JPH02255128A - 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） 本発明は磁気共鳴画像撮影装置（以下ＭＲＩという）に
関し、特に体動による画像劣化を防止する手段を備えた
ＭＲＩ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起こり、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。

ＭＲｒ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。

ＭＲＩ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２図と第３図に示
す。第２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Ｘ軸
に印加する状態を示している。

第３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２＝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−夕読み出し期間４の時間的中心にＳＥ信号７
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位相エン
コード勾配６を印加しており、位相エンコード勾配６は
毎周期その強度を変えて印加している。その後反転パル
ス５を与えて磁気モーメントを揃え、その後に現れるＳ
Ｅ信号７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７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。

上記のようなパルスシーケンスにおいて、位相エンコー
ド勾配６は振幅を最小値から最大値まで毎ビュー振幅を
変えて印加されている。

このＭＨＩにおいて、腹部スキャンを行うときに、呼吸
による体動があると体動に基づくアーティファクトがゴ
ーストとして画像上に生ずる。このアーティファクトの
防止方法として、最も初歩的なものに呼吸性体動とスキ
ャンシーケンスとを同期させる呼吸ゲート法がある。し
かしこの方法は、呼吸の周期が略４秒位あって長いため
、第３図に示すパルスシーケンスの繰り返し周期ＴＲを
呼吸の周期に等しくするとスキャン時間も長く、任意の
コラトラストが得られない等多くの欠点を有していた。

これに対し、各ビューの開始時点での体動の状態即ち呼
気、吸気のタイミングである体動の状態により、位相エ
ンコード勾配６の位相エンコード量を制御する方法や、
高速スキャン法を用いた息止めのスキャン等が現れ、そ
れなりの効果を上げている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、息止めスキャンでは上記のようにブタ収集時
間に限界があり、ＳＮ比として必ずしも満足の行くもの
ではない。又、体動の状態により位相エンコード量を制
御する方法はアキシャル像及び体動が主として面内の動
きであるサジタル像に関しては有効であるが、体動が主
としてスライス方向であるコロナル像に関しては、何の
考慮もされていない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、体動によりスライス位置がずれてしまうために生ずる
画質の低下を防止することのできるＭＲＩを提供するこ
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、呼吸にょる体動の周期
と体壁の動きを検出する体動検出手段と、検出された体
壁の動きから体内のスライス面の体の厚み方向への動き
と変化を算出する演算手段と、該演算手段の出力により
スライス位置とスライス厚を変化させる手段とを具備す
ることを特徴とするものである。

（作用） 被検体に取り付けられた体動検出手段により検出された
体動の周期や体壁の動きにより、演算手段は体内のスラ
イスしようとする部分のスライス面の位置と、スライス
厚を算出し、その演算結果により、スライス位置とスラ
イス厚を変化させる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の装置のブロック図である。

図において、１１は内部に被検体を挿入するための空間
部分（孔）を有し、この空間部を取り巻くようにして、
被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイル１２と勾
配磁場を発生する勾配磁場コイル１３（勾配磁場コイル
はｚ、　　ｙ、　　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
出する受信コイルから成るＲＦコイル１４等が配置され
ているマグネットアセンブリである。マグネットアセン
ブリ１１中の被検体には呼吸性体動の周期や胸壁の位置
を捕らえるための呼吸センサ１５が取り付けられている
。静磁場コイル１２は静磁場電源１６に、勾配磁場コイ
ル１３は勾配磁場電源１７に、ＲＦコイル１４は送受切
替回路（図示せず）を通してＲＦ送信回路１８とＮＭＲ
信号受信回路１９に接続されている。２０は静磁場電源
１６、勾配磁場電源１７及びＲＦ送信回路１８を制御し
て、所定のシーケンスにより勾配磁場及びＲＦ磁場を発
生させるスキャンコントローラである。この結果被検体
から得られるＮＭＲ信号は、ＮＭＲ信号受信回路１９、
スキャンコントローラ２０を経て計算機２１に送られ、
ここで画像化され、表示装置２２に表示される。操作者
は表示装置２２により画像を観察して操作卓２３でシス
テム全体の制御をすることができ、これによって任意の
パルスシーケンスを実現できる。又、スキャンコントロ
ーラ２０は呼吸センサ１５からの信号をモニタしていて
、これに応じてパルスシーケンスの任意の部分を変更す
ることができる。

次に以上のように構成された実施例の動作を説明するが
、動作説明の前に体動により生ずる画像の劣化を防止す
る装置の原理を説明する。

人体の呼吸性体動は、第４図に示すように、主として人
体の厚み方向の動きである。この胸壁３１の動きに対し
て、体内の任意の点は、その位置に比例した移動量で動
く。即ち、第４図に示す人体内のＡ点、Ｂ点、０点はそ
れぞれ第５図に示すように胸壁３１におけるＰ点がＰ′
の位置にきたときはＡ’　、Ｂ’　、Ｃ’点の位置にな
る。又、Ｐ点がＰ′の位置にきたときはＡ’　、Ｂ’　
　Ｃ’点の位置になる。図で明らかなように、Ａ、　　
Ｂ。

０点はＰ点の動きの量に比例した動きをする。このこと
からコロナルスキャンの時には呼吸センサ１５で検出さ
れた胸壁の位置に応じて、スライス位置とスライス厚を
変えてやれば、常に人体の目的とする位置を目的とする
範囲でスライスすることができる。即ち、第６図におい
て、次式が成り立つようにスライス位置ｘＩ　＋　　Ｘ
　２スライス厚ｄ、、ｄ２を変化させてやれば良い。図
において、（イ）図は呼吸中に息を吐き出した胸郭の収
縮時の図、（ロ）図は呼吸で息を吸い込んだ胸郭の拡張
時の図である。図中、３２は横断面で示す胸郭で、３３
は人体のコロナル像を作るためのスライス部である。（
イ）図の収縮時における成る任意の位置Ｙから胸郭３２
の背中までの距離をａＹからスライス部３３までの距離
をＸ、とする。

（ロ）図の拡張時においては、Ｙから胸郭３３の背中ま
での距離はａで変化はない。そして、Ｙからスライス部
３３までの距離をｘ２とする。又、それぞれの場合のス
ライス部３３の厚みをｄ。

ｄ２とし、胸郭３２の厚みをす、、ｂ２とすると次式が
成立する。

（ｘ、−ａ）：　　（ｘ２−ａ） ”ｌ）＋　　：　ｂ２　＝ｄ＋　　：　ｄ２・°・　（
ｘ、−ａ）　　・ｂ２ −　　（ｘ２−ａ）　　・ｂｌ ・・・　（１） ｄ、・ｂ２−ｄ２　・ｂｌ　　　　　・・・（２）スラ
イス位置は、励起パルスの中心周波数又は、静磁場強度
を、スライス厚は励起パルスのスペクトル幅又は、スラ
イス勾配の強度を、それぞれ変化させることによって変
えることができる。

次に第１図の実施例の装置の動作を説明する。

操作卓２３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、静磁場の強度、励起パルスのスペク
トル幅又はスライス勾配の強度等の設定を行い、計算機
２１に前記設定値に基づく信号を入力する。計算機２１
は前記設定値に基づいて制御信号を発生し、スキャンコ
ントローラ２０に送る。スキャンコントローラ２０は前
記の信号に基づき勾配磁場電源１７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、ＲＦ送信回路
１８を制御して所望の周波数及びパルス幅等のＲＦを出
力させる。この出力はＲＦコイル１４により原子核を励
起する。その結果得られたＮＭＲ信号はＲＦコイル１４
で受信され、ＮＭＲ信号受信回路１９で増幅、検波等の
処理を受け、スキャンコントローラ２０に入力される。

スキャンコントローラ２０に入力されたＮＭＲ信号は計
算機２１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２２により表示さ
れる。

次に、コロナルスキャン時において呼吸による体動の補
正を行う場合について説明する。呼吸センサ１５により
胸壁の位置を検出する。操作者は検出された胸郭３２の
収縮時と拡張時の胸壁３１の位置に応じて（１）式、（
２）式を満足するようにスライス位置をＸ　ｌ　＋　　
Ｘ　２に、又、スライス厚をｄ、、ｄ２に変化させる。

スライス位置を調整するためには、計算機２１によりス
キャンコントローラ２０を制御して、励起パルス１の中
心周波数又は静磁場強度を変えさせる。又、（２）式の
スライス厚ｄ＋、ｄ２は、同じく操作卓２３を操作して
励起パルス１のスペクトル幅、又はスライス勾配２の強
度を変化させる。

呼吸モニタとして、例えばエアーベローズのようなもの
を使用する場合、得られる信号は必ずしも直接胸壁の位
置を示すものではない、そのような場合には、予め何ら
かの方法で呼吸モニタの出力と胸壁位置の関係を調べて
おけばよい。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本
発明は従来の体動により位相エンコード量を制御する方
法と同時に行うことができる。

又、本発明は任意断面のスキャンの場合にも適用可能で
ある。この場合は第７図（イ）、（ロ）に示すように、
呼吸のモーションに応じて、スライス位置、スライス厚
だけでなく、スライスの角度もθ１くθ２のように変化
させることになる。

又、スライスにテーパを持たせてｄ２　＜ｄ３とするこ
とが必要になる場合がある。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、コロナル像
（又はコロナル面からのオブリーク像）に生ずるスライ
ス位置の変動による画質劣化を防止することができ、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３軸に与える勾配磁場と高周波磁場の図、第３図はＭ
ＲＩの標準的なパルスシーケンスの図、第４図は呼吸に
よる胸壁の動きの説明図、第５図は胸壁の動きに対する
体内の各点の動きの説明図、第６図は呼吸によるスライ
ス部の変化の説明図、第７図は任意断面スキャンの場合
のスライス面の説明図である。 １・・励起パルス　　　２・・・スライス勾配７・・・
ＳＥ倍信 号１・・・マグネットアセンブリ １２・・・静磁場コイル　１３・勾配磁場コイル１４・
・・ＲＦコイル　　１５・・・呼吸センサ１６・・・静
磁場電源　　１７・・・勾配磁場電源１８・・・ＲＦ送
信回路　１９・・・ＮＭＲ信号受信回路２０・・・スキ
ャンコントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 呼吸による体動の周期と体壁の動きを検出する体動検出
   手段と、検出された体壁の動きから体内のスライス面の
   体の厚み方向への動きと変化を算出する演算手段と、該
   演算手段の出力によりスライス位置とスライス厚を変化
   させ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。