JPH01227746A - 高速核磁気画像診断装置のアーティファクト低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、励起パルスのパルス繰り返し時間を短縮して
行う高速核磁気画像診断装置のアーティファクト低減方
法に関する。

〈従来の技術） 核磁気共鳴く以下Ｎ　Ｍ　Ｒという）現象を用いて特定
原子核に注目した被検体の断層像を得る核磁気共鳴画像
診断装置（以下ＮＭＲ−Ｃ下という）は従来から知られ
ている。このＮ　Ｍ　Ｒ−ＣＴ’の原理の概要を簡単に
説明する。

原子核は磁気を帯びた回転している独楽と見ることがで
きるが、それを例えばｌ軸方向の静磁場１−１０の中に
Ｊｊ　＜と、前記の原子核は次式で示ず角速度ωΩで歳
差運動をする。これをラーモアの歳差運動という。

ω０−γ１−１０　　　但し、γ：核磁気回転比今、静
磁場のあるＺ軸に垂直な軸、例えばｘ軸に高周波コイル
を配置し、×ｙ面内で回転する前記の角周波数ω０の高
周波回転磁場を印加づると磁気共鳴が起り、静磁場Ｈｏ
のもとてゼーマン分裂をしていた原子核の集団は共鳴条
例を満足づ°る高周波磁場によって準位間の遷移を生じ
、■ネルギー単位の高い方の単位に遷移づる。ここで、
核磁気回転比γは原子核の種類によって異なるので共鳴
周波数によって当該原子核を特定づることができる。更
にその共鳴の強さを測定すれば、その原子核の存在ｉ鮭
を知ることができる。共鳴後緩和時間と呼ばれる時定数
で定まる時間の間に高い単位へ励起された原子核は低い
準位へ戻ってエネルギーの放射を行う。

コ（７）　Ｎ　Ｍ　Ｒの現象の観測方法の中パルス法に
ついて第４図を参照しながら説明する。

前述のにうに共鳴条件を満足する高周波パルス（Ｈｌ）
を静磁場（ｌ軸）に垂直な（ｙ軸）方向に印加すると、
第４図（イ）に示すように磁化ベクトルＭは回転座標系
でω′−γＨ１の角周波数でｚｙ面内で回転を始める。

今パルス幅を１ＤとするとＨｏからの回転角θは次式で
表わされる。

θ−γＨ１ｊｏ　　　　　　　　　　　　・・・（１）
第４図（ハ）に示す第１のパルスを励起パルスと呼び、
特に（１）式においてθ−９０°となるような１．をも
つパルスを９０°パルスと呼ぶ。この９０”パルス直後
では磁化ベクトルＭは第４図（ロ）のように×ｙ面をω
０で回転していることになり、例えばｙ軸においたコイ
ルに誘導起電力を生じる。しかし、この信号は時間と共
に減衰していくので、この信号を自由誘導減衰信号（以
下ＦＩＤ信号という）と呼ぶ。Ｐ−ＩＤ信号をフーリエ
変換すれば周波数領域での信号が得られる。次に第４図
（ハ）に示すように９０６パルスから１時間後に印加さ
れるパルスを反転パルスと呼び、特にθ−１８０６にな
るようなパルス幅の第２のパルスを１８０’パルスと呼
ぶ。１８０°パルスを加えるとばらばらになっていた磁
気モーメントがτ時間後−ｙ方向で再び焦点を合せて信
号が観測される。この信号をスビンエ］−（以下ＳＥ信
号という）と呼んでいる。このＳＥ倍信号強度を測定し
て所望の像を得ることができる。ＮＭＲの共鳴条件は シーγＨｏ　／　２π で与えられる。ここで、νは共鳴周波数、ト１ｏは静磁
場の強さである。従って共鳴周波数は磁場の強さに比例
することが分る。このため静磁場に線形の磁場勾配を重
畳させて、位置によって異なる強さの磁場を与え、共鳴
周波数を変化さけて位置情報を得るＮＭＲイメージング
の方法がある。この内フーリエ変換法について説明する
。この手法に用いる高周波磁場及び勾配磁場印加のパル
スシーケンスを第５図に示す。〈イ）図において、Ｘ。

ｙ、ｚ軸にそれぞれＧｘ　、Ｇｙ　、Ｇｚの勾配磁場を
与え、高周波磁場をｙ軸に印加する状態を示している。

（ロ）図はそれぞれの磁場を印加するタイミングを示す
図である。図においてＲＦは高周波の回転磁場で９０°
パルスと１８ｏ°パルスをｙ軸に印加する。Ｇｘはリー
ド軸と呼ばれるｙ軸に印加する固定の勾配磁場、ＧＶは
ワープ軸と呼ばれるｙ軸に印加する時間によって振幅を
変化させる勾配磁場、Ｇｚはスライス軸と呼ばれるｌ軸
に印加する固定の勾配磁場である。信号は１８０°パル
ス後のＳＥ倍信号示している。期間は各軸に与える勾配
磁場の信号の時期を示すために設けである。期間１にお
いて９０°パルスと勾配磁場Ｑｚ＋によって２＝０を中
心とするｌ軸に垂直な断層撮影におけるスライス面内の
スピンが選択的に励起される。このため９０’パルスを
励起パルスという。期間２のＧｘ＋はスピンの位相を乱
れさせて１８０°パルスで反転させるためのもので、デ
イフェーズ勾配と呼ばれる。又、１８０°パルスは反転
パルスど呼ばれる。Ｑｚ−はＧｚ＋によって乱れたスピ
ンの位相を元に戻すためのものである。期間２では位相
エンコード勾配Ｇｌ／ｎも印加する。これはｙ方向の位
置に比例してスピンの位相をずらしてやるためのもので
、その強度は毎周期異なるにうに制御される。期間３に
おいて１８０６パルスを与えて再び磁気モーメントを揃
え、その後に現われるＳＥ倍信号観察する。期間４のＧ
×＋は乱れた位相を揃え、ＳＥ倍信号生じさせるための
勾配磁場で読み出し勾配といい、読み出し勾配とデイフ
ェーズ勾配の面積が等しくなったところにＳＥ倍信号現
われる。デイフェーズ勾配と読み出し勾配を周波数エン
コード勾配という。

このシーケンスをビューといい、パルス繰り返し周期Ｔ
Ｒ後に再び９０°パルスを加え、次のビューを開始する
。前記の位相エンコード勾配は各ビューに対応して変化
させている。

上記のＮＭＲ−ＣＴにおいて、通常のスキャンを行うと
１スキヤンを行うのに約４〜５分を要するので、例えば
心臓や腸等のように動きを止めることのできない器官の
イメージングや、被検体自身が動きを止められないよう
な場合のイメージングにおいて、イメージングの始めと
終りとの間に被写体部が動いてしまってアーティファク
トを生ずることがある。このような場合にはイメージン
グする部分における動きの影響を少なくするために、第
５図に示すパルスシーケンスにおいて、パルス繰り返し
周期ＴＲを短く設定し、励起フリップアングルα（（１
）式のθに相当）を小さくする高速イメージング手法が
用いられている（ＴＲは１００ｍ５程度で、αが９０°
より小さい程度）。

この高速イメージング手法では、成るビューにおいて励
起されるエコー信号に前ビュー以前において励起された
成分が加わり、シェーディングと呼ばれるアーティファ
クトが生じる。シェーディングが発生する理由を第７図
を参照して説明する。

図において、（イ）はフリップアングルα０のＲＦパル
スを与えたパルスシーケンスの図で、例えば２５６ビユ
ー中の（ｊ−２）番目、（ｊ−１）番目、ｊ番目のＲＦ
パルスを示している。（ロ）はリード軸に加えられる読
み出し勾配の波形で、各（ｊ−２）番目、（ｊ−１）番
目、ｊ番目のＲＦパルスによるエコーを読み取るための
勾配である。（ハ）は各ビューの残留エコー信号の図で
、（ｊ−２）番目のＲＦパ、ルスによる残留エコー信号
が等間隔に現れ、（ｊ−１）番目のＲＦパルスによる残
留エコー信号も現れている。（ニ）図はそれぞれのＲＦ
パルスによるエコー信号であるが、ｊ番目のエコー信号
には（ｊ−２）番目の残留エコー信号が重畳されている
。これがシェープインクと呼ばれるアーティファクトの
原因となっている。第６図にこのシェーディングを示す
。これはファントムを撮影した場合、ＣＲＴ’画面の全
面にわたって同一輝度になるべきところ、図に示すよう
に中央部の輝度が他の部分よりも強く、明るく光る状態
になる現象である。図において明らかなように、この現
象は位相エンコード勾配のＯ近傍の振幅の小さな領域で
起っている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようなアーティファクトを除去する方法として、
スポイラど呼ばれる勾配磁場を周波数エンコード勾配が
終った後に各軸に印加してスピンをばら（プさせること
により、残留エコーをなくす手法がある６、第３図にそ
のパルスシーケンスの一部を示す。図において、１はフ
リップアングルがα０の励起パルス、２は第５図のパル
スシーケンスにおいて、期間１にＺ軸に印加Ｊ゛るスラ
イス勾配、３は各ビューにおいて大きさを変化させて印
加する位相エンコード勾配、４はリード軸に印加された
周波数エンコード勾配で、エコー信号を出現さける。５
は周波数エンコード勾配４の印加終了後に各軸に印加し
て残留磁化ベクトルを消去するためのスポイラである。

このスポイラ５によって、前のビューの残留磁化ベクト
ルを打ち消すのであるが、毎ビュー同じ大きさのスポイ
ラ５を印加したのでは磁化バク１〜ルが定常状態になり
、上記のシェーディングを完全に消去しきれない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、スポイラを印加する高速イメージング手法におい
て、シェーディングやアーティファクトのないイメージ
を得るように改善したＮ　Ｍ　Ｒ−ＣＴのアーティファ
クト低減方法を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、励起パルスのパルス
繰り返し時間を短縮して行う高速核磁気画像診断装置の
アーティファクト低減方法において、全ビューのうち中
心付近のビューに周期性を持たせたスポイラ磁場勾配を
少なくとも１軸に印加し、孟の大きさが複数の励起パル
スの和に基づく反転効果を勘案して各ビューに略一定の
大きさ以上になるように調整されたスポイラ磁場勾配を
用いることを特徴とするものである。

（作用） 少、なくとも１軸に全ビュー中、の中心ビュー付近にお
いて、周期性があり、その大きさが当該ビュ−のスポイ
ラ磁場勾配と、前ビューのスポイラ磁場勾配と前々ビュ
ーのスポイラ磁場勾配の符号を逆転したものとの総和が
一定になるようなスポイラ磁場勾配を印加するパルスシ
ーケンスを用いてＮＭ’Ｒ−ＣＴを動作させる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の方法の実施例を詳細に説
明する。

第１図、第２図は本発明の方法のパルスシーケンスの図
である。図において、第３図と同じ部分には同一の符号
を付しである。最上段のビュー欄の数字はビュ一番号を
示す数字である。ＧＶの位相エンコード勾配３は通常の
パルスシーケンスを用いており、−Ｍａｘから＋Ｍａｘ
まで大きさの順に印加している。従って、中央ビュー即
ちビュ一番号が０付近で位相エンコード勾配３の大きさ
はＯ又はＯに近い値を取る。スポイラ５はスライス勾配
２に対して加えるのが効果的である。スポイラ５の大き
さは次のようにして定める。（１）式から磁化ベクトル
の回転角度は磁場の強さとパルス幅（時間幅）で決まる
のでスポイラ５によって起る磁化ベクトルの回転角度は
スポイラ５の面積Ｓによって決まる。スポイラ５によっ
てスライス幅にわたって回転ザる位相が２π以上であれ
ば、スポイラとして動作するので、 ２π・γ・Ｇ５・Δｔ・Δ７≧２π ここで γ　・・・核磁気回転比 （水素の場合　γ−４，２５７Ｘ　１０３１−１　ｚ　
／　Ｇ　）Ｇｓ・・・スポイラの勾配磁束密度（Ｇ／ｃ
ｍ）△Ｚ・・・スポイラ厚（ｃｍ） ΔＺ＝０．５０ｍとすると Ｓ　−−Ｇ　ｓ　・Δ１≧１／（γ・ΔＺ）”＝０．５
　（Ｇ／ｃｍ−＋＋＋ｓ） この値が第２図に示１スポイラ５の１ブロツクの面積に
相当する９、スライス軸に印加するスポイラ５は第２図
に示りように４１−１−を１周期として第１ビユーの後
の第（１）スポイラの人さ・さを＋２ブロツク、第２ビ
」−の後の第（２）スポイラの大きさをＯ１第３ビュー
の後の第（３）スボイラの大きさを一２ブロック、第（
４）スポイラの大きさをＯとして、スライス軸に印加す
る。このビュ一番号は全ビューの中央近辺のビューに対
して番号付けを行ったものである。又、４ビユーを１周
期としたのは、生体のＴ２　　（横緩和時間）が１５０
ｍ５程度で、ＴＲを５Ｑｍｓに選んだ場合、３ビユー前
の残留磁化ベクトルを打ち消せば十分と考えられるから
である。

次に上記のようなパルスシーケンスを用いた場合の動作
を説明する。装置は通常のＮＭＲ−ＣＴを用いて行う。

第１図において、２ｊビユーで１スキヤンを構成してお
り、−ｊビューで位相エンコード勾配３は−Ｍａｘであ
る。−ｊ＋１．−、＋＋２ビューと進むに従い、位相エ
ンコード勾配３は負の値が小さくなる。ビュ一番号が中
央の０の近（になると、第２図に示すスポイラ５をスラ
イス軸に印加する。第２図においてはスライス軸のスラ
イス勾配２は省略して表示せず、スポイラ５のみを示し
ている。第１ビユーで励起された磁化ベクトルＭは、第
１ビユーの終りではスポイラ（１）で打ち消されるため
第２ビユーには影響を与えない。第３ビユーにおいても
打ち消されたままなのでスポイラ５の大きさをＯとづる
。第４ビユーの終りでは第２ビユーと第３ビユーの励起
パルスが反転パルスとして働く。これは励起パルス１の
回転角が７０°であるとすると、第２ビユーと第３ビユ
ーの励起パルス１の合計の回転角が１４０６となり略反
転パルスに近くなるためである。従って、スポイラ（１
）は反転した効果を持ち、第４ビユーの前のスポイラ（
３）が両者の合粋値のく−４）の面積になり、有効なス
ポイラとなる。

第６ビユーの前のスポイラ（５）は（＋２）であるがス
ポイラ（３）のく−２）が反転して合計（＋４）となっ
て働く。この場合、スポイラ（１）の影響はなくなって
いる。

以上説明したように、前々ビューで形成された磁化ベク
トル構成分をシェーディングの現れる中央付近で効果的
に打ち消して再結集を防ぐため、従来見られていたシェ
ーディング等のアーティファクトを防ぐことができる。

尚、本発明では４ビユーを１周期とする例を示したが、
スポイラの大きさを按配して１周期のビュー数を変える
こともできる。更に、スポイラを他の軸に加えるように
してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、スキャン
中の全ビューの半ば近辺において、周期性を持たせたス
ポイラを加えることによりシェーディングを除去するこ
とができて、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のパルスシーケンスの図、第
２図はスポイラの詳細図、第３図は従来のアーティファ
クト低減法のスポイラ印加の説明図、第４図はＮＭＲ−
ＣＴのパルス法の原理説明図、第５図はＮＭＲ−ＣＴの
磁場のパルスシーケンスを示す図、・第６図はシェーデ
ィングの現れた画像の図、第７図はシェーディング発生
理由の説明図である。 １・・・励起パルス　　　２・・・スライス勾配３・・
・位相エンコード勾配 ４・・・周波数エンコード勾配 ５・・・スポイラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励起パルスのパルス繰り返し時間を短縮して行う高速核
   磁気画像診断装置のアーティファクト低減方法において
   、全ビューのうち中心付近のビューに周期性を持たせた
   スポイラ磁場勾配を少なくとも１軸に印加し、その大き
   さが複数の励起パルスの和に基づく反転効果を勘案して
   各ビューに略一定の大きさ以上になるように調整された
   スポイラ磁場勾配を用いることを特徴とする高速核磁気
   画像診断装置のアーティファクト低減方法。