JPH04208133A - 磁気共鳴装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体の解削学的情
報や生化学的情報を得る磁気共鳴装置に係り、特に静磁
場分布の不均一性に起因する磁気共鳴スペクトルの劣化
を抑制し、かつ局所領域における磁気共鳴スペクトルを
高速に観測できる磁気共鳴装置に関する。

（従来の技術） 磁気共鳴装置において静磁場の不均一性は、画像ならび
に磁気共鳴スペクトル劣化の要因となるため、非常に高
い静磁場均一性が要求される。特に、’Ｈ−ＭＲ３（磁
気共鳴スペクトロスコピー）においては、化学シフトの
範囲が狭いために０．］、ｐｐｍ　（１０’）以下の磁
場の均一性か必要不可能である。このような高均一な静
磁場を実現するために、従来第１６図に示す様に主磁場
を発生する主磁石１の他に、不均一磁場成分を相殺する
ための複数のシムコイル２を設け、これらのシムコイル
２に流す電流値を調整することが行なわれている。

しかしながら、被検体が生体などの多成分からなり、不
均一な系である場合には、全領域における磁場均一性を
高めることは困難であるために、第１７図に示す様に局
所領域５内に限って磁場均一性を高める方法がとられて
いる。多くの場合、局所領域から収集される磁気共鳴信
号の時定数あるいは面積が最大になる様に、手動または
自動的にシムコイル電流が制御される。

しかしながら、第１８図の様に磁気共鳴信号を得ようと
する複数の局所領域６，７が隔絶して存在している場合
、あるいは局所領域が広い場合には、個々の局所領域に
ついて磁場の不均一分布が最小になる様に調節した後、
磁気共鳴信号を収集する必要がある。このため、収集す
べき局所領域が多い場合や広い場合には、磁場均一性の
調整が繁雑になるばかりでなく、目的とする全領域の信
号を収集し終えるまでに時間がかかる問題がある。

−ｈ″、従来の技術ではシムコイル電流値の算出の際、
まず静磁場の不均一な磁場分布を測定して、これをシム
コイル２が発生ずることのできる磁場成分に展開し、次
式（１）で表される係数ａｌ　、２　＋　・・・ａｏを
求める。

ΔＢ（）＝ａ＋Φ１（）＋ａ２Φ２（）＋・十ａｎΦ。

（） ΔＢ（）：静磁場不均一分布 ΦＩ（）ニジムコイル特性関数 ・・・（１） ここで、シムコイル２の発生する磁場分布を表わす関数
系Φ１（）は、通常直交する様に選ばれている。また、
サフィックス（）は関数系を記述する座標の帰属を表わ
しており、例えばデカルト座標系、球座様が選ばれる。

こうして得られた展開係数ａｌ　ｔ　　２　＋　・・・
ａｎをシムコイル２に流す電流値に換算し、シムコイル
電源４を制御することにより、静磁場不均一性の補正を
行う。

しかし、このようなシムコイル電流値の決定、すなわち
（１）式で表わされる係数ａｌ＋ａ２＋・・・ａ、を求
めるには、多くの場合、最小２乗規範あるいはチュビシ
ェフノルム規範が評価関数として用いられる。このため
、第１９図に示される様に、対象とする領域６内に局所
的に大きな磁場不均一性を示す領域７が存在する場合に
は、係数決定が全て領域に対する評価関数を最小とする
方法であるため、局所的な磁場不均一−６＝ 性の影響の結果、対象領域全体の磁場均一性が向」ニジ
ないこともあり得る。実際、被検体が生体である場合に
おいて例えば第２０図に示す正常組織領域８内に腫瘍９
が存在する時には、腫瘍９の磁気的な性質の影響のため
、局所的に磁場均一性の悪い領域が現れる。このため、
対象とする領域全体の磁場不均一性を補正するシ、ソ整
手順では、磁場均一性は必ずしも最適とはならず、観測
される磁気共鳴スペクトルは劣化を受ける。この劣化か
大きいと、正常組織領域に対応する磁気共鳴スペクトル
との比較、診断が困難となる。

（発明が解決しようとする課題） Ｌ述した様に、磁気共鳴スペクトルを観測する局所領域
が多数あるいは広範囲の場合には、磁場均一性調整から
磁気共鳴収集までの一連の作業を個々の局所領域につい
て繰り返し行う必要があり、結果として観７１１１１時
間か長くなる問題かあった。

また、磁場均一性を高めようとする対象領域内に局所的
に大きな磁場不均一性か存在する場合には、対象領域内
の磁場均一性か向上しないばかりか、磁場の均一領域か
狭くなるという問題があり、正常組織内に腫瘍が存在す
る場合には正常組織および腫瘍の存在する夫々の領域か
ら観測される磁気共鳴スペクトルの比較が困難であった
。

本発明の目的は、磁気共鳴スペクトルを観測する局所領
域か多い場合にも、迅速に磁場均一性１週整および信号
収集かできる磁気共鳴装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、さらに対象領域内に局所的
に大きな磁場不均一性の存在する場合に、対象領域の磁
場不均一性を最小にし、全領域から磁場不均一性の影響
による劣化が少ない磁気共鳴スペクトルを得ることかで
きる磁気共鳴装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記１」的を達成するため、本発明は磁気共鳴信号を収
集すべき少なくとも一つの局所領域を含む空間内の静磁
場の不均一な磁場分布を測定し、それに基づいて局所領
域の磁場不均一性を補正するためのシムコイル電流値を
予め算出してその電流値のデータを記憶しておき、局所
領域からの磁気共鳴信号を収集する際、その局所領域に
対応したシムコイル電流値のデータを読み出し、そのデ
ータによりシムコイルに供給する電流を順次切替えて制
御することを特徴とする。

また、本発明は他のＬ］的を達成するため、被検体内の
磁気共鳴信号を収集すべき対象領域を複数の部分領域に
分割し、測定された磁場分布から複数の部分領域の磁場
不均一性を補正するだめのシムコイル電流値を算出して
そのデータを記憶しておき、複数の部分領域から磁気共
鳴信号を収集する際、その部分領域に対応するシムコイ
ル電流値のデータを読み出してシムコイルに供給する電
流を制御する。そして、複数の部分領域からの収集され
た磁気共鳴信号に対応する磁気共鳴スペクトルを重畳す
ることにより、対象領域全体の磁気共鳴スペクトルを求
めることを特徴とする。

本発明の好ましい実施態様を示すと、静磁場分布の測定
は例えば観測される磁気共鳴スペクトルのピークのずれ
またはスペクトル線幅の広がり、再構成画像の位相歪み
または空間的な歪みあるいは濃度値の歪みを利用して行
われる。

磁気共鳴スペクトルを観測する局所領域は、予め？１１
られた再構成画像によって設定される。

これらの局所領域は同一平面上に配置されない様にする
か、または同一平面上に含まれない様に勾配磁場を印加
して局所領域を励起することが望ましい。また、これら
の局所領域のうち、少なくとも２つ以上の領域か２つの
同一平面上にあることが望ましい。これらの局所領域の
各々の位置によって、静磁場不均一性分布の補正の順序
の変更や、磁気共鳴信号の収集回数の変更が任意に可能
であることが望ましい。

各部分領域から収集される磁気共鳴信号の加−１〇　− え合わぜを行ってもよく、各局所領域内のマルチボクセ
ルイメージングを行ってもよい。少なくとも２つ以上の
局所領域は、連続していても構わない。各領域の磁場均
一度を表示する丁段を備えることも好ましい。

一方、部分領域の分割は任意に行えるようにするか、ま
たは予め取得された再構成画像に基づいて、あるいは静
磁場不均一分布の強度または静磁場不均一分布の微係数
の大きさによって行ってもよい。この部分領域の分割は
繰り返１゜設定できることか望ましい。部分領域のうち
任意の部分領域の静磁場不均一補正を行わないようにし
てもよい。部分領域の静磁場不均一補正を順次行い、全
部分領域からの磁気共鳴信号を少くとも１回以上収集す
るか、部分領域の静磁場不均一補正を順次行い、局所励
起手法を用いることにより任意の部分領域の磁気共鳴信
号を収集してもよい。部分領域と部分領域との境界の磁
気共鳴スペクトル強度が等価となる様に、各部分領域の
磁気ノ（鳴スペクトルを補正して部分領域の磁気」（鳴
スペクトルを重畳することが好ましい。磁気共鳴スペク
トルは全ての部分領域について求める必要は必ずり、も
なく、１モ意の部分領域の磁気〕（鳴スペクトルを求め
ないようにしてもよい。各部分領域の空間分解能は異な
っていてもよく、また各部分領域から？Ｈ７られる磁気
共鳴スペクトルの周波数分解能か異なっていてもよい。

各部分ｎｆＪ域内の磁場均一度を表示することも有効で
ある。

（作用） 本発明においては、各局所領域または部分領域の不均一
磁場分布の測定ならびに磁場均一補正をその都度行う必
要がない。また、磁場不均一性補正は磁気共鳴信号収集
時に並行して行イっれるため、磁気共鳴スペクトルのた
めの観測時間が短縮される。局所的な領域の磁場均一性
補正は比較的容易であるため、これらの補正を各局所領
域または部分について行うことにより、対象領域全体の
磁場均一性を改善することができる。この局所領域また
は部分領域の設定または分割を任意に行うことで、「１
的とする領域からのみ磁場不均一性による影響の少ない
磁気共鳴スペクトルか得られる。

本発明では対象領域の静磁場分酊を求め、それを基に一
度に磁場不均一性を補正できない部分領域（」無視する
ことで、それ以外の部分領域の磁場均一性を最適に補Ｗ
、する。この場合、対象領域の部分領域への分割を磁場
均一性分イＩＪの強度によ−って行えば、少ない補正回
数で全領域からの磁気共鳴スペクトルが？Ｑられる。磁
場不均一性分布の微係数を基に対象領域を部分領域に分
割すれば、用いるシムコイルの個数か少なくて済む。但
（〜、シムコイルの磁場成分以外の高次成分の磁場不均
一性については補正が困難であるため、その様な磁場不
均一性を有する部分領域にｉ＝Ｊ　ｌ〜では磁場不均一
性を補正しないが、あるいは妥協をする。

部分領域への分割は対象領域全体の磁場均一性か最も向
上する様に繰り返し設定することが望まれる。各部分領
域において磁場不均一性が一１’ｌ　　− 補正された後、当該領域から得られる磁気共鳴スペクト
ルを重畳することにより全対象領域の磁気共鳴スペクト
ルイメージングが達成される。

磁場の不均一性を補正した部分領域を局所励起して磁気
共鳴スペクトルを観測することで、データ収集時間の短
縮を図ることも可能である。

また、部分領域の境界部分では本来スペクトル強度は連
続的に変化するので、部分領域を予め大きくとり、部分
領域同士の重なり部分のスペクトル強度面積が等しくな
る様に補正を行い、物理的な解釈を歪めることを防くこ
とができる。

さらに、各部分領域から愁傷される磁気共鳴信号の空間
的あるいは周波数分解能を任意に変えることで磁場分布
の補正処理を望ましい精度で行うことかできると同時に
、その部分領域の磁気共鳴スペクトルか精度良く観測さ
れる。

（実施例） 以下、図面を参照ｌ〜で本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴装置の１１〜
１成を示すブロック図である。この磁気共鳴装置は、主
磁場（静磁場）を発生するだめの主磁石１１、主磁石電
源１２、直交する三軸Ｘ。

ｙ、ｚの方向に線形の勾配磁場分布を持つ勾配磁場を生
成するための複数の勾配コイルからなる勾配コイル系１
２、勾配コイル電源１３、複数のシムコイルを含むシム
コイル系１４、シムコイル電源１５、高周波磁場の印加
と磁気共鳴信号検出のための高周波プローブ１６、プロ
ーブ１−６に高周波信号を供給する送信器］７、プロー
ブ１６で検出された磁気共鳴信号を受ｆ言Ｌ、検波およ
び増幅する受信器１８、シーケンスコントローラ１９お
よびＣＰＵ／メモリ２０によって構成される。

主磁石１１か発生する主磁場（静磁場）の不均一性は、
シムコイル系１４によって相殺される。この時、シムコ
イル１４系に電流（ンムコイル電流）を供給するだめの
シムコイル電源１５は、後述する様にンムコイル電流の
切換え動作を行うため、立ち−にかり性能の良いものが
選ばれる。また、このンｊ、電流の切替えは予め測定さ
れた各局所領域の磁場不均一性を補止するために、Ｃ）
）Ｕ／メモリ２０に格納されたデータに基づきシーケン
スコントローラ１つによって制御される。

以下、本実施例にお（プる動作の流れを第２図により説
明する。

先ず、磁気共鳴スペク）・ルを観測すべき局所領域を予
め取得された画像から設定する（ステップ２１）。第３
図はこうして設定される局所領域の例である。第３図で
は局所領域−’ＩＡ、Ｂ。

Ｃの３個としているか、これ以上の個数の場合も以下に
示す手順を同様に行うことができる。

次に、全ての局所領域Ａ、Ｂ、Ｃを含む空間内の不均一
な磁場分布を測定する（ステップ２２）。この磁場分布
測定には、例えば第４図に示すパルスシーケンスに拮づ
＜Ｃ３ｌ（化学シフトイメーンング）手法を用いること
かできる。第４図において、ＲＦは高周波磁場、Ｇｚ。

Ｇｙ、Ｇｘは直交する上方向に印加される勾配磁場、信
号は磁気共鳴信号をそれぞれ示している。これらの記号
の意味は、後述する全てのパルスシーケンスについて共
通である。第４図に示ずＣ３Ｉパルスシーケンスは、例
えば水プロトンの共鳴周波数のずれが磁場不均一性に比
例すること、あるいはスペクトルの線幅が磁場不均一性
に比例して広がることを利用するものである。但（７、
第４図は３］’）−Ｃ８Ｉにおｌｊるパルスシーケンス
を示しているが、４Ｄ−Ｃ８１を用いて行うこともでき
る。

また、第５図に示す公知のスピンエコーパルスシーケン
スに従って、再構成された画像の位相情報が磁場不均一
性の影響を反映することを利用して磁場の不均一分布を
求めることも可能である。なお、第５図は特定のスライ
ス面における磁場不均一分布を求めるパルスシーケンス
を示しているが、マルチスライス下法等の３Ｄ空間にお
ける測定も同様の原理に基づき容易に行うことかできる
。ここで、上記方法におけるマトリクスザイスは、各々
の局所領域のボクセルザイズに比べて通常は小さくとら
れている。

次に、この様にして／ｌ１ｌｌ定された磁場分（＋ｉを
シムコイルによって発生できる磁場成分に展開しくステ
ップ２３）、それに基づいて各々の局所領域にり・］応
する磁場不均一性を＋１１殺するのに必要なシムコイル
電流値を算出する（ステップ２４）。

今、局所領域Ａにおける磁場イく均一分布を△ＢＡとす
ると △Ｂ　Ａ　（Ｘ１ｙ、Ｚ）　＝　ｋ　ＡｌΦ＋　（ｘ、
ｙ、ｚ）＋　ｋ　Ａ２（１）２　（ｘ、ｙ、ｚ）＋　→
−ｋ　Ａｎ　（１’　ｎ　（Ｘ　、ｙ、Ｚ）Φ、（Ｘ、
Ｖ、Ｚ）　　、ンムコイル特性関数ｒ１　　シムコイル
数　　・・・（２）なる関係を必定する係数（展開係数
）ｆｋＡ工。

ｋＡ２１　・・・ＩｃＡｎｌ　を決定する。この方法に
は通常、最小２乗法が用いられている。

そして、係数（ｋＡｌ＋　　Ａ２＋　”’　ｋＡｎｔ　
を対応に するシムコイルに流すべきシムコイル電流値（Ｉ　Ａｔ
、　　Ｉ　Ａ：！、　−Ｉ　Ａ、）に換算し、この電流
値のデータをＣＰＵ／メモリ２０１こ、ｉ己億する（ス
テップ２４）。但し、これらのシムコイル電流値は、全
領域にわたる磁場均一性を最適にする電流値からのオフ
セット電流値とする。同様にして、他の局所領域Ｂ、Ｃ
笠における磁場不均一性を捕市する電流値（Ｉｎ＋、Ｉ
ｎ□、・・・ＩＢｎｌ。

（Ｉ　Ｃ１＋　　Ｉ　Ｃ２，・・・Ｉ　Ｃ，ｊ等を求め
て記憶しておく　。

局所領域Ａ、Ｂ、Ｃの磁場共鳴スペクトルを観測する場
合、観測対象の局所領域毎に、記憶したシムコイル電流
値のデータをＣＰＵ／メモリリ２０から読出してシムコ
イル電流を切換えて制御しくステップ２５）、それによ
り各々の局所領域Ａ、Ｂ、Ｃの磁場不均一性を補正しな
がら、磁気共鳴信号を収集し観測する（ステップ２６）
。そして、この磁気共鳴信号から磁気共鳴スペクトルを
再構成する（ステップ２７）。

ステップ２６における磁気共鳴信号観／ｌｐｔのための
パルスシーケンスを第６図及び第７図に示す。これらの
パルスシーケンスの違いは、以下に述べるように磁気共
鳴スペクトルの観測対象となる複数の局所領域の位置関
係の違いに基づいている。なお、第６図および第７図に
おいて、Ｓはシムコイル電流を示している。

（ａ）全ての局所領域が同一平面図上に無い場合 この場合には、第６図に示す様に全ての局所領域の磁気
共鳴信号の観測を通常の１走査（時間ＴＲ）内に終える
ことが可能である。従って、磁気共鳴信号の観測時間が
同じであれば、信号の積算によって磁気共鳴信号のＳ／
Ｎを向」二することができる。すなわち、第１の９０’
パルスと２輔方向の勾配磁場Ｇｚによって第３図の局所
領域Ａを含むｘｙ平面が励起され、次の第２の９０°パ
ルスとｙ軸方向の勾配磁場Ｇｙによって該ｘｙ平而面ｙ
軸にζ１己行な棒状の部位か励起される。そして、第３
の９０°パルスとＸ軸方向の勾配磁場Ｇｘによって観ｄ
ｌｌ］対象の局所領域Ａのみの磁気共鳴信号か観測され
る。

これまでの期間ＴＡの間、シムコイル電源１５はシムコ
イル系１４に対して、局所領域Ａの磁場不均一性を補正
するためのシムコイル電流値集合ＳＡ　＝　（ＩＡ＋、
　　ＩＡ２．・＝　Ｉ　Ａｎ＋の電流を供給し、磁気共
鳴信号観測の終了と共に、次に磁気共鳴信号を観測する
局所領域Ｂの磁場不均一性を補正するためのシムコイル
電流値集合ＳＢ　＝　（Ｉ　Ｂｌ、　　Ｉ　Ｒ□、・・
・Ｉ　Ｂ−１の電流を期間Ｔ８の間に供給する。そして
、この期間ＴＢに期間ＴＡと同様の丁順に従い、９０’
／くルスと勾配磁場によって第３図の局所領域Ｂからの
磁気共鳴信号を観測する。以下、全ての局所領域の磁場
不均一性を補正するシム電流値を順次切換えながら磁気
共鳴信号を観測する。

この様な操作を行うことで、通常の１走査時間ＴｌＬ内
で全局所領域からの磁気共鳴スペクトルを観測でき、観
測に要する計測時間を従来の１／Ｎ（Ｎ：局所領域の数
）に短縮することができる。また、局所領域内のマルチ
ボクセルイメーンングを行う場合にも、同様に従来の１
／Ｎの計測時間で済む。

（ｂ）少なくとも２つ以上の局所領域が同−多くの状況
Ｆて起こり得るケースであり、観測時間はＭ／Ｈに短縮
される。ここで、Ｍは同−ｑｚ面上に存在する局所領域
の数である。この状況を第８図に示す。第８図ではｙｚ
平面にＭ−３個の局所領域Ａ、Ｂ、Ｃを含んでいるが、
他の平面の場合にも同様である。この場合、第６図に示
したパルスシーケンスを用いると、同一平面（ｙｚ平面
）内にある複数の局所領域Ａ。

Ｂ、Ｃの磁化か同時に励起されるために、例えば領域Ａ
からの磁気共鳴信号を観測した後、領域Ｂ、Ｃの磁化が
回復する時間ＴＲだけ待つ必要がある。一方、他の局所
領域り、Ｅ、Ｆについては（ａ）の場合と同様に、時間
ＴＲ内で磁気共鳴信号か観ΔＩＩＩされるため、最終的
な観測時間はＭ／Ｎとなる。また、同一平面に存在しな
い局所領域り、Ｅ、Ｆからの磁気共鳴信号はＭ回観測す
ることか可能であるため、これらの領域り、Ｅ、Ｆに関
する磁気共鳴のＳ／Ｎは向上する。

これに対して、複数の局所領域のうち２つの局所領域の
みが２組の同一・平面上に存在する場合、例えば第９図
の様に２つの局所領域Ａ、　　Ｂか２平面の交差する位
置に配置されている場合には、第７図に示したパルスシ
ーケンスを用いることで観測時間を１．、／Ｎに短縮で
きる。第７図のパルスシーケンスは、ｘｙＷ面とｙｚ平
面の交差箇所に２つの局所領域が配置されているが他の
局所領域を含まない２平面を任意に選択した場合にも利
用できる。但し、９０’パルスを印加する際のＧｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚを調整する必要がある。

第７図のパルスシーケンスにおいては、第１の９０’パ
ルスと勾配磁場Ｇｚによって局所領域Ａを含むｘｙ平面
の磁化が励起され、次の第２の９０°パルスと勾配磁場
Ｇｙによって局所領域Ａの磁化は一２軸方向に向けられ
、局所領域Ｂの磁化はｙ軸方向に倒される。

ここで、シムコイル電源１５からシムコイル系１４に対
して、期間Ｔ１には局所領域Ａの磁場不均一性を補正す
るシムコイル電流値集合ＳＡ　＝　ｆｌＡ＋、　　ＩＡ
Ｉ、　・・’　Ｉ　Ａｏ＋　の電流が供給されており、
期間Ｔ２には局所領域Ｂの磁場不均一性を補正するシム
コイル電流値集合５ｎ＝（Ｉ　ｌｌｌ＋　　Ｉ　Ｂ２．
・Ｉ　［ｉｎｌ　の電流が供給されている。この時、Ｓ
Ｂの電流を流すことによって局所領域Ａにおける磁場均
一・性は若干低下するものの、観測される磁気共鳴信号
に対して影響を及ぼすことはない。

この後、期間Ｔ３には第３の９０°パルスト勾配磁場Ｇ
ｚにより局所領域Ａからの磁気共鳴信号を観測する。こ
の期間Ｔ３においては、シムコイル系１４にＳＡ　　ｉ
　ＩＡｌ、　　Ｉ　Ａ２．−　ＩＡｏ］の電流か供給さ
れている。この時、局所領域Ｂの磁化は一２軸方向に倒
れているため、ＳＡによる磁場の不均一性は前述の様に
影響を受けない。続いて、第４の９０°パルスによって
局所領域Ｂからの磁気共鳴信号が観測される。

次に、」二連した第７図のパルスシーケンスに続いて、
先の（ａ）の場合と同様に第６図のパルスシーケンスに
よって、局所領域Ａ、Ｂ以外の局所領域からの磁気共鳴
信号がＴＲ時間内に観測される。すなわち、第９図に示
す２組の局所領域を含む２平面を予め設定しておくこと
によって、（ｂ）の場合において観測時間を更に（Ｍ／
２）／Ｎまで短縮することが可能である。

この様に磁気共鳴スペクトルの観測対象の局所領域の位
置に応じて、励起する平面を適宜選択することで、観測
時間を短縮できる。このためには、まず第１に全ての局
所領域が同一平面上に存在しない様に、次には同一平面
」二に存在［、でも２組の平面の交差点に２つのみの局
所領域が配置される様に、前処理を行ってお１プば良い
。

以上の処理から決められた平面を励起するには、 Ｇ＝ｉＧｘ＋ｊＧｙ＋ｋＧｚ なる線型結合された勾配磁場を印加すればよい。

この様に（７て局所領域の決定がなされた後、それらの
局所領域の磁場不均一性を補正するシムコイル電流値を
観測時に順次切り替えることで、磁場不均一性による影
響の少ない磁気共鳴スペクトルを侵ｊ速に収集すること
が可能となる。

次に、第１０図〜第１５図を参照して本発明の他の実施
例を説明する。例に前述したようにシムコイル′電流値
の算出のために、磁場成分展開において（１）式または
（２）式で表される展開係数を求める場合、最小２乗規
範あるいはチュビシエフノルム規範か評価関数として用
いられる。このため、第１９図の様に対象とする領域６
内に局所的に大きな磁場不均一性を示す領域７が存在す
る場合には、局所的な磁場不均一性の影響により対象領
域全体の磁場均一性し必ずしも向上せず、例えば第２０
図に示すように正常組織領域８内に腫瘍９が存在するよ
うな時は、局所的に磁場均一性の悪い領域が現れる。こ
のような場合、対象領域全体の磁場不均一性が補正によ
って最適とはならず、磁気共鳴スペクトルか劣化を受け
るため、正常組織領域８の磁気共鳴スペクトルとの比較
、診断が難１．　くなるという問題が生じることは前述
の通りである。

そこで、本実施例は対象領域内に局所的に大きな磁場不
均一性の存４＋Ｅする場合に、対象領域の磁場不均一性
を最小に（２、全領域から磁場不均一性の影響による劣
化か少ない磁気共鳴スペクトルイメージングを行うこと
ができるようにしたものである。

磁気共鳴スペクトルイメージングを行う対象領域の磁場
不均一分布を測定する方法として、第４図や第５図に示
されるパルスシーケンスに基づ＜Ｃ８Ｉ手法を用いて得
られる磁気共鳴スペクトルから求める方法があることは
、先の実施例において述べた通りである。これらの方法
で得られた磁場不均一性の分布の一例を第１１図に示す
。

第１１図（Ａ）は、空間的な対象領域のある１モ意の断
面上の磁場不均一性△Ｂの分布を示している。既に述べ
た様に局所的に大きな磁場不均一性のある部分領域が存
在する場合には、第１１図（Ｂ）に小す様に、この部分
領域４１の影響のために対象領域４２全体の磁場均一性
か向」二（７ない。そこで、磁場の不均一分布から、局
所的に大きな不均一性を示す領域４１を対象領域４２か
ら分離抽出する。つまり、対象鎖酸４２を複数の部分領
域ａ、ｂに分割する。但し、第１１図（Ｂ）においては
分割数Ｎが２である状況を示している。部分領域ａ、ｂ
の分割は、第１１図（Ｃ）に示す様に不均一磁場強度が
閾値Ｂ［１１以上である領域を分離抽出することで行う
ことかできる。但Ｉ７、第１１図（Ｃ）は磁場不均一分
布を一次元に展開して示している。

また、磁場のイく均一分布から（ｑられる微係数の分子
１１は、部分領域の分離抽出の拙僧となり得る。すなわ
ち、例えば第１２図（Ａ）に示す磁場不均一分布のｎ次
微係数を表す第１１図（Ｃ）から、第１１図（Ｂ）に示
すｎ次微係数を呈する周辺領域５２を対象領域５１から
抽出することかできる。（目し、第１１図（Ｃ）は磁場
不均一分布のｎ次微係数分６ｉを１次元に展開した図−
２８＝ である。この様な方法を用いてｎ次微係数を示す周辺領
域５２を対象領域５１から抜き出すことで、それ以外の
領域における磁場不均一分布は（ｎ−１，）次の以下の
磁場不均一成分しか持たないことになる。このため必要
なシムコイルの数を少なくすることができ、後で述べる
磁場成分の展開か容易になる。一方、局所的な磁場の不
均一性は、比較的容易に補正されるため、全体の磁場均
一性が改善される。また、部分領域の分割を任意に設定
し、特定領域の磁場均一性を高めることもＩｊＪ能とな
る。

本実施例では、以上の様にして分割されたＮ個の部分領
域について、不均一磁場分布を補正するためのシムコイ
ル電流値を個々に算出する。

ここでは第１１図に示される様にＮ＝２の場合について
説明するが、Ｎ〉２の場合についても同様に考えること
ができる。以下、二つの部分領域をａ、ｂとして、第１
０図に示す流れ図に従って本実施例の動作の流れを説明
する。

ます、ｌ−１象領域の設定及び部分領域ａ、ｂへ一−２
ｇ　　＝ の分割と、磁場分布のΔ１り定（ステップ３１〜３２）
の後、部分領域ａの磁場不均一性を補正するために、測
定された磁場分布をシムコイルによって発生できる磁場
成分に展開しくステップ３３ａ）、（２）式と同様の次
式（３）に基づいて係数ｋａ、・・ｋ　ａ　ｎを算出す
る。

ΔＢ　（ｘ、ｙ、ｚ）　＝　ｋ　、、（１）　ｌ　（ｘ
、ｙ、ｚ）＋Ｉ（ｌｌ□Φ２　（ｘ、ｙ、ｚ）　＋　＝
−＋ｌｃ　、、、Φ、、　（ｘ、ｙ、ｚ）・・・（３） 次に、この係数ｋ　ｍｌ＋　　ｋ　ｉ２＋　　・ｋ　、
。を用いてシムコイル電流値Ｉ＠ｌ＋　　１　ａ２＋　
・・・Ｉ　ａｎを算出する（ステップ３４ａ）。この時
、部分領域すの磁場の不均一性は無視され、１ｍｌ＋Ｉ
ａ２＋・・・Ｉ　ａｎに何ら影響を与えない。こうして
算出されたシムコイル電流値１．、．１．□、・・・１
．。のデータをＣＰＵ／メモリ２０に記憶する。

同様にして部分領域すの磁場不均一性を補正する際には
、逆に部分領域ａの磁場不均一性を無視して、シムコイ
ル電流１直■。Ｉ＋　　Ｉｂ２＋　・・・ｌ、。を３や
出し、ＣＰＵ／メモリ２０に記憶する−　て３０− （ステップ３３　ａ、　　３３　ｂ、　　３４　ｂ）。

この時、磁場不均一性を補正すべき部分領域以外の領域
の磁場不均一分布を内挿あるいは外挿により補間口、よ
り良い補正を行うようにすることも可能である。これら
の処理の後、次の手順に移る。

まず、部分領域ａの磁場不均一性を補正するためのシム
コイル電流値のデータをＣＰＵ／メモリ２０から読み出
し、シムコイル電流を制御する（ステップ３５ａ）。こ
の後、例えば第４図または第５図に示されるＣＳＩパル
スシーケンスに従って磁気共鳴信号を観測してデータ収
集Ｉ７、位相補正など公知のデータ処理の後、フーリエ
変換を施して空間的な磁気共鳴スペクトルを再構成する
（ステップ３６ａ、３７ａ）。

この時、部分領域すに対応する磁気共鳴スペクトルは、
この領域すにおける磁場均一性が補償されていないので
、劣化を受けている。次に、部分領域すの磁場均一性を
補１Ｆするだめのシムコイル電流値１ｂ＋＋Ｉｂ２＋　
・・・ＩｂｆｉのデータをＣＰＵ／メモリ２０から読み
出して同様の処理を行い、空間的な磁気共鳴スペクトル
を再構成する（ステップ３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ）。こ
の時は、逆に部分領域ａに関しては磁場の均一性が補償
されていないので、磁気共鳴スペクトルは劣化を受けて
いることを注意しておく。

最後に、この様にして得られた磁場均一性補正を行った
部分領域からの磁気共鳴スペクトルを第１′３図に示す
如く重畳する（ステップ３８）。第１３図において破線
は磁場均一性補正が行われた領域であり、補正された部
分領域ａである６１と、補正された部分領域すである６
２とを６３のように重畳（合成）して、磁場不均一性の
影響を抑制した対象領域全体の磁気共鳴スペクトルを？
ＩＪることかてきる。

また、部分領域の磁気共鳴１匹号の観測に第１４図に示
す公知の局所励起パルスシーケンスを用いれば、改め′
Ｃ対象領域全体の磁気共鳴信号を観測することかなく、
観測時間の短縮を図ることかできる。

ステップ３８により各部分領域ａ、ｂの磁気共鳴スベク
Ｉ・ルを重畳する際、本来は部分領域の境界においては
スペクトルか空間的に滑らかに変化するため、境界領域
におけるスペクトル強度の面積か等１〜（なる様にスペ
クトルの補正か必要となる場合か生ずる。この場合、第
１５図に示される様に各部分領域の重なる部分を設定（
７、この領域のスペクトルから補正を行うようにすれば
よい。

この様に本実施例によれば、磁気共鳴信号を観測する対
象領域の磁場均一性の調整を行う場合に、対象領域内の
局所的な磁場不均一性の影響を考慮り−ることにより、
全領域から磁場不均一性による劣化の少ない磁気共鳴ス
ペク）・ルを１１ｊで、磁気共鳴スペクトルイメージン
グを行うことが１１Ｊ能となる。

［発明の効果］ 以」二詳述１〜た様に、本発明によれば磁気共鳴信号を
収集する際に各局所領域に対応し、てシムコイルの電流
値を切替えることにより、磁場不−′−３３− 均一性の影響の少ない磁気共鳴スペクトルを高速に観測
することか可能となる。

また、本発明では（ｒ限個のシムコイルを用いて磁場不
均一性を補圧する際、磁場不均一性の大きな部分領域を
抽出して部分的に磁場均一・性の補正を行うことにより
、全領域の磁場均一性を向上させることかでき、部分的
に得られる磁気共鳴スペクトルを合成することにより、
全領域にわたる磁気共鳴スペクトルを観４Ｉすすること
がてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴装置の構成を
示すブロック図、第２図は同実施例の動作手順を示す流
れ図、第３図は同実施例において磁気共鳴スペクトルを
観測する局所領域を示す図、第４図は同実施例において
磁場分布ｍｌｌ　定に用いるＣ３Ｉバルスシーゲンスを
示す図、第５図は同じくスピンエコーパルスシーケンス
を示す図、第６図（Ｊ同実施例における磁気」（鳴信号
観Ａ１１］のためのパルスンーケンスの例を示す図、第
７図は同じく磁気共鳴信号観ｄ１すのためのパルスシー
ケンスの他の例を示す図、第８図は同一平面内に局所頭
載が存在する様子を示す図、第９図は同一平面内に局所
領域が２つのみ存在する様子を示す図、第１０図は本発
明の他の実施例の動作手順を示す流れ図、第１１図は局
所的な磁場不均一分布を説明するための図、第１２図は
磁場不均一分布の微係数分布を示す図、第１３図は同実
施例における複数の部分領域からの磁気Ｊ１ミ鳴スペク
トルを重畳させる様子を示す図、第１４図は局所励起法
のパルスシーケンスを示す図、第１５図は部分領域の境
界を示す図、第１６図は従来の磁場均一性補正装置を示
す図、第１７図は従来技術の問題点を説明するための局
所化された領域を示す図、第１８図は同じく局所化され
た複数の領域を示す図、第１９図は局所的な磁場不拘−
分４１を示す図、第２０図は１［常組織内の腫瘍を示す
図である。 〕０・・・主磁石、］１・・主磁石電源、１２・・・勾
配コイル系、１３・・勾配コイル電源、１４・・・シム
コイル系、１５・・・シムコイル電源、１７・・送信器
、１８・・受信器、１つ・・・シーケンスコントローラ
、２０・・・ＣＰＵ／メモリ、Ａ−Ｅ・・・局所頭載、
４１．５１・・・対象領域、４２．５２・・周辺領域、
、ａ、ｂ・・・部分領域。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第１７図 第１８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一様な静磁場中に配置された被検体に高周波磁場
   と勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加して
   被検体からの磁気共鳴信号を収集した後、磁気共鳴スペ
   クトルを求める磁気共鳴装置において、 前記静磁場の磁場均一性を調整するための複数のシムコ
   イルと、 前記被検体内の前記磁気共鳴信号を収集すべき少なくと
   も一つの局所領域を設定する手段と、前記磁気共鳴信号
   から前記静磁場の磁場分布を測定する測定手段と、 この測定手段により測定された磁場分布から、前記局所
   領域の磁場不均一性を補正するための前記シムコイルに
   流すべき電流値を算出する電流値算出手段と、 この電流値算出手段により算出された前記電流値のデー
   タを記憶する記憶手段と、 前記局所領域から磁気共鳴信号を収集する際に前記記憶
   手段から該局所領域に対応する電流値のデータを読み出
   して前記シムコイルに供給する電流を制御する制御手段
   と を具備することを特徴とする磁気共鳴装置。
2. （２）一様な静磁場中に配置された被検体に高周波磁場
   と勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加して
   被検体からの磁気共鳴信号を収集した後、磁気共鳴スペ
   クトルを求める磁気共鳴装置において、 前記静磁場の磁場均一性を調整するための複数のシムコ
   イルと、 前記被検体内の前記磁気共鳴信号を収集すべき対象領域
   を複数の部分領域に分割する手段と、前記磁気共鳴信号
   から前記静磁場の磁場分布を測定する測定手段と、 この測定手段により測定された磁場分布から、前記複数
   の部分領域の磁場不均一性を補正するための前記シムコ
   イルに流すべき電流値を算出する電流値算出手段と、 この電流値算出手段により算出された前記電流値のデー
   タを記憶する記憶手段と、 前記複数の部分領域から磁気共鳴信号を収集する際に前
   記記憶手段から該部分領域に対応する電流値のデータを
   読み出して前記シムコイルに供給する電流を制御する制
   御手段と、 前記複数の部分領域から収集された磁気共鳴信号に対応
   する磁気共鳴スペクトルを重畳して前記対象領域の磁気
   共鳴スペクトルを求める手段と を具備することを特徴とする磁気共鳴装置。