JP3341914B2 - Mr装置及びプレパレーションパルスの印加方法 - Google Patents

Mr装置及びプレパレーションパルスの印加方法

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JP3341914B2 JP00190693A JP190693A JP3341914B2 JP 3341914 B2 JP3341914 B2 JP 3341914B2 JP 00190693 A JP00190693 A JP 00190693A JP 190693 A JP190693 A JP 190693A JP 3341914 B2 JP3341914 B2 JP 3341914B2
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進 小杉
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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MR装置(核磁気共鳴装
置)のプリパレーションパルス印加方法に関する。
【0002】
【従来の技術】MR装置は、人体の解剖学的情報を映像
化する手段として、X線CT装置と同様にして、近年用
いられるようになってきた。MR装置は、その原理が生
体組織を構成する特定の原子核が、磁場の影響の中で特
定のラジオ周波数(以下RFと略す)を吸収して励起さ
れ、吸収したRFエネルギーの一部分を放出する物理現
象(NMR現象)に基づくものである。
【0003】図7はMR装置の概念図である。図におい
て、1は磁界を発生するマグネット、2は該マグネット
1内に設けられるRF帯域の電力が印加され、その検出
信号を得るRFコイルである。図に示すような全身用マ
グネットの場合、患者3はRFコイル2の内部に包まれ
るように置かれる。
【0004】このような状態で、送信器4からRF帯域
の周波数の電力をRFコイル2に印加する。この時の送
信器4の印加電力としては、例えば10KW〜20KW
が用いられる。この結果、患者3の体内からのNMR現
象に基づく信号がRFコイル2に誘起される。受信器5
は、この検出信号を受信して増幅し、A/D変換器6に
送る。A/D変換器6は、入力信号をディジタルデータ
に変換する。
【0005】コンピュータ7は、A/D変換器6の出力
データを入力し、画像処理を行い、その結果をディスプ
レイ8に表示する。オペレータは、ディスプレイ8に表
示された画像を見ながら、患者の病変部の診察を行う。
9は、コンピュータ7と他の構成要素(送信器7,受信
器5及びA/D変換器6)との仲介を行うインタフェー
スである。
【0006】ところで、この種のMR装置では、繰り返
し時間が数msという高速スキャンを行う場合、画像コ
ントラストを付けるために一連のデータ収集に先立ち、
プリパレーションパルスと呼ばれる様々なRFパルスと
勾配パルスからなるパルスシーケンスが付加されること
が多い。そのプリパレーションパルスの中で、T2コン
トラストを付けるために、90゜−180゜−90゜系
列からなるT2プリパレーションパルス(T2は横緩和
時間)がある。
【0007】このT2プリパレーションパルスは、一般
には図8に示すようにRF印加時にスライス選択用磁場
勾配を付加しない非選択的な方式が行われている。
(a)はRF印加パルス、(b)はスライス軸である。
勾配磁場は印加されていない。ここで、最初の90゜は
静磁界方向(z軸方向)に対する傾き、次の180゜は
90゜の傾きから更に180゜、次の90゜は更にこの
傾きから90゜の傾きを示す。前記繰り返し時間は、こ
のT2プリパレーションパルスに続いてデータのサンプ
リングが行われるが、データのサンプリングを行うため
のくり返し行われる励起の間隔をいう。
【0008】この非選択励起方式は、マグネット中心
(磁場中心)付近では何等問題はない。しかしながら、
マグネット中心から隔たると磁場不均一の影響をうけや
すく、画像にはシェーディングアーチファクト(画像む
ら)として現れてくる。このため、勾配磁場をT2プリ
パレーションパルスに選択励起方式が用いられることが
望ましい。
【0009】一般に、90゜パルスによる選択励起は、
RF印加中に横磁化の位相がずれるために、図9に示す
ようにスライス勾配の面積の半分の逆符号のリフェーズ
勾配をスライス勾配に続いて付加し、横磁化の位相をそ
ろえるという手法が用いられる。図において、S1はス
ライス勾配の面積の1/2で、このS1に続く逆符号の
リフェーズ勾配aの面積S2は、S1に等しい。
【0010】この選択励起方式は、マグネット中心から
離れていても磁場不均一の影響を受けることがなく、z
軸方向のスライスした画像を得ることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このリ
フェーズの手法を単純にT2プリパレーションパルスに
適用しようとすると、1番目の90゜パルスの後の横磁
化はそろうが、2番目の90゜パルス中に生じる磁化の
位相ずれが2番目の90゜パルスの印加の終了時には縦
磁化の強度損失となってしまい、画像のS/N比が悪く
なってしまう。
【0012】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、磁場中心から離れても縦磁化の強度損失
を伴わず、磁場不均一の影響を小さくすることができる
90°−180°−90°系列からなるプリパレーショ
ンパルス印加方法及びその方法を行うMR装置を提供す
ることを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明は、90゜−180゜−90゜系列からなるプリ
パレーションパルスをRFコイルに印加するのに同期し
て、最初の90゜パルスに同期した勾配パルスにリフェ
ーズ勾配パルスを付加し、2番目の90゜パルスの前に
2番目の90°パルスのための選択励起用勾配の半分の
面積のディフェーズ勾配パルスを付加するようにしたこ
とを特徴としている。
【0014】
【作用】90゜−180゜−90゜のT2プリパレーシ
ョンパルスをRFコイルに印加するのに同期してスライ
ス勾配を付けるために選択励起用勾配磁化を印加する。
この時、スライス軸に、前の90゜パルスの時に、リフ
ェーズ勾配パルスを付加する。一般に、選択励起用の9
0゜パルスにより励起されるスピンは、RFパルスの印
加中に位相がずれる。このずれを元に戻すために前記リ
フェーズ勾配パルスを用いる。
【0015】図1に本発明の原理説明図を示す。この図
で、(a)はRFパルス、(b)はスライス軸である。
前記したスピンの位相ずれを元に戻すために、リフェー
ズ勾配パルスaが付加される。本発明の特徴は、2番目
の90゜パルスの前に2番目の90°パルスのための選
択励起用勾配の半分の面積のディフェーズ勾配パルスb
を印加したことにある。
【0016】2番目の90゜パルス印加中に励起を受け
るスピンの位相はずれるが、2番目の90゜パルスの後
には横磁化は残らないので、通常の方法では位相を戻す
ことができない。このために、90゜パルス前にスライ
ス勾配の面積の半分の大きさで極性が逆の勾配を付加す
る。このようなシーケンスをとることにより、位相のず
れたスピンの位相を戻すことができ、T2プリパレーシ
ョンパルスによる選択励起により、磁場中心から離れて
も縦磁化強度の損失を伴わず、磁場不均一の影響を小さ
くすることができる。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は本発明の具体的な動作シーケンスを
示す図である。(a)はRFパルス、(b)はスライス
軸、(c)は時刻、(d)は回転座標系(x,y,z)
におけるスピン磁化の様子をそれぞれ示している。巨視
的な磁化を白い矢印で表し、それらを作る個々の磁化を
黒い矢印で示している。
【0018】z軸が主磁場(静磁場)方向で、T2プリ
パレーション印加前の時刻イでは、磁化は(イ)に示す
ように平衡状態にある。1番目の90゜パルス中に磁化
の位相はずれて(ロ)に示すように巨視的磁化(白い矢
印)の強度は、個々の磁化が分散される結果、小さくな
っている。
【0019】そして、時刻ロにリフェーズパルスaを印
加すると、時刻ハにはこの位相ずれは戻り、(ハ)に示
すように横磁化の強度はy軸にそろい大きくなってい
る。ここで、(a)に示す180゜パルスが印加される
と、2番目の90゜パルスが印加されるまでの間に、y
軸方向に向いていた横磁化は時刻ニでは(ニ)に示すよ
うに反転されて−y軸方向を向く。この間に違うT2の
磁化は、それぞれのT2値(横緩和時間)により減衰
し、T2値の差が横磁化強度の違いとして残される。
【0020】2番目の90゜パルスの前に、ディフェー
ズ勾配パルスbにより、横磁化の位相はずれ、2番目の
90゜パルスの直前の時刻ホでは巨視的磁化の強度は
(ホ)に示すように小さくなっている。しかしながら、
この時間ニ〜ホまでの間に、磁化が受ける位相ずれは、
2番目の90゜パルスが印加中に受ける磁化の位相のず
れと相殺される。従って、2番目の90゜パルス後の時
刻ヘまでの間に位相はそろい、(ヘ)に示すように縦磁
化強度の減衰は起こらない。
【0021】このことにより、T2プリパレーションパ
ルスの選択励起が可能となる。選択励起は、磁場不均一
に対して強いので、非選択励起方式のT2プリパレーシ
ョンパルスで見られたようなシェーディングアーチファ
クトは改善される。
【0022】図3は本発明の選択励起が行われるNMR
のイメージング装置(MR装置)の構成ブロック図であ
る。図において、マグネットアセンブリ11は、内部に
被検体(図示せず)を挿入するための空間部分(孔)を
有し、この空間部分を取り巻くようにして、被検体に一
定の静磁場を印加する静磁場コイルと、勾配磁場を発生
するための勾配磁場コイル(勾配磁場コイルはx,y,
zの各軸のコイルを具備している)と、被検体内の原子
核のスピンを励起するための高周波パルスを与えるRF
送信コイルと、被検体からのNMR信号を検出する受信
コイル等が配置されている。
【0023】静磁場コイル,勾配磁場コイル,RF送信
コイル及び受信コイルは、静磁場電源(主磁場電源)1
2,勾配磁場駆動回路13,RF電力増幅器14及び前
置増幅器15にそれぞれに接続されている。シーケンス
記憶回路18は、本発明を特徴づける部分であり、計算
機17からの指令に従って任意のビューでゲート変調回
路19を操作(所定のタイミングによってRF発振回路
20の高周波出力信号を変調)し、高周波パルスをRF
電力増幅器14からRF送信コイルに印加する。
【0024】ここで、シーケンス記憶回路18の動作に
ついて更に詳しく説明する。シーケンス記憶回路18内
には、90゜−180゜−90゜系列からなるプリパレ
ーションパルスを印加するタイミングと、これに同期し
て勾配磁場を与えるタイミングが記憶されている。勾配
磁場には、図1に示すようなリフェーズパルスを印加す
るシーケンスも含まれている。そして、計算機17から
の指令に基づき、図1に示すようなタイミングのRFパ
ルス及びスライス勾配パルス(リフェーズパルスを含
む)を勾配磁場駆動回路13及びRF電力増幅器14か
ら同期して出力するように機能する。
【0025】つまり、シーケンス記憶回路8は、スピン
ワープ法に基づくシーケンス信号によって勾配磁場駆動
回路13,ゲート変調回路19及びA/D変換器21を
操作する。更に、シーケンス記憶回路18は、前記した
一連のシーケンス動作に入る前に、ゲート変調回路19
及び勾配磁場駆動回路13を操作して、所望の方向で選
択励磁する。
【0026】位相検波器22は、RF発振回路20の出
力を参照信号として、前置増幅器15の出力信号(受信
コイルで検出されたNMR信号)を位相検波してA/D
変換器21に与える。A/D変換器21は、位相検波器
22を介して得られるNMR信号をアナログ/ディジタ
ル変換して計算機17に入力する。
【0027】計算機17は、操作コンソール23との間
で情報の授受や種々のスキャンシーケンスを実現するた
めに、シーケンス記憶回路18の動作の切り替えや、メ
モリの書き替えをしたり、A/D変換器21からの各デ
ータを用いて画像再構成演算をするようになっている。
画像処理結果は、表示装置16に表示される。
【0028】本発明のシーケンスである図1において、
1番目の90゜パルスの後のリフェーズ勾配パルスa
と、2番目の90゜パルスの前のディフェーズ勾配パル
スbとは、2個の90゜パルス用のスライス勾配が同じ
大きさなら面積が同じとなり、これら2つの勾配は18
0゜パルスを挟んでいるので、図4に示すようにスライ
ス勾配だけの形も可能である。この方法では、一般に選
択励起では付属するリフェーズ勾配パルスが1つもない
形となる。
【0029】前述の実施例では、T2プリパレーション
パルスにおいて、90゜パルスと180゜パルスは同位
相とした場合を示した。これは90゜(x)−180゜
(x)−90゜(x)と表されるが、180゜の位相を
90゜の位相からπ/2だけずらした90゜(x)−1
80゜(y)−90゜(−x)系列であってもよい。
【0030】また、90゜−180゜−90゜の形をと
るプリパレーションパルスには180゜の両側の任意の
軸に比較的大きなモーションプローブ勾配と呼ばれる勾
配が付加されるデフュージョン画像用のプリパレーショ
ンがある。このプリパレーションパルスも選択励起に用
いられる。図5,図6は本発明による90°−180°
−90°系列からなるプリパレーション励起の他の方法
を示す図である。いずれも(a)はRFパルス、(b)
はスライス軸をそれぞれ示している。図5は、リフェー
ズ勾配を付けた場合を、図6はリフェーズ勾配を付けな
い場合をそれぞれ示している。
【0031】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば磁場中心から離れても縦磁化強度の損失を伴わ
ず、磁場不均一の影響を小さくすることができる90°
−180°−90°系列からなるプリパレーションパル
ス印加方法及びその方法を行うMR装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の具体的動作シーケンスを示す図であ
る。
【図3】本発明の選択励起が行われるMR装置の構成ブ
ロック図である。
【図4】本発明の他の方法の説明図である。
【図5】本発明による90°−180°−90°系列か
らなるプリパレーション励起の他の方法を示す図であ
る。
【図6】本発明による90°−180°−90°系列か
らなるプリパレーション励起の他の方法を示す図であ
る。
【図7】MR装置の概念図である。
【図8】非選択的なT2プリパレーション方式の説明図
である。
【図9】選択励起の説明図である。
【符号の説明】
11 マグネットアセンブリ 12 主磁場電源 13 勾配磁場駆動回路 14 RF電力増幅器 15 前置増幅器 16 表示装置 17 計算機 18 シーケンス記憶回路 19 ゲート変調回路 20 RF発振回路 21 A/D変換器 22 位相検波器 23 操作コンソール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−309330(JP,A) 特開 平4−189342(JP,A) 特開 昭60−29686(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 90゜−180゜−90゜系列からなる
    プリパレーションパルスをRFコイルに印加するのに同
    期して、最初の90゜パルスに同期した選択励起用勾配
    パルスにリフェーズ勾配パルスを付加し、 2番目の90゜パルスの前に2番目の90°パルスのた
    めの選択励起用勾配パルスの半分の面積を持つディフェ
    ーズ勾配パルスを付加するようにしたことを特徴とする
    MR装置の選択励起プリパレーションパルス印加方法。
  2. 【請求項2】 90゜−180゜−90゜系列からなる
    プリパレーションパルスをRFコイルに印加するのに同
    期して、最初の90゜パルスに同期して発生した選択励
    起用勾配パルスと同じ面積を持つ勾配パルスを2番目の
    90゜パルスに同期して発生するようにしてリフェーズ
    勾配を必要としないことを特徴とするMR装置の選択励
    起プリパレーションパルス印加方法。
  3. 【請求項3】 プリパレーションパルスを含むパルスシ
    ーケンスを実行するMR装置であって、 90゜−180゜−90゜系列からなるプリパレーショ
    ンパルスをRFコイルに印加するのに同期して、最初の
    90゜パルスに同期した選択励起用勾配パルスにリフェ
    ーズ勾配パルスを付加し、2番目の90゜パルスの前に
    2番目の90°パルスのための選択励起用勾配パルスの
    半分の面積を持つディフェーズ勾配パルスを付加するプ
    リパレーション用パルスシーケンス実行手段を備えたこ
    とを特徴とするMR装置。
  4. 【請求項4】 プリパレーションパルスを含むパルスシ
    ーケンスを実行するMR装置であって、 90゜−180゜−90゜系列からなるプリパレーショ
    ンパルスをRFコイルに印加するのに同期して、最初の
    90゜パルスに同期して発生した選択励起用勾配パルス
    と同じ面積を持つ勾配パルスを2番目の90゜パルスに
    同期して発生するようにしてリフェーズ勾配を必要とし
    ないプリパレーション用パルスシーケンス実行手段を備
    えたことを特徴とするMR装置。
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