JPH0852125A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受信系に存在する低周波ドリフトの悪影響を
抑える。 【構成】 傾斜磁場コイル１１から発生させられる読み
出し用傾斜磁場パルスの極性が繰り返し期間ごとに交互
に反転するよう、シーケンスコントローラ５２がデジタ
ル傾斜磁場波形発生器２１を制御する。この極性反転に
応じて、ホストコンピュータ５１がメモリ５３を操作す
ることによってメモリ５３に格納された各ラインのデー
タの、そのライン内での並び順の変換を行ない、その後
画像再構成装置５４が２次元フーリエ変換処理を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、核磁気共鳴現象（Ｍ
Ｒ現象）を利用してイメージングを行なう核磁気共鳴イ
メージング装置に関し、とくにその受信系でのドリフト
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴イメージング装置では、被検
体にＲＦパルスを照射することによりこれを励起し、こ
れからＮＭＲ信号を発生させる。そして、この被検体で
発生したＮＭＲ信号をＲＦコイルで受信し、位相検波し
た後、Ａ／Ｄ変換器により所定のレートでサンプリング
しデジタルデータに変換する。ところで、このような受
信系では直流オフセットや低周波ドリフトが不可避であ
り、そのため、収集データに直流成分や低周波ドリフト
成分が混入し、再構成画像に悪影響が及ぶ。

【０００３】そのため、従来より、収集されたＮＭＲ信
号そのものである生データの段階で、各サンプリング点
での一定量を差し引く方法（特開平１−１９５８４９号
公報）や、直流成分を最高変位成分に変換して画像端に
推移させる方法などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法は、いずれにしても、とくに低周波ドリフト
の改善という点ではそれほど効果があるものではないと
いう問題がある。すなわち、生データの段階で一定量を
差し引く方法は直流成分の除去にしか有効ではなく、１
ラインのデータ収集中に低周波でドリフトするドリフト
成分を有効に除去することはできない。また、直流成分
を画像端に推移させる方法では、画像端におさまらず、
画像の関心領域にまでアーティファクトが生じてしま
う。

【０００５】この発明は上記に鑑み、受信系に不可避の
低周波ドリフトの再構成画像への悪影響をなるべく抑制
するように改善した、核磁気共鳴イメージング装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による核磁気共鳴イメージング装置におい
ては、静磁場を発生する主磁場発生手段と、スライス選
択用傾斜磁場パルスを発生する手段と、読み出し用傾斜
磁場パルスを発生する手段と、位相エンコード用傾斜磁
場パルスを発生する手段と、磁場中に置かれた被検体に
ＲＦパルスを照射する手段と、被検体からのＮＭＲ信号
を受信し検波した後サンプリングしてデータを得る受信
手段と、該受信手段から得たデータを格納するデータ格
納手段と、該データ格納手段からデータを読み出して多
次元フーリエ変換処理する処理手段と、上記Ｋスペース
において位相エンコード量の方向に隣接するラインのデ
ータを取得する繰り返し期間の間で相互に読み出し用傾
斜磁場パルスの極性を反対極性とし、かつサンプリング
順序に応じて収集された各ラインでのデータ並びを、上
記の多次元フーリエ変換処理の前に、読み出し用傾斜磁
場パルスの極性を反対極性として収集したラインのデー
タにつき、反対方向に並べ換える制御手段とを備えるこ
とが特徴となっている。

【０００７】

【作用】核磁気共鳴イメージング装置では、読み出し用
傾斜磁場パルスにより、スピンの位相のリフォーカスを
行なってエコー信号を発生させるとともに、周波数エン
コードを施す。この１つのエコー信号を所定のレートで
サンプリングして多点のデータを得る。この多点のデー
タによるデータ列が１ラインのデータを構成する。そし
てこのエコー信号に位相エンコードを加えると、その位
相エンコード量に対応して位相が変化させられた１ライ
ンのデータが得られることになる。この位相エンコード
量を変化させて多数のラインのデータを収集し、Ｋスペ
ース（生データ空間）に配置し、２次元フーリエ変換す
ると画像が再構成される。位相方向に隣接する各ライン
を収集する繰り返し期間の間で読み出し用傾斜磁場パル
スの極性を相互に反対極性とすると、周波数エンコード
量の方向については反対方向に順次データをサンプリン
グすることになるので、これをラインの中で並べ換えれ
ば、画像再構成は支障なく行なえる。このようなデータ
の並べ換えを、隣接するラインごとに行なうので、各ラ
インのデータに低周波ドリフト成分が含まれている場
合、その低周波成分は位相エンコード量の方向において
バラバラなものとなり、位相エンコード量の方向に同じ
パターンが現われることをなくすことができる。そのた
め、再構成画像において現われるこの低周波ドリフト成
分によるアーティファクトは画像両端に追いやられて目
立たないものとなる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例にかかる核磁気共鳴イメージング装置は図１に示すよ
うに構成されている。この図１において、主磁場マグネ
ット１０は静磁場を発生するためのものである。通常、
超電導マグネットなどからなる。この静磁場に重畳する
傾斜磁場を発生するため傾斜磁場コイル１１が設けられ
る。この傾斜磁場コイル１１は３組のコイルよりなり、
その各々により、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に磁場強度がそ
れぞれ傾斜する３つの傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが発生
させられる。これら３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇ
ｚの１つを選択し、あるいはそれらを組み合わせること
により、任意の方向のスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、読
み出し（および周波数エンコード）用傾斜磁場Ｇｒ、位
相エンコード用傾斜磁場Ｇｐをつくることができる。

【０００９】この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間
には図示しない被検体が配置される。この被検体には、
ＲＦパルスを被検体に照射するとともにこの被検体で発
生したＮＭＲ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取
り付けられている。

【００１０】傾斜磁場コイル１１の各組のコイルには、
傾斜磁場電力増幅器２３からの所定波形の電流がそれぞ
れ供給される。シーケンスコントローラ５２の制御下で
デジタル傾斜磁場波形発生器２１からＧｓ，Ｇｒ，Ｇｐ
の各デジタルパルス波形が発生させられ、これがＤ／Ａ
変換器２２でアナログ信号に変換されて傾斜磁場電力増
幅器２３に入力される。このアナログ信号を増幅したも
のが傾斜磁場コイル１１の各組のコイルに供給されるた
め、デジタル傾斜磁場波形発生器２１から出力された所
望の波形に対応する、Ｇｓ，Ｇｒ，Ｇｐパルスが発生す
ることになる。これにより、スピンエコー法やグラジェ
ントエコー法などのパルスシーケンスで必要とされるパ
ルス波形のＧｓ，Ｇｒ，Ｇｐパルスの発生が可能とな
る。

【００１１】ＲＦパルスは、ＲＦコイル１２から被検体
に照射される。そのため、ＲＦ発振回路３４からのＲＦ
キャリア信号を振幅変調回路３３で振幅変調し、その変
調出力をＲＦ電力増幅器３５で増幅した後、ＲＦコイル
１２に供給する。ＲＦ発振回路３４はシーケンスコント
ローラ５２によって制御されており、被検体の共鳴周波
数に対応する周波数のＲＦキャリア信号を発生する。振
幅変調信号は、シーケンスコントローラ５２の制御下で
デジタルＲＦ波形発生器３１から発生させられたデジタ
ルのＲＦパルス波形をＤ／Ａ変換器３２でアナログ信号
に変換することによって得る。

【００１２】このようなＲＦパルスによって励起される
ことにより、被検体においてＮＭＲ信号が生じ、このＮ
ＭＲ信号はＲＦコイル１２によって受信され、前置増幅
器４１およびアンチエイリアジング用のフィルタ４２を
経て位相検波回路４３に送られて位相検波される。この
位相検波のためのリファレンス信号として上記のＲＦ発
振回路３４からのＲＦ信号が送られている。位相検波に
よって得られた信号はＡ／Ｄ変換器４４に送られ、所定
のサンプリングレートで順次でサンプルされ、１連のデ
ジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器４４から得ら
れたデータはホストコンピュータ５１に取り込まれ、メ
モリ５３に格納される。画像再構成装置５４は、メモリ
５３に格納されたデータを読み出して画像を再構成する
ための２次元フーリエ変換処理などを行なう。またこの
ホストコンピュータ５１は、種々の撮像スキャンを構成
するパルスシーケンスに応じて、シーケンスコントロー
ラ５２を制御する。

【００１３】ここで、イメージング用のパルスシーケン
スとしてグラジェントエコーシーケンスを採用した場合
について説明すると、図２に示すように、まずフリップ
角αのＲＦパルスをＧｓパルスとともに与えて所定のス
ライス面を選択励起する。その後、Ｇｒパルスを反転さ
せてスピンの位相をリフォーカスし、エコー信号Ｓ１
（Ｓ２、…）を生じさせる。この信号Ｓ１（Ｓ２、…）
が生じる前にＧｐパルスを加え、位相エンコードを施
す。Ｇｐパルスの大きさを繰り返しごとに変化させて異
なる位相エンコード量とし、繰り返しごとに順次信号Ｓ
１、Ｓ２、…を得る。

【００１４】ここでは位相エンコード量はプラス方向の
最大値から順次低くし、最後にマイナス方向の最大値と
なるようにしている。そのため、信号Ｓ１、Ｓ２、…の
各々から得られるライン＃１、＃２、…のデータは、図
３の（ａ）に示すように、Ｋスペース（生データ空間）
の位相エンコード量の方向において順次並べられるよう
なものとなる。

【００１５】そして、Ｇｒパルスについては図２に示す
ように繰り返しごとに極性を反転している。すなわち、
第１回目の（信号Ｓ１を発生させて、ライン＃１のデー
タを収集する）繰り返しでは、Ｇｒパルスははじめにマ
イナス側とされつぎに反転してプラス側とされる。これ
に対して２回目の（信号Ｓ２を発生させて、ライン＃２
のデータを収集する）繰り返しでは、Ｇｒパルスははじ
めにプラス側とされつぎに反転してマイナス側とされ
る。そこで信号Ｓ１は周波数エンコード量がマイナス側
からプラス側へと時間的に増加していくときに発生する
ものであるから、Ｋスペースにおけるライン＃１のデー
タは図３の（ａ）のライン＃１の矢印のように周波数エ
ンコード量が増加していく方向に得たものであるのに対
して、信号Ｓ２については逆に周波数エンコード量が時
間的に減少していくときに得ているので、ライン＃２の
矢印のように周波数エンコード量が減少していく方向に
得たものとなる。このＧｒパルスの極性反転は各繰り返
しごとに交互に行なわれるため、他のライン＃３、＃
４、…についても同様の関係となる。

【００１６】なお、図３の（ｂ）は通常のＫスペースに
おけるデータ取得順序を示している。Ｇｒパルスは通常
繰り返しごとに交互に反転させられることはなく、たと
えば図２の左側のようにはじめにマイナス側とされつぎ
に反転してプラス側とされたのであれば、この関係を変
化させることなく、各々の繰り返しにおいて同じように
繰り返される。そのため、図３の（ｂ）の矢印で示すよ
うにどのラインでも位相エンコード量に関して同じ方向
に順次データを取得することになる。

【００１７】ところで、上記のようにＧｒパルスを繰り
返しごとに交互に反転した場合周波数エンコード量の方
向についてはデータ取得順序が反転するのであるが、１
つの信号についてのデータサンプリングは時間的に順次
行なわれるので、１ラインのデータの並びは時間的な先
後関係に対応したものとなる。メモリ５３においてはこ
のような時間的な先後関係に対応した並び順で１ライン
のデータの格納が行なわれる。そのため、図５の（ａ）
に示すように周波数エンコード量の方向に対応するアド
レスの各々に格納された各ラインのデータ列はライン＃
１と＃２とでは周波数エンコード量の方向については違
ったものとなる。つまり、ライン＃１では右方向に周波
数エンコード量が多くなるのに対して、ライン＃２では
右方向に周波数エンコード量が小さくなる。

【００１８】そこで、画像再構成装置５４において２次
元フーリエ変換する前に、メモリ５３において各ライン
でのデータの並び順（図５の（ａ）の左右方向の並び
順）を、Ｇｒパルスの極性の反転に応じて、つまり反対
極性とされた偶数ラインについてのみ、まったく反対の
順番に並べ換える。すると、図５の（ｂ）のようにライ
ン＃２のデータが左右反転させられたことになり、すべ
てのラインのデータ列が右方向に周波数エンコード量が
多い関係となる。そのため、このような並べ換えが終了
したメモリ５３でのデータ並びはＫスペースでのデータ
並びに対応したものとなり、これを２次元フーリエ変換
することによって画像の再構成ができることになる。こ
のようなＧｒパルスの極性の反転の制御および各ライン
でのデータの並び順の変換は、ホストコンピュータ５１
やシーケンスコントローラ５２によって行なう。すなわ
ち、傾斜磁場コイル１１から発生させられる読み出し用
傾斜磁場パルスの極性が繰り返し期間ごとに交互に反転
するよう、シーケンスコントローラ５２がデジタル傾斜
磁場発生器２１を制御する。また、ホストコンピュータ
５１がメモリ５３を操作することによってメモリ５３に
格納された各ラインのデータの、そのライン内での並び
順の変換を行なう。

【００１９】前置増幅器４１、フィルタ４２、位相検波
回路４３等の受信系に図４の（ａ）で示すような低周波
ドリフトが存在すると、これが図４の（ｂ）に示す信号
と重畳するため、Ａ／Ｄ変換後に得られるデータとして
は図４の（ｃ）に示したようなものとなる。したがっ
て、図４の（ｃ）に示すような低周波ドリフト成分を含
んだデータ列が、図５の（ａ）に示すように各ラインの
データとしてメモリ５３に格納されることになる。この
場合、低周波ドリフト成分はどのラインについても同じ
ようなパターンで生じるものと考えられるので、このま
ま２次元フーリエ変換したのでは、その低周波ドリフト
成分が再構成画像にアーティファクトとなって現われ画
像を劣化させる。

【００２０】ところが、ここでは上記のように隣接する
ラインごとに交互にライン方向でのデータの並べ換えを
行なって図５の（ｂ）のようにしているため、低周波ド
リフト成分についてはラインごとにバラバラなものとな
り、画像のアーティファクトとしては目立たないものし
か発生しないようにすることができる。

【００２１】なお、上記は本発明の一つの実施例に関す
る記載であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種
々に変更することが可能であることはもちろんである。
すなわち、Ｋスペース上で位相エンコード方向に並べら
れる各ラインのデータのうち、隣接するラインの間で交
互に並べ換えを行なえばよいので、隣接するラインのデ
ータを取得する繰り返し期間の間でＧｒパルスの極性を
反転させればよい。このため、Ｋスペース上で隣接する
ラインのデータを順次取得していくのでないのであれ
ば、つまり位相エンコード量がランダムであるなら、Ｇ
ｒパルスの極性は必ずしも時間的に交互に反転させられ
るわけではなくなる。また、ラインのデータの並べ換え
は、必ずしもメモリ５３上で行なう必要はなく、要する
に並べ換えた状態で２次元フーリエ変換できるようにな
っていればよい。そのため、読み出し順序を換えながら
メモリ５３からの読み出しを行なって２次元フーリエ変
換するようにすることもできる。さらに、上記ではグラ
ジェントエコー法に基づくパルスシーケンスについて述
べたが、他の、スピンエコー法などの種々のパルスシー
ケンスに適用可能である。また、ホストコンピュータ５
１とシーケンスコントローラ５２の機能分担を別のもの
としたり、ホストコンピュータ５１に画像再構成演算機
能を持たせたりすることもできる。さらに受信系におい
てアンチエイリアジング用のフィルタ４２を位相検波回
路４３の後に挿入することなど、具体的な構成について
は種々に変更が可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明の核磁気共鳴イメージング装置によれば、受信系
に存在する低周波ドリフトが不可避であっても、その悪
影響を極力抑えた、優れた画質の再構成画像を得ること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる核磁気共鳴イメー
ジング装置のブロック図。

【図２】同実施例におけるパルスシーケンスを示すタイ
ムチャート。

【図３】生データ空間（Ｋスペース）を示す図。

【図４】信号や低周波ドリフトを示す波形図。

【図５】メモリの内容を示す図。

【符号の説明】

１０ 主磁場マグネット １１ 傾斜磁場コイル １２ ＲＦコイル ２１ デジタル傾斜磁場波形発生器 ２２、３２ Ｄ／Ａ変換器 ２３ 傾斜磁場電力増幅器 ３１ デジタルＲＦ波形発生器 ３３ 振幅変調回路 ３４ ＲＦ発振回路 ３５ ＲＦ電力増幅器 ４１ 前置増幅器 ４２ フィルタ ４３ 位相検波回路 ４４ Ａ／Ｄ変換器 ５１ ホストコンピュータ ５２ シーケンスコントローラ ５３ メモリ ５４ 画像再構成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9307−2Ｇ Ｇ０１Ｒ 33/22

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場を発生する主磁場発生手段と、ス
   ライス選択用傾斜磁場パルスを発生する手段と、読み出
   し用傾斜磁場パルスを発生する手段と、位相エンコード
   用傾斜磁場パルスを発生する手段と、磁場中に置かれた
   被検体にＲＦパルスを照射する手段と、被検体からのＮ
   ＭＲ信号を受信し検波した後サンプリングしてデータを
   得る受信手段と、該受信手段から得たデータを格納する
   データ格納手段と、該データ格納手段からデータを読み
   出して多次元フーリエ変換処理する処理手段と、上記Ｋ
   スペースにおいて位相エンコード量の方向に隣接するラ
   インのデータを取得する繰り返し期間の間で相互に読み
   出し用傾斜磁場パルスの極性を反対極性とし、かつサン
   プリング順序に応じて収集された各ラインでのデータ並
   びを、上記の多次元フーリエ変換処理の前に、読み出し
   用傾斜磁場パルスの極性を反対極性として収集したライ
   ンのデータにつき、反対方向に並べ換える制御手段とを
   備えることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。