JP3247476B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置

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JP3247476B2 JP04283693A JP4283693A JP3247476B2 JP 3247476 B2 JP3247476 B2 JP 3247476B2 JP 04283693 A JP04283693 A JP 04283693A JP 4283693 A JP4283693 A JP 4283693A JP 3247476 B2 JP3247476 B2 JP 3247476B2
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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、位相エンコード方向に
沿って位相エンコード量を変化させながらエコー信号を
収集する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、1つのスライスを高速でデータ収
集するマルチエコー法が開発されている。このマルチエ
コー法は、図8に1回のパルスシーケンスが示されてい
るように、1回のRFパルス(90°パルス)による励
起後に、180°パルスを繰り返し印加し、そのエコー
毎に位相エンコード量を1ステップづつ変えて複数のエ
コー信号(図では2つのエコー信号)を収集する方法で
ある。したがって、マルチエコー法は、RFパルスによ
る励起毎に1ステップずつエンコード量を変えるデータ
収集方法に比べて、撮影時間を大幅に減少させることが
できる。マルチエコー法は、横緩和時間を強調したT2
強調画像の撮影に適用すれば効果は大きい。
【0003】しかし、このマルチエコー法には次のよう
な問題がある。すなわち、マルチエコー数を変えずに且
つTE時間(RFパルス印加からエコー信号の収集開始
までの時間間隔)を各エコー信号間であまり差がないよ
うにすると、必然的に各エコー信号のデータ収集時間
(図8の斜線部分)が短縮される。データ収集時間が短
縮されると、エコー信号の帯域幅が広帯域化される。通
常、エコー信号のS/Nは、エコー信号の帯域幅の平方
根に反比例するため、エコー信号の帯域幅が広帯域化さ
れると、S/Nが低下されるという問題が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に対処すべくなされたもので、その目的は、撮影時間
を短縮化しながらS/Nを向上できる磁気共鳴イメージ
ング装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気共鳴イ
メージング装置は、位相エンコード量に応じて読出し用
傾斜磁場の強度を変化させることで、データ収集時間を
変化させ、データ収集の帯域幅を変化させることを特徴
とする。
【0006】
【作用】本発明による磁気共鳴イメージング装置によれ
ば、低S/Nでよい所定の位相エンコード量については
読出し用傾斜磁場の強度を高くすることにより、データ
収集の帯域幅が広くなるが、データ収集時間が短縮化さ
れ、また、高S/Nが要求される所定の位相エンコード
量についてだけ読出し用傾斜磁場の強度を低下すること
により、データ収集時間が長くなるが、データ収集の帯
域幅が狭帯域化される。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴
イメージング装置用の一実施例を説明する。図1はこの
実施例の概略構成を示すブロック図である。
【0008】ガントリ20内には静磁場磁石1、X軸・
Y軸・Z軸傾斜磁場コイル2、及び送受信コイル3が設
けられる。なお、送受信コイル3はガントリ内に埋め込
まれるのではなく、被検体に直に装着されてもよいし、
寝台13上に載置されてもよい。静磁場発生装置として
の静磁場磁石1は例えば超電導コイル、常伝導コイルま
たは永久磁石を用いて構成される。X軸・Y軸・Z軸傾
斜磁場コイル2はX軸傾斜磁場Gx、Y軸傾斜磁場G
y、Z軸傾斜磁場Gzを発生するためのコイルである。
送受信コイル3は、高周波(RF;radiofrequency wav
e )パルスを発生して対象部位を励起すると共に、磁気
共鳴により発生した磁気共鳴信号(MR信号)を検出す
るための送受信兼用のコイルである。寝台13に載置さ
れる被検体Pはガントリ20内のイメージング可能領域
(イメージング用磁場が形成される球状の領域であり、
この領域内でのみデータ収集が可能となる)に挿入され
る。
【0009】静磁場磁石1は静磁場制御装置4により駆
動される。送受信コイル3は、励起時(送信時)には送
信器5に接続され、磁気共鳴信号の検出時(受信時)に
は受信器6に接続される。X軸・Y軸・Z軸傾斜磁場コ
イル2はX軸傾斜磁場電源7、Y軸傾斜磁場電源8、Z
軸傾斜磁場電源9により駆動される。
【0010】X軸傾斜磁場電源7、Y軸傾斜磁場電源
8、Z軸傾斜磁場電源9、送信器5はシーケンサ10に
より所定のシーケンスに従って駆動され、X軸傾斜磁場
Gx、Y軸傾斜磁場Gy、Z軸傾斜磁場Gz、高周波
(RF)パルスを、後述する所定のパルスシーケンスで
発生する。この場合、X軸傾斜磁場Gx、Y軸傾斜磁場
Gy,Z軸傾斜磁場Gzは主として、例えば位相エンコ
ード用傾斜磁場Ge、読出し用傾斜磁場Gr、スライス
用傾斜磁場Gsとしてそれぞれ使用される。このシーケ
ンサ10により本発明独自のパルスシーケンスが決定さ
れることになるが、これは後述する。コンピュータシス
テム11はシーケンサ10を駆動制御するとともに、受
信器6で受信される磁気共鳴信号を取り込んで、これを
2次元フーリエ変換処理(2DFT)を適用することに
より、被検体の断層像を生成し、表示部12で表示す
る。次に以上のように構成された本実施例装置の動作に
ついて、図2に示したパルスシーケンスを参照して説明
する。
【0011】本実施例では、位相エンコード方向の高周
波成分(エンコード量の絶対値の大きい部分)は、マル
チエコー法を適用してデータ収集時間の短縮化を図り、
一方、位相エンコード方向の低周波成分(エンコード量
の絶対値の小さい部分)は、データ収集時間を長くし
て、データ収集の帯域幅を狭帯域化してS/Nを向上す
る。
【0012】図2(a)に、位相エンコード方向の高周
波成分に関するパルスシーケンスを示す。なお、ここで
は、位相エンコード量は−256〜+256の間で1ス
テップずつ変化するこのとし、また位相エンコード方向
の高周波成分はエンコード量の絶対値が16を越える部
分とする。エンコード量が高周波成分に含まれるエンコ
ードステップのときは、上述したようにマルチエコー法
を適用する。すなわち、図2(a)に示すように、90
°パルスで対象部位を励起した後、複数回、ここでは2
回の180°パルスを印加する。各印加後に、所定強度
の読出し用傾斜磁場Gr を所定時間印加して、斜線で示
したデータ収集期間で第1エコーと第2エコーを順次収
集する。第2エコーを収集するときのエンコード量e2
は、第1エコーを収集するときのエンコード量e1 に1
を加算したエンコード量(e1 +1)である。このマル
チエコー法により、1回の励起で1つのエコー信号を収
集する場合に比べて、撮影時間が大幅に短縮化される。
ここでは、1回の励起で2つのエコーを収集しているの
で、高周波成分の撮影時間は約1/2に短縮される。こ
の短縮効果を高めるには、1回の励起で収集するエコー
数を増加すればよい。
【0013】一方、エンコード量が低周波成分(エンコ
ード量の絶対値が16以下の部分)に移ったエンコード
ステップのとき(エンコード量の移動順序によるが、通
常はマイナス側から0エンコード量を経てプラス側に移
動する)、図2(a)パルスシーケンスが図2(b)に
示したパルスシーケンスに変化する。すなわち、90°
パルスと180°パルスの印加後、高周波成分のときよ
り低い強度の読出し用傾斜磁場Gr を設定して、データ
収集期間(斜線)を長時間化する。これによって、デー
タ収集の帯域幅が狭帯域化され、S/Nが向上される。
このとき読出し用傾斜磁場Gr の強度を高周波成分のと
きの1/2にして、データ収集時間を2倍に長時間化
し、2倍の狭帯域化を図ることができる。このときサン
プリングピッチを高周波成分のときの2倍にすれば、サ
ンプリング数が高周波成分のときと同じになり、高周波
成分のデータとの整合をとることなく2次元フーリエ変
換処理を実行できる。なお、サンプリングピッチを読出
し用傾斜磁場Gr の強度に応じて変えられず、サンプリ
ング数が高周波成分と低周波成分とで不一致となってし
まうときは、高周波成分と低周波成分のいずれかのデー
タを時間軸方向に沿って補間し、サンプリング数の整合
をとることが要求される。このように低周波成分ではS
/Nの向上の代わりにデータ収集期間を犠牲にしている
が、全撮影時間は高周波成分の撮影時間の短縮効果を踏
まえて論じられるべきである。すなわち、ここでは絶対
値が16以下の低周波成分を狭帯域化するべく長時間化
したが、全エンコード幅は通常−256〜+256であ
るので、狭帯域化の全撮影時間に対する影響は微小であ
り、全撮影時間は、1回の励起で1つのエコー信号を収
集する場合の約56%に低減することができる。
【0014】ところで、データ収集の帯域幅を狭帯域化
する低周波成分を、エンコード方向とリード方向により
定義される空間周波数平面上で見ると、図3の斜線で示
した部分になる。この狭帯域化する周波数成分の幅は、
要求されるS/Nと撮影時間との関係によって撮影部位
毎、画像の種類毎に決定すればよい。例えば、この狭帯
域化する周波数成分の幅を狭くすると、撮影時間がより
短縮化されるが、低周波成分のS/Nは低下する。ま
た、この幅を広くすると、S/Nはより向上するが、撮
影時間の短縮効果は低下する。
【0015】このように本実施例によれば、低S/Nで
よい高周波成分については読出し用傾斜磁場Gr の強度
を高くすることにより、データ収集の帯域幅が広くなる
が、データ収集時間を短縮することができ、また、高S
/Nが要求される低周波数成分については読出し用傾斜
磁場Gr の強度を低下することにより、データ収集時間
は長くなるが、データ収集の帯域幅を狭帯域化してS/
Nを向上できる。
【0016】なお本実施例は、狭帯域化する周波数成分
を0エンコード量を中心とした低周波成分に設定するこ
とに限定されず、次のように設定してもよい。すなわ
ち、エンコード方向の任意の部分に設定してもよいし、
図4に示すように高周波成分に設定してもよい。上述の
説明では低周波成分を狭帯域化したが、この場合には、
低周波成分のコントラストがより重要である例えばT2
(横緩和時間)強調画像に有効である。また、図4に示
したように狭帯域化する周波数成分を高周波成分に設定
することは、例えばプロトン密度像やT1(縦緩和時間)
強調画像に有効である。
【0017】さらに、本実施例は、上述の説明では、9
0°パルス印加後に180°パルスを印加してデータ収
集を行うスピンエコー法を用いて本発明を説明したが、
フィールドエコー法に適用してもよい。この場合の狭帯
域化する低周波成分のパルスシーケンスは図5(a)の
ようになる。一方、狭帯域化しない高周波成分のパルス
シーケンスは図5(b)に示すように、第2エコーの読
出し用傾斜磁場を第1エコー収集後、反転することによ
り第2エコーを収集する。
【0018】また、図6にパルスシーケンスを示すよう
に、スピンエコー法において、第1エコー収集後、読出
し用傾斜磁場を反転して第2エコーを収集する場合にも
適用することができる。
【0019】さらに、通常、T2 強調画像をマルチエコ
ー法で収集するときには、RFパルス印加からエコー信
号の収集開始までの時間間隔TEの短いプロトン密度像
用の第1エコーと時間間隔TEの長いT2 強調像用の第
2エコーとを収集するが、この場合に本発明を適用した
ときのパルスシーケンスは、狭帯域化する周波数成分で
は図7の上方に示したようにデータ収集時間を十分と
り、狭帯域化しない周波数成分では図7の下方に示した
ように、S/Nを向上させながら撮影時間の短縮化を図
ることができる。
【0020】さらに、マルチスライス法は、通常、同一
エンコード量で全スライスのエコーを順次収集するが、
各スライスで狭帯域化する周波数成分が異なるとき、同
じパルスシーケンス内で各スライスの狭帯域化する周波
数成分のデータを収集するようにエンコード量をスライ
ス毎に変化させて、高周波被曝を時間的に一定にすれば
SAR値を低くでき、安全性の観点から見て有効であ
る。本発明は上述した実施例に限定されることなく、種
々変形して実施可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、位相エン
コード量に応じて読出し用傾斜磁場の強度を変化させる
ことでデータ収集時間を変化させ、データ収集の帯域幅
を変化させることができるので、低S/Nでよい所定の
位相エンコード量については読出し用傾斜磁場の強度を
高くしかつサンプリングピッチを短くすることにより、
データ収集時間を短くして撮影時間の短縮化を図り、ま
た、高S/Nが要求される所定の位相エンコード量につ
いてだけ読出し用傾斜磁場の強度を低下してかつサンプ
リングピッチを長くすることにより、データ収集時間を
長くし、それによってデータ収集の帯域幅を狭帯域化す
ることができる。したがって、撮影時間を短縮化しなが
らS/Nを向上できる磁気共鳴イメージング装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁気共鳴イメージング装置の一実
施例の構成を示すブロック図。
【図2】本実施例の動作を表すパルスシーケンスを示す
図。
【図3】本実施例により狭帯域化される周波数成分をエ
ンコード方向とリード方向により定義される空間周波数
平面上で示した図。
【図4】他の狭帯域化される周波数成分を空間周波数平
面上で示した図。
【図5】本発明をフィールドエコー法に適用した場合の
パルスシーケンスを示す図。
【図6】本発明を第2エコーの読出し用傾斜磁場を反転
するマルチエコー法に採用した場合のパルスシーケンス
を示す図。
【図7】本発明をT2 強調画像の収集に適用した場合の
パルスシーケンスを示す図。
【図8】従来のマルチエコー法のパルスシーケンスを示
す図。
【符号の説明】
1…静磁場磁石、2…X軸・Y軸・Z軸傾斜磁場コイ
ル、3…送受信コイル、4…静磁場制御装置、5…送信
器、6…受信器、7…X軸傾斜磁場アンプ、8…Y軸傾
斜磁場アンプ、9…Z軸傾斜磁場アンプ、10…シーケ
ンサ、11…コンピュータシステム、12…表示部、1
3…寝台、20…ガントリ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相エンコード方向に沿って位相エンコ
    ード量を変化させながらエコー信号を収集する磁気共鳴
    イメージング装置において、 前記位相エンコード量に応じて読出し用傾斜磁場の強度
    を変化させることでデータ収集時間を変化させ、データ
    収集の帯域幅を変化させることを特徴とする磁気共鳴イ
    メージング装置。
  2. 【請求項2】 前記位相エンコード方向の高周波成分は
    所定の強度の読出し用傾斜磁場により所定のデータ収集
    時間かつ所定の帯域幅でデータ収集を行い、前記位相エ
    ンコード方向の低周波成分は前記所定の強度より低い強
    度の読出し用傾斜磁場により前記所定のデータ収集時間
    より長いデータ収集時間かつ前記所定の帯域幅より狭い
    帯域幅でデータ収集を行うことを特徴とする請求項1記
    載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 【請求項3】 前記位相エンコード方向の低周波成分は
    所定の強度の読出し用傾斜磁場により所定のデータ収集
    時間かつ所定の帯域幅でデータ収集を行い、前記位相エ
    ンコード方向の高周波成分は前記所定の強度より低い強
    度の読出し用傾斜磁場により前記所定のデータ収集時間
    より長いデータ収集時間かつ前記所定の帯域幅より狭い
    帯域幅でデータ収集を行うことを特徴とする請求項1記
    載の磁気共鳴イメージング装置。
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