JP3453963B2 - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

核磁気共鳴イメージング装置

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JP3453963B2 JP28385095A JP28385095A JP3453963B2 JP 3453963 B2 JP3453963 B2 JP 3453963B2 JP 28385095 A JP28385095 A JP 28385095A JP 28385095 A JP28385095 A JP 28385095A JP 3453963 B2 JP3453963 B2 JP 3453963B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明はNMR(核磁気共
鳴)現象を利用してイメージングを行う核磁気共鳴イメ
ージング装置に関し、特にマルチエコーを利用した高速
ハイブリッドスキャンにより画像を得るMRイメージン
グ装置に関する。 【0002】 【従来の技術】高速イメージングを行なう高速スピンエ
コー撮像法では、1回の繰り返し時間内に、まず90°パ
ルス(章動パルス)を印加した後、複数回の 180°パル
ス(リフォーカスパルス)を加えることによって複数個
のスピンエコー信号を発生させるために、スピンエコー
信号にはプライマリー成分とスティムレイティッド成分
が混在する。この両成分の位相が揃ってないばあいに
は、再構成された画像のスライス方向に画像ムラが生じ
ることから、両成分の位相を揃える必要がある。スピン
エコー信号に混在するプライマリー成分とスティムレイ
ティッド成分の位相を揃えるために章動パルスと同時に
印加させる傾斜磁場パルスの極性を反転させたリフェー
ズパルスを印加するが、このリフェーズパルスの調整が
不可欠である。このリフェーズパルスの調整は、各スラ
イス(各繰り返し時間内に発生するスコピンエコー群)
について第1エコーの信号最大値を評価値とし、評価値
が最大となるようにリフェーズパルスのリフェーズ量を
調整する方法が提案され、実用に供されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】従来の提案されている
リフェーズパルスの調整手法では次の問題がある。マル
チスライス励起では、中心周波数からずれた周波数で励
起されたスピンは、励起期間中に印加されたスライス傾
斜磁場パルスによって位相分散だけでなく位相回転が起
こる。高速スピンエコー法では、エコー信号にはプライ
マリーエコーとスティムレイティッドエコーが混在する
ために、図5に示すようにスライス方向のリフェーズ用
傾斜磁場パルス(リフェーズパルス)Rpが不完全であ
る場合、この位相回転によって起こった位相のずれは元
には戻らない。よってプライマリーとスティムレイティ
ッドの両エコーの位相は反対方向にずれ、この位相ずれ
は中心周波数とのずれに比例するのでスライス方向に周
期的な信号強度差が発生する。各スライスの第1エコー
を抽出し、その信号ピークが最大になるように調整する
方法では、各スライスのプライマリーエコー成分とステ
ィムレイティッドエコー成分の位相を揃えることは困難
である。なお、図5は、高速スピンエコー法のパルスシ
ーケンス(但し、RFパルスとスライス選択用傾斜磁場
パルスの関係のみを示し、他の傾斜磁場は省略されてい
る)とリフェーズパルスRpのリフェーズ量に対するプ
ライマリーエコーとスティムレイティッドエコーの位相
関係を示している。 【0004】この発明は、上記の事情に鑑み、高速スピ
ンエコー法の撮像用パルスシーケンスにおけるスライス
選択用傾斜磁場パルスのリフェーズパルスを適切、且
つ、確実に調整できるようにした核磁気共鳴イメージン
グ装置を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の核磁気共鳴イメージング装置において
は、位相エンコード用傾斜磁場と読み出し用傾斜磁場パ
ルスとを印加しないで、1個の章動パルスとそれに続く
複数のリフォーカスパルスとを順次発生させ、且つ、章
動パルスと同期して印加されるスライス選択用傾斜磁場
パルスのリフェーズパルスを1回の繰り返し時間ごとに
変化させる調整用パルスシーケンスを実行する手段と、
各スライス(繰り返し時間内に発生するエコー群)から
プライマリー成分とスティムレイティッド成分が混在す
る特定エコー信号のみ抽出し、これら抽出信号のピーク
値よりスライス選択用傾斜磁場パルスのリフェーズパル
スを調整する制御手段を有し、この調整されたリフェー
ズパルスを用いて撮像用パルスシーケンスが実行される
ようにしたことが特徴となっている。なお、調整用パル
スシーケンスの実行時には、スライス方向に信号強度が
均一な被検体(ファントム)が用いられ、これに1個の
章動パルスとそれに続く複数のリフォーカスパルスか印
加される。 【0006】この構成によれば、調整用パルスシーケン
スを実行すると、1回の繰り返しごとにリフェーズパル
スを変化、例えば振幅を変化させて、1個の章動パルス
とそれに続く複数個のリフォーカスパルスを調整軸方向
に均一信号強度を持つ被検体に印加して複数個のスピン
エコー信号を発生させる。この際、位相エンコード用傾
斜磁場パルスと読み出し用傾斜磁場パルスが印加されな
いのでプライマリー成分とスティムレイティッド成分が
混在するスピンエコー信号が顕在化される。1回の繰り
返し時間内に発生するエコー群からプライマリーエコー
成分とスティムレイティッドエコー成分が混在する特定
のエコー、例えば、第2エコー信号のみを抽出し、これ
ら抽出信号に基づいて適切なリフェーズパルスの振幅が
求められ、この求められた振幅になるようにスライス選
択用傾斜磁場パルスを制御することでリフェーズパルス
が調整される。 【0007】このように、プライマリーエコー成分とス
ティムレイティッドエコー成分が混在する顕在化された
特定のエコー信号のみを抽出して調整されたスライス選
択用傾斜磁場パルスのリフェーズパルスは、エコー信号
のプライマリーエコー成分とスティムレイティッドエコ
ー成分の位相が等しくなる最適値となり、スライス方向
の信号むらを抑えることができる。この調整されたリフ
ェーズパルスを用いて撮像用パルスシーケンスを実行す
れば、再構成された画像に位相方向の画像むらが生じな
い。 【0008】なお、1回の繰り返しごとにリフェーズパ
ルスの振幅を変化させて得られるエコー群から抽出され
た特定エコーから、リフェーズパルスの最適振幅を求め
るには、抽出エコー信号のピークについて偏差を評価値
とし、評価値が0もしくは限りなく0に近い振幅値を最
適振幅値とすること、または、解析により最適振幅値を
求めることができる。このように評価値が0もしくは限
りなく0に近づくようにスライス選択用傾斜磁場パルス
のリフェーズパルスを調整することで、エコー信号に混
在するプライマリーエコー成分とスティムレイティッド
エコー成分の位相を等しくすることができる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい一実施
例について図面を参照しながら詳細に説明する。この一
実施例にかかる核磁気共鳴イメージング装置は図1に示
すように構成されている。この図1において、被検体5
が傾斜磁場コイル6の作る傾斜磁場内に配置される。こ
の被検体5が置かれた空間には主マグネットにより静磁
場が重畳される。傾斜磁場コイル6はX方向、Y方向、
Z方向の3軸方向に形成されており、それら3軸方向の
傾斜磁場Gx、Gy、Gzが作られる。これら3軸方向
の傾斜磁場Gx、Gy、Gzの1つを選択し、あるいは
それらを組み合わせることにより、任意の方向のスライ
ス選択用傾斜磁場Gs、読み出し(および周波数エンコ
ード)用傾斜磁場Gr、位相エンコード用傾斜磁場Gp
をつくることができる。 【0010】被検体5には励起RFパルスを被検体5に
照射するための高周波コイル3と被検体5で発生したN
MR信号を受信するための高周波コイル4とが取り付け
られている。計算機1はシステム全体の制御を行い、シ
ーケンサ2はこの計算機1の制御の下に、被検体5の断
層画像の再構成のためのデータを収集するシーケンスを
制御するのに必要な種々の命令を送信系、受信系及び傾
斜磁場発生系に送る。すなわち、傾斜磁場Gx、Gy、
Gzをそれぞれ発生する傾斜磁場コイル6の各々を駆動
する傾斜磁場電源7に命令を送り、各傾斜磁場パルスの
波形及び発生タイミングを定める。 【0011】またシーケンサ2は変調器9を制御し、変
調波の波形及びタイミングを定める。 高周波発生器8
からは、被検体5の共鳴周波数に相当する周波数の搬送
波が発生しており、これが変調器9で変調される。上記
のようにシーケンサ2で変調波形とタイミングとが定め
られ、送信アンプ10を経て高周波コイル3に送られ、90
°パルスや 180°パルスなどの励起RFパルスとして被
検体5に照射されることになる。被検体5から発生した
NMR信号は高周波コイル4で受信され、受信アンプ11
を経て位相検波器12に送られて位相検波され、その後A
/D変換器13でデジタルデータに変換された上で計算機
1に取り込まれる。こうして収集されたデータは画像再
構成装置14によりフーリエ変換処理されて画像が再構成
される。再構成された画像はディスプレイ装置15で表示
される。 【0012】このような核磁気共鳴イメージング装置に
おいて、計算機1及びシーケンサ2の制御の下に図3に
示すような撮影用パルスシーケンスが行なわれる。この
図3に示すパルスシーケンスは、高速スピンエコー法を
示すものである。図3に示すパルスシーケンスでは1個
の章動RFパルス(90°パルス)と4個のリフォーカス
パルス( 180°パルス)を用いて4個のエコー(スピン
エコー)信号を発生させている。Z方向の傾斜磁場であ
るGzのパルスはスライス選択用のパルスとして高周波
パルスの各々と同時に印加される。章動パルスと同時に
印加されるスライス選択用のGzのパルスは正から負に
極性が反転されており、反転された負パルスRpがリフ
ェーズパルスである。Y方向の傾斜磁場であるGyのパ
ルスは、Y方向の位置情報を位相にエンコードするため
のものである。このGyのパルスはそれぞれのエコー信
号に異なるラインのデータを得ることができるように各
エコーに異なる振幅が与えている。X方向の傾斜磁場で
あるGxのパルスはリードアウト及びX方向の位置情報
を周波数にエンコードするためのものである。 【0013】上記した図3の撮像用パルスシーケンスの
実行に先立ち、図2で示すリフェーズパルス調整用のパ
ルスシーケンスが実行される。図2の調整用パルスシー
ケンスは、図3のパルスシーケンスでGx、Gyのパル
スを印加しないで、繰り返しごとにリフェーズパルスR
pのリフェーズ量(振幅)Xを所定のステップ量で変化
させるようにしたものである。調整用パルスシーケンス
の実行に際しては、被検体として調整軸方向に信号強度
が均一な物質を用いる。被検体を設置後、RFパルスの
調整を行ない調整のためのシーケンス走査条件を設定す
る(例ではエコー数E=4,スライス数=Sとする)。 【0014】調整用シーケンスとして図2のGx,Gy
のパルスを印加しないシーケンスを用い、計算機1はシ
ーケンサ2にリフェーズ量Xを与えた後、シーケンサ2
はシーケンス走査をおこないエコーを発生させる。計算
機1は各スライスの第2エコー信号のみを取り込む。こ
うして収集された各データのピーク値P(s)を検索し
(但しsは1〜S)、各スライスのピーク値について評
価値H(X)を数式1によって求める。 【0015】 【数1】 求めた偏差値を評価値としてそれを計算機1のメモリに
格納し、リフェーズ量Xを変化させて同様の測定を行
い、これを任意の範囲、任意のステップにおいて振幅を
変化させながらシーケンスを走査し、同様のデータ収集
とデータ解析を行い各振幅値の評価値を求める。その
後、数式1で求められた評価値をグラフ化しフィッティ
ング処理を行い最小値を示すリフェーズ量Yを最適リフ
ェーズ量とするリフェージングパルスRpが求められ
る。 【0016】計算機1は、これらの処理を行ないリフェ
ーズパルスRpの最適リフェーズ量(振幅値)Yを自動
的に求め設定する。そして、このような調整用のパルス
シーケンスが終了したら、その直後に、リフェーズパル
スRpの振幅値をその値とした画像データ収集のための
撮像用パルスシーケンス(図3)を実行する。図4は上
記のリフェーズパルスRpの調整動作のフローチャート
である。 【0017】なお、プライマリー成分とスティムレイテ
ィッド成分の位相のずれの程度はリフェーズパルスRp
の全印加量で決まるので、上記のように振幅値の変化の
みならず、パルス印加時間の変化により調整することも
できるし、パルス振幅および印加時間の両方を変化させ
て調整することも可能である。また、実施例では4エコ
ーのシーケンスを用いているがエコー数やマルチスライ
ス数に制限がない。さらに、実施例では第2エコーを抽
出しこれを特定エコーとしたが、プライマリー成分とス
ティムレイティッド成分が混在するエコーであれば第
3、第4エコー等どのエコーでも良い。さらに、評価値
H(X)は、次の数式2によって求めてもよい。 【0018】 【数2】 【0019】 【発明の効果】この発明の核磁気共鳴イメージング装置
によれば、複数のスライスロケーションに対して1個の
章動RFパルスとそれに続く複数のリフォーカスRFパ
ルスを照射するマルチスライス高速スピンエコー法にお
いて、スライス方向に信号強度が均一なファントムを用
い、各スライスのプライマリー成分とスティムレイティ
ッド成分が混在する特定エコーについてのみ抽出し、ス
ライス選択用傾斜磁場パルスのリフェーズパルスを調整
するので、それを最適値に調整でき、スライス方向の信
号強度むらを抑えることができる。その結果、画質の優
れた画像が得られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の一実施例にかかる核磁気共鳴イメー
ジング装置のブロック図。 【図2】同実施例の調整用パルスシーケンスを示すタイ
ムチャート。 【図3】同実施例の撮像用パルスシーケンスを示すタイ
ムチャート。 【図4】リフェージング用パルスの調整動作を示すフロ
ーチャート。 【図5】高速スピンエコー法のパルスシーケンスと、プ
ライマリーエコーとスティムレイティッドエコーの位相
関係を示す図。 【符号の説明】 1 計算機 2 シーケン
サ 3 励起用高周波コイル 4 受信用高
周波コイル 5 被検体 6 傾斜磁場
コイル 7 傾斜磁場電源 8 高周波発
生器 9 変調器 10 送信アン
プ 11 受信アンプ 12 位相検波
器 13 A/D変換器 14 画像再構
成装置 15 ディスプレイ装置 Rp リフェー
ジングパルス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−371137(JP,A) 特開 平2−206437(JP,A) 特開 平4−73049(JP,A) 特開 平3−45245(JP,A) 実開 平5−18504(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 章動パルスおよびリフォーカスパルスを
    発生するRF印加手段と、スライス選択用傾斜磁場パル
    スを印加する手段と、位相エンコード用傾斜磁場パルス
    を印加する手段と、読み出し用傾斜磁場パルスを印加す
    る手段と、エコー信号を受信し、位相検波した後サンプ
    リングしてA/D変換してデータを得る手段と、上記R
    F印加手段を制御して1個の章動パルスを発生させた後
    複数個のリフォーカスパルスを順次発生させてエコー信
    号とを発生させる撮像用パルスシーケンスを実行する手
    段と、上記撮像用パルスシーケンスと同じで、位相エン
    コード用傾斜磁場パルスと読み出し用傾斜磁場パルスを
    与えず、且つ、上記章動パルスと同時に印加されるスラ
    イス選択用傾斜磁場のリフェーズパルスを1回の繰り返
    し時間ごとに変化させた調整用パルスシーケンスを実行
    する手段と、全繰り返し時間内に発生するエコー信号群
    からプライマリー成分とスティムレイティッド成分を含
    むエコー信号のみを抽出し、この抽出エコー信号に基づ
    いて適切なリフェーズパルスを求める手段と、求められ
    たリフェーズパルスを発生するようにスライス選択用傾
    斜磁場パルスのリフェーズパルスを調整する制御手段と
    を備え、この調整されたリフェーズパルスを用いて撮像
    用パルスシーケンスが実行されるようにしたことを特徴
    とする核磁気共鳴イメージング装置。
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