JP4890945B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents
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本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、NMRという)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する磁気共鳴イメージング(以下、MRIという)装置に関し、特に、オーバーハウザー効果を使って電子スピン共鳴(以下、「ESR」という)情報を反映した画像を撮像することができるMRI装置に関する。 The present invention measures nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as NMR) signals from hydrogen, phosphorus, etc. in a subject and images nuclear density distribution, relaxation time distribution, etc. (hereinafter referred to as MRI). More particularly, the present invention relates to an MRI apparatus capable of capturing an image reflecting electron spin resonance (hereinafter referred to as “ESR”) information using the Overhauser effect.
生体内の酸化還元反応系(レドックス)動態を知るのに適した方法として、ESR信号を取得する方法が研究されている。しかしながら、電子スピンは、緩和時間が短く、生体中の試料のESR信号そのものを画像するのは困難である。そこで、生体内の試料をまずESRにより励起し、電子スピンの励起エネルギーをオーバーハウザー効果によりプロトン核に遷移させ、プロトン核磁気遷移状態が励起状態になったならば、この励起状態が減衰する前にプロトンのMRIを行って画像化すること(ESR−MRI)が提案されている(特許文献1)。 As a method suitable for knowing the redox reaction dynamics in a living body, a method of acquiring an ESR signal has been studied. However, electron spin has a short relaxation time, and it is difficult to image the ESR signal itself of a sample in a living body. Therefore, when the sample in the living body is first excited by ESR, the excitation energy of electron spin is transferred to the proton nucleus by the Overhauser effect, and if the proton nuclear magnetic transition state becomes the excited state, the excited state is attenuated. Prototype MRI (ESR-MRI) has been proposed (Patent Document 1).
このようにESRとMRIを組み合わせて画像化する装置は、ESR−MRI装置もしくはプロトン電子2重共鳴画像装置PEDRI(proton−electron double resonance imaging)と呼ばれている。特許文献1に記載のESR−MRI装置は、1つの静磁場発生装置で発生する磁場強度を切り換え可能な構成とし、ESR用の静磁場を試料に印加した状態で高周波磁場を照射して電子スピンを励起した後、MRI用の静磁場に切り換えることにより、試料を移動させることなくMRIにより撮像する構成を開示している。 An apparatus that images in combination of ESR and MRI in this way is called an ESR-MRI apparatus or a proton electron double resonance imaging apparatus PEDRI (proton-electron double resonance imaging). The ESR-MRI apparatus described in Patent Document 1 has a configuration in which the magnetic field intensity generated by one static magnetic field generator can be switched, and an electron spin is performed by irradiating a high frequency magnetic field while applying a static magnetic field for ESR to a sample. After the excitation is performed, a configuration is disclosed in which imaging is performed by MRI without moving the sample by switching to a static magnetic field for MRI.
また、ESR装置とMRI装置とを別々に備え、ESR装置で電子スピンを励起した試料をMRI装置に移動させて撮像する構成の装置も知られている。 There is also known an apparatus having a configuration in which an ESR apparatus and an MRI apparatus are separately provided, and a sample whose electron spin is excited by the ESR apparatus is moved to the MRI apparatus and imaged.
ESR−MRIを行うために、生体内に注入する標識試料の一例として、ニトロキシルラジカルが生体内のレドックス代謝に感受性が高いことを利用したニトロキシルプローブ(14N、15N)がある。ニトロキシルプローブを生体内に注入し、ESR−MRIを行うことにより、細胞内外の酸化還元状態をリアルタイムで検出可能となる。具体的には、14Nを標識試料として利用することより、細胞内の酸化状態を画像化することができる。また、15Nを標識試料として利用することにより、細胞外の酸化状態を画像化することができる。14Nおよび15Nを生体内に注入し、ESR−MRIにて14Nと15Nを同時に計測することにより、細胞内外の酸化還元状態をリアルタイムで検出可能となる。
14Nと15Nは、ESRの共振周波数が互いにわずかに異なる。このため、両プローブを励起した状態(2重共鳴)にするために、ESR励起時の静磁場を一定にし、2種類の周波数を送信することができる高周波磁場(RF)送信系を用いる方法と、14Nと15Nの共振周波数の違いに応じて、14N励起時と15N励起時とで静磁場をわずかに変化させ、RF送信系から1種類の周波数の高周波磁場を照射する方法とがある。 14 N and 15 N have slightly different ESR resonance frequencies. For this reason, in order to make both probes excited (double resonance), a method using a high-frequency magnetic field (RF) transmission system in which the static magnetic field at the time of ESR excitation is constant and two types of frequencies can be transmitted. , a method according to a difference in the resonant frequency of 14 N and 15 N, slightly changing the static magnetic field in the 14 N excitation state and 15 N excitation time, illuminates a high frequency magnetic field of one frequency from the RF transmission system There is.
しかしながら、ESR装置とMRI装置とを近接して配置し、装置間で試料を移動させる構成のESR−MRI装置の場合、ESR装置の静磁場強度を変化させると、その漏れ磁場が変化するとともに、渦電流が作る漏れ磁場も変化する。このため、近接して配置されたMRI装置の静磁場が漏れ磁場の変化によりわずかに変動するという問題が生じる。その結果、MRI画像の画質が、14Nもしくは15Nのどちらか(または双方)について劣化する。 However, in the case of an ESR-MRI apparatus in which the ESR apparatus and the MRI apparatus are arranged close to each other and the sample is moved between the apparatuses, when the static magnetic field strength of the ESR apparatus is changed, the leakage magnetic field changes, The leakage magnetic field created by the eddy current also changes. For this reason, the problem that the static magnetic field of the MRI apparatus arrange | positioned adjacently fluctuates slightly with the change of a leakage magnetic field arises. As a result, the image quality of the MRI image is degraded for either 14 N or 15 N (or both).
本発明の目的は、複数種類のNMR信号を交互に取得する際に、外部磁場からうける影響が変動しても安定なMRI画像を得ることができるMRI装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an MRI apparatus capable of obtaining a stable MRI image even when the influence of an external magnetic field fluctuates when alternately acquiring a plurality of types of NMR signals.
上記目的を達成するために、本発明によれば、以下のようなMRI装置が提供される。すなわち、撮像空間に静磁場を発生する静磁場発生部と、撮像空間の静磁場の分布を補正するためのシム部と、撮像空間に配置された被検体に高周波磁場を照射する高周波照射部と、被検体が発生した核磁気共鳴信号を検出する高周波受信部と、高周波受信部の検出信号を演算処理し画像を構成する信号処理部と、高周波照射部と高周波受信部と信号処理部とを制御して所定の撮像パルスシーケンスを実行させる制御部とを有する。このとき、シム部は、予め定められた2種以上の静磁場分布補正量のうち、選択された補正量で補正可能な構成であり、制御部は、撮像パルスシーケンスによって、被検体中の複数の物質に関する核磁気共鳴信号を順に繰り返し取得しながら、撮像パルスシーケンスに対応した所定のタイミングでシム部に信号を出力することにより静磁場分布補正量を選択し、2種類以上の静磁場分布補正量で順に繰り返し静磁場分布を補正させる。これにより、複数種類の物質のNMR信号を順に繰り返し取得する際に、外部磁場によって静磁場分布が変動しても、これを補正することができるため、安定なMRI画像を得ることができる。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the following MRI apparatus is provided. That is, a static magnetic field generation unit that generates a static magnetic field in the imaging space, a shim unit for correcting the distribution of the static magnetic field in the imaging space, and a high-frequency irradiation unit that irradiates the subject placed in the imaging space with a high-frequency magnetic field, A high-frequency receiving unit that detects a nuclear magnetic resonance signal generated by the subject, a signal processing unit that computes a detection signal of the high-frequency receiving unit to form an image, a high-frequency irradiation unit, a high-frequency receiving unit, and a signal processing unit And a control unit that controls to execute a predetermined imaging pulse sequence. At this time, the shim unit has a configuration that can be corrected with a correction amount selected from among two or more types of predetermined static magnetic field distribution correction amounts. While repeatedly acquiring nuclear magnetic resonance signals related to the substance in sequence, by outputting a signal to the shim part at a predetermined timing corresponding to the imaging pulse sequence, a static magnetic field distribution correction amount is selected, and two or more types of static magnetic field distribution correction are performed. The static magnetic field distribution is corrected in order by quantity. Thus, when NMR signals of a plurality of types of substances are repeatedly acquired in order, even if the static magnetic field distribution fluctuates due to an external magnetic field, this can be corrected, so that a stable MRI image can be obtained.
上述のシム部が補正可能な2種以上の静磁場分布補正量は、第1の外部磁界によって撮像空間に生じる第1の磁場分布を補正するための第1の補正量と、第2の外部磁界によって撮像空間に生じる第2の磁場分布を補正するための第2の補正量とを含む構成にすることができる。 The two or more types of static magnetic field distribution correction amounts that can be corrected by the shim portion described above are the first correction amount for correcting the first magnetic field distribution generated in the imaging space by the first external magnetic field, and the second external magnetic field distribution correction amount. And a second correction amount for correcting the second magnetic field distribution generated in the imaging space by the magnetic field.
複数の物質としては、14Nおよび15Nを用いることができる。この場合、第1の外部磁界は、14Nを電子スピン共鳴により励起するための磁界であり、第2の外部磁界は、15Nを電子スピン共鳴により励起するための磁界であり、制御部は、シム部に第1および第2の補正量で交互に補正を実行させることにより、14NのESR情報と15NのESR情報がそれぞれ反映されたMRI画像を同一断面についてそれぞれほぼ同時に取得することができる。 14 N and 15 N can be used as the plurality of substances. In this case, the first external magnetic field is a magnetic field for exciting 14 N by electron spin resonance, and the second external magnetic field is a magnetic field for exciting 15 N by electron spin resonance. By causing the shim portion to alternately perform the correction with the first and second correction amounts, the MRI image in which the 14 N ESR information and the 15 N ESR information are respectively reflected is acquired almost simultaneously for the same cross section. Can do.
また、被検体を撮像空間と第1および第2の外部磁界との間で移動させる移動部を備えることにより、被検体を移動させるESR−MRI装置を構成することが可能になる。 In addition, it is possible to configure an ESR-MRI apparatus that moves the subject by providing the moving unit that moves the subject between the imaging space and the first and second external magnetic fields.
以下、本発明の一実施の形態の磁気共鳴イメージング装置について、図面を参照して詳述する。
まず、図1を用いて、本実施の形態の磁気共鳴イメージング(MRI)装置の構成を説明する。この磁気共鳴イメージング装置は、MRI部40と、MRI部40に対して所定の距離をおいて配置されたESR部41と、制御・信号処理系42とを備えている。
Hereinafter, a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the configuration of the magnetic resonance imaging (MRI) apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. This magnetic resonance imaging apparatus includes an MRI unit 40, an
MRI部40は、被検体401が配置される撮像空間に所定の強度(例えば0.4T)の静磁場を発生するMRI用磁石402と、撮像空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル403と、この撮像空間に高周波磁場(RF)を発生するRFコイル404と、被検体401が発生するNMR信号を受信するRFプローブ405とを備えている。傾斜磁場コイル403は、X、Y、Zの3方向の傾斜磁場コイルで構成され、これらは制御・信号処理系42の傾斜磁場電源409にそれぞれ接続され、傾斜磁場電源409からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。RFコイル404は、制御・信号処理系42のRF送信部410に接続されている。RFコイル404は、RF送信部410の信号に応じて高周波磁場を発生する。
The MRI unit 40 includes an
RFプローブ405は、所定の共振周波数のNMR信号を受信する。例えば0.4Tの静磁場においては、RFプローブ405は、17.0MHzの共振周波数を受信するように設定されている。RFプローブ405には、制御・信号処理系42の信号検出部406が接続されており、RFプローブ405の受信した信号を検出する。信号検出部406には、信号処理部407が接続されており、信号検出部406からの信号を信号処理するとともに、演算により画像を再構成する。信号処理部407には表示部408が接続されており、再構成画像を表示する。
The
一方、磁石402の撮像空間側には、シムコイル416が配置されている。シムコイル416の構造としては、多数のコイルを所定パターンで配列したもの等公知のものを用いることができる。シムコイル416には、制御・信号処理系42のアクティブシム部415が接続されている。アクティブシム部415は、シムコイル416を構成する各コイルの電流値を制御することにより静磁場分布を微調整する。また、アクティブシム部415は、傾斜磁場電源409の出力を調整し1次シムを行うとともに、RF送信部410および信号検出部406の周波数を制御し、等価的に0次シムを行うという動作もする。このようにアクティブシム部415は、それぞれのシム動作によって直接的および等価的に静磁場分布を補正することができ、本実施の形態では、アクティブシム部415が各シム動作を併用して実現する静磁場分布補正量をシム量と呼ぶ。
On the other hand, a
傾斜磁場電源409、RF送信部410、信号検出部406には、制御部411が接続され、制御されることにより所望の撮像シーケンスを実行する。制御のタイムチャートは、一般にパルスシーケンスと呼ばれている。また、アクティブシム部415にも制御部411が接続され、撮像シーケンスに対応したタイミングで制御信号を指示することにより、所定のタイミングで所定のシム量での静磁場補正を実行させる。
A
次に、信号検出部406の一部406−1、406−2および信号処理部407の一部を図2を用いて説明する。図2のように、信号検出部406−1は、RFプローブ405に接続されたプリアンプ302を備えている。信号検出部406−2は、AD変換・直交検波回路303を備え、前記プリアンプ302の出力に対して直交検波を行う。これらの構成は通常のMRI装置のそれと同様である。信号処理部407は、フーリエ変換部304と演算部305とを備え、直交検波後の信号をフーリエ変換した後、必要に応じて演算(例えば複数チャンネルから並列に信号を検出した場合の画像合成演算など)をすることにより、RFプローブ405で検出したMRI画像を求める。
Next, parts 406-1 and 406-2 of the signal detection unit 406 and part of the
次に、ESR部41について説明する。ESR部41は、被検体401が配置される励起空間に所定の強度のパルス磁場を発生するESR用磁石417と、励起空間に高周波磁場を発生するESR用RFコイル418と、RF電源419とを備えている。ESR用磁石417は、例えば常電導磁石を用いることができる。
Next, the
MRI部40とESR部41との間には、被検体移動台412が配置されている。被検体移動台412は、被検体401を搭載し、MRI部40の撮像空間とESR部41の励起空間との間を移動させる。
A subject moving table 412 is disposed between the MRI unit 40 and the
ESR用磁石417とRF電源419と被検体移動台412は、ESR制御部414に接続されている。ESR制御部414は、MRI装置の制御部411からタイミング信号(トリガー信号)を受け取り、被検体移動台412とESR部41の各部417〜419を制御する。
The
つぎに、本実施の形態のMRI装置を用いて、ESR情報をMRIにより画像化する動作について説明する。典型的な被検体はラットやマウスであるが、原理的には、ヒトに適用することも可能である。 Next, an operation for imaging ESR information by MRI using the MRI apparatus of the present embodiment will be described. Typical subjects are rats and mice, but in principle they can also be applied to humans.
ここでは、被検体401に注入した14Nと15NとをESR情報の取得対象とする。14NをESR励起するときには、ESR用磁石417の静磁場を8mTとし、RFコイル418の発生する高周波磁場周波数(共振周波数)を250MHzに設定する。15NをESR励起するときには、ESR用磁石417の静磁場を(8+α)mTとし、RFコイル418の周波数を同じく250MHzに設定する。
Here, 14 N and 15 N injected into the subject 401 are the acquisition targets of ESR information. When 14 N is excited by ESR, the static magnetic field of the
このとき、図3に示すような磁束301がESR部41のESR用磁石417に生じるため、ESR用磁石417の漏れ磁場はMRI部40のMRI用磁石402に達する。例えば、漏れ磁場がESR磁場の0.1%発生すると仮定すると、14NをESR励起した場合には0.008mT、15NをESR励起した場合には(8+α)×10−3mTの漏れ磁場がMRI用磁石402の撮像空間に印加される。したがって、ESR部41で14NをESR励起後、直ちに被検体401をMRI部40に移し、プロトンの核磁気共鳴周波数で励起して撮像した場合と、ESR部41で15NをESR励起後直ちに被検体401をMRI部40に移し、プロトンの核磁気共鳴周波数で励起して撮像する場合とでは、MRI部40における静磁場強度がα×10−3mT異なる。これは例えば、α=0.1mTとした場合、MRI用磁石402の磁場0.4Tに対して、25ppm程度の変化となる。また、プロトンの共振周波数では、400Hz程度の変動となる。
At this time, since a
このようにESR磁石417からの漏れ磁場は、非常に小さいが、その程度は、MRIによる画像の画質を劣化するに十分大きい。また、この漏れ磁場が、MRI部40のRFシールドや磁石402のポールピース内に渦電流を作るので、NMR計測時にESR磁石417を切っても渦電流による磁場変動が残る。この影響は、特にESRからMR計測までの時間が数10ms〜数100msと短い場合顕著である。
As described above, the leakage magnetic field from the
図4は、漏れ磁場がMRI部40の磁場内に作る付加的な磁場強度と位置との関係を具体的に示している。ESR磁場が弱いとき(ESR磁場A)の漏れ磁場503と比較して、ESR磁場が強いとき(ESR磁場B)の漏れ磁場504は、オフセット量および1次の磁場変動(磁場傾斜量)が大きくなる。ESR磁場の発生を停止させると、MRI磁場への直接的な漏れ磁場はなくなるが、漏れ磁場503,504がMRI用磁石402のポールピース等に形成した渦電流により、漏れ磁場503,504に対応した残留磁場614,615が残留する。アクティブシム部415は、残留磁場614,615のオフセット量を0次シムによって補正し、1次の磁場変動を1次シムによって補正する。ESR磁場Aの残留磁場614を補正するための予め定めた0次および1次のシム量を合わせてシム量Aと呼び、ESR磁場Bの残留磁場615を補正するための予め定めた0次および1次のシム量を合わせてシム量Bと呼ぶ。
FIG. 4 specifically shows the relationship between the additional magnetic field strength and position that the leakage magnetic field creates in the magnetic field of the MRI unit 40. Compared with the leakage magnetic field 503 when the ESR magnetic field is weak (ESR magnetic field A), the leakage magnetic field 504 when the ESR magnetic field is strong (ESR magnetic field B) has a large offset amount and primary magnetic field fluctuation (magnetic field gradient amount). Become. When the generation of the ESR magnetic field is stopped, there is no direct leakage magnetic field to the MRI magnetic field, but the leakage magnetic fields 503 and 504 correspond to the leakage magnetic fields 503 and 504 by the eddy current formed in the pole piece of the
本発明ではこのような、外部磁場(ESR磁場A,B)による空間的に不均一な磁場変動(残留磁場614,615)を計測(エコー)ごとに安定に補正する。具体的には、ESR磁場Aで励起した14Nを撮像する際にはアクティブシム部409がシムコイル416等を制御して実現するシム量(静磁場分布の補正量)を、予め定めておいたたシム量Aとし、ESR磁場Bで励起した15Nを撮像する際には、アクティブシム部409のシム量を予め定めておいたシム量Bにすることにより磁場補正をアクティブに行う。これにより、どちらの被検体の測定も磁場の乱れの影響を受けずに良好な撮像が可能になる。アクティブシム部409へのシム量の指示は、制御部411が撮像パルスシーケンスに対応した所定のタイミングでおこなう。なお、制御部411の内蔵するメモリには、予め定められたシム量A、Bが格納されている。アクティブシム部409内の内蔵するメモリには、シム量A、Bをそれぞれ実現するための具体的なシムコイル416の電流値や傾斜磁場電源409の出力値や信号検出部406の周波数制御値等が格納されている。
In the present invention, such spatially non-uniform magnetic field fluctuations (residual magnetic fields 614 and 615) due to the external magnetic field (ESR magnetic fields A and B) are stably corrected for each measurement (echo). Specifically, when imaging 14 N excited by the ESR magnetic field A, the shim amount (correction amount of the static magnetic field distribution) realized by the
アクティブシム部415のシム量A,Bの決定方法としては、公知のアクティブシム法におけるシム量の決定方法を用いることができる。例えば、ESR用磁石417から14Nの励起のための磁場A(8mT)を発生させた後停止させた状態で、MRI部40の撮像空間に生じる静磁場分布を計測し、磁場歪みを補正するためのシムコイル403の電流値や、傾斜磁場電源409の出力を調整することによる1次シムや、RF送信部410および信号検出部406の周波数を制御による等価的な0次シム等のシム量Aを定める。つぎに、ESR用磁石417から15Nの励起のための磁場B(8+αmT)を発生させた後停止させた状態で、MRI部40の撮像空間に生じる静磁場分布を計測し、同様に、アクティブシム部415のシム量Bを定める。なお、アクティブシムの手法には、例えば特開2000−342552号、特開平5−245124等に記載された種々の公知技術があるので、それらの技術を用いることも可能である。
As a method for determining the shim amounts A and B of the
図5を用いて、本実施の形態のMRI装置の動作の概要をさらに説明する。図5では、被検体401がESR部41側とMRI部40側のどちらにあるか時間を追って示している。なお、図5においては、ESR部41における14NのESR励起のための磁場をESR磁場Aとし、15NのESR励起のための磁場をESR磁場Bとして表す。
The outline of the operation of the MRI apparatus of this embodiment will be further described with reference to FIG. In FIG. 5, it is shown over time whether the subject 401 is on the
図5に示すように、当初、被検体401はESR部41側にあり、ESR用磁石417からESR磁場Aを印加してESR励起がなされる。励起後すぐに(1秒程度、もしくはそれ以下で)被検体移動台412によりMRI部40側に被検体401を移す。ESR磁場Aの影響によるMRI部40の静磁場の変動をアクティブシム部415のシム量Aにより補正しながら、すぐにコントラストAのNMR信号計測(エコー信号取得)を行う。なお、コントラストAとは、NMR信号に、14NのESR励起情報が反映されていることをいう。
As shown in FIG. 5, the subject 401 is initially on the
計測後、再び被検体401をESR部41側に戻し、ESR磁場BでESR励起がなされる。励起後すぐに(1秒程度、もしくはそれ以下で)MRI部40側に被検体401を移す。ESR磁場Bの影響によるMRI部40の静磁場の変動を、アクティブシム部415のシム量Bにより補正しながら、すぐにコントラストBのNMR信号計測をする。これをAB交互に繰り返す。なお、コントラストBとは、NMR信号に、15NのESR励起情報が反映されていることをいう。
After the measurement, the subject 401 is returned to the
コントラストAのNMR信号データから画像Aを求め、コントラストBのNMRデータから画像Bを求める。画像Aと画像Bは同一の撮像断面である。両画像を比較することで、同一断面同一時刻の異なる代謝画像が得られる。 Image A is obtained from NMR signal data of contrast A, and image B is obtained from NMR data of contrast B. Image A and image B are the same imaging section. By comparing the two images, different metabolic images at the same cross section and the same time can be obtained.
このようにESR磁場の状態に応じて、アクティブシム部415によるシム量をMR計測ごと(エコーごと)に切り替えて行うことにより、ESR側の磁場が異なってMRI側への影響が異なっても、どちらの画像も磁場歪みによる画質劣化がおきないという効果が得られる。
In this way, by switching the shim amount by the
上述してきた磁場補正を行う撮像方法の具体的な撮像パルスシーケンスについて、図6を用いて具体的に説明する。図6は典型的な撮像シーケンスである2Dグラディエントエコーシーケンスをベースに作成したESR−MRIシーケンスに、本発明を適用した例である。 A specific imaging pulse sequence of the imaging method for performing magnetic field correction described above will be specifically described with reference to FIG. FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to an ESR-MRI sequence created based on a 2D gradient echo sequence that is a typical imaging sequence.
まず、当初被検体401は、被検体移動台412によりESR部41側に配置されている。MRI部40における撮像シーケンスに先立ちトリガーパルス619が制御部411からESR制御部414へ出力される。ESR制御部414は、トリガーパルス619に対応して、ESR用磁石417にパルス磁場612を発生させる。パルス磁場612は14N励起用磁場(図5のESR磁場A)であり、8mTである。パルス磁場612の印加中に、ESR制御部414はESR用RFコイル418にRFパルス616を発生させ、被検体401に照射させる。これにより、被検体401中の14NがESR励起される。RF照射後、ESR制御部414は、被検体移動台412に移動指示の制御信号610を出力し、これにより被検体401は、MRI部40側に移る。
First, the subject 401 is initially placed on the
このとき、ESR用磁石417の静磁場は0に戻っているが、漏れ磁場の渦電流に起因する残留磁場614がMRI部40に生じる。被検体401がMRI部40側に移動したならば、撮像シーケンス(601−606)により、プロトンのMRI画像が撮像される。
At this time, the static magnetic field of the
撮像シーケンスは、傾斜磁場コイル403からスライス選択傾斜磁場パルス602を印加しながら、RFコイル404からRFパルス601を照射して、所定スライスのプロトンの核磁化を励起する。続けて、スライスエンコード傾斜磁場パルス603と、位相エンコード傾斜磁場パルス604を印加した後、読み出し傾斜磁場パルス605を印加しながら所定のエコー時間(TE)607に発生するエコー信号606−1をRFプローブ405により取得する。このエコー信号606−1は、被検体中の14NのESRコントラスト(図5のコントラストA)を反映している。
The imaging sequence irradiates the
この撮像シーケンスの間、ESR部41の磁場612の影響によるMRI部40の残留磁場614を補正するため、制御部411は、アクティブシム部415にシム量Aによりシミングを行うように指示する制御信号を所定のタイミングで出力する。アクティブシム部415は、これを受けてシムコイル403に補償磁場617を発生させるとともに、傾斜磁場の大きさを調整する等して、残留磁場614の影響を補償する。
In order to correct the residual magnetic field 614 of the MRI unit 40 due to the influence of the
エコー信号606終了後、ESR制御部414は被検体移動台412に制御信号611を出力し、被検体401は再びESR部41側に戻る。ESR制御部414は、ESR用磁石417にパルス磁場613を発生させる。パルス磁場613は15N励起用磁場(図5のESR用磁場B)であり、(8+α)mTである。パルス磁場613の印加中に、ESR制御部414はRFパルス616を発生させ、被検体401に照射させる。これにより、被検体401中の15NがESR励起される。RF照射後、ESR制御部414は、被検体移動台412に移動指示の制御信号610を出力し、これにより被検体401は、MRI部40側に戻り、撮像シーケンス(601−606)が実施される。これにより、エコー信号606−2が取得される。このエコー信号606−2は、15NのESRコントラスト(図5のコントラストB)を反映している。
After the echo signal 606 ends, the
また、この撮像シーケンス(601−606)の実行中において、ESR用磁石417の磁場613の影響により、MRI部40側には残留磁場615が生じる。制御部411は、アクティブシム部415にシム量Bによりシミングを行うように指示する制御信号を所定のタイミングで出力する。アクティブシム部415は、これを受けて予め定めたシム量Bによりシムコイル403に補償磁場617を発生させるとともに、傾斜磁場を調整する等して、残留磁場615の影響を補償する。
Further, during the execution of the imaging sequence (601-606), a residual
以上のパルスシーケンスは、14Nと15Nのエコー信号606−1および606−2の両方が取得される時間609(=繰り返し時間608×2)で1セットとなる。このセットを位相エンコード数(3次元撮像の場合は、位相エンコード数×スライスエンコード数)だけエンコード量を変えながら繰り返す。エンコード数は、例えば32、64、128、256、512等の値の組み合わせが選ばれる。得られたエコーは、14Nのコントラストのエコー信号606−1と15Nのコントラストのエコー信号606−2とに分け、それぞれ2次元もしくは3次元フーリエ変換により画像化する。得られた14Nのコントラスト画像と15Nのコントラストの画像は同一の撮像断面である。よって、両画像を比較することにより、同一断面同一時刻の異なる代謝画像が得られる。
The above pulse sequence is one set at a time 609 (=
なお、上述した実施例では、撮像シーケンスとしては、一例としてグラディエントエコーシーケンスを用いる場合について説明したが、その他の撮像シーケンスを用いることも可能である。例えば、スピンエコーシーケンスや、拡散強調撮像シーケンスを用いることも可能であるし、FSE(Fast Spin Echo)シーケンスを用いることもできる。また、撮像シーケンスは、ラディアルスキャンであっても良いし、2次元、3次元計測のどちらかに限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the case where a gradient echo sequence is used as an example of the imaging sequence has been described. However, other imaging sequences can also be used. For example, a spin echo sequence or a diffusion weighted imaging sequence can be used, or an FSE (Fast Spin Echo) sequence can be used. The imaging sequence may be a radial scan, and is not limited to either two-dimensional or three-dimensional measurement.
また、本発明によって得られた2種類の標識試料(14N,15N)を反映した画像は、必要に応じて、重ね合わせ表示しても良いし、その重ね合わせ画像を、シネ表示することも可能である。 In addition, the images reflecting the two types of labeled samples ( 14 N, 15 N) obtained by the present invention may be displayed in a superimposed manner, and the superimposed images may be displayed in a cine manner. Is also possible.
また、上述の実施の形態では、14Nや15N等の標識試料が注入された被検体401を移動台412に載せて、ESR部41とMRI部40との間を移動させることによりESRコントラストを付与したが、ESRコントラストの付与の仕方は、他の方法で行うことも可能である。例えば、被検体に注入していない状態の標識試料(N,F,C等)をESR部41内に配置し、標識試料をESR励起した後、細いチューブを経由して、MRI部40に配置された被検体401の血管に自動注入する方法を用いることができる。このとき、自動注入に同期してMRI部40側で撮像シーケンスを実行するが、2種類以上の標識試料を用いる場合には、注入の度にESR部41では異なる標識試料の励起のためにESR用磁場の強度を変更する必要がある。このようにMRI部40の近くに配置したESR部41部41で発生する磁場強度が変更されるような場合にも、本発明ではこれに応じてアクティブシムのシム量を変更することができるため、ESR磁場の変動による静磁場分布の変動を補正した状態でMRIによる画像取得をすることができる。
Further, in the above-described embodiment, the subject 401 into which a labeled sample such as 14 N or 15 N is injected is placed on the moving table 412 and moved between the
また、本実施の形態では、ESR部41を含んでいる構成のMRI装置に説明してきたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、ESR部を含まず、別のESR装置の近くに配置されてESR−MRIを行うMRI装置の場合にも適用可能である。この場合もシム量A,Bでアクティブシムを行うアクティブシム部415を備えることにより、同様にESR磁場の変動の影響を補償できる。なお、予め外部のESR装置を実際の撮像時と同様に配置して磁場の変動を計測し、シム電流値等のシム量A,Bを決定する。
In the present embodiment, the MRI apparatus having the configuration including the
また、本実施の形態では、ESR磁場の漏れ磁場をアクティブシムのシム量により補正することについて説明したが、本発明はESR励起に限定されるものではなく、外部磁場によりMRI部40の静磁場が2種類以上に変動するものであれば本発明を適用することができる。 In the present embodiment, correction of the leakage magnetic field of the ESR magnetic field by the shim amount of the active shim has been described. However, the present invention is not limited to ESR excitation, and the static magnetic field of the MRI unit 40 is not limited to the external magnetic field. The present invention can be applied as long as it fluctuates to two or more types.
本発明によれば、複数の物質に関連する信号を交互に取得する際に、外部磁場の影響が交互に変動しても安定なMRI画像が得られる。 According to the present invention, when signals related to a plurality of substances are alternately obtained, a stable MRI image can be obtained even if the influence of an external magnetic field varies alternately.
401・・・被検体、402・・・MRI用磁石、403・・・傾斜磁場コイル、404・・・RFコイル、405・・・RFプローブ、406・・・信号検出部、407・・・信号処理部、408・・・表示部、409・・・傾斜磁場電源、410・・・RF送信部、411・・・制御部、412・・・被検体移動体、417・・・ESR用磁石、418・・・RFコイル、419・・・RF電源。 401 ... subject, 402 ... MRI magnet, 403 ... gradient magnetic field coil, 404 ... RF coil, 405 ... RF probe, 406 ... signal detector, 407 ... signal Processing unit, 408 ... Display unit, 409 ... Gradient magnetic field power supply, 410 ... RF transmission unit, 411 ... Control unit, 412 ... Subject moving body, 417 ... Magnet for ESR, 418 ... RF coil, 419 ... RF power supply.
Claims (4)
前記シム部は、予め定められた2種以上の静磁場分布補正量のうち、選択された補正量で補正可能な構成であり、
前記制御部は、前記撮像パルスシーケンスによって、前記被検体中の複数の物質に関する核磁気共鳴信号を順に繰り返し取得しながら、該撮像パルスシーケンスに対応した所定のタイミングで前記シム部に信号を出力することにより前記静磁場分布補正量を選択し、2種類以上の前記静磁場分布補正量で順に繰り返し静磁場分布を補正させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A static magnetic field generator for generating a static magnetic field in the imaging space; a shim for correcting the distribution of the static magnetic field in the imaging space; and a high-frequency irradiator for irradiating a subject placed in the imaging space with a high-frequency magnetic field; A high-frequency receiving unit that detects a nuclear magnetic resonance signal generated by the subject, a signal processing unit that computes a detection signal of the high-frequency receiving unit to form an image, the high-frequency irradiation unit, a high-frequency receiving unit, and signal processing And a control unit that executes a predetermined imaging pulse sequence by controlling the unit,
The shim portion is configured to be corrected with a correction amount selected from among two or more predetermined static magnetic field distribution correction amounts,
The control unit outputs signals to the shim unit at a predetermined timing corresponding to the imaging pulse sequence while sequentially acquiring nuclear magnetic resonance signals relating to a plurality of substances in the subject in order by the imaging pulse sequence. The magnetic resonance imaging apparatus is characterized in that the static magnetic field distribution correction amount is selected, and the static magnetic field distribution is repeatedly and sequentially corrected with two or more types of the static magnetic field distribution correction amounts.
4. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2, further comprising a moving unit that moves the subject between the imaging space and the first and second external magnetic fields. .
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