JPH0385143A

JPH0385143A - 磁気共鳴撮像装置

Info

Publication number: JPH0385143A
Application number: JP1220345A
Authority: JP
Inventors: Masataka Nagao; 長尾　昌隆
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-10

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１この発明は、ＮＭＲ（核磁気共鳴）、ＥＳＲ（電子スピ
ン共鳴〉などを用いて断層像等を撮像する磁気共鳴ＩＩ
Ｉ像装置に関するものである。

特に、擬像（アーチファクト）を抑えることができる磁
気共鳴撮像装置に関するものである。

「従来の技術］従来例の構成を第６図を参照しながら説明する。

第６図は、従来の磁気共鳴撮像装置を示すブロック図で
ある。

第６図において、従来の磁気共鳴撮像装置は、人体など
の被検体ＡにＺ軸方向の静磁場を印加する静磁場発生装
置（１）と、シーケンス制御装置（２〉と、このシーケ
ンス制御装置（２）に接続され被検体Ａを静磁場発生装
置（１）内に導入する診察台（３）と、シーケンス制御
装置（２〉に接続され被検体Ａに高周波エネルギーを印
加するための送信Ｉ％（４）と、この送信機（４）に接
続された送受切換装置（５）と、この送受切換装置（５
）に接続された整合装置く６〉と、この整合装置（６）
に接続され被検体Ａに高周波エネルギー（高周波磁場パ
ルス）を印加すると共に被検体Ａから磁気共鳴信号を受
信する高周波コイル（７）と、シーケンス制御装置（２
）及び送受切換装置（５〉に接続され磁気共鳴信号を受
信する受信機（８）と、シーケンス制御装Ｎ（２）に接
続されたＸ軸傾斜磁場電源（９）と、このＸ軸傾斜磁場
電源（９）に接続され被検体ＡにＸ軸方向に傾斜した磁
場パルスを印加するＸ軸傾斜ｌａｉ場コイル（１０）と
、シーケンス制御装置く２）に接続されたＹ軸傾斜磁場
電源（１１〉と、このＹ軸傾斜磁場電源（１１）に接続
され被検体ＡにＹ軸方向に傾斜した磁場パルスを印加す
るＹ軸傾斜磁場コイル（１２）と、シーケンス制御装置
（２）に接続されたＺ軸傾斜磁場を源（１３）と、この
Ｚ軸傾斜磁場電源（１３）に接続され被検体ＡにＸ軸方
向に傾斜した磁場パルスを印加するＺ軸傾斜磁場コイル
（１４〉と、シーケンス制御装置Ｆ　（２）及び受信機
（８）に接続された計算機（１５）と、この計算機（１
５）に接続され操作卓（１６）と、この操作卓（１６）
に接続された画像表示装ｆｆ（１７）とから構成されて
いる。

つぎに、上述した従来例の動作を説明する。

例えば、Ｘ軸方向の傾斜磁場を周波数エンコード用の信
号読み出し磁場、Ｙ軸方向の傾斜磁場を位相エンコード
磁場、Ｘ軸方向の傾斜磁場をスライス磁場とし、２次元
フーリエ変換（２ＤＦＴ）によりスピンエコー法又はグ
ラジェントフィールド〈傾斜磁場〉エコー法を用いた場
合について説明する。

まず、被検体Ａを静磁場発生装置（１）、高周波コイル
（７）、傾斜磁場コイル（１０）、（１２）、（１４）
内に挿入し、シーケンス制御装Ｗ（２）によって高周波
コイル（７）及びＺ軸傾斜磁場コイル（１４〉を同時に
駆動し、選択性の周波数を有する高周波磁場パルス（通
常、９０°パルス）と共に、断層面を指定するためのス
ライス磁場を被検体Ａに印加する。これにより、被検体
Ａ内の所望の断層面内の核スピンにエネルギーが供給さ
れる。

つぎに、Ｙ軸傾斜磁場コイル（１２）及びＸ軸傾斜磁場
コイル（１０）を駆動し、位相エンコード磁場及び信号
読み出し磁場を印加する。

その後、スピンエコー法の場合には、１８０゜パルスを
印加した後、同極性の信号読み出し磁場を印加しながら
、スピンエコーによる磁気共鳴信号を高周波コイル（７
）を介して計算機（１５）内に取り込む。

グラジェントフィールドエコー法の場合には、極性を反
転した信号読み出し磁場を印加しながら、傾斜磁場エコ
ーによる磁気共鳴信号を同様に取り込む。

なお、磁気共鳴信号がピーク値となるタイミングは、信
号読み出し磁場及び高周波磁場パルスの印加タイミング
に依存する。

この磁気共鳴信号は、信号読み出し磁場の印加時間の間
に所定のサンプリング点だけ収集されると共に、位相エ
ンコード磁場による位相エンコード棗を所定のピッチで
変化させながら所定の画素に対応する回数だけ繰り返し
受信され、パルス列として計算機（１５）に供給される
。これにより、Ｙ軸方向の磁気共鳴信号の分解が可能と
なる。例えば、断層面画像の画素数が２５６　ｘ　２５
６の場合、１回で受信されるサンプリング点は２５６以
上であり、繰り返し回数（信号収集回数〉は２５６とな
る。

！＆後に、計算機（１５）は、磁気共鳴信号のパルス列
を２次元フーリエ変換して所望のマトリックスサイズＮ
ＸＮの断層面の画像を再構成し、画像表示装置（１７）
に表示する。

［発明が解決しようとする課題１上述したような従来の磁気共鳴撮像装置では、呼吸モニ
タを行わないで撮像するために、体動により画像にＮｍ
（アーチファクト）が発生して画質が劣化するという問
題点があった。

また、呼吸モニタ用のセンサーとして鼻孔用熱センサ−
、腹部エアバッグ、抵抗検知伸縮ベルトなどを用いた場
合には、セツティングの手間が掛かったり、患者に負担
が掛かるという問題点があった。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、呼吸モニタ用のセンサーを使用しないで呼吸モ
ニタすることができる磁気共鳴撮像装置を得ることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る磁気共鳴撮像装置は、以下に述べるよう
な手段を備えたものである。

（ｉ）、高周波信号を被検体に送出する高周波信号送出
手段。

（ｉｉ）、上記高周波信号の反射波信号を受信する反射
波信号受信手段。

（ｉｉｉ）、上記反射波信号の信号強度に基づいて上記
被検体の体動を検知する体動検知手段。

「作用］この発明においては、高周波信号送出手段によって、高
周波信号が被検体に送出される。

また、反射波信号受信手段によって、上記高周波信号の
反射波信号が受信される。

そして、体動検知手段によって、上記反射波信号の信号
強度に基づいて、上記被検体の体動が検知される。

「実施例］この発明の実施例の構成を第１図を参照しながら説明す
る５第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図であり
、静磁場発生装置（１）〜画像表示装置（１７）は上記
従来装置のものと全く同一である。

第１図において、この発明の一実施例は、上述した従来
装置のものと全く同一のものと、送受切換装置（５）と
整合装置（６〉との間に挿入接続された方向性結合器（
１８）と、入力側がシーケンス制御装置（２）、送受切
換袋！（’５）及び方向性結合器〈１８）に接続されか
つ出力側が受信機（８）に接続された信号切換装置（１
９）とから構成されている。なお、整合装置（６）は、
シーケンス制御装置（２）にも接続されている。この発
明に直接関係しない部分の図示は省略している６ところ
で、この発明の高周波信号送出手段は、−上述したこの
発明の一実施例では送信機く４〉と、送受切換装置（５
）と、方向性結合器（１８）と５整合装置く６）と、高
周波コイル〈７〉とから構成され、反射波信号受信手段
は、高周波コイル（７）と、整合装置（６）と、方向性
結合器（１８）と、信号切換装置（１９）と、受信機（
８）とから構成され、体動検知手段は計算機（１５）で
ある。

つぎに、上述した実施例の動作原理を第２図及び第３図
を参照しながら説明する。

第２図はこの発明の一実施例の高周波コイル（７〉と整
合装置（６〉の等価回路を示す回路図、第３図は第２図
で示す等価回路のコイル抵抗と反射係数の特性を示す特
性図である。

第２図において、Ｌはコイルインダクタンス、ｒはコイ
ル抵抗、Ｃ１（＝Ｃ０＋ＣＰ〉、Ｃ２（二Ｃ，）は容量
である。

各位ｉｔＰ＋、Ｐｚ、Ｐ、からコイル開をみた各インピ
ーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ、は以下のようになる。

Ｚ、＝ｒ＋、ｊωＬ７　　　　　　　　　　　　・・・
　■Ｚ２＝　Ｉ　（ｒ＋ＪωＬ）Ｘ　（−Ｊ／ωｃ＋）
！／（（ｒ＋、ｊωＬ）＋（−、ｊ／ωＣ，＞１＝　Ｉ
　ｒ−ｊ　（ωｃ＋ｒ２＋ω’Ｌ２ｃ＋−（ＩＩＬ）１
／　（（ωｃ＋ｒ）”＋　（ω”Ｌｃ＋　　１　）”）
・・・　■ Ｚ　ｙ＝　Ｚ　＋Ｒ＝　Ｚ　２　　．１　／　ωＣ２＝
　ｒ　／　（（ωＣ＋ｒ　）　　”＋　　（（Ｌ１２Ｌ
ＣＩ　　　１　）　　１＋　、ｊ　　［：　　（（Ａ１
２ＣＩｃ　ｔｒ　２＋（１）’Ｌ”Ｃ１ｃ２（ωｃ、ｒ
　）　　２−　　（ω２Ｌｃ＋　−１＞　　２＞／ωＣ
２］＝　　（ｒ　＋　ｊ　　（ω”！、２（ＣＩｃ２　　Ｃ
＋”）＋（ＩＩＪ２（１，Ｃ２＋ＣＩＣ２ｒ２＋２　Ｌ
ＣＩ−ＣＩ’ｒ２）＝１　）　／ωＣ２）／　（（ωｃ＋ｒ　＞＋　　（ω２Ｌｃ＋　　　１　＞
　　２１・・・　　■ ここで、電圧反射波の入射波に対する反射係数「は、送
信系特性インピーダンスをＺ。とすると、ｒ　＝　＜　
ｚ　１．、ｚ　ｏ　）　／　（ｚ　＋　、、十ｚ　ｏ　
）・・　■ であり、線路を低損失線路の５０Ω同軸に選ぶと、２、
コ　　、。、　　、。、＝５０・・・　■ Ｒｅを実数部、Ｉｍを虚数部とするとなるので、と、ｒ’　＝　Ｒｅ　（Ｚ　＋？）　＋　、１／　Ｒｅ　（
Ｚ　Ｉ、ｌ）　＋　Ｊ＝（Ｒｅ（ｚＩ・）２＋２．ｊ　Ｉｍ　（Ｚ＋、、）／　Ｃ（Ｒｅ　（Ｚ、ｆｉ）Ｉｍ　　（Ｚ、ｆｉ）−５０Ｉｍ（Ｚい）＋５０５　０　２＋　　Ｉ　　ｍ　　（Ｚ　　＋ｎ＞　　２・
　５０）＋　５０　）　　”＋　Ｉ　ｍ　　（Ｚ　＋−）　　２
）・・・　　■ となる。

ここで、コイルのチューニングとマツチングを取った状
態では、（ｌＪ２Ｌｃｌ−１、Ｒｅ　（ｚＩ、）”５０
、Ｉ　ｍ　（Ｚ　＋、、）　）Ｏとなり、このときのＺ
　ｉｎをＺｌｎ、コイル抵抗をｒｏ、体動等による変化
分をｒ。Δと置き、ｒ＝ｒｏ（１＋Δ〉とすると、Ｒｅ
（Ｚｌｎ麿）コｒｏ／　（ωｃ１ｒｏ）”−５０・・・
　■ Ｉ　ｍ　（Ｚｌｎ”）−（ω’Ｌ’　（ＣＩＣ２−Ｃ＋
２＞＋ω２（ＬＣｚ＋Ｃ＋Ｃｚｒｏ”　　Ｃ％ｒｏ”）
　十ｔ　）／　　（ωＣｌｒ　ｏ）　　２ωＣｚ）０・
・・　　■ となり、Ｒｅ　（Ｚ　１．、）　ユｒ　ｏ　（１＋Δ）／（ωＣ
＋　ｒ　ｏ　（１＋Δ））２ −５０／（１＋Δ）・・・　　Ｏ１ｍ（Ｚｆｉ）＞ω２（ＣＩＣ２−ＣＩ’）ｒｏ”　（２Δ＋Δ
２）／／Ａ）’ＣＩ”ｃ　２　ｒ　ｏ２（１＋Δ）２−（Ｃ
ＩＣ２−Ｃ＋”）　　（２Δ＋Δ２）／ω”Ｃ，”Ｃ，
（１＋Δ）２・・・　　［相］となる。

従って、Ｒｅ（ｒ’）＝　　Ｃ＋５０／（１＋Δ）ｌ　　”−５
０’＋Ａ２〕／［：＋５０／（１＋Δ）＋５０１２＋Ａ
２）・・・　０となる。なお、Ａ＝　（Ｃ＋Ｃｚ−Ｃ＋’＞（２Δ十Δ２）／ω”ＣＩ
２ｃ　２　（１＋Δ〉２である。

例えば、ｆｏ＝６３．９ＭＨｚ、Ｌ＝０．３５μＨで、
Ｑ＝３０の状態でマツチング、チューニングを取った場
合、その後体動等でＱ、ｒが変化すると、第３図で示す
ように、Ｒｅ（ｒ）が変化する。

従って、Ｒｅ　（ｒ’）をモニタすることにより間接的
に体動の変化をモニタすることができる。

こうして得られた体動モニタ信号により、体動の少ない
期間でのみＮＭＲ信号を取得したり、位相エンコード量
が少なく画質への影響の大きなＮＭＲ信号を取得して、
体動の擬像を抑えることができる。

さらに、上述した実施例の実際の動作を第４図及び第５
図を参照しながら説明する。

第４図はこの発明の一実施例の動作を示すタイミングチ
ャート図、第５図はこの発明の一実施例の動作を示すフ
ローチャート図である。

第５図において、最下段の波形は、サンプリング点毎の
基準値〈自動マツチング時のＲｅ　（ｒ’、））に対す
る反射係数（反射波モニタＲｅ（ｒ））の大きさを表し
ている。すなわち、体動の変化を表している。

ステップ（２０）において、計算機（１５）は、シーケ
ンス制御装置（２）により整合装”ｆｌ！　（６）を制
御して、高周波コイル（７）とのマツチングを取る。

そして、この自動マツチング時のＲｅ　（ｒ。）を求め
る。これは、送信機（４）から高周波パルスを高周波コ
イル（７）に送出したときの反射信号を方向性結合器〈
１８）の出力として得る。このときの方向性結合器〈１
８〉の反射波出力Ｅｄｃは、ｍを方向性結合器結合度、
Ｅｌを進行波入力、「を反射係数とすると。

Ｅａｃ＝ｍＥｓｒ’　　　　　　　　　・・・　■とし
て得られるので、これより「を算出するか、ｍ　、　Ｅ
　＠が一定値なので「の相対値としてＥ。を用いる。

ＸｙＪ（２１）において、撮像のための高周波パルス波
形、傾斜磁場パルス波形、タイミング等を所望のシーケ
ンスに合わせて作成する。

ステ１．ブ（２２）〜（２７）において、２次元フーリ
エ変換撮像法に従って、位相エンコードマトリックス回
繰り返す、このとき、第５図で示すように、高周波パル
スの送出により、方向性結合器（１８）の出力として反
射波モニタＲｅ　（ｒ）を得て、これと既に求めたＲｅ
　（ｒｏ）とを比較して体動の大きさを求める。第５図
で示すように、体動が大きい場合は位相エンコード量の
大きなもの、体動が小さい場合は位相エンコード量の少
ないものを準備し、位相エンコード用傾斜磁場パルスＧ
Ｐとして出力する。その後、ＮＭＲエコー信号を受信す
る。

ステＪ（２８）〜（２９）において、画像の再構成を行
い、画像表示を行う。

この発明の一実施例は、上述したように、高周波コイル
（７）内の被検体の動きにより高周波コイル（７）の抵
抗が変化し、高周波パルスの反射波の信号強度が変化す
るため、これをモニタすることにより被検体の呼吸など
の体動が検知できるのを利用したものである。反射波の
信号強度に基づいて、体動の少ない所で重要な撮像用Ｎ
ＭＲ信号を受信するようにしたので、呼吸モニタ用のセ
ンサーを患者に装着することなく呼吸モニタができ、装
着の手間及び患者に対する負担がなく、呼吸などの体動
による画質劣化を抑えることができるという効果を奏す
る。

なお、上記実施例では反射波の実数部を用いたが、虚数
部を用いたとしても同様の動作を期待でき、反射波の絶
対値を用いても体動の有無程度を検知することができる
。

また、上記実施例ではコイル近傍に方向性結合器を設置
したが、送信機の出力端に設置しても所期の目的を遠戚
し得ることはいうまでもなく、別に用意した低出力高周
波信号に対する反射波をモニタしてもよい。

さらに、上記実施例は、体動の検知によりアラームを出
力することで、被検体の監視装置としても使用できる。

ところで上記説明では、磁気共鳴撮像装置に利用する場
合について述べたが、その他の画像診断装置や治療装置
にも利用できることはいうまでもない。

「発明の効果１この発明は、以上説明したとおり、高周波信号を被検体
に送出する高周波信号送出手段と、−ｔｚ記嵩高周波信
号反射波信号を受信する反射波信号受信手段と、上記反
射波信号の信号強度に基づいて上記被検体の体動を検知
する体動検知手段とを備えたので、呼吸モニタ用のセン
サーを使用しないで呼吸モニタすることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例の高周波コイルと整合装置の等価
回路を示す回路図、第３図は第２図で示す等価回路のコ
イル抵抗と反射係数の特性をを示す特性図、第４図はこ
の発明の一実施例の動作を示すフローチャート図、第５
図はこの発明の一実施例の動作を示すタイミングチャー
ト図、第６図は従来の磁気共鳴撮像装置を示すブロック
図である。区において、（２）　・・・　シーケンス制御装置、（４）　・・・
　送信機、（５）　・・・　送受切換装置、（６）　・・・　整合装置、（７）　・・・　高周波コイル、（８〉　・・・　受信機、（１５〉　　・・・　計算機、（１８〉　　・・・　方向性結合器、（１９）　　・・・　信号切換装置である。なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

高周波信号を被検体に送出する高周波信号送出手段、上
記高周波信号の反射波信号を受信する反射波信号受信手
段、及び上記反射波信号の信号強度に基づいて上記被検
体の体動を検知する体動検知手段を備えたことを特徴と
する磁気共鳴撮像装置。