JPH01500883A

JPH01500883A - 核磁気共鳴装置を使用する画像処理に勾配パルスを印加する方法

Info

Publication number: JPH01500883A
Application number: JP62504622A
Authority: JP
Inventors: ブルトン，エリック
Original assignee: ジェネラル　エレクトリック　セージェーエール　エス．アー．
Priority date: 1986-08-14
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1989-03-30
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: DE3776128D1; JP2888341B2; EP0277165A1; EP0277165B1; WO1988001381A1; FR2602869A1; FR2602869B1; US4857845A

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】核磁気共鳴装置を使用する画像処理に勾配パルスを印加する方法本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置による画像処理にパルス勾配を印加する方法に関するものである。本発明は、特に、ＮＭＲ画像技術が診断手段として使用される医療の分野に適用される。しかし、本発明は、他の分野、特に工業の分野で非破壊検査にも利用できる。

核磁気共鳴現象及びこの現象に基づく画像処理装置の作動原理は、公知である。

この型の画像装置によって診断中の区域の各点で、ＮＭＲ信号がこの画像装置の方向付は外部磁場によって変化する。この現象を起こすために、診断される身体を無線周波数励起によって励起させる。身体の微小部分が平衡に戻った時この微小部分からの自由歳差運動減衰信号は、励起による微小部分の急激な動きが終わり、微小部分の磁気モーメントが外部磁場の方向に再び揃った時に、測定される。診断される身体全体が励起され、身体の全部の微小部分が励起の終点で自由歳差運動減衰信号を発信することができる。実際、この現象の発生は、共鳴状態の局部的変更によって身体の選択された断面部分に分布する。この変更は、選択エンコードとして公知の付加的磁気エンコードによって実施される。

局部共鳴状態は、選択された断面の方向において方向付は外部磁場の強さを大きくしたり小さくすることによって変更される。科学的且つ技術的な理由によって、断面のどちらの側でも連続した磁場の強さを急激に変更することはできない。

従って、磁場の変更は、選択される断面に垂直な軸上にあるとみなされる空間位置の横座標に沿った規則的な変化の形をとる。従って、方向付は外部磁場の強さは、この軸に沿って、勾配をなす。実際、この変化を促進させるために、空間中で均一で一定の磁場に重畳される付加磁場は、通常、磁場勾配と呼ばれる。

また、選択した断面の画像を作成するには、励起によって発生した自由歳差運動信号を、測定前及び測定中に付加的にエンコードをしなければならない。測定前に実施される付加のエンコードは、位相エンコードと呼ばれる。一連の連続したシーケンスでは、このようにして行われるエンコードは、シーケンスごとに変更される。測定した信号に生じた変化は、画像パラメータを識別するために、位相エンコードがそれに沿って入力された軸に平行な軸上に投射されたかのように解釈される。崩壊信号が読み出されている時、別のエンコードがいわゆる読み出し勾配の形態で入力される。このエンコードは、上記のように重畳された付加磁場の振幅に応じて共鳴現象の共鳴周波数を変更する。その結果、各シーケンスで、読み出し勾配軸に平行な別の軸上べの画像の投射の結果を示す受信した信号中で、周波数の識別を行うことが可能である。連続したものの中で各シーケンスで読み出し信号をサンプリングすることによって、マトリックスを形成する１組のサンプルが得られる。サンプルのマトリックスの行に沿って、続いて列に沿って（もしくはその逆の順番で）フーリエ変換を計算して、画像を作成する。この画像は、選択勾配の適用によって選択された断面の画像に対応する。この画像作成方法は、勾配をパルス化することを必要とする。その勾配は、パルス勾配として入力される。

従来、パルス勾配を与える磁気コイルは、磁場勾配を与えるるように装置上に装着されるので、装置に対して一定の方向を向いている。この方向は、一般に、３つの互いに垂直な軸に沿って分布されている。但し、軸の１つは、装置の方向付は磁場に平行である。Ｘ１Ｙ及びＺを装置の画像作成の軸とすると、選択、位相エンコード及び読み出し機能を、各々、これらの３つの軸の１つに割り当てて、身体の横断面、矢状面及び冠状面の画像を作成することができる。さらに、斜断面の画像を作成することさえ考えられている。理論的には、それらの画像を作ることは何ら困難を伴わない。

しかし、実際には、斜断面の画像を作成するのはそれほど容易ではない。選択、位相エンコード及び読み出しの勾配パルスは、それらに固有の形を有しており、それらの形は、（装置の画像作成軸の機能を変えるために）転換することのできず、エンコードにおいて様々な形および変形があるために、相互に関連付けることが難しいためである。特に、上記のように、位相のエンコードは、連続した各シーケンス毎に変化する。従って、装置の画像作成軸上で、位相エンコードパルスと読み出しパルス及び／または選択パルスの組み合わせは、勾配パルスを複雑な形にしなければならない。位相エンコードパルスが時間につれて可変であると、これはより顕著である。例えば、段の高さがシーケンスごとに違う少なくとも２つの段を備える、階段に似た形になる。これらを実現するには、勾配コイルの電力供給をプログラムすることが難しい。その結果、装置の使用者は、斜断面の画像を利用することができず、診断の質に悪影響が生じる。

本発明は、磁場勾配パルスを同じ形で同じ印加期間にすることによって上記の問題点を解決することを目的とする。このように、装置の画像作成軸間の様々なパルスの分布とそのプログラミングは、そのパルスの強さにのみ影響を及ぼす。

本発明は、各磁気共鳴装置を使用する画像処理にパルス勾配を印加する方法であって、ニーはぼ同時に発生する勾配パルスのために、共通の形を選択するニー各勾配パルスを上記装置の各軸に入力するために、共通の時間を選択する；一上記の画像に関する勾配パルスを、上記の共通の時の選択によって決定された順番で、上記装置の画像軸に対して該装置の傾斜の方向余弦に応じて上記装置の画像軸に分配する；ことを特徴とする方法を提供する。

本発明は、以下の説明及び添付図面によってより明らかとなろう。これらの図面は、単に例として示されたものであり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。特に、２ＤＦＴ型画像作成方法を説明するが、本発明を限定することはない。

第１図は、本発明の方法を実施するＮＭＲ画像処理装置の概略図であり；第２図ａから第２図ｇは、本発明で使用される無線周波数信号及び勾配のチャート図である。

第１図は、核磁気共鳴による画像処理装置の概略図である。

この装置は、主に、診断される身体２が置かれる位置に、均一で一定の方向を向いた磁場Ｂ０を発生させる装置１を備える。

この位置で、身体２は、ジェネレータ３によって発生した無線周波数の電磁波によって励起される。このジェネレータ３は、アンテナ４と協同して作動する。このアンテナは、また、自由歳差運動減衰信号を受信し、デプレクサによってそれを受信装置６と信号処理装置７に送るためにも使用される。この処理の最終段階で、身体２の断面８の画像は、表示装置９に表示される。

断面８に位置する身体２のプロトンの磁気モーメント（およびこれらのモーメントだけ）が共鳴現象を妥けて画像の作成を可能にするために、勾配コイル１０が使用されている。これらの勾配コイル１０は、勾配パルス発生器１１から電力供給されている。

これらの装置全体は、シーケンサ１２の制御下で作動する。

第２図ａから第２図ｄは、各々、装置の（直交する）画像軸Ｘ、Ｙ及びＺに対して角度Ａ（第１図）傾いた断面の画像を形成するように身体２に加えられる無線周波数励起及び測定信号ＲＦ、選択選択勾配信号８椙信号りの概略図である。図示した信号のシーケンスは、スピン共鳴を伴う２ＤＦＴ型の画像作成方法に関するシーケンスに対応する。この方法によると、選択勾配パルス１３を選択軸Ｓに印加している間、身体２は、無線周波数励起１４を受ける。１８０度パルスと呼ばれる第２の無線周波数パルス１５が、同一の断面８を選択するために別の勾配パルス１６の存在下で同様に入力された（パルス１４の入力後Ｔ／２時に入力される）後、自由歳差運動信号１７をＴ時頃に測定することができる。２つの無線周波数励起の間に、位相エンコード勾配パルス１８は、連続するシーケンスの各シーケンスで軸ＣＰに入力される。このパルスの振幅すなわち大きさは、シーケンスごとに変化する。この自由歳差運動信号の測定及び読み出しの間、読み出し勾配パルス１９が第３の画像軸りに入力される。この読み出し勾配パルス１９は、読み出し時に周波数微分を起こす。

位相エンコードを単なる位相エンコード軸ＣＰ上のエンコードとするために、その他の軸に入力されるエンコードパルスを補正しなければならない。特に、パルス１３に面積が実質的に等しいが反対の符号を持つ１つのパルス２０が、パルス１３による望ましくない効果を除去するために、このパルス１３の終点で印加される。パルス１６は、Ｔ／２時を中心にして形と期間が対称になるように、自己補正される。また、読み出しパルス１９は、読み出しプリコートパルス２１によって無効化される。このプリコートパルスの面積は、パルス１９のエコ一時間Ｔによって分けられる右側部分の面積に実質的に等しく、同じ符号を持つ。

本発明では、実際、パルス１８、２０及び２１は、同じ時間に発生するようになっている。また、これらのパルスは、互いに相似の形であることが保証されている。この結果、各シーケンスは、予め所定の時間に分割されている。この時間には、勾配パルスが入力されると想定されている。従って、選択パルスは、最初の励起でｔ−２時から１２時とスピン共鳴励起の間ｔ６時からｔ。

時に入力される。同様に、パルス１８、２０及び２１は、１２時からｔｉ時に入力される。また、パルス１８、２０及び２１は、１２時からｔ。

時にかけて同一の上がり時間と１４時からｔ３時にかけて同一の下がり時間を有する。これらのパルスを互いに区別する固有の特徴は、それらが入力される軸とその各々の強度だけである。

この特徴は、装置の３つの画像軸ｘ，ｙ，ｚの各々の中で、選択、位相エンコード及び読み出しパルスを分割するのに容易に使用することができる。図示した（且つ単に説明を単純にするための）実施例では、装置の軸Ｙを横断する斜断面８を選択した。この軸Ｙは、同時に位相エンコード軸ＣＰである。通常、軸ＣＰは、軸Ｙと共線ではない。以下の説明は、上記例に基づきおこなう。しかし、上記例は、本発明が単純化に大きく貢献しているかを明らかにしている例に正に該当する。

読み出し軸りは、その部分では、画像の平面と共線であるが、位相エンコード軸ＣＰに垂直である。選択軸Ｓは、この画像に垂直である。画像の軸Ｙ及びＺに対する選択軸Ｓの方向は、Ａによって決定することができる。従って、選択パルス１３と２０及び１６は、各々、装置のＸ及びＹ軸上で、パルス２２から２４及びパルス２５から２７に分割すべきである。同様に、読み出しパルス１９及び２１は、各々、Ｘ及びＹ軸上で、パルス２８と２９及び３０と３１に分割される。パルス２３と２９及び２６と３１は互いに極性が反対であるので、パルス２３と２９及び２６と３１は、必要ならば、１つにすることができる。一方、パルス１８は、断面８をめる傾斜によって画像軸Ｙ上に保持されている。

通常の場合のように、パルス２３と２９及び２６と３１が互いに打ち消しあって消滅化しないと仮定すると、その結果、これらの組は、毎回、勾配パルスを発生させる。その形は、各々、パルス２０もしくは２１に相似である（場合によって符号は除く）。従って、これらの勾配パルスを装置の画像軸に沿って発生させるために必要な装置は請求められた画像がこの画像軸に対して斜めではない時勾配パルスを発生させるために使用することのできる装置と同じものである。よって、この装置は、公知の装置である。各々の検査で違うのは、入力される強さだけである。従って、同じ構造で画像軸の各々に様々な勾配パルスを入力する装置の３つの複製を製造することからなる極めて単純な装置である。シーケンサに含まれるこれらの装置は、パルス発生器１１にプログラムされた命令を供給する。その結果、これらのパルス発生器の出力に、所定の形と振幅の勾配パルスが発生する。

従って、２つの軸（ここでは、ＸとＹ）間もしくは画像が傾斜している場合は３つの軸間の選択パルスの配分によって、同じ型のプログラムを実施して、ｔ−ａ時と１２時の間、ｔ１時とｔ８時の間及びｔ６時後に、同じ３つの軸にパルスを入力することが必要になる。また、同様な理由で、３つの軸ｘ，ｙ，ｚ間の位相エンコードＣＰの配分には、ｔｉとｔ５の間にこれらのパルスを発生させるための３つのプログラムが必要である。これは、全部、シーケンサのソフトウェアを変更することで実施できる。

本発明では、斜めの画像を作成するのに、理論上必要であると想定される装置だけが必要になることが分かる。予め決められた時間も同じで、パルスの形も同じである時、パルスの強さだけが各シーケンスで、各パルスごとに決定されなければならないからである。これらの強さは、装置の画像軸ｘＳｙ，ｚに対する画像の傾斜Ａに方向余弦に応じて変化する。また、本発明は、パルスが全部同じ上がり時間と下がり時間（ｔ−ｉｔ−ｔ、ｔｚｔｓ及びｔ　ｓ　ｔ　ｓ）を有するという特徴がある。これらは、全部、一般に台形の形となる。また、好ましい方法では、可能な限り、１つのパルスの勾配が終わるとすぐに別の勾配が始まるように、プログラムは作成される。遊び時間はない。第２図ｅ及び第２図ｇは、このことを明示している。すなわち、パルスは隣接している。実際、これらの図面は、ここでは最小エコ一時間Ｔに対応している。エコ一時間が最小でなければ、位相エンコードパルス１８、２３、２６、２９、３１と再選択パルス２４、２７との間に隙間がある。

画像中に何であれ傾斜がある一般的な実施例では、位相エンコードパルスも、もちろん、連続したシーケンスごとに変化することができ、別の画像軸の可変のパルス４１及び４２に分割される。

曜腔讃審鱗央一一…鵠１−−−−・ｐ（τ／　Ｆ　Ｍ　３７　／　Ｑ　Ｏ２９９ＪＰ−Ａ−６１０Ｂ４Ｓ４９　３０１０４／８６　ＮｃｎａＦｏｒ　ｒｎｏｒｅ　＋：ｅ：ａｉｌｓ　ａｂｏｕ：　＞Ｌｓ　ａｒｚ、ｅｘ　：

Claims

【特許請求の範囲】

１．各磁気共鳴装置を使用する画像処理にパルス勾配を印加する方法であって、； −ほぼ同時に発生する勾配パルスのために、共通の形を選択する； −各勾配パルスを上記装置の各軸に入力するために、共通の時を選択する； −上記の画像に関する勾配パルスを、上記の共通の時の選択によって決定された順番で、上記装置の画像軸に対して該装置の傾斜の方向余弦に応じて上記装置の画像軸に分配する；ことを特徴とする方法。
２．上記の画像処理が２ＤＦＴ型画像作成方法の使用を含み、上記の画像軸が選択軸、位相エンコード軸及び読み出し軸であり、上記の装置の画像軸が互いに直交しており、且つ該画像軸の１つが診断に必要な方向付け磁場と同じ方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
３．上記の勾配パルスの印加が、画像選択の第１段階、選択再位相化、位相エンコード及び読み出しプリコードの第２段階、選択を行う第３段階及び読み出しを行う第４段階の４つの典型的な段階からなり、第１段階と第２段階及び第３段階と第４段階は各々時間的に互いに隣接していることを特徴とする請求項２に記載の方法。
４．上記のパルスには、一般的な台形の形が選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
５．上記の勾配パルスの配分のために、該パルスの振幅に対してだけ働きかけることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。