JPH03191947A - Ｍｒｉにおける章動角度の迅速較正装置 - 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］ 本発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ）　、特に磁気共鳴（ＭＲ
Ｉ）を使用する画像発生技術に関する。特に、本発明は
所望の単動および、または“フリップ”角度を提供する
ためにＭＨＩシステムにおけるＲＦ（無線周波数）活性
化パルスのパラメータを迅速および効率的に較正する方
法および装置に関する。

［従来技術］ ＮＲＩシステムは、現在一般に種々の医療および科学画
像の適用に使用されている。以下の米国特許出願（ここ
では参照文献として含まれている）はいくつかの通常の
ＭＨＩシステムを例示したものである： クルックス氏他による米国特許第４．２９７．６３７号
明細書； クルックス氏他による米国特許第４．３１８，０４８号
明細書； クルックス氏他による米国特許第４，４７１３３０５°
号明細書； Ｈｅｏｎｎｉｎｇｅｒ氏他による米国特許第４，５９９
，５８５号明細書；および ファインベル民地による米国特許第４．６８４．８９１
号明細書。

以下の同一出願人による特許出願は、一般にＭＲ■シス
テムの較正に関する。

Ｃｈｌｎｇ氏による第１８１３４４０号明細書は、Ｍ　
ＲＩ　　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　　Ｆ　ｏｒ　　Ｓ　
ｐｕｒｉｏｕｓＮ　Ｍ　ＲＦ　ｒｅｑｕｅｎｃｙ／　Ｐ
　ｈａｓｅ　　の名称で１９８８年４月１４日に出願さ
れた（ａｔｔｏｒｎｅｙ　ｄｏｃｋｅｔ　ｎｏ、　８９
−８７、’　Ｃｌ１ｅｎｔ　ｒｅｆ、ｎｏ、　ＵＣ８８
−０４２−１）。

［発明の解決すべき課ｆｆ１ｌ 以下のＮＭＲの原理は良く知られている。奇数の陽子ま
たは中性子を有する核は全て結果的に小さい磁石のよう
に動作する。一定した外部磁界に位置されたとき、この
ような核の磁軸は、いわゆるラーマ−（Ｌ　ａｒｍｏｒ
　）周波数で与えられたフィールド軸を中心にしである
角度で摂動する。ラーマ−周波数は、いわゆる特定タイ
プの核の磁気回転速度特性によって核の磁界に関連させ
られている。良く知られているように、１群の核（およ
び、したがってそれらの純磁軸）の純角度モーメントま
たは“スピン”は、ラーマ−周波数に等しい周波数を有
する電磁信号によって外部磁界に関して再度配向される
ことができる。電磁信号は、電磁信号の振幅および期間
によって決定された量だけ純スピン共鳴（ラーマ−周波
数）核を傾斜（再配向）するように基準の回転フレーム
において静止磁界を生成する。

電磁信号の除去後、ある時間期間にわたって多数の磁気
モーメントが外部磁界に平行に再整列する。核再整列が
生じるために、ラーマ−周波数よりある核が速く、ある
核が遅く摂動すると、個々のスピンの相対フェイズは発
散し始める。したがって、個々の核スピンは徐々に“デ
フエイズし、最終的にフェイズコヒーレンスの損失が生
じる。

完全に均一な磁界において、このようなデフエイズは核
に互いにエネルギ交換させる自然の摂動から生じる。こ
のようなデフエイズが発生する時間長は“スピン間”、
すなわち横方向の緩和時定数Ｔ２に関連している。再整
列中に、核モーメントはまたそれらの周囲にエネルギを
放出し、したがって緩和し、外部磁界に平行に配向する
。“スピン格子”すなわち縦方向の緩和時間Ｔ１はこの
緩和時間に関連している。

良く知られているように、核スピンは最初に外部磁界と
整列され、次に最初の方向に対して横方向に再配向され
、ＲＦ信号受信器に接続された適切に配向されたコイル
中で特性ＲＦ倍信号誘導する。最初に再配向されると、
比較的強い電圧が受信コイル中に誘導され、それはフィ
ールドの非均一性およびスピン間のエネルギ交換のため
に次第に振幅を減少する。この信号は“自由誘導減衰”
（ＦＩＤ）と呼ばれる。良く知られているように、“ス
ピンエコー　またはＦＩＤの後続的な表示は、いわゆる
″パルスシーケンス°を使用することによって各スピン
をフェイズコヒーレンスさせることにより発生される。

例えば、時間τにおいて核スピンが大きさおよび期間の
適切な周波数の第１の電磁パルスによって“フリップ”
または再配向された（例えば最初の方向に関して９０＠
）後、大きさおよび期間の適切な周波数の別の電磁信号
が核スピンを１８［１”傾斜させるように供給された場
合、個々の核スピンのフェイズ偏差の累積は、時間２τ
でいわゆるＦＩＤの“スピンエコー２を生成するために
個々のスピン全てを再びフェイズコヒーレンスさせる。

ＲＦパルスは核回転軸を“フリップ″するため、それら
が発生した核摂動角における再配向（傾斜）は一般に“
フリップ角度“と呼ばれる。

当業者によって良く理解されているように、ＲＦ送信装
置および関連したコイルと素子の較正は上記で論じられ
た現象におよび、または別のＭＲＩ現象に基づいて所望
する結果を提供するために重要である。供給されたＲＦ
パルスの振幅および期間は核摂動に割当てられた傾斜角
を決定する。したがって、所望の傾斜角を得るためには
、対応した所望の期間および振幅を有するＲＦパルスを
発生する必要がある。しかしながら、画像化されるべき
対象（例えば患者）のこのようなＲＦパルス活性化は典
型的に対象に緊密に結合されたＲＦコイルにＲＦパルス
を供給することによって行われるため、ＲＦコイル負荷
（およびしたがって結果的に放射されるＲＦ振幅）は対
象の位置、寸法およびその他のパラメータに依存する。

最終的に、典型的に各画像獲得に対してＲＦ送信装置を
再較正する（すなわち、“学習”または走査の設定を行
う）必要がある。さらに、患者が移動した場合、品質係
数（Ｑ）およびコイルの負荷は変化し、したがって患者
の体内の重要な特定領域内のＲＦ振幅もまた変化する。

このために、典型的にＲＦ送信装置の出力レベルは所望
の傾斜角が所定のＲＦ送信装置出力レベルに対して得ら
れることを保証するために各新しい患者に対して、また
患者がＲＦコイルに関して移動されるたびに再較正され
る必要がある。

ＲＦコイルを“Ｑを低くする”ことによって（コイル負
荷が患者に関連する位置およびその他のパラメータによ
ってほとんど影響されないように）ＲＦ送信装置出力レ
ベルの再較正を反復する必要性を減少し、或はそれを不
要にすることができる。残念ながら、低いＱのＲＦコイ
ルは低い効率によりＲＦパワーを使用し、したがって超
伝導磁石タイプのＭＲＩシステムによって与えられる高
い磁界強度には高いＱのＲＦコイルが必要である。

ＭＨＩシステムの患者処理効率を向上するために、およ
び別の理由（Ｎえば、長い走査時間により生じる患者の
不安や心配を減少する等）のために、できるだけ迅速に
必要なＲＦ調整および較正を行うことが重要である。以
下、ＲＦ較正に要する時間の減少に関する文献のリスト
を示すニー酸に、ＲＦ送信装置レベルを設定するための
既知の技術は以下を含むニ ジ−ケンス中の最大スピンエコー信号を探索する； フリップ角度の測定値として３つ以上のパルスシーケン
ス中の信号の比率を評価する：１つ以上のパルスのシー
ケンスから信号を消去する。

第１の方法は最も簡単で、一般に最長の動作時間を要す
る。最大値の探索は時間を浪費する努力だけでなく、反
復の間に複数のＴ１緩和時間の遅延もまた正確さのため
に必要である。一般に、最大値の探索は（異なる活性化
サイクル間において少なくともＴ１緩和時間を待機する
）複数の異なるＲＦ活性化レベルからＮＭＲ応答（例え
ば、４つの“スピンエコー”応答）を得て、結果的デー
タに通常の最大決定アルゴリズム（例えば曲線適合）を
与えることによって自動的に行われる。活性化／獲得処
理は典型的に、アルゴリズムが正確に集まる前に５また
は６回反復されなければならず、したがって実行するた
めには典型的に少なくとも４５秒必要である。この方法
は、患者がＲＦコイルに関して著しく移動されるたびに
反復されなければならず、したがって異なる患者の配向
を必要とする複雑な検討に大きい遅延を導入する可能性
がある。

上記のＭｕｅｌｅｎおよびＳ　ａｔｔｌｎ氏による文献
は、フリップ角度を測定するために３つのＲＦパルスシ
ーケンスから第１のバーン（Ｈａｈｎ）エコーおよび刺
激されたエコーを使用する較正方法を示唆するものであ
る。フリップ角度の測定値に基づいて新しいレベルが選
択され、探索が続けられる。

これは期間の予測される性質のために一般にもっと速い
方法である。概して一度このような方法が範囲内で行わ
れると、それらがもたらした結果は２または３度の反復
に集中する。Ｍ　ｕｅｌｅｎ氏は、同一パルスである３
つのパルスシーケンスのうち刺激されたエコーおよび第
１のスピンエコーの結合から強度比率を生成し、この比
率はＴ２依存性を示さず、弱いＴ１依存性を示すことを
示唆している。Ｍｕｅｌｅｎ氏はこの強度比率から傾斜
角度を較正することを示唆している。しかしながら、Ｔ
１依存性は較正にエラーを導入する。

信号の消去を探索することによってフリップ角を調節す
る技術は、３つのパルスシーケンスのエコーを最小にす
ることによって９０″パルスを設定する上記に示された
最近のＷｏｅｓｓｎｅｒ氏により発表された方法だけで
なく、ＦＩＤを最小にすることによって１８０°パルス
を設定する古い方法を含む。

［課題解決のための手段］ 上記の方法と対照的に、本発明はＴ１およびＴ２と実質
的に無関係にフリップ角度が計算されることができる式
を実際に提供するものである。

本発明は、ＭＨＩシステムにおけるＲＦ送信パラメータ
を較正するための強力な技術を提供するものである。こ
の技術は広範囲にわたるフリップ角度を弁別することが
でき、従来の較正技術より迅速であり、一方パルスシー
ケンス期間中の緩和によるシステムエラーを回避するも
のである。

簡単に言えば、本発明は受信された応答から実際に計算
されたフリップ角度に基づいたＲＦ送信装置レベルを調
節する技術を提供するものである。好ましい実施例にお
いて、３パルスシーケンス（例えば、θ−τ−θ−３τ
−θ）は複数のＮＭＲ応答を発生するために送信される
。その場合、３つのパルスはそれぞれ同じ振幅および期
間を有し、したがって同じ傾斜角θを提供する。例えば
、複数の応答は“刺激されたエコー”応答Ｓ１および“
スピンエコー”応答Ｅ　２　＋　　Ｅ　１ＭおよびＥ２
３を含む。

フリップ角度に対する簡単な式を与えるために３つのエ
コー応答の種々の組合せを使用することができる。特に
、エコーのある比率は両緩和時間Ｔ１およびＴ２と無関
係であり、フリップ角度の範囲に関して制限されず、一
般に重要な０″乃至１８０°のフリップ角度範囲にわた
って正確な結果を提供することが認められた。これらの
比率は、特定のＲＦ送信装置出力レベルから生じたフリ
ップ角度を計算（評価）するために使用されることがで
き、したがって特に所望するフリップ角度に対して送信
装置レベルを自動的に調節する（或はオペレータが手動
で調節することを助ける）ために使用されてもよい。活
性化／獲得シーケンスの反復は、計算が緩和時間から実
質的に独立しているため緩和を待つことなく行われるこ
とができ、したがって例えば３乃至５秒内程度で（典型
的な従来技術の最大値探索アルゴリズムが要する４５秒
と比較して）正確な自動ＲＦレベル較正を行うことがで
きる。

［実施例］ 本発明によって使用される新しい較正方法は、典型的に
既存のＭＲＩタイプの装置に蓄積された制御コンピュー
タプログラムの適切な変更によって行われる。第１図の
ブロック図はこのようなシステムの一例の全体的な構造
を示す。

典型的に、人間または動物対象（または画像化されるべ
きその他の対象）　１１０は静止磁界内に位置される。

例えば、対象１１０はその部分内の２軸に沿って導かれ
る実質的に均一な磁界を形成する静止磁石１０ｇのＺ軸
に沿って位置してもよい。例えば、隣接する平行なスラ
イス体積ｐ、ｑ・・・２は画像化されるべき体積内に位
置されてもよい。勾配（例えば、固定された弱い２勾配
）は、一般にオフに切替えられた勾配により読取られる
結果的なＮＭＲ応答信号をフェイズ符号化するように１
組のｘ、ｙ、ｚ勾配増幅器およびコイル１１４によって
互いに直交するＸ＋　　ｙｒＺ軸に沿ってこの２軸方向
の磁界内に与えられる。ＮＭＲＲＦ倍信号対象１１０に
送信され、ＮＭＲＲＦ応答は通常の送信／受信スイッチ
１１ｇによってＲＦ送信器１２０およびＲＦ受信器１２
２に接続されたＲＦコイル１１Ｇを介して対象１１０か
ら受信される。当業者に知られているように、分離した
送信および受信コイルが使用されてもよく、その場合に
はＴ／Ｒスイッチ１１８が不要である。

従来の素子は、全て例えばデータ獲得および表示コンピ
ュータ１２Ｇと通信する制御コンピュータ１２４によっ
て制御されることかできる。このコンピュータ１２６は
またアナログデジタル変換器１２８を介してＮＭＲ応答
を受信する。ＣＲＴデイスプレィおよびキーボードユニ
ット１３０はまた典型的にデータ獲得および表示コンピ
ュータ１２Ｂと関連している。

当業者に明らかなように、このような装置は磁気勾配パ
ルスおよびＮＭＲＲＦパルスの所望のシーケンスを発生
し、蓄積されたコンピュータプログラムにしたがって所
望のＮＭＲＲＦ応答を測定するように使用されることが
できる（較正されたデータを得るために好ましい実施例
において使用される“スピンエコー１獲得シーケンスの
一例を示す第２図を参照）。第１図に示されているよう
に、本発明のＮＭＲシステムは典型的に特定の複数の活
性化ＲＦパルスシーケンス（好ましくは３つのパルス）
を発生し、１つ以上の結果的“スピンエコー　ＮＭＲ応
答を受信し、選択された応答強度の比率から傾斜角の評
価値を実際に計算し、ＲＦ活性化パルス発生装置のパラ
メータを調節し、所望のフリップ角度によりＲＦ送信レ
ベルの較正を行うためにこの処理全体の１度以上の再反
復を実行することができるようにＲＡＭ。

ＲＯＭおよび、または（ここに記載の内容にしたがって
）適用されるその他の蓄積プログラム媒体を含む。

以下のような３パルスのＲＦパルスシーケンスを示す第
２図を検討する： θ（＋−０）−θ（＋−ｒ１１−θ（１−ｒ２＋当業者
が認めるように、このパルスシーケンスは３つのＲＦパ
ルスを含み、３つのパルスは全て前述のようなパルスタ
イミングで同じレベルおよび期間を有する（したがって
全て同じ傾斜角θを提供する）。τ２〉２τ１ならば、
第３のパルスの後、以下のエコー（すなわちＮＭＲエコ
ー応答）が発生される： （ｉ）刺激されたエコー５Ｉｓ （１１）最初の２つのパルスの第２のスピンエコーＥ２
、 （１１１）第２および第３のパルスのスピンエコー２３
Ｓ （Ｉｖ）Ｍｌおよび第３のＲＦパルスのエコーＥ１３゜
これらの応答は第２図にも示されている。

好ましい実施例において使用されない付加的なＥ、応答
は、第２および第３のＲＦパルス間において発生される
ことに留意すべきである。

以下の式は４つのパルスを示す： Ｓｌ　＝　ｊ＆、５ｉｎ３θｃ−２ｔｒｌｒｓ−（ｖｙ
−？１）／Ｔｌ　　　　　ａｔＥ２　＝　−Ｍ、ｓｉｎ
θｓｉｎ’（θ／２）Ｃ−（”−２ｎ）／ｒ。

ＡＩ’２．　　＝　　Ａ／、（ｒｌ）ｓｉｎθｓｉｎ”
（θ／２）Ｃ−（’ｎ−”＋）／ＴｔＥ１コ　　＝　　
　”ＩＶｌ、５ｉｎ３θＣ−シ、１ｒりｆ　＝　ｒズ＋
丁ｌ ｔズ２ｒ２−２ｒ１ ｔ　＝　２ｒ２−　ｒｌ を大２ｒ２ Ｅ２３に対する式は、第２のＲＦパルスの前の残留磁化
値を使用する。τ１３τ２　＜＜Ｔ、と仮定すると、こ
の式は以−下のようになる：Ｅ２３　＝　Ｍ、ｃｏｓθ
ｓｉｎθｓｉｎ’（θ／２）ど（２Ｑ−２ｒｌ）／ｆｆ
’３この信号は、θ−９０°でゼロを通過することに留
意すべきである。これは、ＲＦレベル設定のためにある
従来技術において使用されたエコー信号である。Ｅ２３
だけが両極信号であり、その地金てのエコー信号は１８
０＠より小さい正の角度に対して常に正、または常に負
のいずれかであることにも留意すべきである。ＲＦパル
スシーケンスにおけ５る異なるパルスによって限定され
た異なるフリップ角度によるエコー強度に対するもっと
一般的な式（すなわち上記の汎用式）がある。

適切な比率が評価すべきθから形成されることができる
ように、Ｍｏにおいて直線であり、Ｅ２３と同じＴ２依
存性を有するＳｌ、Ｅ２およびＥ１３の組合せを探索す
る。以下の式を仮定する：Ａミミ５ｒ（−Ｅコ）ｂＢ：
、−ｍ−ｋ。

さらに、以下のＡのＴ２依存性につながるτ２−ｆτ１
とすると： ６−（ス−（１−／）−ス４＋ｚ／ｌｎ／為これをＥ２
３と同じ依存性であるようにするとニ−１ α＝−−−−−） −ｆ その人の三角形部分は： １１，２特”−１）ｓｉｎコー２１θｓｉｎ”＃／２゜
比率Ａ／Ｅ２．に注目し、θを発見するために所望のア
ルゴリズムを生成するようにパラメータｆおよびｂに対
して値を選択することができる。−般に、以下の式が得
られる： 容易に解決できるいくつかの場合を考えると：ｆ−４の
場合のシーケンスに対してｂ−−１，０゜１／２．１お
よび２であり、４つのスピンエコーは５τ１３６τ１３
７τ１および８τ１で等しく間隔を隔てられている。第
３ａ図乃至第３ｅ図はθの関数としてこれらの比率を示
す。

Ｅ２３／Ａの測定値を与えると、θは以下の式を使用し
て計算されることができる： ｂ＝−Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ａコーλ＋２’／
３Ｂ、３／Ａ　！　Ｏｂ＝　Ｑ　　　　　　　ｔａｎθ
／２　＝　（１−２１／３Ａ’ｕ／Ｊ）”／コｂ　＝　
１／２　　　　　ｔａｎ　８　＝　２”Ａ７Ｅズ３６　
＝　１　　　　　　　　　　　　ｔａｎθ／２　＝　（
Ｅ２３／Ａ　＋　１）−”ｂ、２　　　　　　　λ”Ｅ
ｘｓ／Ａ　＋２ｓ／ｓλ−２１／３　＝　ｇここでλは
ｔａｎ’　　（θ／２）である。これらは唯一の解決可
能な場合ではない。別の場合では、３乗または４乗式を
解くことを含むが閉じた形態で解決することができる。

原理的に、１つがθの数学的な解を与えるならば、任意
のｂの値を使用することができる。

Ｅ２３からの信号を使用しない場合を検討する。

この場合とは無限大に近付くｂの限界値がある：（実際
に、この式は限界値におけるＡ　／　Ｅ　２３のｂ番目
の根である。さもなければ直接それを確認することがで
きる。）理解されるように、この式はｆ−４により好ま
しい実施例において以下のように簡単になる： Ｅ２３に対する式は、Ｔ、がエコー時間よりもかなり長
いと仮定されたので、これらの場合はそれを仮定する必
要がない。これは、３つの別のエコーから形成され得る
Ｔ２依存性のないただ１つの量である。第３ｆ図はθの
関数としてこの式の特性を示す。

好ましい実施例は計算上の複雑さを減少するために活性
化シーケンス中の３つの同じＲＦパルスを使用するが、
異なる数のＲＦパルスを使用し、およびまたは異なる振
幅（およびまたは期間）を持っＲＦパルスを提供し、し
たがって、シーケンス中に異なるパルスを持つ異なるフ
リップ角度を誘導することができる。例えば、θ−２０
−〇の３パルスシーケンスを使用するか、或いは３つ以
上（または以下）のパルスを有するパルスシーケンスを
使用することが望ましい（もっとも、少なくとも２つの
パルスが必要であると考えられる）。

Ｔ１およびＴ２から実質的に独立しているこれらのより
一般化されたシーケンスに対する結果的なＮＭＲエコー
応答の振幅の比率を発見することができる。さらに、上
記の係数ａおよびｂに対する値は、これらの一般的な場
合でもＴ、およびＴ２緩和時間からの実質的な独立が得
られる。

可能な方法のある場合において、いくつかの制限が示さ
れる。例えば、ｂ−−１および２に対応する曲線は０°
くθ＜１８０°の範囲全体にわたって反転可能ではない
。ｂ−２に対してこれは、１０９．５　’より小さいよ
うにＩＩＩＪ定可能な角度範囲を制限する。ｂ−−１に
対して、さらに厳しい制限が生じる。この場合、角度に
対する制限はθ〈７０．５°である。

多数の可能なアルゴリズムのいずれが最も正確であるか
を決めるために、測定値中のエラーに対する各技術の相
対的な感応性を決定する。雑音と共に得られた信号を考
えるために少なくとも２つの異なる検討点がある。１つ
のはランダムエラーに対する全アルゴリズムの相対的な
感応性である。

他の１つは測定の面倒さである。想定すると、エコー信
号中の雑音は、全ての測定に対してｒｍｓ振幅が等しく
、種々の信号中で相関されないガウスホワイト雑音であ
る。

これらの仮定の下に、計算された傾斜角δθにおけるｒ
ｍｓエラーは信号δＳ中のｒｍｓエラーに比例し、以下
の通りである： 計算された角度におけるエラーは、第３ａ図乃至第３ｆ
図の曲線の１次導関数がゼロになるときは常に単一であ
ることを示す。直感的には、Ｅ２３／Ａの小さい変化が
角度の大きい変化に一致した場合、雑音に対して高い感
応性がなければならない。

角度におけるｒｍｓエラーの特性は第４ａ図乃至第４ｆ
図に示されている。これらのグラフは、第３ａ図乃至第
３ｆ図と同じ場合に対応する。第４ａ図乃至第４ｅ図は
任意の単位におけるエラーの対数を示す。第４ａ図乃至
第４ｆ図において、エラー測定値のＴ２依存性は無視さ
れている。これは結果的に表示された曲線の全てにおけ
るエラーの最小評価になる。ｒｍｓエラーの絶対値は知
られていないパラメータＭ、（照射された体積における
スピン密度に比例する）およびδＳ（コイル効率および
受信器の帯域幅に依存する）に依存する。したがって、
第４ａ図乃至第４ｆ図は種々のアルゴリズム間の相対的
なエラーだけを示すことができる。

全体的な雑音感応性は、全てのアルゴリズムに対して類
似している。曲線の交差部分の予測される位置において
ｂ−−１および２の場合には単一であることを認めるこ
とができる。小さい角度に対して、ｂ−１／２およびｂ
−１は他のアルゴリズムと比較して雑音に対する感応性
が少し小さい。

大きい角度に対しては、ｂ−１は雑音に対する感応性が
他の方法の２倍である。全体としての最小感応性アルゴ
リズムはｂ−１／２に対応するものである。

第２の考えは測定の面倒さである。例えば、ｂ−１に対
する解はＥ２３／Ａ＞−１に対して反転するだけである
。雑音の多い測定が結果的にこの範囲外の値になった場
合、アルゴリズムは特別な場合としてこれを処理しなけ
ればならない。ｂ−１／２だけが測定量の範囲を制限し
ないことが認められる。前述のようにＥ２３以外のエコ
ーは全て固定された符号を有することが認められている
。したがって、ｂ−ｈ　ｏｏのアルゴリズムだけを実行
し、３つの別のエコーだけを獲得する。これがその場合
ならば、この技術もまた面倒である。

送信器の振幅の関数として表した４つのエコーのＩＩＩ
Ｊ定された密度のグラフは第５図に示されている（第５
図におけるＸ軸は、任意の単位でのＲＦ送信器の振幅の
インクレメントである）。これらのデータは、１０ｍ秒
のＲＦパルス長を持ち、τ＋−２０ｍ秒の無機オイル映
像を使用する市販のＭＨＩシステムで得られた。第５図
はエコーの大きさだけを示す。

第５図において、Ｅ２３に対する曲線はＥ２またはＥｌ
ｍの最大値より少し高いＲＦレベルでゼロを通ることに
留意すべきである。

第５図の曲線は理想的には受信信号の積分された強度で
あるべきである。しかしながら、フーリエ変換が信号に
対して行われ、分析がＤＣから離れた第１の範囲で実行
された場合、ＲＦ受信器の固有のＤＣオフセットを敏感
に減少できることが認められている。この技術は最短動
作時間のために信号の平均化によるフェイズ変更に対し
て好ましい。

第５図のデータから計算されたフリップ角度のグラフは
、候補になるアルゴリズム全てに対して第６ａ図乃至第
６ｆ図に示されている。これらのグラフに対してデータ
は、２つの解の場合の（ｂ−−１およびｂ−２のような
）あいまいさを解決し、３８０°を越して計算される角
度を拡大するように手作業で校正された。

理解できるように、あるアルゴリズムは広範囲のフリッ
プ角度に対して正確な評価を与える。非常に低いフリッ
プ角度に対して、計算されるフリップ角度は均一に不完
全に計算される。しかしながら、反復的な更新スキムに
おいて次のＲＦ振幅は高く、振幅を正確な計算の範囲に
する。

計算は１８０°に近づくほど信頼性が高くなる。

１８０°の付近の領域で計算されるフリップ角度は、Ｅ
２３を使用しない方法に対して最も正確に計算される。

第６ａ図乃至第６ｅ図は、関数の反転領域において増加
したエラーの領域を示す。第６Ｃ図（ｂ−１／２）およ
び第６ｆ図（ｂ→ｏｃ）は範囲全体に対して最も直線的
な動作を示す。事実上、これら２つの関数を使用すると
ゼロからａｅｏ　’の角度を１１１１１定することがで
きる（３６０’より上の第６ａ図乃至第６ｆ図に示され
た角度は計算から得られないが、代わりに曲線の傾斜を
保存するように付加される）。

これらの方法は、−度の反復に対して０″乃至１８０°
の範囲におけるフリップ角度の範囲だけを生成する。し
かしながら、ＲＦレベルを設定するための反復作業の一
部として使用された場合、反復は２７０°まで完全に安
定する。１８０　’乃至２７０°の範囲において、測定
は不正確であるが、結果的に送信フィールドにおいて正
しい減少になる。Ｓｌの信号の相対的フェイズの追跡を
続けることによってθ＞１８０＠からθ＜１８０°を区
別することができる。これは、３６０°までフリップ角
度の完全な決定を可能にする。

第７図は、システム１０の実際のＲＦ較正を実行するた
めの例示的なプログラム制御ステップのフローチャート
である。試験的な３パルスシーケンス（例えば、所望の
傾斜角を少なくとも近似的に生成するために過去に示さ
れたＲＦレベルを使用する）は、最初に発生され（ブロ
ック２００　）　、上記の結果である４つのＮＭＲエコ
ー応答は通常のデータ獲得技術を使用して得られる（ブ
ロック２０２）。ブロック２０４は、フリップ角度の評
価を得るために上記の式の１つを使用して適切な比率を
計算する。所望ならば、“オーバーフリップに対する検
出および訂正は（簡単に論じられるように）ブロック２
０６で実行されることができる。

フリップ角度の計算された評価は、ＲＦ送信レベルの再
調節を制御するために計算される（ブロック２０８）。

試験は、較正処理が集中されるかどうかを決定する（例
えば、ブロック２０４の直前の反復によって計算された
評価されるフリップ角度を新しく計算された値に比較す
ることによって）ために行われ（決定ブロック２１０　
）　、必要ならばブロック２００乃至２０８でさらに反
復が行われる。典型的に好ましい両技術（すなわちｂ−
１／２およびｂ−ｃｘｌ＋）は２または３回の反復で集
中する。パルス間においてＴ１減衰は不要なので、デー
タを獲得して計算を行うためのコンピュータ能力だけに
よって反復率が決定される。

この方法において、ｂ−１／２を使用した結果は非常に
満足できるものであった。しかしながら、短いＴ１サン
プルにおけるシステム的な不正確さを留意すべきである
。不正確さの原因は；τ、＜＜Ｔ、という想定のためで
ある。この制限を緩めるならば、エコーの項は： Ｅ２！＝　Ｍ、（（ｃｏｓθ−１）ｅ−”’　＋　１）
ｓｉｎθｓｉｎ’（θ／２）にの信号は以下の場合に消
える： θ＝　ｃｏｓ−’（１−ｅ″ｌＴつ＞　９０’。

短いＴ１サンプルに対して、このエラーは容品に感知で
きる。２０ｍ秒のパルスの間の時間のこの作業において
、無機オイル映像上のエラー（はぼ１２５　ｍ秒に等し
いＴ１）はざっと１０％である。第５図におけるＥ２３
の曲線は、Ｅ２またはＥ１３の最大値より１０％高いＲ
Ｆ振幅でゼロと交差する。

このエラーはそれ程多くないが、エラーが著しく多い適
用があり得る。例えば、皮下脂肪はスピンの表面コイル
画像において大量の信号を提供し、ＲＦレベル設定アル
ゴリズムを支配する。これはまた無機オイル（または、
別の非常に短いＴ＋）映像が品質制御基準として使用さ
れる場合に大きくなる。このような適用において、雑音
に対する信号の減少が認められる。

この問題は、Ｅ２３を使用しない方法を使用する二とに
よって克服される。それはまた信頼性の高い技術であり
、システム的なエラーを生じないことが認められている
。

上記において簡単に論じられたように、フリップ角度が
２７０　’より大きくように最初に設定された場合、問
題が生じる可能性がある。この場合、更新はＲＦレベル
を増大し、結果的にオーバーフリップを発生させる。し
たがって、この状態を検出して適切な送信設定を回復す
るために必要な論理回路を付加することが望ましい。例
えば、プログラムはそれが５４０°で集中するかどうか
を検査することができる（第７図のブロック２０６を参
照）。さらに、高いフリップ角度で得られたデータはＲ
Ｆフィールドの非均一性のために評価においてエラーを
生成する傾向がある。これらの結果は、各エコー信号上
の連続した各局部最小値および最大値が広げられて最大
値が減少されるため第５図において見られる。

ｂ−１／２およびｂ−＋ｏｃを使用する方法は、ＲＦ振
幅を調節する非常に迅速で強力な方法であることが認め
られる。全体的な処理にはデータ獲得の数秒だけを必要
とし、他のゆっくりした技術によって与えられるものと
同じ正確なの結果を不変的にもたらす。

本発明は、現在最も実際的であり好ましい実施例と考え
られるものと関連して示されているが、本発明は記載さ
れた実施例に限定されるものではなく、添付された特許
請求の範囲の各請求項の技術的範囲内に含まれる種々の
修正および等価な装置をカバーするものであることを理
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が使用される例示的なＭＲＴシステム
の高レベルのブロック図である。 第２図は、第１図のシステムによって提供された例示的
なパルスシーケンスおよび獲得されたエコーのグラフで
ある。 第３ａ図乃至第３ｆ図はｆ−４によるパルスシーケンス
用のｂの種々の値に対するＥ２３／Ａ対θグラフであり
、第３ａ図は、ｂ−一１、ａ〜−２／３に対するグラフ
を示し、第３ｂ図はｂ−ｏ、ａ−１／３に対するグラフ
を示し、第３Ｃ図はｂ−１／２、ａ　−１／　６に対す
るグラフを示し、第３ｄ図はｂ−１、ａ−０に対するグ
ラフを示し、第３ｅ図はｂ−２、ａ−−１／３に対する
グラフを示し、第３ｆ図は１）−４（Ｘ＋に対するグラ
フを示している。 第４ａ図乃至第４ｆ図は、第３ａ図乃至第３ｆ図に対応
した６つの候補アルゴリズムに対するθの評価のｒｍｓ
エラー（任意の単位の）の対数特性のグラフである。 第５図は、広範囲のＲＦ振幅にわたる４つの例示的エコ
ー強度のグラフである。 第６ａ図乃至第６ｆ図は、第３ａ図乃至第３ｆ図に示さ
れた各場合に対する計算され評価されたフリップ角度の
グラフである。 第７図は、第１図に示されたプロセッサによって実行さ
れる例示的なプログラム制御ステップのフローチャート
である。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気共鳴画像（ＭＲＩ）のＲＦ送信パラメータを
   迅速で正確に較正する装置において、Ｔ＿１およびＴ＿
   ２緩和時間と実質的に無関係に強度値の比率を計算し、
   前記計算された比率に応答してフリップ角度を評価する
   ために複数のＮＭＲスピンエコー応答に対応した強度値
   を受信するように接続された処理手段と、 前記評価されたフリップ角度に応答してＲＦ送信パラメ
   ータ制御信号を発生する制御手段とを具備していること
   を特徴とする装置。
2. （２）前記比率は以下の式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表される請求項１記載の装置。
3. （３）前記比率は、−１、０、１／２、１、２および無
   限大の組から選択された加重係数ｂを含む請求項１記載
   の装置。
4. （４）前記比率は１／２および無限大の組から選択され
   た加重係数ｂを含んでいる請求項１記載の装置。
5. （５）前記処理手段は前記評価されたフリップ角度が予
   め定められた角度を越すかどうかを決定する手段と、前
   記決定手段が前記評価されたフリップ角度が前記予め定
   められた角度を越えることを示した場合、前記制御手段
   が過度のフリップ角度に対応してパラメータ制御信号を
   発生することを阻止する手段とを含む請求項１記載の装
   置。
6. （６）前記ＲＦパルスシーケンス中の前記パルスはそれ
   ぞれ実質的に同じ振幅を有する複数のパルスのＲＦパル
   スシーケンスを送信する手段を含む請求項１記載の装置
   。
7. （７）前記処理手段は、 刺激されたエコーＳ＿１と、 第１および第２のＲＦパルスのスピンエコーＥ＿２と、 第２および第３のＲＦパルスのスピンエコーＥ＿１＿３
   との第１、第２および第３のＲＦパルスを含むＲＦパル
   ス活性化シーケンスから生じた後続するＮＭＲ応答に対
   応した強度値の比率に応答して１８０゜付近の領域にお
   けるフリップ角度を評価する手段を含む請求項１記載の
   装置。
8. （８）前記処理手段は、 刺激されたエコー応答Ｓ＿１と、 第１および第２のＲＦパルスのスピンエコー応答Ｅ＿２
   と、 第２および第３のＲＦパルスのスピンエコー応答Ｅ＿２
   ＿３と、 第２および第３のＲＦパルスのスピンエコー応答Ｅ＿１
   ＿３との第１、第２および第３のＲＦパルスを含むＲＦ
   パルス活性化シーケンスから生じた後続するＮＭＲ応答
   に対応した強度値の比率に応答して１８０゜付近の領域
   におけるフリップ角度を評価する手段を含む請求項１記
   載の装置。
9. （９）ＲＦ送信手段が前記対象内でＮＭＲ感応性の核の
   摂動角の対応した章動傾斜を誘導するレベルでおよび、
   またはその期間中にＲＦパルスを発生し、前記核は関連
   した緩和時間Ｔ＿１およびＴ＿２を有し、ＮＭＲを受信
   するＲＦ受信手段は前記誘導された傾斜から生じる結果
   に応答する画像化されるべき対象に磁界を供給する手段
   を含むタイプの核磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムにお
   ける前記ＲＦレベルおよび、またはその期間を迅速で正
   確に較正する方法において、 （ａ）複数のＲＦパルスを含むパルスシーケンスを送信
   するように前記ＲＦ送信手段を制御し、前記シーケンス
   における前記ＲＦパルスは予め設定されたレベルおよび
   、または期間を有し、前記ＲＦパルスは前記核の摂動角
   を傾斜させ、前記傾斜された摂動角の緩和は対応した複
   数のＮＭＲエコー応答を誘導し、 （ｂ）前記ＲＦ受信手段により前記複数の ＮＭＲエコー応答を受信し、 （ｃ）前記受信された複数のＮＭＲエコー応答の強度を
   決定し、 （ｄ）前記緩和時間Ｔ＿１およびＴ＿２に無関係に前記
   決定された強度の比率を計算し、 （ｅ）前記計算された比率に応答した前記摂動角におけ
   る傾斜を評価し、 （ｆ）前記評価された傾斜に応答して前記ＲＦ送信手段
   によって発生されたＲＦパルスの前記予め設定されたレ
   ベルおよび、または期間を較正するステップを含む方法
   。
10. （１０）前記制御ステップ（ａ）は少なくとも３つのＲ
    Ｆパルスを送信するステップを含み、前記パルスはそれ
    ぞれ実質的に同じ振幅を有する請求項９記載の方法。
11. （１１）反復の間に前記核のＴ＿１緩和を待つことなく
    前記ステップ（ａ）乃至（ｆ）を反復するステップを含
    む請求項９記載の方法。
12. （１２）前記計算ステップ（ｄ）は前記核のＴ＿１およ
    びＴ＿２緩和時間と実質的に無関係に以下の比率：▲数
    式、化学式、表等があります▼ を計算する請求項９記載の方法。
13. （１３）前記評価ステップは、 前記エコー応答の少なくとも１つのフェイズを決定し、 前記決定されたフェイズに応答して前記評価された傾斜
    の範囲を決定するステップを含む請求項９記載の方法。
14. （１４）前記計算ステップ（ｄ）は、 −１、０、１／２、１、２および無限大の組から加重係
    数ｂを選択し、 前記加重係数および前記決定された強度に応答して前記
    比率を計算するステップを含む請求項９記載の方法。
15. （１５）画像化されるべき対象に磁界を供給する手段と
    、 前記対象内でＮＭＲ感応性の核の摂動角の対応した傾斜
    を誘導するレベルでおよびまたはその期間中にＲＦパル
    スを発生するＲＦ送信手段と、複数のＲＦパルスを含む
    パルスシーケンスを送信するように前記ＲＦ送信手段を
    制御し、前記パルスシーケンス中の前記ＲＦパルスは予
    め設定されたレベルおよびまたは期間を有し、前記ＲＦ
    パルスは前記核の摂動角を傾斜し、前記傾斜された摂動
    角の緩和は対応した複数のＮＭＲエコー応答を誘導し、
    前記核は関連した緩和時間Ｔ＿１およびＴ＿２を有する
    前記ＲＦ送信手段に結合された制御手段と、 前記複数のＮＭＲエコー応答を受信するＲＦ受信手段と
    、 前記受信された複数のＮＭＲエコー応答の強度を決定す
    る前記ＲＦ受信手段に結合された検出手段と、 前記緩和時間Ｔ＿１およびＴ＿２と無関係に前記決定さ
    れた強度の比率を計算する前記ＲＦ送信手段および前記
    検出手段に動作的に結合され、前記計算された比率に応
    答した前記摂動角における傾斜を評価し、前記評価され
    た傾斜に応答して前記ＲＦ送信手段によって発生された
    ＲＦパルスの前記予め設定されたレベルおよび、または
    期間を較正する手段を含んでいる核磁気共鳴画像（ＭＲ
    Ｉ）システム。
16. （１６）前記制御手段は少なくとも３つのＲＦパルスの
    シーケンスを送信するように前記ＲＦ送信手段を制御し
    、前記シーケンス中の前記パルスは実質的に同じ振幅を
    有する手段を含み、 前記較正手段は、前記パルス振幅に対応した摂動角を評
    価する手段を含む請求項１５記載のシステム。
17. （１７）前記較正手段は前記核のＴ＿１およびＴ＿２緩
    和時間と実質的に無関係に以下のような前記強度の比率
    ： ▲数式、化学式、表等があります▼ を計算するために前記検出された強度を受信するように
    接続されている手段を含む請求項１５記載のシステム。
18. （１８）前記較正手段は、 前記エコー応答の少なくとも１つのフェイズを決定する
    ために前記ＲＦ受信手段に結合された手段と、 前記決定されたフェイズに応答して前記評価された傾斜
    の範囲を決定するために前記決定されたフェイズを受信
    するように接続されている手段とを含む請求項１５記載
    のシステム。
19. （１９）ＮＭＲ感応性の核の画像を発生するタイプの核
    磁気共鳴画像（ＭＲＩ）のＲＦ送信パラメータを迅速で
    正確に較正する方法において、 （ａ）複数のＮＭＲスピンエコー応答に対応した強度値
    を受信し、 （ｂ）前記強度値の比率を計算し、 （ｃ）前記計算された比率に応答したフリップ角度を評
    価し、 （ｄ）前記ＮＭＲ感応性の核の緩和を待つことなく前記
    ステップ（ａ）−（ｃ）を反復し、（ｅ）前記ステップ
    （ｄ）の少なくとも１つの反復によって与えられる前記
    評価されたフリップ角度に応答してＲＦ送信パラメータ
    制御信号を発生するステップを含む方法。