JPH0316851B2 - - Google Patents

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JPH0316851B2
JPH0316851B2 JP60243598A JP24359885A JPH0316851B2 JP H0316851 B2 JPH0316851 B2 JP H0316851B2 JP 60243598 A JP60243598 A JP 60243598A JP 24359885 A JP24359885 A JP 24359885A JP H0316851 B2 JPH0316851 B2 JP H0316851B2
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Yokogawa Medical Systems Ltd
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/4818MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
    • G01R33/482MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
    • GPHYSICS
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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    • 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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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、被検体中の対象原子核の密度分布等
を核磁気共鳴現象によつて把握するNMRイメー
ジング装置(核磁気共鳴画像表示装置)に関し、
更に詳しくは、複数の方向から収集された被検体
の投影データに基づき、ワープ方向のサンプル数
が最小となる方向にスキヤン座標を回転し、この
座標の下で収集されたデータを用いて画像を再構
成するNMRイメージング装置に関する。
(従来の技術) NMRイメージング装置は、一様な静磁場H0
作る静磁場コイル及び静磁場H0と同一方向磁場
でx、y、zの各方向に夫々直線勾配をもつ磁場
を作る勾配磁場コイルから成る磁石部、該磁石部
で形成される磁場内に設置する被検体に高周波パ
ルス(高周波電磁波)を加え、被検体からの
NMR信号を検出する送・受信部、該送・受信部
及び前記磁石部の動作を制御したり、検出データ
の処理をして画像表示する制御・画像処理部等を
有している。
上記構成のNMRイメージング装置は、第6図
に示す2次元フーリエ法のパルスシーケンスで駆
動され、所定のデータ収集を行う。このときの各
時間における動作は以下の通りである。
時間T1…Z勾配磁場gsが印加され(スライス
面が決定される)と共に、90゜パルス(RF信号)
が印加される(第6図b及びa)。これにより、
被検体の特定のスライス面内のスピンだけが選択
的に励起される。
時間T2…後の時間T4でスピン・エコー信号を
発生させるため、x勾配磁場gdpが印加され(第
6図d)、スピンにX座標に応じた位相差が与え
られる(プリフエーズ)。又、信号読出し時にか
ける勾配gprと直交方向の位置情報(y方向の位
置情報)を得るため、y勾配磁場gw(k)が時間Tw
(<T2)印加され(第6図c)、スピンにy座標
に応じた位相が与えられる(ワープ)。更に、z
勾配磁場grpが時間Tw印加され(第6図b)、ス
ライス時に生じたスピンのz方向での位相ずれが
除かれる(リフエーズ)。
時間T3…スピン・エコーを発生させるため、
180゜パルス信号が印加され(第6図a)全スピン
が反転される(反転)。
時間T4…x方向の位置情報を得るため、x勾
配磁場(プロジエクシヨン磁場)gprが印加され
(第6図d)、スピン・エコー信号が検出される
(第3図e)。
上記時間T4に検出されるスピン・エコー信号
は、被検体のスピンからの信号強度(スピン密度
と緩和現象とにより決定される)の分布を2次元
フーリエ変換したものの1つに相当する。ライン
の選択はy勾配印加量、即ち、y勾配磁場gw(k)
大きさとその印加時間Twとの積によつて行われ
る。従つて、y勾配磁場gw(k)を変えながら第6図
のシーケンスを繰返すことによつて画像再構成に
必要なデータ、即ち、第7図に示す一連のデータ
が収集される。第7図におけるリードアウト方向
の一連のデータは、スピン・エコー信号として1
ビユー毎に観測され、又、ワープ方向のデータ
は、ビユー毎にその1つが得られることを示して
いる。
ところで、フーリエ変換法におけるスキヤン時
間は、ワープ方向のサンプル数にほぼ比例するこ
とが知られている(リードアウト方向のサンプル
数の増減は、ビユー間の待ち時間等に吸収されス
キヤン時間にほぼ無関係となる)。従つて、スキ
ヤン時間を短くするには、ワープ方向のサンプル
数を少なくすればよい。一方、サンプル数は、有
効視野と分解能との積で決定されるので、スキヤ
ン時間短縮の観点から有効視野を被検体の両端近
傍(被検体のぎりぎりのところ)にとればよい。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、従来のNMRイメージング装置にあつ
ては、予め定めた数種類のサンプル数の中から選
択するようになつているため、個々の被検体に対
して必ずしも最適なスキヤン時間(必要、かつ、
充分で最短のスキヤン時間)でもつてデータ収集
が行われていたとは言いがたい。即ち、スキヤン
時間が長くなる方向でデータ収集が行われていた
ため、被検体への負担増や体動によるアーテイフ
アクトの発生を招く恐れがあつた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、被検体に応じてスキヤン時間を
最小にしてスキヤンするNMRイメージング装置
を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成する本発明のNMRイメージン
グ装置は、複数の方向から収集された被検体の投
影データに基づき、ワープ方向のサンプル数が最
小となる方向にスキヤン座標を回転し、この座標
の下で収集されたデータを用いて画像を再構成す
るようになつている。
(実施例) 以下、図面を参照し本発明について詳細に説明
する。
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。マグネツトアセンブリ1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
部分を取巻くようにして、被検体に一定の静磁場
H0を印加する静磁場コイルと、勾配磁場を発生
するための勾配磁場コイル(勾配磁場コイルは、
x、y、zの各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高周波
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等が配置されて
いる。静磁場コイル、勾配磁場コイル、RF送信
コイル、及びNMR信号受信コイルは、夫々主磁
場電源2、勾配磁場ドライバ3、RF電力増幅器
4及び前置増幅器5に接続されている。シーケン
ス記憶回路10は、プロジエクシヨン磁場強度を
一定として投影データを複数の方向から収集する
シーケンス信号を発生する手段と、該収集された
投影データに基づきプロジエクシヨンの幅が最小
となる方向、即ち、ワープ方向のサンプル数が最
小となる方向(この方向の決定は後述の計算機1
3で行われる)で規定される座標の下で勾配磁場
や高周波磁場の発生シーケンスを制御する手段
と、検出されるNMR信号をA/D変換するとき
のタイミングを制御する手段とを有し、勾配磁場
駆動回路3、ゲート変調回路6及びA/D変換器
11を操作するようになつている。ゲート変調回
路6は、シーケンス記憶回路10からのタイミン
グ信号によつてRF発振回路7からの高周波信号
を変調し、RF電力増幅器4に与える。位相検波
器8は、RF発振回路7の出力を参照信号とし、
受信コイルで検出され前置増幅器5を介して送ら
れてくるNMR信号を位相検波してA/D変換器
11に与える。A/D変換器11は、位相検波器
8を介して得られるNMR信号をアナログ・デイ
ジタル変換して計算機13に与える。計算機13
は、操作コンソール12との間で情報の授受をし
たり、種々のスキヤンシーケンスを実現するため
にシーケンス記憶回路10の内容の書換えや指示
を与えたり、又、A/D変換器11からのデータ
を用いて共鳴エネルギーに関する情報の分布を画
像に再構成する演算等を行うと共に、再構成像の
データを表示装置9に出力するようになつてい
る。
次に、上記構成の動作について説明する。
主磁場電源2による均一な静磁場H0の下で、
シーケンス記憶回路10は、計算機13の指示に
従つて勾配磁場駆動回路3及びゲート変調回路6
を操作し、所定のシーケンスで各勾配磁場及び高
周波パルスを発生すると共に、A/D変換器11
を操作して位相検波器8で検波されるNMR信号
をデイジタル信号に変換する。
第2図は、シーケンス記憶回路10及び計算機
13の協働によつて行われるスキヤン手順の説明
図である。第2図において、先ず、複数方向への
被検体のプロジエクシヨンを計測し、これが最小
となる角度θnioを求める。任意角θの方向へのプ
ロジエクシヨンをとるには、第3図に示すシーケ
ンス(公知の投影再構成法 Projection Re−
construction法に基づくシーケンス)を用い、 gdp1(θ)=gdpcosθ gdp2(θ)=gdpsinθ gpr1(θ)=gprcosθ gpr2(θ)=gprsinθ に従つて勾配を印加する。収集したデータをフー
リエ変換すると、第4図に示すような被検体のθ
方向プロジエクシヨンが得られる。複数のθ方向
プロジエクシヨンをとり、その中からプロジエク
シヨン幅が最小のものを求める。第4図の例では
θnio=90゜となる。
次に、θmin方向のプロジエクシヨン幅からワ
ープステツプgwを求める。今、θnio方向のプロジ
エクシヨン幅fnio[Hz]とすると、θnio方向から見
た被検体の実寸は(1)式から求められる。
lnio=fnio/r・gpr (1) 但し、r…磁気回転比 又、ワープステツプ、ワープ方向の有効視野及
びワープ時間を夫々Δgw、l及びTw(第6図参
照)としたとき、(2)式の関係が成立するので(3)式
が求められる。
2π・r・Tw・Δgw・l=2π (2) Δgw=1/r・Tw・l (3) よつてワープステツプΔgwは(4)となる。
Δgw=1/r・Tw・lnio (4) 又、kビユー目のワープ勾配gw(k)は(5)式とな
る。
gw(k)=Δgw(k−Nv/2) (5) 但し、Nv…ビユー数 尚、実際の装置の場合、ワープ方向の有効視野
lは、安全を見込んで(3)式におけるlminの約10
%増の値が選ばれる。
上記処理の後、θnio方向がワープ方向となるよ
うに座標を回転すると共に(座標回転は公知の方
式による)、(5)式のgw(k)の値を用い、第6図のシ
ーケンス(公知のシーケンス)に従つてスキヤン
を行う。これによつて、所定のデータ収集が行わ
れる。そして、これらのデータを2次元フーリエ
変換して画像再構成が行われる。
ところで、本方式では、ビユー数が被検体によ
つて異なる。即ち、被検体毎の演算によつて求め
たワープステツプでデータ収集が行われるので、
得られたデータを用いて画像再構成を行うとき、 (1) 任意のデータ数のFFTを用いる。
(2) ゼロフイルしてFFTを行い、後に画像処理
(縮小又は拡大)により画像の縦横比を揃える。
といつた処理が必要となる。
一方、所定の分解能を得るための最大ワープ量
をWnax[rad/cm]とすればこれに必要とするビ
ユー数Nvは(6)式となり、(6)式に(3)式を代入して
(7)式を得る。
Nv=Wnax/2π・r・Tw・Δgw (6) Nv=Wnax・l/2π (7) (7)式において、最大ワープ量Wnaxは分解能の
みで決まるため、ビユー数Nvは有効視野lに比
例することになる。又、スキヤン時間はビユー数
Nvに比例するとみてよいから、結局、第5図イ
に示す領域a×aでスキヤンするのに比べて、第
5図ロに示す領域a×b(a>b)でbをワープ
方向としてスキヤンした方が、スキヤン時間が
b/aに短縮される。
尚、本発明は、上記実施例に限定するものでは
なくフーリエ変換法のスキヤンであれば、どのよ
うなものであつてもよい。
(発明の効果) 以上、説明の通り、本発明のNMRイメージン
グ装置によれば、複数の方向から収集された被検
体の投影データに基づき、ワープ方向のサンプル
数が最小となる方向にスキヤン座標を回転し、こ
の座標の下で収集されたデータを用いて画像を再
構成するようになつているため、被検体に応じて
最小の時間でスキヤンをすることができる。従つ
て、被検体への負担の軽減及び体動によるアーテ
イフアクト発生の可能性を小さくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図、第
2図乃至第5図は、本発明の一実施例における動
作の説明図、第6図は、2次元フーリエ変換法の
パルスシーケンス図、第7図は、2次元フーリエ
変換法におけるデータの模式図である。 1……マグネツトアセンブリ、2……主磁場電
源、3……勾配磁場駆動回路、4……RF電力増
幅器、5……前置増幅器、6……ゲート変調回
路、7……RF発振回路、8……位相検波回路、
9……表示装置、10……シーケンス記憶回路、
11……A/D変換器、12……操作コンソー
ル、13……計算機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 静磁場内に設置される被検体にフーリエ変換
    法に基づくシーケンスに従つて勾配磁場及び高周
    波電磁波を印加し、核磁気共鳴現象に基づく被検
    体のスキヤンデータを収集して画像を再構成する
    NMRイメージング装置において、 プロジエクシヨン磁場強度を一定として投影デ
    ータを複数の方向から収集する手段と、該収集さ
    れた投影データに基づきプロジエクシヨンの幅が
    最小となる方向を求め、該方向がワープ方向とな
    るようにスキヤン座標を回転して新たな座標を規
    定する手段と、該新しい座標の下で収集されたフ
    ーリエ変換法に基づくスキヤンデータを用いて画
    像を再構成する手段とを備えることを特徴とする
    NMRイメージング装置。
JP60243598A 1985-10-30 1985-10-30 Nmrイメ−ジング装置 Granted JPS62103554A (ja)

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US4786871A (en) 1988-11-22
EP0246327A1 (en) 1987-11-25
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