JPH02211124A - 磁気共鳴イメージング装置 - 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、核磁気共鳴（以下ｒＮＭＲＪと略記する）現
象を利用して被検体（人体）の所望部位の断層像を得る
磁気共鳴イメージング装置に関し、特に傾斜磁場発生手
段に印加する傾斜磁場波形に対する渦電流損を補正する
ことができる磁気共鳴イメージング装置に関する。

〔従来の技術〕

磁気共鳴イメージング装置は、ＮＭＲ現象を利用して被
検体中の所望の検査部位における原子核スピン（以下単
に「スピン」と称す）の密度分布、緩和時間分布等を計
測して、その計測データから被検体の任意断面を画像表
示するものである。そして、従来の磁気共鳴イメージン
グ装置は、被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発
生手段と、上記被検体の生体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ために高周波信号を照射す
る送信系と、上記の核磁気共鳴により放出される高周波
信号を検出する受信系と、この受信系で検出した高周波
信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系と、上記
送信系及び受信系にデータ収集に必要な命令を送ると共
に上記傾斜磁場発生手段に傾斜磁場発生指示波形を送る
シーケンサとを備えて成っていた。

この従来の磁気共鳴イメージング装置においては、位置
情報を得るための傾斜磁場は高周波パルスで発生させる
ものであり、これにより高周波分が多くなり、この高周
波分によって傾斜磁場発生系に渦電流が発生するもので
あった。そこで、従来は、傾斜磁場発生手段に印加する
傾斜磁場波形に対する渦電流損の影響を除去するために
、第５図に示すように、シーケンサｐから出力される傾
斜磁場波形の指示信号Ｓ１を傾斜磁場電源ｑに伝達する
ライン上に渦電流補正回路ｒを挿入していた。そして、
この渦電流補正回路ｒは、一般に第６図に示すように、
上記渦電流損による影響が数種の指数関数により構成さ
れると仮定して、数種のコンデンサ容量、Ｃ２，・・・
、Ｃｎと抵抗Ｒ工、Ｒ２゜・・・、Ｒｎとをそれぞれ組
み合わせて成る微分回路により、上記シーケンサｐから
入力した指示信号Ｓ１をオーバドライブさせ、このオー
バドライブさせた信号Ｓ２を傾斜磁場電源ｑへ送出する
ようになっていた。これにより、上記傾斜磁場１１！源
ｑからの出力信号Ｓ、がオーバドライブされ、このオー
バドライブ量により傾斜磁場発生手段に印加する傾斜磁
場波形に対する渦電流損を補正していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の磁気共鳴イメージング装置に
おいては、その渦電流補正回路ｒが第６図に示すように
数種のコンデンサ０４〜Ｃｎと抵抗Ｒ□〜Ｒｎとをそれ
ぞれ組み合わせて成る微分回路で構成されているので、
渦電流損を補正するための補正波形が単純な波形でない
場合は、数種の指数関数に対応するため微分回路をいく
つも挿入しなければならず、その渦電流損を完全には補
正できないものであった。また、発生した傾斜磁場波形
を常時観察しながら、コンデンサ容量Ｃと抵抗Ｒとから
なる補正成分を試行錯誤的に調整しなければならず、調
整が複雑であると共に長時間を要するものであった。さ
らに、上記のように渦電流損が完全には補正できないこ
とから、良い断層像が得られないことがあった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決することが
できる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による磁気共鳴イメ
ージング装置は、被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える
磁場発生手段と、上記被検体の生体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ために高周波信号を
照射する送信系と。

上記の核磁気共鳴により放出される高周波信号を検出す
る受信系と、この受信系で検出した高周波信号を用いて
画像再構成演算を行う信号処理系と。

上記送信系及び受信系にデータ収集に必要な命令を送る
と共に上記傾斜磁場発生手段に傾斜磁場発生指示波形を
送るシーケンサとを備えて成る磁気共鳴イメージング装
置において、上記受信系には、傾斜磁場発生手段により
発生した傾斜磁場を検出すると共にその波形を再現する
磁場検出手段を設け、上記シーケンサの前段には、構成
式が玩知である傾斜磁場発生指示波形と上記検出再現し
た傾斜磁場波形から求めた近似式とを各々ラプラス変換
することによって傾斜磁場発生手段の伝達特性を算出す
ると共にこの算出結果に基づいて指示波形の補正波形を
算出しその指示信号を該シーケンサに送出する波形演算
器を設けたものである。

〔作　用〕 このように構成された磁気共鳴イメージング装置は、受
信系に設けた磁場検出手段により、傾斜磁場発生手段で
発生した現実の傾斜磁場を検出すると共にこの検出した
傾斜磁場の波形を再現し。

シーケンサの前段に設けられ上記磁場検出手段からの信
号を入力した波形演算器により、構成式が既知である傾
斜磁場発生指示波形と上記検出再現した現実の傾斜磁場
波形から求めた近似式とを各々プラス変換することによ
って傾斜磁場発生手段の伝達特性を算出すると共にこの
算出結果に基づいて指示波形の補正波形を算出しその指
示信号を該シーケンサに送出することにより、上記傾斜
磁場発生手段に印加する傾斜磁場波形に対する渦電流損
を補正することができる。

〔実施例〕

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。

第１図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施
例を示すブロック図である。この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
の断層像を得るもので、第１図に示すように、静磁場発
生磁石２と、傾斜磁場発生系３と、送信系４と、受信系
５と、信号処理系６と、シーケンサ７と、中央処理装置
（ＣＰＵ）８と、波形演算器２１とを備えて成る。

上記静磁場発生磁石２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または常電動力式あるいは超電動
力式の磁場発生手段が配置されている。傾斜磁場発生系
３は、Ｘ、Ｙ。

２の三軸方向←こ巻かれた傾斜磁場コイル９と、それぞ
れのコイルを駆動する傾斜磁場型ｇ１０とから成り、上
記シーケンサ７からの命令に従ってそれぞれのコイルの
傾斜磁場電源１０を駆動することにより、ｘ、ｙ、ｚの
三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ。

Ｇｙ、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。送信系４は、被検体１の生
体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせ
るために高周波信号を照射するもので、高周波発振器１
１と変調器１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波コ
イル１４ａとから成り、上記高周波発振器１１から出力
された高周波パルスをシーケンサ７の命令に従って変調
器１２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１３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１４ａ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。

受信系５は、被検体１の生体組織の原子核の核磁気共鳴
により放出される高周波信号（ＮＭＲ信号）を検出する
もので、受信側の高周波コイル１４ｂと増幅器１５と直
交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７とから成り、上記
送信側の高周波コイル１４ａ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１４ｂで検出され、増
幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換器
１７に入力してディジタル量に変換され、さらにシーケ
ンサ７からの命令によるタイミングで直交位相検波器１
６によりサンプリングされた二基列の収集データとされ
、その信号が信号処理系６に送られるようになっている
。この信号処理系６は、ＣＰＵ８と。

磁気ディスク１８及び磁気テープ１９等の記録装置と、
ＣＲＴ等のデイスプレィ２０とから成り。

上記ＣＰＵ８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２０に断層像として表示するようになってい
る。また、シーケンサ７は、ＣＰＵ８の制御で動作し、
被検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送
信系４及び受信系５に送ると共に上記傾斜磁場発生系３
に傾斜磁場発生指示波形を送るものである。

ここで、本発明においては、上記受信系５には磁場検出
手段（２２，２３）が設けられ、上記シーケンサ７の前
段には波形演算器２１が設けられている。上記磁場検出
手段は、傾斜磁場発生系３により発生した傾斜磁場を検
出すると共にこの検出した傾斜磁場の波形を再現するも
ので、前記受信側の高周波コイル１４ｂと同様に被検体
１に近接して配置され前記傾斜磁場コイル９により発生
した矩形波状の傾斜磁場の微分成分を検出する磁場検出
コイル２２と、この磁場検出コイル２２の信号取出線に
接続され該磁場検出コイル２２で検出した傾斜磁場の微
分成分を積分し矩形波として再現する積分器２３とから
成る。そして、この積分器２３からの出力信号は増幅器
２４で増幅されてＡ／Ｄ変換器１７に入力し、このＡ／
Ｄ変換器１７によりディジタル信号に変換されて信号処
理系６に送られるようになっている。また、波形演算器
２１は、上記シーケンサ７から送られ構成式が既知であ
る傾斜磁場発生指示波形と上記磁場検出手段で検出再現
した傾斜磁場波形から求めた近似式とを各々プラス変換
することによって傾斜磁場発生系３の伝達特性を算出す
ると共に、この算出結果に基づいて指示波形の補正波形
を算出しその指示信号を該シーケンサ７に送出するもの
で、前記ＣＰＵ８とシーケンサ７との間に接続されてい
る。

次に、このように構成された磁気共鳴イメージング装置
における渦電流損の補正動作の概念について、第２図及
び第３図を参照して説明する。第２図は傾斜磁場の指示
波形の補正により渦電流損が補正できることを示す概念
図である。まず、同図（ａ）において、傾斜磁場発生系
３に対して第１図に示すシーケンサ７から傾斜磁場発生
指示波形２５を入力すると、上記傾斜磁場発生系３から
は渦電流による損失が生じた現実の傾斜磁場波形２６が
発生する。この現実の傾斜磁場波形２６は。

第１図に示す受信系５内に設けた磁場検出コイル２２及
び積分器２３によって検出再現される。このような現実
の傾斜磁場波形２６を修正して、同図（ｂ）に示すよう
に理想的な傾斜磁場波形２７を発生させるためには、上
記傾斜磁場発生系３に入力させる指示波形を符号２８で
示すような補正波形とする必要がある。この補正波形２
８は、現実の傾斜磁場波形２６の損失部分に対応する箇
所を適宜オーバシュートまたはアンダーシュートさせて
修正したものである。そして、上記補正波形２８の構成
式は、第１図に示す波形演算器２１で傾斜磁場発生系３
の伝達特性を算出することにより求められる。

この伝達特性は、第２図（ａ）において傾斜磁場発生指
示波形２５の構成式をｘ　（ｔ）とし、傾斜磁場発生系
３の構成式をｇ　（ｔ）とし、現実の傾斜磁場波形２６
の構成式をｙ　（ｔ）とすると、第３図（ａ）において
上記傾斜磁場発生指示波形２５の構成式ｘ　（ｔ）をラ
プラス変換したＳ領域関数Ｘ　（ｓ）と、傾斜磁場発生
系３の構成式ｇ　（ｔ）をラプラス変換したＳ領域関数
Ｇ　（ｓ）と、現実の傾斜磁場波形２６の構成式ｙ　（
ｔ）をラプラス変換したＳ領域関数Ｙ　（ｓ）とにより
、次式のようになる。

Ｙ　（ｓ）＝　Ｇ　（ｓ）　・Ｘ　（ｓ）−”−Ｇ（ｓ
）＝Ｙ（ｓ）／Ｘ（ｓ）　　　　　　　　−（１）そし
て、このＧ　（ｓ）が傾斜磁場発生系３の伝達特性とな
る。

また、第２図（ｂ）において傾斜磁場に関する指示波形
の補正波形２８の構成式をｘ（ｔ）”とし、理想的な傾
斜磁場波形２７の構成式をｙ　（ｔ）とすると、第３図
（ｂ）において上記補正波形２８の構成式ｘ（ｔ）’を
ラプラス変換したＳ領域関数Ｘ（ｓ）’と、理想的な傾
斜磁場波形２７の構成式ｙ　（ｔ）をラプラス変換した
Ｓ領域関数Ｙ　（ｓ）と、上記第（１）式で求めた傾斜
磁場発生系３の伝達特性Ｇ（ｓ）とにより、次式が成り
立つ。

ここで、第２図（ａ）に示す傾斜磁場発生指示波形２５
の構成式ｘ　（ｔ）及び第２図（ｂ）に示す理想的な傾
斜磁場波形２７の構成式ｙ（ｔ）’は既知とし、渦電流
による損失が生じた現実の傾斜磁場波形２６の構成式ｙ
　（ｔ）は磁場検出コイル２２及び積分器２３で検出再
現した波形から近似式として求めればよい。

従って、上記第（２）式により求めたＳ領域における補
正波形に関する構成式Ｘ　（ｓ）をラプラス逆変換する
ことにより、第２図（ｂ）に示す補正波形２８の構成式
ｘ　（ｔ）を算出することができる。

そして、このようにして求めた構成式ｘ　（ｔ）の補正
波形２８を傾斜磁場発生の指示波形として、第２図（ｂ
）に示すように傾斜磁場発生系３に入力させることによ
り１発生する傾斜磁場波形は理想的な傾斜磁場波形２７
のように渦電流損が略完全に補正される。

次に、このような渦電流損の補正動作の手順について、
第４図に示すフローチャートを参照して説明する。まず
、第１図に示すシーケンサ７から傾斜磁場発生指示波形
（４ｉ！成弐Ｘ（ｔ））を傾斜磁場発生系３に対して入
力する（ステップＡ）。次に、上記傾斜磁場発生系３の
傾斜磁場コイル９によって発生された傾斜磁場は、受信
系ゆの磁場検出コイル２２によって検出されると共に積
分器２３によって再現され、現実の傾斜磁場波形（構成
式ｙ（ｔ））として検出される（ステップＢ）。この現
実の傾斜磁場波形ｙ　（ｔ）は、第２図（ａ）に示すよ
うに渦電流損が生じている。そして、上記現実の傾斜磁
場波形ｙ　（ｔ）の信号は、Ａ／Ｄ変換器１７及びＣＰ
Ｕ８等を介して波形演算器２１へ入力し、その近似式が
算出される（ステップＣ）。

一方、上記シーケンサ７からの傾斜磁場発生指示波形ｘ
　（ｔ）の信号は、波形演算器２１へも入力し、ラプラ
ス変換されてそのＳ領域の関数Ｘ　（ｓ）が作成される
（ステップＤ）。また、上記検出された現実の傾斜磁場
波形ｙ　（ｔ）の近似式も波形演算器２１でラプラス変
換され、そのＳ領域の関数Ｙ　（ｓ）が作成される（ス
テップＥ）、そして、このようにして求めたＳ領域関数
Ｘ　（ｓ）とＹ　（ｓ）とにより、前記第（１）式を用
いて演算し、第３図（ａ）に対応して上記傾斜磁場発生
系３の伝達特性Ｇ　（ｓ）を算出する（ステップＦ）。

一方、第２図（ｂ）に示す理想的な傾斜磁場波形（構成
式ｙ（ｔ）”）は既知であり、この波形の信号をシーケ
ンサ７から波形演算器２１へ入力しくステップＧ）、ラ
プラス変換してＳ領域の関数Ｙ（ｓ）’を作成する（ス
テップＨ）、その後、上記ステップＦで求めた伝達特性
Ｇ　（ｓ）とステップＨで求めた理想的な傾斜磁場波形
のＳ領域関数Ｙ（ｓ）”とにより、前記第（２）式を用
いて演算し、第３図（ｂ）に対応してＳ領域における補
正波形の構成式Ｘ（ｓ）を算出する（ステップＪ）。そ
して、上記求めた補正波形の構成式Ｘ（ｓ）をラプラス
逆変換することにより（ステップＫ）、　第２図（ｂ）
に示す指示波形の補正波形２８の構成式ｘ　（ｔ）が算
出される（ステップＬ）。そこで、このようにして求め
た構成式ｘ　（ｔ）の補正波形２８を傾斜磁場発生の′
指示波形として、第２図（ｂ）に示すように傾斜磁場発
生系３に入力させることにより。

発生する傾斜磁場波形は理想的な傾斜磁場波形２７のよ
うに渦電流損が完全に補正される。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、受信系５に設け
た磁場検出手段（２２，２３）により、傾斜磁場発生手
段（３）で発生した現実の傾斜磁場を検出すると共にこ
の検出した傾斜磁場の波形２６を再現し、シーケンサ７
の前段に設けられ上記磁場検出手段（２２，２３）から
の信号を入力した波形演算器２１により、構成式が既知
である傾斜磁場発生指示波に２５と上記検出再現した傾
斜磁場波形２６から求めた近似式とを各々ラプラス変換
することによって傾斜磁場発生手段（３）の伝達特性を
算出すると共に、この算出結果に基づいて指示波形の補
正波形２８を算出することができる。そして、このよう
にして求めた補正波形２８を傾斜磁場発生の指示波形と
してその信号をシーケンサ７に送出し、このシーケンサ
７から傾斜磁場発生手段（３）に入力させることにより
、発生する傾斜磁場波形は第２図（ｂ）に示すように理
想的な傾斜磁場波形２７となり、渦電流損を略完全に補
正することができる。従って、従来のように試行錯誤的
な調整操作を不要として、容易かつ短時間に渦電流損を
補正できる。また、上記のように渦電流損を略完全に補
正できることから。

良い断層像が得られ、装置の診断能を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施
例を示すブロック図、第２図及び第３図は本発明の磁気
共鳴イメージング装置における渦電流損の補正動作の概
念を示す説明図、第４図は上記渦電流損の補正動作の手
順を示すフローチャート、第５図は従来の磁気共鳴イメ
ージング装置における渦電流損の補正部分を示す要部ブ
ロック図、第６図はその渦電流補正回路の内部構成を示
す回路図である。 １・・・被検体、　２・・・静磁場発生磁石、　３・・
・傾斜磁場発生系、　４・・・送信系、　５・・・受信
系、６・・・信号処理系、　　７・・・シーケンサ、　
８・・・ＣＰＵ、　９・・・傾斜磁場コイル、　　１０
・・・傾斜磁場電源、　　１４ａ、１４ｂ・・・高周波
コイル、　　２１・・・波形演算器、　２２・・・磁場
検出コイル、　２３・・・積分器、　２５・・・傾斜磁
場発生指示波形、　２６・・・現実の傾斜磁場波形、　
２７・・・理想的な傾斜磁場波形、　２８・・・指示波
形の補正波形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、
   上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気
   共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送信系と
   、上記の核磁気共鳴により放出される高周波信号を検出
   する受信系と、この受信系で検出した高周波信号を用い
   て画像再構成演算を行う信号処理系と、上記送信系及び
   受信系にデータ収集に必要な命令を送ると共に上記傾斜
   磁場発生手段に傾斜磁場発生指示波形を送るシーケンサ
   とを備えて成る磁気共鳴イメージング装置において、上
   記受信系には、傾斜磁場発生手段により発生した傾斜磁
   場を検出すると共にその波形を再現する磁場検出手段を
   設け、上記シーケンサの前段には、構成式が既知である
   傾斜磁場発生指示波形と上記検出再現した傾斜磁場波形
   から求めた近似式とを各々ラプラス変換することによっ
   て傾斜磁場発生手段の伝達特性を算出すると共にこの算
   出結果に基づいて指示波形の補正波形を算出しその指示
   信号を該シーケンサに送出する波形演算器を設けたこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。