JP3003709B2 - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）を利用してイメージングを行う核磁気共鳴イメージ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴イメージング装置では、被検
体の特定のスライスを選択励起し、そのスライス内の１
軸方向の位置情報をエコー信号の周波数に、他の軸方向
の位置情報をエコー信号の位相に、それぞれエンコード
し、受信したエコー信号を２次元フーリエ変換すること
により上記の２軸方向の位置情報をデコードして上記の
スライスでの断層像を得るというイメージングを行う。

【０００３】この核磁気共鳴イメージング装置におい
て、撮影前に、送信側及び受信側の高周波系の増幅度を
決定する必要があるが、従来では、数スライスを選択励
起し、受信した信号の最大値に基づき、全スライスにつ
いての高周波系の増幅度を決定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにスライス位置に関係なく数スライスについて励起
・受信を行ってその受信信号の最大値により高周波系の
調整を行う場合、送信側、及び受信側の両方に問題が生
じる。すなわち、中心付近のスライスについては予定通
りの磁気共鳴現象の制御（たとえばフリップ角の制御）
を行うことができるが、それから外れた位置のスライス
では狙い通りの磁気共鳴現象の制御ができない。また、
受信側の高周波系の増幅度が単一に調整されてしまうた
め、アンテナの感度のよい位置のスライスについては大
きな信号が得られるが、感度の悪い位置のスライスにつ
いては信号が小さくなってＳ／Ｎ比が悪くなる。

【０００５】とくに、感度が空間的に均一でないサーフ
ェスコイルを送信アンテナまたは受信アンテナとして使
用するときは、再構成画像のスライス間のばらつきやＳ
／Ｎ比のばらつきが大きくなって問題である。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、どの位置のスラ
イスでも磁気共鳴現象の制御特性とＳ／Ｎ比に優れた核
磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による核磁気共鳴イメージング装置におい
ては、各スライスについての撮像シーケンスを開始する
前に、その各スライスごとに調整のためのチューニング
シーケンスを行う。このチューニングシーケンスでは、
スライス選択用傾斜磁場を発生させながらＲＦ信号照射
を行って特定のスライスを選択励起し、位相エンコード
用傾斜磁場は発生させずに共鳴信号を受信する。このチ
ューニングシーケンスを、撮像する各スライスについて
順次行う。このチューニングシーケンスで得たデータに
基づき各スライスごとの調整を行う。つまり、スライス
ごとに、対応するスライスについてのチューニングシー
ケンスで得たデータを用い、励起手段を調整してＲＦ信
号の増幅度および波形を定め、かつ受信手段を調整して
共鳴信号の増幅度を定めるとともに、共鳴信号データ採
取シーケンスの繰り返し回数を定める。このように、実
際に撮像する各スライスについて、スライスごとに照射
ＲＦ信号の増幅度および波形が調整されるため、たとえ
ばスピンを９０゜あるいは１８０゜正確に倒すというよ
うな磁気共鳴現象の制御特性がどのスライスでも良好に
なる。また、受信共鳴信号の増幅度および撮像シーケン
スの繰り返し回数つまりデータの加算回数も実際に撮像
する各スライスについてスライスごとに調整されるた
め、これらが各スライスに関して最適なものとなり、ど
のスライスについてもＳ／Ｎ比を向上させることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例
にかかる核磁気共鳴イメージング装置を示すもので、こ
の図において、被検体１１は主マグネット１５により形
成される静磁場及びそれに重畳するように傾斜コイル１
４により形成される傾斜磁場内に配置される。被検体１
１には、励起用ＲＦ信号の送信アンテナ１２とＮＭＲ信
号の受信アンテナ１３が取り付けられる。

【０００９】傾斜コイル１４は、直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚの
各方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、
Ｇｚをそれぞれ独立に発生することができるように構成
されている。直交３軸の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚは、
それぞれ読み出し（周波数エンコード）用傾斜磁場、位
相エンコード用傾斜磁場、スライス選択用傾斜磁場とす
る。傾斜コイル１４には傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各
電源２１、２２、２３から電流が供給され、各方向の傾
斜磁場が形成される。傾斜コイル１４により所定の波形
の各傾斜磁場パルスが形成されるように、この傾斜磁場
電源２１〜２３の供給電流波形が傾斜磁場制御装置２４
により制御されている。

【００１０】送信アンテナ１２には、高周波電源３３か
ら送られるＲＦパルスが供給される。このＲＦパルス
は、周波数変換器３２において、シンセサイザ３４から
のＲＦ正弦波信号をキャリア信号として、ＲＦ波形発生
器３１からのｓｉｎｃ波形でＡＭ変調したものを、高周
波電源３３により増幅したものである。

【００１１】被検体１１に送信アンテナ１２からＲＦパ
ルスを照射してその核スピンを励起した後発生するＮＭ
Ｒ信号は受信アンテナ１３で受信される。この受信ＮＭ
Ｒ信号は前置増幅器３５により増幅された後、直交位相
検波器３６で検波され、次にＡ／Ｄ変換器３７でデジタ
ルデータに変換されてホストコンピュータ４１に取り込
まれる。この直交位相検波器３６はＰＳＤ（Phase Sens
itive Detector）方式の検波回路で、シンセサイザ３４
から送られる参照信号と受信信号とをミキシングするこ
とによって２つの信号の周波数の差を出力する回路を用
いる。

【００１２】シーケンスコントローラ４２はホストコン
ピュータ４１の制御下、傾斜磁場制御装置２４に各傾斜
磁場パルスの波形情報と発生タイミング情報を与え、Ｒ
Ｆ波形発生器３１にＲＦパルスのｓｉｎｃ波形情報及び
発生タイミング情報を与えるとともに、シンセサイザ３
４にキャリア信号の周波数（共鳴周波数に対応する）に
関する情報を送り、Ａ／Ｄ変換器３７のサンプルタイミ
ングなどを制御する。ホストコンピュータ４１には、表
示装置とキーボード装置などの入力装置とを有するコン
ソール４３が接続されている。

【００１３】イメージングのためのパルスシーケンスと
しては、通常のスピンエコー法や、サチュレーションリ
カバリ法や、インバージョンリカバリ法などを使用する
ことができる。これらのシーケンスでは、たとえば図２
に示すようなＺ方向の傾斜磁場ＧｚをかけながらＲＦパ
ルスを加えることにより、Ｚ軸に直角な特定のスライス
１、２、３を順次選択励起し、傾斜磁場ＧｘによりＸ方
向の位置情報をＮＭＲ信号の周波数にエンコードすると
ともに、傾斜磁場ＧｙによりＹ方向の位置情報をＮＭＲ
信号の位相にエンコードする。そして、収集したデータ
をホストコンピュータ４１において２次元フーリエ変換
することによって、スライス１、２、３の各々での画像
が再構成され、それらの画像がコンソール４３の表示装
置に表示される。

【００１４】この実施例の核磁気共鳴イメージング装置
では、これらの撮像シーケンスを行って被検体１１につ
いての各スライス１、２、３の画像を得ることに先だっ
て、チューニングのためのシーケンスが行われるように
なっている。すなわち、スライス１、２、３を設定した
後、チューニングプログラムを起動させると、チューニ
ングのシーケンスが自動的に行われる。このシーケンス
では、傾斜磁場Ｇｚのパルスと励起用のＲＦパルス（９
０゜パルス）とが同時に被検体１１に印加され、その後
生じるＮＭＲ信号が受信される。このシーケンスでは傾
斜磁場Ｇｘ、Ｇｙは加えられない。

【００１５】こうして、スライス１、２、３が順次選択
励起され、そこからの信号が順次受信されて、ホストコ
ンピュータ４１に取り込まれる。そしてコンピュータ４
１ではそれらのデータに基づき最大の信号が得られるよ
うな送信系の増幅度や波形等が算出され、また、各スラ
イスについて信号強度が同じになるような受信系の増幅
度等が各スライスごとに算出される。また、撮像シーケ
ンスの繰り返し回数つまりデータの加算回数を定めるよ
うにしてもよい。すなわち、受信信号が小さい場合には
撮像シーケンスを多数回繰り返してのデータの加算回数
を多くしてＳ／Ｎ比を高めるのである。

【００１６】このように各スライスごとに増幅度等のデ
ータが設定されると、チューニングのプロセスは終了
し、その後、その設定データ通りに各設定スライス１、
２、３についての撮像シーケンスが行われる。したがっ
て、それぞれのスライスについて最適な磁気共鳴現象の
制御がなされるような設定がされたことになり、且つそ
れぞれのスライスについて最適な受信系の調整がなされ
たこととなる。その結果、どのスライスについてもＮＭ
Ｒ信号強度が大きくなってＳ／Ｎ比が向上するととも
に、スライス間の画質のばらつきも改善される。

【００１７】とくに、送信アンテナあるいは受信アンテ
ナとしてサーフェスコイルを使用する場合は、感度が空
間的に比較的均一なサドル型コイルと異なり、その深さ
方向に感度（励起効率、受信感度）が劣化していくの
で、深さ方向に複数のスライスを設定した場合に効果的
である。すなわち、図３に示すように、サーフェスコイ
ル４の感度領域５は深さ方向に劣化していく。そのた
め、サーフェスコイル４の深さ方向に、複数のスライス
１、２、等を設定したとき、遠くのスライスほど信号強
度が小さくなるが、そのような感度差のあるアンテナを
使用した場合でも、スライスごとに信号に差が生じない
ようにでき、Ｓ／Ｎ比の向上及び画像のスライス間のば
らつきの改善が達成できる。

【００１８】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明の核磁気共鳴イメージング装置によれば、送信ア
ンテナの効率の空間的不均一性や受信アンテナの感度の
空間的不均一性にもかかわらず、異なる位置のスライス
のそれぞれについて磁気共鳴現象の最適なコントロール
及び最適な増幅度等の設定が可能となるため、再構成画
像のスライス間のばらつきを改善するとともに、Ｓ／Ｎ
比を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による核磁気共鳴イメージング装置の
実施例のブロック図。

【図２】被検体に対して設定した各スライスを表す模式
図。

【図３】サーフェスコイルの感度とスライスとの関係を
示す模式図。

【符号の説明】

１、２、３ スライス ４ サーフェスコイル ５ 感度領域 １１ 被検体 １２ 送信アンテナ １３ 受信アンテナ １４ 傾斜コイル １５ 主マグネット ２１ スライス選択用傾斜磁場電源 ２２ 読み出し用傾斜磁場電源 ２３ 位相エンコード用傾斜磁場電源 ２４ 傾斜磁場制御装置 ３１ ＲＦ波形発生器 ３２ 周波数変換器 ３３ 高周波電源 ３４ シンセサイザ ３５ 前置増幅器 ３６ 直交位相検波器 ３７ Ａ／Ｄ変換器 ４１ ホストコンピュータ ４２ シーケンスコントローラ ４３ コンソール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場を発生する手段と、 各方向の傾斜磁場を、読み出し用傾斜磁場、位相エンコ
   ード用傾斜磁場およびスライス選択用傾斜磁場として発
   生する手段と、 該静磁場及び傾斜磁場中に置かれた被検体にＲＦ信号を
   照射して励起する励起手段と、 被検体からの共鳴信号を受信する受信手段と、 上記のスライス選択用傾斜磁場を発生させながらＲＦ信
   号照射を行って特定のスライスを選択励起し、読み出し
   用傾斜磁場を発生させて該スライス面内一方向の位置情
   報の周波数エンコードを行うとともに位相エンコード用
   傾斜磁場を発生させて該スライス面内の他の方向の位置
   情報の位相エンコードを行い、共鳴信号を受信するとい
   う一連のシーケンスからなる共鳴信号データ採取シーケ
   ンスを、設定した異なる複数のスライスの各々について
   行うよう制御するとともに、該各スライスについて共鳴
   信号データ採取シーケンスを開始する前に、スライス選
   択用傾斜磁場を発生させながらＲＦ信号照射を行って特
   定のスライスを選択励起し、位相エンコード用傾斜磁場
   は発生させずに共鳴信号を受信するチューニングシーケ
   ンスを、上記の設定した異なる複数のスライスの各々に
   ついて行い、各スライスについてのチューニングシーケ
   ンスで得たデータに基づいて、対応するスライスについ
   ての、ＲＦ信号の増幅度および波形を定めるための上記
   励起手段の調整と、受信共鳴信号の増幅度を定めるため
   の受信手段の調整と、共鳴信号データ採取シーケンスの
   繰り返し回数の決定とを、スライスごとに行う制御手段
   とを備えることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装
   置。