JP3396490B2

JP3396490B2 - 磁気共鳴映像装置

Info

Publication number: JP3396490B2
Application number: JP07792592A
Authority: JP
Inventors: 由守 ▲葛▼西; 省一金山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: EP0567794A2; JPH05277085A; EP0567794A3; US5519320A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルスシーケンスの高速
実行が容易で、かつパルスシーケンスの調整が容易な磁
気共鳴映像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴映像法はよく知られているよう
に、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な静磁
場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波
磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、
物質の化学的および物理的な微視的情報を映像化する方
法である。この磁気共鳴映像法、超音波診断装置やＸ線
ＣＴなどの他の医用画像診断装置に比べデータ収集時間
が非常に長くかかる。従って、被検体の吸収などの動き
によってアーチファクトが生じたり動きのある心臓や血
管系の映像化が難しいという問題がある。また撮影時間
が長くなるため、被検者に与える苦痛も大きい。

【０００３】そこで昨今では、ＴｕｒｂｏＦＬＡＳＨ
やＥＰＩ等の高速（超高速）パルスシーケンスが提案さ
れており、これによって、撮影時間を短くしようという
試みがなされている。ところが、このような高速パルス
シーケンスにおいては、シーケンスの複雑化・高速化に
伴ない、現状のシーケンスコントローラでは十分に制御
ができなくなりつつある。

【０００４】ここで、従来におけるシーケンスコントロ
ーラを用いてイベント制御を実行する２つの方法を以下
に示す。

【０００５】１）ＴＲ（繰り返し時間）による待ち時間
分も含めた１画像分のパルスシーケンスをマイクロコン
ピュータ側ですべてイベントメモリ上に展開したあと、
イベントメモリを実行させ、その間マイクロコンピュー
タ側はシーケンス実行に一切関与しない。つまり、１画
面分の実行内容を全てイベントメモリに格納し、これに
従ってシーケンスを実行する。

【０００６】２）１回もしくは複数回のＲＦ励起毎のパ
ルスシーケンスのみをイベントメモリに展開し、ＴＲに
よる待ち時間を利用してエンコードステップやマルチス
ライスなどに、関連するイベント部分のみを書き換え
る。つまり、基準となる流れを決めておき、この内容を
逐次書き換えながらシーケンスを実行する。

【０００７】しかし、上記１）の場合は、イベントメモ
リに展開できる量が限られるため、パルスシーケンスが
複雑化すると対応できなくなる可能性がある。また、マ
イクロコンピュータ側に制御が移らないため、収集デー
タの転送処理が行えず、ホスト側での再構成時間が制約
を受ける。また、エンコードステップ数等のシーケンス
の長さがイベントメモリの容量に大きく依存してしまう
という欠点がある。

【０００８】また、上記２）の場合には、マイクロコン
ピュータによるイベントメモリなどの書き換え操作によ
り複雑なパルスシーケンスでも対応が可能で、さらに収
集データの転送制御が容易などの利点がある。しかし、
パルスシーケンスの最小ＴＲ時間を短くするためにイベ
ントメモリの書き換え時間を短縮するハードウェアおよ
び書き換えステップ数を最小限にするデータ構造を検討
する必要がある。また、複雑なパルスシーケンスの場合
には、ＴＲ時間をあまり短くできない場合がある。

【０００９】また、ＥＰＩ（エコープラナーイメージン
グ）などの超高速イメージングでは、瞬時映像化のメリ
ットを生かし、会話的に画像化断面を変化させるなどの
応用が考えられるが、パルスシーケンスの実行量が多
く、現在のようにＣＰＵが直接関与するイベントメモリ
の書き換え方法では通常のＴＲ時間（１００ｍｓ程度）
の間に、イベントコードの書き換えを行なうことができ
ない。つまりパルスシーケンスの書き換えなどが十分高
速に実現できないため、せっかく高速シーケンスを用い
て連続的な画像化を行っても、操作者の会話的な入力を
画像化パラメータとしてフィードバックできず、会話的
なパルスシーケンスの実行が困難である。

【００１０】また、シーケンスコントローラの時間分解
能が低いため、パルスシーケンスの調節を勾配磁場の振
幅強度などで行っており、振幅一定として時間軸で制御
する場合と比較して渦電流の影響などを受けやすいなど
高精度なパルスシーケンスの調整には問題がある。

【００１１】一方、被検体の呼吸等の動きによって生じ
る画像アーチファクトは、高周波磁場や勾配磁場の不完
全性に依存する部分と、被検体そのものに依存する部分
に分離できる。このうち、被検体そのものに依存する血
流や体動についてはパルスシーケンスを工夫する事で減
少させる事ができる。

【００１２】また、高周波磁場の不完全性としては振幅
強度の非直線性や、プローブコイルの空間的な感度分布
などがあり、勾配磁場の不完全性としては、勾配磁場ア
ンプやコイル容量成分やインダクタンス成分のほかに渦
電流などの過渡的な成分も存在する。これらの影響を最
小限に抑えるためにシーケンス調整を行うが、パルスシ
ーケンスごとに影響の度合が異なるため、プローブコイ
ルや勾配磁場コイルなどのユニットを変更するたびに、
すべてのパルスシーケンスの再調整が必要であり、使用
するパルスシーケンスの数の増大にともなってメインテ
ナンスが困難となる。

【００１３】また、長時間の撮影時間がかかるというＭ
ＲＩの欠点を克服するＦＬＡＳＨやＥＰＩなどの高速撮
像法は従来のスピンエコー法などに比べて、静磁場均一
性や勾配磁場のスイッチングタイミングなどの僅かなズ
レにより大きな画像アーチファクトが発生する。このた
め、画像化に先だって被検体ごとに磁場調整やシーケン
ス調整などを行うことが望ましいが、シーケンス調整を
行うためのプリスキャンにより撮影時間が増大する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
ける磁気共鳴映像装置においては、イベントメモリの書
き換えが高速のシーケンスに対応できず、十分な高速化
ができないという問題点があった。また、被検体の動き
によって発生する画像アーチファクトを減少させるため
の磁場調整、シーケンス調整が困難であるという欠点が
あった。

【００１５】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その第１の目的は、イベント
メモリの書き換え時間を大幅に短縮し得る磁気共鳴映像
装置を提供することである。

【００１６】また、第２の目的は、パルスシーケンスの
調整を容易に行なうことのできる磁気共鳴映像装置を提
供することである。

【００１７】

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、一様な静磁場を発生する手段と、該静磁
場中に置かれた被検体に高周波磁場を印加する高周波磁
場発生手段と、該被検体に勾配磁場を印加する勾配磁場
発生手段と、前記高周波磁場発生手段と勾配磁場発生手
段を所定のパルスシーケンスに従って制御するシーケン
ス制御手段と、前記被検体から発生するエコー信号を受
信する受信手段とを備えた磁気共鳴映像装置において、
該パルスシーケンスを実行した場合に得られる受信信号
に影響を与える複数の特性パラメータを求める手段であ
って、該特性パラメータは、前記磁気共鳴映像装置の装
置に依存する特性パラメータ及び被検体に依存する特性
パラメータとを含むものである手段と、該複数の特性パ
ラメータに基づいて、前記受信信号のシミュレーション
を行なう手段と、該シミュレーションされた受信信号が
適当な範囲におさまるよう前記パルスシーケンスを調整
する手段と、を有することを特徴としている。

【００１９】

【作用】本発明では、磁気共鳴映像装置においてパルス
シーケンスの書き換えに要する時間を短縮することで複
雑なパルスシーケンスの高速実行を可能にする。

【００２０】また、パルスシーケンスの時間分解能を向
上させることで高精度なシーケンス調整が可能となる。
さらに、連続的に再構成される画像を利用した会話的な
画像化条件の変更に対応したパルスシーケンスの実行を
実現する。

【００２１】また、適切なパルスシーケンスを設定する
ための調整手段を改善することで、シーケンス調整時間
の短縮化と被検体への高周波を用いて計算機上でパルス
シーケンスの調整ができるため、パルスシーケンスごと
に調整作業を繰り返す必要がなく調整作業が簡素化され
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る磁気共鳴映像装置の構成を示
すブロック図である。

【００２３】同図において、静磁場磁石１および勾配磁
場コイル３はシーケンスコントローラ９により制御され
る励磁用電源２および駆動回路４によってそれぞれ駆動
され、被検体５（例えば人体）に対して一様な静磁場
と、注目する所望の断面（スライス面）内の直交する
ｒ、ｅの二方向、およびそれに垂直なｓ方向に磁場強度
がそれぞれ変化する勾配磁場を印加する。なお、本実施
例では以後スライス面に直交する方向に印加する勾配磁
場をスライス用勾配磁場Ｇｓ、スライス面内で適当な方
向に印加する勾配磁場を読み出し用勾配磁場Ｇｒ、それ
と直角方向に印加する勾配磁場を位相エンコード用勾配
磁場Ｇｅとして説明する。

【００２４】被検体５にはさらにシーケンスコントロー
ラ９の制御の下で、送信部７からの高周波信号によりプ
ローブ６から発生される高周波磁場が印加される。本実
施例においては、プローブ６を高周波送信のための送信
コイルと、被検体５内の各種の原子核に関する磁気共鳴
信号を受信する受信コイルとに共用しているが、送信お
よび受信コイルを別々に設けてもよい。

【００２５】プローブ６により受信された磁気共鳴信号
（エコー信号）は、受信部８で増幅および検波された
後、シーケンスコントローラ９の制御の下でデータ収集
部１０に送られる。データ収集部１０では、受信部８を
介して取り出された磁気共鳴信号をシーケンスコントロ
ーラ９の制御の下で収集し、それをＡ／Ｄ変換した後デ
ータ処理部１１に送る。

【００２６】データ処理部１１は電子計算機１２により
制御され、データ収集部１０から入力されたエコー信号
についてフーリエ変換によって画像再構成処理を行い、
画像データを得る。また電子計算機１２はシーケンスコ
ントローラ９の制御をも行う。データ処理部１１により
得られた画像データは画像ディスプレイ１４に供給され
画像表示される。電子計算機１２及び画像ディスプレイ
１４はコンソール１３により制御される。パルスシーケ
ンスは、コンソール１３によりグラフィック表示され対
話的に入力される。

【００２７】図２は図１に示したシーケンスコントロー
ラ９の詳細な構成を示すブロック図である。図示のよう
に、シーケンスコントローラ９は、メモリを有するＣＰ
Ｕ１５と、ホスト側とのデータ転送を行なうデータ転送
部１６とを、イベントコードを格納しこのイベントを制
御するイベント制御部１７と、ＲＦ信号の送受信制御を
行なうＲＦ制御部１８と、受信した磁気共鳴信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器の制御やホスト側への転送制御
等を行なうデータ収集処理制御部１９と、勾配磁場制御
部２０、及び励磁用電源制御部２１から構成されてい
る。

【００２８】イベント制御部１７は、イベントコードを
記述するイベントメモリを複数個持ち、このうち少なく
とも１個がＲＦ制御部１８、データ収集部１９、勾配磁
場制御部２０などを制御している間に他のイベントメモ
リへのアクセスが可能であり、これらを順次切換えるこ
とで高速かつ連続的なシーケンスの実行が可能となって
いる。

【００２９】図３は本発明の第１実施例を示す構成図で
あり、イベント制御部１７の詳細な構成を示している。
図示のようにこのイベント制御部１７は、タイマ３１
と、コンパレータ３２と、アドレスカウンタ３３と、イ
ベントメモリ３４と、複数のデコーダ３５〜３５を備え
ている。なお、上記したようにイベントメモリ３４は複
数存在するが、ここでは簡単のため１個としている。

【００３０】イベントメモリ３４は、時間記述部（Ｔｉ
ｍｅ）と、オペコード記述部（ＯＰ）と、引き数記述部
（Ａｒｇ）と、フラグ記述部（ｆｌｇ）とに大別されて
おり、例えば「○時○分に（Ｔｉｍｅ）勾配磁場強度
（ＯＰ）を○○とする（Ａｒｇ）。」の如く記述され
る。また、ｆｌｇは、後述する書き換えテーブルとの対
応をとるためのフラグを記述する。

【００３１】そして、クロック信号によってタイマ３１
が動作し、イベントメモリ３４に記述された時刻となる
とこの時刻となったことがコンパレータ３２によって確
認され、イベントメモリ３４の記述内容が出力される。
そして、この出力は複数のデコーダ３５〜３５によって
デコードされる。

【００３２】このような構成によれば、イベントのデコ
ードが直列接続された複数のデコーダ３５〜３５によっ
て行なわれるので、イベントのデコード速度を向上され
ることができ、時間分解能が向上する。また、各デコー
ダ３５〜３５のステップが１クロック分で実行し得るよ
うに構成可能である。また、このような構成では、ジャ
ンプ命令が存在しないため、デコードの各ステップの連
続性が保証される。

【００３３】次に本発明の第２実施例ついて説明する。
この例では、イベントメモリ３４の書き換え速度を向上
させて処理時間を短縮させる。

【００３４】いま、イベント制御命令として表１、表２
に示す如くのものがある。

【００３５】

【表１】

【表２】例えば、イベントメモリ３４中で「ＳＥＱＳ」とあるの
はシーケンスのスタート開始番地の指定を示す。また、
このようなイベントメモリ３４では複数の引き数（処理
の内容）の記述が可能なので、パルスシーケンスを記述
するためのテーブルとしては、図４の如くのデータ構造
をとる。だだし、同図における各文字は以下の如く定義
される。

【００３６】Ｔｉｍｅ：時刻設定（初期値）Ｆｒｑ−Ｔ：時刻書き換え周期０：書き換え無し１：ＴＲごとに書き換え２：ＴＲ２回に１回ごとに書き換えＡｄｄ：書き換え増分値（負の場合は減少）ＯＰ−ｃｏｄｅ：イベントオペコード（オペコードの種
類により引き数の個数が異なる）Ａｒｇｌ：引き数１（初期値）Ｅｒｑｌ：引き数１書き換え周期Ａｄｄ／Ｔｇｌ：書き換え増分値／土／Ｔ数値：増分値として初期値に加算＋：極性を正にする −：極性を負にするＴ：テーブル参照モード（Ｔ：ＣＸ）テーブルについては、１次元配列に格納し配列変数名を
記述（Ｔ：ＣＸ、ＣＸを配列名とする）また、図５は、図４に示したデータ搬送の各データを実
際に格納するイベントメモリの構造を示す図である。な
お、同図において、以下の如く定義される。

【００３７】Ｔｉｍｅ−ｆｌｇ：時刻部書き換えテーブルエントリーＯＰ−ｆｌｇ：オペコード部書き換えテーブルエン
トリーＡｒｇ−ｆｌｇ：引き数部書き換えテーブルのエント
リーまた、図６は図５に示したイベントメモリの内容を書き
換える際に用いる書き換え用のテーブルを示している。
なお、同図において、以下の如く定義される。Ｆｒｇ：書き換え頻度Ｍｏｄｅ：書き換えモード選択Ｄ：現在値＋増分（ダイレクト演算）Ｒ：０／１のトグルモード（ビット反転）Ｔ：テーブル参照Ｎｏｗ：現在値もしくはアドレスＩｎｃ：増分値もしくは書き換え内容１ワードの大き
さそして、イベントメモリの内容を書き換えテーブルにて
変更し、逐次シーケンスを実行する。

【００３８】以下、この具体的な処理手順を図７に示す
フローチャートを参照しながら説明する。この例は、図
５に示すイベントメモリの引き数部を変更する例であ
る。

【００３９】シーケンスが開始されると、まず、引き数
の書き換えに係るフラグＡｒｇ−ｆｌｇがゼロであるか
否かが判定される（ステップＳＴ１）。その結果ゼロで
あると判定された場合には（ステップＳＴ１でＮＯ）、
イベントの実行順序を示す値ｉを１だけインクリメント
する（ステップＳＴ９）。一方、ゼロでない場合には、
（ステップＳＴ１でＹＥＳ）、図６に示す書き換えテー
ブルのフラグＡｒｇ−ｆｌｇ番目の内容を検索する（ス
テップＳＴ２）。

【００４０】そして、現在の繰り返し回数ＮＸを検索し
た内容の頻度Ｆｒｑで割ったときの余りが０であるか否
かを判定する（ステップＳＴ３）。つまり、現在の繰り
返し回数ＮＸが５で（イベントメモリの実行が５順目で
ある）、頻度Ｆｒｑが３である場合には、この余りは２
となる。この場合には（ステップＳＴ３でＮＯ）、書き
換え処理を行なわず、ｉを１だけインクリメントする
（ステップＳＴ９）。即ち、頻度が「３」ということ
は、３回に１度だけ変更を行なうという意味であるの
で、５順目は書き換えは必要ない。

【００４１】一方、余りがゼロとなった場合には（ステ
ップＳＴ３でＹＥＳ）、書き換えモードを選択する（ス
テップＳＴ４）。ここでは、書き換えモードを現在値に
増分を加えるダイレクト演算（Ｄモード）と、０，１の
ビットを反転させるトルグモード（Ｔモード）と、テー
ブルの参照（Ｔモード）の３種類に分類される。

【００４２】そして、ステップＳＴ５〜８に示す如く
の、各モードに応じた書き換え処理を実行し、処理が終
了すると、ｉをインクリメントする（ステップＳＴ
９）。その後、実行順序を示す値ｉが全ステップ数にな
るまで上記の処理を繰り返す（ステップＳＴ１０）。こ
うして、引き数部の書き換えが行なわれるのである。な
お、上記のフローチャートでは引き数部の書き換えにつ
いて示したが、時刻部の書き換え、オペコード部の書き
換えについても同様に実施できる。

【００４３】そして、このような処理によれば、不要な
書き換えが省略できるため、高速なイベントメモリの書
き換えが可能となる。

【００４４】また、ハードウェアで並び換えを行わない
場合には必ずしもイベントメモリ上にフラグフィールド
をハードウェアとして一体化させる必要はない。すなわ
ちマイクロコンピュータ側にイベントメモリに対応して
用意したフラグフィールド相当部をイベントコードのレ
コード並び換えと同時に並び換えれば同様の効果が得ら
れる。

【００４５】また、ＴＲ（繰り返し時間）ごとにパルス
シーケンスの長さが変化する場合（たとえばプリパルス
の部分の有無）には任意の番地からのイベント実行機能
により、ＴＲごとのイベントメモリ再スタートごとに不
要な先頭部分をスキップすることでシーケンスの書き換
えを省略できる。最後の部分の実行をスキップするため
には、イベント命令部をＳＴＯＰで停止させ、マイクロ
コンピュータに制御を戻す。その部分の実行を進めるた
めには、オペコードをＮＯＰに書き換えればよい。

【００４６】また実行開始時のスタート番地の指定とＳ
ＴＯＰ命令の組み合わせにより、短いパルスシーケンス
を多数運用する場合には、スタート番地を複数指定でき
ることによりイベントメモリを複数のバンクの分割可能
でイベントメモリの再ロードを節約できる。

【００４７】次に本発明の第３実施例について説明す
る。この例は、画像化全体に作用するパラメータを変更
する例であり、上記の例ではエンコードステップなど１
枚の画像を得るための処理と考えられるが、この例では
画像化条件の設定変更は別のレベルで変更を実現する。

【００４８】まず、画像レベルの設定条件については、
ホスト側とマイクロコンピュータ側に共通なパラメータ
ブロックに情報を保持する。図８，９にパラメータブロ
ックのデータ構造例を示す。たとえばＴＲ、ＴＥなどの
時間パラメータや画像化領域サイズなどの情報を含む。
これらの情報を用いて、シーケンスを記述したイベント
テーブル自体の書き換えではなく、イベントテーブルの
情報とパラメータブロックの情報の双方を用いてホスト
側で書き換えテーブルとイベントメモリを同時に生成す
る。そして、生成したイベントメモリと書き換えテーブ
ルをシーケンスコントローラ側に転送する。

【００４９】高速な画像化シーケンス（ＴｕｒｂｏＦ
ＬＡＳＨ，ＥＰＩなど）を用いて特定の画像化パラメー
タを会話的に変更し、その結果を逐次評価しながら画像
化を行なうような場合には、随時ホスト計算機上でパラ
メータ入力を行い、ホスト側のパラメータブロックを変
更し、画像化ごとにシーケンスコントローラ側のパラメ
ータブロックに転送する。１画面ごとに、画像条件の変
更に関係するパラメータについて交信作業を行うことに
より、入力内容を反映させる。

【００５０】以下、各パラメータの変更処理を具体的に
説明する。

【００５１】１）ＴＲマイクロコンピュータ上に装備するリアルタイムＯＳ＋
リアルタイムタイマーの組み合わせにより制御を行って
いるため、ＴＲ制御に係わるスケジューラ側での割り込
み設定のためのタイマー値を変更する。

【００５２】２）ＴＥイベントメモリ中のディレイ命令の引き数の書き換え３）ＲＦパワー条件コマンド命令により設定可能４）画像化領域サイズ（ＦＯＶ）勾配磁場制御部の最終段に図１０に示す如くのレジスタ
ー群４１を設け、それらの設定値を変更することで、イ
ベントメモリ自体を変更せずに勾配磁場の倍率設定が可
能５）オブリーク面の選択４）と同じ。

【００５３】以上により、パルスシーケンス自体の変更
を最小限にとどめることで、会話的な画像化パラメータ
の変更が可能である。これによって、画像化領域やＴＲ
などが少しずつ異なるパルスシーケンスを準備する必要
がなくなる。また、パルスシーケンス自体の記述をイベ
ント制御命令とし、画像全体に係わる制御をコマンド制
御命令として両者を分離する。そして、会話的なパルス
シーケンス変更のためには、勾配磁場制御のようにコマ
ンド制御命令により容易に変更可能とすることで高速な
パラメータ変更が可能となる。また、イベント制御命令
の書き換えが必要な場合には、フラグ部を利用して高速
な書き換えを可能にする。

【００５４】これらの処理により、操作者が会話的に入
力したパラメータが次の画像から直ちに反映される。

【００５５】全体のシーケンスの実行は、次のように制
御される。

【００５６】＜通常のＳＥの場合＞ａ）ホスト→シーケンスコントローラからパラメータブ
ロックの転送ｂ）パラメータブロックを参照しイベントメモリ、イベ
ントメモリ書き換えテーブル、勾配磁場メモリ、ＳＥＰ
メモリの転送ｃ）パラメータブロックの各パラメータにより、ＲＦコ
ントロール部、データ収集部、勾配磁場制御部の初期化
処理ｄ）イベントメモリの実行開始ｅ）ＴＲ間隔処理・イベントメモリ書き換え・収集データ転送（→ホスト）・イベントメモリ再スタート処理以上の処理を順次スケジュールに従って実行していく。
イベントメモリの実行とｅ）の処理を繰り返すことで１
画面分の画像化を行う。ＴＲ間隔ついてはマイクロコン
ピュータ上のリアルタイマーで管理可能である。

【００５７】＜ＴｕｒｂｏＦＬＡＳＨなどの高速シー
ケンスの場合＞ａ）〜ｄ）についてはＳＥと同様であ
る。イベントメモリの実行、書き換えについては一方が
実行中に他方の書き換えを行い、ＴＲ間隔はイベントメ
モリの最後に置くイベントメモリのチャンネル切り替え
命令までの待ち時間により管理する。

【００５８】次に本発明の第４実施例について説明す
る。この例では、パルスシーケンスを、被検体や諸条件
の変化に対応させて調整する手順を示す。

【００５９】本実施例によるパルスシーケンスの調整法
は３つの部分に分けることができる。まず、第１ステッ
プはパルスシーケンスに影響を与え画像アーチファクト
の補正を行う際の基礎データを評価する部分で、次の２
つに大別される。

【００６０】（１）装置の特性パラメータ（画像化に先
立って測定可能）・高周波磁場アンプの伝達関数・プローブコイルごとに測定（Ｑに依存）・高周波磁場の振幅特性空間分布（感度分布）周波数特性位相特性・勾配磁場システムの伝達関数勾配磁場電源の特性勾配磁場コイルの特性渦電源による反磁場勾配磁場コイルの空間的非線形性（渦電源による空間分布を含む）・静磁場不均一性（装置依存部分５〜１０ｐｐｍ）（２）被検体に依存するパラメータ（画像化のたびに測
定）・高周波磁場のパワー条件（９０°パルス条件）・静磁場不均一性（生体による反磁場）・被検体の大きさ（１）は装置の構成により予め決まるため、構成ごとに
データベース化し、パルスシーケンスの実行に先だつ計
算機内でのシーケンス調整に利用する。

【００６１】高周波磁場発生装置は図１１に示すように
変調波を出力するシーケンスコントローラ５１、周波数
シンセサイザーからの共鳴周波数を用いて制御波形を合
成する高周波送信部５２、高周波アンプ５３、及びプロ
ーブコイル５４などから構成される。これらの単体での
伝達特性及び全体での伝達特性を測定する。ただし、プ
ローブコイル５４については、放射特性が異なるためプ
ローブごとの測定が必要である。

【００６２】勾配磁場発生装置は図１２に示すように、
ｘ，ｙ，ｚ各チャンネルの制御波形を出力するシーケン
スコントローラ５１と勾配磁場アンプ５６、勾配コイル
５７などから構成される。これらの単体での特性および
全体での伝達特性を測定する。また、空間分布を持つ渦
電流５５や勾配磁場コイルの構成に依存する空間的な直
線性についても測定を行う。

【００６３】上記の測定方法としては、簡単にはサーチ
コイルなどを用い、磁場強度の微分値を測定し、その積
分値により磁場強度の測定を行う。また、勾配磁場強度
の測定については、図１３のようにスピンエコーの性質
を利用して勾配磁場の積分値が零になった時点で発生す
るエコーピークの時刻を測定することで過渡応答を精密
に求めることができる。すなわち、立ち上がり時間がほ
ほ無視できる小さな振幅強度で＋側に印加し、印加時間
を変化させて−側でピークが発生する時間をプロットす
ればよい。

【００６４】（２）は被検体（部位）ごとに生体の高周
波磁場の吸収率が異なったり、反磁場が異なるため、画
像化の度に測定が必要となる。高周波磁場のパワー条件
は全てのシーケンスで必要であり、特にＩＲパルスでは
精密に合わせる必要がある。しかし、あらかじめ部位と
体重別にパワー条件を記憶しておけば、パワー調整にか
かる空打ちスキャンを最小限に止めることができる。

【００６５】磁場分布を精密に測定するためには、原理
的には図１４に示すようにエコー時間を僅かに変化させ
た２回の画像（ＳＥもしくはダブルエコーを用いる）を
取得し、それらの位相差で磁場分布を計算する。このよ
うにして得られた磁場分布を用いて、シムコイルの電流
強度の調整を行い、磁場均一性を向上させることができ
る。磁場不均一性に弱いＥＰＩなどの画像化に先だっ
て、あらかじめ磁場均一性調整を行う。

【００６６】また、第２ステップとしては、第１ステッ
プで求めた特性パラメータを用いて、シーケンスコント
ローラの出力波形から実際の高周波磁場波形や、勾配磁
場波形をシミュレートする。高周波磁場については、ブ
ロッホ方程式（１）を用いればスピンの挙動を計算でき
る。

【００６７】ｄＭ／ｄｔ＝γＭ×Ｂ−（ｉＭ_x＋ｊＭ_y）／Ｔ₂＋ｋ（Ｍ₀−Ｍ_z）／Ｔ₁ ……（１）ここで、Ｂ＝ｋＢ₀’＋Ｂ₁ Ｂ₀’＝Ｂ₀＋ΔＢ＋Ｇ・ｒ（１）式において、あらかじめ測定してあるΔＢなど
と、入力波形Ｂ₁（ｔ）により各時刻のＭ（ｔ）が計算
できる。これにより高周波パルスを印加した際のスライ
ス特性、信号強度の計算などを行うことができる。

【００６８】エコー信号Ｓ（ｔ）については、次の
（２）式で求めることができる。

【００６９】Ｓ（ｔ）＝∫ρ（ｘ，ｙ）・ｅｘｐ［−２πγｊ｛Ｇ_x（ｘ，ｙ，ｔ）ｘ＋Ｇ_y（ｘ，ｙ，ｔ）＋ΔＨ（ｘ，ｙ）ｔ｝ｄｘｄｙ ……（２）ただし、Ｇ_x（ｘ，ｙ，ｔ）＝ｇ_x（ｘ，ｙ，ｔ）ｄｔ勾配磁場強度積分波形Ｇ_y（ｘ，ｙ，ｔ）＝ｇ_y（ｘ，ｙ，ｔ）ｄｔ従って、ｇ_x，ｇ_yを入力することで、エコー信号Ｓ
（ｔ）を計算できる。

【００７０】勾配磁場制御を矩形波で行う場合、図１５
に示すように渦電流補償回路を用いて、入力波形から複
数の時定数を持ったＲＣ回路による指数減衰波形６１を
加算することで制御信号を変調して立ち上がり時間を改
善できる。渦電流補償を含んだ伝達関数により、勾配磁
場波形が算出できるので、エコー信号Ｓ（ｔ）が適当な
範囲におさまるまで（信号のピーク位置合わせ）、矩形
入力波形の振幅強度やタイミングを変化させる。

【００７１】スピンエコーなどと異なり、ＥＰＩなど長
大なパルスシーケンスでは、上記のようなパルスシーケ
ンスの調整法はきわめて有効である。すなわち勾配磁場
スイッチングを繰り返すと勾配磁場アンプのゲインが徐
々に低下する。

【００７２】以上で説明したように、特性パラメータを
利用した疑似信号によるパルスシーケンス調整方法はパ
ルスシーケンス調整のための空打ち回数を最小限にとど
めることができるため、検査時間の短縮および画像化に
無関係な患者への高周波磁場や勾配磁場の照射量を削減
できる。

【００７３】また、使用装置毎に特性パラメータをあら
かじめデータベース化することで、工場などであらかじ
め作成しておいたパルスシーケンスの再利用が容易とな
る。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、シー
ケンスコントローラのクロックを高速にすることができ
パルスシーケンスの時間分解能を向上させることで複雑
なシーケンスにおける調整を行うことが可能である。ま
た、パルスシーケンスの書き換えにかかる時間を短縮す
ることで複雑なパルスシーケンスの実行が可能となる。
さらに操作者の入力パラメータに画像化条件をシーケン
スに直ちに反映できるため、再構成画像を観察しながら
の会話的な変更作業が可能である。

【００７５】また、あらかじめ各装置において特性パラ
メータを測定しておけば、シーケンス毎のシーケンス調
整が自動化できる。工場で作成した標準シーケンスが、
自動的に各装置に適した微調整が行える。また、検査の
たびに被検体への不要な電磁波の照射を避け、同時に検
査時間が短縮できる。また、シーケンス調整が完全とな
り、画質改善がはかれる。これによって、従来長時間か
かっていた調整時間が大幅に短縮することができ、装置
の効率的な運用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気共鳴映像装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】シーケンスコントローラの詳細構成を示すブロ
ック図である。

【図３】本発明の第１実施例に係るイベント制御部の詳
細構成を示すブロック図である。

【図４】イベントテーブルデータの構造を示す説明図で
ある。

【図５】イベントメモリの構造を示す説明図である。

【図６】イベント書き換えテーブルの構造を示す説明図
である。

【図７】イベントの書き換え処理を示すフローチャート
である。

【図８】パラメータブロックのデータ構造を示す図であ
る。

【図９】パラメータブロックのデータ構造を示す図であ
る。

【図１０】勾配磁場出力制御の説明図である。

【図１１】本発明の第４実施例に係る高周波磁場発生装
置の構成を示すブロック図である。

【図１２】勾配磁場発生装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１３】ＮＭＲ信号を用いた勾配磁場強度の測定法を
示す説明図である。

【図１４】磁場不均一性の調整法を示す説明図である。

【図１５】渦電流の補償法を示す説明図である。

【符号の説明】

１静磁場磁石２励磁用電源３勾配磁場コイル４勾配磁場コイル駆動回路５被検体６高周波プローブ７送信部８受信部９シーケンスコントローラ１０データ収集部１１データ処理部１２電子計算機１３コンソール１４画像ディスプレイ１５ＣＰＵ１７イベント制御部１８ＲＦ制御部１９データ収集処理制御部２０勾配磁場制御部２１励磁用電源制御部３４イベントメモリ３５デコーダ４１レジスタ群５１シーケンスコントローラ５２高周波送信部５３高周波アンプ５４プローブコイル５５渦電流補償回路５６勾配磁場アンプ５７勾配コイル６１指数減衰波形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−211124（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−68147（ＪＰ，Ａ) 特開平３−202050（ＪＰ，Ａ) 特開平２−148179（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一様な静磁場を発生する手段と、該静磁
場中に置かれた被検体に高周波磁場を印加する高周波磁
場発生手段と、該被検体に勾配磁場を印加する勾配磁場
発生手段と、前記高周波磁場発生手段と勾配磁場発生手
段を所定のパルスシーケンスに従って制御するシーケン
ス制御手段と、前記被検体から発生するエコー信号を受
信する受信手段とを備えた磁気共鳴映像装置において、該パルスシーケンスを実行した場合に得られる受信信号
に影響を与える複数の特性パラメータを求める手段であ
って、該特性パラメータは、前記磁気共鳴映像装置の装
置に依存する特性パラメータ及び被検体に依存する特性
パラメータとを含むものである手段と、該複数の特性パラメータに基づいて、前記受信信号のシ
ミュレーションを行なう手段と、該シミュレーションされた受信信号が適当な範囲におさ
まるよう前記パルスシーケンスを調整する手段と、を有
することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
【請求項２】前記シミュレーションされる受信信号
は、ブロッホ方程式を解いたスピンの挙動を示す信号で
あることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装
置。
【請求項３】前記シミュレーションされる受信信号
は、エコー信号であることを特徴とする請求項１記載の
磁気共鳴映像装置。
【請求項４】前記被検体に依存する特性パラメータを
画像化の度に測定する手段を有することを特徴とする請
求項１記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項５】前記装置に依存する特性パラメータは、
磁場の空間分布に関するパラメータを含み、該磁場の空
間分布に関するパラメータは、撮影前に予め測定された
ものであり、前記パルスシーケンスを調整する手段は該
磁場の空間分布に関するパラメータをデータベースとし
て保持していることを特徴とする請求項１記載の磁気共
鳴映像装置。
【請求項６】前記パルスシーケンスを調整する手段
は、前記エコー信号のピーク位置が適当な範囲におさま
るよう前記パルスシーケンスを調整することを特徴とす
る請求項３記載の磁気共鳴映像装置。