JPH0252496B2 - - Google Patents

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JPH0252496B2
JPH0252496B2 JP60179825A JP17982585A JPH0252496B2 JP H0252496 B2 JPH0252496 B2 JP H0252496B2 JP 60179825 A JP60179825 A JP 60179825A JP 17982585 A JP17982585 A JP 17982585A JP H0252496 B2 JPH0252496 B2 JP H0252496B2
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JP
Japan
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magnetic field
effective
magnetization
effective magnetic
magnetic resonance
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JP60179825A
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JPS6263847A (ja
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Jiro Namikawa
Juji Inoe
Hiroyuki Matsura
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GE Healthcare Japan Corp
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Yokogawa Medical Systems Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences

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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

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(nuclear magnetic
resonance)(以下これを「NMR」と略称する。)
現像を利用して、被検体内における特定原子核分
布等を被検体外部より知るようにした核磁気共鳴
による検査装置(以下NMR撮像装置という)に
関し、特に有効磁場の印加方式に関する。
(従来の技術) スピン系にRF磁場を印加して共鳴させる方式
としては、従来よりパルス方式とCW方式とがあ
る。通常、NMR撮像装置では、パルス(90゜パル
スや180゜パルスが使用される)方式を用い、パル
ス磁場により励起されたスピン集団に一連の位置
情報を与えてNMR信号を観測することにより被
検体の断層像を得るようにしている。パルス磁場
を印加しスピン系を励起してはNMR信号を観測
するという一連の動作を複数ビユーにわたり繰返
す場合、一度励起されたスピン系による磁化(磁
気モーメント)Mが静磁場方向に向き平衡状態に
なるのを待つてから次の励起が行われるようにな
つている。励起パルスの間隔は通常Trと定義さ
れる。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、励起されたスピン系の磁化Mが第5
図に示すように静磁場方向に向き、平衡状態に自
然回復する速さを表わす縦緩和時間T1は、生体
の場合では約500ms〜2sであり、TrT1とした
場合にはイメージングに時間がかかるという問題
があつた(飽和回復法(SR法)や反転回復法
(IR法)等のパルスシーケンスではこの自然回復
法を用いている)。
回復時間を短縮する一つの方法として、第6図
に示すようにRFパルス(90゜パルス)を印加し、
xy平面にある磁化Mを強制的にz軸方向(静磁
場の方向)に向ける方法がある。この方法は通常
DEFT法と呼ばれている。この方法ではRF磁場
強度分布が場合により均一でないこと、パルス印
加のタイミングが難しい等の問題があつた。
本発明の目的は、この様な点に鑑み、励起され
xy平面にある磁化を、場所による不均一の影響
が少なく、効率よく静磁場方向(z軸方向)に強
制的に向け、回復時間を短縮しイメージングの高
速化を図り得る有効磁場可変型核磁気共鳴撮像装
置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) この様な目的を達成するために本発明では、対
象物に高周波パルス及び磁場を印加して核磁気共
鳴信号を発生させ、この信号を用いて対象物の組
織に関する画像を得るようにした核磁気共鳴撮像
装置において、 核磁気共鳴信号を観測した後、磁化が向いてい
る方向からz方向へと方向転換する有効磁場によ
り、緩和過程中の磁化をこの有効磁場に追従させ
て強制的にz方向へ向けるようにする機能を有し
た有効磁場発生手段を具備し、核磁気共鳴信号観
測後における磁化の熱平衡状態への回復時間を短
縮するようにしたことを特徴とする。
(実施例) 以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。第
1図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施例を
示す要部構成図である。図において、1は一様静
磁場H0(この場合の方向をz方向とする)を発生
させるための静磁場用コイル、7はこの静磁場用
コイル1を駆動する静磁場制御回路で、例えば直
流安定化電源を含んでいる。6は一様静磁場H0
の均一度を上げるために静磁場用コイルに取付け
られたシムコイル(図示せず)を駆動するための
シムコイル制御回路である。
3は勾配磁場用コイルを総括的に示したもので
ある。8はその勾配磁場用コイルを駆動する勾配
磁場制御回路である。
4は被検体(静磁場コイルや勾配磁場コイル等
で囲まれた空間内に載置される)にRFパルスを
電磁波として与える励磁コイルである。5は被検
体におけるNMR共鳴信号を検出するための検出
コイルで、励磁コイル4の軸に対して90゜回転し
た方向を軸として配置されている。
9は測定しようとする原子核のNMR共鳴条件
に対応する周波数f0の前後の周波数の信号を発生
することのできるRF可変発振器で、その出力は、
シーケンス・コントローラ17からの信号によつ
て開閉が制御されるゲート回路10と、パワーア
ンプ11を介して励磁コイル4に印加されてい
る。
12は検出コイル5から得られるNMR共鳴信
号を増幅する増幅器、13は位相検波回路、14
は位相検波された増幅器12からの波形信号を記
憶するウエーブメモリ回路である。15はウエー
ブメモリ回路からの信号を受けて、所定の信号処
理を施して被検体の断層像を得る計算機である。
16は得られた断層像等を表示するための表示
装置である。
シーケンス・コントローラ17は、勾配磁場を
制御するために必要な信号(アナログ信号)及び
RFパルスの印加やNMR信号の受信に必要な制
御信号を出力することができるように構成されて
いる。
このような構成における動作を次に説明する。
磁場印加及びRFパルスの印加によりNMR信号
を発生させ、これを観測するシーケンス、並びに
このようにして得られたNMR信号から被検体の
断層像を再構成するための動作は、従来の装置と
同様であるので、以下簡単に説明する。なお本発
明は、NMR信号観測の後次のシーケンスに入る
までの、待時間すなわちスピン系の回復時間を短
縮するように工夫した動作に特徴を有するもので
あり、その動作については後述する。
ここでは投影復元法(PR法)で断層像を得る
ようにしたシーケンスの場合について説明する。
(1) 静磁場制御回路7により静磁場用コイル1を
駆動して被検体に静磁場H0を与えた状態にお
いて、シーケンス・コントローラ17により勾
配磁場制御回路8を介して勾配磁場用コイル
(z軸勾配磁場用コイル)を駆動して第2図ロ
に示すようにz勾配磁場Gz+を加える。この状
態下で、ゲート回路10を開いてRF可変発振
器9から出力されるRF磁場(このときは90゜パ
ルス)を通過させ、パワーアンプ11に入力
し、励磁コイル4を駆動させる。これにより、
特定のスライス面の磁化が回転座標系のy軸方
向に平行になる。
(実験室系の座標をX、Y、Z座標とし、そ
の回転座標系をx、y、zとする。ただし、Z
軸とz軸は一致している。) z勾配磁場Gz+に続くGz-印加は、被検体の
異なる部分から生ずるNMR信号の位相を一致
させるためのものである。
次にz勾配磁場の印加を停止し、所定の大き
さのx勾配磁場Gxとy勾配磁場Gyとを印加す
る。これにより第2図ホに示すようなNMR信
号(FID信号)が発生する。このNMR信号は
検出コイル5により検出され、増幅器12を介
して位相検波回路13に導かれ、ここで位相検
波された後ウエーブメモリ回路14に格納され
る。格納されたデータは計算機15により適宜
のタイミングで続取られ、ここでフーリエ変換
され1プロジエクシヨンの信号となる。
この場合のプロジエクシヨン方向は、x勾配
磁場Gxとy勾配磁場Gyとの合成磁場方向に直
角な方向である。したがつて、x勾配磁場Gx
とy勾配磁場Gyとを適宜に変えて行くことに
より、異なるプロジエクシヨンにおけるデータ
を得ることができる。このようにして多数のプ
ロジエクシヨン(又はビユー)のデータを用い
て計算機15で被検体の断層像を再構成する。
得られた再構成像は表示装置16に表示され
る。
次に、各ビユーでNMR信号を観測した後に
強制的に磁化を回復させる場合の動作について
説明する。
第3図に示すように回転系における有効磁場
〓effが〓eff=〓0+〓/γ+〓1で表わされ、
次の条件で変化するとき、 H1/T2≪dH0/dt≪γH1 2 (1) γH1/T2≪|dω/dt|≪γ2H1 2 (2) ただし、 γ:磁気回転比 H0:z軸方向静磁場強度 H1:回転磁場強度 ω:共鳴周波数 磁化の向きは〓effの向きに追従することが知
られている(例えば、C.P.Slichter著
“Principles of Magnetic Resonance”、p16〜
22、Harper、New York、1963、又はA.
Abragam、“The Principles of Nuclear
Magnetism”、p65 66、Oxford Univ.Press、
London and New York、1961)。
本発明はこの理論を利用する。まず、バース
ト波状のRF信号を与えることにより生ずるRF
磁場を制御して回転磁場をスピン方式に与え、
〓effを磁化の方向と平行にしておく、その後
RF信号の周波数を対象原子核の共鳴周波数か
ら、又はその共鳴周波数より高い適切な周波数
(適宜に少し高い周波数)からゆつくりと下げ
てゆき、〓effの方向をz軸方向に変化ささて
行く。これにより、緩和の過程にある磁化をこ
の有効磁場〓effに追従させてz軸方向に向け
ることができる。
回転磁場をy軸方向からz軸方向に方向転換
させる手法としては、例えばRF磁場の制御に
より行う方法がある。RFコイルは実験室系で
は固定されているが、そのRF磁場の位相を変
えることによつて回転系のxy面内でどの方向
からでもRF磁場を印加することが可能である。
したがつて、x方向に印加する場合のRF信号
とは90゜位相のずれたRF信号をRFコイルに与
えることにより、y方向に回転磁場を印加する
ことができる。この場合、回転系の実験系に対
する回転数ωMをRF磁場の周波数ωRFと等しく
すると、第4図に示すように−z方向に等価的
な磁場〓M/γを生ずる。総磁場(有効磁場)
は 〓0+〓1+〓/γ となる。共鳴状態では〓M/γ=−〓0となり、
静磁場と相殺され、y方向の磁場〓1のみとな
る。ここでRF周波数を変化させると、回転系
の周波数も変化(この場合〓1はあくまでy軸
方向に保たれている)し、そのため〓M/γが
変化して〓M/γ≠−〓0となり、z方向の磁場
を生ずる。したがつて、有効磁場は、このz方
向の磁場と、y方向の回転磁場〓1とのベクト
ル和となる。〓M/γ+〓0のz成分を大きくし
て行くと、有効磁場はz方向に方向転換してゆ
く。
このような原理に基づく動作は次のとおりで
ある。NMR観測期間終了後総べての勾配磁場
Gz、Gx、Gy印加を停止し、RF可変発振器9
からのRF信号をy方向より印加する(RF信号
をx方向から与えるかy方向から与えるかは、
RF信号の位相を制御すればよい)。この場合、
その周波数を対象原子核の共鳴周波数から、又
はその共鳴周波数よりも僅かに高い程度の適切
な周波数から徐々に下げてゆく。有効磁場がゆ
つくりとz方向に方向転換してゆき、磁化はこ
の有効磁場に追従してz方向に方向転換する。
以上のようなRF磁場の位相及び周波数の制御
はシーケンスコントローラ22が行う。
前記(1)、(2)式により有効磁場のz方向への回
転速度には制限があるものの、上記のような強
制的な回復時間TEは磁化の自然の緩和時間に
比較して極めて短い。
なお、有効磁場をy方向からz方向に回転さ
せる方式として、実施例ではRF磁場の制御に
よつて行う手法を示したが、これに限定される
ことなく次のような方式としてもよい。
回転磁場を磁化の方向に印加した後、静磁場
H0を変化させる方式。
この場合静磁場を変化させる方法として次の方
式がある。
静磁場の駆動電流を変化させる。
補助磁場コイルを配設し、その駆動電流を変
化させる。
勾配磁場コイルを利用する。
また、実施例ではPR法によりNMR信号を観
測する例について述べたが、PR法に限らず、他
の方法、例えば飽和回復法、スピンエコー法等も
適用可能である。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば次のよう
な効果をそうする。
励起繰返し時間Trを縦緩和時間T1より充分に
短くすることができるため、データ収集の高速化
を実現してイメージング時間を従来のものよりも
一段と短くすることができる。
また、RF送信コイルの不均一の影響を受けに
くいため、スピンを均一にz軸方向に向けること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る有効磁場可変型核磁気共
鳴撮像装置の一実施例を示す構成図、第2図はパ
ルスシーケンスを示す図、第3図及び第4図は回
転系における有効磁場を説明するための図、第5
図は磁化の変化を説明するための図、第6図は従
来の磁化回復法を説明するための図である。 1……静磁場用コイル、3……勾配磁場コイ
ル、4……励磁コイル、5……検出コイル、6…
…シムコイル制御回路、7……静磁場制御回路、
8……勾配磁場制御回路、9……RF可変発振器、
10……ゲート回路、11……パワーアンプ、1
2……増幅器、13……位相検波回路、14……
ウエーブメモリ回路、15……計算機、16……
表示装置、17……シーケンスコントローラ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 対象物に高周波パルス及び磁場を印加して核
    磁気共鳴信号を発生させ、この信号を用いて対象
    物の組織に関する画像を得るようにした核磁気共
    鳴撮像装置において、 核磁気共鳴信号を観測した後、磁化が向いてい
    る方向から静磁場方向へと方向転換する有効磁場
    により、緩和過程中の磁化をこの有効磁場に追従
    させて強制的に静磁場方向へ向けるようにする機
    能を有した有効磁場発生手段を具備し、核磁気共
    鳴信号観測後における磁化の熱平衡状態への回復
    時間を短縮するようにしたことを特徴とする有効
    磁場可変型核磁気共鳴撮像装置。 2 前記有効磁場発生手段は、バースト波状に与
    えるRF磁場の位相制御及び周波数制御により前
    記有効磁場が発生するように構成されたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の有効磁場可
    変型核磁気共鳴撮像装置。 3 前記有効磁場発生手段は、バースト波状に与
    えるRF磁場により磁化の方向に回転磁界を与え
    ると共に、静磁場を変化させることにより前記有
    効磁場を発生するように構成されたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の有効磁場可変型
    核磁気共鳴撮像装置。
JP60179825A 1985-08-15 1985-08-15 有効磁場可変型核磁気共鳴撮像装置 Granted JPS6263847A (ja)

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JPS6263847A JPS6263847A (ja) 1987-03-20
JPH0252496B2 true JPH0252496B2 (ja) 1990-11-13

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GB8528551D0 (en) * 1985-11-20 1985-12-24 Oxford Research Systems Ltd Performing n m r experiment
JP6328514B2 (ja) * 2014-07-28 2018-05-23 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置

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