JPH0399635A - 核磁気共鳴イメージング装置 - 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、核磁気共鳴イメージング装置のデータ計測に
係り、特に温度変化等による静磁場変動で生ずるスライ
ス位置ずれを補正するパルスシーケンスに関する。

〔従来の技術〕

核磁気共鳴信号イメージング装置において、静磁場変動
はスライス位置ずれ９画像のぼけなどを与え、静磁場の
安定度は重要な項目である。

このため、撮影時間当たりの磁場変化髪シーケンス、デ
ータ処理で補正する方法として、特開昭６０−２３６６
３７号が提案されている。これは、静磁場強度を測定し
、そのデータをもとにスライス面内の核磁気共鳴信号の
データを移動させ補正するものである。つまり、パルス
シーケンス中に傾斜磁場をかけない区間を設けそこで静
磁場強度を測定し、核磁気共鳴信号と静磁場強度の関係
から画像再構成に補正を加えるものである。静磁場測定
手段自体は、ＭＲＩの基本的なことであり新しさはない
が、スライス面内の補正に特徴がある。しかし、本発明
の目的であるスライス位置の補正とは、目的２手段とも
合致しないものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来技術は、静磁場強度が温度で変化し、スライス
面内に生ずるぼけを、核磁気共鳴信号を周波数方向に移
動することで解消したものであるが、本方法ではスライ
ス面内の補正だけしかできない、つまり、従来技術は静
磁場変動によるスラ− イス位置ずれについて考慮されておらず、スライス面の
位置ずれのためにぼけが生ずる難点があった。

本発明の目的は、画像を再構成するための核磁気共鳴信
号を得る本計測パルスシーケンス中にスライス方向傾斜
磁場２周波数エンコード傾斜磁場及び位相エンコード傾
斜磁場をかけない時間を設け、その時間に静磁場の強度
（周波数）をｌ１ＩＱ定し、そのデータをもとに高周波
パルス印加周波数を補正し、スライス位置を補正するこ
とでぼけのない鮮明な画像を提供することにある。

〔作用〕

静磁場強度を計測しスライス位置を補正することは画像
ぼけをなくす作用をする。

本計測の周波数エンコード終了後に周波数エンコード傾
斜磁場及び位相エンコー１へ傾斜磁場を逆転させ、ある
時間後両傾斜磁場髪きることはスライス面のスピンを静
磁場強度（周波数）で回転させる作用をし、そこからの
核磁気共鳴信号をフーリエ変換することで静磁場強度（
周波数）を測定することができる。つまり本計測のスラ
イス選択は中心磁場強度を予め測定し、所望スライス位
置に対応する傾斜磁場強度、高周波照射パルス周波数で
印加する。このときスライス面内では核磁気共鳴周波数
＝磁気回転比×静磁場強度の関係から、静磁場の強度と
傾斜磁場強度を加えた周波数（印加した高周波照射パル
ス周波数）でスピンが回転している。−に記区間で傾斜
磁場をきると静磁場強度に対応する周波数でスライス面
内のスピンが回転する。初めに求めた中心周波数と傾斜
磁場を切ったあとの周波数の差分が静磁場の変動量にな
る。

−船釣にはスライスを選択する傾斜磁場強度、高周波照
射パルス周波数は１スキヤン中には変更しない。しかし
、本発明では、上記静磁場変動量に応じて高周波印加周
波数を１スキヤン中に補正し、常に同じスライス面を選
択するものであり磁場変動量に応じて高周波印加周波数
を変えることはスライス面位置ずれを補正する作用をす
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は、本発明に係る核磁気共鳴イメージング装
置の全体構成図を示すブロック図である。この核磁気共
鳴イメージング装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利
用して被検体１の断層画像を得るもので、そのために、
必要な充分大きなボア径をもった静磁場発生磁石１０と
、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１と、シーケ
ンサ１２と、送信系１３と、傾斜磁場系］４と、受信系
１５と信号処理系１Ｇとからなる。上記静磁場発生磁石
１０は、被検体１の周りにその体軸方向または体軸と直
角方向に均一な磁束を発生するもので、上記被検体１の
周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式または常
電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置され
ている。

上記シーケンサ１２は、ＣＰＵＩＩの制御で動作し、被
検体１の断層画像のデータ収集に必要な種種の命令を送
信系１３及び傾斜磁場系１４並びに受信系１５に送るも
のである。上記送信系１３は、高周波発信器１７と変調
器１８と高周波増幅器１９と送信側高周波コイル２０ａ
とからなり、」―記高周波発信器１７から出力された高
周波パルスをシーケンサ１２の命令に従って、変調器１
８で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高
周波増幅器１９で増幅した後に被検体１に近接して配置
された高周波コイル２０ａに供給することにより、電磁
波が」−記被検体１に照射されるようになっている。上
記傾斜磁場系１４はｘ、ｙ。

Ｚの三方向に巻かれた傾斜磁場コイル２］とそれぞれの
コイルを駆動する傾斜磁場電源２２とからなり、上記シ
ーケンサ１２からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾
斜磁場電源２２を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの三
方向の傾斜磁場Ｇｘ。

Ｇ　ｙ　、　Ｇ　ｚを被検体１に印加するようになって
いる。

この傾斜磁場の加え方により、被検体１に対するスライ
ス面を設定することができる。上記受信系１５は、受信
側高周波コイル２０ｂと増幅器２３と直交位相検波器２
４とＡ／Ｄ変換器２５とからなり、」１記送信側の高周
波コイル２０ａから照射された電磁波による被検体の応
答の電磁波（ＮＭＲ信号）は被検体１に近接して配置さ
れた高周波コーマ イル２０ｂで検出され、増幅器２３及び直交位相検波器
２４を介してＡ／Ｄ変換器２５に入力してテジタル量に
変換され、さらにシーケンサ］２からの命令によるタイ
ミングで直交位相検波器２４によりサンプリンクされた
二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系１〔
３に送られるようになっている。この信号処理系１６は
、ＣＰＵＩＩと磁気ディスク２６及び磁気テープ２７痔
の記録装置とＣＲＴ等のデイスプレィ２８とからなり、
」１記ＣＰＵＩＩでフーリエ変換、補正係数Ｈ」算値像
再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あるい
は複数の信号に適当な演算を行なって得られた分布を画
像化してデイスプレィ２８に表示するようになっている
。なお、第１図において、送信側及び受信側の高周波コ
イル２０ａ、２０ｂと傾斜磁場コイル２１は、被検体１
の周りの空間に配置された静磁場発生磁石１０の磁場空
間内に配置されている。

第２図は、典型的なスピンエコーＲ」測におけるタイム
シーケンスを模式的に表したものである。

８ 第２図において、ＲＦは無線周波数の信号の照射のタイ
ミング及び選択励起のためのエンベロープを示している
。Ｇ２はスライス方向の傾斜磁場印加タイミングを示す
。Ｇｙは位相エンコード方向傾斜磁場印加タイミングと
その振幅を変えて開側することを示す。Ｇ、は周波数エ
ンコード傾斜磁場印加のタイミングを示し、Ｓｉｇｎａ
ｌは計測されるＮＭＲ信号を示す。最下段はタイムシー
ケンスを１〜６に区間分けしたものである。なお、Ｘ、
Ｙ。

Ｚ三軸はそれぞれ直交したデカル１〜座標軸である。

第２図の区間１においては、９０°選択励起パルスを照
射するとともに、スライス方向傾斜磁場を印加する。区
間２においては、位相エンコード方向の傾斜磁場を印加
し、Ｙ方向に関して場所に依存した核スピンの回転を付
加する。さらに区間２において、周波数エンコード傾斜
磁場を印加する。

これは、区間６においてＮＭＲ信号を計測する際に時間
原点が区間６の中央に来るように、核スピンをあらかじ
めデイフユーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）させておくためのも
のである。区間３では、何ら信号もださない。区間４で
は、］８０°の選択励起パルスを照射すると共に周波数
エンコード傾斜磁場を印加する区間６では、周波数エン
コード傾斜磁場を印加するとともに、ＮＭＲ信号の計測
を行う。

ＮＭＲイメージングを行うには、前述のごとく静磁場に
傾斜磁場を印加した状態でＲＦパルスを照射し、被検体
１の検査領域から出るＮ　Ｍ　Ｒ信号を空間情報として
エンコード（符−）化）するために傾斜磁場を印加し、
ＮＭＲ信号を計測した後、画像再構成する。

第３図に本発明のパルスシーケンスを示す。第３図は第
２図に区間７７区間８を追加したものである。区間６で
Ｎ　Ｍ　Ｒ信号ｆｉｔ　１ｌｌｌｌ後、区間７では、周
波数エンコード、位相エンコード傾斜磁場を逆転させ、
位相回りを収束させる。区間８ては傾斜磁場を全てきり
ＮＭＲ信号を計測するものである。

区間６では周波数エンコー１く傾斜磁場をかけているた
め、静磁場強度に傾斜磁場を加えた磁場強度にプロトン
の磁気回転比をかけた値の周波数として核磁気共鳴信号
を観λ１１できるが区間８では静磁場強度に磁気回転比
をかけた値として観測できる。

第４図に原理説明図を示す。第４図において、横軸はス
ライス位置、縦軸は周波数を表わし静磁場強度Ｂｏのと
きの傾斜磁場の座標を示す。静磁場強度をＢ　ｏ　（Ｇ
ａｕｓｓ）　、プロ１〜ンの磁気回転比をγ（２、６７
５Ｘ　Ｉ　Ｏ’ｒａｄ／ｓｐａ／Ｇａｕｓｓ）　、核磁
気共鳴周波数をＨｏとすると、核磁気共鳴周波数は、１
−１０＝　ＢｏＸ　ｙ　　　　　　　　　　　−（１）
で表せる。今、中心よりＸｍｍの位置をスライス方向の
傾斜磁場強度にＧ　ｚ（Ｇａｕｓｓｓ／　ＩＩｎ）を用
いてスライスしようとすると、Ｘｍｍの位置の核磁気共
鳴周波数は（１）式より、 Ｈｘ＝（Ｂｏ＋ＧｚＸＸ）Ｘｙ　　　　　　　−（２）
となる。この周波数で第２図の区間１と区間４のＲＦ照
射パルスを印加することでＸｎｗｎの位置がスライスで
きる。この周波数は一般的にはスキャン（全エンコード
）を終了まで変化させず行なう。

よって、スキャン中に静磁場強度が変化するとなると、
同じ周波数Ｈｘを印加しているため、静磁強度の変化量
に応じた位置がスライスされること１ になり、スライス位置ずれが生ずる。本発明では、区間
８で静磁場強度を計測し、Ａ／［］変換し、フーリエ変
換することで静磁場の核磁気共鳴周波数を求め、ＲＦ”
照射周波数を補正する。そのことを第５図で説明する。

当初（２）で示す周波数で印加したとし、あるエンコー
ドで区間８で静磁場強度がＢｏ＋を観？Ｉｌ！Ｉされた
とすると、吹のエンコー１くには、 Ｈｘｉ”（Ｂｏｔ＋　ＧｚＸ　Ｘ、）Ｘ　”ｒ’　　　
　　　−（３）の周波数で印加ればスライス位置のずれ
を補正できる。

実際的には、静磁場には不均一があるが、同様に補正が
できる。それを第６図を用いて説明する。

第６図において、横軸および縦軸の表示は第４図と同じ
である。静磁場は座標の中心から左右に向って横軸に沿
って広がる傾向を示している。この広がりの差が静磁場
の変動量を表わしている。傾斜磁場は座標の中心を通る
点線で示している。傾斜磁場の下側にある曲線は静磁場
に傾斜磁場を印加したときのものでありまた」二側の実
線の曲線は２ 静磁場変動後のものを表わしている。本計測シーケンス
にはいる前に、中心磁場強度（Ｂ　ｏ）を測定する。こ
のことは−船釣手法であるので説明を省略する。中心よ
りｘｎｗｌｌの位置をスライスする場合、電磁波照射周
波数をＨｉ　”　（Ｂ　ｏ　＋　Ｇ　ｚ　Ｘ　Ｘ　）　
Ｘ　γ　でともとめ本計測の９０’又は１８０°パルス
の周波数を印加する。しかし静磁場不均一のためＸ′の
位置をスライスすることになる。この位置の補正はしな
い第３図の区間８で検出されるＮＭＲ信号周波数をＩ−
１２とすると、Ｌ−Ｉ　ｏ　−１−１２が磁場不均一量
となる。あるエンコードの時に区間８で検出されるＮＭ
Ｒ信号がＨ３とするとＨ３Ｈ２がスライス位置での静磁
場変動量になり、つぎのエンコードに照射する周波数は
Ｈ４＝　Ｈ１＋　Ｈｓ　　Ｈ２でおこなえばスライス位
置の変動を補正できる。ハード的動作は、第１図で説明
した通りである。第７図を用いて実際の計測フローを説
明する。第７図で用いている記号は第５図に対応する。

まず、本Ｈ１測を行なう前に中心磁場の周波数ＨＯを計
測し、スキャンをスタートする。スライス位置に応じた
高周波照射周波数Ｉ−Ｉ　ｘをセラ１〜し、画像に必要
なデータを収集しＡ／Ｄ、フーリエ変換する。次に第５
図の区間８に対応する位置でのデータをＡ／Ｄ、フーリ
エ変換し、ある時間後の中心磁場周波数Ｈｏ　工を求め
、もしＨｏ　：　Ｈｏ　Ｉ　ならばＨｘはセットしたま
まＨｏ≠Ｈｏｔ　ならば、ＨｘｉにＨｘ　をセットしな
おして次のエンコードを行なう以上の計測フローで実際
に実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スライス位置すれを補正できるので、
スキャン中に生ずる静磁場変動によるスライス位置ずれ
を解消でき画像のぼけ等のアーチファク１−を解消でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
スピンエコータイムシーケンスの図、第３図は本発明の
タイムシーケンスの図、第４図は原理説明図、第５図お
よび第６図は本発明の原理第ｑ ｍ 士ｑｚ°Ｘ［ Ｈｏ　ｔ　＋Ｑ　ｉｓ・メ５．ｄ″

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検体に静磁場を与える手段と、前記被検体にスラ
   イス方向傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場及び位相
   エンコード傾斜磁場を与える手段と、前記被検体組織を
   構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波
   パルスを印加する手段と、核磁気共鳴信号を検出する手
   段と、得られた核磁気共鳴信号をフーリエ変換して画像
   を再構成する手段とを備えた核磁気共鳴イメージング装
   置において、画像を再構成するための核磁気共鳴信号を
   得る本計測パルスシーケンス中にスライス方向傾斜磁場
   、周波数エンコード傾斜磁場及び位相エンコード傾斜磁
   場をかけない時間を設け、その時間に静磁場の強度（周
   波数）を測定し、そのデータをもとにパルスシーケンス
   を補正し、スライス位置を補正することを特徴とする核
   磁気共鳴イメージング装置。 ２、上記パルスシーケンスの補正を高周波パルス印加周
   波数を変更することでスライス位置を補正することを特
   徴とする請求範囲第１項の核磁気共鳴イメージング装置
   。 ３、前記静磁場の強度（周波数）を計測する手段が、周
   波数エンコード終了後に周波数エンコード傾斜磁場及び
   位相エンコード傾斜磁場を逆転させ、ある時間後両傾斜
   磁場をきり、そこで発生する核磁気共鳴信号をフーリエ
   変換し、磁場強度（周波数）を計測することを特徴とす
   る請求範囲第１項の核磁気共鳴イメージング装置。