JPH02297338A - Ｍｒｉ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ＭＲＩ装置（磁気共鳴画像撮影装置）に関し、
特に送信ＲＦ倍信号増幅するＲＦ増幅器の非直線性を改
良したＭＲＩ装置に関する。

（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装置はこの特定の原子核による核磁気共鳴（以下
ＮＭＲ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装置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７図に示す。

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のディフェーズ勾配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プ勾配６を印加しており、ワープ
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軸に読み
出し勾配８を印加する。これにより、ディフェーズ勾配
４で与えられた位相差は、期間４の読み出し勾配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ＭＲＩ装置において、例えば、通常のスキャンで
行うと１スキヤンを行うのに約４〜５分を要するので、
動いている臓器等のイメージングや被検体自身の動きを
止めることが困難な場合のイメージングにおいて、イメ
ージングの始めと終りとの間に被検体が動いてしまって
アーティファクトを生ずることがある。このような場合
にはイメージングする部分における動きの影響を少なく
するために、第７図に示すパルスシーケンスにおいて、
パルス繰り返し周期ＴＲを短く設定し、９０°パルスと
して加えられている励起パルス１のフリップ角度αを小
さくする高速イメージング手法が用いられる（α〈９０
°）。その方法として、例えば、フラッシュ（ＦＬＡＳ
Ｈ−Ｆａ＋ｌ　Ｌｏｗ　ＡｎｇｌｅＳｈｏｔ）と呼ばれ
る高速スキャンが行われている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このフラッシュのシーケンスにおいて、フリ
ップ角度αを正確に設定しないと、得られたイメージの
値が理論値に対して誤差を生じ、表示装置に表示する場
合の輝度が思うように得られず、正確な診断を行うこと
ができない。設定されたフリップ角度に誤差を生ずる主
たる原因は、変調されたＲＦ（高周波）信号のパルスを
電力増幅して送信コイルから被検体に送り込むためのＲ
Ｆ増幅器の増幅特性の非直線性によるものである。

ＲＦ増幅器の直線性の改善策として、ＲＦ増幅器側に何
等かのハードウェアを備える方法が取られていたが、コ
ストが高くついてしまうという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、特別な費用を掛けることなく、スライス面内のスピン
を励起するために出力されるＲＦ電圧が、オペレータコ
ンソールに設定したフリップ角度に対して正確に実現さ
れるように、ＲＦ増幅器の直線性を維持させることので
きるＭＲ１装置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、ＲＦパルスを電力増幅
して送信用コイルにＲＦ倍信号供給するＲＦ増幅器の非
直線性を測定する手段と、該測定手段によって得られた
データにより作られる前記ＲＦ増幅器の非直線性の補正
テーブルを格納する記憶手段と、設定されたフリップ角
度に基づき変調回路に出力されるＲＦパルスの振幅を前
記補正テーブルにより自動的に補正する手段とを具備す
ることを特徴とするものである。

（作用） 予めＲＦ増幅器の非直線性を測定手段により測定してお
き、記憶手段に補正テーブルとして格納しておく。スキ
ャン時にフリップ角度を設定し、設定されたフリップ角
度に対応するＲＦパルスの振幅を補正テーブルを参照し
て補正し、正確なフリップ角度でスキャンして良好なデ
ータを得る。

（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は内部に被検体を収容するための空間
部分（孔）を有し、この空間部分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主磁石用コイル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Ｘ。

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パルスを与える送信
コイル１４と、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信
コイル１５とが配置されているマグネットアセンブリで
ある。主磁石用コイル１２、勾配磁場コイル１３．送信
コイル１４及び受信コイル１５は、それぞれ静磁場電源
１６．勾配磁場駆動回路１７．ＲＦ増幅器１８及び前置
増幅器１９に接続されている。スキャンコントローラ２
０は計算機２１の指令に従って任意のビューでゲート変
調回路２２を操作して所定のタイミングでＲＦ発振器２
３の出力のＲＦ倍信号変調させ、第７図のパルスシーケ
ンスに基づ＜ＲＦパルス信号をＲＦ増幅器１８から送信
コイル１４に送る。

又、スキャンコントローラ２０は同じく第７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１７を操作して、ｘ、　　ｙ、　　ｚの３軸にそ
れぞれ勾配磁場を供給する。２４はＲＦ発振器２３の出
力を参照信号として、前置増幅器１９の受信信号出力を
位相検波する位相検波器である。この出力信号はスキャ
ンコントローラ２０に入力され、内蔵されているＡＤ変
換器によりディジタル信号に変換された後、計算機２１
に人力される。２５は計算機２１に種々の設定値等の入
力をするための入力装置で、計算機２１と共にオペレー
タコンソール２６中に収容されている。

オペレータコンソール２６にはその他、患者監視装置、
患者交信装置（図示せず）などのモニタ装置も集中して
装備されている。２７は計算機２１において処理され画
像再構成されたＮＭＲ信号を表示する表示装置である。

次に、上記のように構成されて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、オペレータコンソー
ル２６において、人力装置２５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、パルス幅の設定
を行い、計算機２］に前記設定値に基づく信号を入力す
る。計算機２１は前期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駆動回路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、ゲート変調回路２２はＲＦ発振器１８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
る信号で変調し、被変調ＲＦ倍信号ＲＦ増幅器１８に供
給する。この被変調ＲＦ倍信号ＲＦ増幅器１８において
電力増幅され、送信コイル１４から送信されて、主磁石
用コイル１２に静磁場電源１６によって生ずる静磁場中
において、勾配磁場駆動回路１７によって各軸に与えら
れた勾配磁場と相俟って特定の原子核を共鳴させる。共
鳴によって生じたＳＥ信号５は受信コイル１５により受
信され、前置増幅器１９によって増幅された後、位相検
波器２４に入力される。位相検波器２４は、ＲＦ発振器
１８の出力を参照信号として、入力ＳＥ倍信号を位相検
波し、その出力信号を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は入力ＳＥ倍信号ＡＤ変換
等の処理をした上、計算機２１に送り込む。計算機２１
は入力信号を画像再構成した後表示装置２７に送って画
像表示させる。

上記のような動作において、ゲート変調回路２２におい
て変調され所定のフリップ角度αに設定されたＲＦ倍信
号、ＲＦ増幅器１８の非直線性によって正しいパルス振
幅値を保ち得ないで送信される。従って、正しい値のＲ
Ｆ倍信号送信するため、第２図に示す補正テーブル作成
回路により補正テーブルを作成する。図において、第１
図と同等な部分には同一の符号を付しである。３１は補
正テーブル作成時に、ＲＦ送信出力を送信コイル１４に
代って受けるダミーで、補正テーブル作成時にスイッチ
Ａ３２のａ接点を経て送信出力が入力される。スイッチ
Ａ３２は補正テーブル作成時と、ＭＲＩ正常スキャン時
とにおいて、送信信号をダミー３１と送信コイル１４と
に切り替え出力するスイッチである。補正テーブル作成
は装置製作時に一度行えばよいため、実質的にはスイッ
チＡ３２を設けることなく、線の接続を変えるのみでも
よい。ＲＦ増幅器１８にはアウト端子とモニタ端子とが
あって、アウト端子からはＭＲＩスキャン時に送信する
出力をそのまま出力するが、ＮＤＡＳ　（ＮＭＲデータ
処理装置）３４の入力電圧は低い必要があるので、モニ
タ端子からは、補正テーブル作成時にアウト端子出力の
４０ｄＢダウンさせた信号を出力する。３３はＲＦ増幅
器１８のモニタ端子からの信号をＮＤＡＳ３４に適合す
る最大信号レベルであるＮＤＡＳ１００％信号に減衰さ
せる減衰器である。減衰器３３は又、ＮＤＡＳＯ％信号
も出力する（信号出力は零である）。３５はＮＤＡＳ３
４への入力信号を減衰器３３からと受信コイル１５とか
らのいずれかに切り替えるスイッチＢで、スイッチＡ３
２と同様に必ずしも設ける必要はない。

次にこの補正テーブル作成回路の動作を第３図のフロー
チャートを参照して説明する。

ステップ１ 補正テーブルの作成は、ヘッドコイルとボディコイルの
２種類について行うので、先ず、どちらかのコイルを選
択する旨入力する。スイッチＡ３２とスイッチＢ３５を
ａ接点側に切り替えて、ＲＦ増幅器１８の出力が送信コ
イル１４から放射されることなく、ダミー３１で消費さ
れるようにする。

ステップ２ コイルに供給するＲＦ倍信号レベルは、ボディコイルを
選択した場合を１００％とすると、ヘッドコイルを選択
した場合は５０％なので、オペレ一タコンソール２６は
スキャンコントローラ２０を制御して、選択されたコイ
ルに応する出力を出すように変調信号をゲート変調回路
２２に入力させる。ここでは、ボディコイルを選択した
場合について述べる。ＲＦ増幅器１８のモニタ端子出力
はアウト端子出力の４０ｄＢダウンされた出力で、減衰
器３３に入力される。そこで、ＲＦ増幅器１８の１００
％出力に対しＮＤＡＳ３４の出力が１００％を超えない
ように減衰器３３を調整する。

ステップ３ 減衰器３３からの出力を零にして、ＮＤＡＳ３４の出力
を観察し、ＮＤＡＳ３４のオフセットの調整を行う。

ステップ４ オペレータコンソール２６中の計算機２１は、スキャン
コントローラ２０を制御して、ＲＦパルスの設定値、即
ち、ＲＦ増幅器１８への入力電圧をＲＦ増幅器１８の最
大出力電圧を得られる値に設定してこれを１００％とし
、逐次２．５％ずつ下げた電圧をＲＦ増幅器１８に入力
させる。ＲＦ増幅器１８は前記入力電圧を増幅してモニ
タ端子からの出力電圧をＮＤＡＳ３４に入力し、ＮＤＡ
３３４の出力電圧をスキャンコントローラ２０を経て計
算機２１に入力する。

ステップ５ 計算機２１は、人力されたデータの値を、例えば１００
％出力設定時の信号を１００％、８０％設定時の信号を
８０％というようにデータの正規化を行い、テーブルと
して計算機２１中の記憶部に格納する。

ステップ６ 必要ならば作成されたテーブルを表示装置２７に表示す
る。

以上の補正データ作成工程はプログラムにより自動的に
行われる。

以上説明したようにＲＦ増幅器の増幅特性を求めてテー
ブルとして格納した後は、第２図のスイッチＡ３２とス
イッチＢ３５とはｂ接点に倒されて（実質的にはＲＦ増
幅器１８のアウト端子と送信コイル１４とは直結され、
受信コイル１５とＮＤＡＳ３４とは直結される）、通常
のＭＲＩスキャンが行われる。この補正テーブル自動作
成工程から通常のＭＲＩスキャン実施までの工程を第４
図に図示する。図において、４０は既述の補正テーブル
自動作成の工程で、４１は補正テーブル自動作成工程４
０により、第３図のフローチャー１・のステップ５で作
られたデータテーブルメモリである。４２はＭＲＩスキ
ャン時に行うチューニング工程で、ＲＦパルスを９０°
に設定したときに装置が最適状態になるように調整する
工程である。

４３は入力装置２５によりフリップ角度を設定するパネ
ル制御工程である。４４はチューニング工程で得られた
励起パルス１を９０°に設定したときのＲＦ増幅器１８
への入力電圧を１００％とし、データテーブルメモリ４
１からのデータを勘案して、パネル制御工程４３で設定
されたフリップ角度αが得られるＲＦ増幅器１８への入
力電圧（ゲート変調回路２２の出力電圧）を計算するデ
ータ解析工程で、解析結果をスキャンコントローラ２６
に人力して、ゲート変調回路２２から必要な振幅のＲＦ
パルスを出力させる。これらの工程はすべて自動的に行
われるものである。

次にこれらの工程による動作を第５図のフローチャート
により説明する。このフローチャートでは補正テーブル
が既に作成されてデータテーブルメモリ４１に格納され
ている場合の通常のＭＲＩスキャンの手順を示すもので
ある。

ステップ１ 診断上の要求に基づいて励起パルス１のフリップ角度α
を入力装置２５により設定する。（パネル制御工程４３
） ステップ２ 励起パルス１のフリップ角度を９０°に設定する。スキ
ャンコントローラ２０はフリップ角度９０°に相当する
振幅のパルスをゲート変調回路２２に送り、ＲＦ発振器
２３の出力ＲＦ他信号変調して、ＲＦ増幅器１８に送り
、スキャンを行う。

ステップ３ 最適ＮＭＲ信号が得られるようにＲＦ増幅器１８の利得
調整を行い、フリップ角度を正しく９０°に合わせる。

このときＲＦ増幅器１８の出力電圧を測定し、この電圧
を１００％とする。

（第２．第３ステツプはチューニングゴー程４２で行う
。） ステップ４ ステップ１で設定したフリップ角度αの９０゜に対する
百分比を求め、ステップ３で得たＲＦ増幅器１８の１０
０％時の出力電圧に前記百分比を乗じてフリップ角度α
が得られる出力電圧を算出する。データテーブルメモリ
４１から補正テーブル自動作成工程４０で作成し格納さ
れたデータを読み出して参照し、前記出力電圧を得るた
めのスキャンコントローラ２０からゲート変調回路２２
に出力する変調パルス振幅を算出する。（データ解析工
程４４で行う。） ステップ５ ステップ４で得られた変調パルス振幅値をスキャンコン
トローラ２０に伝単し、計算機２１に格納されているフ
リップ角度αに対する変調パルス振幅値を修正する。

ステップ６ 前記修正されたフリップ角度αに対する変調パルスによ
りＲＦ発振器２３の出力信号を変調してスキャンを行う
。

尚、本実施例による補正テーブルを持たない場合はステ
ップ４において変調パルス振幅をリニア計算で算出する
。従って、正確なフリップ角度は得られないことになる
。

以上説明したように本実施例によれば、ＲＦ増幅器の非
直線性を自動的に補正することができて、正しいフリッ
プ角度によるスキャンを行うことができる。第６図はヘ
ッドコイルを対象とする変調パルス入力によりＲＦ増幅
器１８の特性を調べたグラフである。横軸に９０°パル
スの場合を１００％とした百分比で現したフリップ角度
を取り、縦軸には第２図のテーブル作成回路の減衰器３
３の出力電圧Ｖ。Ｐを取っである。図中、黒丸は補正を
行わない場合のデータで、×（０１６３の×にする）印
は補正を行った場合のデータアある。

図で明らかなように補正テーブルを有する本実施例の装
置では良好な直線性を維持していることが分る。

尚、テーブルはシステム毎に作成しなければならないが
、本実施例に示すデータテーブルメモリの自動作成プロ
グラムにより極めて短時間（５分程度）で容易に作成す
ることができる。

更に、本実施例では、ハードウェアを新たに装備するこ
ともなく、ソフトウェアを変更するのみとしたので、コ
ストの増加もな〈実施できる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、ハードウェ
アの付加等の費用を掛けることなくＲＦ増幅器の直線性
を維持でき、正確なフリップ角度を得ることができるよ
うになり、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
は補正テーブル自動作成工程における補正テーブル作成
回路の図、第３図は補正テーブル自動作成の手順のフロ
ーチャート、第４図は本発明のＭＲＩ装置の動作の工程
図、第５図は本発明の装置のスキャンまでの自動補正工
程のフローチャート、第６図は本発明の装置における補
正されたＲＦ増幅器の総合特性と、補正されていない場
合との比較の曲線図、第７図は従来のＭＲＩのパルスシ
ーケンスの図である。 １・・・励起パルス　　　　２・・・反転パルス５・・
・ＳＥ倍信 号１・・・マグネットアセンブリ １４・・・送信コイル　　　１５・・・受信コイル１８
・・・ＲＦ増幅器　　　１９・・・前置増幅器２０・・
・スキャンコントローラ ２１・・・計算機　　　　　２２・・・ゲート変調回路
２３・・・ＲＦ発振器　　　２５・・・入力装置２６・
・・オペレータコンソール ２７・・・表示装置　　　　　３３・・・減衰器３４・
・・ＮＤＡＳ ４０・・・補正テーブル自動作成工程 ４１・・・データテーブルメモリ ４２・・・チューニング工程

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＲＦパルスを電力増幅して送信用コイルにＲＦ信号を供
   給するＲＦ増幅器の非直線性を測定する手段と、該測定
   手段によって得られたデータにより作られる前記ＲＦ増
   幅器の非直線性の補正テーブルを格納する記憶手段と、
   設定されたフリップ角度に基づき変調回路に出力される
   ＲＦパルスの振幅を前記補正テーブルにより自動的に補
   正する手段とを具備することを特徴とするＭＲＩ装置。