JPH0436813Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、180°パルスを用いて、スピンエコー
信号をデータとして採取するフーリエ変換法によ
つて画像再構成を行う核磁気共鳴画像診断装置に
関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴（以下NMRという）現象を用いて
特定原子核に注目した被検体の断層像を得る核磁
気共鳴画像診断装置（以下NMR−CTという）
は従来から知られている。このNMR−CTの原
理の概要を簡単に説明する。

原子核は磁気を帯びた回転している独楽と見る
ことができるが、それを例えばｚ軸方向の静磁場
H₀の中におくと、前記の原子核は次式で示す角
速度ω₀で歳差運動をする。これをラーモアの歳
差運動という。

ω₀＝γH₀ 但し、γ：核磁気回転比 今、静磁場のあるｚ軸に垂直な軸、例えばｘ軸
に高周波コイルを配置し、xy面内で回転する前
記の角周波数ω₀の高周波回転磁場を印加すると
磁気共鳴が起り、静磁場H₀のもとでゼーマン分
裂をしていた原子核の集団は共鳴条件を満足する
高周波磁場によつて準位間の遷移を生じ、エネル
ギー準位の高い方の準位に遷移する。ここで、核
磁気回転比γは原子核の種類によつて異なるので
共鳴周波数によつて当該原子核を特定することが
できる。更にその共鳴の強さを測定すれば、その
原子核の存在量を知ることができる。共鳴後緩和
時間と呼ばれる時定数で定まる時間の間に高い準
位へ励起された原子核は低い準位へ戻つてエネル
ギーの放射を行う。

このNMRの現象の観測方法の中、パルス法に
ついて第３図を参照しながら説明する。

前述のように共鳴条件を満足する高周波パルス
（H₁）を静磁場（ｚ軸）に垂直な（ｘ軸）方向に
印加すると、第３図イに示すように磁化ベクトル
Ｍは回転座標系でω′＝γH₁の角周波数でzy面内で
回転を始める。今パルス幅をt_DとするとH₀から
の回転角θは次式で表わされる。

θ＝γH₁t_D …(1) (1)式においてθ＝90°となるようなt_Dをもつパ
ルスを90°パルスと呼ぶ。この90°パルス直後では
磁化ベクトルＭは第３図ロのようにxy面をω₀で
回転していることになり、例えばｘ軸においたコ
イルに誘導起電力を生じる。しかし、この信号は
時間と共に減衰していくので、この信号を自由誘
導減衰信号（以下FID信号という）と呼ぶ。FID
信号をフーリエ変換すれば周波数領域での信号が
得られる。次に第３図ハに示すように90°パルス
からτ時間後θ＝180°になるようなパルス幅の第
２のパルス（180°パルス）を加えるとばらばらに
なつていた磁気モーメントがτ時間後−ｙ方向で
再び焦点を合せて信号が観測される。この信号を
スピンエコー（以下SE信号という）と呼んでい
る。このSE信号の強度を測定して所望の像を得
ることができる。NMRの共鳴条件は ν＝γH₀／2π で与えられる。ここで、νは共鳴周波数、H₀は
静磁場の強さである。従つて共鳴周波数は磁場の
強さに比例することが分る。このため静磁場に線
形の磁場勾配を重畳させて、位置によつて異なる
強さの磁場を与え、共鳴周波数を変化させて位置
情報を得るNMRイメージングの方法がある。こ
の内フーリエ変換法について説明する。この手法
に用いる高周波磁場及び勾配磁場印加のパルスシ
ーケンスを第４図に示す。イ図において、ｘ，
ｙ，ｚ軸に夫々Gx，Gy，Gzの勾配磁場を与え、
高周波磁場をｘ軸に印加する状態を示している。
ロ図は夫々の磁場を印加するタイミングを示す図
である。図においてRFは高周波の回転磁場で90°
パルスと180°パルスをｘ軸に印加する。Gxはリ
ード軸と呼ばれるｘ軸に印加する固定の勾配磁
場、Gyはワープ軸と呼ばれるｙ軸に印加する時
間によつて振幅を変化させる勾配磁場、Gzはス
ライス軸と呼ばれるｚ軸に印加する固定の勾配磁
場である。信号は180°パルス後のSE信号を示し
ている。期間は各軸に与える勾配磁場の信号の時
期を示すために設けてある。期間１において90°
パルスと勾配磁場Gz⁺によつてｚ＝０を中心とす
るｚ軸に垂直な断層撮影におけるスライス面内の
スピンが選択的に励起される。期間２のGx⁺はス
ピンの位相を乱れさせて180°パルスで反転させる
ためのもので、デイフエーズ勾配と呼ばれる。
Gz^-はGz⁺によつて乱れたスピンの位相を元に戻
すためのものである。期間２では位相エンコード
勾配Gynも印加する。これはｙ方向の位置に比例
してスピンの位相をずらしてやるためのもので、
その強度は毎周期異なるように制御される。期間
３において180°パルスを与えて再び磁気モーメン
トを揃え、その後に現われるSE信号を観察する。
期間４のGx⁺は乱れた位相を揃え、SE信号を生
じさせるための勾配磁場でリフエーズ勾配とい
い、リフエーズ勾配とデイフエーズ勾配の面積が
等しくなつたところにSE信号が現われる。

このシーケンスをビユーといい、パルス繰り返
し周期TR後に再び90°パルスを加え、次のビユー
を開始する。

（考案が解決しようとする問題点） 上記の磁気共鳴イメージングを得るシーケンス
において、高周波パルスを印加するために、RF
コイルと、このRFコイルに高周波パルス用の電
力を供給する高周波電力増幅器が用いられる。
RFコイルのインピーダンスについて、標準的な
被検体を想定して、高周波電力増幅器に対するイ
ンピーダンス整合が調整されている。このため、
被検体が標準的な体積よりも大きい場合、インピ
ーダンス整合にずれが生じ、インピーダンス不整
合による反射等のために、スピン励起用の有効電
力が小さくなつてしまう。その有効電力の不足を
補うために、被検体が標準的である場合に高周波
パルスを印加する所要電力よりも、大きな電力が
必要となる。場合によつては、高周波電源の能力
を上回る瞬時電力が必要となり、この場合、有効
電力の不足を補うのに十分な電力を供給できず、
(1)式のH₁が小さくなるため回転角θが正しい値
を維持することができなくなる。前記の磁気共鳴
イメージングを得るシーケンスにおいて、回転角
θを正しい値に維持するのに必要な電力は、90度
パルスよりも180°パルスの方が大きいので、まず
180°パルスについて前記の電力不足が生じる。従
つて、その場合回転角θが正しくない角度である
ことを承知の上で180°パルスを使用するため、
SN比の低い、アーテイフアクトのある画像しか
得られなかつた。

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、体積の大きな被検体に対しても適切な
断層像を得ることのできるNMR−CTを実現す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本考案は、静磁場空間
の中で、高周波パルスを印加するためのRFコイ
ルに被検体を収容し、90°パルスによる被検体内
のスピン励起の後に180°パルスを用いてスピンエ
コー信号を生じさせ、これをデータとして採取し
てフーリエ変換法によつて被検体の画像再構成を
行う核磁気共鳴診断装置において、被検体の体積
が予め想定した標準的な体積よりも大きい場合
に、被検体内のスピンを正しく180°励起するのに
必要な振幅とパルス幅の積に等しい値であつて、
より小さい振幅とより大きいパルス幅の180°パル
スを用いることを特徴とするものである。

又、本考案の一態様として、前記核磁気共鳴診
断装置において、選択反転勾配磁場を印加してい
るときは、180°パルスの振幅とパルス幅の変化に
併せて、選択反転勾配磁場の振幅を前記180°パル
ス幅を大きくする比率の逆数で変化せしめたパル
スシーケンスを有することを特徴とするとするも
のである。

（作用） 体積の大きな被検体をRFコイルに収容すると、
180°パルスの振幅が従来の１／ｎで、パルス幅が
ｎ倍のパルスシーケンスを選びスキヤンする。振
幅が小さいので瞬間最大所要電力は高周波電源の
能力を超えることはない。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本考案の一実施例の装置に適用するパ
ルスシーケンスの図である。図において、１は磁
化ベクトルＭを励起させるための90°パルス、２
は磁化ベクトルＭを反転させるパルス幅T₁、振
幅A₁の180°パルスである。３はスライス軸である
ｚ軸に90°パルス１の印加時期に印加する選択励
起勾配磁場、４はスライス軸に180°パルス２の印
加時期に印加する領域選択のための選択反転勾配
磁場である。

以上のように設定されたパルスシーケンスによ
る装置の動作を従来のパルスシーケンスによる場
合と比較しながら説明する。第２図は、RFコイ
ルに収容する被検体の体積が大きい場合に高周波
パルスを印加する際のインピーダンス整合のずれ
による電力不足を補うのに十分な電力を供給でき
る高周波電源を備えた、従来のパルスシーケンス
の図である。図において、第１図と同じ部分には
同じ符号を付してある。図中、５は従来のパルス
シーケンスにおけるパルス幅T₂、振幅A₂の180°
パルス、６は選択反転勾配磁場である。第１図の
180°パルスのパルス幅T₁、振幅A₁は次のように
選ぶ。即ち、第１図は、RFコイルに収容する被
検体の体積が大きい場合に高周波電力電源が高周
波パルスを印加する際のインピーダンス整合のず
れを補うのに十分な振幅の電力を供給できない場
合であり、180°パルス５の振幅A₂では瞬時電力が
大き過ぎて高周波電源の能力を超えるので、180°
パルス２では瞬時電力を小さくするため振幅A₁
を振幅A₂の１／ｎにする。(1)式によれば、核磁
気回転比γは同一元素の原子核においては略一定
なので、回転角θはパルス幅と振幅の積に比例す
る。従つて、同じ電力の180°を得る条件として次
式が成り立つ。

180°＝γA₁T₁＝γA₂T₂ …(2) 前述のようにA₁＝A₂／ｎに選んだので、T₁＝
nT₂にする。この時第１図のように選択反転勾配
磁場４を印加している時は、パルス幅がｎ倍にな
ることに伴つて選択反転勾配磁場４の振幅を１／
ｎにして（磁場の勾配を１／ｎにして）、選択的
に励起されるスピンのスライス厚が変化しないよ
うにする。

上記のように、第１図に示すパルスシーケンス
を用意する。こうすることにより高周波パルスを
印加する電力は変化しないが、瞬時電力を減少さ
せて高周波電源の能力を超えないで動作させ、従
つて、正確に回転角180°を取り得る装置を実現す
ることが出来、高周波電源の能力の限界内で動作
させることが出来るようになり、どんな被検体に
対してもSN比の良好なアーテイフアクトのない
NMR−CTを実現出来るようになつた。

この場合のパルス幅の拡大率は1.5〜２倍程度
にすればよいが如何なる拡大率を選んでも差支え
ない。但し、余り大きく選ぶと信号読み出し時間
が減少するが、一般のシーケンスではその影響は
無視出来る。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように、本考案によれば、
体積の大きな被検体を含む如何なる被検体に対し
ても、正しく180°反転できるため、SN比の良好
なアーテイフアクトの少ない断層像を得ることが
出来るようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の装置のパルスシー
ケンスの図、第２図は従来のパルスシーケンスの
図、第３図はNMR−CTのパルス法の原理説明
図、第４図はNMR−CTのパルスシーケンスを
示す図である。 １……90°パルス、２，５……180°パルス、３
……選択励起勾配磁場、４，６……選択反転勾配
磁場。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 静磁場空間の中で、高周波パルスを印加する
   ためのRFコイルに被検体を収容し、90°パルス
   による被検体内のスピン励起の後に180°パルス
   を用いてスピンエコー信号を生じさせ、これを
   データとして採取してフーリエ変換法によつて
   被検体の画像再構成を行う核磁気共鳴診断装置
   において、 被検体の体積が予め想定した標準的な体積よ
   りも大きい場合に、被検体内のスピンを正しく
   180°励起するのに必要な振幅とパルス幅の積に
   等しい値であつて、より小さい振幅とより大き
   いパルス幅の180°パルスを用いることを特徴と
   する核磁気共鳴画像診断装置。 (2) 選択反転勾配磁場を印加しているときは、
   180°パルスの振幅とパルス幅の変化に併せて、
   選択反転勾配磁場の振幅を前記180°パルス幅を
   大きくする比率の逆数で変化せしめたパルスシ
   ーケンスを有することを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲(1)記載の核磁気共鳴画像診断装
   置。