JP3112926B2 - Magnetic resonance imaging - Google Patents

Magnetic resonance imaging

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JP3112926B2
JP3112926B2 JP02300183A JP30018390A JP3112926B2 JP 3112926 B2 JP3112926 B2 JP 3112926B2 JP 02300183 A JP02300183 A JP 02300183A JP 30018390 A JP30018390 A JP 30018390A JP 3112926 B2 JP3112926 B2 JP 3112926B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は磁気共鳴映像装置に係り、特に任意の勾配磁
場波形を用いて実時間的に磁気共鳴信号データを収集す
るために勾配磁場、特に読出し用勾配磁場の高速スイッ
チングを実現する磁気共鳴映像装置に関する。
The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, and in particular, to collecting magnetic resonance signal data in real time using an arbitrary gradient magnetic field waveform. More particularly, the present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus that realizes high-speed switching of a gradient magnetic field, particularly a read gradient magnetic field.

(発明の技術) 磁気共鳴映像法(MRI)はよく知られているように、
固有の磁気モーメントを持つ原子核の集団が一様な静磁
場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波
磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、
物質の化学的および物理的な微視的情報を映像化する方
法である。
(Technique of the Invention) Magnetic resonance imaging (MRI) is well known,
When a group of nuclei having a unique magnetic moment is placed in a uniform static magnetic field, it utilizes the phenomenon of resonantly absorbing the energy of a high-frequency magnetic field rotating at a specific frequency,
This is a method of visualizing chemical and physical microscopic information of a substance.

この磁気共鳴映像法では、超音波診断装置やX線CTな
どの他の医用画像診断装置に比べデータ収集時間が非常
に長くかかる。従って、被検体の呼吸などの動きによっ
てアーチファクトが生じたり、動きのある心臓や血管系
の映像化が難しいという問題がある。また、撮影時間が
長くなるため、被検者に与える苦痛も大きい。そこで、
磁気共鳴映像法において高速に画像を再構成する方法と
してマンスフィールド(Mansfield)氏によるエコープ
ラナー法や、ハチソン(Hutcison)氏らによる超高速フ
ーリエ法などが提案されている。
In this magnetic resonance imaging, data acquisition time is much longer than in other medical image diagnostic apparatuses such as an ultrasonic diagnostic apparatus and an X-ray CT. Therefore, there is a problem that artifacts occur due to movements such as respiration of the subject, and it is difficult to visualize a moving heart or vascular system. Further, since the imaging time is long, the pain given to the subject is great. Therefore,
As a method of reconstructing an image at high speed in magnetic resonance imaging, an echo planar method by Mansfield, an ultrafast Fourier method by Hutcison, and the like have been proposed.

超高速フーリエ法(マルチプルエコー・フーリエ法と
もいう)による画像データ収集のためのパルスシーケン
スでは、高周波磁場として選択励起用90゜高周波パルス
を印加すると同時に、スライス用勾配磁場を印加してス
ライス面内の磁化を選択的に励起した後、さらに180゜
高周波パルスを印加してから、スライス面内に平行な方
向に読出し用勾配磁場を正負に高速にスイッチングさせ
て印加し、同時にスライス用勾配磁場および読出し用勾
配磁場に直交する方向に、位相エンコード用勾配磁場を
読出し用勾配磁場のスイッチング毎にパルス的に印加す
る。
In a pulse sequence for image data collection by the ultrafast Fourier method (also called multiple echo Fourier method), a 90 ° high-frequency pulse for selective excitation is applied as a high-frequency magnetic field, and at the same time, a gradient magnetic field for slicing is applied to the slice plane. After selectively exciting the magnetization of the slice, a 180 ° high-frequency pulse is further applied, and then the readout gradient magnetic field is switched in a direction parallel to the slice plane at high and negative speeds and applied at the same time. A phase encoding gradient magnetic field is applied in a direction orthogonal to the read gradient magnetic field in a pulsed manner every time the read gradient magnetic field is switched.

この様なパルスシーケンスによれば、読出し用勾配磁
場のスイッチングの度にスライス面内の磁化の位相が揃
う時刻があるため、磁気共鳴信号として多数のエコー信
号列が観測される。これらエコー信号列は、スライス面
内の磁化が横磁化の緩和現象により緩和する時間内に画
像データとして収集され、これにより超高速イメージン
グが可能である。
According to such a pulse sequence, there is a time at which the phase of the magnetization in the slice plane is aligned each time the read gradient magnetic field is switched, so that a large number of echo signal trains are observed as magnetic resonance signals. These echo signal trains are collected as image data within a time period in which the magnetization in the slice plane is relaxed by the relaxation phenomenon of the transverse magnetization, thereby enabling ultra-high-speed imaging.

上述した超高速フーリエ法などの超高速イメージング
法では、通常のイメージング法に比較して読出し用勾配
磁場の勾配磁場強度を5〜10倍程度高くする必要があ
り、またスイッチング速度を高速化しなければならな
い。このため、通常のイメージング法と同様に矩形派で
勾配コイル用電源を制御すると、勾配コイル駆動のため
に矩形派の立ち上がり部分で非常に大きな電流容量が必
要となり、読出し用勾配磁場の高速スイッチングはきわ
めて困難である。また、電源容量の大半が立ち上がりの
部分で必要となるため、他の部分では電源容量が無駄に
なる。
In the ultrafast imaging method such as the above-described ultrafast Fourier method, it is necessary to increase the gradient magnetic field strength of the readout gradient magnetic field by about 5 to 10 times compared to the normal imaging method, and if the switching speed is not increased, No. For this reason, if the gradient coil power supply is controlled in a rectangular manner as in the case of the normal imaging method, a very large current capacity is required at the rising portion of the rectangularity for driving the gradient coil, and the high-speed switching of the readout gradient magnetic field is difficult. Extremely difficult. Further, since most of the power supply capacity is required in the rising portion, the power supply capacity is wasted in other portions.

このような問題を解決する方法として、勾配コイル電
源を正弦波のような時間変化の緩やかな任意の制御波形
で制御することにより、高強度の読出し用勾配磁場を高
速にスイッチングさせることが考えられている。しか
し、このようにすると、次のような問題が新たに生じ
る。
As a method for solving such a problem, it is conceivable to control the gradient coil power supply with an arbitrary control waveform such as a sine wave having a gradual change with time to switch a high-intensity readout gradient magnetic field at high speed. ing. However, this causes a new problem as follows.

第12図は読出し用勾配磁場Grの波形と、位相kxの関
係を示したものである。第12図(a)に示すように読出
し用勾配磁場Grの波形が矩形波の場合は、時間的に等間
隔サンプリングを行うことで、磁気共鳴信号データとし
て位相空間上で等間隔のデータ点を得ることができる。
これに対し、読出し用勾配磁場Grの波形が例えば第12図
(b)に示すように正弦波の場合は、時間的に等間隔サ
ンプリングを行うと、位相空間上では不等間隔のデータ
点しか得られない。読み出し用勾配磁場Grの波形が正弦
波でなくとも、矩形波以外の任意波形の場合は同様に時
間的に等間隔サンプリングに対して位相空間上でデータ
点の並びは不等間隔となってしまう。しかしながら、画
像再構成法として2D−FFT法(2次元高速フーリエ変
換)を用いるためには、等間隔のデータ点並びが必要で
ある。
FIG. 12 shows the relationship between the waveform of the read gradient magnetic field Gr and the phase kx. As shown in FIG. 12 (a), when the waveform of the readout gradient magnetic field Gr is a rectangular wave, by performing sampling at equal intervals in time, data points at equal intervals in the phase space are obtained as magnetic resonance signal data. Obtainable.
On the other hand, if the waveform of the read gradient magnetic field Gr is a sine wave as shown in FIG. 12 (b), for example, if sampling is performed at regular intervals in time, only data points at irregular intervals in the phase space will be obtained. I can't get it. Even if the waveform of the read-out gradient magnetic field Gr is not a sine wave, if the waveform is an arbitrary waveform other than a rectangular wave, the arrangement of data points on the phase space will be unequally spaced for temporally equally spaced sampling as well. . However, in order to use the 2D-FFT method (two-dimensional fast Fourier transform) as an image reconstruction method, data points arranged at equal intervals are required.

磁気共鳴信号データの位相空間上のデータ点を等間隔
にする方法としては、等間隔サンプリングによるデータ
に補間を施すことにより位相空間上で等間隔のデータ点
を求める方法と、位相空間上で等間隔となるように時間
軸上で不等間隔サンプリングを行う方法の2つが考えら
れる。これらのうち、前者の等間隔サンプリングに補間
を組み合わせた方法は、現状のシステムにソフトウェア
の変更を加えるだけで実現が可能であり、コスト的には
有利な方法である。しかしながら、この方法では補間な
どの前処理が入るため、実時間MRIなどを実現する際の
高速化には問題がある。一方、後者の時間軸上での不等
間隔サンプリングは、実現のために新たなハードウェア
が必要となると考えられるが、実時間MRIなどにおける
画像再構成処理の高速化には有利な方法である。
Data points on the phase space of the magnetic resonance signal data can be equally spaced by obtaining data points at an equal interval on the phase space by interpolating the data obtained by the equally-spaced sampling or by equalizing the data points on the phase space. Two methods are conceivable in which sampling is performed at irregular intervals on the time axis so as to form intervals. Of these, the former method of combining interpolation with equal-interval sampling can be realized only by changing the software in the current system, and is an advantageous method in terms of cost. However, in this method, since preprocessing such as interpolation is included, there is a problem in increasing the speed when real-time MRI or the like is realized. On the other hand, the latter uneven sampling on the time axis is considered to require new hardware for realization, but it is an advantageous method for speeding up image reconstruction processing in real-time MRI etc. .

(発明が解決しようとする課題) 上述したように、超高速イメージングを実現する場
合、読出し用勾配磁場のための勾配コイル電源を矩形波
以外の正弦波などの任意波形で制御することにより、高
強度の読出し用勾配磁場を高速にスイッチングさせるこ
とが有効である。正弦波などの任意波形で読出し用勾配
磁場を制御する場合、磁気共鳴信号データの位相空間上
でのデータ点の並びを等間隔にするためには、前処理を
必要としない不等間隔サンプリングが実時間MRIなどに
は好ましいと考えられるが、このような不等間隔サンプ
リングを具体的な実現するための有効な方法は未だ考え
られていない。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when ultra-high-speed imaging is realized, the gradient coil power supply for the read-out gradient magnetic field is controlled by an arbitrary waveform such as a sine wave other than a rectangular wave, so that high-speed imaging is achieved. It is effective to switch the strong readout gradient magnetic field at high speed. When controlling the read gradient magnetic field with an arbitrary waveform such as a sine wave, in order to arrange the data points in the phase space of the magnetic resonance signal data at equal intervals, sampling at irregular intervals that does not require preprocessing is performed. Although it is considered preferable for real-time MRI and the like, an effective method for specifically realizing such uneven sampling has not yet been considered.

本発明は、読出し用勾配磁場を正弦波などの任意波形
で制御する場合に有効な磁気共鳴信号データの不等間隔
サンプリングを実現して前処理を必要としない高速イメ
ージングを可能とする磁気共鳴映像装置を提供すること
を目的とする。
The present invention realizes unequally spaced sampling of magnetic resonance signal data that is effective when controlling a read gradient magnetic field with an arbitrary waveform such as a sine wave, thereby enabling high-speed imaging without requiring preprocessing. It is intended to provide a device.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波
磁場と勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加
し、被検体内から得られる磁気共鳴信号をサンプリング
パルスを用いてサンプリングすることにより磁気共鳴信
号データを収集し、画像再構成を行う磁気共鳴映像装置
であって、読出し用勾配磁場を切り替えることにより、
スライス面内の横磁化が緩和する時間内で画像再構成に
必要な全ての磁気共鳴信号データを収集する、いわゆる
高速イメージング法を用いた磁気共鳴映像信号におい
て、任意波形である勾配磁場波形の時間積分値がほぼ一
定量ずつ変化する間の時間間隔を求め、この時間間隔で
磁気共鳴信号データ収集のための不等間隔のサンプリン
グパルスを発生するようにしたことを骨子とする。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention applies a high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field to a subject placed in a uniform static magnetic field in accordance with a predetermined pulse sequence, and obtains the subject from within the subject. The magnetic resonance signal is collected by sampling using a sampling pulse to collect magnetic resonance signal data, a magnetic resonance imaging apparatus that performs image reconstruction, by switching the readout gradient magnetic field,
In the magnetic resonance image signal using the so-called high-speed imaging method, which collects all the magnetic resonance signal data necessary for image reconstruction within the time when the transverse magnetization in the slice plane relaxes, the time of the gradient magnetic field waveform which is an arbitrary waveform The main point is that a time interval during which the integral value changes by a substantially constant amount is obtained, and unequally spaced sampling pulses for collecting magnetic resonance signal data are generated at this time interval.

より具体的には、一様な静磁場中に置かれた被検体に
高周波磁場と、スライス用、読出し用及び位相エンコー
ド用の各勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印
加し、被検体内の所定のスライス面から得られる磁気共
鳴信号をサンプリングパルスを用いてサンプリングする
ことにより磁気共鳴信号データを収集し、画像再構成を
行う磁気共鳴映像装置であって、読出し用勾配磁場を切
り替えることにより、スライス面内の横磁化が緩和する
時間内で画像再構成に必要な全ての磁気共鳴信号データ
を収集する磁気共鳴映像装置においては、読出し用勾配
磁場の波形を求め、その読出し用勾配磁場波形の時間積
分値がほぼ一定量ずつ変化する間の時間間隔を読出し用
勾配磁場波形とスライス面の組合わせ毎に求めて記憶し
ておき、この時間間隔で磁気共鳴信号データ収集のため
の不等間隔のサンプリングパルスを発生させる構成とす
る。
More specifically, a high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field for slicing, reading, and phase encoding are applied to a subject placed in a uniform static magnetic field in accordance with a predetermined pulse sequence, and a predetermined magnetic field in the subject is applied. A magnetic resonance imaging apparatus that collects magnetic resonance signal data by sampling a magnetic resonance signal obtained from a slice plane using a sampling pulse, and performs image reconstruction, and switches a read-out gradient magnetic field to obtain a slice. In a magnetic resonance imaging apparatus that collects all magnetic resonance signal data necessary for image reconstruction within a time when the in-plane transverse magnetization is relaxed, a waveform of a read gradient magnetic field is obtained, and the time of the read gradient magnetic field waveform is obtained. The time interval during which the integral value changes by a substantially constant amount is obtained and stored for each combination of the readout gradient magnetic field waveform and the slice plane, and stored during this time. In a configuration for generating the non-equidistant sampling pulses for magnetic resonance signal data acquisition.

勾配磁場波形を求めるには勾配磁場波形を直接測定し
てもよいし、または勾配磁場の制御波形から演算により
勾配磁場波形を求めてもよい。後者の演算をハードウェ
アで実現する場合は、例えば電圧−周波数変換を用いれ
ばよい。
To determine the gradient magnetic field waveform, the gradient magnetic field waveform may be directly measured, or the gradient magnetic field waveform may be determined by calculation from the control waveform of the gradient magnetic field. When the latter calculation is implemented by hardware, for example, voltage-frequency conversion may be used.

サンプリングパルスの発生手段は、例えば予め高い時
間分解能で設定されたサンプリングタイミングデータを
記憶しておき、このデータと上記の時間分解能クロック
をカウントするカウンタの出力データとを逐次比較し、
両者が一致した場合にサンプリングパルスを発生する構
成とするか、またはサンプリングタイミングデータを高
い時間分解能のビット列として記憶しておき、その内容
を上記の時間分解能を有するクロックで逐次読出し、ビ
ットデータが存在する場合にサンプリングパルスを発生
する構成とする。
The sampling pulse generating means stores, for example, sampling timing data set in advance with a high time resolution, sequentially compares this data with output data of a counter that counts the time resolution clock,
The sampling pulse is generated when both match, or the sampling timing data is stored as a bit string with a high time resolution, and the contents are sequentially read out with a clock having the above time resolution, and the bit data exists. In this case, a sampling pulse is generated.

任意波形の勾配磁場制御波形は、例えば予め記憶装置
にディジタルデータとして蓄えられた任意波形を速度可
変な読出し速度で読出し、D/A変換を施すことにより得
られる。
The arbitrary gradient magnetic field control waveform can be obtained, for example, by reading an arbitrary waveform previously stored as digital data in a storage device at a variable reading speed and performing D / A conversion.

(作用) 磁気共鳴信号データの位相は、読出し用勾配磁場波形
の時間積分に比例する。従って、勾配磁場波形の時間積
分値がほぼ一定量ずつ変化する間の時間間隔で磁気共鳴
信号をサンプリングして磁気共鳴信号データを収集する
と、位相空間上でのデータ点の間隔は勾配磁場の波形に
よらず一定となる。
(Operation) The phase of the magnetic resonance signal data is proportional to the time integral of the readout gradient magnetic field waveform. Therefore, if the magnetic resonance signal is sampled and the magnetic resonance signal data is collected at time intervals during which the time integration value of the gradient magnetic field waveform changes by a substantially constant amount, the interval between the data points in the phase space becomes the waveform of the gradient magnetic field. It is constant regardless of

このようにして本発明では、エコープラナ法や超高速
フーリエ法などの超高速イメージングを利用した実時間
磁気共鳴映像装置において、読出し用勾配磁場を従来の
矩形波から任意の波形に変更した際に必要な不等間隔サ
ンプリングが可能となる。
As described above, in the present invention, in a real-time magnetic resonance imaging apparatus using ultra-high-speed imaging such as an echo planar method or an ultra-fast Fourier method, it is necessary to change the readout gradient magnetic field from a conventional rectangular wave to an arbitrary waveform. Unequal interval sampling becomes possible.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装置の
構成を示すブロック図である。同図において、静磁場磁
石1は励磁用電極2によって駆動され、被検体5(例え
ば人体)に対して一様な静磁場を印加する。なお、励磁
用電源2は必要に応じ破線で示すようにシーケンスコン
トローラ9により制御される。勾配コイル群3はシーケ
ンスコントローラ9により制御される勾配コイル用電源
4によって駆動され、被検体5の注目する所望の断面
(スライス面)内の直交する二方向r,eおよびこれらに
垂直の方向sに磁場強度がそれぞれ変化する勾配磁場を
印加する。なお、本実施例ではスライス面に直交する方
向sに印加する勾配磁場をスライス用勾配磁場Gs、スラ
イス面内の一方向rに印加する勾配磁場を読出し用勾配
磁場Gr、これと直角方向eに印加する勾配磁場を位相エ
ンコード用勾配磁場Geとして説明する。これらの方向
は、必ずしも静磁場磁石1の中心軸をz軸としたxyz座
標ならびにx,y,z方向にそれぞれ発生する勾配磁場Gx,G
y,Gzの方向には一致しない。すなわち、勾配磁場Gr,Ge,
Gsを生成するためには、勾配磁場Gx,Gy,Gzをそれぞれ適
当な強度で印加する必要がある。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a static magnetic field magnet 1 is driven by an excitation electrode 2 to apply a uniform static magnetic field to a subject 5 (for example, a human body). The excitation power supply 2 is controlled by a sequence controller 9 as shown by a broken line as necessary. The gradient coil group 3 is driven by a gradient coil power supply 4 controlled by a sequence controller 9, and includes two orthogonal directions r and e in a desired cross section (slice plane) of interest of the subject 5 and a direction s perpendicular thereto. , A gradient magnetic field whose magnetic field strength changes respectively is applied. In this embodiment, the gradient magnetic field applied in the direction s perpendicular to the slice plane is a slice gradient magnetic field Gs, the gradient magnetic field applied in one direction r in the slice plane is a read gradient magnetic field Gr, The applied gradient magnetic field is described as a phase encoding gradient magnetic field Ge. These directions are not necessarily the xyz coordinates where the center axis of the static magnetic field magnet 1 is the z axis, and the gradient magnetic fields Gx, G generated in the x, y, z directions, respectively.
It does not coincide with the directions of y and Gz. That is, the gradient magnetic fields Gr, Ge,
In order to generate Gs, it is necessary to apply the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz at an appropriate intensity.

被検体5にはさらにシーケンスコントローラ9の制御
の下で、送信部7からの高周波信号によりプローブ6か
ら発生される高周波磁場が印加される。本実施例におい
ては、プローブ6を高周波信号のための送信コイルと、
被検体5内の各種の原子核に関する磁気共鳴信号を受信
する受信コイルとに共用しているが、送信および受信コ
イルを別々に設けてもよい。
Under the control of the sequence controller 9, a high-frequency magnetic field generated from the probe 6 by a high-frequency signal from the transmission unit 7 is applied to the subject 5. In the present embodiment, the probe 6 includes a transmitting coil for a high-frequency signal,
Although shared with a receiving coil for receiving magnetic resonance signals related to various nuclei in the subject 5, separate transmitting and receiving coils may be provided.

プローブ6により受信された磁気共鳴信号(エコー信
号)は、受信部8で増幅および検波された後、シーケン
スコントローラ9の制御の下でデータ収集部10に送られ
る。データ収集部10では、受信部8を介して取り出され
た磁気共鳴信号を受け、後述するようにシーケンスコン
トローラ9の下でA/D変換器により不等間隔サンプリン
グを行ってディジタル化し収集し、磁気共鳴信号データ
(エコー信号データ)をデータ処理部11に送る。
The magnetic resonance signal (echo signal) received by the probe 6 is amplified and detected by the receiving unit 8, and then sent to the data collecting unit 10 under the control of the sequence controller 9. The data collection unit 10 receives the magnetic resonance signal extracted via the reception unit 8, performs unequal interval sampling with an A / D converter under the sequence controller 9 as described below, digitizes and collects, The resonance signal data (echo signal data) is sent to the data processing unit 11.

データ処理部11は電子計算機12により制御され、デー
タ収集部10から入力されたエコー信号データについてフ
ーリエ変換によって画像再構成処理を行い、画像データ
を得る。また、電子計算機12はシーケンスコントローラ
9の制御をも行う。データ処理部11により得られた画像
データは画像ディスプレイ14に供給され、画像として表
示される。電子計算機12及び画像ディスプレイ14は、コ
ンソール13により制御される。
The data processing unit 11 is controlled by the computer 12, and performs image reconstruction processing by Fourier transform on the echo signal data input from the data collection unit 10 to obtain image data. The computer 12 also controls the sequence controller 9. The image data obtained by the data processing unit 11 is supplied to the image display 14 and displayed as an image. The computer 12 and the image display 14 are controlled by the console 13.

本実施例ではさらに、上述した不等間隔サンプリング
を実現するため、勾配コイル群3より発生される読出し
用勾配磁場Grを検出する磁場センサ15と、データ収集部
10内のA/D変換器におけるサンプリング間隔を定めるた
めのサンプリング間隔設定部16が設けられている。サン
プリング間隔設定部16については、後で詳しく説明す
る。
In this embodiment, in order to realize the above-mentioned non-uniform sampling, a magnetic field sensor 15 for detecting a read gradient magnetic field Gr generated by the gradient coil group 3 and a data collecting unit
A sampling interval setting unit 16 for determining a sampling interval in the A / D converter in 10 is provided. The sampling interval setting unit 16 will be described later in detail.

第2図は、被検体5内のスライス面の画像データを収
集するためのパルスシーケンスの一例であり、高周波磁
場RFと、スライス用、読出し用および位相エンコード用
の各勾配磁場Gs,Gr,Geと、磁気共鳴信号(エコー信号)
Sig.の各波形を示している。このパルスシーケンスは、
シーケンスコントローラ9によって制御される。
FIG. 2 shows an example of a pulse sequence for acquiring image data of a slice plane in the subject 5, and includes a high-frequency magnetic field RF and gradient magnetic fields Gs, Gr, and Ge for slicing, reading, and phase encoding. And magnetic resonance signal (echo signal)
Each waveform of Sig. Is shown. This pulse sequence is
It is controlled by the sequence controller 9.

まず、最初に被検体5内の注目するスライス面内の磁
化を選択的に励起するために、高周波磁場RFとして選択
励起用90゜高周波パルス(所定のスライス領域の磁化の
みを90゜回転させるための高周波パルス)を印加すると
同時に、スライス用勾配磁場Gsを印加することにより、
被検体5内の特定のスライス面を選択的に励起する。な
お、スライス用勾配磁場Gsは選択励起用90゜高周波パル
スの印加後、磁化の位相を揃えるために反転される。次
いで、静磁場の空間的不均一性による影響を打ち消すた
め、180゜高周波パルスを印加する。この際、スライス
用勾配磁場Gsは印加しない。
First, in order to selectively excite the magnetization in the slice plane of interest in the subject 5 first, a 90 ° high-frequency pulse for selective excitation as a high-frequency magnetic field RF (to rotate only the magnetization in a predetermined slice region by 90 °). At the same time as applying the slice gradient magnetic field Gs,
A specific slice plane in the subject 5 is selectively excited. Note that the slice gradient magnetic field Gs is inverted after the application of the 90 ° high-frequency pulse for selective excitation to make the phases of magnetization uniform. Next, a high-frequency pulse of 180 ° is applied in order to cancel the effect of the spatial non-uniformity of the static magnetic field. At this time, the slice gradient magnetic field Gs is not applied.

スライス方向zと直交するxy平面の一方向、例えばx
方向に任意波形(図の例では正弦波)の読出し用勾配磁
場Gr(=Gx)を交互に正負反転するようにスイッチング
させて繰り返し印加すると同時に、xy平面の他の一方
向、例えばy方向に位相エンコード用勾配磁場Ge(=G
y)をパルス状に印加する。これにより、被検体5内か
らの磁気共鳴信号(エコー信号)Sig.が得られる。これ
らのエコー信号を位相検波した後ディジタル化して、エ
コー信号データを収集し、フーリエ変換して画像再構成
を行うことにより、スライス面の画像データが生成され
る。任意波形の読出し用勾配磁場Grに対する磁気共鳴信
号Sig.を収集するために、第1図のシーケンスコントロ
ーラ9ではサンプリング間隔設定部16により設定された
サンプリング間隔でサンプリングパルスを発生し、デー
タ収集部10に供給する。
One direction of the xy plane orthogonal to the slice direction z, for example, x
In the direction, a read gradient magnetic field Gr (= Gx) of an arbitrary waveform (sine wave in the example in the figure) is repeatedly switched and applied so as to alternately reverse the positive and negative directions, and at the same time, in another direction of the xy plane, for example, in the y direction. Gradient magnetic field for phase encoding Ge (= G
y) is applied in pulse form. Thereby, a magnetic resonance signal (echo signal) Sig. From inside the subject 5 is obtained. These echo signals are digitized after phase detection, echo signal data is collected, Fourier-transformed and image reconstruction is performed, thereby generating slice plane image data. In order to collect the magnetic resonance signal Sig. For the readout gradient magnetic field Gr of the arbitrary waveform, the sequence controller 9 shown in FIG. 1 generates sampling pulses at the sampling interval set by the sampling interval setting unit 16 and the data collection unit 10. To supply.

第3図は、シーケンスコントローラ9の本発明の要旨
に関係する要部の構成と、サンプリング間隔設定部16の
詳細な構成を示すブロック図である。シーケンスコント
ローラ9は、Δtqなる間隔(時間分解能)の原クロック
パルスを発生するクロック発生器21と、この原クロック
パルスを分周してΔtuなる間隔(時間分解能)のクロッ
クパルスを得る分周器22と、分周器22からのクロックパ
ルスにより駆動される勾配磁場制御波形発生部23と、サ
ンプリングタイミング記憶部24およびサンプリングパル
ス発生部25を有する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of the sequence controller 9 related to the gist of the present invention and a detailed configuration of the sampling interval setting unit 16. The sequence controller 9 includes a clock generator 21 for generating an original clock pulse having an interval (time resolution) of Δtq, and a frequency divider 22 for dividing the original clock pulse to obtain a clock pulse having an interval (time resolution) of Δtu. And a gradient magnetic field control waveform generator 23 driven by a clock pulse from the frequency divider 22, a sampling timing storage 24, and a sampling pulse generator 25.

勾配磁場制御波形発生部23は直交する三方向x,y,zの
勾配磁場波形をそれぞれ独立に任意波形に制御するため
の制御波形を発生する回路であり、例えば第4図のよう
に構成される。第4図に示す勾配磁場制御波形発生部23
は、シーケンススタート信号により起動されるクロック
発生器31と、このクロック発生器31からのクロックパル
スにより駆動され、Gx,Gy,Gzの各時刻毎の勾配磁場強度
を示すディジタルデータをそれぞれ発生するイベントメ
モリ32,33,34と、イベントメモリ32,33,34の出力データ
をアナログ値に変換するD/A変換器35,36,37とを有す
る。シーケンススタートと同時にイベントメモリ32,33,
34の読出しおよびD/A変換が行われる。D/A変換器35,36,
37の出力は勾配コイル用電源41,42,43に勾配磁場制御波
形として入力され、電流増幅された後、各勾配コイルに
供給される。これにより任意波形の勾配磁場を勾配コイ
ル群3の各勾配コイルから発生させることができる。ま
た、この構成によればイベントメモリ32,33,34に設定す
る各勾配磁場強度を調節することで、勾配磁場Gr,Ge,Gs
を任意に設定し、画像化するスライス面を任意に選ぶこ
とが可能である。
The gradient magnetic field control waveform generator 23 is a circuit that generates a control waveform for independently controlling the gradient magnetic field waveforms in the three orthogonal directions x, y, and z into arbitrary waveforms, and is configured, for example, as shown in FIG. You. The gradient magnetic field control waveform generator 23 shown in FIG.
Is a clock generator 31 activated by a sequence start signal, and an event that is driven by a clock pulse from the clock generator 31 and generates digital data indicating the gradient magnetic field strength at each time of Gx, Gy, and Gz. It has memories 32, 33, 34 and D / A converters 35, 36, 37 for converting output data of the event memories 32, 33, 34 into analog values. Event memory 32, 33,
The reading of 34 and the D / A conversion are performed. D / A converters 35, 36,
The output of 37 is input to the gradient coil power supplies 41, 42, and 43 as a gradient magnetic field control waveform, and is supplied to each gradient coil after current amplification. Thereby, a gradient magnetic field having an arbitrary waveform can be generated from each gradient coil of the gradient coil group 3. Further, according to this configuration, by adjusting the gradient magnetic field strength set in the event memories 32, 33, 34, the gradient magnetic fields Gr, Ge, Gs
Can be arbitrarily set, and a slice plane to be imaged can be arbitrarily selected.

一方、サンプリング間隔設定部16は第3図に示すよう
にサンプリング間隔計算部 26とサンプリング間隔データベース27とからなる。サン
プリング間隔計算部26は、例えば第1図の磁場センサ15
からデータ収集部10を介して得られた勾配磁場波形か
ら、この勾配磁場波形の時間積分値が一定値ずつ変化す
る時間間隔をサンプリング間隔として算出する。また、
サンプリング間隔データベース27は、勾配磁場の正弦
波、台形などの各種波形と強度およびスライス面の方向
(断面方向)の組み合わせにそれぞれ対応した不等間隔
のサンプリング間隔データを蓄積するものである。
On the other hand, the sampling interval setting section 16 comprises a sampling interval calculating section 26 and a sampling interval database 27 as shown in FIG. The sampling interval calculation unit 26 is, for example, the magnetic field sensor 15 shown in FIG.
From the gradient magnetic field waveform obtained through the data collection unit 10, the time interval at which the time integral value of the gradient magnetic field waveform changes by a constant value is calculated as the sampling interval. Also,
The sampling interval database 27 accumulates unequally-spaced sampling interval data corresponding to combinations of various waveforms such as sine waves and trapezoids of gradient magnetic fields, intensities, and slice plane directions (cross-sectional directions).

第12図(b)に示したように、読出し用勾配磁場が任
意波形の場合には、磁気共鳴信号を時間軸上で等間隔に
サンプリングしても、位相空間上でのデータ点は等間隔
にならない。位相空間上でデータ点の間隔が等間隔にな
るためには、勾配磁場波形の積分値がある一定値に達す
る毎の時間間隔でデータ収集を行う必要がある。第12図
(b)の正弦波を例に考えると、等間隔サンプリングの
場合、勾配磁場波形の最大振幅付近で位相空間上のデー
タ間隔が最大となるので、位相空間上でデータ点を等間
隔にするためには、この付近でサンプリング間隔を小さ
くし、勾配磁場波形の振幅が小さくなるに従ってサンプ
リング間隔を大きくすることが必要である。このために
は勾配磁場波形の最大振幅の部分でサンプリング速度を
高速化する必要があるが、必要なサンプリング速度は同
一スイッチング速度、同一画像条件で矩形波の場合のπ
/2倍であり、特に技術的困難はない。
As shown in FIG. 12 (b), when the readout gradient magnetic field has an arbitrary waveform, even if the magnetic resonance signals are sampled at regular intervals on the time axis, the data points on the phase space remain at regular intervals. do not become. In order for the intervals of data points to be equal in the phase space, it is necessary to collect data at time intervals each time the integrated value of the gradient magnetic field waveform reaches a certain value. Considering the sine wave of FIG. 12 (b) as an example, in the case of equal-interval sampling, the data interval on the phase space becomes maximum near the maximum amplitude of the gradient magnetic field waveform. In order to achieve this, it is necessary to reduce the sampling interval in the vicinity, and to increase the sampling interval as the amplitude of the gradient magnetic field waveform decreases. For this purpose, it is necessary to increase the sampling speed at the maximum amplitude portion of the gradient magnetic field waveform. However, the required sampling speed is the same as the switching speed and π in the case of a rectangular wave under the same image conditions.
/ 2 times, no technical difficulties.

また、不等間隔サンプリングを実現する場合の時間分
解能は、位相空間上の座標位置ずれに影響を与えるた
め、画像アーチファクトが発生しないようにするために
は、これができるだけ高いことが望まれ、少なくとも矩
形波の場合のサンプリング間隔Δtuの数十倍の時間分解
能が必要である。一方、時間分解能を上げるとイベント
タイムを表現するためのワード長が長くなるため、ハー
ドウェアの規模が大きくなり、高速化が困難になる。こ
のため得られる画像のS/Nなどから、総合的に時間分解
能を定めることが必要となる。この時間分解能は、第3
図のクロック発生器21から出力されるクロックパルスの
時間間隔Δtqによって与えられ、勾配磁場波形発生部23
を駆動させる分周器22からのクロックパルスの時間間隔
Δtuに対し、nq=Δtu/Δtq倍の精度となっている。
In addition, since the time resolution in the case of realizing the unequal interval sampling affects the coordinate position shift in the phase space, it is desired that the time resolution is as high as possible in order to prevent image artifacts. A time resolution several tens of times the sampling interval Δtu in the case of a wave is required. On the other hand, if the time resolution is increased, the word length for expressing the event time becomes longer, so that the scale of the hardware becomes larger and it becomes difficult to increase the speed. Therefore, it is necessary to comprehensively determine the time resolution from the S / N of the obtained image. This time resolution is the third
The time interval Δtq of the clock pulse output from the clock generator 21 shown in FIG.
Has a precision of nq = Δtu / Δtq times the time interval Δtu of the clock pulse from the frequency divider 22 for driving the clock pulse.

以上の条件で定まる不等間隔サンプリングを実現する
ため、第3図におけるサンプリング間隔設定部16では、
任意スライス面および任意勾配磁場波形に対応するサン
プリング間隔を上述のように勾配磁場波形の積分値が等
しくなるように設定する。
In order to realize unequal interval sampling determined by the above conditions, the sampling interval setting unit 16 in FIG.
The sampling intervals corresponding to the arbitrary slice plane and the arbitrary gradient magnetic field waveform are set so that the integrated values of the gradient magnetic field waveforms become equal as described above.

ここで、勾配磁場波形の推定法について検討する。第
3図の勾配磁場制御波形発生部23から出力される制御波
形と、勾配コイルから発生される実際の勾配磁場波形と
は、勾配コイルのインダクタンス成分と渦電流など非理
想状態の影響で少し異なる。また、任意スライス面の選
択のためにGx,Gy,Gzの勾配磁場強度を調節して、ベクト
ル合成により一定の勾配磁場強度を実現する際に定める
ベクトル方向により、各勾配コイルに加える電流値が異
なり、それぞれの電流値の違いにより位相インダクタン
ス、渦電流などの非理想状態の影響も異なる。矩形波の
勾配磁場の場合には、勾配磁場波形が立ち上がって一様
な勾配磁場になってからデータサンプリングを行うの
で、制御波形と実際の磁場波形の差が位相空間上のデー
タ間隔に及ぼす影響は比較的小さい。これに対し、任意
波形で勾配磁場の制御を行うと、制御波形と実際の磁場
波形が一致しないため、制御波形をそのまま用いて不等
サンプリング間隔の算出を行うと、データ点の位置に誤
差を生じる。
Here, a method of estimating the gradient magnetic field waveform will be discussed. The control waveform output from the gradient magnetic field control waveform generator 23 in FIG. 3 and the actual gradient magnetic field waveform generated from the gradient coil are slightly different due to the influence of the non-ideal state such as the gradient coil inductance component and eddy current. . Also, by adjusting the gradient magnetic field strength of Gx, Gy, Gz for selection of an arbitrary slice plane, the current value applied to each gradient coil is determined by the vector direction determined when realizing a constant gradient magnetic field strength by vector synthesis. Differently, the influence of non-ideal states such as phase inductance and eddy current also differs depending on the difference of each current value. In the case of a rectangular gradient magnetic field, data sampling is performed after the gradient magnetic field waveform rises and becomes a uniform gradient magnetic field, so the effect of the difference between the control waveform and the actual magnetic field waveform on the data interval in the phase space Is relatively small. On the other hand, if the gradient magnetic field is controlled with an arbitrary waveform, the control waveform and the actual magnetic field waveform do not match, so if the unequal sampling interval is calculated using the control waveform as it is, an error will occur in the position of the data point. Occurs.

このため、本実施例では第3図のサンプリング間隔計
算部26でサンプリング間隔を計算する際、積分計算に先
立ち、磁場センサ15を介してデータ収集部10において勾
配磁場波形を実測するか、または適当な方法で制御波形
から磁場波形を正確に推定し、その後不等サンプリング
間隔を計算してサンプリング間隔データを出力する。実
際の勾配磁場波形を求めるには、上述したように磁場セ
ンサ15を介して直接高精度に観測すればよい。この場
合、勾配磁場波形の計測には磁気共鳴信号を計測するた
めの系、特にデータ収集部10、データ処理部11、電子計
算機12などを利用することができる。勾配磁場波形を求
める他の方法としては、勾配磁場制御波形と実際の勾配
磁場波形との関係が線形であれば、第5図に示すように
制御波形記憶部51から勾配磁場制御波形を読出し、この
線形の関係を利用して磁場波形計算部52で勾配磁場波形
を計算する方法がある。このためには予め伝達関数を求
めておき、これを磁場波形計算部52において畳み込み積
分することにより、任意制御波形に対応する勾配磁場波
形を求めればよい。
Therefore, in the present embodiment, when the sampling interval is calculated by the sampling interval calculation unit 26 in FIG. 3, prior to the integration calculation, the gradient magnetic field waveform is actually measured in the data collection unit 10 via the magnetic field sensor 15, or Then, the magnetic field waveform is accurately estimated from the control waveform, and then the unequal sampling interval is calculated and the sampling interval data is output. In order to obtain the actual gradient magnetic field waveform, it is sufficient to directly observe the magnetic field via the magnetic field sensor 15 with high precision as described above. In this case, a system for measuring a magnetic resonance signal, in particular, a data collection unit 10, a data processing unit 11, and a computer 12 can be used for measuring the gradient magnetic field waveform. As another method for obtaining the gradient magnetic field waveform, if the relationship between the gradient magnetic field control waveform and the actual gradient magnetic field waveform is linear, the gradient magnetic field control waveform is read from the control waveform storage unit 51 as shown in FIG. There is a method in which the magnetic field waveform calculator 52 calculates the gradient magnetic field waveform using this linear relationship. For this purpose, a transfer function may be obtained in advance, and this may be convolution-integrated in the magnetic field waveform calculator 52 to obtain a gradient magnetic field waveform corresponding to an arbitrary control waveform.

以下、第3図の各部の具体的な構成法を詳細に説明す
る。
Hereinafter, a specific configuration method of each unit in FIG. 3 will be described in detail.

サンプリング間隔計算部26について サンプリング間隔計算部26では、上述のように測定ま
たは計算された磁場波形Gtu(k)(k=0,…N−1、
データ収集におけるサンプリング間隔:Δtu)から、例
えば第6図に示すアルゴリズムによりサンプリング間隔
を計算する。まず、必要な不等間隔サンプリングの時間
分解能(Δtq)に合わせるために、サンプリング数をnq
倍し、補間によりデータ点を補う(ステップ61)。但
し、前述したようにnq=Δtu/Δtqである。
Regarding the sampling interval calculator 26 The sampling interval calculator 26 calculates the magnetic field waveform Gtu (k) (k = 0,..., N−1) measured or calculated as described above.
From the sampling interval in data collection: Δtu), the sampling interval is calculated by, for example, the algorithm shown in FIG. First, the number of samples is set to nq in order to match the required time resolution (Δtq) of uneven sampling.
Multiply and supplement the data points by interpolation (step 61). However, as described above, nq = Δtu / Δtq.

次に、勾配磁場波形の積分値:ΣGtp(i)(i=0,
…,N・nq−1、サンプリング間隔:Δtq)を計算する
(ステップ62)。
Next, the integral value of the gradient magnetic field waveform: ΣGtp (i) (i = 0,
.., N · nq−1, sampling interval: Δtq) are calculated (step 62).

次に、位相空間上での分解能をksとして abs(ΣGtq(i)−j・ks) が最小になるようにiを定め、そのiから不等間隔サン
プリングイベントタイム:ts(j)(j=0,…,N−1)
の設定を順次行う(ステップ63〜69)。すなわち、まず
ステップ63においてi=0,j=0に設定後、iがN・nq
より小さいかどうかを調べる(ステップ64)。ここで、
i<N・nqであれば、次にステップ65でabs(ΣGtq
(i)−j・ks)がεpsより小さいかどうかを調べ、ab
s(ΣGtq(i)−j・ks)<εpsであれば、ts(j)=
tq(i)とした後、jを1つインクリメントし(ステッ
プ67)、さらにiを1つインクリメントする(ステップ
68)。また、ステップ65においてabs(ΣGtq(i)−j
・ks)<εpsでなければステップ68にジャンプする。ス
テップ68の後ステップ64に戻り、同様の処理を繰り返
す。そして、ステップ64においてi≧N・nqになると、
サンプリング間隔の計算が終了する。
Next, i is determined so that abs (ΣGtq (i) −j · ks) is minimized, where ks is the resolution in the phase space, and unequally-spaced sampling event times: ts (j) (j = 0, ..., N-1)
Are sequentially set (steps 63 to 69). That is, first, in step 63, after setting i = 0 and j = 0, i becomes N · nq
It is checked whether it is smaller than (step 64). here,
If i <N · nq, then in step 65, abs (ΣGtq
It is checked whether (i) −j · ks) is smaller than εps, and ab
If s (ΣGtq (i) −j · ks) <εps, ts (j) =
After tq (i), j is incremented by one (step 67), and i is further incremented by one (step 67).
68). Further, in step 65, abs (ΣGtq (i) -j
If ks) <εps, jump to step 68. After step 68, the process returns to step 64, and the same processing is repeated. When i ≧ N · nq in step 64,
The calculation of the sampling interval ends.

第7図はサンプリング間隔計算部26をハードウェアで
実現した例を示すブロック図である。このサンプリング
間隔計算部26には、第1図に破線で示す経路によって磁
場センサ15の出力がデータ収集部10を介さずに直接入力
される。磁場センサ15の出力を積分する積分回路71と比
較器72はV/Fコンバータ(電圧−周波数変換器)73を構
成し、磁場センサ15の出力電圧に対応した周波数の信号
を出力する。比較器72に与えられる比較用の基準電圧Vr
efは、磁気共鳴信号データの位相空間上の分解能:ksに
対応する。そして、アンド回路74で比較器72の出力とク
ロック発生器75の出力との論理積がとられ、このアンド
回路74の出力でサンプリングイベント時刻発生回路76が
駆動される。クロック発生器73は、比較器72の出力を量
子化するための基準クロックを発生する。この基準クロ
ックの時間間隔Δtqと、先の基準電圧Vrefとを適当に設
定することで、不等間隔のサンプリングパルスを発生す
る。そして、クロック発生器74からの基準クロックをカ
ウンタ77でカウントし、このカウント値と組み合わせる
ことで不等間隔サンプリングイベントタイム:ts(j)
の設定を行う。
FIG. 7 is a block diagram showing an example in which the sampling interval calculator 26 is realized by hardware. The output of the magnetic field sensor 15 is directly input to the sampling interval calculator 26 via the path shown by the broken line in FIG. The integrating circuit 71 for integrating the output of the magnetic field sensor 15 and the comparator 72 constitute a V / F converter (voltage-frequency converter) 73, and output a signal having a frequency corresponding to the output voltage of the magnetic field sensor 15. Reference voltage Vr for comparison given to comparator 72
ef corresponds to the resolution: ks in the phase space of the magnetic resonance signal data. The AND circuit 74 calculates the logical product of the output of the comparator 72 and the output of the clock generator 75, and the output of the AND circuit 74 drives the sampling event time generation circuit 76. The clock generator 73 generates a reference clock for quantizing the output of the comparator 72. By appropriately setting the time interval Δtq of the reference clock and the reference voltage Vref, unequally spaced sampling pulses are generated. Then, the reference clock from the clock generator 74 is counted by the counter 77, and combined with this count value, the sampling event time at irregular intervals: ts (j)
Make the settings for

この第7図のような構成のサンプリング間隔計算婦26
を用いると、第6図のようにソフトウェア処理でサンプ
リング間隔を計算する方法と比較して高速化を図ること
ができる。従って、特にサンプリング間隔データベース
27を経由せず、前記スキャンによりサンプリングタイミ
ング記憶部24に直接設定を行ってもよい。
The sampling interval calculator 26 shown in FIG.
By using, the speed can be increased as compared with the method of calculating the sampling interval by software processing as shown in FIG. Therefore, especially the sampling interval database
The setting may be directly performed in the sampling timing storage unit 24 by the scan without passing through the.

サンプリング間隔データベース27について サンプリング間隔データベース27は、予めサンプリン
グ間隔計算部26で得られたサンプリング間隔データを任
意スライス面および任意勾配磁場波形の複数の組み合わ
せにそれぞれ対応させたデータベースに格納しておき、
必要に応じてシーケンスコントローラ9内のサンプリン
グタイミング記憶部24へ転送する。このサンプリング間
隔データベース27を用意することで、イメージングの都
度サンプリング間隔を計算する必要がなくなり、処理の
高速化を図ることができる。
Regarding the sampling interval database 27 The sampling interval database 27 stores the sampling interval data obtained in advance by the sampling interval calculator 26 in a database corresponding to a plurality of combinations of arbitrary slice planes and arbitrary gradient magnetic field waveforms,
The data is transferred to the sampling timing storage unit 24 in the sequence controller 9 as needed. By preparing the sampling interval database 27, it is not necessary to calculate the sampling interval every time imaging is performed, and the processing speed can be increased.

なお、実測または計算によりサンプリング間隔データ
をすぐに用意できる場合には、特にデータベースを用意
せず、毎回測定の都度プリスキャンを行い、サンプリン
グタイミング記憶部24に直接設定する方法も適用可能で
ある。
If the sampling interval data can be prepared immediately by actual measurement or calculation, a method of preparing a database every time, performing a prescan every measurement, and directly setting the data in the sampling timing storage unit 24 is also applicable.

サンプリングタイミング記憶部24について シーケンスコントローラ9内のサンプリングタイミン
グ記憶部24は、高速読出しが可能なメモリであり、例え
ば上記のようにサンプリング間隔データベース27から転
送されたサンプリング間隔データを保持する。サンプリ
ングパルス発生部25は、このサンプリング間隔データを
用いて不等間隔のサンプリングパルスをリアルタイムに
発生する。発生されたサンプリングパルスはデータ収集
部10に送られ、A/D変換でのサンプリングに用いられ
る。これによりデータ収集部10では位相空間上で等間隔
のデータ点が得られるので、データ処理部11では従来と
同様な画像際構成処理を行えばよい。
Sampling timing storage unit 24 The sampling timing storage unit 24 in the sequence controller 9 is a memory capable of high-speed reading, and holds, for example, the sampling interval data transferred from the sampling interval database 27 as described above. The sampling pulse generator 25 generates sampling pulses at irregular intervals in real time using the sampling interval data. The generated sampling pulse is sent to the data collection unit 10 and used for sampling in A / D conversion. As a result, the data collection unit 10 obtains data points at equal intervals in the phase space, so that the data processing unit 11 may perform the same image configuration processing as in the related art.

サンプリングパルス発生部25について 不等間隔サンプリングの時間分解能:Δtq9は、位相
空間上でのデータ点の位置ずれから起こるアーチファク
トを軽減するため、データ収集のための時間分解能:Δ
tuの数十分の1以上と小さいことが要求される。このよ
うな高速の不等間隔サンプリングパルスをオンラインで
発生させることは、一般に困難である。そこで、本実施
例ではシーケンスコントローラ9内にサンプリングパル
ス発生回路25を設け、上述のようにしてサンプリングタ
イミング記憶部24にオフラインで設定された不等間隔サ
ンプリングタイミングのデータから、高速に不等間隔サ
ンプリングパルスを発生させるようにしている。
Regarding the sampling pulse generating unit 25, the time resolution of irregularly spaced sampling: Δtq9 is a time resolution for data collection: Δtq9 in order to reduce artifacts caused by the displacement of data points in the phase space.
It is required that tu be as small as one tenth or more. It is generally difficult to generate such high-speed non-uniform sampling pulses on-line. Therefore, in the present embodiment, the sampling pulse generation circuit 25 is provided in the sequence controller 9 and the irregular-interval sampling timing is set at high speed from the irregular-interval sampling timing data set offline in the sampling timing storage unit 24 as described above. A pulse is generated.

第8図はサンプリングパルス発生部25の構成例を示す
ブロック図であり、クロック発生器81、イベントカウン
タ82およびコンパレータ83からなる。イベントカウンタ
82、コンパレータ83およびサンプリングタイミング記憶
部24は、イベントタイムを表現するため、最低限mビッ
トのワード長が必要である。但し、 2m>N・nq である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the sampling pulse generator 25, which comprises a clock generator 81, an event counter 82, and a comparator 83. Event counter
The 82, the comparator 83, and the sampling timing storage unit 24 need a word length of at least m bits in order to represent the event time. However, 2 m > N · nq.

シーケンスが実行される前に、サンプリングタイミン
グ記憶部24にサンプリング間隔データベース27もしくは
プリスキャンデータから、サンプリングタイミングのデ
ータを転送しておく。このデータは時間分解能:Δtq、
mビット長のバイナリデータであり、A/Dスタートパル
スの入力時点からのイベントタイムが設定されている。
Before the sequence is executed, the data of the sampling timing is transferred from the sampling interval database 27 or the prescan data to the sampling timing storage unit 24. This data has time resolution: Δtq,
This is m-bit binary data, and an event time from the input of the A / D start pulse is set.

第9図は第8図の動作を示すタイミングチャートであ
り、A/Dスタートパルスによりクロック発生器81が起動
されて時間間隔Δtqのクロックが発生される。このクロ
ックによりコンパレータ83の一方の入力データP0〜Pm
は、2進のバイナリカウンタからなるイベントカウンタ
82により順次更新される。コンパレータ83の他方の入力
データQ1〜Qmとしては、サンプリングタイミングtsのデ
ータを記憶しているサンプリングタイミング記憶部24内
の最初のデータが与えられている。コンパレータ83は、
両入力データP0〜Pm,Q1〜Qmが一致したときA/Dサンプリ
ングパルス(不等間隔サンプリングパルス)を発生し、
データ収集部10に供給すると同時に、サンプリングタイ
ミング記憶部24内の次のデータが読出されるように、サ
ンプリングタイミング記憶部24内の読出しカウンタを歩
進させる。以下、同様の動作を繰り返すことにより、不
等間隔サンプリングパルスを発生する。
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of FIG. 8, in which the A / D start pulse starts the clock generator 81 to generate a clock with a time interval Δtq. With this clock, one of the input data P0 to Pm
Is an event counter consisting of a binary binary counter
Updated sequentially by 82. As the other input data Q1 to Qm of the comparator 83, the first data in the sampling timing storage unit 24 storing the data of the sampling timing ts is given. Comparator 83
An A / D sampling pulse (unequal interval sampling pulse) is generated when both input data P0 to Pm and Q1 to Qm match.
At the same time as supplying the data to the data collection unit 10, the reading counter in the sampling timing storage unit 24 is incremented so that the next data in the sampling timing storage unit 24 is read. Hereinafter, by repeating the same operation, irregular sampling pulses are generated.

第10図はサンプリングパルス発生部25の他の構成例を
示すブロック図であり、時間間隔Δtqのクロックを発生
するクロック発生器91と、このクロックとサンプリング
タイミング記憶部24から読出されたデータとの論理積を
とるアンド回路92からなる。これはサンプリングタイミ
ング記憶部24のワード長が1ビットで、データ数がlで
ある場合に対応した構成であり、 l>N・nq である。
FIG. 10 is a block diagram showing another example of the configuration of the sampling pulse generator 25. The clock generator 91 generates a clock with a time interval Δtq, and the clock generator 91 generates the clock with the data read from the sampling timing storage 24. It comprises an AND circuit 92 for taking a logical product. This is a configuration corresponding to the case where the word length of the sampling timing storage unit 24 is 1 bit and the number of data is l, where l> N · nq.

シーケンスが実行される前に、サンプリングタイミン
グ記憶部24にサンプリング間隔データベース27もしくは
プリスキャンデータから、データを転送しておく。この
データはイベントタイム時間軸を表わし、時間分解能は
Δtqである。このデータが“0"の時サンプリングパルス
無し、“1"の時サンプリングパルス発生となるように、
サンプリング間隔データベース27もしくはプリスキャン
データのイベントタイムから展開されている。
Before the sequence is executed, data is transferred from the sampling interval database 27 or the prescan data to the sampling timing storage unit 24. This data represents the time axis of the event time, and the time resolution is Δtq. When this data is “0”, no sampling pulse is generated, and when “1”, a sampling pulse is generated.
It is developed from the sampling interval database 27 or the event time of the prescan data.

第11図は第10図の動作を示すタイムチャートであり、
A/Dスタートパルスによりクロック発生器91が起動され
て時間間隔Δtqのクロックが発生される。このクロック
によりサンプリングタイミング記憶部24から順次読出し
が行われ、読出された値が“1"の時にアンド回路92を介
してサンプリングパルスが発生される。
FIG. 11 is a time chart showing the operation of FIG. 10,
The A / D start pulse activates the clock generator 91 to generate a clock with a time interval Δtq. Reading is performed sequentially from the sampling timing storage unit 24 by this clock, and when the read value is “1”, a sampling pulse is generated via the AND circuit 92.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば勾配磁場波形の
時間積分値がほぼ一定量ずつ変化するような時間間隔で
磁気共鳴信号をサンプリングして磁気共鳴信号データを
収集することにより、勾配磁場波形として正弦波のよう
な矩形波以外の波形を用いても、位相空間上でのデータ
点の間隔を等間隔にすることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, magnetic resonance signal data is collected by sampling magnetic resonance signals at time intervals such that the time integral of the gradient magnetic field waveform changes by a substantially constant amount. Accordingly, even if a waveform other than a rectangular wave such as a sine wave is used as the gradient magnetic field waveform, the intervals between data points on the phase space can be made equal.

従って、等間隔サンプリングに補間を組み合わせる方
法のような前処理を必要とすることなく、エコープラナ
法、超高速フーリエ法といった超高速イメージングによ
る実時間MRIを実現することが可能となる。
Therefore, it is possible to realize a real-time MRI by ultra-high-speed imaging such as an echo planar method or an ultra-fast Fourier method, without requiring a pre-processing such as a method of combining interpolation at regular intervals.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装置の構
成を示すブロック図、第2図は同実施例における画像デ
ータ収集のためのパルスシーケンスを示す図、第3図は
第1図における要部の構成を示すブロック図、第4図に
おけるサンプリングパルス発生部の構成を示すブロック
図、第5図は同実施例における勾配磁場波形計測法の他
の例を示すブロック図、第6図は第2図はにおけるサン
プリング間隔計算部をソフトウェアで実現する場合のア
ルゴリズムを示す図、第7図は第2図におけるサンプリ
ング間隔計算部をハードウェアで実現した例を示すブロ
ック図、第8図は第2図におけるサンプリングパルス発
生部の構成例を示すブロック図、第9図は第8図の動作
を説明するためのタイムチャート、第10図は第2図にお
けるサンプリングパルス発生部の他の構成例を示すブロ
ック図、第11図は第10図の動作を説明するためのタイム
チャート、第12図は読出し用勾配磁場波形Grと磁気共鳴
信号の位相kxの関係を示す図である。 1……静磁場磁石 3……勾配コイル群 6……プローブ 9……シーケンスコントローラ 10……データ収集部 15……磁場センサ 16……サンプリング間隔設定部 23……勾配磁場制御波形発生部 24……サンプリングタイミング記憶部 25……サンプリングパルス発生部 26……サンプリング間隔計算部 27……サンプリング間隔データベース
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a pulse sequence for acquiring image data in the embodiment, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a sampling pulse generator in FIG. 4, FIG. 5 is a block diagram showing another example of a gradient magnetic field waveform measuring method in the embodiment, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing an algorithm when the sampling interval calculation unit in FIG. 2 is realized by software, FIG. 7 is a block diagram showing an example in which the sampling interval calculation unit in FIG. 2 is realized by hardware, and FIG. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a sampling pulse generator in FIG. 2, FIG. 9 is a time chart for explaining the operation of FIG. 8, and FIG. FIG. 11 is a block diagram showing another example of the configuration of the loose generating unit, FIG. 11 is a time chart for explaining the operation of FIG. 10, and FIG. 12 shows the relationship between the read gradient magnetic field waveform Gr and the phase kx of the magnetic resonance signal. FIG. 1 ... Static magnetic field magnet 3 ... Gradient coil group 6 ... Probe 9 ... Sequence controller 10 ... Data collection unit 15 ... Magnetic field sensor 16 ... Sampling interval setting unit 23 ... Gradient magnetic field control waveform generation unit 24 ... … Sampling timing storage unit 25… Sampling pulse generation unit 26… Sampling interval calculation unit 27… Sampling interval database

───────────────────────────────────────────────────── 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 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/055 JICST file (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波
磁場と勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加
し、被検体内から得られる磁気共鳴信号をサンプリング
パルスを用いてサンプリングすることにより磁気共鳴信
号データを収集し、画像再構成を行う磁気共鳴映像装置
であって、前記読出し用勾配磁場を切り替えることによ
り、前記スライス面内の横磁化が緩和する時間内で前記
画像再構成に必要な全ての磁気共鳴信号データを収集す
る磁気共鳴映像装置において、 任意波形の勾配磁場を発生する勾配磁場手段と、 この勾配磁場手段により発生される勾配磁場の波形を求
める手段と、 この手段により求められた勾配磁場波形の時間積分値が
ほぼ一定量ずつ変化する間の時間間隔を求める手段と、 前記時間間隔で前記サンプリングパルスを発生するサン
プリングパルス発生手段と を具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
1. A high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field are applied to a subject placed in a uniform static magnetic field in accordance with a predetermined pulse sequence, and a magnetic resonance signal obtained from inside the subject is sampled using a sampling pulse. A magnetic resonance imaging apparatus that collects magnetic resonance signal data and performs image reconstruction by switching the readout gradient magnetic field so that the image reconstruction can be performed within a time period in which transverse magnetization in the slice plane is relaxed. In a magnetic resonance imaging apparatus which collects all necessary magnetic resonance signal data, a gradient magnetic field means for generating a gradient magnetic field having an arbitrary waveform; a means for obtaining a waveform of a gradient magnetic field generated by the gradient magnetic field means; Means for determining a time interval during which the time integration value of the determined gradient magnetic field waveform changes by a substantially constant amount, and sampling at the time interval And a sampling pulse generating means for generating a pulse.
【請求項2】一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波
磁場と、スライス用、読出し用及び位相エンコード用の
各勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加し、
被検体内の所定のスライス面から得られる磁気共鳴信号
をサンプリングパルスを用いてサンプリングすることに
より磁気共鳴信号データを収集し、画像再構成を行う磁
気共鳴映像装置であって、前記読出し用勾配磁場を切り
替えることにより、前記スライス面内の横磁化が緩和す
る時間内で前記画像再構成に必要な全ての磁気共鳴信号
データを収集する磁気共鳴映像装置において、 任意波形の読出し用勾配磁場を発生する読出し用勾配磁
場発生手段と、 この読出し用勾配磁場発生手段により発生される読出し
用勾配磁場の波形を求める手段と、 この手段により求められた読出し用勾配磁場波形の時間
積分値がほぼ一定量ずつ変化する間の時間間隔を読出し
用勾配磁場の波形と前記スライス面の組合わせ毎に求め
て記憶する記憶手段と、 この記憶手段により記憶された前記時間間隔で前記サン
プリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段
と を具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
2. A high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field for slicing, reading, and phase encoding are applied to a subject placed in a uniform static magnetic field in accordance with a predetermined pulse sequence.
A magnetic resonance imaging apparatus for collecting magnetic resonance signal data by sampling a magnetic resonance signal obtained from a predetermined slice plane in a subject using a sampling pulse and performing image reconstruction, wherein the readout gradient magnetic field is used. In the magnetic resonance imaging apparatus that collects all the magnetic resonance signal data necessary for the image reconstruction within the time when the transverse magnetization in the slice plane is relaxed, a gradient magnetic field for reading an arbitrary waveform is generated. Reading gradient magnetic field generating means; means for obtaining a waveform of the reading gradient magnetic field generated by the reading gradient magnetic field generating means; and a time integration value of the reading gradient magnetic field waveform obtained by the means being substantially constant. Storage means for obtaining and storing a time interval between changes for each combination of the waveform of the read gradient magnetic field and the slice plane; And a sampling pulse generating means for generating the sampling pulse at the time interval stored by the storage means.
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