JPH0690921A - Magnetic resonance imaging device - Google Patents

Magnetic resonance imaging device

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JPH0690921A
JPH0690921A JP4267800A JP26780092A JPH0690921A JP H0690921 A JPH0690921 A JP H0690921A JP 4267800 A JP4267800 A JP 4267800A JP 26780092 A JP26780092 A JP 26780092A JP H0690921 A JPH0690921 A JP H0690921A
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magnetic field
gradient magnetic
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image
inclined magnetic
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Yukihiro Yasugi
幸浩 八杉
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a T1 emphasizing image effective in clinically without strengthening an inclined magnetic field power source by dividing an encoder into a center part and a peripheral part, and switching an encoder inclined magnetic field quantity from applied level control to the applied time control in the center part. CONSTITUTION:By driving the inclined magnetic field power source 22 of the inclined magnetic field coil 21 wound in the triaxial direction in an inclined magnetic field generating system 14 in accordance with an instruction from a sequencer 12, the inclined magnetic field in the triaxial direction is applied to an examinee 6. Subsequently, by a signal processing system 16, the processing of an image reconstitution, etc., is executed with respect to data inputted from a reception system 15, and the image of an arbitrary cross section is displayed on display 28. In this case, applied quantity control of an encoder inclined magnetic field is executed by combining two methods for which the control is executed by maintaining an applied time in a prescribed time and changing an applied level, and the other control executed by maintaining the applied level in the prescribed value and changing the applied time. Also, at the time of changing applied time, the applied time of a lead-out inclined magnetic field is also changed simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴を利用して被
検体の所望箇所を画像化する磁気共鳴イメージング装置
の画質向上に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement in image quality of a magnetic resonance imaging apparatus for imaging a desired portion of a subject by utilizing magnetic resonance.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置(以下MRI
装置と記す)は、核磁気共鳴現象を利用して被検体中の
所望の検査部位における原子核スピンの密度分布,緩和
時間分布等を計測して、その計測データから被検体の断
面を画像表示するものである。均一で強力な静磁場発生
装置内に置かれた被検体の原子核スピンは、静磁場の強
さによって定まる周波数(ラーモア周波数)で静磁場の
方向を軸として歳差運動を行なう。そこで、このラーモ
ア周波数に等しい周波数の高周波パルスを外部より照射
すると、スピンが励起され高いエネルギー状態に遷移す
る(核磁気共鳴現象)。この照射を打ち切ると、スピン
はそれぞれの状態に応じた時定数でもとの低いエネルギ
ー状態にもどり、このときに外部に電磁波(NMR信
号)を放出する。これをその周波数に同調した高周波受
信コイルで検出する。MRI装置では、検出される信号
に位置情報を付加する目的で、スライス方向,エンコー
ド方向,リードアウト方向に対応する三軸の傾斜磁場を
静磁場空間に印加する。この結果、被検体内の各位置か
らの信号を周波数情報として分離,識別することが可能
である。
2. Description of the Related Art Magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as MRI
The device will be used to measure the nuclear spin density distribution, relaxation time distribution, etc. at a desired inspection site in the subject using the nuclear magnetic resonance phenomenon, and display the cross section of the subject as an image from the measured data. It is a thing. The nuclear spins of the subject placed in the uniform and strong static magnetic field generator perform precession about the direction of the static magnetic field at a frequency (Larmor frequency) determined by the strength of the static magnetic field. Therefore, when a high-frequency pulse having a frequency equal to this Larmor frequency is externally applied, spins are excited and transition to a high energy state (nuclear magnetic resonance phenomenon). When this irradiation is stopped, the spin returns to the original low energy state with a time constant corresponding to each state, and at this time, an electromagnetic wave (NMR signal) is emitted to the outside. This is detected by the high frequency receiving coil tuned to the frequency. The MRI apparatus applies a triaxial gradient magnetic field corresponding to the slice direction, the encoding direction, and the readout direction to the static magnetic field space in order to add position information to the detected signal. As a result, it is possible to separate and identify a signal from each position in the subject as frequency information.

【0003】ここで、MRI装置における画像再構成方
法について説明する。図6は一般的に用いられているス
ピンエコー(SE)法におけるパルスシーケンスの説明
図である。照射パルスには90度と180度の2種類が
あり、それぞれスライス傾斜磁場と共に被検体に印加さ
れ、撮像する断面内の核スピンを励起する。この2種類
の照射パルス間にリードアウト傾斜磁場を印加して励起
されたスピンの位相拡散を促進し、次に、180度パル
スの印加によってスピンの拡散方向を反転し、再びリー
ドアウト傾斜磁場を印加すると、スピンが収束して90
度−180度パルス間の2倍の時間で鋭いエコー信号を
生成する。この時間をエコー時間Teと呼ぶ。ここで得
られるエコー信号はリードアウト方向における一次元の
投影像情報を有しているが、これだけでは二次元画像は
構成できない。そこで、位相拡散を与えるリードアウト
傾斜磁場印加中に、もう一つの軸であるエンコード方向
に傾斜磁場を印加し位置における位相回転を与え、エコ
ー信号にエンコード方向の情報を位相情報として重畳さ
せる。さらに、このエンコード傾斜磁場量を変化させな
がら印加して繰り返しエコー信号の計測を行なう。この
繰り返し時間をTrと呼ぶ、またエンコード量にエンコ
ードNo.ゼロをエンコード傾斜磁場量ゼロとした正負の
ナンバーを付け、極性の異なるエンコード傾斜磁場を印
加する。
An image reconstruction method in the MRI apparatus will be described here. FIG. 6 is an explanatory diagram of a pulse sequence in a generally used spin echo (SE) method. There are two types of irradiation pulses, 90 degrees and 180 degrees, and they are applied to the subject together with the slice gradient magnetic field to excite nuclear spins in the cross section to be imaged. A readout gradient magnetic field is applied between these two kinds of irradiation pulses to promote phase diffusion of the excited spins, and then a 180 degree pulse is applied to reverse the spin diffusion direction, and the readout gradient magnetic field is applied again. When applied, the spin converges and 90
A sharp echo signal is generated at twice the time between -180 degree pulses. This time is called the echo time Te. The echo signal obtained here has one-dimensional projected image information in the read-out direction, but a two-dimensional image cannot be constructed by this alone. Therefore, during the application of the readout gradient magnetic field that gives the phase diffusion, the gradient magnetic field is applied in the encode direction which is the other axis to give the phase rotation at the position, and the information of the encode direction is superimposed on the echo signal as the phase information. Furthermore, the encode gradient magnetic field amount is applied while being changed, and the echo signal is repeatedly measured. This repetition time is referred to as Tr, and the encode amount is given a positive or negative number with the encode No. zero being the encode gradient magnetic field amount of zero, and the encode gradient magnetic fields having different polarities are applied.

【0004】この様にして得られたエコー信号列を二次
元フーリエ変換手段によって分析すると、二次元の画像
情報を得ることができる。この二次元フーリエ変換によ
る画像再構成方法を以下2DFT法と記す。
When the echo signal train thus obtained is analyzed by the two-dimensional Fourier transform means, two-dimensional image information can be obtained. The image reconstruction method by the two-dimensional Fourier transform will be referred to as a 2DFT method below.

【0005】次に、MRI画像で臨床上に重要な画像強
調について説明する。プロトンのスピンにはその存在環
境によって変化する縦緩和と横緩和と呼ばれる2種の緩
和現象が存在する。この緩和現象によって信号強度Sは
次式のごとく算出される。
Image enhancement that is clinically important for MRI images will be described below. The proton spin has two types of relaxation phenomena called longitudinal relaxation and transverse relaxation, which change depending on the existing environment. Due to this relaxation phenomenon, the signal strength S is calculated by the following equation.

【0006】 S=ρ・(1−exp(−Tr/T1))・(exp(−Te/T2)) ここに、ρは存在するプロトンの密度である。また、T
1,T2はそれぞれの組織に固有の定数であり、プロト
ンの存在環境によって決定される値である。この式で、
第2項は繰り返し周期Trに対する信号強度の回復過程
を表しており、これが縦緩和現象(T1値に依存)であ
る。第3項はエコー計測時間Teに対する信号強度の減
衰過程であり横緩和現象(T2値に依存)によるもので
ある。
S = ρ · (1-exp (−Tr / T1)) · (exp (−Te / T2)) where ρ is the density of existing protons. Also, T
1 and T2 are constants unique to each tissue and are values determined by the environment in which protons exist. With this formula,
The second term represents the recovery process of the signal strength with respect to the repetition period Tr, which is the vertical relaxation phenomenon (depending on the T1 value). The third term is the attenuation process of the signal intensity with respect to the echo measurement time Te and is due to the lateral relaxation phenomenon (depending on the T2 value).

【0007】図7は計測されるエコー信号強度のTrお
よびTeによる関係を説明したものであるが、例として
図7(c)に示すように外側が組織A,内側が組織Bの
被検体を考え、それぞれに緩和現象による信号強度を図
7(a),図7(b)に示す特性であるとする。T1値
を反映したT1強調画像を撮像する際は横緩和の影響を
抑えるために、できるだけ短いTe(ショートTe,S
と表示)が必要とされ、Trは組織によるT1差を描出
できるような最適値(Sと表示、人体では300ms程
度)を使用する。この例の場合、組織Bの方がT1値が
短いため、縦緩和による信号回復が早く高信号となった
画像が得られる。T2強調画像の撮像の際は縦緩和によ
る影響を抑えるために、十分に長いTr(ロングTr,
Lと表示、通常1500ms以上)を使用して各組織の
信号を回復し、Teを長めに(表示L,100ms程
度)設定して撮像を行なう。この例では組織Aの方がT
2値が長いため、T1強調画像とはコントラストが反転
した画像が得られる。Trを長く、Teを短く設定する
と、各組織のT1値,T2値に影響されない画像が得ら
れる。これは組織のプロトン密度による画像となるた
め、プロトン密度画像と呼ばれる。T1,T2値は同一
組織でも、その状態(例えば腫瘍など)によっても異な
るため、病変部位の特定に利用されている。以上、MR
Iの概要を述べたが、詳細は「NMR医学」(基礎と臨
床)(核磁気共鳴医学研究会編・丸善(株)発行・昭和5
9年1月20日発行)を参照されたい。
FIG. 7 illustrates the relationship between the measured echo signal intensities depending on Tr and Te. As an example, as shown in FIG. 7C, the outside is the tissue A and the inside is the tissue B. Considering that, the signal intensity due to the relaxation phenomenon has the characteristics shown in FIGS. 7A and 7B, respectively. When capturing a T1-weighted image that reflects the T1 value, Te as short as possible (short Te, S
Is displayed), and Tr uses an optimum value (displayed as S, about 300 ms in the human body) so that T1 difference due to tissue can be visualized. In the case of this example, the tissue B has a shorter T1 value, so that an image in which signal recovery by vertical relaxation is faster and a high signal is obtained can be obtained. When capturing the T2-weighted image, a sufficiently long Tr (long Tr,
The signal of each tissue is recovered by using "L" (usually 1500 ms or more), and Te is set to be long (display L, about 100 ms) to perform imaging. In this example, organization A has T
Since the binary value is long, an image whose contrast is inverted from that of the T1-weighted image can be obtained. When Tr is set to be long and Te is set to be short, an image that is not affected by the T1 value and T2 value of each tissue can be obtained. This image is called a proton density image because it becomes an image based on the proton density of the tissue. Since the T1 and T2 values differ depending on the same tissue or its state (for example, tumor), it is used for identifying a lesion site. Above, MR
I described the outline of I, but the details are "NMR Medicine" (basic and clinical) (Nuclear Magnetic Resonance Medical Society, published by Maruzen Co., Ltd.
Issued January 20, 9).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】臨床上有効な画像を得
るためには、前述の画像強調が重要である。特に、良好
なT1強調画像を得るためには、できるだけ短いTeを
設定しなければならず、高い傾斜磁場強度が要求され
る。以下、この原理を説明する。
The above-mentioned image enhancement is important for obtaining a clinically effective image. In particular, in order to obtain a good T1-weighted image, Te should be set as short as possible, and high gradient magnetic field strength is required. Hereinafter, this principle will be described.

【0009】図6のパルスシーケンスにおいて、Teを
短くするためにはエンコード傾斜磁場およびリードアウ
ト傾斜磁場を印加している時間を短縮する必要がある。
しかし、傾斜磁場の印加量は印加時間と印加レベルの積
によって決定されるため、印加時間を短縮した際には、
そのぶん印加レベルを増加しなければ同一の傾斜磁場量
とはならない。従って、パルスシーケンスで設定し得る
最短Teは、装置の最大傾斜磁場強度、つまり、傾斜磁
場電源の最大容量によって制限される。傾斜磁場を発生
する傾斜磁場コイルは傾斜磁場電源に対して誘導負荷で
あり、高精度に大電流制御することは非常に困難であ
る。さらに、このような大きな変化磁界は人体に対する
影響の面からも好ましくなく、傾斜磁場強度は小さいほ
ど望ましいといえる。
In the pulse sequence of FIG. 6, it is necessary to shorten the time during which the encode gradient magnetic field and the read-out gradient magnetic field are applied in order to shorten Te.
However, since the applied amount of the gradient magnetic field is determined by the product of the application time and the application level, when the application time is shortened,
That is, the same gradient magnetic field amount is not obtained unless the applied level is increased. Therefore, the shortest Te that can be set by the pulse sequence is limited by the maximum gradient magnetic field strength of the apparatus, that is, the maximum capacity of the gradient magnetic field power supply. The gradient magnetic field coil that generates the gradient magnetic field is an inductive load for the gradient magnetic field power source, and it is very difficult to control a large current with high accuracy. Further, such a large changing magnetic field is not preferable in terms of influence on the human body, and it can be said that the smaller the gradient magnetic field strength is, the more preferable.

【0010】本発明はこのような傾斜磁場強度に起因す
る問題を解決し、少ない傾斜磁場電源容量でも短いTe
の設定が可能で、良好なT1強調画像を得られるMRI
装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the problem caused by such gradient magnetic field strength, and has a short Te even with a small gradient magnetic field power source capacity.
MRI that can be set to obtain a good T1-weighted image
The purpose is to provide a device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前述のようにTeの短縮
にはエンコード傾斜磁場,リードアウト傾斜磁場の印加
時間を短くする必要があるが、この手段を図1を用いて
説明する。通常の2DFT法による撮像では、画像の分
解能を確保する目的から、エンコードNo.を±128〜
±256程度に設定するが、ここでは説明を簡略化する
ために+6エンコードから−6エンコードまでゼロを含
めて13回計測を行なって画像再構成するものとする。
As described above, in order to shorten Te, it is necessary to shorten the application time of the encode gradient magnetic field and the read-out gradient magnetic field, and this means will be described with reference to FIG. In normal imaging by the 2DFT method, the encoding No. is set to ± 128 to obtain the image resolution.
Although it is set to about ± 256, here, in order to simplify the description, it is assumed that the image is reconstructed by performing 13 measurements from +6 encode to −6 encode including zero.

【0012】まず、エンコード傾斜磁場であるが、従来
のパルスシーケンス(破線で表示)では印加時間を一定
に保って印加レベルを増減して傾斜磁場量を制御(この
方法を以下、印加レベル制御と呼ぶことにする)してい
る。このため、Teは全計測にわたって一定であり、繰
り返し時間Trも変化せず、全計測時間はTrの13倍
となる。この従来方法では最大のエンコード傾斜磁場
(No.+6及びNo.−6)を印加できるように、傾斜磁場
電源の容量に応じて印加時間が決定され、この結果、最
短Teが制限される。
First, regarding the encoding gradient magnetic field, in the conventional pulse sequence (shown by a broken line), the application time is kept constant and the application level is increased or decreased to control the gradient magnetic field amount (this method is referred to as application level control hereinafter). I'll call it). Therefore, Te is constant over the entire measurement, the repetition time Tr does not change, and the total measurement time is 13 times the Tr. The maximum encoding gradient field in this conventional method
The application time is determined according to the capacity of the gradient magnetic field power supply so that (No. + 6 and No.-6) can be applied, and as a result, the shortest Te is limited.

【0013】ところで、2DFT法による信号計測では
エンコードNo.の範囲に応じて、採取される情報が異な
っている。この様子を図8を用いて説明する。
By the way, in the signal measurement by the 2DFT method, the collected information differs depending on the range of the encoding No. This situation will be described with reference to FIG.

【0014】13回の全計測データを使用して再構成処
理をすると正常な画像が得られるものとする。ここで、
中央部(以下、ゼロエンコードを含む幾つかの低いエン
コード部分を中央部と記す)の+3から−3までの7つ
のエンコード情報だけを使用して再構成処理をすると、
エンコード方向の粗い情報だけ(低い周波数成分に相当
する)を利用することになるため、画像の明暗のコント
ラスは得られるが、輪郭などの細かい細分情報が得られ
ず、不鮮明な画像となる。これに対して周辺部(以下、
中央部以外のエンコード部分を周辺部と記す)のデータ
である+4から+6及び−4から−6までの6つのエン
コード(高周波データ対応)に、中央部には、ゼロデー
タを挿入して再構成処理を行うと輪郭情報を抽出した画
像が得られる。このことから、再構成の使用エンコード
データ範囲に応じて、画像のコントラスト成分と輪郭成
分にほぼ分離することが可能であることが分かる。この
ため、画像のコントラストを決定する中央部のみでも、
Teを短く設定すればT1強調画像を得られることにな
る。
It is assumed that a normal image can be obtained by performing a reconstruction process using all measurement data of 13 times. here,
When the reconstruction process is performed using only seven pieces of encoding information from +3 to -3 in the central portion (hereinafter, some low encoding portions including zero encoding are referred to as the central portion),
Since only the coarse information in the encoding direction (corresponding to the low frequency component) is used, the contrast of light and dark of the image can be obtained, but fine subdivision information such as contours cannot be obtained, and the image becomes unclear. On the other hand, the peripheral part (hereinafter,
Reconstructed by inserting zero data in the central part into 6 encodes (corresponding to high frequency data) of +4 to +6 and -4 to -6, which are data of the encoded part other than the central part are referred to as peripheral parts). When the processing is performed, an image in which contour information is extracted is obtained. From this, it is understood that it is possible to almost separate the image into the contrast component and the contour component according to the used encoded data range of the reconstruction. Therefore, even in the central part that determines the contrast of the image,
If Te is set short, a T1-weighted image can be obtained.

【0015】そこで、本発明は、図1の実線で示すよう
にエンコード傾斜磁場量の制御を、画像強調に比較的関
与しない周辺部は従来どおり印加レベル制御によって行
ない、中央部では印加レベルを一定値に維持しつつ印加
時間を変更する制御(以下、印加時間制御と記す)に切
り替えることによって印加時間を減少し、そのぶんTe
を短縮して計測を行なうようにする。また、リードアウ
ト傾斜磁場の印加時間もこれに伴って短くする必要があ
る。しかし、この場合Teを短縮したために、受信信号
のサンプリング時間が減少し、データに欠落を生じる。
これを補正する必要があるが、この詳細を図3を用いて
説明する。従来のシーケンス(a)ではエコー信号のピ
ークを中心とした信号サンプリングが行なわれ、各エン
コードでのサンプリングデータを集めて作られる受信デ
ータ空間を全て満たすことができる。これに対して、本
発明によるシーケンス(b)ではTeの短縮によりエコ
ー信号のピーク位置がサンプリング時間の前方へ移動
し、さらに、前半の時間余裕が減るために、サンプリン
グ点数が少なくなる。すなわち、非対称サンプリングと
なる。このサンプリング点数の減少によるデータの欠落
はリードアウト方向での分解能の低下となり、問題であ
る。そこで、欠落データの推定を行なう。
Therefore, according to the present invention, as shown by the solid line in FIG. 1, the encoding gradient magnetic field amount is controlled by the application level control in the peripheral portion which is relatively unrelated to the image enhancement as usual, and the application level is constant in the central portion. The application time is reduced by switching to the control of changing the application time while maintaining the value (hereinafter, referred to as application time control).
To shorten the measurement. Further, the application time of the read-out gradient magnetic field needs to be shortened accordingly. However, in this case, since Te is shortened, the sampling time of the received signal is shortened and data is lost.
Although this needs to be corrected, the details will be described with reference to FIG. In the conventional sequence (a), signal sampling centered on the peak of the echo signal is performed, and it is possible to fill the entire reception data space created by collecting sampling data in each encoding. On the other hand, in the sequence (b) according to the present invention, the peak position of the echo signal moves to the front of the sampling time due to the shortening of Te, and the time margin in the first half decreases, so that the number of sampling points decreases. That is, asymmetric sampling is performed. The loss of data due to the decrease in the number of sampling points is a problem because the resolution in the read-out direction decreases. Therefore, the missing data is estimated.

【0016】受信されるNMR信号はデータ空間上の対
角位置において、互いに複素共役の関係にあり、ピーク
以後のデータが全てサンプリングされていれば、前半部
分を演算によって推定補間することが可能である。この
手法を用いて、実際の前半部の欠落したサンプリングデ
ータから前半部を推定して、受信データ空間を満たすよ
うにする。図に示すようにゼロエンコード部が最も推定
部分が大きくなり、Teが長くなるに従って、サンプリ
ング時間も長くでき、推定部分は少なくなる。
The received NMR signals are in a complex conjugate relationship with each other at diagonal positions in the data space. If all the data after the peak are sampled, the first half can be estimated and interpolated by calculation. is there. Using this method, the first half is estimated from the actual missing first half sampling data so that the reception data space is filled. As shown in the figure, the zero-encoding part has the largest estimated portion, and the longer Te, the longer the sampling time and the smaller the estimated portion.

【0017】以上のようにして、本発明では図1に示す
エンコード傾斜磁場,リードアウト傾斜磁場の印加時間
を中央部において減少するように制御し、これによって
TeおよびTrを短縮して良好なT1強調画像を従来方
法よりも短い時間で撮像可能にする。エンコード傾斜磁
場を印加レベル制御から印加時間制御へ切り替える位置
は全エンコード点数や要求される画像の強調度,装置の
傾斜磁場電源容量などによって左右され、最適位置を選
択する。
As described above, according to the present invention, the application time of the encode gradient magnetic field and the read-out gradient magnetic field shown in FIG. 1 is controlled so as to be reduced in the central portion, whereby Te and Tr are shortened and good T1 is obtained. The enhanced image can be captured in a shorter time than the conventional method. The position at which the encoding gradient magnetic field is switched from the application level control to the application time control depends on the total number of encoding points, the required image enhancement degree, the gradient magnetic field power supply capacity of the apparatus, etc., and the optimum position is selected.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、エンコード傾斜磁場の制御手
段を中央部でレベル制御から時間制御に切り替えて行な
い、同時にリードアウト傾斜磁場の印加時間も短くし
て、Teを短縮し、サンプリングデータ推定処理と共に
良好なT1強調画像を従来よりも短時間に撮像すること
が可能であり、少ない傾斜磁場電流で効率的に良好なM
RI画像を撮像できる。
According to the present invention, the control means of the encode gradient magnetic field is switched from the level control to the time control at the central portion, and at the same time, the application time of the read-out gradient magnetic field is shortened to shorten Te and to estimate the sampling data. It is possible to capture a good T1-weighted image together with the processing in a shorter time than in the past, and efficiently obtain a good M with a small gradient magnetic field current.
An RI image can be taken.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図5は本発明に係るMRI装置の全体
構成例を示すブロック図である。このMRI装置は、核
磁気共鳴(NMR)現象を利用して被検体6の断層画像
を得るもので、静磁場発生磁石10と、中央処理装置
(以下CPUという)11と、シーケンサ12と、送信
系13と、傾斜磁場発生系14と、受信系15と、信号
処理系16とからなる。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the MRI apparatus according to the present invention. This MRI apparatus obtains a tomographic image of the subject 6 by utilizing a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon, and includes a static magnetic field generating magnet 10, a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 11, a sequencer 12, and a transmitter. The system 13 includes a gradient magnetic field generation system 14, a reception system 15, and a signal processing system 16.

【0020】上記静磁場発生磁石10は、被検体6に強
く均一な静磁場を与えるもので、上記被検体6の周りの
ある広がりをった空間に永久磁石方式又は常電導方式あ
るいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。上
記シーケンサ12は、CPU11の制御で動作し、被検
体6の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信
系13及び傾斜磁場発生系14並びに受信系15に送る
ものである。
The static magnetic field generating magnet 10 gives a strong and uniform static magnetic field to the subject 6, and a permanent magnet type, a normal conducting type or a superconducting type is provided in a certain space around the subject 6. A magnetic field generating means is arranged. The sequencer 12 operates under the control of the CPU 11 and sends various commands necessary for collecting tomographic image data of the subject 6 to the transmission system 13, the gradient magnetic field generation system 14, and the reception system 15.

【0021】上記送信系13は、高周波発振器17と変
調器18とパワーアンプ19と送信側の照射コイル20
とからなり、上記高周波発振器17から出力された高周
波パルスをシーケンサ12の命令に従って変調器18で
変調し、この変調された照射パルスをパワーアンプ19
で増幅した後に被検体6に近接して配置された照射コイ
ル20に供給することにより、電磁波が被検体6に照射
されるようになっている。
The transmission system 13 includes a high frequency oscillator 17, a modulator 18, a power amplifier 19, and an irradiation coil 20 on the transmission side.
The high frequency pulse output from the high frequency oscillator 17 is modulated by the modulator 18 in accordance with the instruction from the sequencer 12, and the modulated irradiation pulse is supplied to the power amplifier 19
After being amplified by, the electromagnetic waves are applied to the subject 6 by supplying them to the irradiation coil 20 arranged close to the subject 6.

【0022】上記傾斜磁場発生系14は、X,Y,Zの
三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル21と、それぞれの
コイルを駆動する傾斜磁場電源22とからなり、上記シ
ーケンサ12からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾
斜磁場電源22を駆動することにより、X,Y,Zの三
軸方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検体6に印加す
るようになっている。この傾斜磁場の加え方により、被
検体6に対するスライス面を設定することができる。
The gradient magnetic field generation system 14 is composed of a gradient magnetic field coil 21 wound in three axial directions of X, Y and Z, and a gradient magnetic field power source 22 for driving each coil, and a command from the sequencer 12 is given. By driving the gradient magnetic field power sources 22 of the respective coils in accordance with the above, gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz in the three axial directions of X, Y, Z are applied to the subject 6. The slice plane for the subject 6 can be set by the method of applying the gradient magnetic field.

【0023】上記受信系15は、受信コイル2と受信回
路23と直交位相検波器24とA/D変換器25とから
なり、上記送信側の照射コイル20から照射された電磁
波による被検体6の応答の電磁波(NMR信号)は被検
体6に近接して配置された受信コイル2で検出され、受
信回路23を介して直交位相検波器24へ入力され、直
交位相検波器24で高周波発振器17の出力信号に同期
して波形整形されるとともにsin成分,cos成分の
二系統の信号に分離して出力され、次いでそれらの二系
統の信号はA/D変換器25によりデジタル信号に変換
されて信号処理系16へ送られるようになっている。
The receiving system 15 comprises a receiving coil 2, a receiving circuit 23, a quadrature detector 24 and an A / D converter 25, and the subject 6 is irradiated with the electromagnetic waves emitted from the transmitting side irradiation coil 20. The response electromagnetic wave (NMR signal) is detected by the receiving coil 2 arranged close to the subject 6, is input to the quadrature phase detector 24 via the receiving circuit 23, and the quadrature phase detector 24 causes the high frequency oscillator 17 The waveform is shaped in synchronism with the output signal, and the signals of the two systems of the sin component and the cos component are separated and output. Then, the signals of these two systems are converted into digital signals by the A / D converter 25 and the signals are output. It is designed to be sent to the processing system 16.

【0024】信号処理系16は、CPU11と、磁気デ
ィスク26及び光ディスク27等の記録装置と、CRT
等のディスプレイ28とからなり、受信系15から入力
したデータに対し上記CPU11でフーリエ変換,補正
係数計算,画像再構成等の処理を行ない、任意断面の信
号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行なって
得られた信号強度分布を画像化してディスプレイ28に
表示するようになっている。なお、本図において、照射
コイル20と受信コイル2及び傾斜磁場コイル21は、
被検体6の周りの空間に配置された静磁場発生磁石10
の磁場空間内に配置されている。
The signal processing system 16 includes a CPU 11, a recording device such as a magnetic disk 26 and an optical disk 27, and a CRT.
The CPU 11 performs processing such as Fourier transform, correction coefficient calculation, image reconstruction, etc. on the data input from the receiving system 15, and performs an appropriate calculation on a signal intensity distribution of an arbitrary cross section or a plurality of signals. The signal intensity distribution obtained by performing the above is imaged and displayed on the display 28. In this figure, the irradiation coil 20, the receiving coil 2 and the gradient magnetic field coil 21 are
Static magnetic field generating magnet 10 arranged in the space around the subject 6
It is located in the magnetic field space.

【0025】ここで、本発明によるパルスシーケンスを
SE法を例にして説明する。図6は従来のSE法シーケ
ンスのタイミング図である。90度と180度の照射パ
ルス間にエンコード傾斜磁場とリードアウト傾斜磁場が
印加される。計測はエンコード傾斜磁場の印加量を正負
の極性で256〜512回、変えながら行なわれるが、
通常は印加時間tは一定にして、印加レベルを変更する
ことによって制御している。勿論、最大エンコード傾斜
磁場レベルは傾斜磁場電源の容量内になければならな
い。例えば、印加時間tが10msで、傾斜磁場コイル
電流が100Aのとき必要なエンコード方向の位相回転
が得られているものとすると、tを半分の5msにする
ためには、コイル電流を200A流す必要がある。すな
わち、印加時間の最短値は傾斜磁場電源の電流容量によ
って決定される。これによってTeの最短限界値も決定
される。
Here, the pulse sequence according to the present invention will be described by taking the SE method as an example. FIG. 6 is a timing chart of the conventional SE method sequence. An encode gradient magnetic field and a read-out gradient magnetic field are applied between the irradiation pulses of 90 degrees and 180 degrees. The measurement is performed while changing the applied amount of the encode gradient magnetic field 256 to 512 times with positive and negative polarities.
Normally, the application time t is kept constant and controlled by changing the application level. Of course, the maximum encode gradient field level must be within the capacity of the gradient field power supply. For example, if the applied time t is 10 ms and the required phase rotation in the encoding direction is obtained when the gradient magnetic field coil current is 100 A, then 200 A of coil current needs to be passed in order to reduce t to 5 ms. There is. That is, the minimum value of the application time is determined by the current capacity of the gradient magnetic field power supply. This also determines the minimum Te limit.

【0026】本発明をSE法シーケンスに適用した場合
のタイミング図を図4に示す。この図はエンコードNo.
+4と+3の部分であるが、±3以内の中央部を印加時
間制御に切り替えた例である。No.+4までは印加レベ
ル制御で、印加時間tは一定である。No.+3では印加
時間制御に変わり、印加レベルは変化せずに印加時間が
tからt3に減少している。これによって照射パルス間
隔を狭くでき、その2倍の時間であるTeをTe3に短
縮することができる。この場合、リードアウト傾斜磁場
の印加時間も同様に短くする必要があるが、この作用に
関して図2を用いて説明する。照射パルス間に印加され
るリードアウト傾斜磁場によって各スピンの位相が拡散
され、180度パルスによって方向反転された後、再び
リードアウト傾斜磁場の印加によって拡散した位相が収
束し、拡散時の傾斜磁場量と同一の収束傾斜磁場量が印
加された時点でエコー信号のピークが発生する。そし
て、この収束傾斜磁場の印加状態で信号を受信し、デー
タのサンプリングを行なう。従って、収束傾斜磁場の印
加時間は拡散傾斜磁場の印加時間の2倍となっている。
FIG. 4 shows a timing chart when the present invention is applied to the SE method sequence. This figure is encoded No.
Regarding the +4 and +3 parts, this is an example in which the central part within ± 3 is switched to the application time control. The application level control is performed up to No. +4, and the application time t is constant. In No. +3, the application time control is changed, and the application time is reduced from t to t3 without changing the application level. As a result, the irradiation pulse interval can be narrowed, and Te, which is twice as long, can be shortened to Te3. In this case, the application time of the read-out gradient magnetic field also needs to be shortened similarly, but this effect will be described with reference to FIG. The phase of each spin is diffused by the read-out gradient magnetic field applied between the irradiation pulses, the direction is reversed by the 180-degree pulse, and then the diffused phase is converged by the application of the read-out gradient magnetic field again. The peak of the echo signal occurs at the time when the same amount of convergent gradient magnetic field as the amount is applied. Then, a signal is received in the applied state of the convergent gradient magnetic field and data sampling is performed. Therefore, the application time of the convergent gradient magnetic field is twice the application time of the diffusion gradient magnetic field.

【0027】このようにして、エコー信号のピークを中
心にしたデータの対称サンプリングが行なえる。しかし
ながら、拡散傾斜磁場の印加時間を短くすると、拡散の
途中で方向が反転し、収束傾斜磁場が印加されるので、
先の例よりも早い時点でエコー信号のピークが生じる。
つまり、Teが短縮されたわけであるが、図2から分か
るようにデータのサンプリングが前半の一部分を欠落し
た非対称サンプリングとなっている。このようにサンプ
リング点数が少ないと、画像の分解能が低下するので、
このままでは問題である。リードアウト傾斜磁場の印加
レベルを増加して、印加時間の減少を補い、対称サンプ
リングにする方法も考えられるが、このようにすると受
信信号の帯域が増加して、SN比に不利となるので賢明
ではない。そこで、NMR信号が受信データ空間上の対
角位置で複素共役となり、データに対称性があるという
性質を利用して、計算によってサンプリングの欠落部分
を推定して、データ採取を行なうようにする。
In this way, symmetrical sampling of data centered on the peak of the echo signal can be performed. However, if the application time of the diffusion gradient magnetic field is shortened, the direction is reversed during the diffusion and the converging gradient magnetic field is applied,
The peak of the echo signal occurs earlier than in the previous example.
That is, Te is shortened, but as can be seen from FIG. 2, data sampling is asymmetric sampling in which the first half is omitted. If the number of sampling points is small like this, the resolution of the image will decrease.
This is a problem as it is. It is conceivable to increase the application level of the readout gradient magnetic field to compensate for the decrease in the application time and use symmetrical sampling. However, this increases the bandwidth of the received signal and is disadvantageous to the SN ratio. is not. Therefore, the NMR signal is complex-conjugated at a diagonal position in the received data space, and the property that the data has symmetry is used to estimate the missing portion of sampling by calculation and collect data.

【0028】以上、述べたように本発明によるパルスシ
ーケンスでは、画像のコントラストを決定するエンコー
ドNo.の中央部でTeを短縮することができるため、十
分にT1強調のかかった画像を得ることができる。この
強調効果において、エンコード傾斜磁場を印加レベル制
御から印加時間制御に切り替える点の設定が重要であ
り、要求される画像の強調状態や、装置の傾斜磁場電源
容量などによって、最適点に設定する必要がある。ま
た、画像再構成の時点で、Teの異なる受信データを合
成することになるため、データのレベル補正などに考慮
する必要がある。
As described above, in the pulse sequence according to the present invention, Te can be shortened at the central portion of the encoding No. that determines the contrast of the image, so that an image with sufficient T1 emphasis can be obtained. it can. In this enhancement effect, it is important to set the point at which the encode gradient magnetic field is switched from the application level control to the application time control, and it is necessary to set it at the optimum point depending on the required image enhancement state and the gradient magnetic field power supply capacity of the device. There is. Further, at the time of image reconstruction, received data having different Tes will be combined, so that it is necessary to consider for data level correction and the like.

【0029】さらに、本発明によるシーケンスでは、T
eの短縮に伴ってTrも短縮できるため、全計測時間を
短くできるという効果もある。また、T1強調撮像にお
いてはTrに最適値が存在するため、Trをこの最適値
に合わせて設定し、Teの短縮による時間余裕を撮像枚
数の増加に利用してもよい。
Furthermore, in the sequence according to the present invention, T
Since Tr can be shortened as e is shortened, the total measurement time can be shortened. Further, since there is an optimum value for Tr in T1-weighted imaging, Tr may be set in accordance with this optimum value, and the time margin due to shortening Te may be used to increase the number of images to be picked up.

【0030】本発明は、SE法だけでなく、その他のパ
ルスシーケンスにも適用可能である。例えば、図10は
グラジェントエコー(GE)法のタイミング図である
が、照射パルス直後にエンコード傾斜磁場とリードアウ
ト傾斜磁場を印加し、このリードアウト傾斜磁場の極性
を反転して印加することによって、拡散した位相を収束
し、エコー信号を得るものである。通常はエンコード傾
斜磁場量の制御は印加レベル制御によるため、印加時間
t′は一定である。
The present invention can be applied not only to the SE method but also to other pulse sequences. For example, FIG. 10 is a timing diagram of the gradient echo (GE) method. By applying an encode gradient magnetic field and a read-out gradient magnetic field immediately after the irradiation pulse and reversing the polarity of the read-out gradient magnetic field, , The diffused phase is converged to obtain an echo signal. Normally, the control of the amount of the encoding gradient magnetic field is based on the application level control, so that the application time t'is constant.

【0031】本発明をGE法に適用した場合のタイミン
グ図を図9に示す。GE法でもSE法と全く同様にエン
コード傾斜磁場量の制御を中央部で、印加レベル制御か
ら印加時間制御に切り替えることによって、Teの短縮
を実現できる。この場合も非対称サンプリングとなる
(図2参照)のでデータの推定処理は必要である。GE
法では、Teの短縮は画像強調に対する効果ばかりでな
く、アンジオ撮像などの高機能シーケンスにおいても重
要な技術であるため、本発明は効果的である。
FIG. 9 shows a timing chart when the present invention is applied to the GE method. In the GE method as well, in the same way as the SE method, the control of the amount of the encoding gradient magnetic field is switched from the application level control to the application time control at the central portion, so that the reduction of Te can be realized. In this case as well, asymmetrical sampling is performed (see FIG. 2), so data estimation processing is necessary. GE
According to the method, shortening Te is not only an effect on image enhancement but also an important technique in high-performance sequences such as angio imaging, so the present invention is effective.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、全エ
ンコードの中央部でエンコード傾斜磁場量の制御を印加
レベル制御から印加時間制御に切り替えることによっ
て、この時間を短くし、最短Teの短縮を傾斜磁場電源
の強化なしに実現し、臨床上有効なT1強調画像を従来
よりも短時間に撮像可能にして、さらに、高機能シーケ
ンスにおけるTeの設定範囲を拡大し、良好なMRI画
像が得られるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the control of the encode gradient magnetic field amount is switched from the application level control to the application time control at the central portion of all the encodes, thereby shortening this time and shortening the minimum Te. Achieved shortening without strengthening the gradient magnetic field power source, enabling clinically effective T1-weighted images to be captured in a shorter time than before, and further expanding the Te setting range in high-performance sequences to obtain good MRI images. It has the effect of being obtained.

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

【図1】本発明による傾斜磁場印加およびTe,Tr説
明図。
FIG. 1 is an explanatory view of applying a gradient magnetic field and Te, Tr according to the present invention.

【図2】非対称サンプリング法説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an asymmetric sampling method.

【図3】部分信号採取による信号推定説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of signal estimation by partial signal sampling.

【図4】本発明によるスピンエコー法シーケンス説明
図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a spin echo method sequence according to the present invention.

【図5】MRI装置の全体構成図。FIG. 5 is an overall configuration diagram of an MRI apparatus.

【図6】スピンエコー法シーケンス説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a spin echo method sequence.

【図7】緩和時間による画像コントラストの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of image contrast according to relaxation time.

【図8】再構成画像の計測データ範囲による変化。FIG. 8 shows changes in the reconstructed image depending on the measurement data range.

【図9】本発明によるグラジェントエコー法シーケンス
説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a gradient echo method sequence according to the present invention.

【図10】グラジェントエコー法シーケンス説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a gradient echo method sequence.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9219−2J G01N 24/06 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location 9219-2J G01N 24/06 H

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検体に静磁場を与える磁気回路と、前記
被検体にスライス傾斜磁場,リードアウト傾斜磁場及び
エンコード傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記
被検体の組織を構成する原子の原子核に磁気共鳴を起こ
させる照射パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り
返し印加する照射コイルと、磁気共鳴信号を検出する受
信コイルと、前記検出信号を使って対象物体の物理的性
質をあらわす画像を得る画像再構成手段とを備えた磁気
共鳴イメージング装置において、一連の画像データ計測
におけるパルスシーケンスのエンコード傾斜磁場の印加
量制御を、印加時間を所定値に維持し印加レベルの変更
により行なうものと、印加レベルを所定値に維持し印加
時間の変更により行なうものとの2つの手法を組み合わ
せて行なうと共に、印加時間変更時には、これに伴って
リードアウト傾斜磁場の印加時間も変更する手段を設
け、エコー信号採取時間を変更して信号を受信し、受信
信号を合成して画像を再構成することを特徴とする磁気
共鳴イメージング装置。
1. A magnetic circuit for applying a static magnetic field to a subject, a gradient magnetic field coil for applying a slice gradient magnetic field, a read-out gradient magnetic field and an encode gradient magnetic field to the subject, and an atom constituting the tissue of the subject. An irradiation coil that repeatedly applies an irradiation pulse that causes magnetic resonance to the atomic nuclei in a predetermined pulse sequence, a receiving coil that detects a magnetic resonance signal, and an image that represents the physical properties of the target object using the detection signal In a magnetic resonance imaging apparatus including an image reconstructing means, the application amount control of an encoding gradient magnetic field of a pulse sequence in a series of image data measurement is performed by maintaining an application time at a predetermined value and changing the application level. While combining the two methods, one is to maintain the level at a predetermined value and the other is to change the application time. When the application time is changed, a means for changing the application time of the readout gradient magnetic field is provided accordingly, the echo signal acquisition time is changed, the signal is received, and the received signals are combined to reconstruct the image. Magnetic resonance imaging device.
【請求項2】リードアウト傾斜磁場印加時間を変更する
ものにおいては、エコー信号採取時間の短縮の結果生じ
る受信信号の非対称性を推定手段によって補正すること
を特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装
置。
2. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein in the case of changing the read-out gradient magnetic field application time, the asymmetry of the received signal resulting from the shortening of the echo signal sampling time is corrected by the estimating means. Resonance imaging device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020235505A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-26 国立大学法人新潟大学 Nuclear magnetic resonance imaging device, nuclear magnetic resonance imaging method, and program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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