JP3341932B2 - 複数スライス同時励起用ｒｆパルス波形生成方法およびｍｒイメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数スライス同時励
起用ＲＦパルス波形生成方法およびＭＲイメージング装
置に関する。さらに詳しくは、ＲＦ電力増幅器や送信コ
イル等にかかる負担を軽減することができる複数スライ
ス同時励起用ＲＦパルス波形を生成するための複数スラ
イス同時励起用ＲＦパルス波形生成方法およびその複数
スライス同時励起用ＲＦパルス波形に基づくＲＦパルス
を用いてＭＲ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】第０から第（Ｎ−１）までのＮ枚のスラ
イスをそれぞれ別個に選択励起するための複数の単スラ
イス励起用ＲＦパルス波形を、ｆ(０)〜ｆ(Ｎ−１)とす
るとき、 ｆ(０)＝ｓ(ｔ)・exp｛ｊωｏ（０−（Ｎ−１）／２）
ｔ｝ ｆ(１)＝ｓ(ｔ)・exp｛ｊωｏ（１−（Ｎ−１）／２）
ｔ｝ … ｆ((N-1)／2)＝ｓ(ｔ) … ｆ(Ｎ−１)＝ｓ(ｔ)・exp｛ｊωｏ（（Ｎ−１）／２）
ｔ｝ である。ここで、ｓ(ｔ)は、sinc波形やＧauss波形など
である。また、ωｏは、第１から第Ｎのスライスの間隔
に応じた変調周波数である。

【０００３】第１から第Ｎのスライスを同時励起するた
めの複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形は、従来
は、上記単スライス励起用ＲＦパルス波形ｆ(１)〜ｆ
(Ｎ)を加算して生成されている。即ち、複数スライス同
時励起用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)は、次の（数１）式によ
り生成されている。なお、一般には、生成した複数スラ
イス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)を規格化して保存
する。

【０００４】

【数１】

【０００５】図４は、従来の複数スライス同時励起用Ｒ
Ｆパルス波形生成方法を、スライス数Ｎ＝３の場合につ
いて図式的に示した説明図である。 Ｓ（ｔ）＝ｓ(ｔ)・（exp｛−ｊωｏ・ｔ｝＋ｓ(ｔ)＋e
xp｛ｊωｏ・ｔ｝） を表している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上式において、例え
ば、Ｎ＝３とするとき、 ｆ(０)＝ｓ(ｔ)・exp｛−ｊωｏ・ｔ｝ ｆ(１)＝ｓ(ｔ) ｆ(２)＝ｓ(ｔ)・exp｛ｊωｏ・ｔ｝ であり、 Ｓ（ｔ）＝ｓ(ｔ)・（exp｛−ｊωｏ・ｔ｝＋ｓ(ｔ)＋e
xp｛ｊωｏ・ｔ｝）＝ｓ(ｔ)・（１＋２cos(ωｏ・
ｔ)） である。すなわち、複数スライス同時励起用ＲＦパルス
波形Ｓ(ｔ)は、関数ｓ(ｔ)および関数（１＋２ cos(ω
ｏ・ｔ)）の積になる。図５の（ａ）にsinc波形である
場合の関数ｓ(ｔ)を示す。また、図５の（ｂ）に関数
（１＋２ cos(ωｏ・ｔ)）を示す。図５から、ｔ＝０の
とき、２つの関数ｓ(ｔ)および（１＋２ cos(ωｏ・
ｔ)）はいずれも最大値になり、複数スライス同時励起
用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)が最大値になることが判る。従
って、上記複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ
(ｔ)に基づくＲＦパルスの振幅の最大値は、単スライス
励起用ＲＦパルス波形（例えば、ｓ(ｔ)）に基づくＲＦ
パルスの振幅の最大値の３倍になる。

【０００７】以上のように、従来の複数スライス同時励
起用ＲＦパルス波形Ｓ（ｔ）では、必要とするＲＦパル
スの振幅の最大値が、単スライス励起時のＲＦパルスの
振幅の最大値のスライス数倍（Ｎ倍）となってしまい、
ＲＦ電力増幅器や送信コイル等に大きな負担がかかる問
題点がある。そこで、この発明の目的は、複数スライス
同時励起時のＲＦパルスの振幅の最大値が、単スライス
励起時のＲＦパルスの振幅の最大値のスライス数倍（Ｎ
倍）よりも小さくなるような複数スライス同時励起用Ｒ
Ｆパルス波形を生成することができる複数スライス同時
励起用ＲＦパルス波形生成方法を提供することにある。
また、その複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形に基
づくＲＦパルスを用いて複数スライス同時励起ＭＲイメ
ージングを行うＭＲイメージング装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、複数のスライスをそれぞれ別個に選択励起するた
めの複数の単スライス励起用ＲＦパルス波形を加算して
前記複数のスライスを同時励起するための複数スライス
同時励起用ＲＦパルス波形を生成する複数スライス同時
励起用ＲＦパルス波形生成方法において、前記複数の単
スライス励起用ＲＦパルス波形の位相をずらせて加算す
ることを特徴とする複数スライス同時励起用ＲＦパルス
波形生成方法を提供する。

【０００９】第２の観点では、この発明は、複数のスラ
イスをそれぞれ別個に選択励起するための複数の単スラ
イス励起用ＲＦパルス波形の位相をずらせて加算した複
数スライス同時励起用ＲＦパルス波形に基づくＲＦパル
スを用いて、前記複数のスライスを同時励起することを
特徴とするＭＲイメージング方法を提供する。

【００１０】第３の観点では、この発明は、複数のスラ
イスをそれぞれ別個に選択励起するための複数の単スラ
イス励起用ＲＦパルス波形の位相をずらせて加算した複
数スライス同時励起用ＲＦパルス波形に基づくＲＦパル
スを用いて前記複数のスライスを同時励起する複数スラ
イス同時励起手段を具備したことを特徴とするＭＲイメ
ージング装置を提供する。

【００１１】

【作用】この発明の複数スライス同時励起用ＲＦパルス
波形生成方法では、複数の単スライス励起用ＲＦパルス
波形の位相をずらせて加算することにより、複数スライ
ス同時励起用ＲＦパルス波形を生成する。すなわち、複
数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)を、次の
（数２）式により生成する。なお、一般には、生成した
複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)を規格化
して保存する。

【００１２】

【数２】

【００１３】上記（数２）式において、例えば、Ｎ＝３
とするとき、 Ｓ(ｔ)＝s(t)・exp{-jωo・t}・exp{-jθ}＋s(t)＋s(t)・ex
p{jωo・t}・exp{jθ}＝ｓ(ｔ)・（１＋２cos(ωｏ・ｔ＋
θ)） である。すなわち、複数スライス同時励起用ＲＦパルス
波形Ｓ(ｔ)は、関数ｓ(ｔ)および関数（１＋２ cos(ω
ｏ・ｔ＋θ)）の積になる。図３の（ａ）にsinc波形の
場合の関数ｓ(ｔ)を示す。また、（ｂ）に、関数（１＋
２ cos(ωｏ・ｔ＋θ)）を示す。図３から、θ≠０であ
れば、ｔ＝０のときに，関数ｓ(ｔ)は最大値になるが，
関数（１＋２ cos(ωｏ・ｔ)）は最大値にならず、ま
た、ｔ＝ｔｍのときに，関数（１＋２ cos(ωｏ・ｔ)）
は最大値になるが，関数ｓ(ｔ)は最大値にならないこと
が判る。従って、上記複数スライス同時励起用ＲＦパル
ス波形Ｓ(ｔ)に基づくＲＦパルスの振幅の最大値は、単
スライス励起用ＲＦパルス波形（例えば、ｓ(ｔ)）に基
づくＲＦパルスの振幅の最大値の３倍よりも小さくな
る。

【００１４】以上のように、この発明の複数スライス同
時励起用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)では、必要とするＲＦパ
ルスの振幅の最大値が、単スライス励起時のＲＦパルス
の振幅の最大値のスライス数倍（Ｎ倍）より小さくな
り、ＲＦ電力増幅器や送信コイル等にかかる負担を軽減
できることとなる。

【００１５】なお、上記（数２）式は、ｓ(ｔ)がｔ＝０
に対して対称である場合を想定したものである。ｓ(ｔ)
がｔ＝ａに対して実質的に対称（ｔ＝ａに対して対称な
波形の一部であるときを含む）である場合には、上記
（数２）式のｔをｔ−ａに置換すればよい。

【００１６】

【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。図１は、この発明の一実施例のＭＲ
Ｉ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、シーケンスコントローラ３は、ゲート変調回路７を
制御し、ＲＦ発振回路６で発生したＲＦ信号をＲＦパル
ス波形により変調して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を介して計算機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。

【００１７】この発明の複数スライス同時励起用ＲＦパ
ルス波形生成方法は、前記計算機２で実行される。すな
わち、前記計算機２は、同時励起する複数のスライスが
決まると、複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ
(ｔ)を、次の（数３）式により生成する。

【００１８】

【数３】

【００１９】次に、ずらせる位相量θの最適値をシミュ
レーションにより求める。次に、複数スライス同時励起
用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)の振幅の最大値Ｓｍを求め、複
数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ(ｔ)を１／Ｓｍ
に規格化して保存する。

【００２０】そして、複数スライス同時励起用ＲＦパル
ス波形をシーケンスコントローラ３に送り、上述のよう
にゲート変調回路７でＲＦ信号を変調して、複数スライ
ス同時励起用ＲＦパルスとする。

【００２１】図２は、この発明の複数スライス同時励起
用ＲＦパルス波形生成方法を、スライス数Ｎ＝３の場合
について図式的に示した説明図である。 Ｓ(ｔ)＝s(t)・exp{-jωo・t}・exp{-jθ}＋s(t)＋s(t)・ex
p{jωo・t}・exp{jθ} を表している。

【００２２】以上のＭＲＩ装置１では、複数スライス同
時励起時に必要とするＲＦパルスの振幅の最大値が、単
スライス励起時に必要とするＲＦパルスの振幅の最大値
のスライス数倍（Ｎ倍）よりも小さくなり、ＲＦ電力増
幅器８や，マグネットアセンブリ５の送信コイル等にか
かる負担を軽減することが出来る。

【００２３】なお、本発明は、ωｏの値が小さい場合
（例えば、連続スライスに近い場合）に有効である。

【００２４】

【発明の効果】この発明の複数スライス同時励起用ＲＦ
パルス波形生成方法およびＭＲイメージング装置によれ
ば、複数スライス同時励起時のＲＦパルスの振幅の最大
値を小さくできるので、ＲＦ電力増幅器や送信コイル等
にかかる負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のＭＲＩ装置を示すブロッ
ク図である。

【図２】この発明の複数スライス同時励起用ＲＦパルス
波形生成方法を、スライス数Ｎ＝３の場合について図式
的に示した説明図である。

【図３】sinc波形である場合の関数ｓ(ｔ)および関数
（１＋２ cos(ωｏ・ｔ＋θ)）の波形図である。

【図４】従来の複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形
生成方法を、スライス数Ｎ＝３の場合について図式的に
示した説明図である。

【図５】sinc波形である場合の関数ｓ(ｔ)および関数
（１＋２ cos(ωｏ・ｔ)）の波形図である。

【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 ４ 勾配磁場駆動回路 ５ マグネットアセンブリ ６ ＲＦ発振回路 ７ ゲート変調回路 ８ ＲＦ電力増幅器 ９ 前置増幅器 １０ 位相検波器 １１ ＡＤ変換器 １２ 表示装置 １３ 操作卓

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数スライスを同時に励起するＲＦパル
   ス波形を生成する複数スライス同時励起用ＲＦパルス波
   形生成方法であって、 複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ（ｔ）を下記
   式により生成することを特徴とする複数スライス同時励
   起用ＲＦパルス波形生成方法。 記 ここで、Ｎは同時に励起するスライスの枚数、ｓ（ｔ）
   は所定の関数、θはずらせる位相量を示す。
2. 【請求項２】 複数スライスを同時に励起するＲＦパル
   ス波形に基づくＲＦパルスを用いて核磁気共鳴画像を取
   得するＭＲイメージング装置であって、 複数スライス同時励起用ＲＦパルス波形Ｓ（ｔ）を下記
   式により生成する複数スライス同時励起用ＲＦパルス波
   形生成手段を具備したことを特徴とするＭＲイメージン
   グ装置。 記 ここで、Ｎは同時に励起するスライスの枚数、ｓ（ｔ）
   は所定の関数、θはずらせる位相量を示す。
3. 【請求項３】 前記ｓ（ｔ）は、ｓｉｎｃ波形であるこ
   とを特徴とするＭＲイメージング装置。