JP3142905B2 - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

磁気共鳴映像装置

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JP3142905B2 JP03216805A JP21680591A JP3142905B2 JP 3142905 B2 JP3142905 B2 JP 3142905B2 JP 03216805 A JP03216805 A JP 03216805A JP 21680591 A JP21680591 A JP 21680591A JP 3142905 B2 JP3142905 B2 JP 3142905B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超高速でMR画像を撮
影する磁気共鳴映像装置に係り、特に、プローブの所定
帯域での感度差,位相特性の影響を除去する技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気共鳴映像装置(MRI装置と
もいう)の開発が進められる中で、撮影の超高速化が図
られている。このような超高速撮影では、通常の撮影に
比べて強大なリード用勾配磁場を印加するため、受信す
るNMR信号も広帯域となる。具体的には、通常の撮影
では±数十[KHz ]であったのが、超高速撮影では±
百数十[KHz ]となる。
【0003】これを周波数−振幅特性図で概略的に示す
と図6(a)の如くとなる。そして、同図から明らかな
ように、通常の撮影時の周波数帯域W1 では振幅特性は
ほぼ均一とみなすことができるが、超高速撮影時の周波
数帯域W2 では振幅特性を均一とみなすことはできな
い。また、これと同様に、同図(b)に示す周波数−位
相特性図から、超高速撮影の際は位相特性を均一とみな
すことができない。従って、このままでは、均一な振幅
特性,均一な位相特性を得ることができず、良好なMR
画像を得ることができない。
【0004】また、プローブのチューニング,マッチン
グの調整が不完全にときは、図7に示すように、同調特
性の中心周波数ω2 と共鳴周波数ω0 とが一致しなくな
る。従って、周波数+ω1 と−ω1とのゲインが△aだ
けずれてしまい、超高速MRIでは勾配磁場を正負交互
に印加するため、同一部位からのNMR信号がプラス側
から収集したときとマイナス側から収集したときで大き
く異なってしまい、アーチファクトが発生する原因とな
ってしまう。
【0005】これを解決するためには、振幅特性を平坦
にして所定周波数帯域内でのゲインを均一化すれば良
い。これを実現するために、プローブのQを下げる方
法、いわゆるQダンプを行なう方法が容易に考えられ
る。
【0006】しかし、Qダンプによって例えば振幅差を
1割以下に抑えようとすれば、200程度のQを30程
度まで下げる必要があり、このため、プローブの並列共
振回路と並列に高抵抗(数[KΩ]〜数百[Ω])を挿
入するか、あるいは直列に低抵抗(0.1[Ω]程度)
を挿入しなければならない。
【0007】その結果、信号値が低下するばかりでな
く、挿入した抵抗の熱雑音により、S/N比が低下して
しまうという問題が発生してしまう。また、このような
Qダンプを行なっても、帯域全体にわたる感度差,位相
差、及びチューニング調整の不完全性による周波数の正
負でのアンバランスがすべて解消されるわけではなく、
これらの影響が残ってしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
ける磁気共鳴映像装置では、広帯域の信号を受信するた
め、プローブの同調特性による必要帯域内の感度差、位
相特性が無視できなくなり、アーチファクトを生じると
いう問題がある。また、この影響を低減するために、プ
ローブのQを落すという方法が考えられるが、S/N比
の低下を招くという問題が生じる。
【0009】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、S
/N比を低下させることなく、プローブの同調特性によ
る必要帯域内の感度差,位相特性の影響を除去すること
のできる磁気共鳴映像装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の本発明によれば、一様な静磁場中
に置かれた被検体に、プローブから高周波磁場を印加す
るとともに、スライス用、エンコード用、及び正負交互
に切換わるリード用勾配磁場を所定のシーケンスに従っ
て印加し、該被検体の所望領域において発生するエコー
を収集してMR画像を再構成する磁気共鳴映像装置にお
いて、 前記プローブの周波数特性の逆特性を求める手段と、 収集したエコートレインを1エコー毎に分離し、エンコ
ードステップの順に並べる手段と、 前記エンコードステップの奇数番目あるいは偶数番目の
データの順序を逆に並べ変える手段と、 前記並べ変えられたエコーをエンコードステップライン
毎にフーリエ変換する手段と、 前記フーリエ変換後の各エコーに、前記逆特性をかけて
補正する手段と、 前記補正後のデータをフーリエ変換する手段と、を有す
ることを特徴とする磁気共鳴映像装置をもって解決手段
とする。また、請求項2に記載の本発明によれば、一様
な静磁場中に置かれた被検体に、プローブから高周波磁
場を印加するとともに、スライス用、エンコード用、及
び正負交互に切換わるリード用勾配磁場を所定のシーケ
ンスに従って印加し、該被検体の所望領域において発生
するエコーを収集してMR画像を再構成する磁気共鳴映
像装置において、 前記プローブの周波数特性の逆特性を求める手段と、 収集したエコートレインを1エコー毎に分離し、エンコ
ードステップの順に並べる手段と、 エコーをエンコードステップライン毎にフーリエ変換す
る手段と、 前記フーリエ変換後のエンコードステップの奇数番目あ
るいは偶数番目のエコーデータの順序を逆に並べ変える
手段と、 前記各エコーデータに、前記逆特性をかけて補正する手
段と、 前記補正後のデータをフーリエ変換する手段と、を有す
ることを特徴とする磁気共鳴映像装置をもって解決手段
とする。また、請求項3に記載の本発明によれば、前記
周波数特性とは、振幅特性および位相特性であることを
特徴とする請求項1または2記載の磁気共鳴映像装置を
もって解決手段とする。また、請求項4に記載の本発明
によれば、前記プローブ近傍にサーチコイルを設け、該
サーチコイルに所定の周波数帯域内で掃引される基準信
号を供給し、この出力を収集して前記プローブの周波数
特性を求めることを特徴とする請求項1または2記載の
磁気共鳴映像装置をもって解決手段とする。また、請求
項5に記載の本発明によれば、前記サーチコイルは、ス
イッチを介して前記プローブと一体化され、該スイッチ
は、前記プローブの周波数特性測定時にのみオンするこ
とを特徴とする請求項3記載の磁気共鳴映像装置をもっ
て解決手段とする。
【0011】
【作用】上述の如く構成すれば、本発明では、プローブ
の振幅特性、位相特性の逆特性を求めるとともに、勾配
磁場の正負交互の切換えにより収集されたエコーデータ
のエンコードステップの奇数番目あるいは偶数番目のデ
ータの順序を逆に並べ変え、その並べ変えたデータに対
して振幅特性、位相特性を補正することができる。
【0012】したがって、プローブのQダンプを行うこ
となく、必要帯域にわたって、均一な感度、位相特性が
得られ、帯域内感度、位相特性の変化および勾配磁場を
正負交互に印加することによってデータ極性が反転する
ことによる画質劣化(アーチファクト)がなく、かつ、
S/N比の良好な超高速MRI画像を得ることができ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本実施例に係わる磁気共鳴映像装置の構成
を示すブロック図である。
【0014】同図において、静磁場磁石1は、被検体5
に所定方向の静磁場を印加するものであり、システムコ
ントローラ10の制御下で動作する電源2より電力が供
給される。
【0015】勾配コイル3は、静磁場中に置かれた被検
体5に、互いに直交するx軸,y軸,z軸方向の線形勾
配磁場を印加するものであり、システムコントローラの
制御下で動作する駆動回路4から電力が供給される。
【0016】プローブ7は、被検体5に送信部8から与
えられた高周波信号を印加するとともに、被検体5の所
望部位で発生したNMR信号を受信して、受信部9に供
給するものである。
【0017】データ収集部11は、受信部9で直交位相
検波されたデータをA/D変換して電子計算機12に供
給する。なお、送信部8,受信部9,データ収集部1
1、及び電子計算機12はすべてシステムコントローラ
の制御下で動作する。また、符号13はコンソール,1
4はディスプレイ,6は寝台である。
【0018】次に、図2に示すフローチャートを参照し
ながら、本実施例の動作について説明する。
【0019】まず、超高速イメージングのシーケンスを
適用して、マルチエコーのデータを収集する(ステップ
ST1)。これは、図3に示されるように、リード用勾
配磁場の極性を高速で正負交互に切換えることによって
行われる。従って、図4(a)に示すように、奇数番目
(n=1、3、…)のデータと偶数番目(n=2、4、
…)のデータは時間的に反転したものとなる。このた
め、マルチエコートレインを1エコー毎に分離し、奇数
番目あるいは偶数番目のエコーデータの順序を逆に並べ
変える(図4では、偶数番目(n=2、4、・・・)の
ラインの向かって右から左への順序で並んでいるデータ
を、逆に左から右への順序に並べ変えている。)。これ
によって図4(b)に示す如くのデータとなる。
【0020】その後、このエコーデータのリード方向に
1次元フーリエ変換を施し(ステップST3)、フーリ
エ変換後の各エコー毎にプローブの振幅特性の逆特性を
乗じる(ステップST4)。また、各エコーの位相を、
プローブの位相特性の逆特性で補正する(ステップST
5)。
【0021】ここで、プローブの振幅特性、及び位相特
性の各逆特性は、例えば図5に示す構成にて求める。即
ち、プローブ近傍にサーチコイル15を配設し、これに
周波数f0 の基準信号を供給し、±△fの範囲で掃引さ
せる。そして、この信号をデュプレクサ16を介して、
プリアンプ17,メインアンプ18、そして検波部19
から成る受信部9にて受信する。
【0022】その後、この受信データをA/D変換し、
エコー信号のデータ収集ポイントと同一のポイント数の
データを記憶する。そして、記憶されたデータの実部,
虚部から絶対値を算出し、振幅特性を求める。また、位
相特性θを次の(1)式で求める。
【0023】 θ= tan-1 (虚部/実部) …(1) そして、求められた振幅特性、及び位相特性から、その
逆特性を求めることができる。その後、振幅特性、位相
特性が補正されたデータをエンコード方向にフーリエ変
換し(ステップST6)、再構成されたMR画像を表示
する(ステップST7)。
【0024】このようにして、本実施例では、プローブ
7の振幅特性、呼び位相特性の逆特性を求め、これを基
に、振幅特性の不均一性、及び位相特性のずれを補正し
ている。従って、超高速撮影においても、S/N比を劣
化させることなく良好なMR画像を得ることができる。
【0025】なお、エコー信号の1DFTは、必ずしも
エコーデータの並びかえを行なったあと行う必要はな
く、手順を入れ換えても良い。又、演算・補正は必ずし
もソフト的に行なう必要はなく、ハードで構成しても良
い。更に、受信系の周波数特性計測法に関しては、撮影
対象が変わるたびに、チューニング・マッチング条件が
少し変わるため、毎回補正用データを収集するようにし
ても良い。こうすることにより、プローブのチューニン
グ、マッチングの不完全性による画質劣化を防止するこ
とができる。この際には、プローブにサーチコイルを一
体化しておき、通常はピンダイオード等のスイッチでデ
カップリングしておけばよい。又、シンセサイザ等をリ
モートコントロールし、周波数のスイープ速度と、受信
系の検波出力をA/Dするクロックを適当に選び、必要
周波数範囲のスイープ終了時に、ちょうど必要データ数
(例えば、1エコーのデータポイント数)が得られる様
にしておけば、ごく短時間(数秒以内)で計測が可能で
ある。
【0026】さらに、必要受信帯域を十分にカバーする
帯域を持つ基準パルス(例えば、sinc波形で振幅変
調したパルス)をサーチコイルから出力し、その受信信
号を直交位相検波後、1DFTすることで、受信系の周
波数特性を求めるようにすれば、計測をほぼ瞬時に行う
ことが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、プロ
ーブの振幅特性、位相特性の逆特性を求めるとともに、
勾配磁場の正負交互の切換えにより収集されたエコーデ
ータのエンコードステップの奇数番目あるいは偶数番目
のデータの順序を逆に並べ変え、その並べ変えたデータ
に対して振幅特性、位相特性を補正している。
【0028】したがって、プローブのQダンプを行うこ
となく、必要帯域にわたって、均一な感度、位相特性が
得られ、帯域内感度、位相特性の変化および勾配磁場を
正負交互に印加することによってデータ極性が反転する
ことによる画質劣化(アーチファクト)がなく、かつ、
S/N比の良好な超高速MRI画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる磁気共鳴映像装置の構成を示す
ブロック図である。
【図2】本実施例の動作を示すフローチャートである。
【図3】収集するNMR信号とリード用勾配磁場の極性
を示すタイムチャート図である。
【図4】収集データの方向を示す説明図である。
【図5】受信系の周波数特性を求める例を示す構成図で
ある。
【図6】プローブの振幅特性、及び位相特性を示す説明
図である。
【図7】チューニング,マッチングの条件がずれたとき
のプローブの振幅特性,位相特性を示す説明図である。
【符号の説明】
1 静磁場磁石 2 電源 3 勾配コイル 4 駆動回路 7 プローブ 8 送信部 9 受信部 10 システムコントローラ 11 データ収集部 12 電子計算機 19 検波部
───────────────────────────────────────────────────── 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)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一様な静磁場中に置かれた被検体に、プ
    ローブから高周波磁場を印加するとともに、スライス
    用、エンコード用、及び正負交互に切換わるリード用勾
    配磁場を所定のシーケンスに従って印加し、該被検体の
    所望領域において発生するエコーを収集してMR画像を
    再構成する磁気共鳴映像装置において、 前記プローブの周波数特性の逆特性を求める手段と、 収集したエコートレインを1エコー毎に分離し、エンコ
    ードステップの順に並べる手段と、 前記エンコードステップの奇数番目あるいは偶数番目の
    データの順序を逆に並べ変える手段と、 前記並べ変えられたエコーをエンコードステップライン
    毎にフーリエ変換する手段と、 前記フーリエ変換後の各エコーに、前記逆特性をかけて
    補正する手段と、 前記補正後のデータをフーリエ変換する手段と、を有す
    ることを特徴とする磁気共鳴映像装置。
  2. 【請求項2】 一様な静磁場中に置かれた被検体に、プ
    ローブから高周波磁場を印加するとともに、スライス
    用、エンコード用、及び正負交互に切換わるリード用勾
    配磁場を所定のシーケンスに従って印加し、該被検体の
    所望領域において発生するエコーを収集してMR画像を
    再構成する磁気共鳴映像装置において、 前記プローブの周波数特性の逆特性を求める手段と、 収集したエコートレインを1エコー毎に分離し、エンコ
    ードステップの順に並べる手段と、 エコーをエンコードステップライン毎にフーリエ変換す
    る手段と、 前記フーリエ変換後のエンコードステップの奇数番目あ
    るいは偶数番目のエコーデータの順序を逆に並べ変える
    手段と、 前記各エコーデータに、前記逆特性をかけて補正する手
    段と、 前記補正後のデータをフーリエ変換する手段と、を有す
    ることを特徴とする磁気共鳴映像装置。
  3. 【請求項3】 前記周波数特性とは、振幅特性および位
    相特性であることを特徴とする請求項1または2記載の
    磁気共鳴映像装置。
  4. 【請求項4】 前記プローブ近傍にサーチコイルを設
    け、該サーチコイルに所定の周波数帯域内で掃引される
    基準信号を供給し、この出力を収集して前記プローブの
    周波数特性を求めることを特徴とする請求項1または2
    記載の磁気共鳴映像装置。
  5. 【請求項5】 前記サーチコイルは、スイッチを介して
    前記プローブと一体化され、該スイッチは、前記プロー
    ブの周波数特性測定時にのみオンすることを特徴とする
    請求項3記載の磁気共鳴映像装置。
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JPS6382647A (ja) * 1986-09-27 1988-04-13 株式会社東芝 磁気共鳴イメ−ジング装置
JP2594953B2 (ja) * 1987-07-08 1997-03-26 株式会社日立製作所 核磁気共鳴を用いた検査装置

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