JP3246019B2 - Mrイメージング装置 - Google Patents

Mrイメージング装置

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JP3246019B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、NMR(核磁気共
鳴)現象を利用してイメージングを行うMRイメージン
グ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】MRイメージング装置では、ある方向に
磁場強度が傾斜している傾斜磁場を印加することによ
り、NMR信号の周波数にその方向の位置情報をエンコ
ードし、他の方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を
印加することにより、NMR信号の位相にその方向の位
置情報をエンコードする。そして、この、周波数及び位
相エンコードされたNMR信号を2次元フーリエ変換す
ることにより、もとの位置情報をデコードするのであ
る。
【0003】周波数エンコードは、NMR信号が発生す
るときにリードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場
パルスを与えることにより行なわれる。位相エンコード
は、NMR信号が発生する前に位相エンコード用傾斜磁
場パルスを印加し、この位相エンコード用傾斜磁場パル
スの振幅を画像マトリクスサイズに対応した数だけ変化
させながら、NMR信号発生を繰り返すことにより、行
なわれる。
【0004】リードアウト及び周波数エンコード用傾斜
磁場パルスは、周波数エンコード用であるとともに、ス
ピンの位相を揃えてエコー信号を発生させるためでもあ
る。したがって、このパルスの振幅を大きくすると、エ
コーが発生してくるまでの時間TEが短くなり、振幅を
小さくするとTEが長くなる。また、このパルスの振幅
を大きくすることは高い周波数変化まで与えられること
であるから、エンコードされる周波数帯域は広くなり、
振幅を小さくすることは低い周波数変化しか与えられな
いことであるから、エンコードされる周波数帯域は狭い
ものとなる。
【0005】そして、NMR信号をA/D変換するA/
D変換器のサンプリング周波数はこのリードアウト及び
周波数エンコード用傾斜磁場パルスの振幅に対応させら
れる。このように、高い周波数変化が与えられたときは
サンプリング周波数を高くし、低い周波数変化が与えら
れたときはサンプリング周波数を低くするので、周波数
エンコード用傾斜磁場パルスの大きさの変化にかかわら
ずデコードされる位置情報には変化がない。しかし、リ
ードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パルスの振
幅を大きくしサンプリング周波数を高くしたときは、周
波数帯域が広いものとなるのでS/N比は悪くなり、逆
に上記の振幅を小さくしサンプリング周波数を低くした
ときは周波数帯域が狭くなってS/N比は向上する。
【0006】従来では、リードアウト及び周波数エンコ
ード用傾斜磁場パルスの振幅は、所望のTEに対応して
定められるのが普通である。すなわち、たとえば画像コ
ントラストを高めたいときは、周波数帯域が広がりS/
N比が悪くなってもよいからTEを短縮することにな
り、画像コントラストを犠牲にしてS/N比を高めたい
ときはTEを長くする。A/D変換器のサンプリング周
波数は、このTEに応じてリードアウト及び周波数エン
コード用傾斜磁場パルスの振幅が定められると、それに
対応するように定められる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、1枚の画像を再構成するのに必要なデータの収
集を、リードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パ
ルスの振幅及びそれに対応したA/D変換器のサンプリ
ング周波数を、単一の値として設定した上で行なうと、
TEを短くしてS/N比は悪くても画像コントラストを
高めるか、TEを長くして画像コントラストは犠牲にし
てS/N比を良くするか、のいずれかであり、画像コン
トラストを高めながらS/N比も良くするというような
データ収集ができないという問題がある。
【0008】この発明は、上記に鑑み、1枚の画像を再
構成するのに必要なデータを収集する中で、位相エンコ
ード量に応じてリードアウト及び周波数エンコード用傾
斜磁場パルスの振幅及びそれに対応したA/D変換器の
サンプリング周波数を変化させるようにし、画像コント
ラストを高めながらS/N比も良くするというようなデ
ータ収集ができるように改善した、MRイメージング装
置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるMRイメージング装置においては、
被検体に高周波励起パルスを照射する手段と、スライス
選択用傾斜磁場パルスを印加する手段と、位相エンコー
ド用傾斜磁場パルスを印加する手段と、リードアウト及
び周波数エンコード用傾斜磁場パルスを印加する手段
と、受信したNMR信号をA/D変換する手段と、位相
エンコード量が画像マトリクスサイズに対応して変化す
るよう位相エンコード用傾斜磁場パルス波形を制御しな
がらパルスシーケンスを繰り返すとともに、位相エンコ
ード量に応じてリードアウト及び周波数エンコード用傾
斜磁場パルスの振幅を変化させ、そのリードアウト及び
周波数エンコード用傾斜磁場パルスの振幅に対応して上
記A/D変換のサンプリング周波数を変化させる制御手
段とを有することが特徴となっている。
【0010】
【作用】位相エンコード量に応じてリードアウト及び周
波数エンコード用傾斜磁場パルスの振幅を変化させ、そ
のリードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パルス
の振幅に対応してA/D変換のサンプリング周波数を変
化させると、1枚の画像を再構成するために収集された
多数のラインのデータには、異なる性質のものが混在す
ることになる。そこで、たとえば、生データ空間におい
て位相エンコード方向の中央部分に配置されるデータ
を、リードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パル
スの振幅を大きくし、A/D変換のサンプリング周波数
を高くして収集すると、TEの短い大きな信号のデータ
が収集できる。他方、生データ空間において位相エンコ
ード方向の両端部分に配置されるデータを、リードアウ
ト及び周波数エンコード用傾斜磁場パルスの振幅を小さ
くし、A/D変換のサンプリング周波数を低くして収集
すると、このデータは長いTEで狭帯域としてS/N比
の良好な状態で収集したものとなる。そのため、これら
のデータを用いて1枚の画像を再構成すると、生データ
空間の位相エンコード方向の低周波部分の信号を大きく
して画像全体のコントラストを向上させることができ、
且つ生データ空間の位相エンコード方向の高周波部分の
信号としてS/N比の高いものを用いるので、画像全体
のS/N比を向上させることができる。したがって、再
構成された画像全体として、コントラスト及びS/N比
に優れたものが得られる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例では、図1、図2、図3に示すようなパルスシーケン
スを図5に示すような構成で行なう。まず、図5につい
て説明すると、主マグネット1は静磁場を発生するため
のもので、この静磁場に重畳するように傾斜磁場コイル
2によって傾斜磁場が印加される。傾斜磁場は、傾斜磁
場コイル2により、X、Y、Zの3軸方向に磁場強度が
それぞれ傾斜するものとして発生させられる。これら3
軸方向の傾斜磁場の1つを選択し、あるいはそれらを組
み合わせて、後述のスライス選択用傾斜磁場Gs、リー
ドアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場Gf、位相エ
ンコード用傾斜磁場Gpとされる。この静磁場及び傾斜
磁場が加えられる空間には被検体3が配置される。この
被検体3には、励起RFパルスを被検体3に照射すると
ともにこの被検体3で発生したNMR信号を受信するた
めのRFコイル4が取り付けられている。
【0012】傾斜磁場コイル2には傾斜磁場電源5が接
続され、傾斜磁場発生用電力が供給される。RFコイル
4には切換器6を介して送信パワーアンプ7とプリアン
プ10とが接続されている。この切換器6は励起時には
送信パワーアンプ7側に切り換えられ、受信時にはプリ
アンプ10側に切り換えられる。送信パワーアンプ7に
は信号発生器9からのキャリア信号を送信回路8におい
て所定波形の変調信号で変調したRF信号が送られてく
る。プリアンプ10には受信回路11が接続され、信号
発生器9からの信号を参照信号として受信信号の位相検
波が行なわれる。検波された信号はA/D変換器12に
よりサンプリングされデジタルデータに変換されてコン
ピュータ13に取り込まれる。
【0013】コンピュータ13は、送信回路8における
励起RFパルスの変調信号波形を制御し、信号発生器9
の周波数を定め、A/D変換器12のサンプリング周波
数やタイミングを定める。また、傾斜磁場電源5を制御
して傾斜磁場パルスのタイミング、波形、強度等を任意
にプログラムする。さらに、収集したデジタルデータか
ら画像を再構成する処理などを行なう。表示装置14は
再構成画像などを表示する。
【0014】このようなMRイメージング装置におい
て、コンピュータ13の制御の下に図1、図2、図3に
示すようなパルスシーケンスを行なって、図4に示すよ
うな生データ空間上に配置される多数ラインのデータを
収集する。この図1、図2、図3のパルスシーケンスで
は、まず、被検体3の核スピンの磁化を90°倒すRF
パルスを被検体3に照射し、それと同時にスライス選択
用のGsパルスを印加し、あるスライス面を選択励起す
る。つぎにリードアウト及び周波数エンコード用のGf
パルス及び位相エンコード用のGpパルスを加え、NM
R信号が生じたときにA/D変換のためのサンプリング
パルスを発生する。
【0015】そして、図4に示されるような生データ空
間の位相エンコード方向の中央部33のラインについて
は、図1に示すようなパルスシーケンスによってデータ
収集する。すなわち、Gpパルスの振幅を小さくして位
相エンコード量を小さくした繰り返し期間では、Gfパ
ルスの振幅を大きくしてTEを短くするとともに、A/
Dサンプリング周波数を高くする。これにより中央部3
3のラインのデータは、広帯域でS/N比は悪いがTE
が短いので信号は大きく画像のコントラストを高めるよ
うなものとなる。
【0016】生データ空間の位相エンコード方向の端部
35では図3に示すパルスシーケンスで、端部35と中
央部33との間の部分34では図2に示すパルスシーケ
ンスでデータ収集する。図3では、生データ空間の位相
エンコード方向の端部のラインのデータ収集を行なうよ
うに、Gpパルスの振幅は大きなものとされており、大
きな位相エンコード量が与えられる。そして、このとき
はGfパルスの振幅は最も小さなものとされてTEは最
大とされ、それに対応してA/Dサンプリング周波数も
低いものとされる。したがって、図3のパルスシーケン
スでは、狭帯域でS/N比は良好であるが、TEが長い
ので信号が小さく画像のコントラストが低いようなデー
タが収集される。図2では、図1と図2の中間の大きさ
のGpパルスの振幅とされ、Gfパルスの振幅もA/D
サンプリング周波数も、図1と図2の中間とされる。図
2で収集されるデータは、S/N比及び画像コントラス
トとも図1と図3の中間的なものとなる。
【0017】そこで、1枚の画像を再構成するための図
4のように並べられた各ラインのデータには、異なる性
質のものが混在していることになる。そして、位相エン
コード方向の中央部分33に配置されるデータは、信号
強度も大きく低周波域のデータであるから、画像のコン
トラストに大きな影響を与えるのであるが、この部分3
3のデータとして上記のように短いTEの大きな信号の
データが収集されているので、コントラストの良好な画
像を再構成することが可能となる。他方、位相エンコー
ド方向の端部34に配置されるデータは高周波域のデー
タで信号強度も小さいものであり、この部分34のデー
タとして長いTEで狭帯域としてS/N比の良好な状態
で収集したデータを用いているため、高周波域のS/N
比を向上させることによって、再構成画像全体のS/N
比の向上に寄与させることができる。そのため、再構成
画像全体としてみれば、コントラストが高くしかもS/
N比の良好なものが得られることになる。
【0018】なお、上記では生データ空間を位相エンコ
ード方向に3つの部分33、34、35に分けてそのそ
れぞれでGfパルスの振幅を端部ほど小さく、A/Dサ
ンプリング周波数を端部ほど低く切り換えているが、生
データ空間の分割の仕方は自由であり、またGfパルス
の振幅は端部ほど小さく、A/Dサンプリング周波数は
端部ほど低くしなければならないというわけではない。
これら生データ空間の分割の仕方及びGfパルスの振幅
とA/Dサンプリング周波数の切り換え方等は、上記に
限定される趣旨ではなく、再構成したい画像に応じて、
この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能で
ある。
【0019】
【発明の効果】この発明のMRイメージング装置によれ
ば、位相エンコード量に応じて位相エンコード量に応じ
てリードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パルス
の振幅及びそれに対応したA/D変換器のサンプリング
周波数を変化させるようにしているので、生データ空間
の位相エンコード方向の周波数に対応して所望のデータ
を収集することができるようになり、コントラストを高
めながらS/N比も良好な画像等を再構成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかるパルスシーケンス
を示すタイムチャート。
【図2】同実施例のパルスシーケンスを示すタイムチャ
ート。
【図3】同実施例のパルスシーケンスを示すタイムチャ
ート。
【図4】同実施例における生データ空間を示す図。
【図5】同実施例のMRイメージング装置のブロック
図。
【符号の説明】
1 主マグネット 2 傾斜磁場コイル 3 被検体 4 RFコイル 5 傾斜磁場電源 6 切換器 7 送信パワーアンプ 8 送信回路 9 信号発生器 10 プリアンプ 11 受信回路 12 A/D変換器 13 コンピュータ 14 表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に高周波励起パルスを照射する手
    段と、スライス選択用傾斜磁場パルスを印加する手段
    と、位相エンコード用傾斜磁場パルスを印加する手段
    と、リードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パル
    スを印加する手段と、受信したNMR信号をA/D変換
    する手段と、位相エンコード量が画像マトリクスサイズ
    に対応して変化するよう位相エンコード用傾斜磁場パル
    ス波形を制御しながらパルスシーケンスを繰り返すとと
    もに、位相エンコード量に応じてリードアウト及び周波
    数エンコード用傾斜磁場パルスの振幅を変化させ、その
    リードアウト及び周波数エンコード用傾斜磁場パルスの
    振幅に対応して上記A/D変換のサンプリング周波数を
    変化させる制御手段とを有することを特徴とするMRイ
    メージング装置。
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CN105785293B (zh) * 2016-02-22 2018-02-13 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种惰性气体原子核通道装置及磁共振成像方法

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