JPH0591982A

JPH0591982A - Ｍｒイメージング装置

Info

Publication number: JPH0591982A
Application number: JP3280600A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kono; 理河野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】動きのある部位についても静磁場の均一性を
向上させる。【構成】生体の動きの各時相での最適補正磁場データ
をあらかじめ求めておいて、生体の動きを検出しなが
ら、その動きに同期してその補正データに基づいて静磁
場補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）を利用してイメージングを行うＭＲイメージング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲイメージング装置では、被検者を強
力な静磁場中に置いて、この被検者の特定のスライス面
を選択励起してそのスライス面からのみＮＭＲ信号（エ
コー信号）を発生させ、そのスライス面内の１軸方向の
位置情報をエコー信号の周波数に、他の軸方向の位置情
報をエコー信号の位相に、それぞれエンコードし、受信
したエコー信号をサンプリングすることによりデータを
収集し、この生データを２次元フーリエ変換することに
より上記の２軸方向の位置情報をデコードして上記のス
ライス面での断層像を得る、というようにしてイメージ
ングが行なわれる。静磁場はなるべく空間的に均一にな
るようにする必要があり、そのため、シムコイル（補正
磁場発生用コイル）を多数配置して静磁場不均一性を補
正するようにしている。従来では、被検者を撮像する前
に、あらかじめファントムを配置し、それからのＮＭＲ
信号を測定して評価領域における静磁場が均一になるよ
うなシムコイル電流を求める。そして、被検者の撮像時
に、その求めた電流が各シムコイルに流れるように制御
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＲイ
メージング装置では静磁場不均一性の補正が不十分であ
り、アーティファクトが発生するなどの問題がある。す
なわち、とくに超高速イメージングシーケンスを採用す
る場合などでは、被検体自体の磁化率の変化している部
位において大きくアーティファクトが発生するものであ
り、そのため、被検体の磁化率の変化も含めて静磁場の
均一性を向上させる必要がある。また、心臓などの動い
ている臓器では磁化率が変化する部位も変動するので、
その動きに追従する必要があるが、従来では、このよう
な動きに対する追従はまったくなされていない。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、動きのある部位
についても静磁場の均一性を向上させることができるよ
う改善したＭＲイメージング装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
心電モニター装置などの生体の動きを検出する装置を用
いて、生体の動きを検出し、その各時相で、静磁場の均
一性を高めるための補正磁場のデータをあらかじめ求め
ておいて、被検体に対する撮像を行なう際に、その検出
した生体の動きに同期して、上記の補正のためのデータ
を用いて静磁場を補正することが特徴となっている。心
臓などの動いている臓器ではその動きによって被検体自
体の磁化率が変動するが、上記のようにその動きの各時
相で最適補正磁場を形成するためのデータを求め、その
データに応じて、検出した動きに同期しながら補正磁場
を制御するため、動きにより変動する磁化率に追従して
補正磁場を制御することができ、動きのどの時相でも静
磁場の均一性を高めることができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例
にかかるＭＲイメージング装置を示すもので、この図に
おいて、ガントリ１０は円筒状に形成されており、その
中に、強力な静磁場を発生する超電導マグネットなどの
静磁場マグネット１１、傾斜磁場コイル１２及びシムコ
イル１４が収められれている。傾斜磁場コイル１２は、
直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）の各方向に磁
場強度が傾斜した磁場を発生するよう３組設けられてい
る。このガントリ１０の中空部内に図示しない被検者が
収められ、その被検者に高周波コイル１３が取り付けら
れる。

【０００７】シムコイル１４は静磁場の均一性を向上さ
せるためのもので、たとえば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ＸＹ、Ｙ
Ｚ、ＺＸ、Ｘ²−Ｙ²、Ｙ²−Ｚ²、Ｚ²−Ｘ²、ＸＹＸ、Ｚ
²、Ｚ³、Ｚ⁴に比例する静磁場を出力する１３チャンネ
ルのコイル集合体よりなる。その各チャンネルのシムコ
イル１４にシム電源５２より電流が流される。その各電
流は、制御用コンピュータ２１の制御下にあるシム電流
制御回路５１によって調整される。

【０００８】傾斜磁場コイル１２には、傾斜磁場電源２
３より電流が供給される。その電流波形は、制御用コン
ピュータ２１の制御下にある波形発生器２２から与えら
れる。これにより、それぞれ方向の異なる３つの傾斜磁
場が、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、周波数エンコード
用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐとして
パルス状に発生させられることになる。周波数エンコー
ド用傾斜磁場は磁化の位相を揃えて共鳴信号を発生させ
るためにも用いられるので、読み出し用傾斜磁場とも呼
ばれる。

【０００９】高周波コイル１３には、高周波パワーアン
プ３３からの高周波パルスがスイッチ３４を介して供給
される。高周波発生器３１からの高周波正弦波信号が振
幅変調器３２に送られ、それがキャリア信号として、波
形発生器２２からの波形信号で振幅変調される。この振
幅変調器３２の出力が、高周波パワーアンプ３３により
増幅されてスイッチ３４に送られる。

【００１０】これにより、被検者には、高周波コイル１
３から高周波パルスを照射されることになり、その核ス
ピンが励起される。その後発生するＮＭＲ信号は高周波
コイル１３で受信される。この受信ＮＭＲ信号はスイッ
チ３４をへて増幅器４１に送られ、増幅器４１により増
幅された後、位相検波器４２で検波され、次にＡ／Ｄ変
換器４３でデジタルデータに変換されてデータ処理装置
４４に取り込まれる。この位相検波器４２は、高周波発
生器３１から送られる参照信号と受信信号とをミキシン
グすることによって２つの信号の周波数の差を出力す
る。

【００１１】制御用コンピュータ２１は、波形発生器２
２に各傾斜磁場パルス及び高周波パルスの波形情報と発
生タイミング情報を与え、高周波発生器３１に高周波パ
ルスのキャリア信号の周波数（共鳴周波数に対応する）
に関する情報を送り、Ａ／Ｄ変換器４３のサンプルタイ
ミングなどを制御する。さらにデータ処理装置４４から
送られたデータより静磁場の均一度が最高となるような
各チャンネルのシム電流値を計算し、そのデータをシム
電流制御回路５１に送る。

【００１２】イメージングのためのパルスシーケンスと
しては、ここではフィールドエコー法を利用した超高速
イメージングシーケンスを使用するものとする。そし
て、この超高速イメージングシーケンスにより被検者の
心臓の各時相の画像を撮像することとする。被検者の心
臓の動きを心電波形によって捉えるため、心電モニター
装置６１が用いられる。この場合、実際の被検者に対す
る撮像に先だって、あらかじめ図２に示すようなパルス
シーケンスを実行することによりその被検者の心臓部位
における、各時相ごとのシム電流値を求める。図２にお
いて、心電波形のＲ波を基準（トリガ）とし、それより
もΔｔ遅れた時刻で高周波パルス（ＲＦ）が加えるとと
もに、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓが印加し、特定のス
ライス面のみを選択励起する。すると、この選択励起さ
れたスライス面より、ＮＭＲ信号（ＦＩＤ信号）が発生
する。この信号から得られたデータはデータ処理装置４
４を通じて制御用コンピュータ２１の送られ、この制御
用コンピュータ２１において静磁場が最も均一になるよ
うな、各チャンネルのシムコイル１４に流す電流値が算
出される。こうして求められた、Ｒ波より遅延時間Δｔ
での最適シム電流値が制御用コンピュータ２１のメモリ
に格納される。

【００１３】受信したＮＭＲ信号から、静磁場を均一に
するシム電流値を求める方法としてはさまざまなものが
提案されており、たとえば上記のようにＦＩＤ信号を受
信して、それが最大になるようにシム電流値を調整しな
がら、何度も励起・受信を繰り返すようにして求めても
よい。あるいは位相画像を求めてそれより静磁場の空間
的歪みを計算し、球面調和関数展開を行ない、その係数
を求め、各チャンネルのシムコイル１４に流す電流を決
定するようにしてもよい。

【００１４】たとえば１心拍が８００ｍｓであるとし、
その１心拍において各時相ごとの画像をたとえば１０枚
撮像するものとすると、Δｔを０ｍｓ、８０ｍｓ、１６
０ｍｓ、２４０ｍｓ、３２０ｍｓ、４００ｍｓ、４８０
ｍｓ、５６０ｍｓ、６４０ｍｓ、７２０ｍｓにそれぞれ
設定して、上記と同様にして各遅延時間での最適シム電
流値を求め、それらをメモリに格納する。この場合、シ
ムコイル１４が１３チャンネルであるから、１３０個の
シム電流値が求められて格納されることになる。

【００１５】こうしてシム電流値を求めた後、図３に示
すような超高速イメージングシーケンスを実行する。こ
の超高速イメージングシーケンスはフィールドエコー法
を利用したもので、図３に示すように高周波パルスとス
ライス選択用傾斜磁場Ｇｓとを加えた後、位相エンコー
ド用傾斜磁場Ｇｐを加え、さらにその後周波数エンコー
ド用（読み出し用）傾斜磁場Ｇｒを加えるとともに順次
反転させる。すると傾斜磁場Ｇｒの時間積分が反対極性
で同量となったときに磁化の位相が揃ってＮＭＲ信号
（グラジェントエコー信号）が順次生じる。この各グラ
ジェントエコー信号の発生前に、小さな位相エンコード
用傾斜磁場Ｇｐを先に加えたものとは反対極性で加え
る。たとえば６４×６４のマトリクスの画像を再構成す
る場合には、この小さな傾斜磁場Ｇｐを６４回加え（そ
の半分の３２個分の小さな傾斜磁場Ｇｐの総量が先に加
えた大きな傾斜磁場Ｇｐと極性は逆であるが等しくなっ
ている）、その都度信号発生させて６４通りでの位相エ
ンコード量の各データを得る。このようなシーケンスに
よって、１度の励起により必要な位相エンコード数のデ
ータを得てしまうため、たとえば５０ｍｓ程度の短い時
間で撮像ができる（１枚の画像再構成に必要なデータ収
集ができる）。

【００１６】このような超高速イメージングシーケンス
を心電モニター装置６１で測定した心電波形のＲ波を基
準として８０ｍｓごとに繰り返すことにより、上記のよ
うに８０ｍｓごとの時相での各画像を得る。すなわち、
まず、心電波形のＲ波より０ｍｓ遅れた時点（つまりＲ
波の時刻）で選択励起して必要な位相エンコード数に対
応する数だけ信号を発生させる。つぎに８０ｍｓだけ遅
れた時点で同様に超高速イメージングシーケンスを行な
う。これを８０ｍｓごとに行ない、それぞれで得たデー
タをデータ処理装置４４において２次元フーリエ変換す
ることにより、１０枚の画像が得られる。

【００１７】この各々の超高速イメージングシーケンス
を開始する直前に、シム電流設定コマンド（Ｃｏｍ．）
が図３のように発生させられる。すると、制御用コンピ
ュータ２１に格納されていたシム電流値がシム電流制御
回路５１に送られ、その設定がなされる。したがって、
Ｒ波より８０ｍｓごとの心臓の状態にそれぞれ対応した
シム電流が各チャンネルのシムコイル１４に流されるこ
とになり、心臓の動きに応じる磁化率の変動に完全に対
応したシム電流制御を行なうことができ、どの時点でも
静磁場均一性が最高のものとなるようにされる。そのた
め、サセプタビリティーアーティファクトが強く発生す
る超高速イメージングシーケンスに採用して、動いてい
る心臓などの臓器の各時相での画像を得る場合に、その
各時点での動きに応じた静磁場補正ができて、各再構成
画像の歪みを少なくでき、分解能及びＳ／Ｎ比を向上さ
せることができる。

【００１８】なお、上記では心臓を撮像する場合につい
て説明したが、他の臓器を撮像する場合でも同様であ
る。他の臓器の場合にはその臓器の動きを検出できる生
体測定装置を用いる必要がある。たとえば、呼吸運動に
よって動く臓器を撮像する場合、呼吸モニター装置を用
い、脈動により影響される臓器の場合脈波モニター装置
などを用いる。また、上記ではフィールドエコー法に基
づく超高速イメージングシーケンスを用いているが、ス
ピンエコー法に基づく超高速イメージングシーケンスな
ども採用できる。

【００１９】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のＭＲイメージング装置によれば、被検者の臓器
の動きに応じた磁化率の変化に対応して静磁場の不均一
性を補正することができ、とくにサセプタビリティーア
ーティファクトが強く発生する超高速イメージングシー
ケンスに採用することにより、動いている臓器の各時相
での画像を得る場合に、各再構成画像の歪みを少なくで
き、分解能及びＳ／Ｎ比を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるＭＲイメージング装置の実施例
のブロック図。

【図２】同実施例においてシム電流決定のために行なう
パルスシーケンスを示すタイムチャート。

【図３】同実施例において撮像のために行なうパルスシ
ーケンスを示すタイムチャート。

【符号の説明】

１０ガントリ１１静磁場マグネット１２傾斜磁場コイル１３高周波コイル１４シムコイル２１制御用コンピュータ２２波形発生器２３傾斜磁場電源３１高周波発生器３２振幅変調器３３高周波パワーアンプ３４スイッチ４１増幅器４２位相検波器４３Ａ／Ｄ変換器４４データ処理装置５１シム電流制御回路５２シム電源６１心電モニター装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場を発生する手段と、該静磁場の均
一性を向上させるための補正磁場発生手段と、スライス
選択用、位相エンコード用及び周波数エンコード用の、
各方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、該静
磁場及び傾斜磁場中に置かれた生体に高周波信号を照射
して励起する励起手段と、該生体からの共鳴信号を受信
しデータ収集するデータ収集手段と、上記の傾斜磁場発
生手段、励起手段及びデータ収集手段を制御し、高周波
信号を照射するとともに、スライス選択用、位相エンコ
ード用及び周波数エンコード用の各傾斜磁場を発生して
共鳴信号を発生させデータ収集するシーケンスを制御す
る制御手段と、上記共鳴信号から収集したデータより画
像再構成処理するデータ処理手段と、上記生体の動きを
検出する手段と、該検出した動きの各時相での最適補正
磁場データを求める手段と、この求めた最適補正磁場デ
ータに基づき上記動きに同期して補正磁場発生手段を制
御する手段とを備えることを特徴とするＭＲイメージン
グ装置。