JPH02218347A - 磁気共鳴画像撮影装置 - 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） 本発明はシネスキャン実現可能な磁気共鳴画像撮影装置
（以下ＭＨＩという）に関し、特に心拍の任意の位相に
おける画像を得ることのできるＭＨＩに関する。

（従来の技術） 原子核を静磁場中におくと、原子核は磁界の強さと原子
核の種類によって異なる定数に比例した角速度で歳差運
動をする。この静磁場に垂直な軸に前記の周波数の高周
波回転磁場を印加すると磁気共鳴がおこり、前記定数を
有する特定の原子核の集団は共鳴条件を満足する高周波
磁場によって準位間の遷移を生じ、エネルギー準位の高
い方の準位に遷移する。共鳴後高い準位に励起された原
子核は低い準位に戻ってエネルギーの放射を行う。

ＭＲＩはこの特定の原子核による核磁気共鳴（以下ＮＭ
Ｒという）現象を観察して被検体の断層像を撮像する装
置である。

ＭＨＩにおいてフーリエ変換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４図に示す。図に
おいて、（イ）図はそれぞれリード軸１　ワーブ軸、ス
ライス軸であるｘ、ｙ、ｚ軸にＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚの勾配
磁場を与え、高周波磁場をＸ軸に印加する状態を示す図
で、（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。期間１において、励起パルス１とスライ
ス勾配２によりｚ−０を中心とする２方向に垂直なスラ
イス面内のスピンが選択的に励起される。期間２のリフ
ェーズ勾配３はスライス勾配２により乱れたスピンの位
相を元に戻すためのものである。

同じ期間２のデイフェーズ勾配４はデータ読み出し期間
４の時間的中心にＳＥ信号５の中心が一致するようにス
ピンに場所に応じた位相差を与えるためのものである。

期間２では更にｙ方向の位置に比例してスピンの位相を
ずらせてやるためのワーブ勾配６を印加しており、ワー
ブ勾配６は毎周期その強度を変えて印加されている。そ
の後反転パルス７を与えて磁気モーメントを揃え、その
後に現れるＳＥ信号５を観察する。期間４ではＸ軸にリ
ード勾配８を印加する。これにより、デイフェーズ勾配
４で与えられた位相差は、期間４のリード勾配８の時間
的中心で相殺されＳＥ信号５が現れる。このシーケンス
をビューといい、パルス繰り返し周期ＴＲ後に再び励起
パルス１を加えて、次のビューを開始する。

上記のようなＭＨＩによって心臓等循環系の画像撮影を
行う方法として、現在、被検者の心拍の任意の位相にお
ける像を得ることのできるシネスキャンという方法があ
る。この方法は第４図のパルスシーケンスとは異なり、
高速スキャン法を用いてデータを収集する一方、心電信
号に同期させて、心拍周期毎に位相エンコード量を変化
させる方法である。高速スキャン法のパルスシーケンス
の一例を第５図に示す。図において、第４図と同等の部
分には同一の符号を付しである。通常、９０°より小さ
いフリップ角α６で励起し、反転パルスを用いる代りに
リード軸の勾配を反転させることで信号を得ているので
、ＴＲを短くとることができ、高速のスキャンが可能に
なっている。

シネスキャンでは、高速スキャン法を用いて１心拍周期
内に複数回のデータ収集を行う一方、心電信号に同期さ
せて、心拍周期毎に、位相エンコード量、つまり第５図
のワーブ勾配６の大きさを変化させる。第６図は、この
ことを示す概念図である。図において、（イ）は被検体
から別途採取している心電信号の図で、１０はその波形
中のＲ波である。（ロ）は心電信号に同期して変化させ
る位相エンコード量の図で、心電信号の１心拍毎にワー
ブ勾配の大きさを切り替えている。（ハ）は１心拍中に
複数のデータを採取するデータ収集のタイミングを示し
ている図である。この方法によれば、例えば、２５６ビ
ユーのスキャンを行うとき、心拍２５６回の間に２５６
回の異なる位相エンコード量のワーブ勾配に対するデー
タが取得される。これから任意の心拍位Ｆ口における像
を得るためには、各位相エンコードにおける所望の心拍
位相のデータを同一位相エンコード量のデータから、求
める心拍位相の前後のデータを按分比例する等の方法で
補間データを生成すればよい。位相エンコード量の切り
替えに関しては、スキャンと並行して心電信号を観測し
、（イ）の心電信号を得てそのＲ波１０等からトリガを
取り出すことによりタイミングを規定している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、所望の像の心拍位相が位相エンコード量を切
り替える時期の近くでなければ、その位相におけるデー
タを得るための補間演算は効果的に行えるが、位相エン
コード量切り替え時の近くの場合には補間データを得る
のに、位相エンコード量の異なるビューのデータは使え
ないため、補間演算を行うことができない。この状態を
第７図に示す。図において、（イ）、（ロ）、（ハ）は
第６図と同様にそれぞれ心電信号２位相エンコード量及
びデータ収集のタイミングを示している。

図中、１１は画像データを取得しようとする所望の心拍
位相点で、１２は同じく画像データを取得しようとする
他の所望の心拍位相点である。心拍位相点１１は位相エ
ンコード量切り替えの中間に属し、補間を行うための近
傍のデータは同一位相エンコード量で取得したデータ中
から選ばれるが、心拍位相点１２は位相エンコード量切
り替えの直前の点なので、心拍位相点１２の両側から同
一位相エンコード量をもつデータを取ることができず、
効果的な補間を行なうことができないという問題点があ
る。

この欠点を補うためには２心拍毎に位相エンコ−ド量を
切り替える方法が考えられる。しかし、この方法では、
任意の位相について補間を効果的に行なうことはできる
が、１つの位相エンコード量に対し、２心拍分の時間が
必要となるので、スキャン時間が２倍必要であるという
欠点がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、如何なる位相においても所望の位相においてデータを
取得することができ、又、長いスキャン時間を必要とし
ないスキャンを行なうことのできるＭＲＩを実現するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、シネスキャンを実現し
得る磁気共鳴画像撮影装置において、被検体から心電信
号を取り出す心電信号検出手段と、前記心電信号に基づ
いてトリガ信号を発生するトリガ発生手段と、前記トリ
ガ信号から位相エンコード量を切り替える時期までの遅
延時間を決定する遅延時間決定手段と、前記決定された
遅延時間後に位相エンコード量を逐次切り替える手段と
を具備することを特徴とするものである。

（作用） 心電信号検出手段から心電信号を取り出し、心拍の周期
を求め、心拍周期に対応してトリガ信号から位相エンコ
ード量の切り替え時までの遅延時間を設定する。ＭＨＩ
は心電信号に基づいてトリガを発生し、設定された遅延
時間後ワーブ勾配を切り替える。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例のＭＲＩのブロック図である
。図において、２１は内部に被検体を挿入するための空
間部分（孔）を有し、この空間部分を取巻くようにして
、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイルと勾配
磁場を発生する勾配磁場コイル（勾配磁場コイルはＸ＋
　　Ｙｒ　　ｚの３軸のコイルを備えている。）と被検
体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与
えるＲＦ送信コイルと被検体からのＮＭＲ信号を検出す
る受信コイル等が配置されているマグネットアセンブリ
である。静磁場コイル、勾配磁場コイル、ＲＦ送信コイ
ル及び受信コイルは、それぞれ静磁場電源２２、勾配磁
場駆動回路２３、ＲＦ［力増幅器２４及び前置増幅器２
５に接続されている。

シーケンス記憶回路２６は計算機２７からの指令に従っ
て任意のビューで、ゲート変調回路２８を操作（所定の
タイミングでＲＦ発振回路２９のＲＦ出力信号を変調）
し、第４図のパルスシーケンスに基づ＜ＲＦパルス信号
をＲＦ電力増幅器２４からＲＦ送信コイルに印加する。

又、シーケンス記憶回路２６は、同じく第４図のパルス
シーケンスに基づくシーケンス信号によって勾配磁場駆
動回路２３を操作して、ｘ＊　　Ｙｒ　　Ｚの３軸にそ
れぞれ勾配磁場を供給する。３０はＲＦ発振回路２９の
出力を参照信号として、前置増幅器２５の受信信号出力
を位相検波する位相検波器である。

この出力信号はＡＤ変換器３１においてディジタル信号
に変換され、計算機２７に入力される。

３２は計算機２７に種々のパルスシーケンスの実現のた
めの指示及び種々の設定値等の入力をするための操作コ
ンソール、３３は計算機２７で再構成された画像を表示
する表示装置である。３４はマグネットアセンブリ２１
内の被検者に取り付けられた電極から取り込まれた心電
波形を検出する心電検出回路で、この信号は計算機２７
に送られ、スキャンを開始するトリガー信号として使わ
れる。

次に、上記のように構成された実施例の装置の動作を説
明する。通常の動作においては、操作コンソール３２を
操作してパルスシーケンスのタイミング、ＲＦパルスの
振幅、パルス幅等の設定を行ない、計算機２７に前記設
定値に基づく信号を入力する。計算機２７は前記設定値
に基づいて制御信号を発生し、シーケンス記憶回路２６
に送る。

シーケンス記憶回路２６は前記の信号に基づき勾配磁場
駆動回路２３を制御して所定のパルスシーケンスの勾配
磁場を作らせ、又、ゲート変調回路２８を制御する。ゲ
ート変調回路２８はＲＦ発振回路２９で発振し出力され
たＲＦ倍信号設定されたパルス幅、振幅を有する信号に
変調し、被変調ＲＦパルスをＲＦ電力増幅器２４に供給
する。この被変調ＲＦパルスはＲＦ電力増幅器２４にお
いて増幅され、マグネットアセンブリ２１に静磁場電源
２２によって生ずる静磁場中において、勾配磁場駆動回
路２３によって各軸に与えられた勾配磁場と相俟って励
起したスピンを共鳴させる。次いでリード勾配を繰り返
し反転させて生じた信号は受信され、前置増幅器２５で
増幅され、位相検波器３０に入力される。位相検波器３
０は、ＲＦ発振回路２９の出力を参照信号として入力Ｎ
ＭＲ信号を位相検波し、その出力信号をＡＤ変換器３１
に送る。ＡＤ変換器３１においてディジタル信号に変換
されたＮＭＲ信号は、計算機２７においてスキャンシー
ケンスに応じた所定の処理により、画像再構成されて表
示装置３３に表示される。

心電信号に同期してスキャンシーケンスを制御する場合
は、操作者は、先ず心電計によって、もしくはＭＨＩに
心電信号をモニタする機能があればそれにより、被検体
の平均心拍周期Ｔｃを調べる。次に操作者は、所望の像
の心拍位相に位相エンコード量の切り替え時期が重なら
ないように遅延時間Ｔｄを決定する。遅延時間Ｔｄの決
定は第２図に示すようにして行なう。図によれば、心電
信号のＲ波１０の周期を１００％として、所望の位相が
Ｒ波１０の周期の０〜５０％の範囲の所にあるとすると
、ワーブ量を切り替える時期を５０％と１００％の中間
付近、即ち、７５％付近の位相を選択するのが良いこと
が示される。即ち、Ｔｄ−Ｔｅｘｔ、７５ となる。

操作者は、操作コンソール３２によって、パルスシーケ
ンスの各パルスの時期等のスキャンパラメータを設定す
るときに、遅延時間Ｔｄも設定する。計算機２７は設定
されたスキャンパラメータに基づきシーケンス記憶回路
２６の内容を書き換える。シーケンス記憶回路２６は、
心電検出回路３４から計算機２７を経由して送られる心
電信号のＲ波１０に基づいてトリガを発生し、設定され
たスキャンパラメータに従ってスキャンを開始するよう
に勾配磁場駆動回路２３を制御する。この時、ワーブ勾
配の大きさ即ち、位相エンコード量は設定された遅延時
間Ｔｄ後に切り替えられる。

以上説明したように遅延時間を設定する手段を設けたこ
とにより、所望の心拍位相の範囲を位相エンコード量切
り替え周期の中心付近に置いてデータ収集することがで
き、所望の心拍位相のデータを得るときのデータの補間
演算を従来のスキャン時間と同じ時間で効果的に行なう
ことができる。

尚、本発明において、前記実施例に示した設定以外に次
のように行なうことができる。

（１）遅延時間の設定を心拍周期に対する割合で設定で
きるようにしてもよい。即ち、第２図の例では、平均心
拍周期Ｔｃと、７５％という値を設定するようにしても
よい。第２図では所望の位相範囲を０〜５０％としたが
、例えば、所望の位相範囲が１０〜３０％と７０〜９０
％の範囲にある場合は、ＴｄをＴｃＸ０１５程度に選択
すればよく、５０％という値を設定する。

（２）平均心拍周期Ｔｃを操作者が測定するようにして
いたが、採取している心電検出回路の信号から計算機が
自動的に計測するようにしてもよい。

（３）遅延時間Ｔｄを設定するようにしたが、所望の心
拍の位相の範囲を設定し、この設定人力に基づき計算機
に遅延時間を演算させ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、心拍周期中
の任意に指定する位相において、データを取得すること
ができ、しかもそのためにスキャン時間を長くする必要
がなくなり、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装置のブロック図、第２図
は遅延時間設定の一例を示す図、第３図は遅延時間Ｔｄ
と位相エンコード量の切り替え時期の関係を示す図、第
４図は従来のＭＨＩのパルスシーケンスの図、第５図は
高速スキャン法のパルスシーケンスの１例を示す図、第
６図は従来のシネスキャンによるデータ収集の説明図、
第７図はデータ取得所望の心拍位相点と位相エンコード
量との関係を示す図である。 １・・・励起パルス　　　　２・・・スライス勾配５・
・・ＳＥ倍信号　　　　６・・・ワーブ勾配８・・・リ
ード勾配　　　　１０・・・Ｒ波１１．１２・・・デー
タ取得所望の心拍位相点２１・・・マグネットアセンブ
リ ２２・・・静磁場電源　　　２３・・・勾配磁場電源２
４・・・ＲＦ電力増幅器　２５・・・前置増幅器２６・
・・シーケンス記憶回路 ２７・・・計算機　　　　　２９・・・ＲＦ発振回路３
０・・・位相検波器　　　３２・・・操作コンソール３
３・・・表示装置　　　　３４・・・心電検出回路特許
出願人　横河メディカルシステム株式会社第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シネスキャンを実現し得る磁気共鳴画像撮影装置におい
   て、被検体から心電信号を取り出す心電信号検出手段と
   、前記心電信号に基づいてトリガ信号を発生するトリガ
   発生手段と、前記トリガ信号から位相エンコード量を切
   り替える時期までの遅延時間を決定する遅延時間決定手
   段と、前記決定された遅延時間後に位相エンコード量を
   逐次切り替える手段とを具備することを特徴とする磁気
   共鳴画像撮影装置。