JP3516486B2 - Ｒｆパルス作成方法およびｍｒｉ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、ＲＦ（Radio Freque
ncy）パルス作成方法及びＭＲＩ（MagneticＲesonance
Imaging）装置に関し、さらに詳しくは、比較的小さな
サイドローブ（Ｓide Ｌobe）を持つ時間的に非対称な
波形のＲＦパルスを作成するためのＲＦパルス作成方法
およびそのＲＦパルス作成方法により作成した時間的に
非対称な波形のＲＦパルスを印加して励起を行うＭＲＩ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８のは、時間的に対称な波形の対称Ｒ
Ｆパルスの例示図である。この対称ＲＦパルスｇ１
（ｔ）は、シンク（ｓｉｎｃ）関数の波形を、ピーク時
点を中心にして前に時間幅ｆ，後に時間幅ｆだけ切り取
ったものである。シンク関数の波形の周波数スペクトル
は矩形であるが、そのシンク関数の波形を有限時間で切
り取った波形である上記対称ＲＦパルスｇ１（ｔ）の波
形の周波数スペクトルは、図９に示すように、比較的大
きなサイドローブを持つ。このため、ＭＲＩ装置で上記
対称ＲＦパルスｇ１（ｔ）を印加した場合、励起領域の
形状が劣化する。そこで、図１０に示すハミング（Ｈam
ming）窓関数ｗ１（ｔ）を、上記対称ＲＦパルスｇ１
（ｔ）に乗じて、図１１に示すごときＲＦパルスＧ１
（ｔ）を作成する。このＲＦパルスＧ１（ｔ）の波形の
周波数スペクトルは比較的小さなサイドローブを持つ。
このため、ＭＲＩ装置で上記対称ＲＦパルスｇ１（ｔ）
を印加した場合、励起領域の形状の劣化を抑制できる。

【０００３】図１２は、時間的に非対称な波形の非対称
ＲＦパルスの例示図である。この非対称ＲＦパルスｇ２
（ｔ）は、シンク関数の波形を、ピーク時点を中心にし
て前に時間幅ｆ，後に時間幅ｒだけ切り取ったものであ
る。ｆ＞ｒであり、ＭＲＩ装置で、この非対称ＲＦパル
スｇ２（ｔ）を印加して励起すると、エコー時間ＴＥを
短縮することが出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、上記非対称ＲＦ
パルスｇ２（ｔ）に対しては、周波数スペクトルのサイ
ドローブを小さくするための窓関数を乗じる処理が行わ
れていない。すなわち、従来のＭＲＩ装置では、上記非
対称ＲＦパルスｇ２（ｔ）をそのまま印加して励起を行
っている。しかし、上記非対称ＲＦパルスｇ２（ｔ）
は、シンク関数の波形を有限時間で切り取った波形であ
るため、比較的大きなサイドローブを持ち、励起領域の
形状が劣化する問題点がある。そこで、この発明の目的
は、比較的小さなサイドローブを持つ時間的に非対称な
波形のＲＦパルスを作成するＲＦパルス作成方法および
そのＲＦパルス作成方法により作成したＲＦパルスを印
加するＭＲＩ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、周波数スペクトルのサイドローブを小さくするた
めの窓関数の波形を時間的に非対称な波形とし、この非
対称窓関数を時間的に対称な波形の対称ＲＦパルスまた
は時間的に非対称な波形の非対称ＲＦパルスに乗じて、
時間的に非対称な波形のＲＦパルスを作成することを特
徴とするＲＦパルス作成方法を提供する。第２の観点で
は、この発明は、目的領域にＲＦパルスを印加するＭＲ
Ｉ装置において、周波数スペクトルのサイドローブを小
さくするための窓関数の波形を時間的に非対称な波形と
し且つこの非対称窓関数を時間的に対称な波形の対称Ｒ
Ｆパルスまたは時間的に非対称な波形の非対称ＲＦパル
スに乗算して作成した時間的に非対称な波形のＲＦパル
スを印加するＲＦパルス印加手段を具備したことを特徴
とするＭＲＩ装置を提供する。

【０００６】

【作用】この発明のＲＦパルス作成方法では、周波数ス
ペクトルのサイドローブを小さくするための窓関数の波
形を時間的に非対称な波形とする。そして、この非対称
窓関数を、時間的に対称な波形の対称ＲＦパルスに乗じ
て、時間的に非対称な波形のＲＦパルスを作成する。あ
るいは、前記非対称窓関数を、時間的に非対称な波形の
非対称ＲＦパルスに乗じて、時間的に非対称な波形のＲ
Ｆパルスを作成する。これにより、比較的小さなサイド
ローブを持つ時間的に非対称な波形のＲＦパルスを作成
することが出来る。

【０００７】この発明のＭＲＩ装置では、上記比較的小
さなサイドローブを持つ時間的に非対称な波形のＲＦパ
ルスを印加して励起を行う。これにより、励起領域の形
状の劣化を抑制することが出来る。

【０００８】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。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１００のブロック図である。このＭＲＩ装置１０
０において、マグネットアセンブリ１は、内部に被検体
を挿入するための空間部分（孔）を有し、この空間部分
を取りまくようにして、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
を備えている）と、被検体内の原子核のスピンを励起す
るためのＲＦパルスを印加する送信コイルと、被検体か
らのＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）信号を検出
する受信コイル等が配置されている。静磁場コイル，勾
配磁場コイル，送信コイルおよび受信コイルは、それぞ
れ主磁場電源２，勾配磁場駆動回路３，ＲＦ電力増幅器
４および前置増幅器５に接続されている。

【０００９】シーケンス記憶回路８は、計算機７からの
指令に従い、スピン・ワープ法等のシーケンスに基づい
て、勾配磁場駆動回路３を操作し、前記マグネットアセ
ンブリ１の勾配磁場コイルから勾配磁場を発生させると
共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０か
らの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線のパ
ルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力
増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した
後、前記マグネットアセンブリ１の送信コイルに印加
し、目的の励起領域を選択励起する。

【００１０】前置増幅器５は、マグネットアセンブリ１
の受信コイルで検出された被検体からのＮＭＲ信号を増
幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、
ＲＦ発振回路１０の出力を参照信号とし、前置増幅器５
からのＮＭＲ信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変換器１１に
与える。Ａ／Ｄ変換器１１は、位相検波後のアナログ信
号をディジタル信号に変換して、計算機７に入力する。
計算機７は、Ａ／Ｄ変換器１１からのデジタル信号に対
する画像再構成演算を行い、目的の励起領域のイメージ
（プロトン密度像）を生成する。このイメージは、表示
装置６にて表示される。また、計算機７は、操作卓１３
から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受
け持つ。

【００１１】この発明のＲＦパルス作成方法は、計算機
７で実行され、作成されたＲＦパルスは、シーケンス記
憶回路８に渡される。以下、この発明のＲＦパルス作成
方法の第１例，第２例を説明する。

【００１２】−第１例− 図２は、時間的に対称な波形の対称ＲＦパルスの例示図
である。この対称ＲＦパルスｇ１（ｔ）は、シンク関数
の波形を、ピーク時点を中心にして前に時間幅ｆ，後に
時間幅ｆだけ切り取ったものである。図３は、周波数ス
ペクトルのサイドローブを小さくするための窓関数であ
って、時間的に非対称な波形を持つ非対称窓関数の例示
図である。この非対称窓関数ｗ２（ｔ）は、ハニング
（Ｈanning）窓関数の波形を、ピーク時点を中心にして
前はそのまま採用し，後は時間幅ｒだけ切り取ったもの
である。すなわち、波形の開始時点の時刻をｔ＝０，波
形のピーク時点の時刻をｔ＝ｔｐとしたとき、 ｗ２＝（１＋cos｛ａ・π｝）／２ ａ＝（ｔ−ｔｐ）／ｔｐ … ０≦ｔ≦ｔｐ＋ｒ である。

【００１３】図４は、この発明にかかるＲＦパルスの例
示図である。このＲＦパルスＧ２（ｔ）は、図３に示す
非対称窓関数ｗ２（ｔ）を、上記対称ＲＦパルスｇ１
（ｔ）に乗じたものである。ＭＲＩ装置１００で、この
ＲＦパルスＧ２（ｔ）を印加して励起すると、ｆ＞ｒの
ため、エコー時間ＴＥを短縮することが出来る。また、
このＲＦパルスＧ２（ｔ）の波形の周波数スペクトルは
比較的小さなサイドローブを持つため、励起領域の形状
の劣化を抑制することが出来る。

【００１４】なお、非対称窓関数ｗ２（ｔ）として、ハ
ミング窓関数の波形を、ピーク時点を中心にして前はそ
のまま採用し，後は時間幅ｒだけ切り取ったものを用い
てもよい。この場合、波形の開始時点の時刻をｔ＝０，
波形のピーク時点の時刻をｔ＝ｔｐとしたとき、 ｗ２＝０．５４＋０．４６・cos｛ａ・π｝ ａ＝（ｔ−ｔｐ）／ｔｐ … ０≦ｔ≦ｔｐ＋ｒ である。

【００１５】−第２例− 図５は、時間的に非対称な波形の非対称ＲＦパルスの例
示図である。この非対称ＲＦパルスｇ２（ｔ）は、シン
ク関数の波形を、ピーク時点を中心にして前に時間幅
ｆ，後に時間幅ｒだけ切り取ったものである。図６は、
周波数スペクトルのサイドローブを小さくするための窓
関数であって、時間的に非対称な波形を持つ非対称窓関
数の例示図である。この非対称窓関数ｗ３（ｔ）は、ハ
ミング窓関数の波形を、ピーク時点を中心にして前はそ
のまま採用し，後は時間幅をｒ／ｆに圧縮したものであ
る。すなわち、波形の開始時点の時刻をｔ＝０，波形の
ピーク時点の時刻をｔ＝ｔｐとしたとき、 ｗ３＝０．５４＋０．４６・cos｛ａ・π｝ ａ＝（ｔ−ｔｐ）／ｔｐ … ０≦ｔ≦ｔｐ ａ＝（ｔ−ｔｐ）／ｒ … ｔｐ≦ｔ≦ｔｐ＋ｒ である。図７は、この発明にかかるＲＦパルスの例示図
である。このＲＦパルスＧ３（ｔ）は、図６に示す非対
称窓関数ｗ３（ｔ）を、上記非対称ＲＦパルスｇ２
（ｔ）に乗じたものである。ＭＲＩ装置１００で、この
ＲＦパルスＧ３（ｔ）を印加して励起すると、ｆ＞ｒの
ため、エコー時間ＴＥを短縮することが出来る。また、
このＲＦパルスＧ３（ｔ）の波形の周波数スペクトルは
比較的小さなサイドローブを持つため、励起領域の形状
の劣化を抑制することが出来る。

【００１６】なお、非対称窓関数ｗ３（ｔ）として、ハ
ニング窓関数の波形を、ピーク時点を中心にして前はそ
のまま採用し，後は時間幅をｒ／ｆに圧縮したものを用
いてもよい。この場合、波形の開始時点の時刻をｔ＝
０，波形のピーク時点の時刻をｔ＝ｔｐとしたとき、 ｗ３＝（１＋cos｛ａ・π｝）／２ ａ＝（ｔ−ｔｐ）／ｔｐ … ０≦ｔ≦ｔｐ ａ＝（ｔ−ｔｐ）／ｒ … ｔｐ≦ｔ≦ｔｐ＋ｒ である。

【００１７】

【発明の効果】この発明のＲＦパルス作成方法によれ
ば、比較的小さなサイドローブを持つ時間的に非対称な
波形のＲＦパルスを作成することが出来る。また、この
発明のＭＲＩ装置によれば、励起領域の形状の劣化を抑
制することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のＭＲＩ装置のブロック図
である。

【図２】対称ＲＦパルスの例示図である。

【図３】非対称窓関数の例示図である。

【図４】この発明の非対称のＲＦパルスの例示図であ
る。

【図５】非対称ＲＦパルスの例示図である。

【図６】非対称窓関数の別の例示図である。

【図７】この発明の非対称のＲＦパルスの別の例示図で
ある。

【図８】対称ＲＦパルスの例示図である。

【図９】対称ＲＦパルスの周波数スペクトルの例示図で
ある。

【図１０】対称窓関数の例示図である。

【図１１】対称のＲＦパルスの例示図である。

【図１２】 従来の非対称のＲＦパルスの例示図である。

【符号の説明】

１００ ＭＲＩ装置 １ マグネットア
センブリ ４ ＲＦ電力増幅
器 ７ 計算機 ８ シーケンスコ
ントローラ ９ ゲート変調回
路 １０ ＲＦ発振回路 １１ ＲＦ電力増幅
器 １３ 操作卓 ｇ１（ｔ） 対称ＲＦパル
ス ｇ２（ｔ） 非対称ＲＦパ
ルス Ｇ１（ｔ），Ｇ２（ｔ），Ｇ３（ｔ） ＲＦパルス ｗ（ｔ） ハミング窓関
数 ｗ２（ｔ），ｗ３（ｔ） 非対称窓関数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数スペクトルのサイドローブを小さ
   くするための窓関数の波形を時間的に非対称な波形と
   し、この非対称窓関数を時間的に対称な波形の対称ＲＦ
   パルスまたは時間的に非対称な波形の非対称ＲＦパルス
   に乗算して、時間的に非対称な波形のＲＦパルスを作成
   することを特徴とするＲＦパルス作成方法。
2. 【請求項２】 目的領域にＲＦパルスを印加するＭＲＩ
   装置において、 周波数スペクトルのサイドローブを小さくするための窓
   関数の波形を時間的に非対称な波形とし且つこの非対称
   窓関数を時間的に対称な波形の対称ＲＦパルスまたは時
   間的に非対称な波形の非対称ＲＦパルスに乗算して作成
   した時間的に非対称な波形のＲＦパルスを印加するＲＦ
   パルス印加手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装
   置。