JP3332452B2 - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＭＲＩ装置における超高
速撮影法に係り、特に、マルチエコー信号のピーク位置
の調整法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リードアウト傾斜磁場を振幅の極
性を反転させながら連続的に印加し、エコー信号を計測
するＭＲＩ装置における超高速撮影法では、偽像，歪の
ない画像を得るためには、各エコー信号のピーク位置が
サンプリングの中心位置になるように磁場を精密に制御
する必要がある。そのためには、傾斜磁場の過渡特性を
向上させ、またシミングにより静磁場不均一を十分に除
去した後、信号を計測する必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、傾斜
磁場の過渡特性，静磁場均一性が十分でない場合には偽
像や歪が発生し、これを除去するために磁場の歪をどれ
だけ改善すべきかを知ることに問題があった。本発明は
リードアウト傾斜磁場を振幅の極性を反転させながら連
続的に印加し、マルチエコー信号を計測するＭＲＩ装置
における超高速撮影法において、偽像，歪のない画像を
得るために、各エコー信号のピーク位置がサンプリング
の中心位置になるように調整する方法を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、リードアウト傾斜磁場を振幅の極性を反転
させながら連続的に印加し、マルチエコー信号を計測す
るＭＲＩ装置における超高速撮影法において、エンコー
ド傾斜磁場を実質的に印加しない状態でマルチエコー信
号を計測し、各エコーのピーク位置とサンプリングの中
心位置とのずれを検出し、そのずれから磁場の歪を補正
し、各エコー信号のピーク位置がサンプリングの中心位
置に移動するように調整する。

【０００５】

【作用】本発明に係るエコー信号のピーク位置の調整法
では、リードアウト傾斜磁場を振幅の極性を反転させな
がら連続的に印加し、エコー信号を計測するＭＲＩ装置
における超高速撮影法において、エンコード傾斜磁場を
実質的に印加しない状態で計測したエコー信号を用い
て、各エコーのピーク位置とサンプリングの中心位置と
のずれを検出し、そのずれから磁場の歪を補正し、各エ
コー信号のピーク位置をサンプリングの中心位置に移動
するように調整することが可能な方法を実現している。
すなわち、エンコード傾斜磁場を実質的に印加しない状
態で計測した各エコーのピーク位置の状態から磁場の歪
の大きさを知り、それを利用してエコーのピーク位置を
サンプリングの中心位置に移動するように磁場を調整す
る。これにより、エコーのピーク位置をサンプリングの
中心位置に移動させることが可能な方法を実現してい
る。

【０００６】

【実施例】図２に、本発明を適用するＭＲＩ装置の構成
の概略を示す。本装置は、静磁場を発生するコイル１と
傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部２と、高周波パルス
を送信し、エコー信号を受信するプローブ３と、傾斜磁
場および高周波パルスの電源４と、計算機５から構成さ
れている。傾斜磁場発生部２は静磁場の方向（ｚ方
向）、およびこれと直角の二方向（ｘ方向およびｙ方
向）の三方向に沿って、磁場の強度にそれぞれ傾斜をつ
けるための傾斜磁場を発生する三組のコイルを有してい
る。これらの傾斜磁場をＧｚ，Ｇｘ，Ｇｙと呼ぶ。これ
らの傾斜磁場の制御、また高周波パルスおよび信号取り
込みの制御はパルスシーケンスにしたがって、計算機５
を介して行われる。被検体６の計測したい部位にプロー
ブ３をもっていき計測を行う。

【０００７】図１に本発明の実施例におけるパルスシー
ケンスを示す。以下これに基づいて本実施例の動作を説
明する。まず高周波パルス１１と、ｚ方向に磁場強度を
傾斜させる傾斜磁場Ｇｚを１２に示すパルス状に印加し
て計測したい領域を励起する。高周波パルスと傾斜磁場
を同時に印加することで、関心領域を選択的に励起する
ことができる。なお、高周波パルスは９０゜パルスが一
般的だが、これよりも小さい小フリップ角（α゜）のパ
ルスでも良い。次に、高周波パルス印加後の時刻Ｔ０に
おいてｘ方向に磁場強度が変化する傾斜磁場Ｇｘを１５
のように矩形波状に印加する。さらに時刻Ｔ０＋Ｔ１に
傾斜磁場Ｇｘの印加を１６のように正弦波状に印加す
る。以後、Ｔ時間ごとにＧｘの振幅の極性、つまり傾斜
の向きを反転させながら連続的に印加を繰り返す。この
Ｇｘはリードアウト傾斜磁場と呼ばれる。リードアウト
傾斜磁場の傾斜と印加時間の積の総和量が０となるごと
にエコー信号１７が発生する。この時、傾斜磁場１５の
傾斜，時間積と傾斜磁場１６の傾斜，時間積の１／２が
等しくなるようにする。

【０００８】各エコー信号はサンプリングされ計算機に
格納される。ここで図４に示すように３３のΔによって
サンプリングの開始時刻は可変であり、最初サンプリン
グの中心位置３２はリードアウト傾斜磁場３１の正弦波
形のピーク位置と一致しているものとする。

【０００９】格納されたエコー信号は図３（ａ）に示す
ように位相空間においてｋｙ方向に配列される。ここで
ｋｙはエコー信号の配列方向、ｋｘはサンプリング方向
を表している。また、ｋｘ＝０はサンプリングの中心位
置であり、リードアウト傾斜磁場の傾斜と印加時間の積
の総和量が０となる位置を意味している。しかしリード
アウト傾斜磁場印加方向へのオフセット磁場成分、ある
いは傾斜磁場の過渡特性等による誤差成分があると、リ
ードアウト傾斜磁場の総和量が０となる位置はサンプリ
ングの中心位置からずれるため、エコーのピーク位置は
ｋｘ＝０からずれる。ここで２１は偶数番目のエコーの
ピーク位置を２２は奇数番目のエコーのピーク位置を表
している。エコーのピーク位置がサンプリングの中心位
置に揃わなければ、正確に像再構成されず、得られる画
像には偽像，歪等が発生する。そこで正確な像再構成の
ためにエコーのピーク位置をサンプリングの中心位置に
合せる必要がある。エコーのピーク位置は誤差成分の大
きさに応じてｋｘ＝０の位置よりずれるため、ずれ量と
誤差成分の関係を知れば、エコーのピーク位置をｋｘ＝
０に移動するような磁場調整をすることができる。

【００１０】ここで図３（ａ）に戻り誤差成分について
考える。誤差成分はリードアウト傾斜磁場のオフセット
成分あるいは静磁場のリードアウト方向へのオフセット
成分によるものと、リードアウト傾斜磁場の過渡特性に
よるものと、その他によるものとに分類できる。したが
って任意のエコーについて、サンプリングの中心位置と
エコーのピーク位置のずれをδとすると数１のように表
される。

【００１１】

【数１】δ＝δ０＋δ１＋δ２ まずδ０は、偶数番目のエコーと奇数番目のエコーのピ
ーク位置の間に生じる一定間隔のずれである。これは傾
斜磁場の過渡特性に基づく誤差によるものである。

【００１２】図１の傾斜磁場１５の傾斜，時間積と傾斜
磁場１６の傾斜，時間積の１／２が等しい時δ０は０と
なるが、図５に示すように、傾斜磁場４４の波形が立上
り特性により４５のようにひずむと、リードアウト傾斜
磁場の傾斜と印加時間の積の総和量が０となる位置がサ
ンプリングの中心位置からずれ、４６のδ０が生じる。
傾斜磁場４４は立上り後は正弦波形を正確に繰り返すた
め、δ０はどの偶数番目のエコーと奇数番目のエコー間
についても一定に保たれる。これは予め図１の傾斜磁場
１５の印加量とずれ量の関係を知れば、ずれ量の大きさ
から傾斜磁場１６の過渡特性による誤差を除去すること
ができる。

【００１３】次にδ１は、エコーのピーク位置がエコー
発生順序にしたがって直線的に変化するずれである。こ
れは図６におけるリードアウト傾斜磁場方向へのオフセ
ット磁場成分５１によるものである。オフセット磁場成
分は時間方向に積分されていくため、エコー発生順序に
したがってリードアウト傾斜磁場の総和量が０となる位
置が変化し、したがって５２のδ１の大きさは直線的に
変化する。これは予めオフセット調整量と傾きの関係を
知れば、傾きの大きさからオフセット成分を除去するこ
とができる。このδ０とδ１は平面上の直線の切片と傾
きを求める場合と同様に求める。すなわちエコーのピー
ク位置を直線で近似し、この時のδ０が直線の切片、δ
１が傾きに相当する。図３（ｂ）にδからδ０を除去し
た後のエコーのピーク位置を、図３（ｃ）にδからδ
０，δ１を除去した後のエコーのピーク位置を示す。

【００１４】最後にδ２は、δから以上で求めたδ０，
δ１を引いた残りとなる。δ２の除去はδからδ０，δ
１を引いた残りのずれ量だけ図４におけるサンプリング
開始位置のΔ３３をシフトすることによって達成され
る。以上の過程により各エコーのピーク位置をｋｘ＝０
に移動することができる。図３（ｄ）にδ０，δ１，δ
２を除去した後のエコーのピーク位置を示す。

【００１５】次に実際の計測モードによりデータを取得
する。図１において、まず高周波パルス１１と、ｚ方向
に磁場強度を傾斜させる傾斜磁場Ｇｚを１２に示すパル
ス状に印加して計測したい領域を励起する。高周波パル
スと傾斜磁場を同時に印加することで、関心領域を選択
的に励起することができる。なお、高周波パルスは９０
゜パルスが一般的だが、これよりも小さい小フリップ角
（α゜）のパルスでも良い。

【００１６】高周波パルス印加後の時刻Ｔ０においてｘ
方向に磁場強度が変化する傾斜磁場Ｇｘを１５のように
矩形波状に印加する。さらに、時刻Ｔ０＋Ｔ１に傾斜磁
場Ｇｘの印加を１６のように正弦波状に印加する。以
後、Ｔ時間ごとにＧｘの振幅の極性、つまり傾斜の向き
を反転させながら連続的に印加を繰り返す。またパルス
１４の繰返しの傾斜，時間積の合計の半分の傾斜，時間
積を持ち、逆方向のパルス１３をＴ０からＴ１の期間内
に予め印加し、時刻Ｔ０＋Ｔ１においてｙ方向に磁場強
度を傾斜させる傾斜磁場Ｇｙを１４のように時間Ｔより
短い時間ｔだけ印加する。以後、Ｔ時間ごとにｔ時間ず
つ傾斜磁場Ｇｙの印加を繰り返す。

【００１７】このＧｙはエコー信号の位相にｙ方向に沿
った位相の情報を付与する働きを有するのでエンコード
傾斜磁場と呼ぶことができる。リードアウト傾斜磁場の
傾斜と印加時間の積の総和量が０となるごとにエコー信
号１７が発生する。各エコー信号はサンプリングされ計
算機に格納される。取り込んだデータは像再構成され画
像が得られる。なお、以上の実施例におけるリードアウ
ト傾斜磁場の繰返し波形は正弦波の場合であったが、矩
形波の場合にも有効であることは明らかである。

【００１８】以上の実施例の説明はフルエンコード法を
用いた場合であった。しかし、本発明はハーフエンコー
ド法に対しても有効である。ハーフエンコード法の詳細
はラジオロジー１６１巻２号 (Radiorogy,161,2,pp.527
−531 (1986)))に述べられている。図１のパルス１３の
印加を行わず、パルス１４とパルス１６の繰返し回数を
フルエンコード法の１／２にすれば、ハーフエンコード
法による計測ができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、リードアウト傾斜磁場
を振幅の極性を反転させながら連続的に印加し、エコー
信号を計測するＭＲＩ装置における超高速撮影法におい
て、エンコード傾斜磁場を実質的に印加しない状態でエ
コー信号を計測し、各エコーのピーク位置とサンプリン
グの中心位置とのずれを検出し、そのずれから磁場の歪
を補正し、各エコー信号のピーク位置がサンプリングの
中心位置に移動するように調整した後、実際の信号を計
測するので、偽像，歪のない画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のパルスシーケンスを示すタ
イミングチャート。

【図２】本発明を適用するためのＭＲＩ装置のブロック
図。

【図３】位相空間におけるエコーピーク位置を示す説明
図。

【図４】リードアウト傾斜磁場波形とサンプリングの関
係を示す説明図。

【図５】リードアウト傾斜磁場波形の立上り部分を示す
説明図。

【図６】リードアウト傾斜磁場波形とオフセット磁場成
分を示す説明図。

【符号の説明】

１…静磁場コイル、２…傾斜磁場コイル、３…プロー
ブ、４…電源、５…計算機、６…被検体。

フロントページの続き (72)発明者 板垣 博幸 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 山本 悦治 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 審査官 神谷 直慈 (56)参考文献 特開 平３−280935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−86959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−167549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−26847（ＪＰ，Ａ) (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】静磁場を発生する手段と，３方向の傾斜磁
   場を発生する手段と，高周波パルスを印加しエコー信号
   を検出するプローブと，前記３方向の傾斜磁場の印加，
   前記高周波パルスの印加，及び前記エコー信号の検出を
   所定のパルスシーケンスに従って実行させる計算機とを
   有し，前記計算機は，エンコード傾斜磁場を実質的に印
   加しない状態で，リードアウト傾斜磁場を振幅の極性を
   反転させながら印加して，計測された順次発生する前記
   各エコー信号のピーク位置と前記各エコー信号のサンプ
   リングの中心位置とのずれδを検出し，順次発生する前
   記エコー信号のピーク位置を直線により近似して，前記
   直線の切片から前記リードアウト傾斜磁場の過渡特性に
   よるずれδ０を求め，予め求められている前記リードア
   ウト傾斜磁場の印加量と前記ずれδ０との関係を用い
   て，前記リードアウト傾斜磁場の印加量を調整して前記
   ずれδ０を除去し，前記直線の傾きから前記リードアウ
   ト傾斜磁場のオフセット成分あるいは前記静磁場のリー
   ドアウト方向へのオフセット成分によるずれδ１を求
   め，予め求められている前記オフセット成分の調整量と
   前記傾きとの関係を用いて，前記オフセット成分を補正
   して前記ずれδ１を除去し，前記ずれδから前記δ０及
   び前記δ１を差し引いて得られるずれδ２を，前記サン
   プリングの開始の位置を前記δ２だけシフトすることに
   よって除去して，前記リードアウト傾斜磁場の歪みを補
   正し，前記各エコー信号の前記ピーク位置が前記サンプ
   リングの前記中心位置に移動するように調整した後に，
   関心領域を励起し，前記リードアウト傾斜磁場を振幅の
   極性を反転させながら印加し，前記エンコード傾斜磁場
   を印加して，前記エコー信号を計測するパルスシーケン
   スを実行することを特徴とするＭＲＩ装置。