JPH03143426A - Apparatus for picking up mr image - Google Patents

Apparatus for picking up mr image

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Publication number
JPH03143426A
JPH03143426A JP1284010A JP28401089A JPH03143426A JP H03143426 A JPH03143426 A JP H03143426A JP 1284010 A JP1284010 A JP 1284010A JP 28401089 A JP28401089 A JP 28401089A JP H03143426 A JPH03143426 A JP H03143426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
subject
magnetic field
contraction
gradient
stretch
Prior art date
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Pending
Application number
JP1284010A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takito Sakai
滝人 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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Publication of JPH03143426A publication Critical patent/JPH03143426A/en
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To remove an influence of a subject, s body motion by comparatively simple constitutions and with no elongation of echo time so as to reduce motion artifacts by detecting a stretch-contraction of the subject due to body motion and by installing a device for making a gradient of inclined magnetic field varied in that stretch-contraction direction according to the detected stretch- contraction values. CONSTITUTION:A body surface position detector 33 detects a body surface of subject 11 by measuring a time from an emission of e.g. ultrasonic wave to its return. lt is set so as to detect the body surface position of subject's belly and detects that the subject's belly moves up and down accompanied by respiration. That is to say, it detects a movement in vertical direction of the belly of subject 11 lying in a bed 12 on the back. The detected information of body surface position is sent to a measurement control device 34, a stretch- contraction value in vertical direction of the belly of subject 11 lying on the back is found out and a gradient of inclined magnetic field in X-direction is made to vary according to that stretch-contraction value.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、核磁気共鳴(NMR)を利用して生体内の
映像情報を得るM R撮像装置に関する。
The present invention relates to an MR imaging device that obtains in-vivo image information using nuclear magnetic resonance (NMR).

【従来の技術】[Conventional technology]

MR撮像装置は、通常、核磁気共鳴現象によって水素原
子から生じる電磁波を捉えて画像を構成する。1回の励
起で生じる電磁波は関心領域からの情報の積分情報であ
り、そのままでは位置の特定ができないので、傾斜磁場
を用いて位置情報を周波数あるいは位相にエンコードす
るようにしている。 すなわち、磁場強度Hと周波数ωとの間にはω=γH の関係がある(γは磁気回転比)のでこれを利用して位
置情報を得る。具体的には、たとえば、再構成する画像
のマトリクスを256X256とする場合、直交する方
向にそれぞれ磁場強度が傾斜する2つの傾斜磁場を用い
、一方を周波数エンコード用傾斜磁場、他方を位相エン
コード用傾斜磁場とし、位相エンコード用傾斜磁場の傾
きを256通りに変化させながら256回励起し、1回
ずつ受信したNMR信号をそれぞれ256点でサンプリ
ングし、256X256のデータを得、このデータマト
リクスに対して2次元フーリエ変換することによって画
像を再構成する。 ところが、このように多数回の励起・受信を行っている
間に被検体が動くと、同じ部位が傾斜磁場内で異なる場
所に移るため、違う磁場強度となり、異なる位置情報が
与えられてしまい、再構成画像に悪影響が生じる。こう
して、主に呼吸運動に基づく被検体の体動によるモーシ
ョンアーティファクトが生じる。 そこで、このモーションアーティファクトを軽減するた
め、従来より、つぎのような方策が考えられている。ま
ず、被検体の呼吸運動に基づく周期的な体動を測定し、
その周期運動の同じ位相近辺でのみデータを収集すると
いう呼吸ゲート法が知られている。また、被検体の腹部
に腹帯を巻き付け、呼吸による体動自体が余り生じない
ようにすることも行われている。さらに、スピンエコー
法やフィールドエコー法で用いる傾斜磁場波形に動きを
補正するための波形を加える方法や、あるいは、位相エ
ンコードの順番を変えである基準位置からの動きが大き
いときは画質に与える影響の少ない高周波成分のデータ
を収集する方法なども知られている。
An MR imaging device usually forms an image by capturing electromagnetic waves generated from hydrogen atoms by a nuclear magnetic resonance phenomenon. The electromagnetic waves generated by one excitation are integral information from the region of interest, and the position cannot be specified as is, so position information is encoded into frequency or phase using a gradient magnetic field. That is, since there is a relationship ω=γH between the magnetic field strength H and the frequency ω (γ is the gyromagnetic ratio), position information is obtained using this relationship. Specifically, for example, when the matrix of the image to be reconstructed is 256x256, two gradient magnetic fields whose magnetic field strengths are gradient in orthogonal directions are used, one as a gradient magnetic field for frequency encoding and the other as a gradient for phase encoding. The magnetic field was excited 256 times while changing the gradient of the phase encoding gradient magnetic field in 256 ways, and the NMR signals received each time were sampled at 256 points to obtain 256 x 256 data. Reconstruct the image by performing a dimensional Fourier transform. However, if the subject moves while excitation and reception are performed multiple times in this way, the same part moves to a different location within the gradient magnetic field, resulting in a different magnetic field strength and giving different position information. This will adversely affect the reconstructed image. In this way, motion artifacts occur due to body movements of the subject mainly based on respiratory movements. Therefore, in order to reduce this motion artifact, the following measures have been considered. First, we measure periodic body movements based on the subject's breathing movements,
A breathing gate method is known in which data is collected only around the same phase of the periodic motion. Additionally, an abdominal band is wrapped around the abdomen of the subject to prevent body movement due to breathing. In addition, methods for adding waveforms to correct movement to the gradient magnetic field waveforms used in the spin echo method and field echo method, or changing the order of phase encoding, which affects image quality when there is large movement from the reference position. There are also known methods for collecting data on high-frequency components with little frequency.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、従来の方法ではいずれも問題がある。す
なわち、呼吸ゲート法では、全体のデータ収集が終わる
までの時間が非常に長くかかる。 腹帯を用いる方法は、被検者の腹部が圧迫され、被検者
に大きな負担がかかるので被検者によっては使用できな
いことがある。さらに傾斜磁場波形に補正用の波形を加
える方法では、二′コー時間が伸びてT1強調(象の撮
像ができない。また、位相エンコードの順番を変える方
法は、単に体動の影響を目だたなくするだけで、体動の
影響自体を無くそうとするものではない。このように従
来の技術ではモーションアーティファクトの軽減の代わ
りに、どこかにそのしわよせたる問題が生じる。 この発明は、データ収集時間が長くならず、且つ被検者
の負担もなく、エコー時間も延びず、比較的簡単な構成
によって体動の影響自体を取り除き、モーションアーテ
ィファクトを軽減することができる、M R撮像装置を
提供することを目的とする。
However, all conventional methods have problems. That is, in the respiratory gate method, it takes a very long time to complete the entire data collection. The method of using an abdominal band compresses the abdomen of the subject and places a heavy burden on the subject, so it may not be usable depending on the subject. Furthermore, with the method of adding a correction waveform to the gradient magnetic field waveform, the two'coe time increases and T1-weighted imaging cannot be performed.In addition, the method of changing the order of phase encoding simply makes the effect of body movement more noticeable. This invention does not attempt to eliminate the effect of body motion itself.In this way, in the conventional technology, instead of reducing motion artifacts, the problem of wrinkling occurs somewhere.This invention is based on the data An MR imaging device that does not increase the acquisition time, does not place any burden on the patient, does not extend the echo time, and can eliminate the influence of body movement itself and reduce motion artifacts with a relatively simple configuration. The purpose is to provide.

【課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、この発明によるMR。 撮像装置では、体動による被検体の伸縮を検出手段と、
該検出した伸縮値に応じてその伸縮方向ての傾斜磁場の
傾きを変1ヒさせる手段とが備えられていることが特徴
となっている。 【作  用】 体動による被検体の伸縮が検出され、その検出した伸縮
値に応じて、その伸縮方向での傾斜磁場の傾きが変化さ
せられる。 すると、その伸縮方向での視野(データ収集範囲)の大
きさがその伸縮に応じて変1ヒさせられ、伸縮方向での
視野の大きさと被検体の大きさとの比が、体動にかかわ
らず常に一定に保たれることになる。つまり、被検体が
伸縮しても、その同じ部位には同じ強度の傾斜磁場が加
わることになる。 こうして、視野に対して見かけ上被検体が動いていない
状態とすることができ、モーションアーティファクトを
除去することができる。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, an MR according to the present invention. The imaging device includes a means for detecting expansion and contraction of the subject due to body movement;
It is characterized in that it is provided with means for changing the gradient of the gradient magnetic field in the direction of expansion and contraction in accordance with the detected expansion and contraction value. [Operation] The expansion and contraction of the subject due to body movement is detected, and the gradient of the gradient magnetic field in the direction of expansion and contraction is changed according to the detected expansion and contraction value. Then, the size of the field of view (data collection range) in the direction of expansion and contraction is changed according to the expansion and contraction, and the ratio between the size of the field of view in the direction of expansion and contraction and the size of the subject remains unchanged regardless of body movement. It will always remain constant. In other words, even if the subject expands or contracts, a gradient magnetic field of the same intensity will be applied to the same part of the subject. In this way, the subject can be made to appear not to be moving with respect to the visual field, and motion artifacts can be removed.

【実 施 例】【Example】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この発明の一実施例にかかるMR撮像装置で
は、第1図に示すように、被検者11がベツド12に横
たえられて主マグネット21が形成する静磁場中に送り
込まれる。この上マグネッ1−21の内側には、直交3
軸(X、Y、Z)方向に磁場強度が傾斜する3つの傾斜
磁場を発生するための傾斜磁場コイル22と、RFコイ
ル23とが配置される。また、傾斜磁場コイル22の内
園等に、体表面位置検出@″jr3Bが固定される。 傾斜磁場コイル22は傾斜磁場電源31に接続され、傾
斜磁場発生用の所定波形のt流が流される。 RFコイル23はRF送受信装置32に接続され、被検
者11に対してRF倍信号照射してこれを励起し、被検
者11内で発生したNMRq号を受信する。これら、R
F倍信号送受、傾斜磁場の波形は測定制御装置34によ
って制御され、受信されたNMR信号から得たデータが
画像再構成装置35に送られ、そこで2次元フーリエ変
換などの画像再構成処理を受け、再構成された画像が画
像表示装置36に送られて表示され、あるいは図示しな
い外部記憶装置により記憶される。コンピュータ37は
全体の制御を行なう。 上記の体表面位置検出器33は、たとえば超音波を発射
し、その戻ってくるまでの時間を計測することにより被
検者の体表面の位置を検出するもので、この実施ρ1で
は被検者11の腹部の体表面位置を検出ように取り付け
られており、呼吸運動にともなって腹部が上下すること
を検出する。すなわち、ベツド12の上で上向きに横た
わっている被検者11の腹部の上下方向くX方向)での
動きを検出する。こうして検出された体表面位置の情報
は測定制御装置34に送られ、上向きに横たわっている
被検者11の、呼吸にとらなう腹部の高さ方向(X方向
)での伸縮値が求められ、その伸縮値に応じてX方向傾
斜磁場の傾きが変化させられる。 この実施例は、被検者11の腹部を体軸に直角に横切る
ような断面での像を撮像する場合に、呼吸にともなう腹
部の高さ方向(X方向)での伸縮によるアーティファク
トを軽減しようとするもので、まず、被検者11の動か
ない部分たとえばを椎付近に、X方向傾斜磁場の中心を
選ぶ。つぎに被検者11が1番息を吐ききったタイミン
グを捉疋て腹部が最ら低くなった状態の時に、第1回目
の励起 受信のシーケンスを行う。続いて、第2、第3
、・・の励起・受信のシーケンスを所定の繰り返し時間
でマトリクスサイズに応じた所定回数だけ繰り返し行う
。 第1回目の励起・受信のシーケンスにおいて検出された
腹部高さく正確にはを椎から腹部の上端まての距泄)が
第2図Aに示すようにL x lであり、2回目、3回
目、4回目ではLヶ2、Lx3、Lx4て′、ろったす
ると、L x lか最小であるから、JTI定制御装置
34によってX方向傾斜磁場の傾きを、第2回、第3回
、第4回て′は、第工回の1項きの、〈L8、’LKz
Ha、< L −4,” L x3)倍、(L xi、
/L X4 )倍とする。すなわち第2図Bに示すよう
に、腹部上端の磁場強度か常に同じになるようにX方向
傾斜磁場の傾きを変えるのである。 このようにX方向傾斜磁場の傾きか交1ヒさせられるこ
とにより、X方向の視野(データ収集時間)か第2図C
のようにDl、、D x2、D、、3、D64と変fヒ
させられることになり、視野のX方向大きさに対する被
検者断面のX方向幅の比を一定に筺ち、見かけ上体動を
なくすことができる。 つまり、被検者腹部断面の高さ(X方向の幅)か第3図
A、Bのように変わっても、腹部上端がX方向傾斜磁場
によって受ける磁場の強度が第3[]Cのように変(ヒ
しないように、X方向傾斜Ia場の傾きを実線から点線
のように変えるので、この天方向I14料磁場の傾きに
応じてエンコードされる位置y)スゲール自(水が1申
縮することになり、X方向の体動かないものとしてX方
向の位置情報を取得できる。 したがって、X方向の体動に関する画像のモーションア
ーティファクトは除去できることになる。 なお、このことは、X方向が周波数エンコード方向て゛
あるとき比較的理解し易いが、X方向が位相エンコード
方向である場合でも同様に成立する。 上記に才3いて、第1回目のシーケンスを腹部が品も低
くなった状態で行うようにしているが、これはそのとき
武もX方向傾斜磁場の傾きが大きくなり、腹部かそれよ
りも高くなったときには傾きを小さくして行けばよいか
らである。すなわち、これによって傾斜磁場宅源31を
効率的に使うことができるようにしているのである。こ
のような配慮が必要ないときは多数の繰り返しシーケン
スを(壬意のタイミン′グて゛開々合することがて゛き
る。 【発明の効果] この発明のM R撮像装置によれば、体動による被検体
の伸縮を検出し、その検出した伸縮値に応じてその伸縮
方向ての傾斜磁場の傾きを変(If、させるという比較
的簡単な構成によって、体動の影響自体を取り除き、モ
ーションアーティファクトを軽;威することかできる。 また、多数回の繰り返しシーケンスのそれぞれにおいて
傾斜磁す1の傾さを変(ヒさせているたけであるから、
データ収集時間が長くならず、エコー時間も延びること
もむい。 しかも、被検者になんらの負担らかけることかない
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In an MR imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a subject 11 lies on a bed 12 and is introduced into a static magnetic field formed by a main magnet 21. Inside the upper magnet 1-21, there are three orthogonal
A gradient magnetic field coil 22 and an RF coil 23 are arranged to generate three gradient magnetic fields whose magnetic field strengths are gradient in the axial (X, Y, Z) directions. In addition, a body surface position detection @"jr3B is fixed to the inner garden of the gradient magnetic field coil 22. The gradient magnetic field coil 22 is connected to a gradient magnetic field power supply 31, and a t current of a predetermined waveform for generating a gradient magnetic field is sent. The RF coil 23 is connected to the RF transmitting/receiving device 32, irradiates the subject 11 with an RF multiplied signal to excite it, and receives the NMRq signal generated within the subject 11.
The F-fold signal transmission/reception and the waveform of the gradient magnetic field are controlled by the measurement control device 34, and the data obtained from the received NMR signal is sent to the image reconstruction device 35, where it is subjected to image reconstruction processing such as two-dimensional Fourier transformation. The reconstructed image is sent to the image display device 36 and displayed, or is stored in an external storage device (not shown). Computer 37 performs overall control. The body surface position detector 33 described above detects the position of the subject's body surface by, for example, emitting ultrasonic waves and measuring the time it takes for the ultrasound to return. It is attached to detect the body surface position of the abdomen of No. 11, and detects the rise and fall of the abdomen with breathing movements. That is, the movement of the abdomen of the subject 11 lying face up on the bed 12 in the vertical direction (X direction) is detected. Information on the body surface position detected in this way is sent to the measurement control device 34, and the expansion and contraction value in the height direction (X direction) of the abdomen of the subject 11 who is lying face up while breathing is determined. , the gradient of the X-direction gradient magnetic field is changed according to the expansion/contraction value. This embodiment aims to reduce artifacts caused by expansion and contraction of the abdomen in the height direction (X direction) due to breathing when an image is taken in a cross section that crosses the abdomen of the subject 11 at right angles to the body axis. First, the center of the X-direction gradient magnetic field is selected at a stationary part of the subject 11, for example, near the vertebrae. Next, the first excitation reception sequence is performed when the patient 11 takes the first exhalation and the abdomen is at its lowest position. Then, the second and third
, . . . are repeated for a predetermined repetition time and a predetermined number of times according to the matrix size. The abdominal height detected in the first excitation/reception sequence (more precisely, the distance from the vertebrae to the upper end of the abdomen) is L x l as shown in Figure 2A, and in the second and 3 In the second and fourth times, L x 2, L x 3, L x 4 ', and L x l is the minimum, so the JTI constant controller 34 changes the gradient of the X-direction gradient magnetic field for the second and third times. , 4th time' is 〈L8,'LKz
Ha, < L −4,” L x3) times, (L xi,
/L×4) times. That is, as shown in FIG. 2B, the gradient of the X-direction gradient magnetic field is changed so that the magnetic field strength at the upper end of the abdomen is always the same. By altering the gradient of the X-direction gradient magnetic field in this way, the field of view (data collection time) in the X-direction can be changed as shown in Figure 2C.
Dl, ,D Body movements can be eliminated. In other words, even if the height (width in the X direction) of the subject's abdominal section changes as shown in Figures 3A and B, the strength of the magnetic field that the upper end of the abdomen receives due to the gradient magnetic field in the X direction will change as shown in Figure 3[]C. (In order to avoid damage, the gradient of the X-direction gradient Ia field is changed from a solid line to a dotted line, so the position y that is encoded according to the gradient of this heavenly direction I14 magnetic field) Therefore, position information in the X direction can be obtained assuming that the body does not move in the X direction. Therefore, motion artifacts in the image related to body movement in the X direction can be removed. Note that this means that the frequency in the X direction is It is relatively easy to understand when the encoding direction is ゛, but the same holds true even when the X direction is the phase encoding direction. This is because at that time, the gradient of the gradient magnetic field in the X direction becomes large, and when it reaches the abdomen or higher, the gradient can be reduced.In other words, this causes the gradient magnetic field to become 31 can be used efficiently.When such considerations are not necessary, a large number of repeated sequences can be combined at any desired timing. [Effects of the Invention] ] According to the MR imaging device of the present invention, it is relatively simple to detect the expansion and contraction of the subject due to body movement and change the gradient (If) of the gradient magnetic field in the direction of expansion and contraction according to the detected expansion and contraction value. With this configuration, it is possible to remove the influence of body movement itself and reduce motion artifacts.Also, the inclination of the gradient magnet 1 is changed in each of the repeated sequences many times. from,
Data collection time is not increased, and echo time is also likely to be extended. Moreover, it does not impose any burden on the examinee.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例にががるブロック図、第2
図A、B、Cは各シーケンスにおける被検者の断面形状
、印料磁陽、視野をそれぞれ示す図、第3図A、B、C
は吸気、呼気時の断面形状と傾斜磁場の傾きとの関係を
示す図である。 11・・・被検者、]2・・・ベツド、21 ・主マグ
ネツ1−122・・・傾斜磁場コイル、23・・・RF
コイル、31・傾斜磁場電源、32・RF送受信装置、
33・・・体表面位置検出器、34・・・測定制御装置
、35・・・画像再構成装置、36・・・画像表示装置
、37・・コンピュータ。
Fig. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention;
Figures A, B, and C show the cross-sectional shape, magnetic field, and visual field of the subject in each sequence, respectively.
2 is a diagram showing the relationship between the cross-sectional shape and the gradient of a gradient magnetic field during inhalation and exhalation. 11... Subject, ]2... Bed, 21 - Main magnet 1-122... Gradient magnetic field coil, 23... RF
Coil, 31・Gradient magnetic field power supply, 32・RF transmitter/receiver,
33... Body surface position detector, 34... Measurement control device, 35... Image reconstruction device, 36... Image display device, 37... Computer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)体動による被検体の伸縮を検出手段と、該検出し
た伸縮値に応じてその伸縮方向での傾斜磁場の傾きを変
化させる手段とを有することを特徴とするMR撮像装置
(1) An MR imaging device characterized by having means for detecting expansion and contraction of a subject due to body movement, and means for changing the gradient of a gradient magnetic field in the direction of expansion and contraction according to the detected expansion and contraction value.
JP1284010A 1989-10-31 1989-10-31 Apparatus for picking up mr image Pending JPH03143426A (en)

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