JP3295475B2 - Mri装置 - Google Patents

Mri装置

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JP3295475B2
JP3295475B2 JP02250993A JP2250993A JP3295475B2 JP 3295475 B2 JP3295475 B2 JP 3295475B2 JP 02250993 A JP02250993 A JP 02250993A JP 2250993 A JP2250993 A JP 2250993A JP 3295475 B2 JP3295475 B2 JP 3295475B2
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進 小杉
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ジーイー横河メディカルシステム株式会社
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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、MRI装置に関し、
さらに詳しくは、選択励起のためのRFパルスの波形を
補正することにより、スライスのプロフィールが矩形か
ら外れることを防止したMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】MRI装置においては、矩形状にスライ
スを選択励起するため、RFパルスに、sin(2π・a・
t/T) /(2π・a・t/T) なるsinc波形を使用
している。なお、前式中、aはsinc波形計算に含まれる
2πを1周期としたsinの周期数、tは時間変数、Tはs
inc波形の時間長、をそれぞれ意味する。このsinc波形を
図9の(a)に例示する。なお、このsinc波形は、所定
の周波数のRF信号の包絡線である。ところが、選択励
起におけるスピンのふるまいが非線形であるため、特に
180゜パルスにおいてスライスのプロフィールが矩形
にならず、図9の(b)に示すように、中央に突起が出
たり,サイドローブを生じていた。
【0003】そこで、例えば「Optimal Control Solut
ions to the Magnetic ResonanceSelective Excitatio
n Problem ; IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING V
OL.MI-5.NO.2.JUNE 1986 ; pp.106-115」において、最
適制御理論を応用して、RFパルスの最適波形を設計す
る方法が提案されている。また、例えば「Parameter R
elations for the Shinnar-Le Roux SelectiveExcitat
ion Pulse Design Algorithm ;IEEE TRANSACTIONS ON M
EDICAL IMAGINGVOL.10.NO.1.MARCH 1991 ;pp.53-65」に
おいて、FIRの設計手法を応用して、RFパルスの最
適波形を設計する方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】MRI装置では、種々
の条件に対応して異なるRFパルスを使用するが、上記
従来方法は計算が複雑であるため、RFパルスを変える
度に計算することが不可能な問題点がある。一方、予め
RFパルスの最適波形を計算しておきその結果のテーブ
ルを多数実装することも、ハードウエア的な制約等によ
り現実的でない問題点がある。そこで、この発明の目的
は、RFパルスの最適波形を必要時に計算により求める
ことを可能にしたMRI装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の観点では、この発
明は、スライスを選択励起するために、RFパルスに、 sin(2π・a・t/T)/(2π・a・t/T) ;aはsinc波形計算に含まれる2πを1周期としたsin
の周期数 ;tは時間変数 ;Tはsinc波形の時間長 なるsinc波形を使用するMRI装置において、スライス
のプロフィールの中央をフラットにするために前記sinc
波形に、offdc なるDCオフセットを加えるDCオフセ
ット手段と、前記スライスのプロフィールのサイドロー
ブを除くために前記sinc波形に、 offc1・cos(2π(a+α)・t/T) …(1) ;offc1は加算するcosに対する振幅係数 ;αは1または1に近い係数 なる第1のcosオフセットを加える第1cosオフセ
ット手段とを具備したことを構成上の特徴とするMRI
装置を提供する。
【0006】第2の観点では、この発明は、上記構成の
MRI装置において、スライスのプロフィールのサイド
ローブを除くために前記sinc波形に、 offci・cos(2π(a+(2i−1)・αi)・t/T) …(2) ;offciは加算するcosに対する振幅係数 ;i=2,3,…,m ;mは2以上の整数 ;αiは1または1に近い係数 なる第iのcosオフセットをさらに加える第icos
オフセット手段をさらに具備したことを特徴とするMR
I装置を提供する。
【0007】第3の観点では、この発明は、上記構成の
MRI装置において、DCオフセット,第1のcosオ
フセットまたは第2のcosオフセットの少なくとも1
つに対して、sinc波形の中央で1となり,端で1より小
さくなるようなウィンドウを掛けるウィンドウ処理手段
をさらに具備したことを特徴とするMRI装置を提供す
る。
【0008】
【作用】上記第1の観点によるこの発明のMRI装置で
は、元となるsinc波形に対して、offdc なるDCオフセ
ットを加えると共に,上記(1)式の第1のcosオフセ
ットを加える。この計算は簡単であるから、必要時に容
易にRFパルスの最適波形を計算で求めることが出来
る。また、この計算のパラメータは、offdc とoffc1と
αとであり、容易に保持しておける。なお、これらパラ
メータは、シミュレーションあるいは実測により得るこ
とが出来る。
【0009】上記第2の観点によるこの発明のMRI装
置では、さらに上記(2)式の第2のcosオフセット,
第3のcosオフセット,…,第mのcosオフセット
を加える。この計算も簡単であるから、必要時に容易に
RFパルスの最適波形を計算で求めることが出来る。ま
た、この計算のパラメータであるoffciとαiも、シミ
ュレーションあるいは実測により得て、容易に保持して
おける。
【0010】上記第3の観点によるこの発明のMRI装
置では、さらにオフセットに対してウィンドウ処理を行
う。この計算も簡単であるから、必要時に容易にRFパ
ルスの最適波形を計算で求めることが出来る。また、こ
の計算のパラメータであるウィンドウ関数も簡単なもの
で十分であり、シミュレーションあるいは実測により得
て、容易に保持しておける。
【0011】
【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。
【0012】図1は、この発明の一実施例のMRI装置
1を示すブロック図である。計算機2は、操作卓13か
らの指示に基づき、全体の作動を制御する。シーケンス
コントローラ3は、記憶しているシーケンスに基づい
て、磁場駆動回路4を作動させ、マグネットアセンブリ
5の勾配磁場コイルで勾配磁場を発生させる。また、ゲ
ート変調回路7を制御し、RF発振回路6で発生したR
F信号を変調して、sinc波形に基づく波形のRFパルス
とし、RF電力増幅器8からマグネットアセンブリ5の
送信コイルに加える。マグネットアセンブリ5の受信コ
イルで得られたNMR信号は、前置増幅器9を介して位
相検波器10に入力され、さらにAD変換器11を介し
て計算器2に入力される。計算機2は、AD変換器11
から得たNMR信号のデータに基づき、画像データを算
出し、表示装置12に画像を表示する。
【0013】図2は、RFパルスの波形を決定する処理
のフロー図である。なお、この実施例では、(2)式の
m=2とする。ステップS1では、sin(2π・a・t/
T)/(2π・a・t/T) なるsinc波形を取得する。
ステップS2では、RFパルスの波形を補正するか否か
をユーザに指定させる。ユーザは、例えば90゜パルス
では補正なしを指定し、180゜パルスでは第1補正ま
たは第2補正を指定する。補正なしなら、ステップS3
に進む。第1補正なら、ステップS4に進む。第2補正
なら、ステップS5に進む。
【0014】ステップS3では、オフセット係数offs,
offsc1,offsc2 を全て0にする。
【0015】ステップS4では、オフセット係数offs
を、シミュレーションあるいは実測により得て保持して
いたパラメータ値offdc にする。また、オフセット係数
offsc1を、シミュレーションあるいは実測により得て保
持していたパラメータ値offc1にする。また、オフセッ
ト係数offsc2 を0にする。
【0016】ステップS5では、オフセット係数offs
を、シミュレーションあるいは実測により得て保持して
いたパラメータ値offdc にする。また、オフセット係数
offsc1を、シミュレーションあるいは実測により得て保
持していたパラメータ値offc1にする。オフセット係数
offsc2を、シミュレーションあるいは実測により得て保
持していたパラメータ値offc2にする。
【0017】ステップS6では、次式によりオフセット
offを計算する。 off=offs・W0(t) +offsc1・cos(2π(a+α)・t/T)・W1(t) +offsc2・cos(2π(a+3・α2)・t/T)・W2(t) ここで、W0(t),W1(t),W2(t)は、ウィンドウ関数で
あり、sinc波形の中央で1となり,端で1より小さくな
るような任意の関数である。シミュレーションあるいは
実測により適当な関数を選択して保持しておけばよい。
なお、ウィンドウを掛けないときは、W0(t)=1,W1
(t)=1,W2(t)=1とすればよい。また、α,α2
は、1または1に近い係数であり、シミュレーションあ
るいは実測により適当な値を得て保持しておけばよい。
補正なしのときは、第1項〜第3項が全て0になるか
ら、off=0となる。第1補正のときは、第3項のみ
0になる。
【0018】ステップS7では、次式により最適波形r
f(t)を計算する。 rf(t)={sin(2π・a・t/T)/(2π・a・t/T)
+off}÷(1+offs+offsc1+offsc2) そして、この最適波形rf(t)をRFパルスの波形とし
てそのまま使用するか、又は、各パラメータを変更した
り,元になるsinc波形中のsin波のサイクル数を変更
するなどして微調した波形をRFパルスの波形として使
用する。このような微調は、RFのパワーや振幅をモニ
タしながら行うことが出来る。
【0019】なお、ハードウエア的には、計算機2とシ
ーケンスコントローラ3とゲート変調回路7とが、DC
オフセット手段および第1cosオフセット手段および
第2cosオフセット手段およびウィンドウ処理手段に
相当する。また、ソフトウエア的には、上記ステップS
1,S4,S6,S7がDCオフセット手段および第1
cosオフセット手段に相当する。また、上記ステップ
S5,S6,S7が第2cosオフセット手段に相当す
る。また、上記ステップS6がウィンドウ処理手段に相
当する。
【0020】図3の(a)において、破線は、元になる
sinc波形である。実線は、元になるsinc波形の振幅の3
%の負のDCオフセットoffdc を加えて補正した波形で
ある(但し、97%を再度規格化している)。図3の
(b)において、破線は、図3の(a)の破線の波形を
使用したときのスライスのプロフィールである。実線
は、図3の(a)の実線の波形を使用したときのスライ
スのプロフィールである。スライスのプロフィールの中
央がフラットになってるが、サイドローブが大きくなっ
ている。
【0021】図4の(a)において、破線は、元になる
sinc波形である。実線は、元になるsinc波形の振幅の3
%の負のDCオフセットを加えると共にα=1とし且つ
元になるsinc波形の振幅の10%のoffc1として第1の
cosオフセットを加えて補正した波形である。図4の
(b)において、破線は、図4の(a)の破線の波形を
使用したときのスライスのプロフィールである。実線
は、図4の(a)の実線の波形を使用したときのスライ
スのプロフィールである。スライスのプロフィールの中
央がフラットになり且つサイドローブも小さくなってい
る。
【0022】図5の(a)において、破線は、元になる
sinc波形である。実線は、元になるsinc波形の振幅の3
%の負のDCオフセットを加えると共にα=1とし且つ
元になるsinc波形の振幅の10%のoffc1として第1の
cosオフセットを加え,さらにα2 =1とし且つ元に
なるsinc波形の振幅の2.5%のoffc2として第2のc
osオフセットを加えて補正した波形である。図5の
(b)において、破線は、図5の(a)の破線の波形を
使用したときのスライスのプロフィールである。実線
は、図5の(a)の実線の波形を使用したときのスライ
スのプロフィールである。スライスのプロフィールの中
央がフラットになり且つサイドローブは略なくなってい
る。
【0023】図6は、三角波のウィンドウ関数の例であ
る。図7の(a)において、破線は、元になるsinc波形
である。実線は、元になるsinc波形の振幅の3%の負の
DCオフセットを加えると共にα=1とし且つ元になる
sinc波形の振幅の12%のoffc1として第1のcosオ
フセットを加え,さらにα2 =1とし且つ元になるsinc
波形の振幅の2.5%のoffc2として第2のcosオフ
セットを加え,さらに図6の三角波をウィンドウ関数W
0(t),W1(t),W2(t)として用いて補正した波形であ
る。図7の(b)において、破線は、図7の(a)の破
線の波形を使用したときのスライスのプロフィールであ
る。実線は、図7の(a)の実線の波形を使用したとき
のスライスのプロフィールである。スライスのプロフィ
ールの中央がフラットになり且つサイドローブは略なく
なっている。また、スライス厚も元のスライス厚に近く
なっている。
【0024】図8の(a)において、破線は、元になる
sinc波形である。実線は、元になるsinc波形中のsin
波のサイクル数を1.04倍に変更し,且つ,そのsinc
波形の振幅の3.5%の負のDCオフセットを加えると
共にα=1とし且つ元になるsinc波形の振幅の12%の
offc1として第1のcosオフセットを加え,さらにα
2 =1とし且つ元になるsinc波形の振幅の2.5%のof
fc2として第2のcosオフセットを加え,さらに図6
の三角波をウィンドウ関数W0(t),W1(t),W2(t)とし
て用いて補正した波形である。図8の(b)において、
破線は、図8の(a)の破線の波形を使用したときのス
ライスのプロフィールである。実線は、図8の(a)の
実線の波形を使用したときのスライスのプロフィールで
ある。スライスのプロフィールの中央がフラットになり
且つサイドローブは略なくなっている。また、スライス
厚も元のスライス厚と等しくなっている。
【0025】なお、上記MRI装置1は、SE法やIR
法などを実施する場合にも、180゜パルスの波形を補
正する。さらに、上記MRI装置1は、RFのパワーや
振幅にシステムからの制約がある場合には、各パラメー
タを調節して、スライスのプロフィールを矩形から適度
に外すことも行う。
【0026】
【発明の効果】この発明のMRI装置によれば、RFパ
ルスの最適波形を必要時に計算により求めることが可能
となる。従って、きれいな矩形波のスライスを選択励起
することを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のMRI装置のブロック図
である。
【図2】図1のMRI装置における波形決定処理のフロ
ー図である。
【図3】DCオフセットを加えて補正した波形とスライ
スのプロフィールの例示図である。
【図4】DCオフセットおよび第1のcosオフセット
を加えて補正した波形とスライスのプロフィールの例示
図である。
【図5】DCオフセットおよび第1のcosオフセット
および第2のcosオフセットを加えて補正した波形と
スライスのプロフィールの例示図である。
【図6】ウィンドウ関数の例示図である。
【図7】DCオフセットおよび第1のcosオフセット
および第2のcosオフセットを加え且つウィンドウ処
理して補正した波形とスライスのプロフィールの例示図
である。
【図8】DCオフセットおよび第1のcosオフセット
および第2のcosオフセットを加え且つウィンドウ処
理し更に元のsinc波形のサイクル数を調整して補正した
波形とスライスのプロフィールの例示図である。
【図9】通常のsinc波形とスライスのプロフィールの例
示図である。
【符号の説明】
1 MRI装置 2 計算機 3 シーケンスコントローラ 6 RF発振回路 7 ゲート変調回路 8 RF電力増幅器
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】 スライスを選択励起するために、RFパ
    ルスに、 sin(2π・a・t/T)/(2π・a・t/T) ;aはsinc波形の計算に含まれる、2πを1周期とした
    sinの周期数 ;tは時間変数 ;Tはsinc波形の時間長 なるsinc波形を使用するMRI装置において、 スライスのプロフィールの中央をフラットにするために
    前記sinc波形に、 offdc なるDCオフセットを加えるDCオフセット手段と、 前記スライスのプロフィールのサイドローブを除くため
    に前記sinc波形に、 offc1・cos(2π(a+α)・t/T) ;offc1は加算するcosに対する振幅係数 ;αは1または1に近い係数 なる第1のcosオフセットを加える第1cosオフセ
    ット手段とを具備したことを特徴とするMRI装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のMRI装置において、 スライスのプロフィールのサイドローブを除くために前
    記sinc波形に、 offci・cos(2π(a+(2i−1)・αi)・t/T) ;offciは加算するcosに対する振幅係数 ;i=2,3,…,m ;mは2以上の整数 ;αiは1または1に近い係数 なる第iのcosオフセットをさらに加える第icos
    オフセット手段をさらに具備したことを特徴とするMR
    I装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のMRI
    装置において、DCオフセット,第1のcosオフセッ
    トまたは第iのcosオフセットの少なくとも1つに対
    して、sinc波形の中央で1となり,端で1より小さくな
    るようなウィンドウを掛けるウィンドウ処理手段をさら
    に具備したことを特徴とするMRI装置。
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