JPH0614915B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置

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JPH0614915B2
JPH0614915B2 JP63048573A JP4857388A JPH0614915B2 JP H0614915 B2 JPH0614915 B2 JP H0614915B2 JP 63048573 A JP63048573 A JP 63048573A JP 4857388 A JP4857388 A JP 4857388A JP H0614915 B2 JPH0614915 B2 JP H0614915B2
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magnetic resonance
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pulse
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和人 中林
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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、2次元フーリエ変換を適用した磁気共鳴イメ
ージング装置に関し、特に、画像にリンギングや分解能
の低下を生じさせることなくS/Nの向上を図ることが
できるようにした磁気共鳴イメージング装置に関する。
(従来の技術) 磁気共鳴(MR:magnetic resonance)現象は、静磁場
中に置かれた零でないスピン及び磁気モーメントを持つ
原子核が特定の周波数の電磁波のみを共鳴的に吸収・放
出する現象であり、この原子核は下記式に示す角周波数
ω(ω=2πν,ν;ラーモア周波数)で共鳴
する。
ω=γH ここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、
また、Hは静磁場強度である。
以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、上述の共
鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波(磁
気共鳴信号:エコー信号やFID信号)を信号処理し
て、原子核密度,縦緩和時間T1,横緩和時間T2,流
れ,化学シフト等の情報が反映された診断情報例えば被
検体のスライス像等を無侵襲で得るようにしている。
そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静磁場中に
配置した被検体の全部位を励起し且つ信号収集すること
ができるものであるが、装置構成上の制約やイメージン
グ像の臨床上の要請から、実際の装置としては特定部位
に対する励起とその信号収集を行うようにしている。
以上のような磁気共鳴イメージングでは、人体からの非
常に微弱な磁気共鳴信号を取扱うので、いかにS/Nの
良い画像を得るかは重大な問題である。
一般に磁気共鳴信号を画像化するための方法としては、
スピン励起用の高周波パルス及び位置識別用の傾斜磁場
パルスを組合せた2次元フーリエ変換法のパルスシーケ
ンスが良く知られている。例えば第3図は、静磁場の不
均一性の影響を除くためにスピン励起用の高周波パルス
として90°パルス,180°パルスを組合せたスピン
エコー法を用いる2次元フーリエ変換法のパルスシーケ
ンスの1エンコード過程を示す図である。
第3図において、第3図(a)はスピン励起用の高周波
パルスH1として90°パルス,180°パルスの印加
タイミング図、第3図(b)は位置識別用の傾斜磁場パ
ルスとしてスライス用傾斜磁場パルスGsの印加タイミ
ング図、第3図(c)は位置識別用の傾斜磁場パルスと
してリード用傾斜磁場パルスGrの印加タイミング図、
第3図(d)は位置識別用の傾斜磁場パルスとしてエン
コード傾斜磁場パルスGeの印加タイミング図、第3図
(e)はエコー信号の観測タイミング図である。
第3図のパルスシーケンスでは、90°パルスH1とス
ライス用傾斜磁場パルスGsとでイメージング対象のス
ライス断面を選択する。そして、該選択断面内の磁化
は、エンコード方向及びリード方向の傾斜磁場Ge,G
rによって各位置に特有な位相と周波数とに基づいて選
択断面内での位置の識別が行なわれる。この場合、取扱
う情報は2次元(位相,周波数)であるので、エンコー
ド傾斜磁場パルスGeは、エンコード方向に所望の分解
能を得るために段階的且つこのエンコード傾斜磁場パル
スGeの面積増加分が同一となるようにエンコード過程
毎に変化を与える。
上記において、画像のリード方法の分解能Δlrは、エ
コー信号の観測時間2Tac中の傾斜磁場の強度Grtとエ
コー信号の観測時間2Tacとにより下記の式で一義的に
決まっている。
そして、分解能の低下を招かないでS/Nの向上を図る
ためには、エコー信号の観測時間2Tacを長くすること
により実現できるが、エコー信号の観測時間2Tacは、
エコー時間TEや励起用高周波パルスH1の長さ(TH
1)により制限を受けるものであるため、一般には次の
ように定めている。
すなわち、エコー信号の観測時間2Tacは、高周波パル
スH1等の影響を受けないように、図示のように、90
°パルスの中心よりTE時間後のエコー信号に対して観
測時間の前半部分Tacと、後半部分Tacとが同じ長
さになるようにその期間を設定しているのが一般的であ
る。
2Tac=Tac+Tac(Tac=Tac) (発明が解決しようとする課題) このように従来の技術においては、エコー信号の観測時
間を長く設定することにより、分解能の低下等の画質劣
化を招かないでS/Nの向上を図ることはできるもの
の、このエコー信号の観測時間は、エコー時間TEや励
起用高周波パルスの長さにより制限を受けるものである
ため、結局、十分にS/Nを向上させることはできな
い、という問題点があった。
そこで本発明の目的は、分解能の低下等の画質劣化を招
かないでS/Nの向上を図ることを可能とした磁気共鳴
イメージング装置を提供することにある。
[発明の構成] 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じたことを特徴としている。本発明
は、静磁場発生手段、傾斜磁場発生手段、高周波磁場発
生手段、磁気共鳴信号検出手段を備えた装置本体と、 この装置本体内に配置された被検者の所望領域について
磁気共鳴励起を行うと共に当該領域から磁気共鳴信号と
してエコー信号を、所定観測時間について収集するべ
く、前記傾斜磁場発生手段、前記高周波磁場発生手段、
前記磁気共鳴信号検出手段を各別に制御する制御手段
と、 前記磁気共鳴信号検出手段により得られるエコー信号の
非観測時間における成分を、前記エコー信号における観
測時間における実測成分とフーリエ空間上における複素
共役性を有するエコー信号の性質とに基づき推定する推
定手段と、 この推定手段により推定された前記エコー信号の非観測
時間における推定成分と観測時間における実測成分とを
合成する合成手段と、 この合成手段による合成エコー信号群に対し再構成処理
を施すことにより画像を再構成する再構成手段と、 この再構成手段による画像を表示する表示手段と、 を具備する磁気共鳴イメージング装置、である。
(作用) このような構成の磁気共鳴イメージング装置によれば、
エコー信号の観測時間を、励起用高周波パルス及び傾斜
磁場パルスの印加後にあって十分長く設定することによ
り、S/Nの向上を図ることができ、この場合、励起用
高周波パルス及び傾斜磁場パルスの印加中である非観測
時間はエコー信号を測定できないが、エコー信号はフー
リエ空間面では複素共役性が有るので、観測時間のエコ
ー信号を用いて非観測時間における欠落部分を推定する
ことができる。従って、分解能の低下等の画質劣化を招
かないでS/Nの向上を図ることができる。
(実施例) 以下本発明にかかる磁気共鳴イメージング装置の一実施
例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の磁気共鳴イメージング装置
の構成を示す図、第2図は本実施例方法におけるスピン
エコー法を用いる2次元フーリエ変換法のパルスシーケ
ンスの1エンコード過程を示す図である。
第2図において、第2図(a)はスピン励起用の高周波
パルスH1として90°パルス,180°パルスの印加
タイミング図、第2図(b)は位置識別用の傾斜磁場パ
ルスとしてスライス用傾斜磁場パルスGsの印加タイミ
ング図、第2図(c)は位置識別用の傾斜磁場パルスと
してリード用傾斜磁場パルスGrの印加タイミング図、
第2図(d)は位置識別用の傾斜磁場パルスとしてエン
コード傾斜磁場パルスGeの印加タイミング図、第2図
(e)はエコー信号の観測タイミング図である。
第1図に示すように、被検体Pを内部に収容することが
できるようになっているマグネットアッセンブリMA
は、永久磁石,常電導磁石,超電導磁石のいずれか又は
それらの組合せによる静磁場磁石(静磁場補正用シムコ
イルが付加されていることもある。)1と、磁気共鳴信
号の誘起部位の位置情報付与のための傾斜磁場パルスを
発生する傾斜磁場発生コイル2と、励起用高周波磁場を
送信すると共に誘起された磁気共鳴信号を検出するため
の送信コイル3Aと、受信コイル3とを有している。
そして、超電導方式であれば冷媒の供給制御系を含むも
のであって主として静磁場電源の通電制御を行う静磁場
制御系4と、傾斜磁場電源5とを備えている。
さらに、送信コイル3Aに励起用高周波パルス磁場発生
用電力を与える高周波増幅器6と、受信コイル3Bから
の信号を後段の処理に適用できる程度まで増幅する前置
増幅器7を有している。そして、前置増幅器7の出力を
実数部と虚数部とでそれぞれ位相検波し、この位相検波
出力をディジタル信号化し、このA/D変換出力を詳細
は後述する高速演算装置12に導入すると共に、高周波
増幅器6を駆動する送受信回路8を備えている。
また、第2図に示す本実施例のパルスシーケンスを実施
するための制御信号を傾斜磁場電源5及び送受信回路8
に与えるコントローラ9を有している。
上述の送受信回路8及びコントローラ9を含む制御ユニ
ットCUは、ホストコンピュータ10の管理の下に、送
受信回路8からの受信信号の生データをシーケンスの繰
返し毎に取込んでデータ収集以降の再構成処理等に備え
るハードディスク記憶装置11,このハードディスク記
憶装置11からデータを呼出して例えば2次元フーリエ
変換法による画像再構成処理を行う高速演算装置12,
この高速演算装置12による再構成画像を記憶する画像
メモリ13,この画像メモリ13の再構成画像を呼出し
てモニタ15に与えるモニタインターフェース14を有
している。
高速演算装置12は、その内部にデータ推定部12aを
有している。このデータ推定部12aは、第2図(e)
に示すように、観測したエコー信号がフーリエ空間面で
は複素共役性が有ることを利用してエコー信号の疑似観
測時間Tac′内の非観測時間Tdにおける破線で示す
欠落部分を、後半部分の観測時間Tac′のエコー信号
に基づいて推定することができるようになっている。
ここでデータ推定の根拠となる観測したエコー信号がフ
ーリエ空間面では複素共役性が有ることを説明する。
今、2次元フーリエ変換法で、エンコード量は−(Ge
/2)τ〜+(Ge/2)τまでとし(τはエンコード
時間)、これをm等分した場合の任意のエンコード回数
n,90°パルスからTE時間後のエコー信号を、デー
タ収集系の原点にとり、 Tac/2〜Tac/2まで観測した場合の任意の時間
tでのイメージング対象断面内の位置(Pe,Pr)か
らのエコー信号Sig(n,t)を求めると次のようにな
る。
ここで、ρは位置(Pe,Pr)でのスピン密度、Ge
はエンコード方向の傾斜磁場強度、Grはエンコード方
向の傾斜磁場強度、Hは静磁場強度、γは磁気回転比
を示している。
ここで分解能が一定という条件を仮定すると、この条件
の下でTacを長くし、エコー信号のTac〜Tdまでが
観測できなかったとする。この観測できなかった時間で
のエコー信号Sig(n,t1)は次のようになる。
ここで、ρexp(jγH)はn,t1によらないの
で、 となる。これは、 となり、これは複素共役の関係にあることを示してい
る。
以上により、エコー信号は複素共役にあるので、非観測
時間Tdにおける破線で示す欠落部分を、観測時間Tac
のエコー信号に基づいて推定することができる。
高速演算装置12で行なわれる2次元フーリエ変換法に
よる画像再構成処理は次のようになっている。すなわ
ち、ハードディスク記憶装置11内にはシーケンスの繰
返し毎に収集した推定前データ群があるものとする。そ
して、高速演算装置12は推定前データ群に対してデー
タ推定部12aによりデータ推定を行ないつつ第1回フ
ーリエ変換を行ない第1回フーリエ変換後データを得
る。次に、全データが第1回フーリエ変換が終了した後
に直ちに並換えを行ない並換え後データを得る。次に、
全データが並換えが終了した後に直ちに第2回フーリエ
変換を行ない第2回フーリエ変換後データつまり再構成
データを得る。この再構成データに基づくスライス画像
を画像メモリ13,モニタインターフェース14を介し
てモニタ15上に表示する。
以上の構成において、イメージング手順としては、静磁
場中に被検体Pを配置すると共に、コントローラ9の動
作による第2図に示すスピン−エコー法のパルスシーケ
ンスにより送受信回路8を駆動して送信コイル3Aから
高周波パルスH1として90°パルスを加えると共に傾
斜磁場電源5を駆動して傾斜磁場発生コイル2からはス
ライス用傾斜磁場パルスGsを加えて選択励起部位を設
定し、その後に180°パルス及びリード用傾斜磁場パ
ルスGr及び面積増加分が同一となるようにエンコード
過程毎に変化を与えたエンコード傾斜磁場パルスGeを
印加する。
上記において、リード用傾斜磁場パルスGrの印加時間
に伴うエコー信号の観測時間は、例えばTac′=2Tac
つまり従来の2倍とする。ここで、観測時間の前半部分
Tac′は高周波パルスH1等の影響を受けないよう
に、図示のように非観測時間Tdを設定している。つま
り、Tac′は疑似観測時間である。この前半部分Tac
′と時間が同じ長さになるように後半部分の観測時間
Tac′を設定している。
上述のエコー信号の観測時間(Tac′−Td)+Tac
′により選択励起部位からの磁気共鳴信号としてエコ
ー信号を受信コイル3Bにより収集する。
そして、収集したデータは、例えばシーケンスの繰返し
毎にデータとしてハードディスク記憶装置11に順次格
納される。すなわち、シーケンスの繰返し毎にデータが
ハードディスク記憶装置11に順次格納され、全データ
が格納終了した後に直ちに、高速演算装置12にデータ
転送が行なわれる。ここで、高速演算装置12は推定前
データ群に対してデータ推定部12aによりデータ推定
を行ないつつ第1回フーリエ変換を行ない第1回フーリ
エ変換後データを得る。次に、全データが第1回フーリ
エ変換が終了した後に直ちに並換えを行ない並換え後デ
ータを得る。次に、全データが並換えが終了した後に直
ちに第2回フーリエ変換を行ない第2回フーリエ変換後
データつまり再構成データを得る。この再構成データに
基づくスライス画像を画像メモリ13,モニタインター
フェース14を介してモニタ15上に表示する。
以上のように本実施例によれば、エコー信号の観測時間
を、励起用高周波パルス及び傾斜磁場パルスの印加後に
あって従来の略2倍に相当する十分長く設定しているの
で、画像のS/Nの向上を図ることができる。また、励
起用高周波パルス及び傾斜磁場パルスの印加中である非
観測時間Tdはエコー信号を測定できないが、エコー信
号はフーリエ空間面では複素共役性が有るので、後半の
観測時間Tac′のエコー信号を用いて非観測時間Td
における欠落部分を推定できる。従って、この推定した
データを用いて画像再構成しているので、分解能の低下
等の画質劣化は無くS/Nの向上を図ることができる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、エコー
信号を収集する他のイメージング法、例えば3次元フー
リエ変換法や180°パルスを用いないフィールドエコ
ー法にも適用できる。また、上記実施例ではデータ推定
を再構成処理の前の段階で行うようにしているが、この
データ推定は、エコー信号の受信からフーリエ変換まで
の過程間の適宜の段階にて行うことができる。
この他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。
[発明の効果] 以上のように本発明の装置によると、エコー信号の観測
時間を、励起用高周波パルス及び傾斜磁場パルスの印加
後にあって十分長く設定する共に該観測したエコー信号
がフーリエ空間面では複素共役性が有ることを利用して
エコー信号の非観測時間における欠落部分を推定するよ
うにしているので、エコー信号の観測時間を、励起用高
周波パルス及び傾斜磁場パルスの印加後にあって十分長
く設定することにより、S/Nの向上を図ることがで
き、この場合、励起用高周波パルス及び傾斜磁場パルス
の印加中である非観測時間はエコー信号を測定できない
が、エコー信号はフーリエ空間面では複素共役性が有る
ので、観測時間のエコー信号を用いて非観測時間におけ
る欠落部分を推定することができる。
従って、本発明によれば、分解能の低下等の画質劣化を
招かないでS/Nの向上を図ることが可能な磁気共鳴イ
メージング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の磁気共鳴イメージング装置
の構成を示す図、第2図は同実施例装置におけるスピン
エコー法を用いる2次元フーリエ変換法のパルスシーケ
ンスの1エンコード過程を示す図、第3図は従来の方法
におけるスピンエコー法を用いる2次元フーリエ変換法
のパルスシーケンスの1エンコード過程を示す図であ
る。 MA……マグネットアセンブリ、1……静磁場磁石、2
……傾斜磁場コイル、3A……送信コイル、3B……受
信コイル、4……静磁場制御系、5……傾斜磁場電源、
6……高周波増幅器、7……前置増幅器、8……送受信
回路、9……コントローラ、10……ホストコンピュー
タ、11……ハードディスク記憶装置、12……高速演
算装置、12a……データ推定部、13……画像メモ
リ、14……モニタインターフェース、15……モニ
タ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静磁場発生手段、傾斜磁場発生手段、高周
    波磁場発生手段、磁気共鳴信号検出手段を備えた装置本
    体と、 この装置本体内に配置された被検者の所望領域について
    磁気共鳴励起を行うと共に当該領域から磁気共鳴信号と
    してエコー信号を、所定観測時間について収集するべ
    く、前記傾斜磁場発生手段、前記高周波磁場発生手段、
    前記磁気共鳴信号検出手段を各別に制御する制御手段
    と、 前記磁気共鳴信号検出手段により得られるエコー信号の
    非観測時間における成分を、前記エコー信号における観
    測時間における実測成分とフーリエ空間上における複素
    共役性を有するエコー信号の性質とに基づき推定する推
    定手段と、 この推定手段により推定された前記エコー信号の非観測
    時間における推定成分と観測時間における実測成分とを
    合成する合成手段と、 この合成手段による合成エコー信号群に対し再構成処理
    を施すことにより画像を再構成する再構成手段と、 この再構成手段による画像を表示する表示手段と、 を具備する磁気共鳴イメージング装置。
JP63048573A 1988-03-03 1988-03-03 磁気共鳴イメージング装置 Expired - Lifetime JPH0614915B2 (ja)

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