JPH01115349A - Nuclear magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

Nuclear magnetic resonance imaging apparatus

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JPH01115349A
JPH01115349A JP62273046A JP27304687A JPH01115349A JP H01115349 A JPH01115349 A JP H01115349A JP 62273046 A JP62273046 A JP 62273046A JP 27304687 A JP27304687 A JP 27304687A JP H01115349 A JPH01115349 A JP H01115349A
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magnetic field
signal
magnetic resonance
gradient magnetic
phase encoding
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Hiroshi Nishimura
博 西村
Yasuhiko Yokoyama
横山 泰彦
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Abstract

PURPOSE:To set NMR receiving sensitivity so as to make the input to an A/D converter optimum, by performing preparatory measurement and carrying out control so that a nuclear magnetic resonance (NMR) signal in final measurement becomes max. at a time when phase encoding quantity is 0 by reversely correcting the measured variation quantity. CONSTITUTION:When the change of amplitude at the time origin in the measure ment of an NMR signal in such a case that the magnitude of the NMR signal is taken on a vertical axis and phase encoding quantity is taken on a transverse axis, the phase encoding quantity is not 0 and signal quantity becomes max. at a point Gy0. Then, when the quantity of Gy0 is predetermined by measurement and the offset current corresponding to -Gy0 is allowed to reversely flow during final measurement as the inclined magnetic field in a phase encoding direction from the obtained primary variation component Gy0, said primary variation component is negated and the NMR signal received by a receiving system 15 takes the max. value when the phase encoding quantity is 0. Therefore, when the input attenuation quantity of an A/D converter 25 is adjusted in this state, a measured signal does not overflow.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴(以下、NMRと略記する)I!
1象を利用して被検体の断層画像を得るNNRイメージ
ング装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to nuclear magnetic resonance (hereinafter abbreviated as NMR) I!
The present invention relates to an NNR imaging apparatus that obtains a tomographic image of a subject using a single image.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

NMRイメージング装置において、静磁場の均一性は再
構成された画像の幾何学的歪や位相歪に影響を与えるの
で重要である。しかし、従来静磁場の均一度調整は据付
時や年数口の定期点検時以外あまりなされない。
In an NMR imaging device, the uniformity of the static magnetic field is important because it affects the geometric distortion and phase distortion of the reconstructed image. However, conventionally, the uniformity of the static magnetic field is rarely adjusted except during installation or periodic inspections every few years.

静磁場発生装置として超伝導方式(電磁石)を採用した
場合、静磁場均一度調整を一度実施すれば、イメージン
グに関して静磁場均一度が実用許容限度から大きくずれ
ることはない。しかし、静磁場発生装置に永久磁石を使
用する場合、周囲環境の温度変化によって、中心磁場強
度のみならず静磁場均一性も容易に変化し得る。特に、
Nd−Fe−B系磁石を主磁石として用いる場合、前記
温度係数が他の磁石類よりも大きいため、その変化が顕
著である。
When a superconducting system (electromagnet) is adopted as the static magnetic field generator, once the static magnetic field uniformity is adjusted, the static magnetic field uniformity will not deviate significantly from the practical allowable limit for imaging. However, when a permanent magnet is used in a static magnetic field generator, not only the central magnetic field strength but also the static magnetic field uniformity can easily change due to changes in the temperature of the surrounding environment. especially,
When a Nd-Fe-B magnet is used as the main magnet, the temperature coefficient is larger than that of other magnets, so the change is noticeable.

ところで、静磁場均一性が充分に確保されている場合、
断層面撮像の最適感度は、通常断層面撮像のために実施
されるパルス・シーケンスにおいて、位相エンコード0
における信号強度を基準にして決められる。しかし、静
磁場均一性が不充分であると、磁場の1次変分成分が出
るので位相エンコード0の時に信号強度が最大になると
は言えなくなる。
By the way, if the static magnetic field uniformity is sufficiently ensured,
The optimal sensitivity for tomographic imaging is usually found at a phase encode of 0 in the pulse sequence implemented for tomographic imaging.
It is determined based on the signal strength at However, if the homogeneity of the static magnetic field is insufficient, a first-order variational component of the magnetic field will appear, so it cannot be said that the signal strength is maximum when the phase encode is 0.

いま、静磁場の方向を2軸にとり、各空間軸X。Now, the direction of the static magnetic field is taken as two axes, and each spatial axis is X.

y、z方向の1次の変分をそれぞれ、δB2/δ8゜δ
B°2/δy、δB2/δ2とすると、ある空間を想定
した場合の静磁場Bは、1次近似としてB ” B z
o+δB、/δx”X+δB、/δ76 y+δB2/
δ2・2         ・・・(1)と表わされる
。ここで、Bzoは0次のZ方向静磁場強度を示す。
The first-order variations in the y and z directions are respectively δB2/δ8°δ
Assuming B°2/δy and δB2/δ2, the static magnetic field B assuming a certain space is B ” B z as a first-order approximation.
o+δB, /δx”X+δB, /δ76 y+δB2/
It is expressed as δ2.2 (1). Here, Bzo indicates the zero-order Z-direction static magnetic field strength.

(1)式において、静磁場均一度が良いということは、 を意味する。静磁場均一度が悪くなると、(2)式の関
係が成立しなくなる。
In equation (1), good static magnetic field uniformity means: When the static magnetic field uniformity deteriorates, the relationship in equation (2) no longer holds true.

この1次変分成分、δBz/δ8.δB2/δア。This first-order variational component, δBz/δ8. δB2/δa.

δB2/δ2はちょうど傾斜磁場強度と同一次元をもつ
ので傾斜磁場によって打ち消しが可能である。
Since δB2/δ2 has exactly the same dimension as the gradient magnetic field strength, it can be canceled by the gradient magnetic field.

例えば、Z軸方向の静磁場の1次の変分δB2/δ2が
0でないと仮定したとき、Z軸方向に位相エンコード方
向をとると、位相エンコード0時に信号強度が最大にな
るとは言えない。むしろ、位相エンコード量が、ちょう
ど−δBz/δ2に一致するときにNMR信号強度が最
大となる。
For example, when it is assumed that the first-order variation δB2/δ2 of the static magnetic field in the Z-axis direction is not 0, if the phase encoding direction is taken in the Z-axis direction, it cannot be said that the signal strength is maximum when the phase encoding is 0. Rather, the NMR signal strength is at its maximum when the phase encode amount exactly matches -δBz/δ2.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このことから、静磁場均一性が崩れて、静磁場の1次の
変分が無視できなくなったとき、位相エンコード0時の
信号強度を基準にしてNMR信号受信強度を最適に設定
することは正しくない。このように設定すると、位相エ
ンコード量が−δB2/δ2に一致したとき、信号が最
大となり、この検出信号を後の演算処理に用いるために
A/D変換するアナログ/ディジタル変換器(以下、A
/D変換器という)への入力がオーバーフローすること
になる。
From this, when the static magnetic field homogeneity collapses and the first-order variation of the static magnetic field can no longer be ignored, it is correct to optimally set the NMR signal reception strength based on the signal strength at phase encode 0. do not have. With this setting, when the phase encode amount matches -δB2/δ2, the signal becomes maximum, and this detection signal is converted into an analog/digital converter (hereinafter referred to as A
/D converter) will overflow.

このように、従来技術は静磁場不均一性に基づく位相エ
ンコード方向の静磁場の1次変分を考慮に入れて、最適
受信感度を決めているものではなかった。
As described above, the conventional technology does not determine the optimal reception sensitivity by taking into account the first-order variation of the static magnetic field in the phase encoding direction based on static magnetic field inhomogeneity.

本発明は、静磁場不均一性が崩れて静磁場の1次変分が
無視できなくなったとき、その1次変分の大きさを断磨
面撮影(以下、本計測という)に先立って予備計測を行
い、その計測された変分量を逆に補正することによって
位相エンコード0時に1本計測におけるNMR信号が最
大になるような制御を実施することによって、A/D変
換器への入力が最適になるようにNMR受信感度を設定
することができる技術を提供することを目的とする。
In the present invention, when the static magnetic field inhomogeneity collapses and the first-order variation of the static magnetic field cannot be ignored, the magnitude of the first-order variation is prepared in advance of cross-sectional surface photography (hereinafter referred to as main measurement). By performing measurement and inversely correcting the measured variation amount, the input to the A/D converter is optimized by implementing control such that the NMR signal in one measurement is maximized when the phase encode is 0. The purpose of the present invention is to provide a technique that can set the NMR reception sensitivity so that

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的は、被検体に静磁場を与える手段と、前記被検
体にスライス方向傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場
及び位相エンコード傾斜磁場を与える手段と、前記被検
体の組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさ
せる高周波パルスを印加する手段と、核磁気共鳴信号を
検出する手段と、得られた核磁気共鳴信号をフーリエ変
換して画像を再構成する手段とを備えた核磁気共鳴イメ
ージング装置において、本計測パルスシーケンスの他に
1本計測開始直前にスライス方向傾斜磁場及び周波数エ
ンコード傾斜磁場を印加し、90’及び180°選択励
起高周波パルスを所定時間間隔が繰り返し印加するとと
もに、前記繰り返し時間毎に位相エンコード傾斜磁場を
変化させて核磁気共鳴信号の最大値を与える位相エンコ
ード量を求める予備計測パルスシーケンスを発生する手
段を設け、本計測時に前記予備計測パJL/スジ−ケン
スを実行して求めた位相エンコード量を位相エンコード
傾斜磁場へ加算することによって達成される。
The object is to provide a means for applying a static magnetic field to a subject, a means for applying a slice direction gradient magnetic field, a frequency encoding gradient magnetic field, and a phase encoding gradient magnetic field to the subject; A nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising means for applying a high frequency pulse that causes magnetic resonance, means for detecting a nuclear magnetic resonance signal, and means for Fourier transforming the obtained nuclear magnetic resonance signal to reconstruct an image. In addition to the main measurement pulse sequence, a slice direction gradient magnetic field and a frequency encoding gradient magnetic field are applied immediately before the start of measurement, and 90' and 180° selective excitation high frequency pulses are repeatedly applied at predetermined time intervals, and the repetition time is A means is provided for generating a preliminary measurement pulse sequence for determining the phase encode amount that gives the maximum value of the nuclear magnetic resonance signal by changing the phase encode gradient magnetic field at each time, and executes the preliminary measurement pulse sequence at the time of the main measurement. This is achieved by adding the phase encode amount determined by the method to the phase encode gradient magnetic field.

〔作用〕[Effect]

予備計測スキャンにおいて、静磁場不均一性に基づく静
磁場の1法度分が生じている際、この方向に位相エンコ
ードを採ると、位相エンコード方向傾斜磁場を印加しな
い仮想的な位相エンコード0時に、NMR信号が最大値
を取ることはない。
In the preliminary measurement scan, when one modulus of the static magnetic field is generated due to static magnetic field inhomogeneity, if phase encoding is taken in this direction, the NMR The signal never reaches its maximum value.

例えば、この状態で本計測(断層面撮影)のためのNM
R信号受信感度を最適に設定したとすると、位相エンコ
ードの0以外でNMR信号は最大値を取るので、A/D
変換器への入力はオーバーフローし、正しい画像再構成
がなされない。しかし、予め仮想的な位相エンコードO
以外のところでNMR信号が最大値を取ったとしても、
予備計測スキャンによってその最大値を与える位相エン
コード量を知ることができるので1本計測において、位
相エンコード傾斜磁場に前記予備計測においてNMR信
号最大値を与える位相エンコード量を符号を逆にして加
算すれば、本計測時にA/D変換器への入力がオーバー
フローすることは防止できる。
For example, in this state, the NM for the main measurement (tomography)
If the R signal receiving sensitivity is set optimally, the NMR signal will take the maximum value when the phase encode is other than 0, so the A/D
The input to the converter will overflow and correct image reconstruction will not occur. However, the virtual phase encoding O
Even if the NMR signal reaches its maximum value elsewhere,
Since the phase encode amount that gives the maximum value can be known by the preliminary measurement scan, in one measurement, if the phase encode amount that gives the maximum value of the NMR signal in the preliminary measurement is added to the phase encode gradient magnetic field with the sign reversed, , it is possible to prevent the input to the A/D converter from overflowing during the main measurement.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明に係る核磁気共鳴イメージング装置の全
体構成例を示すブロック図である。この核磁気共鳴イメ
ージング装置は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用して
被検体1の断層画像を得るもので、そのために、必要な
充分大きなボアー径をもった静磁場発生磁石1oと、中
央処理袋r11(以下、CP U トL、Nう)11と
、シーケンサ12と、送信系13と、磁場勾配発生系1
4と。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention. This nuclear magnetic resonance imaging apparatus uses a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon to obtain a tomographic image of a subject 1. For this purpose, a static magnetic field generating magnet 1o with a sufficiently large bore diameter and a center Processing bag r11 (hereinafter referred to as CPU) 11, sequencer 12, transmission system 13, and magnetic field gradient generation system 1
4 and.

受信系15と信号処理系16とからなる。上記静磁場発
生磁石10は、被検体1の周りにその体軸方向または体
軸と直交する方向に強く均一な静磁場を発生させるもの
で、上記被検体1の周りのある広がりをもった空間に永
久磁石方式又は常電導方式あるいは超電導方式の磁場発
生手段が配置されている。上記シーケンサ12は、CP
UIIの制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収
集に必要な種々の命令を送信系13及び磁場勾配発生系
14並びに受信系15に送るものである。上記送信系1
3は、高周波発振器17と変調器18と高周波増幅器1
9と送信側の高周波コイル20aとからなり、上記高周
波発振器17から出力された高周波パルスをシーケンサ
12の命令に従って、変調器18で振幅変調し、この振
幅変調された高周波パルスを高周波増幅器19で増幅し
た後に被検体1に近接して配置された高周波コイル20
aに供給することにより、電磁波が上記被検体1に照射
されるようになっている。上記磁場勾配発生系14は、
X、Y、Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル21と
、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源22とから
なり、上記シーケンサ12からの命令に従ってそれぞれ
のコイルの傾斜磁場電源22を駆動することにより、x
、y、zの三軸方向の傾斜磁場Gx、Gア、Gzを被検
体1に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え
方により、被検体1に対するスライス面を設定すること
ができる。上記受信系15は、受信側高周波コイル20
bと増幅器23と直交位相検波器24とA/D変換器2
5とからなり、上記送信側の高周波コイル20aから照
射された電磁波による被検体1の応答の電磁波(NMR
信号)は被検体1に近接して配置された高周波コイル2
0bで検出され、増幅器23及び直交位相検波器24を
介してA/D変換器25に入力してデジタル量に変換さ
れ、さらにシーケンサ12からの命令によるタイミング
で直交位相検波器24によりサンプリングされた二系列
の収集データとされ、その信号が信号処理系16に送ら
れるようになっている。この信号処理系16は、CPU
IIと、磁気ディスク26及び磁気テープ27等の記録
装置と、CRT等のデイスプレィ28とからなり、上記
CPUIIでフーリエ変換、補正係数計算像再構成等の
処理を行い、任意断面の信号強度分布あるいは複数の信
号に適当な演算を行って得られた分布を画像化してデイ
スプレィ28に表示するようになっている。なお、第1
図において、送信側及び受信側の高周波コイル20a、
20bと傾斜磁場コイル21は、被検体1の周りの空間
に配置された静磁場発生磁石10の磁場空間内に配置さ
れている。
It consists of a receiving system 15 and a signal processing system 16. The static magnetic field generating magnet 10 generates a strong and uniform static magnetic field around the subject 1 in the body axis direction or in a direction perpendicular to the body axis, and is used to generate a strong and uniform static magnetic field around the subject 1 in a certain expanse of space around the subject 1. A magnetic field generating means of a permanent magnet type, a normal conduction type, or a superconducting type is arranged in the magnetic field. The sequencer 12 is a CP
It operates under the control of the UII and sends various commands necessary for data collection of tomographic images of the subject 1 to the transmission system 13, magnetic field gradient generation system 14, and reception system 15. Above transmission system 1
3 is a high frequency oscillator 17, a modulator 18, and a high frequency amplifier 1
9 and a transmitting-side high-frequency coil 20a, the high-frequency pulse outputted from the high-frequency oscillator 17 is amplitude-modulated by a modulator 18 according to the command from the sequencer 12, and this amplitude-modulated high-frequency pulse is amplified by a high-frequency amplifier 19. After that, the high frequency coil 20 placed close to the subject 1
By supplying the electromagnetic waves to a, the subject 1 is irradiated with electromagnetic waves. The magnetic field gradient generation system 14 is
It consists of gradient magnetic field coils 21 wound in the three axial directions of X, Y, and Z, and gradient magnetic field power supplies 22 that drive each coil, and drives the gradient magnetic field power supplies 22 of each coil according to commands from the sequencer 12. By doing so, x
, y, and z, gradient magnetic fields Gx, Ga, and Gz are applied to the subject 1. Depending on how this gradient magnetic field is applied, a slice plane for the subject 1 can be set. The receiving system 15 includes a receiving side high frequency coil 20
b, amplifier 23, quadrature phase detector 24, and A/D converter 2
5, and electromagnetic waves (NMR
signal) is a high-frequency coil 2 placed close to the subject 1.
0b, is input to the A/D converter 25 via the amplifier 23 and the quadrature phase detector 24, is converted into a digital quantity, and is further sampled by the quadrature phase detector 24 at the timing according to the command from the sequencer 12. Two series of collected data are collected, and the signals are sent to the signal processing system 16. This signal processing system 16 is a CPU
The CPU II is composed of a recording device such as a magnetic disk 26 and a magnetic tape 27, and a display 28 such as a CRT.The CPU II performs processing such as Fourier transform, correction coefficient calculation, image reconstruction, etc. The distribution obtained by performing appropriate calculations on a plurality of signals is converted into an image and displayed on the display 28. In addition, the first
In the figure, high frequency coils 20a on the transmitting side and receiving side,
20b and the gradient magnetic field coil 21 are arranged in the magnetic field space of the static magnetic field generating magnet 10 arranged in the space around the subject 1.

第2図は、典型的なスピン・エコー計測におけるタイム
・シーケンスを模式的に表わしたものである。第2図に
おいて、RFは無線周波の信号の照射のタイミング及び
選択励起のためのエンベ−ロープを示している。G2は
スライス方向の傾斜磁場印加のタイミングを示す。Gy
は位相エンコード方向傾斜磁場印加のタイミングとその
振幅を変えて計測することを示す。G8を周波数エンコ
ード傾斜磁場印加のタイミングを示し、Signalは
計測されるNMR信号を示す、最下段はタイム・シーケ
ンスを1〜6に区間分けしたものである。
FIG. 2 schematically represents a time sequence in a typical spin echo measurement. In FIG. 2, RF indicates the timing of irradiation of radio frequency signals and the envelope for selective excitation. G2 indicates the timing of applying a gradient magnetic field in the slice direction. Gy
indicates that measurement is performed by changing the timing and amplitude of the gradient magnetic field application in the phase encoding direction. G8 indicates the timing of application of the frequency encoded gradient magnetic field, Signal indicates the NMR signal to be measured, and the bottom row is the time sequence divided into sections 1 to 6.

なお、x、y、z三軸はそれぞれ直交したデカルト座標
軸である。第2図中区間1においては、90度選択励起
パルスを照射するとともに、スライス方向傾斜磁場を印
加する。区間2においては、位相エンコード方向傾斜磁
場を印加し、Y方向に関して場所に依存した核スピンの
回転を付加する。
Note that the three axes x, y, and z are Cartesian coordinate axes that are orthogonal to each other. In section 1 in FIG. 2, a 90 degree selective excitation pulse is irradiated and a gradient magnetic field in the slice direction is applied. In section 2, a gradient magnetic field in the phase encoding direction is applied to add position-dependent rotation of the nuclear spins in the Y direction.

さらに区間2において、周波数エンコード傾斜磁場を印
加する。これは、区間6においてNMR信号を計測する
際に、時間原点が区間6の中央に来るように、核スピン
をあらかじめデイフェイズ(dephase、位相を反
転させること)させておくためのものである。区間3で
は何らの信号も出さない。区間4では、180度選択励
起パルスを照射するとともに、スライス方向傾斜磁場を
印加する。
Furthermore, in section 2, a frequency encoding gradient magnetic field is applied. This is to dephase (invert the phase) the nuclear spins in advance so that the time origin is at the center of section 6 when measuring the NMR signal in section 6. In section 3, no signal is issued. In section 4, a 180 degree selective excitation pulse is irradiated and a gradient magnetic field in the slice direction is applied.

区間5では何らの信号も出さない。区間6では、周波数
エンコード傾斜磁場を印加するとともに、NMR信号の
計測を行う。
In section 5, no signal is issued. In section 6, a frequency encode gradient magnetic field is applied and an NMR signal is measured.

NMRイメージングを行うには、前述のごとく静磁場に
傾斜磁場を印加した状態でRFパルスを照射し、被検体
1の検査領域から出るNMR信号を空間情報としてエン
コード(符号化)するために傾斜磁場を印加し、NMR
信号を計d1すした後。
To perform NMR imaging, as described above, an RF pulse is irradiated with a gradient magnetic field applied to the static magnetic field, and the gradient magnetic field is applied to encode the NMR signal emitted from the examination area of the subject 1 as spatial information. is applied, NMR
After a total of d1 signals.

画像再構成する。Reconstruct the image.

空間を符号化するために、傾斜磁場を用いるが、これは
核磁気共鳴周波数ωが磁場強度と線形関係にあることを
利用している。すなわち、傾斜磁場が空間的に直線性が
保たれていると、対象領域における空間位置と周波数の
関係は線形となり、時間情報であるNMR信号をフーリ
エ変換し、周波数軸に置き換えるだけで被検体1の位置
情報が得られることを利用して画像を再構成している。
To encode space, a gradient magnetic field is used, which takes advantage of the fact that the nuclear magnetic resonance frequency ω has a linear relationship with the magnetic field strength. In other words, if the linearity of the gradient magnetic field is maintained spatially, the relationship between the spatial position and frequency in the target region will be linear. The image is reconstructed by taking advantage of the location information obtained.

具体的には2次元フーリエ変換法によって画像を再構成
しているが、以下に、選択励起によってスライス方向に
ある厚みをもった領域の核スピンが励起された後に空間
を符号化する方法について説明する。
Specifically, the image is reconstructed using a two-dimensional Fourier transform method, but below we will explain how to encode the space after the nuclear spins in a region with a certain thickness in the slice direction are excited by selective excitation. do.

ある厚みをもった2次元面領域の核スピンを空間座標に
応じた量だけ回転を付加するために、X。
In order to add rotation to the nuclear spin of a two-dimensional plane region with a certain thickness by an amount corresponding to the spatial coordinates,

Yの2方向に分けて符号化する。第2図に従えば、X方
向を周波数エンコード方向、Y方向を位相エンコード方
向と区分けしている。
It is encoded separately in two directions of Y. According to FIG. 2, the X direction is divided into a frequency encoding direction, and the Y direction is divided into a phase encoding direction.

周波数エンコード方向には、スピン・エコー信号を読み
取る際、視野の両端で位相がNπだけずれている必要が
あり、周波数エンコード時間をTxとすれば。
In the frequency encoding direction, when reading a spin echo signal, the phase must be shifted by Nπ at both ends of the field of view, and if the frequency encoding time is Tx.

γGX−D−Tx= N 7C−(3)なる関係を満た
さなければならない。ここで、γ :対象核であるプロ
トンの磁気回転比(2,6751X 10 ’rad 
/ see/ Gauss)Gx :周波数エンコード
方向傾斜磁場の強度D :視野直径 N :計測サンプル数 である。
The following relationship must be satisfied: γGX-D-Tx=N7C-(3). Here, γ: gyromagnetic ratio of proton, which is the target nucleus (2,6751X 10'rad
/see/Gauss) Gx: Strength of gradient magnetic field in frequency encoding direction D: Field of view diameter N: Number of measurement samples.

また、位相エンコード方向には、M回の位相エンコード
を行うものとすると、視野の両端での位相が最大でMπ
だけずれている必要があるので、位相エンコードパルス
印加時間をTyとしたときγGy−D−Ty=Mπ  
       ・・・(4)なる関係を満たさないけれ
ばならない。ここで、Gy :位相エンコード方向傾斜
磁場の最大値M :゛位相エンコード数 である。また、視野を正方形領域とした。
In addition, in the phase encoding direction, if phase encoding is performed M times, the phase at both ends of the field of view is at most Mπ
Therefore, when the phase encode pulse application time is Ty, γGy-D-Ty=Mπ
...(4) must be satisfied. Here, Gy: Maximum value of the gradient magnetic field in the phase encoding direction M: ゛Phase encoding number. In addition, the field of view was set to a square area.

周波数エンコード方向の傾斜磁場は、各位相工ンコード
毎同じ強度を印加し、X方向の空間座標を周波数軸に符
号化する方法をとる。一方、位相エンコード方向には、
各エンコード毎に傾斜磁場強度が、 ・・・(5) となるように、位相エンコード量γGy ’ D−Ty
をπずつ変化するようにGyを変えて、スピン・エコー
信号を計測する。
The gradient magnetic field in the frequency encoding direction is applied with the same intensity for each phase encoder, and the spatial coordinate in the X direction is encoded on the frequency axis. On the other hand, in the phase encoding direction,
The phase encode amount γGy'D-Ty is set so that the gradient magnetic field strength for each encode is as follows: (5)
The spin echo signal is measured by changing Gy so that it changes by π.

このようにして、X方向にはNサンプル、y方向にはM
サンプルをもつ2次元計測データが収集される。通常、
NMR信号計測にはQ P D (Quad−ratu
ve Phase Detection)手法を用いて
実部、虚部を同時に収集するので、NXMサンプルの複
素データが得られ、これを2次元フーリエ変換すれば画
像が得られる。
In this way, we have N samples in the x direction and M samples in the y direction.
Two-dimensional measurement data with samples is collected. usually,
QPD (Quad-ratu) is used for NMR signal measurement.
Since the real part and the imaginary part are collected simultaneously using the ve Phase Detection method, complex data of NXM samples is obtained, and an image can be obtained by performing two-dimensional Fourier transform on this.

ところで、静磁場発生磁石10として永久磁石を使用す
る場合がある。その材質としては種々のものが考えられ
ているが、最近出回ってきた希土類系磁石(Nd  F
e−B)は、最大エネルギー積に関しては最も高く、強
力な磁場を発生できるが、その反面温度係数が大きい。
By the way, a permanent magnet may be used as the static magnetic field generating magnet 10. Various materials have been considered for the material, but rare earth magnets (NdF
e-B) has the highest maximum energy product and can generate a strong magnetic field, but on the other hand has a large temperature coefficient.

一般に周囲温度が上昇すると、発生する静磁場が減弱す
る、いわゆる負の温度係数をもつ。−例として、その温
度係数が一1000ρpm/’Cに達するものがある。
Generally, as the ambient temperature rises, the generated static magnetic field weakens, which is what is called a negative temperature coefficient. - As an example, there are those whose temperature coefficient reaches 11000 ρpm/'C.

この場合1周囲温度が1°C上昇すると、静磁場強度は
11000pp減弱する。たとえば、1000Gaus
sの静磁場強度ではI Gaussに相当する。
In this case, when the ambient temperature increases by 1°C, the static magnetic field strength decreases by 11000 pp. For example, 1000 Gauss
The static magnetic field strength of s corresponds to I Gauss.

わずかな温度変化によって静磁場均一度が崩れ易い傾向
にあるため、普通は、磁気回路として構成したものを断
熱材で蔽ったり、恒温制御装置を装着することにより、
磁気回路全体としての温度係数を小さくすることができ
る。
Because the static magnetic field uniformity tends to collapse due to slight temperature changes, it is usually done by covering the magnetic circuit with a heat insulating material or installing a constant temperature control device.
The temperature coefficient of the entire magnetic circuit can be reduced.

以上のような措置を施しても、垂直磁場型で構成した永
久磁石による磁気回路では、上下の磁石の温度差が生じ
たりすることがある。その原因は磁気回路下部は熱容量
の大きな床に接しているが、一方、上部はそのようなも
のがないためである。
Even if the above-mentioned measures are taken, in a magnetic circuit using permanent magnets configured in a vertical magnetic field type, a temperature difference may occur between the upper and lower magnets. This is because the lower part of the magnetic circuit is in contact with the floor, which has a large heat capacity, whereas the upper part is not.

上下の磁石に温度差が生じると、目的とする磁場空間内
の静磁場均一度が崩れ、上下方向に静磁場の変分項が現
われる。実際には高次の変分成分が生じ得るが、支配的
な成分は低次の成分である6その内置も支配的な成分は
1次成分である。以後、1次成分のみに限って議論を進
めることとする。
When a temperature difference occurs between the upper and lower magnets, the uniformity of the static magnetic field within the target magnetic field space collapses, and a variational term of the static magnetic field appears in the vertical direction. In reality, higher-order variational components may occur, but the dominant component is the lower-order component.6 Also, the dominant component is the first-order component. From now on, the discussion will be limited to the first-order component.

静磁場発生磁石10の静磁場の方向を2軸としたとき、
垂直磁場型の永久磁石方式磁気回路では、垂直方向が上
下方向でもあり、1次の変分項が現われると、静磁場B
は均一度調整された磁場をBOとすると、 B=Bo+δBZ/δ2・Z        ・・・(
6)と表わされる。(6)式の第2項が1次の変分項で
ある。
When the direction of the static magnetic field of the static magnetic field generating magnet 10 is set as two axes,
In a vertical magnetic field type permanent magnet magnetic circuit, the vertical direction is also the vertical direction, and when a first-order variational term appears, the static magnetic field B
If the uniformity-adjusted magnetic field is BO, then B=Bo+δBZ/δ2・Z...(
6). The second term in equation (6) is a first-order variational term.

ところで、(6)式の第2項は傾斜磁場コイル21で発
生する勾配磁場と同じ表現式であるので、第2項の係数
δB2/δ2の量だけ知れば補正は可能であると言える
。そこで、この量を知る方法について以下説明する。
By the way, since the second term in equation (6) is the same expression as the gradient magnetic field generated by the gradient magnetic field coil 21, it can be said that correction is possible if only the amount of the coefficient δB2/δ2 of the second term is known. Therefore, a method for determining this amount will be explained below.

いま、静磁場の均一度が調整されており、(6)式の第
2項が現われていない状態であると仮定する。この状態
では、位相エンコード方向傾斜磁場Gy を印加しない
、すなわち位相エンコード量0のとき、計測されるNM
R信号は最大値を取る。
Assume now that the uniformity of the static magnetic field has been adjusted and the second term in equation (6) does not appear. In this state, when the gradient magnetic field Gy in the phase encoding direction is not applied, that is, when the phase encoding amount is 0, the measured NM
The R signal takes the maximum value.

第3図はこの際の計測シーケンスを示したものであり、
第2図との違いは、区間2において位相エンコード傾斜
磁場Gy を印加しない点である。
Figure 3 shows the measurement sequence at this time.
The difference from FIG. 2 is that the phase encode gradient magnetic field Gy is not applied in section 2.

ところで、(6)式における第2項が無視できない場合
、位相エンコードto時にNMR信号が最大値を取ると
は言えなくなる。したがって、(6)式の第2項が無視
できない状態で、NMR信号をディジタル化するA/D
変換器25への入力量を最適化するためのアッテネート
量の調整を実施すると、真の最大値を捕捉したときに入
力量がオーバーフローすることになる。真の最大値以外
の信号量を本計測における最大値と見なしてしまうとこ
ろに問題点がある。これを解決するには、予め計測され
るNMR信号の真の最大値を捕捉する必要がある。
By the way, if the second term in equation (6) cannot be ignored, it cannot be said that the NMR signal takes the maximum value at the time of phase encoding to. Therefore, the second term of equation (6) cannot be ignored, and the A/D that digitizes the NMR signal
If the attenuation amount is adjusted to optimize the input amount to the converter 25, the input amount will overflow when the true maximum value is captured. The problem is that a signal amount other than the true maximum value is regarded as the maximum value in the actual measurement. To solve this problem, it is necessary to capture the true maximum value of the NMR signal measured in advance.

第4図は、縦軸にNMR信号の大きさを取り、横軸に位
相エンコード量を取った場合の、NMR信号計測におけ
る時間原点での振幅の変化を示したものである。第4図
では、位相エンコード量0ではなく、Gyoの点で信号
量最大となっている。
FIG. 4 shows the change in amplitude at the time origin in NMR signal measurement, where the vertical axis represents the magnitude of the NMR signal and the horizontal axis represents the phase encode amount. In FIG. 4, the phase encode amount is not 0, but the signal amount is maximum at the point Gyo.

このGyoの量を知れば補正が可能である。Correction is possible if the amount of Gyo is known.

そこで、本計測の前に予備計測を実施する。その際、位
相エンコード量は、(5)式に従ってGyの変化量より
も細かく、たとえば数分の1のステップ幅で計測すれば
、Gyoの量の捕捉の精度が向上する。この際の計測の
シーケンスは第2図に従ったもので実施する。また、通
常静磁場均一度が極端にずれるということはないので、
予備計測における位相エンコード量の切り換えは、たと
えば。
Therefore, a preliminary measurement will be performed before the main measurement. At this time, if the phase encode amount is measured in accordance with equation (5) more finely than the amount of change in Gy, for example with a step width of a fraction, the accuracy of capturing the amount of Gyo will be improved. The measurement sequence at this time is carried out according to FIG. Also, since the static magnetic field uniformity does not usually deviate significantly,
For example, the phase encode amount can be switched in the preliminary measurement.

位相エンコード数Mの1/16程度で充分である。Approximately 1/16 of the number M of phase encodes is sufficient.

このようにして得た一次変分成分Gyoから、逆に位相
エンコード方向傾斜磁場として本計測中Gyoに応じた
オフセット電流を流しておけば、この−法度分成分を打
ち消したことになるので、位相エンコード量0のときに
、受信系15で受信したNMR信号は最大値をとる。し
たがって、この状態でA/D変換器25の入力のアッテ
ネート量を調整すれば、計測した信号がオーバーフロー
することはない。
From the first-order variational component Gyo obtained in this way, if an offset current corresponding to Gyo is passed during the actual measurement as a gradient magnetic field in the phase encoding direction, this negative modulus component will be canceled, so the phase When the encoding amount is 0, the NMR signal received by the receiving system 15 takes the maximum value. Therefore, if the amount of attenuation of the input to the A/D converter 25 is adjusted in this state, the measured signal will not overflow.

第5図は、上記オフセット電流を流して−Gy。FIG. 5 shows -Gy when the offset current is applied.

の成分を印加しながら計測するシーケンスを示している
。これにより、静磁場不均一により生じた一次変分成分
を補正して、最大値のオーバーフローの生じない計測が
可能である。なお、予備計測のパルスシーケンスは、C
PUI 1とシーケンサ12によって発生されることは
言うまでもない。
This shows the sequence of measuring while applying the component. Thereby, it is possible to correct the first-order variational component caused by static magnetic field inhomogeneity, and to perform measurement without overflow of the maximum value. The pulse sequence for preliminary measurement is C
Needless to say, it is generated by PUI 1 and sequencer 12.

上記詳細な説明において、X+ yvZ軸は互いに交換
が可能であるとともに、断層面がこれらの軸に対して任
意の傾斜を持つ斜断面の撮像に際しても、本発明での内
容は適用可能であることを申し添えておく。
In the above detailed description, the X+ yvZ axes are interchangeable, and the content of the present invention is applicable even when imaging an oblique section where the tomographic plane has an arbitrary inclination with respect to these axes. I would like to add that.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、静磁場均一性が崩れ、磁場の1次変分
成分が現われた場合に、計i11’l準備スキャンを実
施し、その変分量を知れば、逆にそれを補正する成分を
傾斜磁場として印加しておけば、NMR信号をディジタ
ル化するアナログ/ディジタル変換器への入力量をオー
バーフローさせることなく最適化させることが可能であ
る。これにより与えられたアナログ/ディジタル変換器
の有効ビット長を最大に取ることができ、再構成画像の
精度も高くできる効果がある。
According to the present invention, when the static magnetic field homogeneity collapses and a first-order variational component of the magnetic field appears, a total of i11'l preparatory scans are performed, and once the amount of variation is known, a component that corrects it can be used. By applying as a gradient magnetic field, it is possible to optimize the amount of input to the analog/digital converter that digitizes the NMR signal without causing overflow. This has the effect of maximizing the effective bit length of a given analog/digital converter and increasing the precision of the reconstructed image.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るNMRイメージング装置の全体構
成例を示すブロック図、第2図は2次元フーリエ変換イ
メージングにおけるNMR信号計測のシーケンスを示す
図、第3図は位相エンコード傾斜磁場を印加しないシー
ケンスを示す図、第4図は位相エンコード方向にみた計
測データのプロファイル、第5図は位相エンコード方向
補正成分を印加した計測のシーケンスを示す図である。 1・・・被検体、10・・・静磁場発生磁石、11・・
・中央処理装置、12・・・シーケンサ、13由送信系
、14・・・磁場勾配発生系、15・・・受信系、16
・・・信号処理系、17・・・高周波発振器、18・・
・変調器、19・・・高周波増幅器、20a・・・送信
側高周波コイル、20b・・・受信側高周波コイル、2
1・・・傾斜磁場コイル、22・・・傾斜磁場電源、2
3・・・増幅器。 24・・・直交位相検波器、25・・・A/D変換器、
26・・・磁気ディスク、27・・・磁気テープ、28
・・・$ 2 口 IδQ。 $5 口 180゜ 茅5 目 780゜
Fig. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of an NMR imaging apparatus according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing a sequence of NMR signal measurement in two-dimensional Fourier transform imaging, and Fig. 3 shows no phase encoding gradient magnetic field applied. FIG. 4 is a diagram showing a measurement data profile viewed in the phase encoding direction, and FIG. 5 is a diagram showing a measurement sequence in which a correction component in the phase encoding direction is applied. 1... Subject, 10... Static magnetic field generating magnet, 11...
・Central processing unit, 12... Sequencer, 13 Transmission system, 14... Magnetic field gradient generation system, 15... Receiving system, 16
...Signal processing system, 17...High frequency oscillator, 18...
- Modulator, 19... High frequency amplifier, 20a... Transmitting side high frequency coil, 20b... Receiving side high frequency coil, 2
1... Gradient magnetic field coil, 22... Gradient magnetic field power supply, 2
3...Amplifier. 24... Quadrature phase detector, 25... A/D converter,
26...Magnetic disk, 27...Magnetic tape, 28
...$ 2 Mouth IδQ. $5 Mouth 180゜Maya 5 Eyes 780゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、被検体に静磁場を与える手段と、前記被検体にスラ
イス方向傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場及び位相
エンコード傾斜磁場を与える手段と、前記被検体の組織
を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周
波パルスを印加する手段と、核磁気共鳴信号を検出する
手段と、得られた核磁気共鳴信号をフーリエ変換して画
像を再構成する手段とを備えた核磁気共鳴イメージング
装置において、本計測パルスシーケンスの他に、本計測
開始直前にスライス方向傾斜磁場及び周波数コンコード
傾斜磁場を印加し、90゜及び180゜選択励起高周波
パルスを所定時間間隔で繰り返し印加するとともに、前
記繰り返し時間毎に位相エンコード傾斜磁場を変化させ
て核磁気共鳴信号の最大値を与える位相エンコード量を
求める予備計測パルスシーケンスを発生する手段を設け
、本計測時に前記予備計測パルスシーケンスを実行して
求めた位相エンコード量を位相エンコード傾斜磁場へ加
算することを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
1. means for applying a static magnetic field to a subject; means for applying a slice direction gradient magnetic field, a frequency encoding gradient magnetic field, and a phase encoding gradient magnetic field to the subject; In a nuclear magnetic resonance imaging apparatus, the nuclear magnetic resonance imaging apparatus includes means for applying a high-frequency pulse that causes a nuclear magnetic resonance signal to occur, a means for detecting a nuclear magnetic resonance signal, and a means for reconstructing an image by Fourier transforming the obtained nuclear magnetic resonance signal, In addition to the main measurement pulse sequence, immediately before the start of the main measurement, a slice direction gradient magnetic field and a frequency concord gradient magnetic field are applied, and 90° and 180° selective excitation high-frequency pulses are repeatedly applied at predetermined time intervals, and at each repetition time. A means is provided for generating a preliminary measurement pulse sequence that changes the phase encode gradient magnetic field to obtain the phase encode amount that gives the maximum value of the nuclear magnetic resonance signal, and the phase encode amount obtained by executing the preliminary measurement pulse sequence during the main measurement is provided. A nuclear magnetic resonance imaging device characterized by adding the following to a phase encoding gradient magnetic field.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03224538A (en) * 1990-01-31 1991-10-03 Hitachi Medical Corp Mri device provided with process for correcting primary magnetostatic field ununiformity and executing measurement
JPH07299045A (en) * 1994-04-30 1995-11-14 Shimadzu Corp Mr device
WO2009148668A3 (en) * 2008-03-07 2010-03-04 California Institute Of Technology Effective-inductance-change based magnetic particle sensing

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