JPH0439855B2 - - Google Patents

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JPH0439855B2
JPH0439855B2 JP61082075A JP8207586A JPH0439855B2 JP H0439855 B2 JPH0439855 B2 JP H0439855B2 JP 61082075 A JP61082075 A JP 61082075A JP 8207586 A JP8207586 A JP 8207586A JP H0439855 B2 JPH0439855 B2 JP H0439855B2
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gradient magnetic
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴
イメージング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus that utilizes nuclear magnetic resonance phenomena.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

磁気共鳴イメージングにおいて、静磁場および
傾斜磁場中に置かれたサンプルに高周波磁場を照
射して、サンプルの所望の領域内に核スピンを選
択的に励起する手段は一般的に用いられている。
通常、この励起は核スピンを平衡状態から90゜章
動させるものである。理想的には、選択的に励起
された核スピンは全て同一の方向を向いている、
つまり位相がそろつていることが望ましい。しか
し、実際には、核スピンの位相は選択された領域
の中心面から距離に関し奇関数的に変化する角度
を持つことが知られている。
In magnetic resonance imaging, a method is generally used to selectively excite nuclear spins in a desired region of the sample by irradiating a sample placed in a static magnetic field and a gradient magnetic field with a high-frequency magnetic field.
Typically, this excitation causes the nuclear spin to nutate 90° from equilibrium. Ideally, all selectively excited nuclear spins point in the same direction,
In other words, it is desirable that the phases be aligned. However, in reality, it is known that the phase of the nuclear spin has an angle that changes in an odd function with respect to the distance from the central plane of the selected region.

この核スピンの位相回りは、計測される核磁気
共鳴信号のS/N劣化、位相エンコード量の誤差
等の要因となり、再構成画像にも悪影響をおよぼ
す。核スピンの位相回りは、位相を戻す特性を持
つ傾斜磁場を励起後に印加することにより補正さ
れることが知られており、広く採用されている。
この位相補正用の傾斜磁場より戻される核スピン
の位相は、傾斜磁場の印加量、つまり、励起され
た核スピンの各々が感じる傾斜磁場による磁場強
度を印加時間で積分した値に比例する、したがつ
て、核スピンの位相回りが最小となるように補正
するためには、最適な印加量の傾斜磁場を印加す
る必要がある。
This phase rotation of the nuclear spins causes S/N deterioration of the measured nuclear magnetic resonance signal, error in the phase encode amount, etc., and also has a negative effect on the reconstructed image. It is known that the phase rotation of nuclear spins can be corrected by applying a gradient magnetic field having the property of returning the phase after excitation, and this is widely used.
The phase of the nuclear spins returned by this phase correction gradient magnetic field is proportional to the applied amount of the gradient magnetic field, that is, the value obtained by integrating the magnetic field strength due to the gradient magnetic field felt by each excited nuclear spin over the application time. Therefore, in order to correct the phase rotation of the nuclear spins to a minimum, it is necessary to apply an optimal amount of gradient magnetic field.

従来、位相補正用の傾斜磁場の印加量として
は、特開昭55−20495号に記載されているように、
核スピンの励起時に高周波磁場とともに印加され
る領域選択用の傾斜磁場の強度を高周波磁場照射
時間で積分した値の約半分が適当とされている。
Conventionally, the amount of applied gradient magnetic field for phase correction was as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-20495.
Approximately half of the value obtained by integrating the intensity of the gradient magnetic field for region selection applied together with the radio-frequency magnetic field during the excitation of nuclear spins over the radio-frequency magnetic field irradiation time is considered appropriate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、上記従来技術では、核スピンの位相回
りが高周波磁場のパルス形状に依存する等につい
ての考慮がされておらず、位相補正用の傾斜磁場
の印加量が必ずしも最適でないという問題点があ
つた。また、最適な印加量を決定する手段につい
ての報告もない。
However, the above conventional technology does not take into account the fact that the phase rotation of nuclear spins depends on the pulse shape of the high-frequency magnetic field, and there is a problem that the amount of applied gradient magnetic field for phase correction is not necessarily optimal. . Furthermore, there is no report on means for determining the optimum application amount.

本発明の目的は、核スピンの位相回りを計測
し、それに基づいて位相補正用の傾斜磁場の最適
な印加量を決定することができる磁気共鳴イメー
ジング装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus that can measure the phase rotation of nuclear spins and determine the optimal application amount of a gradient magnetic field for phase correction based on the measurement.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、核スピンの位相回りを核磁気共鳴
信号の時間ずれに変換して計測し、それに基づき
位相補正用の傾斜磁場の最適な印加量を計算する
ことで達成される。
The above object is achieved by converting the phase rotation of nuclear spins into a time shift of a nuclear magnetic resonance signal, measuring it, and calculating the optimal application amount of a gradient magnetic field for phase correction based on the measurement.

〔作用〕[Effect]

位相補正用の傾斜磁場の最適な印加量が計算で
きれば、核スピン励起後、計算された印加量だけ
傾斜磁場を印加すれば、励起された核スビンの位
相は、全体として最適に補正されるので、計測さ
れ核磁気共鳴信号のS/Nは最大となる。
If the optimal amount of applied gradient magnetic field for phase correction can be calculated, the phase of the excited nuclear spin can be optimally corrected as a whole by applying the calculated amount of gradient magnetic field after excitation of the nuclear spins. , the S/N of the measured nuclear magnetic resonance signal becomes maximum.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例を図面によつて説明する。
第2図は本発明の実施に使用される磁気共鳴イメ
ージング装置のブロツク図である。サンプルは常
に静磁場コイル1により発生される均一で安定な
磁場H0にさらされている。このコイルから発生
される磁場の強度は静磁場用電源2より供給され
る電力の大きさにより決まる。X軸傾斜磁場コイ
ル3、Y軸傾斜磁場コイル4、Z軸傾斜磁場コイ
ル5は磁場に直交する傾斜磁場を発生し、スライ
スの選択、スライス内に核スピンの位相の分散を
補正する役割を果たす。各傾斜磁場の強度は傾斜
磁場用電源6から供給される電力を傾斜磁場制御
装置7により制御することで変化される。高周波
磁場照射コイル8はサンプル中の核スピンを励起
するためのものであり、ここから照射される高周
波磁場パルスは、高周波磁場発生装置12で発生
された信号が増幅器10で適当な振幅に増幅され
与えられる時に発生する。照射されるパルスの形
状がスライスの形状を決定し、振幅が核スピンの
章動角を決定する。励起された核スピンが自由誘
導減衰運動を行う際には、信号検出用プローブ9
に核磁気共鳴信号が誘導される。誘導された信号
は増幅器11により適当な振幅に増幅された後、
高周波磁場発生装置12で発生された信号を参照
波として直交検波器13で直交検波される。検波
された信号はA/D変換器15でA/D変換され
た後、中央処理装置16に取り込まれて処理がほ
どこされる。各傾斜磁場・高周波磁場を発生させ
るタイミングやA/D変換を開始するタイミング
の制御はシーケンサ14が行ない、さらにシーケ
ンサ14は中央処理装置16により制御される。
ダイスプレイ17は各種情報を表示するために用
いられる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram of a magnetic resonance imaging apparatus used in practicing the present invention. The sample is constantly exposed to a uniform and stable magnetic field H 0 generated by the static magnetic field coil 1. The strength of the magnetic field generated from this coil is determined by the magnitude of the power supplied from the static magnetic field power supply 2. The X-axis gradient magnetic field coil 3, the Y-axis gradient magnetic field coil 4, and the Z-axis gradient magnetic field coil 5 generate gradient magnetic fields orthogonal to the magnetic field, and play the role of selecting a slice and correcting the phase dispersion of nuclear spins within the slice. . The strength of each gradient magnetic field is changed by controlling the electric power supplied from the gradient magnetic field power source 6 by the gradient magnetic field control device 7. The high-frequency magnetic field irradiation coil 8 is used to excite nuclear spins in the sample, and the high-frequency magnetic field pulse irradiated from the coil 8 is a signal generated by the high-frequency magnetic field generator 12 and amplified to an appropriate amplitude by the amplifier 10. Occurs when given. The shape of the applied pulse determines the shape of the slice, and the amplitude determines the nutation angle of the nuclear spins. When the excited nuclear spins undergo free induction decay motion, the signal detection probe 9
A nuclear magnetic resonance signal is induced. After the induced signal is amplified to an appropriate amplitude by the amplifier 11,
The signal generated by the high-frequency magnetic field generator 12 is used as a reference wave and is orthogonally detected by the orthogonal detector 13 . The detected signal is A/D converted by an A/D converter 15, and then taken into a central processing unit 16 and processed. A sequencer 14 controls the timing of generating each gradient magnetic field and high-frequency magnetic field and the timing of starting A/D conversion, and the sequencer 14 is further controlled by a central processing unit 16.
The dice display 17 is used to display various information.

第1図は本発明を実施する手順の流れを示した
図であり、以後、第3図、第4図を参照しながら
具体的処理手順を説明する。
FIG. 1 is a diagram showing the flow of the procedure for implementing the present invention, and hereinafter, the specific processing procedure will be explained with reference to FIGS. 3 and 4.

まず、ステツプ101では、第3図のシーケンス
のスピン分散時間t1をスビン収束時間t2と等しい
時間に設定する。この時間は概略値なので必ずし
もt2に等しくなくてもよい。
First, in step 101, the spin dispersion time t 1 of the sequence shown in FIG. 3 is set to be equal to the spin convergence time t 2 . Since this time is an approximate value, it does not necessarily have to be equal to t2 .

ステツプ102では、第3図のシーケンスで核磁
気共鳴信号を計測する。本シーケンスはまず、核
スピンを90゜章動させる高周波磁場(以後90゜パル
スと略す)をサンプルに照射する。次にZ軸方向
の傾斜磁場をあらかじめ設定された時間t1の間印
加する。この傾斜磁場は、90゜パルスの照射によ
り平衡状態から90゜章動した核スピンの位相を分
散させる作用を持つ。90゜パルスの照射後、時間
τ経果後には核スピンを180゜章動させる高周波磁
場(以後180゜パルスと略す)を照射する。続い
て、分散させられた核スピンの位相を収束させ核
磁気共鳴信号(この場合、一般にスピンエコーと
呼ばれる)るための傾斜磁場が印加される。核ス
ピンの位相が収束し、エコーのピークが現れるの
は位相分散用の傾斜磁場の印加量と位相収束用の
傾斜磁場の印加量が等しくなつた時点である。し
たがつて、傾斜磁場の強度が等しく、動特性も無
視できる場合ではt1=t2となる。しかし、実際に
は必ず動特性を持つのでt1=t2とはならい。ステ
ツプ103ではスピンエコーのピークが2τの時点で
現れるようにすることを考え、計測したスピンエ
コーのピーク出現時刻と2τとのずれt3を求める。
次にこのt3を用いてスピンエコーのピー特の出現
時刻が2τと一致するようにt1を修正する。もし、
位相分散用と位相収束用の傾斜様場の強度が等し
ければ、スピンエコーのピークの出現時刻が2τよ
り前であれば、t1=t1+t3と修正し、2τより後で
あればt1=t1−t3と修正する。t1をこのように修
正した後に再び第3図のシーケンスでスピンエコ
ーを計測すれば、エコーのピークは2τの時詞で出
現する。
In step 102, nuclear magnetic resonance signals are measured according to the sequence shown in FIG. In this sequence, the sample is first irradiated with a high-frequency magnetic field (hereinafter abbreviated as 90° pulse) that nutates nuclear spins by 90°. Next, a gradient magnetic field in the Z-axis direction is applied for a preset time t1 . This gradient magnetic field has the effect of dispersing the phase of nuclear spins nutated by 90° from the equilibrium state due to 90° pulse irradiation. After the irradiation of the 90° pulse, and after a period of time τ, a high-frequency magnetic field (hereinafter abbreviated as 180° pulse) that nutates the nuclear spins by 180° is applied. Subsequently, a gradient magnetic field is applied to converge the phase of the dispersed nuclear spins and generate a nuclear magnetic resonance signal (in this case, generally referred to as a spin echo). The phase of the nuclear spins converges and the peak of the echo appears when the applied amount of the gradient magnetic field for phase dispersion becomes equal to the applied amount of the gradient magnetic field for phase convergence. Therefore, when the gradient magnetic field strengths are equal and the dynamic characteristics can be ignored, t 1 =t 2 . However, in reality, it always has dynamic characteristics, so t 1 = t 2 does not hold true. In step 103, considering that the spin echo peak appears at the time 2τ, the deviation t 3 between the measured spin echo peak appearance time and 2τ is determined.
Next, using this t 3 , t 1 is corrected so that the appearance time of the peak peak of the spin echo coincides with 2τ. if,
If the intensities of the gradient-like fields for phase dispersion and phase convergence are equal, if the appearance time of the spin echo peak is before 2τ, it is corrected as t 1 = t 1 + t 3 , and if it is after 2τ, it is corrected as t Correct it as 1 = t 1t 3 . If we measure the spin echo again using the sequence shown in Figure 3 after correcting t 1 in this way, the peak of the echo will appear at the temporal position of 2τ.

ステツプ104では、まず第4図のシーケンスの
位相補正用傾斜磁場の印加時間t5をスライス用傾
斜磁場の印加時間t4の半分に設定する。この時間
は概略であるので必ずしもt4の半分でなくてもよ
い。スイツプ105では、第4図のシーケンスでス
ピンエコーを計測する。この場合、スピン分散時
間t1はステツプ101〜103で修正された時間を用
い。スピン収束用傾斜磁場の印加開始時刻も第3
図のシーケンスと等しくする。また、スライス用
傾斜磁場は、高周波磁場の照射時間t4の間だけ印
加されるものとする。第3図のシーケンスは、第
4図のシーケンスでスライス用傾斜磁場、位相補
正用傾斜磁場を印加しない場合のものであるた
め、第4図のシーケンスで計測されるスピンエコ
ーのピーン出現時刻の2τとのずれt6は、選択励起
による核スピンの位相回りによるものである。ス
テツプ106では、このスピンエコーのピークの出
現時刻の時間ずれt6より位相補正用の傾斜磁場の
印加時間t5を修正する。もし、位相補正用傾斜磁
場強度の絶対値が位相収束用傾斜磁場強度の絶対
値と等しく、位相補正用傾斜磁場が180゜パルスの
前に印加されるとすると、スピンエコーのピーク
が2τより前に出現する場合ではt5=t5−t6と修正
し、エコーのピークが2τより後に出現する場合で
はt5=t5−t6と修正する。位相補正用傾斜磁場が
180゜パルスの後に印加されるとすると、今述べた
議論が逆になる。
In step 104, first, the application time t5 of the phase correction gradient magnetic field in the sequence of FIG. 4 is set to half the application time t4 of the slicing gradient magnetic field. This time is approximate and does not necessarily have to be half of t4 . The switch 105 measures spin echoes in the sequence shown in FIG. In this case, the time corrected in steps 101 to 103 is used as the spin dispersion time t1 . The application start time of the gradient magnetic field for spin convergence is also the third
Make it equal to the sequence in the figure. Further, it is assumed that the slicing gradient magnetic field is applied only during the irradiation time t4 of the high-frequency magnetic field. The sequence shown in Figure 3 is the sequence shown in Figure 4 when neither the slicing gradient magnetic field nor the phase correction gradient magnetic field is applied. The deviation t 6 is due to the phase rotation of the nuclear spin due to selective excitation. In step 106, the application time t5 of the gradient magnetic field for phase correction is corrected based on the time lag t6 of the appearance time of this spin echo peak. If the absolute value of the gradient magnetic field strength for phase correction is equal to the absolute value of the gradient magnetic field strength for phase focusing, and if the gradient magnetic field for phase correction is applied before the 180° pulse, then the peak of the spin echo will be before 2τ. When the echo peak appears after 2τ, it is corrected as t 5 = t 5 − t 6 , and when the echo peak appears after 2τ, it is corrected as t 5 = t 5t 6 . Gradient magnetic field for phase correction
If it were applied after the 180° pulse, the argument just stated would be reversed.

以上、101から106の手順により選択励起による
核スピンの位相回りを最適に補正することができ
る。
As described above, the phase rotation of the nuclear spin due to selective excitation can be optimally corrected by the steps 101 to 106.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば選択的に励起された核スピンの
位相回りを最適に補正することができるので、計
測される核磁気共鳴信号のS/N劣化や位相エン
コード量の誤差の発生を防止することができ、こ
れに伴い、再構成される画像の画質劣化も防止す
る効果がある。
According to the present invention, it is possible to optimally correct the phase rotation of selectively excited nuclear spins, thereby preventing S/N deterioration of the measured nuclear magnetic resonance signal and occurrence of errors in the phase encode amount. This has the effect of preventing deterioration in the quality of the reconstructed image.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すフローチヤー
ト、第2図は本発明に係る磁気共鳴イメージング
装置のブロツク図、第3図、第4図は本発明の一
実施例を実施する上で必要なパルスシーケンスで
ある。 τ……エコー時間、t1……スピン分散時間、t2
……スピン収束時間、t3……エコー時間ずれ、t4
……スライス用磁場印加時間、t5……位相補正用
磁場印加時間、t6……エコー時間ずれ。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, and FIGS. This is the required pulse sequence. τ...Echo time, t 1 ...Spin dispersion time, t 2
...Spin convergence time, t 3 ...Echo time shift, t 4
...Magnetic field application time for slicing, t 5 ...Magnetic field application time for phase correction, t 6 ...Echo time shift.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 静磁場および傾斜磁場中に置かれたサンプル
に高周波磁場を照射し、サンプルの所望の領域の
核スピンを選択的に励起する手段、該励起による
核スピンの位相回りを傾斜磁場の印加により補正
する手段を備えた磁気共鳴イメージング方式にお
いて、核スピンの位相回りに関する情報を磁気共
鳴信号の時間ずれに変換して計測する手段と、該
計測された時間ずれより、核スピンの位相回りを
最小とする傾斜磁場の印加条件を決定する手段を
備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装
置。
1. Means for selectively exciting nuclear spins in a desired region of the sample by irradiating a sample placed in a static magnetic field and a gradient magnetic field with a high-frequency magnetic field, and correcting the phase rotation of the nuclear spins due to the excitation by applying a gradient magnetic field. In the magnetic resonance imaging method, the method includes a means for converting information regarding the phase rotation of nuclear spins into a time shift of a magnetic resonance signal and measuring the time shift, and a method that minimizes the phase rotation of the nuclear spins from the measured time shift. 1. A magnetic resonance imaging apparatus comprising means for determining application conditions of a gradient magnetic field.
JP61082075A 1986-04-11 1986-04-11 Magnetic resonance imaging apparatus Granted JPS62240040A (en)

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JPS62240040A JPS62240040A (en) 1987-10-20
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