JPH0556140B2 - - Google Patents

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JPH0556140B2
JPH0556140B2 JP59015175A JP1517584A JPH0556140B2 JP H0556140 B2 JPH0556140 B2 JP H0556140B2 JP 59015175 A JP59015175 A JP 59015175A JP 1517584 A JP1517584 A JP 1517584A JP H0556140 B2 JPH0556140 B2 JP H0556140B2
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JP
Japan
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magnetic field
static magnetic
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gradient
signal
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JP59015175A
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Kensuke Sekihara
Etsuji Yamamoto
Shigeru Matsui
Hideki Kono
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴現象を利用して生体等の3
次元物体中の核スピン分布や緩和時間分布を計測
する、いわゆるNMR検査装置の静磁場強度分布
の測定方法に関するものである。
〔発明の背景〕
1946年にBlochおよびPurcellによりそれぞれ
独立に発見されたNMR現像は、以後、物質の構
造解析を始めとして、物理、化学の分野で不可欠
な分析手段となつている。
このNMR現像をイメージングに応用する試み
は、1974年、Lauterburによつて最初に提案され
た。その後、多くのNMRイメージング法が開発
されたが、現在では、測定精度とSN比の良いパ
ルス法が主流を占めている。
NMRイメージングにおいては、歪のない像を
得るため、静磁場強度分布に不均一性のないこと
が必要である。
このような静磁場強度分布の測定方法には、3
次元フーリエ変換イメージング法と呼ばれる方法
(A.A.Maudsley et al,“Rapid Measurement
of Magnetic Field Distributions Using
Nuclear Magnetic Resonance”,Siemens R/
D Report vol.8、pp326−331(1979)参照)が
知られている。
上述の測定方法を実施するためのシーケンスを
第1図に示す。第1図において、Gx,Gyは
Ptase−encoding Gradientであり、x−y面が
画像となる面である。このような計測を行つて得
られる3次元信号F(Gx,Gy,t)の3次元フ
ーリエ変換は、画像の各点におけるNMRスペク
トルを与える。従つて、水を均一に入れたフアン
トムを用いて、このスペクトルのピーク位置の周
波数を画面の各点においてプロツトすれば静磁場
のマツプを得ることができる。
上述の方法は、照射および検出コイルの感度む
らが測定結果に影響しないという長所を有するも
のであるが、測定点と同数のFID信号を観測しな
ければならないため、測定に時間がかかるという
問題があつた、 〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、従来の測定方法における
上述の如き欠点を解消し、計測領域中の静磁場強
度分布を短時間で測定可能なNMR検査装置の静
磁場強度分布測定方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の上記目的は、静磁場、傾斜磁場および
高周波磁場の各磁場発生手段と、検査対象からの
核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、該信
号検出手段の検出信号の演算を行う計算機および
該計算機による演算結果の出力手段を有する
NMR検査装置において、90度パルス高周波磁場
パルスの印加から180度パルス高周波磁場の印加
までの時間間隔と、該180度パルス高周波磁場の
印加からスピンエコーの形成までの時間間隔とを
異ならせて、上記時間間隔の差に対応する前記計
算機の出力に基づいて静磁場強度分布を演算する
ことを特徴とするNMR検査装置の静磁場強度分
布測定方法によつて達成される。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
第2図は本実施例で用いるNMRイメージング
装置の構成を示す図である。図において、1は静
磁場H0を発生させる磁石、2は対象物体、3は
高周波磁場を発生させると同時に上記対象物体2
から生ずる信号を検出するための検出コイル、4
X,4Yはそれぞれx,y方向の傾斜磁を発生さ
せるためのコイルである。
これらのコイル4X,4Yおよびz方向の傾斜
磁場を発生させるためのコイル5には、それぞれ
駆動装置6,7,8により電流が供給される。こ
れらの駆動装置6,7,8は、計算機9からの信
号により動作する。17,18は上記計算機9に
接続されている、画像格納用メモリである。
核スピンを励振する高周波磁場はシンセサイザ
12により発生させた高周波を変調装置13で波
形整形・電力増幅し、前記コイル3に電流を供給
することにより発生させる。対象物物体2からの
信号は上記コイル3により受信され、増幅装置1
4を通つた後、検波器15で直交検波され計算機
9に入力される。計算機9は信号処理後、該スピ
ンの密度分布あるいは緩和時間分布に対応する画
像をCRTデイスプレイ16に表示する。
磁石1内に対象物体2が挿入され、該対象物体
2に高周波磁場と傾斜磁場とが印加されて以下の
如く、計測が行われる。
第3図は本実施例で用いるパルスシーケンスを
示すものである。ここでは、イメージングする面
をx−y面とし、z方向に垂直な特定断面を画像
化するものとしている。
第3図において、t1=t2とすると、この場合計
測される2次元信号号F(Gx,ty)とスピン密度
分布C(x,y)との間には、静磁場強度分布が
完全に一様である場合、 F(Gx,ty)=∫c(x,y)exp{iγ(Gxxtx
+Gyyty)}dxdy……(1) の関係がある、但し、ここで、Gxは位相エンコ
ーデイング磁場勾配で印加ごとに異なる振幅を有
するものであり、Gyは読出しのための磁場勾配
である。
これに対して、視野内において、静磁場が誤差
分布E(x,y)を有する場合には、静磁場は H0+E(x,y) で表わすことができる。このとき、計測される2
次元信号F(Gx,ty)は、 f0=γ/2πH0 の周波数での位相検波を仮定して、 F(Gx,ty)=∫c(x,y)exp{iγ〔Gxxtx+(E
(x,y)+Gyy)ty}dxdy……(2) となり、E(x,y)に対して十分大きなGyを仮
定すれば、(1)式で近似できることになる。
ところで、前記t1,t2に対して、 t1=t2+t0 なる関係を持たせた場合、先の(2)式は、 F(Gx,ty)=∫c(x,y)exp{iγ〔E(x,y)t
0+Gxxtx+(E(x,y)+Gyy)ty〕}dxdy……(3) となり、再び、十分大きなGyを仮定すると、上
記F(Gx,ty)を2次元フーリエ変換して得られ
る画像S(x,y)は、 S(x,y)=C(x,y)eiγE(x,y)t0 となる。すなわち、t1=t2+t0となるような関係
をもたせて(具体的には第3図の傾斜磁場Gyの
印印タイミングを調整して)計測を行なうと、画
像S(x,y)には静磁場E(x,y)に関する情
報が位相シフトとなつて入り込む。この位相シフ
トから静磁場分布を求めることができる。
Re〔S(x,y)〕/|S(x,y)|=
cos〔γE(x,y)t0〕……(4) もしくは Im〔S(x,y)〕/|S(x,y)|=
sin〔γE(x,y)t0〕……(4)′ Im(S(x,y)〕/Re〔S(x,y)〕
=tan〔γE(x,y)t0……(4)″ となり、ここで、t0を γE(x,y)t0<π/2 となるように選べば、次式によりE(x,y)を
一義的にに求めることができることになる。
E(x,y)=1/γt0cos-1[Re〔S(x,y)〕/
|S(x,y)|] ……(5) もちろん、 E(x,y)=1/γt0sin-1〔Im〔S(x,y)〕/
|S(x,y)|〕…… (5)′ もしくは、 E(x,y)=1/γt0tan-1〔Im〔S(x,y)〕/R
e〔S(x,y)〕〕…… (5)″ からE(x,y)を求めることもできる。
以下、具体的な計測手順を説明する。
まず、予想される磁場の誤差分布の最大値を
Enaxとした場合、 γEnaxt0<π/2 となるようにt0を選択する。すなわち、Enaxのオ
ーダーは予め知つておく必要がある。t0の目安と
しては、Enaxが0.05ガウスである場合にt0
1msec程度である。
このようなt0に対して、画像S(x,y)を計
算し、その実部Re〔S(x,yy)〕と、絶対値|S
(x,y)|をそれぞれ前記メモリ17,18に格
納する。そして上記Re〔S(x,y)〕と|S(x,
y)|から、全画素点に対して、(4)式を用いて、 cos〔γE(x,y)t0〕 を計算し、この値が負または0にならないことを
確認する。1点でも負あるいは0となる場合に
は、t0を小さな値に置換えて計算し直す。このよ
うにして得たcos〔γE(x,y)t0〕から、(5)式を
用いて、E(x,y)を計算する。
上記手順によつて得たE(x,y)は、正確な
磁場分布ではなく、磁場誤差による歪を含んだも
のである。この歪は以下の方法によつて大部分除
去することができる。
上記手順によつて得た磁場誤差分布の測定値を
E0(x,y)、真の磁場誤差分布をER(x,y)と
すると、上記歪は座標変換 で表わされる。すなわち、本来(x,y)での測
定データが上の(6)式で表わされる(x′,y′)で測
定されていることになる。従つて、上記(6)式を用
いてこの歪を逆に補正することができる。
実際の補正は以下のように行う。画像は離散点
で計測されるので、磁場誤差分布も離散点で求め
られる。従つて、これをE0(I,J)と表記する
ことにする。このデータから、Pを方向のピクセ
ルサイズとして、 g=J+1/GyPE0(I,J) ……(7) を計算し、 J′=〔g〕 D=g−J′ ……(8) を求める。ここで〔 〕はガウス記号を示してい
る。これらを用いて、 E1(I,J)=(1−D)E0(I,J′)+DE0
(I,J+1)………(9) を計算する。(9)式で求めたE1(I,J)は真の値
ER(I,J)の代りに、E0(I,J)を用いて歪
を補正したものであり、ER(I,J)に近いもの
である。補正の精度を更に上げたい場合には、こ
のE1(I,J)を用いて、 g=J+1/GyPE1(I,J) ………(10) を計算し、(8)、(9)式によりE1(I,J)を計算し
直せば良い。精度の向上はこの計算を繰り返すこ
とによつて達成される。
上記実施例においては、演算に用いるデータを
格納するためのメモリ17,18を設ける例を示
したが、メモリはこれ以外の態様で使用するもの
であつても良く、本発明は上記実施例に限定され
るものではないことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、静磁場、傾
斜磁場および高周波磁場の各磁場発発生手段と、
検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信号検
出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行
う計算機および該計算機による演算結果の出力手
段を有するNMR検査装置において、90度パルス
高周波磁場の印加から180度パルス高周波磁場の
印加までの時間間隔と、該180度パルス高周波磁
場の印加からスピンエコー形成までの時間間隔と
を異ならせて、上記時間間隔に差に対応する前記
計算機の出力に基づいて静磁場強度分布を演算す
るようにしたので、計測領域中の静磁場強度分布
を短時間で測定可能なNMR検査装置の静磁場強
度分布測定方法を実現できるという顕著な効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の測定方法で用いるパルスシーケ
ンスを示す図、第2図は本発明の実施例で用いた
NMR検査装置の構成図、第3図は本発明の一実
施例の測定方法において用いたパルスシーケンス
を示す図である。 1…静磁場発生用磁石、2…対象物体、3…検
出コイル、4X,4Y,5…コイル、6,7,8
…コイル駆動装置、9…計算機、17,18…メ
モリ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 視野空間内にほぼ均一の静磁場を発生する手
    段、該静磁場に磁場勾配を付ける傾斜磁場発生手
    段、高周波磁場発生手段、検査対象からの核磁気
    共鳴信号を検出する信号検出手段、該信号検出手
    段の検出信号の演算を行なう計算機、及び該計算
    機による演算結果の出力手段を有するNMR検査
    装置の静磁場強度分布測定方法であつて、第1の
    期間で高周波磁場パルスによる核スピンの励振
    を、第2の期間で前記視野空間の第1の方向の傾
    斜磁場の発生を、第3の期間で前記視野空間の第
    2の方向の傾斜磁場の発生のもとでの核磁気共鳴
    信号の検出を行なうシーケンスで、かつ該核磁気
    共鳴信号には前記視野空間内の前記静磁場の強度
    分布に対応する位相シフトが含まれる特定のシー
    ケンスをくり返し実行し、くり返しの度に前記第
    1の方向の傾斜磁場の振幅を変更し、得られた一
    連の検出信号データを2次元フーリエ変換して
    NMR画像を算出し、算出されたNMR画像の各
    画素の位相を算出して前記静磁場の強度分布を得
    ることを特徴とするNMR検査装置の静磁場強度
    分布測定方法。 2 前記特定のシーケンスは、前記第1の期間と
    前記第3の期間の間に180゜高周波磁場パルスを印
    加する期間を含み、前記核スピンの励振から該
    180゜高周波磁場パルスまでの時間t1と該180゜高周
    波磁場パルスから前記核磁気共鳴信号までの時間
    t2とが異なることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のNMR検査装置の静磁場強度分布測定
    方法。 3 90゜高周波磁場パルスと180゜高周波磁場パル
    スとの組合せにより前記検査対象を励起すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項あるいは第2
    項に記載のNMR検査装置の静磁場強度分布測定
    方法。 4 前記各画素の位相がπ/2よりも小さいことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項に記
    載の何れかのNMR検査装置の静磁場強度分布測
    定方法。 5 前記静磁場の強度分布の演算結果に基づき画
    像歪みを補正することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項から第4項に記載の何れかのNMR検査
    装置の静磁場強度分布測定方法。 6 視野空間内にほぼ均一の静磁場を発生する手
    段、該静磁場に磁場勾配を付ける傾斜磁場発生手
    段、高周波磁場発生手段、検査対象からの核磁気
    共鳴信号を検出する信号検出手段、該信号検出手
    段の検出信号の演算を行なう計算機、及び該計算
    機による演算結果の出力手段を有し、フーリエイ
    メージング法により前記検査対象の断層画像を作
    成するNMR検査装置の静磁場強度分布測定方法
    において、前記視野空間内の静磁場強度分布を前
    記断層画像の位相分布から計算により求めること
    を特徴とするNMR検査装置の静磁場強度分布測
    定方法。
JP59015175A 1984-02-01 1984-02-01 Νmr検査装置の静磁場強度分布測定方法 Granted JPS60161552A (ja)

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