JP3163125B2 - MRI equipment - Google Patents

MRI equipment

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JP3163125B2
JP3163125B2 JP20492391A JP20492391A JP3163125B2 JP 3163125 B2 JP3163125 B2 JP 3163125B2 JP 20492391 A JP20492391 A JP 20492391A JP 20492391 A JP20492391 A JP 20492391A JP 3163125 B2 JP3163125 B2 JP 3163125B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴(以下「N
MR」と略記する)現象を利用して被検体(人体)の所
望部位の断層像を得るMRI(磁気共鳴イメージング)
装置に関し、特にスライ厚の薄い画像を多数枚計測でき
ると共にその多数枚の画像を短時間で撮影することがで
きるMRI装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as "N").
MRI (Magnetic Resonance Imaging) that obtains a tomographic image of a desired part of a subject (human body) using the phenomenon
More particularly, the present invention relates to an MRI apparatus capable of measuring a large number of images having a small slim thickness and photographing the images in a short time.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、NMR現
象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核
スピン(以下単にスピンと称す)の密度分布、緩和時間
分布等を計測して、その計測データから被検体の任意の
断面を画像表示するものである。そして、従来の磁気共
鳴イメージング装置は、被検体に静磁場を与える静磁場
発生磁石と、該被検体に傾斜磁場を与える磁場勾配発生
系と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に
核磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをある所定のパル
スシーケンスで繰り返し印加するシーケンサと、このシ
ーケンサからの高周波パルスにより被検体の生体組織を
構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために
高周波磁場を照射する送信系と、上記の核磁気共鳴によ
り放出されるエコー信号を検出する受信系と、この受信
系で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う
信号処理系とを備え、核磁気共鳴により放出されるエコ
ー信号の計測を繰り返し行って断層像を得るようになっ
ていた。
2. Description of the Related Art A magnetic resonance imaging apparatus measures the density distribution, relaxation time distribution, and the like of nuclear spins (hereinafter, simply referred to as spins) at a desired examination site in a subject by utilizing an NMR phenomenon. An image of an arbitrary cross section of the subject is displayed based on the data. The conventional magnetic resonance imaging apparatus includes a static magnetic field generating magnet that applies a static magnetic field to a subject, a magnetic field gradient generating system that applies a gradient magnetic field to the subject, and an atomic nucleus of an atom constituting a living tissue of the subject. A sequencer that repeatedly applies a high-frequency pulse that causes nuclear magnetic resonance in a predetermined pulse sequence, and a high-frequency magnetic field that causes the atomic nuclei of the atoms constituting the living tissue of the subject to generate nuclear magnetic resonance by the high-frequency pulse from the sequencer A transmission system for irradiating the nuclear magnetic resonance, a reception system for detecting an echo signal emitted by the above-described nuclear magnetic resonance, and a signal processing system for performing an image reconstruction operation using the echo signal detected by the reception system. Measurement of echo signals emitted by magnetic resonance is repeatedly performed to obtain a tomographic image.

【0003】この装置では、0.02〜2テスラ程度の
静磁場を発生させる静磁場発生磁石の中に被検体が置か
れる。この時、被検体中のスピンは静磁場の強さH0
よって決まる周波数で静磁場の方向を軸として歳差運動
を行う。この周波数をラーモア周波数と呼び、ラーモア
周波数ν0は、
In this apparatus, a subject is placed in a static magnetic field generating magnet that generates a static magnetic field of about 0.02 to 2 Tesla. At this time, the spins in the subject perform precession at a frequency determined by the strength H 0 of the static magnetic field with the direction of the static magnetic field as an axis. This frequency is called the Larmor frequency, and the Larmor frequency ν 0 is

【数1】 ここにH0:静磁場強度γ :磁気回転比で表される原子
核の種類ごとに固有の値を持っている。また、ラーモア
歳差運動の角速度をω0とすると、ω0=2πν0である
故に、
(Equation 1) Here, there is a unique value for each type of nucleus represented by H 0 : static magnetic field strength γ: gyromagnetic ratio. When the angular velocity of the Larmor precession is ω 0 , since ω 0 = 2πν 0 ,

【数2】 で与えられる。(Equation 2) Given by

【0004】そして送信系内の高周波照射コイルによっ
て計測しようとする原子核のラーモア周波数ν0に等し
い周波数f0の高周波磁場(電磁場)を加えると、スピ
ンが励起され高いエネルギー状態に遷移する。この高周
波磁場を打ち切ると、スピンはそれぞれの状態に応じた
時定数でもとの低いエネルギー状態に戻る。この時に放
出される電磁波を受信系内の高周波受信コイルで受信
し、CPUで画像を再構成演算し、被検体の断層画像を
ディスプレイ(以下、CRTと称す)に表示する。ま
た、上記の磁気共鳴イメージング装置においては、以上
の静磁場と高周波磁場の他に、空間内の位置情報を得る
ための傾斜磁場を作るために、傾斜磁場コイルを備えて
いる。これらの傾斜磁場コイルは、傾斜磁場を発生する
ものである。
When a high-frequency magnetic field (electromagnetic field) having a frequency f 0 equal to the Larmor frequency ν 0 of the nucleus to be measured by a high-frequency irradiation coil in the transmission system is applied, spins are excited and transit to a high energy state. When the high-frequency magnetic field is terminated, the spin returns to the original low energy state with a time constant corresponding to each state. The electromagnetic wave emitted at this time is received by a high-frequency receiving coil in the receiving system, the image is reconstructed by the CPU, and a tomographic image of the subject is displayed on a display (hereinafter, referred to as a CRT). The magnetic resonance imaging apparatus includes a gradient magnetic field coil for generating a gradient magnetic field for obtaining positional information in a space, in addition to the static magnetic field and the high-frequency magnetic field. These gradient magnetic field coils generate a gradient magnetic field.

【0005】ここで、磁気共鳴イメージング装置の撮像
原理について図4を参照して説明する。まず、図4
(a)に示すようにZ方向の静磁場H0中に置かれた原
子核は、古典物理学的に見ると1個の棒磁石のように振
る舞い、先に述べたラーモア周波数ν0でZ軸の周りに
歳差運動を行っている。この周波数は前記[数2]で与
えられ、静磁場の強度H0に比例している。[数1]及
び[数2]におけるγは磁気回転比と呼ばれ、原子核に
固有の値をもっている。一般には測定対象の原子核は膨
大な数にのぼり、それぞれが勝手な位相で回転している
ために、全体で見るとX−Y面内の成分は打ち消し合
い、Z方向成分のみの巨視的磁化が残る。この状態で図
4(b)に示すように、X方向にラーモア周波数ν0
等しい周波数の高周波磁場H1を印加すると、巨視的磁
化はY方向に倒れ始める。この倒れる角度は上記高周波
磁場H1の振幅と印加時間の積に比例し、パルス印加時
点に対し90°倒れる時の高周波磁場H1を90°パル
ス、180°倒れる時の高周波磁場H1を180°パル
スとよぶ。尚、図4(a),(b)におけるX,Y,Z
三軸は、それぞれ直交したデカルト座標軸である。
Here, the imaging principle of the magnetic resonance imaging apparatus will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in (a), the nucleus placed in the static magnetic field H 0 in the Z direction behaves like a single bar magnet in classical physics, and at the Larmor frequency ν 0 described above, the Z axis Precession around. This frequency is given by [Equation 2] and is proportional to the strength H 0 of the static magnetic field. Γ in [Equation 1] and [Equation 2] is called a gyromagnetic ratio and has a value specific to an atomic nucleus. In general, the number of nuclei to be measured is enormous, and each of them rotates at an arbitrary phase. Therefore, when viewed as a whole, components in the XY plane cancel each other out, and macroscopic magnetization only in the Z-direction component is lost. Remains. As shown in FIG. 4 (b) in this state, applying a high frequency magnetic field H 1 of frequency equal to the Larmor frequency [nu 0 in the X direction, the macroscopic magnetization begins falling in the Y direction. This fall angle is proportional to the product of the amplitude and application time of the high frequency magnetic field H 1, the high-frequency magnetic field H 1 by 90 ° pulse when fall 90 ° with respect to pulse application time point, the RF magnetic field H 1 at which fall 180 ° 180 ° Called pulse. Note that X, Y, and Z in FIGS.
The three axes are Cartesian coordinate axes orthogonal to each other.

【0006】このような磁気共鳴イメージング装置にお
ける撮像で一般的に用いられる方法には、二次元フーリ
エイメージング法がある。図5は上記二次元フーリエイ
メージング法のうち代表的なスピンエコー法のパルスシ
ーケンスを模式的に示したタイミング線図である。図5
において、(a)図は高周波磁場の信号の照射タイミン
グ及び被検体のスライス位置を選択的に励起するための
エンベロープを示している。(b)図はスライス方向の
傾斜磁場Gzの印加のタイミングを示し、(c)図は位
相エンコード方向傾斜磁場Gyの印加タイミング及びそ
の振幅を変えて計測することを示しており、(d)図は
周波数エンコード方向傾斜磁場Gxの印加のタイミング
を示している。また、(e)図は計測されるエコー信号
(NMR信号)を示している。
A method generally used for imaging in such a magnetic resonance imaging apparatus is a two-dimensional Fourier imaging method. FIG. 5 is a timing diagram schematically showing a pulse sequence of a typical spin echo method in the two-dimensional Fourier imaging method. FIG.
3A shows an irradiation timing of a signal of a high-frequency magnetic field and an envelope for selectively exciting a slice position of a subject. (B) diagram shows the timing of the application of the gradient magnetic field G z in the slice direction, indicating that the measuring by changing the application timing and amplitude (c) drawing the phase encode direction gradient magnetic field G y, (d ) the figure shows the timing of the application of the frequency encoding direction gradient magnetic field G x. (E) shows the measured echo signal (NMR signal).

【0007】図5に示すパルスシーケンスでは、まず、
90°パルスを印加した後、エコータイムをTeとした
ときの略Te/2の時点で180°パルスを加える。上
記90°パルスを加えた後、各スピンはそれぞれに固有
の速度でX−Y面内で回転を始めるため、時間の経過と
ともに各スピン間に位相差が生じる。ここで180°パ
ルスが加わると各スピンは図6に示すようにX軸に対称
に反転し、その後も同じ速度で回転を続けるために図5
に示す時刻Teでスピンは再び収束し、同図(e)に示
すようにエコー信号を形成する。上記のようにして信号
は計測されるが、断層画像を構成するためには信号の空
間的な分布を求めねばならない。このために線形の傾斜
磁場を用いる。均一な静磁場に傾斜磁場を重畳すること
で空間的な磁場勾配ができる。先にも述べたようにスピ
ンの回転周波数は磁場強度に比例しているから、傾斜磁
場が加わった状態においては、各スピンの回転周波数は
空間的に異なる。二次元イメージングを行うには、スピ
ンへ位相情報と周波数情報とを与え、それらを調べるこ
とによって各スピンの位置を知ることができる。この目
的のために、図5に示す位相エンコード方向傾斜磁場G
yと周波数エンコード方向傾斜磁場Gxが用いられてい
る。
In the pulse sequence shown in FIG. 5, first,
After the application of 90 ° pulse, it added 180 ° pulse at the time of substantially T e / 2 when the echo time was set to T e. After the 90 ° pulse is applied, each spin starts to rotate in the XY plane at its own speed, and a phase difference occurs between the spins with the passage of time. Here, when a 180 ° pulse is applied, each spin reverses symmetrically to the X axis as shown in FIG. 6, and thereafter continues to rotate at the same speed.
Spin converge again at time T e shown in, to form an echo signal as shown in FIG. (E). Although the signal is measured as described above, the spatial distribution of the signal must be obtained in order to form a tomographic image. For this purpose, a linear gradient magnetic field is used. By superimposing a gradient magnetic field on a uniform static magnetic field, a spatial magnetic field gradient can be created. As described above, since the spin rotation frequency is proportional to the magnetic field strength, the spin frequency of each spin is spatially different when a gradient magnetic field is applied. To perform two-dimensional imaging, phase information and frequency information are given to spins, and the position of each spin can be known by examining them. For this purpose, the gradient magnetic field G shown in FIG.
y and a frequency encoding direction gradient magnetic field Gx are used.

【0008】以上に述べたパルスシーケンスを基本単位
として、位相エンコード方向傾斜磁場Gyの強度を毎回
変えながら一定の繰り返し時間Tr毎に、所定回数、例
えば256回繰り返す。こうして得られた計測信号を二
次元逆フーリエ変換することで図4(a)に示す巨視的
磁化の空間的分布が求められる。以上の説明において、
3種類の傾斜磁場は互いに重複しなければ、X,Y,Z
のいずれであってもよく、あるいはそれらの複合された
ものであっても構わない。尚、以上の磁気共鳴イメージ
ングの基本原理については、「NMR医学(基礎と臨
床)」(核磁気共鳴医学研究会編・丸善株式会社・昭和
59年1月20日発行)において詳述されている。
[0008] as a basic unit a pulse sequence described above, every predetermined repetition time T r while changing the strength of the phase encoding direction gradient magnetic field G y each, repeated a predetermined number of times, for example 256 times. By subjecting the measurement signal thus obtained to two-dimensional inverse Fourier transform, a spatial distribution of macroscopic magnetization shown in FIG. 4A is obtained. In the above description,
If the three types of gradient magnetic fields do not overlap each other, X, Y, Z
Or a combination thereof. The basic principle of the magnetic resonance imaging described above is described in detail in "NMR Medicine (Basic and Clinical)" (edited by the Society for Nuclear Magnetic Resonance Medicine, Maruzen Co., Ltd., issued on January 20, 1984). .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、二次元フーリ
エイメージング法は選択した領域がそのまま画像一枚を
再構成するため、スライス厚を薄くするとエコー信号の
強度が弱くなり、SN比が下がり加算回数を増やさなけ
ればならない。更に、スライス厚を薄くするには領域を
選択する時の傾斜磁場強度が大きくなり、ハードに対す
る負担も大きくなる。
However, in the two-dimensional Fourier imaging method, since the selected area reconstructs one image as it is, when the slice thickness is reduced, the intensity of the echo signal becomes weaker, the SN ratio decreases, and the number of additions decreases. Must be increased. Furthermore, in order to reduce the slice thickness, the gradient magnetic field strength at the time of selecting a region increases, and the burden on hardware increases.

【0010】これに対し、薄いスライス厚の画像の計測
に有効な撮像方法として、図7に示される三次元フーリ
エイメージング法がある。この撮像方法は選択した領域
(スラブ)に対し、スライスエンコード傾斜磁場Gz
強度をAに示すようにその個数分変えながら図5のシー
ケンスをスライスエンコード数回繰り返す。それにより
スライス方向が符号化され、スライス方向のFFTによ
り、スライスエンコード数の薄いスライスの画像が得ら
れる。三次元フーリエイメージングのS/Nは、スラブ
厚の平方根に比例し、薄いスライス厚においてもスライ
スエンコード数の増加により高S/Nが得られる。
On the other hand, a three-dimensional Fourier imaging method shown in FIG. 7 is an effective imaging method for measuring an image having a small slice thickness. In this imaging method, the sequence of FIG. 5 is repeated several times for the selected region (slab) while changing the intensity of the slice encoding gradient magnetic field Gz by the number as shown in A. Thereby, the slice direction is encoded, and an image of a slice having a small slice encode number is obtained by the FFT in the slice direction. The S / N of three-dimensional Fourier imaging is proportional to the square root of the slab thickness, and a high S / N can be obtained even with a small slice thickness by increasing the number of slice encodes.

【0011】三次元フーリエイメージング法でのスライ
ス選択と、二次元フーリエイメージング法でのマルチス
ライスとの対比を図8(a)、(b)を用いて説明す
る。図8(a)は、二次元フーリエイメージング法によ
るスライミングを示す図であり、斜線で示した各部分が
スライスを示し、図では4個のマルチスライス例を示し
ている。図8(b)は三次元フーリエイメージング法に
よるスライミングであり、選択領域が1スラブとなり、
図8(a)に比して、連続的なスライスを実現している
ことがわかる。即ち、この三次元フーリエイメージング
法は、二次元フーリエイメージング法での複数スライス
に相当する領域(スラブ)のスピンを励起してギャップ
レスの複数枚の断層像を得る方法である。スライス厚d
は、二次元フーリエイメージング法での位相エンコード
と同様に考えることができ、
A comparison between slice selection in the three-dimensional Fourier imaging method and multi-slice in the two-dimensional Fourier imaging method will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b). FIG. 8A is a diagram showing slimming by the two-dimensional Fourier imaging method. Each portion indicated by oblique lines indicates a slice, and FIG. 8A shows an example of four multi-slices. FIG. 8B shows slimming by the three-dimensional Fourier imaging method, in which the selected area is one slab.
As can be seen from FIG. 8A, continuous slices are realized. That is, the three-dimensional Fourier imaging method is a method of exciting a spin in a region (slab) corresponding to a plurality of slices in the two-dimensional Fourier imaging method to obtain a plurality of gapless tomographic images. Slice thickness d
Can be considered in the same way as phase encoding in two-dimensional Fourier imaging,

【0012】[0012]

【数3】d=π/γ・GsE・T γ:プロトンの磁気回転比 GsE:最大スライスエンコード傾斜磁場強度 T:スライスエンコード印加時間 で与えられる。従って、スライス厚はスライス選択傾斜
磁場の印加量(強度×時間)を変えずに、スライスエン
コード数の増加により、1〜2mmの薄いスライスも取
得可能となり、スライスのギャップも完全に零となるた
め、小病変の見逃しもなくせる。
D = π / γ · G sE · T γ: Proton gyromagnetic ratio G sE : Maximum slice encode gradient magnetic field intensity T: Slice encode application time Therefore, as for the slice thickness, a thin slice of 1 to 2 mm can be obtained by increasing the number of slice encodes without changing the applied amount (intensity × time) of the slice selection gradient magnetic field, and the slice gap becomes completely zero. , Without overlooking small lesions.

【0013】然るに、上記の三次元フーリエイメージン
グ法は、スライスエンコード数回二次元フーリエイメー
ジング法のシーケンスを繰り返すために、二次元フーリ
エイメージング法のスライスエンコード数倍の撮像時間
になる。このことは被検者に苦痛を与え診断上問題とな
る。
However, in the above-described three-dimensional Fourier imaging method, since the sequence of the two-dimensional Fourier imaging method is repeated several times, the imaging time is several times the slice encoding time of the two-dimensional Fourier imaging method. This causes pain in the subject and causes a problem in diagnosis.

【0014】本発明は、三次元フーリエイメージング法
を採用する場合に、その撮像時間の短縮が計れるMRI
装置を提供することを目的とする。
According to the present invention, when the three-dimensional Fourier imaging method is adopted, the MRI can shorten the imaging time.
It is intended to provide a device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、スライス方向
の傾斜磁場と周波数エンコード傾斜磁場をその大きさを
変更させながら正負交互に印加し、それにより発生され
た複数のエコー信号を計測することとした。
According to the present invention, a gradient magnetic field in the slice direction and a frequency encoding gradient magnetic field are applied alternately in positive and negative directions while changing their magnitudes, and a plurality of echo signals generated thereby are measured. And

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、位相エンコード方向の任意の
傾斜磁場毎に、一連のスライス方向の傾斜磁場の変更に
よるスライスエンコード方向での正負交互の磁場印加が
なされ、併せて周波数エンコード方向での傾斜磁場印加
がなされ、スライス方向の複数のエコー信号を検出でき
る。この操作を、すべての位相エンコード方向の傾斜磁
場について行えば、三次元フーリエイメージング法によ
る画像を得ることができる。かくして撮像時間の短縮が
計れる。
According to the present invention, for each arbitrary gradient magnetic field in the phase encoding direction, a positive / negative magnetic field is alternately applied in the slice encoding direction by changing the gradient magnetic field in the series of slice directions. A gradient magnetic field is applied, and a plurality of echo signals in the slice direction can be detected. If this operation is performed for the gradient magnetic fields in all the phase encoding directions, an image can be obtained by the three-dimensional Fourier imaging method. Thus, the imaging time can be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】図2は本発明による磁気共鳴イメージング装
置の全体構成を示すブロック図である。この磁気共鳴イ
メージング装置は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用し
て被検体の断層像を得るもので、図2に示すように、静
磁場発生磁石2と磁場勾配発生系3と、送信系4と、受
信系5と、信号処理系6と、シーケンサ7と、中央処理
装置(CPU)8とを備えて成る。上記静磁場発生磁石
2は、被検体1の周りにその体軸方向または体軸と直交
する方向に均一な静磁場を発生させるもので、上記被検
体1の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式ま
たは常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配
置されている。磁場勾配発生系3は、X,Y,Zの三軸
方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁
場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述
のシーケンサ7からの命令に従ってそれぞれのコイルの
傾斜磁場電源10を駆動することにより、X,Y,Zの
三軸方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検体1に印加す
るようになっている。この傾斜磁場の加え方により被検
体1に対するスライス面を設定することができる。シー
ケンサ7は、上記被検体1の生体組織を構成する原子の
原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルスをあ
る所定のパルスシーケンスで繰り返し印加するもので、
CPU8の制御で動作し、被検体1の断層像のデータ収
集に必要な種々の命令を、送信系4及び磁場勾配発生系
3並びに受信系5に送るようになっている。
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention. This magnetic resonance imaging apparatus obtains a tomographic image of a subject using a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon, and as shown in FIG. 2, a static magnetic field generating magnet 2, a magnetic field gradient generating system 3, a transmission system 4, a receiving system 5, a signal processing system 6, a sequencer 7, and a central processing unit (CPU) 8. The static magnetic field generating magnet 2 generates a uniform static magnetic field around the subject 1 in the body axis direction or in a direction perpendicular to the body axis. A permanent magnet type, normal conduction type or superconducting type magnetic field generating means is arranged. The magnetic field gradient generating system 3 includes a gradient magnetic field coil 9 wound in three directions of X, Y, and Z, and a gradient magnetic field power supply 10 for driving each gradient magnetic field coil, and according to a command from a sequencer 7 described later. By driving the gradient magnetic field power supplies 10 of the respective coils, gradient magnetic fields G x , G y , and G z in the three axes of X, Y, and Z are applied to the subject 1. A slice plane for the subject 1 can be set by how to apply the gradient magnetic field. The sequencer 7 repeatedly applies a high-frequency magnetic field pulse for causing nuclear magnetic resonance to the nuclei of atoms constituting the living tissue of the subject 1 in a predetermined pulse sequence.
It operates under the control of the CPU 8 and sends various commands necessary for data collection of tomographic images of the subject 1 to the transmission system 4, the magnetic field gradient generation system 3, and the reception system 5.

【0018】送信系4は、上記シーケンサ7から送り出
される高周波パルスにより被検体1の生体組織を構成す
る原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波
磁場を照射するもので、高周波発振器11と変調器12
と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aとか
ら成り、上記高周波発振器11から出力された高周波パ
ルスをシーケンサ7の命令にしたがって変調器12で振
幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増
幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された
高周波コイル14aに供給することにより、電磁波が上
記被検体1に照射されるようになっている。受信系5
は、被検体1の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放
出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、
受信側の高周波コイル14bと増幅器15と直交位相検
波器16と、A/D変換器17とから成り、上記送信側
の高周波コイル14aから照射された電磁波による被検
体1の応答の電磁波(NMR信号)は被検体1に近接し
て配置された高周波コイル14bで検出され、増幅器1
5及び直交位相検波器16を介してA/D変換器17に
入力してディジタル量に変換され、更に、シーケンサ7
からの命令によるタイミングで直交位相検波器16によ
りサンプリングされた二系列の収集データとされ、その
信号が信号処理系6に送られるようになっている。この
信号処理系6は、CPU8と、磁気ディスク18及び磁
気テープ19等の記録装置と、CRT等のディスプレイ
20とから成り、上記CPU8でフーリエ変換、補正係
数計算像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分
布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分
布を画像化してディスプレイ20に断層像として表示す
るようになっている。尚、図1において、送信側及び受
信側の高周波コイル14a,14bと傾斜磁場コイル9
は、被検体1の周りの空間に配置された静磁場発生磁石
2の磁場空間内に設置されている。ここで本発明におい
ては、上記シーケンサ7は、高周波磁場や各軸傾斜磁場
パルスを印加しエコー信号を計測するのに先立ち、被検
体の撮像領域を事前に高周波磁場で励起することができ
る。
The transmission system 4 irradiates a high-frequency magnetic field to cause a nuclear magnetic resonance in the nuclei of the atoms constituting the living tissue of the subject 1 by the high-frequency pulse sent from the sequencer 7. Modulator 12
, A high-frequency amplifier 13 and a high-frequency coil 14a on the transmission side. After being amplified by 13 and supplied to the high-frequency coil 14a arranged close to the subject 1, the subject 1 is irradiated with electromagnetic waves. Receiving system 5
Is for detecting an echo signal (NMR signal) emitted by nuclear magnetic resonance of an atomic nucleus of a living tissue of the subject 1.
The reception-side high-frequency coil 14b, the amplifier 15, the quadrature-phase detector 16, and the A / D converter 17 are provided. ) Is detected by the high-frequency coil 14b arranged close to the subject 1, and the amplifier 1
5 and input to an A / D converter 17 via a quadrature detector 16 to be converted into a digital quantity.
The data is converted into two series of collected data sampled by the quadrature phase detector 16 at a timing according to a command from the controller, and the signal is sent to the signal processing system 6. The signal processing system 6 includes a CPU 8, a recording device such as a magnetic disk 18 and a magnetic tape 19, and a display 20 such as a CRT. The CPU 8 performs processing such as Fourier transform and correction coefficient calculation image reconstruction. A signal intensity distribution of an arbitrary section or a distribution obtained by performing an appropriate operation on a plurality of signals is imaged and displayed on the display 20 as a tomographic image. In FIG. 1, the high-frequency coils 14a and 14b on the transmission side and the reception side and the gradient coil 9
Is installed in the magnetic field space of the static magnetic field generating magnet 2 arranged in the space around the subject 1. Here, in the present invention, the sequencer 7 can excite the imaging region of the subject with the high-frequency magnetic field before applying the high-frequency magnetic field or the pulse of each axis gradient magnetic field and measuring the echo signal.

【0019】次に、本発明による磁気共鳴イメージング
装置における撮像方法の計測シーケンスを図1(a)〜
(f)において説明する。(a)図は高周波磁場の信号
の照射タイミング及び被検体のスライス位置を選択的に
励起するためのエンベロープを示している。(b)図は
スライス方向の傾斜磁場Gzの印加のタイミングを示
し、(c)図は位相エンコード方向傾斜磁場Gyの印加
タイミング及びその振幅を変えて計測することを示しめ
しており、(d)図は周波数エンコード方向傾斜磁場G
x印加のタイミングを示している。また、(e)図は計
測されるエコー信号(NMR信号)を示している。
(f)図はタイムシーケンスをI−Xに区間分けして示
したものである。図1を用いてスピンエコー法における
高速三次元フーリエイメージング法を行うシーケンスに
ついて説明する。区間Iでは(a)図に示すように高周
波磁場として90°選択励起パルス照射すると共に
(b)図に示すようにスライス方向傾斜磁場Gz1を印加
する。次に、区間IIにおいては、(c)図に示すよう
に位相エンコード方向傾斜磁場Gyを印加する。区間I
IIにおいては、(a)図に示すように180°選択励
起パルスを照射すると共に、(b)図に示すようにスラ
イス方向傾斜磁場Gz2を印加する。
Next, the measurement sequence of the imaging method in the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described in (f). (A) shows an irradiation timing of a signal of a high-frequency magnetic field and an envelope for selectively exciting a slice position of a subject. (B) diagram shows the timing of the application of the gradient magnetic field G z slice direction and rice indicates that measured by changing the application timing and amplitude (c) drawing the phase encode direction gradient magnetic field G y, ( d) The figure shows the gradient magnetic field G in the frequency encoding direction.
The timing of x application is shown. (E) shows the measured echo signal (NMR signal).
(F) shows the time sequence divided into sections IX. A sequence for performing the high-speed three-dimensional Fourier imaging method in the spin echo method will be described with reference to FIG. In section I, a 90 ° selective excitation pulse is irradiated as a high-frequency magnetic field as shown in FIG. 7A, and a slice-direction gradient magnetic field G z1 is applied as shown in FIG. Next, in section II, applying a phase encoding magnetic field gradient G y as shown in (c) FIG. Section I
In II, a 180 ° selective excitation pulse is radiated as shown in (a), and a slice-direction gradient magnetic field G z2 is applied as shown in (b).

【0020】以上の区間I〜IIIでの動作は、従来の
二次元フーリエイメージング法と同様である。本実施例
は、以後の区間VI〜において、|Gz3|<|Gz4|<
|Gz5|<…<|Gzn|の如き設定した一連のスライス
方向の傾斜磁場を、正負交互の極性で与えるようにした
点に特徴を持つ。正負交互としたのは、スピンの再結合
を繰り返し行うためであり、且つこれによりエコー発生
のタイミングの短縮を計っている。また、Gzを|Gz3
<|Gz4|<…の如く後になる程大きくしているのは、
1回の励起で複数のエコー信号を得る際に、後に発生す
るエコーの大きさが小さくなる故、これを防止するため
である。ここで磁場の大きさとは、(強度×印加時間)
で定まる値である。そこで、区間IVにおいて、(b)
図に示すようにスライス方向の傾斜磁場Gz3を印加す
る。区間Vにおいては、(d)図に示す周波数エンコー
ド傾斜磁場Gx1を印加しGz3により生成された(e)図
に示すエコー信号S1を計測する。次に区間VIにおい
ては、(b)図に示すように、Gz3に対し正負が反転
し、印加時間は区間IVよりも長いスライス方向の傾斜
磁場Gz4を印加する。区間VIIにおいては、(d)図
に示す周波数エンコード傾斜磁場Gx2を印加しGz4によ
り生成された(e)図に示すエコー信号S2を計測す
る。次に区間VIII以後においては、VzをVz5、V
z6、…と変更しながら区間IVから区間Vと同じ操作を
スライスエンコード数nに対応して設定した回数分(n
/2−1回)繰り返し、エコー信号S3、S4、…Sn
計測する。エンコード数nとしては2、4、8、16、
32、64、128等種々設定可能である。このn個の
エコー信号によりスライス方向の位相の符号化を行った
情報が得られる。
The operations in the above sections I to III are the same as in the conventional two-dimensional Fourier imaging method. In the present embodiment, in the following sections VI to | G z3 | <| G z4 | <
It is characterized in that a series of gradient magnetic fields in the slice direction set as | G z5 | <... <| G zn | The positive / negative is alternately used in order to repeat the recombination of spins, thereby shortening the echo generation timing. Also, let G z be | G z3
<| G z4 | <…
This is because, when a plurality of echo signals are obtained by one excitation, the size of an echo generated later becomes small, which is to be prevented. Here, the magnitude of the magnetic field is (intensity x application time)
It is a value determined by Therefore, in section IV, (b)
As shown in the figure, a gradient magnetic field G z3 in the slice direction is applied. In the section V, the frequency encoding gradient magnetic field G x1 shown in (d) is applied and the echo signal S 1 shown in (e) generated by G z3 is measured. Next, in the section VI, as shown in (b), the sign is inverted with respect to G z3 , and the application time of the gradient magnetic field G z4 in the slice direction is longer than that in the section IV. In the section VII, the frequency encoding gradient magnetic field G x2 shown in FIG. (D) is applied, and the echo signal S 2 shown in FIG. (E) generated by G z4 is measured. Next, after section VIII, V z is changed to V z5 , V z
z6 ,..., the same operation as in section IV to section V is performed for the number of times (n
/ 2-1) is repeated, and the echo signals S 3 , S 4 ,..., Sn are measured. The encoding number n is 2, 4, 8, 16,
Various settings such as 32, 64 and 128 are possible. Information obtained by encoding the phase in the slice direction is obtained from the n echo signals.

【0021】Y方向の位相の符号化は(c)図に示すG
yの強度を、Gy1、Gy2、…の如く変えて、区間Iから
区間IXを位相エンコード数回繰り返す。かくして、従
来よりも短時間の三次元フーリエイメージング法が可能
となった。本実施例での信号をK空間で上のKx−K
z(フーリエ空間上のωx−ωzに相当する)で表現する
と図3の(a)になる。図3(b)は従来の三次元フー
リエイメージング計測時のものである。図3(a)、
(b)共に矢印はエコー信号に対応する。図3(a)で
内側から外側へと矢印が向かっているのは、|Gz3<|
z4|<…の如くGzを設定していることに対応し、矢
印が右方向→左方向→右方向→左方向→…となっている
のは、正負交互にGzを印可していることに対応する。
従って、図3(a)では10個のエコー信号の検出例を
示す。一方、図3(b)では、矢印は一方向であり、こ
れは正負印可せずに正方向のGzのみを印可しているこ
とに対応し、且つ、図3(b)では7個のエコー信号の
検出例を示している。
The encoding of the phase in the Y direction is performed by G shown in FIG.
By changing the intensity of y as G y1 , G y2 ,..., the section I to the section IX are repeated several times for phase encoding. Thus, a three-dimensional Fourier imaging method in a shorter time than before can be realized. The signal in this embodiment is expressed by K x -K
When expressed by z (corresponding to ω x −ω z on Fourier space), it is shown in FIG. FIG. 3B shows a conventional three-dimensional Fourier imaging measurement. FIG. 3 (a),
(B) Both arrows correspond to echo signals. In FIG. 3A, the arrow points from the inside to the outside because | G z3 <|
G z4 | corresponds to the fact you have set <... as G z, the arrow is in the right direction → left → right direction → left → ... is to apply a G z in the positive and negative alternately Corresponding to being.
Therefore, FIG. 3A shows an example of detection of ten echo signals. On the other hand, in FIG. 3 (b), an arrow is a one-way, which corresponds to that applied only positive direction G z without sign applied, and, FIG. 3 seven in (b) 4 shows an example of detection of an echo signal.

【0022】他の実施例を図9を用いて説明する。グラ
ジェントエコーを用いた高速三次元フーリエイメージン
グ法を説明する。グラジェントエコー法では、(a)図
に示す高周波磁場による選択励起パルスの任意角α度パ
ルス1回のみである。図1に示した区間I〜IIIが図
9の場合区間I〜IIとなり1回の励起で計測する。上
記に示したスピンエコー法と同様にスライス方向傾斜磁
場Gzと周波数エンコード傾斜磁場Gxを正負交互に印加
することにより信号を計測し三次元イメージング法によ
る画像を得る。
Another embodiment will be described with reference to FIG. A fast three-dimensional Fourier imaging method using a gradient echo will be described. In the gradient echo method, the pulse of the selective excitation pulse by the high frequency magnetic field shown in FIG. The sections I to III shown in FIG. 1 correspond to the sections I to II in FIG. 9 and are measured by one excitation. Obtaining an image by the spin echo method as well as a slice magnetic gradient G z and the frequency encode gradient magnetic field G x measured signal by applying alternately positive and negative three-dimensional imaging method shown above.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は以上のように、スライス方向の
傾斜磁場と周波数エンコード傾斜磁場を正負交互印加さ
せて信号計測することにより、シーケンスの繰り返す回
数を減らして、高速三次元フーリエイメージングを実現
した。
As described above, the present invention realizes high-speed three-dimensional Fourier imaging by reducing the number of repetitions of a sequence by alternately and positively and negatively applying a gradient magnetic field in the slice direction and a frequency encoding gradient magnetic field to measure a signal. did.

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

【図1】本発明の磁気共鳴イメージング装置における撮
像方法の信号計測のタイムシーケンスを模式的に表した
タイミング線図である。
FIG. 1 is a timing diagram schematically illustrating a time sequence of signal measurement in an imaging method in a magnetic resonance imaging apparatus of the present invention.

【図2】本発明及び従来の磁気共鳴イメージング装置の
全体構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the present invention and a conventional magnetic resonance imaging apparatus.

【図3】磁気共鳴イメージングのK空間表現を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a K-space representation of magnetic resonance imaging.

【図4】磁気共鳴イメージングの撮像における巨視的磁
化の振る舞い。
FIG. 4 shows the behavior of macroscopic magnetization in magnetic resonance imaging.

【図5】従来の磁気共鳴イメージング装置における撮像
方法の信号計測のタイムシーケンスを模式的に表したタ
イミング線図である。
FIG. 5 is a timing diagram schematically showing a time sequence of signal measurement in an imaging method in a conventional magnetic resonance imaging apparatus.

【図6】磁気共鳴イメージングにおけるエコー信号生成
時のスピンの振る舞いを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the behavior of spins when generating an echo signal in magnetic resonance imaging.

【図7】三次元フーリエイメージング法と二次元フーリ
エイメージング法との比較図である。
FIG. 7 is a comparison diagram between a three-dimensional Fourier imaging method and a two-dimensional Fourier imaging method.

【図8】従来の磁気共鳴イメージング装置における三次
元撮像方法の信号計測のタイムシーケンスを模式的に表
したタイミング線図である。
FIG. 8 is a timing diagram schematically illustrating a time sequence of signal measurement in a three-dimensional imaging method in a conventional magnetic resonance imaging apparatus.

【図9】本発明の他の実施例の示す撮像方法の信号計測
のタイムシーケンスを模式的に表したタイミング線図で
ある。
FIG. 9 is a timing diagram schematically illustrating a time sequence of signal measurement in an imaging method according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

z スライス方向傾斜磁場 Gy 位相エンコード方向傾斜磁場 Gx 周波数エンコード方向傾斜磁場G z slice direction gradient magnetic field G y phase encoding direction gradient magnetic field G x frequency encode direction gradient magnetic field

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スライス方向傾斜磁場を変化させ、位相
エンコード方向傾斜磁場を変化させて、三次元計測を行
うMRI装置において、選択励起のためにスライス方向
傾斜磁場及び高周波磁場を印加する手段と、該選択励起
後に上記位相エンコード方向の任意の傾斜磁場を印加す
る手段と、該位相エンコード方向傾斜磁場印加後にスラ
イス方向の正負交互の傾斜磁場及び読み出しのための周
波数方向の正負交互の傾斜磁場をスライス対応の回数分
連続的に印加する手段と、上記周波数方向の正負交互の
傾斜磁場印加時のエコー信号を検出する手段と、より成
るMRI装置。
1. An MRI apparatus for performing three-dimensional measurement by changing a slice direction gradient magnetic field and changing a phase encode direction gradient magnetic field, and applying a slice direction gradient magnetic field and a high-frequency magnetic field for selective excitation; Means for applying an arbitrary gradient magnetic field in the phase encoding direction after the selective excitation, and slicing a positive / negative alternating gradient magnetic field in a slice direction and a positive / negative alternating gradient magnetic field in a frequency direction for reading after applying the phase encoding direction gradient magnetic field. An MRI apparatus comprising: means for continuously applying a number of times corresponding to the number of times; and means for detecting an echo signal when a gradient magnetic field is applied alternately in the frequency direction.
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