JPH02289231A - 磁気共鳴イメージングシステム - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気共鳴イメージングに係り、特に拡大ズー
ムイメージングに適する構成を具備する磁気共鳴イメー
ジングシステムに関する。

（従来の技術） 磁気共鳴イメージングによって画像情報を得る磁気共鳴
イメージングシステムは例えば医用診断のために広く使
用されつつある。一般に、このような磁気共鳴イメージ
ングシステムにおいては、被検体を一様な静磁場の中に
配置し、高周波磁場、スライス用勾配磁場、位相エンコ
ード用勾配磁場およびリード用勾配磁場を所定のシーケ
ンスで（該静磁場に重畳して）印加して被検体内に磁気
共鳴を生じさせ、それによって、被検体内の関心領域か
ら発生する磁気共鳴信号のデータを収集して、該関心領
域の情報を画像化して診断情報を得る。

このような磁気共鳴イメージングシステムにおいては、
例えば病変部などの関心領域を詳細に観察するために、
関心領域を任意に拡大した拡大画像を得る拡大ズームイ
メージングを行なう場合がある。しかしながら、従来の
拡大ズームイメージングでは関心領域がイメージング領
域（磁気共鳴信号データの収集領域）の中心から外れた
位置にある（関心領域の中心位置とイメージング領域の
中心位置とが一致していない）と、拡大倍率を上げた場
合に関心領域の像が画像面（つまり表示画面）からはみ
出してしまい、ナイキスト条件が満たされないために、
画像面上の反対側に折返しくａｌｉａｓｉｎｇ）のアー
ティファクトとなってしまう場合が多い、したがって、
このような場合には拡大倍率を大きくとることは難しい
。

すなわち、拡大ズームイメージングは、一般に、データ
収集時間を一定とした場合、位相エンコード用およびリ
ード用の勾配磁場の勾配強度を上げることによって行な
われる。　しかしながら、単に勾配強度を上げると、磁
気共鳴信号の信号帯域が広がることによってナイキスト
条件が満たされなくなる場合がある０例えば、被検体の
関心領域がイメージング領域の中心から外れた位置にあ
る場合、第１３図に示すように、被検体の本来の像７２
の画像領域７１からはみ出した部分の情報により画像面
のはみ出した個所と反対側に折返しによるアーチファク
ト７２が生じる。また、局所励起法を用いた場合でも、
局所励起された領域が画像の中心からずれていると、勾
配強度を上げて高分解能化した場合に上述と同様の問題
が生じる。

これらの問題を解決する方法について検討する。拡大し
ても関心領域が画像領域内にあり、単にそれ以外の部分
の折返しを防ぐだけならＩＬ不要帯域をフィルタでカッ
トすればよい、しかしながら、この方法では関心領域が
画像領域からはみ出してしまう場合には対応できない、
このような場合には、局所ズーミングではないが、次の
ような手法を採用すれば、同一の画像領域について高分
解能の画像が得られる。すなわち。

主としてリードアウト方向について、原理的には、デー
タ収集時間を一定とすれば、磁気共鳴信号のサンプリン
グレートを上げて（したがって、サンプリングポイント
数も増え、それによってフーリエ変換のデータポイント
数も増える）ナイキスト条件が満たされるようにする。

ところが、超高速イメージング法では既に充分に高いサ
ンプリングレートが用いられており、このようなシステ
ムに必要とされる高ビット数のＡ／Ｄ　（アナログ−デ
ィジタル）コンバータでサンプリングレートをさらに上
げることはハードウェアの構成上困難である。

また、上述の方法で、位相エンコード方向についての折
返しによるアーティファクトを避けるためには、エンコ
ードステップのピッチを小さくすればよいが、そのよう
にすると、同一のイメージング領域の画像を得るために
ζ戴　イメージングに必要なエンコードのステップ数が
増大してしまう、しかしながら、特に超高速イメージン
グ法では、例えば被検体の動きに対する対策および横緩
和時間（Ｔ２’）の制限により磁気共鳴信号データの収
集時間に制限があることから、エンコードのステップ数
を増やすことは困難である。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来の磁気共鳴イメージングシステムで
は、拡大ズームイメージングに際して関心領域の中心が
イメージング領域の中心から外れた位置にあるときには
、拡大倍率を上げた場合、該拡大倍率の増加量が大きい
と関心領域の像が表示画面から外れてしまうため、拡大
倍率を大きくとることは難しい。

また、このとき、拡大ズームイメージングあるいは超高
速イメージングのために、勾配磁場の勾配強度を上げる
と、被検体の関心領域の中心位置が磁気共鳴信号データ
の収集領域の中心から外れた位置にある場合、信号帯域
の広がりによってナイキスト条件が満たされなくなり、
折返しによるアーチファクトが生じる。

エコープラナ−法や高速フーリエ法などの超高速イメー
ジング法では、もともとサンプリングレートが非常に高
く設定されているため、高ビット数のＡ／Ｄコンバータ
を用いて、しかも磁気共鳴信号のサンプリングレートを
上げてリード方向についてのナイキスト条件を満たすよ
うにすることはハードウェア構成上困難である。

また、位相エンコード方向の折返しを避けるために、エ
ンコードのピッチを小さくし、エンコードステップ数を
増やすことは、超高速イメージング法のように、エンコ
ードの段階数を増やせない場合には、実現が難しい。

本発明の目的は、上述の問題を解決し、拡大ズームイメ
ージングに際して拡大倍率を大きくしても関心領域の情
報を得ることを可能とし、しかも超高速イメージングに
も対応し得る磁気共鳴イメージングシステムを提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、磁気共鳴信号のサンプリングレー
トを極端に上げたり、位相エンコードのステップ数を増
大させることなく、しかも折返しによるアーチファクト
を生じることなく、高い分解能で診断情報を得ることを
可能とする磁気共鳴イメージングシステムを提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明による磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共
鳴信号データを受信し収集する領域の中心を勾配磁場が
零の点から所定量ずらせることによって、所望の関心領
域を画面の中央に位置させることができるようにする。

本発明によるシステムの第１の態様は、被検体内の関心
領域からの磁気共鳴信号を受信し、所定の参照波を用い
て同期検波回路により検波し、その検波出力をサンプリ
ングすることにより磁気共鳴信号データを収集して磁気
共鳴情報を得るシステムであって、参照波の周波数およ
び位相を位相エンコード用およびリード用の勾配磁場が
零のときの磁気共鳴信号の周波数および位相に対して所
定量シフトすることにより、磁気共鳴信号データを収集
する領域の中心を勾配磁場が零の点から所定量ずらすよ
うにするシステムである。

本発明によるシステムの第２の態様は、リード用勾配磁
場の高速反転スイッチングを用いた超高速イメージング
のシーケンスを採用し、且つ被検体内の関心領域からの
磁気共鳴信号を受信し、所定の参照波を用いて同期検波
回路により検波し、その検波出力をサンプリングするこ
とにより磁気共鳴信号データを収集して磁気共鳴情報を
得るシステムであって、参照波の周波数および位相を位
相エンコード用およびリード用の勾配磁場が零のときの
磁気共鳴信号の周波数および位相に対して所定量シフト
させるにあたり、前記勾配磁場の反転スイッチングに同
期して前記参照波の周波数シフト量を正負に変化させる
とともに、参照波の位相シフト量を前記勾配磁場の反転
スイッチング毎にステップ状に変化させることにより、
磁気共鳴信号データを収集する領域の中心を勾配磁場が
零の点から所定量ずらすようにするシステムである。

（作用） 本発明による磁気共鳴イメージングシステムでは、磁気
共鳴信号データを収集する領域の中心、すなわちイメー
ジング領域の中心を勾配磁場が零の点から所定量ずらす
ので１画像の中心は勾配磁場が零の点からずれる。この
ようにして、イメージング領域の中心を関心領域に一致
させれば、関心領域が画面の中央に位置することになる
ので、例えば大きな拡大倍率で拡大ズームイメージング
を行なった場合でも、関心領域が画面外にはみ出すこと
がない。

また、このシステムでは、磁気共鳴信号を同期検波する
際に用いる参照波の周波数および位相を１位相エンコー
ド用およびリード用の勾配磁場が零のときの磁気共鳴信
号の周波数および位相に対して所定量シフトするので、
その周波数および位相のシフト量に対応して、イメージ
ング領域の中心が勾配磁場が零の点からずれる。

この場合、例えば拡大ズームイメージングや分解能向上
のために勾配強度を太き（することによって磁気共鳴信
号の周波数が上がっても、参照波の周波数シフトにより
同期検波回路の検波出力の周波数が下がるので、次段の
サンプリング系（Ａ／Ｄコンバータ）においてナイキス
ト条件を満たすことができる。これにより読出し方向の
折返しによるアーチファクトを生じることがない０位相
エンコード方向においても５　参照波の位相シフトによ
り、折返しによるアーチファクトが防止される。

（実施例） 第１図に、本発明の第１の実施例による磁気共鳴イメー
ジングシステムの構成を示す。

静磁場磁石ｌおよび勾配コイル３は、それぞれ電源２お
よび駆動回路４によって駆動されて励磁される。静磁場
磁石ｌおよび勾配コイル３の励磁により、被検体５には
一様な静磁場と、該静磁場と同一方向で且つ互いに直交
するＸ。

ｙ、　　ｚの三方向に線形に傾斜する磁場分布を持つ勾
配磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚとが印加される。

プローブ７は、送信部８から高周波信号を受け、被検体
５に高周波磁場を印加する。また、プローブ７は被検体
５内で発生した磁気共鳴信号を受信する。なお、プロー
ブ７は、送信および受信に共用される送受兼用の１セツ
トのコイルを用いて構成しても、送信および受信のそれ
ぞれに専用の各１セツトのコイルを用いて構成してもよ
い。

プローブ７で検出される磁気共鳴信号は、受信部９で増
幅され、検波されてから、データ収集部１１に転送され
、データ収集部１１内のＡ／Ｄコンバータによりディジ
タル信号に変換されて磁気共鳴信号データとなり、電子
計算機１２に送られる。

電源２、駆動回路４、送信部８および受信部９は、全て
システムコントローラｌＯによって制御される。電子計
算機１２は、オペレータの操作に応じてコンソール１３
より与えられる指令に基づいて、システムコントローラ
１０を制御する。電子計算機１２では、データ収集部１
１から送られた磁気共鳴信号データについてフーリエ変
換を含む処理を行ない、被検体６内の所望の特定原子核
の密度分布、あるいはその他の磁気共鳴情報の分布を計
算して画像データを得る。こうして得られた画像データ
は、画像デイスプレィ１４上に画像として表示される。

第２図に、受信部９の詳細な構成を示す。

プローブ７（第１図参照）により検出された磁気共鳴信
号は、高周波増幅器２１により増幅された後、電力分配
器２２により２分配され、２つの同期検波回路２３およ
び２４に入力される。

同期検波回路２３および２４は、互いに９０゜位相の異
なる２つの参照波と入力された磁気共鳴信号とを乗算す
ることにより、各参照波についての同期検波を行なう、
すなわち、同期検波回路２３および２４は、各々が位相
敏感検波回路として動作するばかりでなく、両者が組み
合わされてやはり位相敏感検波回路として機能するいわ
ゆる直交検波回路を構成している。同期検波回路２３お
よび２４の出力信号は、直流増幅器２５および２６によ
り増幅された後、フィルタ２７および２８により不要成
分が除去さ札磁気共鳴信号検出出力となる。この磁気共
鳴信号検出出力は、データ収集部１１（第１図参照）に
供給され、Ａ／Ｄコンバータ３５および３６によりディ
ジタル化される。

基準発振器２９は、同期検波回路２３および２４へ供給
される参照波の基準となる周波数ｆｏの基準信号を発生
する。基準発振器２９から出力される基準信号はＳＳＢ
　（単一側帯波）信号発生器３０により周波数シフトさ
れた後、可変移相器３１に供給される。可変移相器３】
には、Ｄ／Ａ　（ディジタル−アナログ）コンバータ３
２の出力がバッファ３３を介して制御電圧として与えら
れ、ＳＳＢ発生器３０の出力信号を制御電圧に応じた量
だけ位相シフトする。

可変移相器３１の出力は、２つに分岐され、−方は同期
検波回路２３へ参照波として与えられ、他方はさらに９
０＠移相器３４により位相シフトされてから同期検波回
路２４へ参照波として入力される。

ＳＳＢ発生器３０による周波数シフト量Δｆは、システ
ムコントローラＩＯによって制御され、また可変移相器
３１による位相シフト量Δφ（１＞は同じくシステムコ
ントローラｌＯによりＤ／Ａコンバータ３２およびバッ
ファ３３を介して制御される。

在来の一般的なシステムの構成においては、第２図にお
けるＳＳＢ発生器３０．可変移相器３１、Ｄ／Ａコンバ
ータ３２およびバッファ３３が無く、基準発振器２９の
出力がそのまま同期検波２３の参照波入力および９０”
移相器３４に与えられていた。これに対して本実施例で
ＧＡ上述のように参照波の周波数および位相をシフトで
きるように構成されている。

第３図を参照して、本実施例のシステムにおけるイメー
ジングのためのパルスシーケンスを説明する。

まず、高周波磁場ＲＦとして９０°選択励起パルスを印
加すると同時に、Ｘ軸方向のスライス用勾配磁場Ｇｓ（
Ｇｚ）を印加してスライス内の磁化を選択的に励起した
後、ｙ軸上の位置の情報を磁気共鳴信号の位相の情報に
変換するための位相エンコード用勾配磁場Ｇｅ（Ｇｙ）
を印加する０位相エンコード用勾配磁場Ｇｅ（Ｇｙ）は
、スライス用勾配磁場Ｇｓの方向と直交するｙ軸方向の
勾配磁場である１次いで、磁気共鳴信号を読出すための
リード用勾配磁場Ｇｒ（Ｇｘ）を印加することにより磁
気共鳴信号（ＳＩＧＮＡＬ）を受信し、検出する。リー
ド用勾配磁場Ｇｒ（Ｇｘ）は、スライス用勾配磁場Ｇｓ
および位相エンコード用勾配磁場Ｇｅと直交するＸ軸方
向の勾配磁場である。このようにして受信され検出され
た磁気共鳴信号（ＳＩＧＮＡＬ）が、さらにＡ／Ｄ変換
されて、磁気共鳴信号データとして収集される。

以後、上述とほぼ同様のシーケンスを位相エンコード用
勾配磁場Ｇｅの強度を破線で示すようにステップ的に変
化させて繰返し実行することによって、２次元の画像を
生成するために必要な磁気共鳴信号データを収集し、該
磁気共鳴信号データをもとにして磁気共鳴画像を得る。

上述のシーケンスによりイメージングを行なう場合、本
実施例では第２図のような構成を用いて、第３図に示す
ようにリード用勾配磁場Ｇｒの印加タイミング（磁気共
鳴信号の受信・検出タイミング）に合せて、同期検波用
参照波の周波数をｆｏからΔｆだけシフトし、さらに位
相をΔφ（ｋ）のように例えば位相エンコードの各ステ
ップ毎に、つまり位相エンコード用勾配磁場Ｇｅをステ
ップ的に変える毎にステップ的にシフトさせる。ここで
、ΔｆおよびΔφ（ｋ）は次式（１）　（２）のように
設定される。

Δｆ　＝ｙＧｘ　−ｘｏ　／　２７Ｃ−・−（１）Δφ
（ｋ）　　＝ｙＧｙ　　−ｙｏ　　・ΔＴ−ｋ　−（２
）ここで、 γ：核磁気回転比 Ｇｘ　：　ｘ方向の勾配磁場（Ｇ「）の勾配強度 Ｇｙ：ｙ方向の勾配磁場（Ｇｅ　）の勾配強度 ｋ　：多段階の位相エンコードの段階数（ｋ−±１．±
２．・・・±ｎ） ΔＴ二位相エンコード用勾配磁場Ｇｅの印加時間 である。

この場合、第４図（ａ）および（ｂ）に示すように、フ
ーリエ平面上での画像の中心（磁気共鳴信号データを収
集する領域の中心）位置は、位相エンコード用およびリ
ード用の勾配磁場ＧｅおよびＧｓが零の位置の磁気共鳴
信号の周波数および位相に対応する点（ｘ、　　ｙ）　
＝　（０，０）から、　（Ｘ＋　　ｙ）　＝　（ｘｏ、
　　ｙｏ）へ移動する。第４図（ａ）および（ｂ）には
、シフト前およびシフト後のイメージング領域４１およ
び４２と、被検体の像４３とがそれぞれ示されている。

なお、多段階の位相エンコードの各ステップ毎に参照波
の位相をΔφ（１）のように変化させる理由は、　次の
通りである。

第４図（ａ）において、　（ｘ、　　ｙ）　＝　（０，
Ｏ）の点から得られる磁気共鳴信号は、この点での位相
エンコード用勾配磁場Ｇｅが零であるため、どの位相エ
ンコードのどのステップでも位相が一定である。これに
対して（ｘ、　　ｙ）　＝　（０゜０）以外の、位相エ
ンコード用勾配磁場Ｇｅが零でない点から得られる磁気
共鳴信号は、位相エンコード用勾配磁場Ｇｅの大きさに
よって変化する。換言すれば勾配磁場Ｇｅが変化すると
、同じ位置からの磁気共鳴信号の位相が変換する。

したがって、磁気共鳴信号データ収集領域の中心を（ｘ
、　　ｙ）　＝　（ｘｏ、　　ｙｏ）にするためには、
この点からの磁気共鳴信号の位相が一定となって見える
ように、同期検波用参照波の位相を。

第６図に示すように、位相エンコードの各ステツブ毎に
勾配磁場Ｇｅの変化に合せてΔφ（ｋ）ずつシフトさせ
ればよい、これを数式で表現すると、式（２）のように
なる。

上述のように同期検波用参照波の周波数および位相をシ
フトさせた状態で、例えば位相エンコード用およびリー
ド用の勾配磁場ＧｅおよびＧｓの勾配強度（Ｇｙおよび
Ｇｘ）を通常より大きくすることによって拡大ズームイ
メージングを行なえば、　（ｘ、　　ｙ）　＝　（ｘｏ
、　　ｙｏ）の点を関心領域に一致させることにより、
関心領域の像が画面外にはみ出すことなく拡大すること
ができる。

第５図（ａ）および（ｂ）は、拡大ズームイメージング
の様子をフーリエ平面上で示したもので、第５図（ａ）
および（ｂ）には、シフト前およびシフト後（拡大ズー
ミング前およびズーミング後）のイメージング領域５１
および５２と５　被検体の像５３とが示されている。す
なわち、第５図（ａ）における参照波の周波数および位
相シフトによりシフトされたイメージング領域の中心（
ｘ、、　ｙ）　ｗ　（ｘｏ、　　ｙｏ）を中心とするＭ
ＸＬの大きさの領域５２が、第５図（ｂ）に示されるよ
うに拡大して表示される。したがって、領域５２を関心
領域に一致させれば、関心領域は画面の外にはみ出るこ
となく拡大表示されることになり、診断が容易となる。

ところで、このような拡大ズームイメージングを行なう
場合、上述したように勾配強度ａｙおよびＧｘを大きく
するため、磁気共鳴信号の周波数が高くなり、ナイキス
ト条件を満たさなくなるおそれがある。しかしながら、
本発明では同期検波のための参照波の周波数および位相
をシフトすることによって、このような問題が回避され
る。この点を以下に説明する。

一般に、拡大ズームイメージングを行なわない場合（勾
配強度を上げない時）、勾配磁場ＧｅおよびＧｒが零の
時の磁気共鳴信号の周波数（高周波磁場の周波数）をｆ
ｒ、磁気共鳴信号の最高周波数をｆｐ、　　同期検波回
路における参照波の基準周波数をｆｏ、そしてＡ／Ｄコ
ンバータ３５および３６におけるサンプリング周波数を
ｆｓとすると、　ｆＯはｆｒと同一周波数、またｆｓ　
　は同期検波出力の最高周波数ｆｐ−ｆｏの２倍以上、
すなわち２（ｆｐ−ｆｏ）以上に設定される。具体例を
あげると、例えばｆ　ｒ　＝６４Ｍｌｌｚ　、　　ｆ　
ｐ　＝６４．０２ＭＨｚ、　　ｆ　ｏ　＝６４ＭＨｚお
よびｆ　ｓ　＝４０ｋＨｚに設定される。この場合、デ
ータ収集部１１の信号帯域は０〜２０ｋＨｚとなる。

ここで、例えば拡大ズームイメージングのために勾配強
度ＧｙおよびＧｘを上げることによって分解能が上がり
、磁気共鳴信号の最高周波数ｒｐが６４．０３ＭＨｚに
なったとすると、同期検波出力の最高周波数ｆｐ−ｆｏ
は３０ｋＨｚとなってｆ　ｓ　／　２　＝　２０ｋＨｚ
より高くなり、ナイキスト条件を満たさなくなるため、
４０ｋＨｚ　　−３０ｋＨｚ＝　１ｏｋＨｚの成分が信
号帯域（０〜２０ｋＨｚ　）内に折返し、アーチファク
トとなってあられれる。

しかし１本発明によれば勾配強度ＧｙおよびＧｘを上げ
ることによって磁気共鳴信号の最高周波数ｆｐが６４．
０３ＭＨｚとなっても、同期検波回路における参照波の
周波数をｆＯからｆＯ＋Δｆにシフトさせるため、例え
ばΔｆ−１０ｋＨ２とすることにより、同期検波出力の
最高周波数は６４．０３Ｍｌ（ｚ−（６４ＭＨｚ＋　１
０ｋＨｚ）　＝　２０ｋＨｚとなって信号帯域内に入る
。したがって、折返しによるアーチファクトは生じない
。

また、同様に位相エンコード方向についても、参照波の
位相を式（２）に示したようにエンコードステップ毎に
シフトすることにより、折返しを避けることができる。

次に、本発明を超高速磁気共鳴イメージングに適用した
第２の実施例によるシステムについて説明する。

超高速磁気共鳴イメージングにおいて局所ズーミングを
行なう場合も、基本的には、中心にずらしたい位置まで
の距離に対応させて、リード方向は参照波の周波数を、
エンコード方向は。

参照波の位相を変化させればよい、前記第１の実施例と
異なる点は、リード用勾配磁場が正負に反転されるため
、受信周波数が目的とする画像中心を中心として正負に
変化することである。

したがって、参照波の周波数シフトもこの勾配磁場のス
イッチングに同期させて正負に変化させる必要がある。

このとき、位相の連続性が保たれるように正負に変化さ
せることが必要である。参照波の位相に関しては、位相
エンコードのステップが進むたびに、ΔΦ（ｋ）＝Δφ
・ｋの位相シフトを与えればよい。

この場合のイメージングのためのパルスシーケンスの一
例を第７図に示す、第７図に示すのは、ハーフエンコー
ド法、すなわちフーリエ平面の半分に相当する磁気共鳴
データのみを実際に複素データとして収集し、これらの
データの複素共役をとることにより残り半分に相当する
磁気共鳴データを求める方法を採用した場合のイメージ
ングのシーケンスである。

静磁場を被検体に印加しておいて、第７図のようなシー
ケンスを実行する。まず、スライス用勾配磁場Ｇｓを被
検体に印加しつつ９０°パルスを被検体に印加する１次
に、スライス用勾配磁場Ｇｓを被検体に印加しつつ１８
０°パルスを被検体に印加する。その後に、リード用勾
配磁場Ｇ「を（振幅極性、すなわち勾配方向を）正負に
スイッチングしつつ印加する。このリード用勾配磁場Ｇ
ｒの反転スイッチングに同期させて、参照波の周波数ｆ
　ｒｅｆをｆＯ＋Δｆとｆ〇−Δｆとにスイッチングす
る。第７図に示すように、前記リード用勾配磁場Ｇｒの
反転スイッチングのタイミングに一致させてエンコード
用勾配磁場Ｇｅを狭い時間幅のパルス状に印加する。さ
らに、参照波の位相Φｒｅｆは、前記リード用勾配磁場
Ｇｒの反転スイッチング毎にステップ状にΔΦ（ｋ）＝
Δφ・ｋの位相シフトを与える。

このようなシーケンスを実行するためのシステムの主要
な部分の構成を第８図に示す。

第８図において、第２図と異なるのは、システムコント
ローラ１０からＳＳＢ発生器３０への入力信号が、周波
数シフト量Δｆを示すΔｆ傷信号、リード用勾配磁場Ｇ
ｒの極性およびスイッチングのタイミングを示すステー
タス信号の２種の信号とである点である。

第９ｒＩＡにこの場合のＳＳＢ発生器３０の具体的な構
成の一例を示す。

基準信号発生器２９から出力される周波数ｆｏの信％（
ｃｏｓ　（（ＪＪ　ｔ＋φ）、ただしω＝Ｓ２πｆｏ　
）は、９０’　ハイブリッド回路３０Ａに与えられ、９
０°ハイブリッド回路３０Ａからは、互いに９０”位相
の異なるＯｏの信号（ｃｏｓ　（ωｔ＋φ））と９０°
の信号（ｓｉｎ　　（ωｔ＋φ））とが出力される。こ
れら０°の信号（ｃｏｓ　　（ω℃＋φ））および９０
’の信号（ｓｉｎ　　（ωｔ＋φ））とは、ミキサ３０
Ｂおよび３０Ｃにそれぞれ与えられる。システムコント
ローラ１０から供給されるへｆ信号は、互いに位相が９
０°異なる信号（ｓｉｎ　　ａｔ）（ただしθ；２πΔ
ｆ）と信号（ＣＯＳθし）とからなり、信号（ｃｏｓｅ
ｔ）は、そのままミキサ３０Ｂに供給され信号（ｓｉｎ
θ℃）は、インバータ３０Ｄを介してミキサ３０Ｇに供
給される。インバータ３０Ｄは、システムコントローラ
ｌＯから供給されるステータス信号に応答して信号（ｓ
ｉｎ　θｔ）を反転スイッチングする。

ミキサ３０Ｂおよび３０Ｇの出力は信号合成回路３０Ｅ
で加算的に合成され、信号（ｓｉｎθｔ）のスイッチン
グに伴う位相の不連続を補償するための位相補正回路３
０Ｆを介して可変移相器３１に供給される。したがって
、可変移相器３１には周波数ｆＯ±Δｆの信号 （ｃｏｓ（（ω±θ）ｔ＋φ））が供給される。

さらに、より良好な結果を得るためには、プローブ７の
周波数特性も考慮する必要がある。

ずらしたい距胤　すなわち磁場中心から画像の中心とし
たい位置までの距離がΔＬ［ｃｍ］であるとすると、 ±　Δ　ｆ＝ｙ／２　　π−Ｇｒ　　・　Δ　Ｌ　　　
　　　［Ｈｚコ（γ：磁気回転比［ｒａｄ／Ｇａｕｓｓ
−ｓ］、Ｇｒ：　リード勾配磁場強度［Ｇａｕｓｓ／ｃ
ａ＋コ）だけずれた周波数が中心周波数となるが、超高
速磁気共鳴イメージングの場合、受信帯域が広いため（
例えば、〜±３００　［ｋＨｚ］　）、プローブ７のＱ
が高いと（例えば、Ｑ！２００であれば、±１６０　［
ｋＨｚ］で１／（Ｙの振幅となる）受信信号の周波数成
分毎に感度および位相が異なることになり、画質劣化の
要因となる。

第１０図（ａ）に示すように、勾配磁場のスイッチング
に伴う受信周波数の変化（ｆｏ±Δｆの変化）に対し、
振幅および位相差（八〇）が生じる。また、第１０図（
ａ）の破線で示すように、プローブ７のマツチングおよ
びチューニング条件のずれにより、中心周波数がずれて
いる場合は、さらにこの影響が大きくなる。

さらに、Ｓ　／　Ｎ　（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓ
ｅ　ｒａｔｉｏ）の点からみても、ズーミングしたとき
、関心領域に相当する帯域が、プローブ７の最高感度領
域からずれてしまい都合が悪い。

このような問題点をなくすため、勾配磁場のスイッチン
グに同期させて、プローブ７の同調中心周波数をｆｏ±
Δｆに一致するように切り換える。

切換えの方法としては、例えば、受信時のみ切り換えれ
ばよいので、可変容量ダイオードあるいは可変容量ダイ
オードとビンダイオード（送信時に可変容量ダイオード
を保護するため）の組合せを用いることで実現できる（
第１０図（ｂ）、位相差も小さくなっている）。

プローブ７に可変容量ダイオードを用いた場合の具体的
な回路の例を第１１図に示す。

プローブ７の典型的な等価回路は、コイルし、前記コイ
ルＬに並列に接続される第１の可変キャパシタＣＩおよ
び前記コイルしに直列に接続される第２の可変キャパシ
タＣ２からなる。プローブ７の同調中心周波数を変更す
るには、前記第１の可変キャパシタＣＩの値を変化させ
、且つインピーダンスマツチングが保たれるように第２
の可変キャパシタＣ２の値を変化させればよいので、前
記第１の可変キャパシタＣＩおよび第２の可変キャパシ
タＣ２に並列に可変容量ダイオードＶＣＩおよびＶＯ２
をそれぞれ設ける。これら可変容量ダイオードＶＣＩお
よびＶＯ２からプローブの回路を直流的に切り放すため
、前記可変容量ダイオード■Ｃ１およびＶＯ２の各々の
両端にそれぞれキャパシタＣを挿入し、前記可変容量ダ
イオードＶＣ１およびＶＯ２に対する直流制御電圧Ｅｃ
は、前記可変容量ダイオードＶＣＩおよびＶＯ２の各々
の両端にそれぞれチョークコイルＬｃを介して供給され
る。プローブ７に受信専用のコイルを用いる場合には、
このままの構成に、通常使用される送受信コイルのデカ
ップリング回路を組み合わせて用いればよい。

プローブ７に送受兼用のコイルを用いている場合には、
高耐圧の可変容量ダイオードを使用するか、あるいはプ
ローブ７に可変容量ダイオードに加えて送信時に可変容
量ダイオードを保護するためのビン（Ｐ　Ｉ　Ｎ）ダイ
オードを設ける必要がある。この場合は、例えば第１２
図に示すように構成する。送信時に可変容量ダイオード
ＶＣに過電圧がかからないようにするために、ビンダイ
オードＤｐを可変容量ダイオードＶＣに直列に設け、送
信時に回路が開放となるようにする。ビンダイオードＤ
ｐの両端には。

それぞれキャパシタＣを挿入し、前記ビンダイオードＤ
ｐに対する直流制御電圧Ｅｃｐは、前記ビンダイオード
Ｄｐの両端にそれぞれチョークコイルＬｃを介して供給
する。

あるいは、簡便のため、　ｆｏ±Δｆの変化に対して、
振幅の位相差が無視できる程度までプローブ７のＱ　（
ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）を下げることも可能で
ある。ただし、この場合は、そのままではＳ／Ｈの低下
をきたすため、低いＱでもＳ／Ｎの低下しない負帰還増
幅器の使用などが望ましい、このとき、受信時のみＱを
下げるようにしてもよい、プローブ７のＱを下げるため
には、プローブ７に抵抗を接続すればよい。

本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、種
々変形して実施することができる。

例えば実施例では拡大ズームイメージングを行なう場合
について述べたが、スベクトロスコビ−またはスペクト
ロスコピックイメージング、局所イメージングと組合わ
せた拡大ズームスペクトロスコピーまたは拡大ズームス
ペクトロスコピックイメージングその他のシーケンスを
用いる場合にも本発明を適用することができる。

また、血管のみをイメージングするアンジオグラフィま
たは血流等をイメージングするフローイメージングのシ
ーケンスあるいはこれらと上述の各種シーケンスとを組
合わせたシーケンスを行なう場合にも、同様に本発明を
適用することができる。

［発明の効果］ 本発明のシステムによれば、拡大ズームイメージングに
より拡大倍率を大きくした場合でも、関心領域の情報を
欠落なく得ることができ、また磁気共鳴信号のサンプリ
ングレートを極端に上げたり、位相エンコードのステッ
プ数を増大させすることなく、折返しによるアーチファ
クトのない高い分解能の磁気共鳴情報を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による磁気共鳴イメージ
ングシステムの構成を示すブロック図、第２図は第１図
のシステムにおける要部の詳細な構成を示すブロック図
、第３図は第１図のシステムにおけるイメージングのた
めのパルスシーケンスを示すタイミングチャート、第４
図（ａ）および（ｂ）は第１図のシステムにおいて磁気
共鳴信号データ収集領域の中心を移動させる動作を説明
するための図、第５図（ａ）および（ｂ）は第１図のシ
ステムにおいて磁気共鳴信号データ収集領域の移動とと
もに関心領域を拡大ズームイメージングを行なう動作を
説明するための図、第６図は第１図のシステムにおける
フーリエ平面上の位相エンコードステップと同期検波用
参照波の位相シフトとの関係を説明するための図、第７
図は本発明を超高速磁気共鳴イメージングに適用した本
発明の第２の実施例における局所ズーミング法によるイ
メージングのシーケンスを説明するためのタイミングチ
ャート。 第８図は本発明の第２の実施例による磁気共鳴イメージ
ングシステムにおける要部の詳細な構成を示すブロック
図、第９図は第８図のシステムにおける一部分の詳細な
構成を示すブロック図、第１０図（ａ）および（ｂ）は
第８図のシステムにおけるプローブの周波数特性と超高
速磁気共鳴イメージングにおける局所ズーミングの関係
を説明するための図、第１１図および第１２図は第８図
のシステムにおけるプローブの周波数特性と超高速磁気
共鳴イメージングにおける局所ズーミングの関係を考慮
した場合のプローブの要部の構成を示す図、第１３図は
従来の磁気共鳴イメージングシステムの問題点を説明す
るための図である。 ■・・・静磁場磁石、２・・・電源、３・・・勾配磁場
コイル、　４・・・駆動回路、　６・・・寝台、　７・
・・プローブ、８・・・送信部、９・・・受信部、　１
０・・・システムコントローラ、　１１・・・データ収
集部、　１２・・・電子計算ａ、　１３・・・コンソー
ル、　１４・・・デイスプレィ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１囚 し 第 図 第１３１％ エンコード方向 ■ 第 図 Ｉ （ａ） （ａ） 第 図 第 図 （ｂ） 第 図 第１１ 図 第１２図 （ａ） 第１０図 （ｂ）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）一様な静磁場の中に置かれた被検体に対し、高周
   波磁場と、スライス用、位相エンコード用およびリード
   用の各勾配磁場とを所定のシーケンスで印加し、被検体
   内の関心領域からの磁気共鳴信号を受信して所定の参照
   波を用いて同期検波回路により検波し、その検波出力を
   サンプリングすることにより磁気共鳴信号データを収集
   して診断情報を得る磁気共鳴イメージングシステムにお
   いて、前記参照波の周波数および位相を前記位相エンコ
   ード用およびリード用の勾配磁場が零のときの磁気共鳴
   信号の周波数および位相に対して所定量シフトするため
   の参照波制御手段を備えることを特徴とする磁気共鳴イ
   メージングシステム。
2. （２）位相エンコード用およびリード用勾配磁場の勾配
   強度をシフト前の勾配強度よりも大きくする手段をさら
   に備える請求項１の磁気共鳴イメージングシステム。
3. （３）一様な静磁場の中に置かれた被検体に対し、高周
   波磁場と、スライス用、位相エンコード用およびリード
   用の各勾配磁場とを所定のシーケンスで印加し、被検体
   内の関心領域からの磁気共鳴信号をプローブを介して受
   信して所定の参照波を用いて同期検波回路により検波し
   、その検波出力をサンプリングすることにより磁気共鳴
   信号データを収集して診断情報を得る磁気共鳴イメージ
   ングシステムにおいて、 前記リード用勾配磁場を高速で正負にスイッチングする
   ことにより、前記高周波磁場によって励起されたスライ
   ス部位の画像再構成に必要な全てのデータを該スライス
   部位内の磁化が横磁化の緩和現象により緩和する時間内
   に収集するシーケンスを実行するためのシーケンス制御
   手段と、 前記シーケンス制御手段により制御され、前記参照波の
   周波数を前記位相エンコード用およびリード用の勾配磁
   場が零のときの磁気共鳴信号の周波数に対して所定量シ
   フトし、且つ該参照波の周波数のシフト量を、前記リー
   ド用勾配磁場のスイッチングに同期して正負に変化させ
   るための周波数制御手段と、 前記シーケンス制御手段により制御され、前記参照波の
   位相を前記位相エンコード用およびリード用の勾配磁場
   が零のときの磁気共鳴信号の位相に対して所定量シフト
   し、且つ該参照波の位相シフト量を、前記リード用勾配
   磁場のスイッチングに同期してステップ状に変化させる
   ための位相制御手段と を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージングシステム
   。
4. （４）周波数制御手段は、基準周波数信号とシフト量周
   波数信号とをミックスして両周波数信号の和の周波数の
   ＳＳＢ信号を生成するＳＳＢ発生手段を含むことを特徴
   とする請求項３記載の磁気共鳴イメージングシステム。
5. （５）周波数制御手段は、リード用勾配磁場のスイッチ
   ングに同期した参照波の周波数のシフト量の変化時に、
   位相の連続性を補償するための位相補正手段を含むこと
   を特徴とする請求項３の磁気共鳴イメージングシステム
   。
6. （６）シーケンス制御手段は、位相エンコード用勾配磁
   場を、リード用勾配磁場のスイッチング時にのみ狭い時
   間幅でパルス状に発生させる手段を含むことを特徴とす
   る請求項３の磁気共鳴イメージングシステム。
7. （７）リード用勾配磁場のスイッチングに同期して、プ
   ローブの同調特性の中心周波数を、ズーミングの中心位
   置に対応する周波数に一致させるべく制御するための同
   調制御手段をさらに具備する請求項３の磁気共鳴イメー
   ジングシステム。
8. （８）プローブは、送受信に兼用されるコイル手段を具
   備し、且つ磁気共鳴信号の受信時において、プローブの
   Ｑを、参照波の周波数変化による振幅位相変化が無視で
   きる程度に下げるための手段を具備することを特徴とす
   る請求項３の磁気共鳴イメージングシステム。
9. （９）プローブは、受信にのみ使用され且つ参照波の周
   波数変化による振幅位相変化が無視できる程度に低いＱ
   をもつプローブであることを特徴とする請求項３の磁気
   共鳴イメージングシステム。