JPH09117426A - 核スピントモグラフィ装置における画像シェーデングの防止方法 - Google Patents
核スピントモグラフィ装置における画像シェーデングの防止方法Info
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Abstract
ントモグラフィ装置における画像シェーデングの防止方
法の改良、即ち、当該の画像における陰影(シェーディ
ング)が防止されるように当該方法の発展改良を達成す
ること。 【構成】 マルチエコーシーケンスで作動される核スピ
ントモグラフィ装置における画像シェーデングの防止方
法において、パルスシーケンスの期間中印加される磁場
勾配(G)は少なくとも1つの方向で次の条件を充足す
るようにしたこと、即ち、 【数1】 但し。nは自然数であるようにしたこと。
Description
スで作動される核スピントモグラフィ装置における画像
シェーデングの防止方法であって、或1つの時点toに
て励起高周波パルスによりスピンの横磁化を被検対象物
内に生成し、前記励起高周波パルスにつづいて、時点t
1,t3,t5・・・にて上記励起高周波パルスには、
横磁化をリフェーズする少なくとも2つのリフォーカシ
ング高周波パルスを後続継起させ、そして時点t2,t
4,t6・・・にて読出インターバルを後続継起させる
ようにした当該方法に関する。
記の特徴点を備えるすべての手法を称する。
ス)により横磁化が生成される −少なくとも2つのさらなる高周波パルス(高周波リフ
ォーカシングパルス) (これらは高周波励起パルスにつづく)によっては当該
の横磁場がリフォーカシングされ、もって、第1パルス
によりトリガされる測定可能なMR信号が生ぜしめられ
る。それらのMR信号は例えば同じ要領で位相エンコー
ド(化)され得、それにより(その結果)、各共鳴信号
の緩和を観測し得、又は平均化によりS/N比を改善し
得る、最新適用例において比較的慣用的で、通用してい
るのは勿論励起高周波パルスの後生ぜしめられるMRー
信号の種々の異なる位相エンコードである。それによ
り、1つのMRー画像の再構成のためのデータ収集が一
層迅速になる。その種の手法はターボスピンエコー法と
称される。更に短縮される測定時間は次のようにすれば
可能である、即ち各リフォーカシング高周波パルスの後
毎に更に読出磁場勾配が多重に反転され、以て、そのつ
ど複数の信号が得られるようにするのである。その種の
パルスシーケンス(これは例えば米国特許第5,27
0,654号明細書に記載されている)は磁場勾配スピ
ンエコーと称される。
に必要とされるような印加される直線的磁場勾配それ自
体は、分離的には生ぜしめられ得ないことは公知であ
る。寧ろ、印加される磁場勾配はマクスウェルの方程式
に基づき常に横断方向磁場勾配成分を伴う。この問題は
一連の文献中に詳述されている。
rrors in NMR Images”, SMR
M Abstracts 1985, 第1037〜1
038頁によっては、上記の不都合な磁場勾配成分に基
づく位相ひずみ(歪み)の問題に就いて従来のスピンワ
ープ技術と関連して、説明されている。上記問題の解決
のため1つのバイポーラパルスを180°高周波パルス
により分離された2つの別個のモノポーラ(単極性)の
パルスに置換することが提案されている。
ジング(EPI)と関連した文献中で詳述されている。
このことは次のことに基因する、即ち磁場勾配が基本磁
場に対比して大であればあるほど、不都合な効果は益々
障害的になるということに基因する。但しEPI法の場
合、殊に短く、以て、高い磁場勾配が必要である。ここ
において、次の解決手段が提案されている。
ield “EPI Spatial Distort
ion in Non Transverse pla
nes”, SMRM Abstracts 198
9, 第361頁においてなされている提案によれば、
不都合な磁場勾配成分により惹起される空間的ひずみを
取得されたデータセットに対する後処理により、又はシ
ム電流のダイナミックな調整により除去するというもの
である。
chinson “Concomitant Magn
etic Field Gradients and
Their Effects on Imaging
at Low Magnetic Field Str
ength” Magnetic Resonance
Imaging, Vol 8,第33〜37頁 1
990によってはスピンエコーに対して次のことが提案
されている、即ちバイポーラパルス(これは例えば流れ
(フロー)のもとでリフォーカシングの際使用されるよ
うなものである)をユニポーラパルスで置換することが
提案されている。上記のユニポーラパルスは180°高
周波パルスにより分離されており、その結果、1つのバ
イポーラパルスとしての実効的働きを有する。
“Nonaxial WholeーBody Ins
tant Imaging” MRM 29, 第79
6〜803頁(1993) によってはEPIパルスシ
ーケンスの場合位相誤差の低減のため1つの90°パル
スと1つの180°との間にプリフェーズ磁場勾配が挿
入される。
論及していない。確認されたところによればマルチエコ
ーシーケンスの場合、画像中シェーディング(陰影)が
生じるのであり、殊に次のような場合に生じる、即ち、
勾配磁場強度が基本勾配(傾斜)磁場強度に比して大で
ある場合に生じる。要するに殊に問題が重大になるのは
わずかな基本勾配磁場強度および/又は強い磁場勾配の
場合である。
課題とするところは冒頭に述べた方法を次のように発展
改良することにある、即ち、当該の画像におけるシェー
ディング(陰影)、ないし、画像歪みが防止されるよう
に発展改良することにある。本発明の有利な発展形態は
引用請求項に示されている。
成要件により解決される。本発明の有利な発展形態は引
用請求項に示されている。
て詳述する。
のもとでの横(断方向)(transverse)磁場
成分の発生に就いて説明する。以降の考察、説明におい
て次のことを基礎としている、すなわち、デカルト座標
系をZー軸が主磁場の方向に位置するように選定するの
である。磁場成分Bx,By,Bzを有する磁場勾配G
は基本磁場Boと関連して、点X,Y,Zにおいて次の
ような磁場Bを生じさせる。
ある。MR造影に対してはBの絶対値が関与する。
常、2つの最初の項Bo及びBz(これは直線的磁場勾
配と関連して均一基本磁場を表す)のみが考慮される。
基本磁場に比して強い磁場勾配に対しては2次の項をも
はや無視できない。磁場強度GxのXー磁場勾配に対し
てはマックスウェルの方程式から次の関係式が得られ
る。
次関係性を生じさせる。磁場勾配Gyのy磁場勾配に対
しては類似の結果が得られる。
リンダ(円筒)対称性の仮定下で、次の関係式が得られ
る。
項を生じさせる。
設計(デザイン)に無関係に生じ、そして、殊に低磁場
系の場合及び高い磁場勾配の場合に障害的であることが
認められる。
によってはマルチエコーシーケンスにおいて干渉(イン
ターファレンス)が惹起され、上記の干渉(インターフ
ァレンス)は観測される。陰影(シェーディング)ない
し画像ひずみの原因となるものである。このことは以下
図1を用いて詳述する。
示されており、ここで、所要の磁場勾配のうちスライス
(層)選択磁場勾配(GS)のみを考察する。
磁場勾配GS1のもとで、高周波ー励起パルスRF1が
照射される。ここにおいて核スピンは90°変位(回
転)せしめられ、換言すれば横磁化が生ぜしめられる。
φ1はスライス(層)選択磁場勾配(グラジェント)の
(所望の)直線的項に基づく位相特性を示し、φ2は2
乗項に基づく位相特性を示す。明らかなように位相
φ1、φ2は、スライス(層)選択磁場勾配(GS1)
の1で示す2番目の半部において立上る。リフェージン
グのためには負の磁場勾配GS2が照射され、この磁場
勾配のもとで勿論、φ1ー項のリフォーカシングのみが
行われ、一方、φ2ー項は更に立ち上がり続ける。
ング高周波パルスRF2が照射され、ここで、スライス
(層)選択磁場勾配Gs3の作用下で照射される。ここ
で考慮しなければならないことには当該パルスは非理想
的な180°回転角度でないことに基づき、存在する横
磁化を反転するのみならず、stimulatedec
hoの発生を開始することである。stimulate
d echo路における位相は図1中点線で示す。1次
のエコー線路において、項φ1に関しても、又、項φ2
に関しても位相はスライス(層)選択磁場勾配Gs3の、
3で示す第1の半部において立ち上がり、反転される。
stimulated echo路においては両項に対
する位相位置(関係)φ1、φ2はそのままである。
じ、ここで、全位相φ(S1)を有する純然たる1次エ
コーとして生じる。
GS4の作用下でさらなるリフォーカシング高周波パル
スが後続継起する。ここで、位相位置(関係)は1次エ
コー路においてのみならず、 stimulated
echo路においても反転され、ここで、直線的な磁場
勾配項に関しても、2乗項に関しても反転される。以
て、時点t4にて第2スピンエコーS2が生じる。
の後続するスピンエコーは種々の位相位置(関係)を有
する1次エコー及びstimulated echoの
重畳により表される。上付“p”で表される1次成分に
対する位相位置は次の通りである。
ed成分の位相位置は次の通りである。
じでなければならない。
性経過から明らかなように充足される;φ1 pーφ1 s
=0. 但し、式6,7,12,による2次の項を考察すると、
当該条件は充足されない。それらの項によっては種々の
エコータイプ(型式)間で位置に依存する位相差が惹起
される。最も悪い場合には2つの重畳により消去が惹起
される(位相差がπに等しい場合)。
である場合、式(6)からB(t)が得られる。2次項
考察の際位相差 φ2 pーφ2 s(図1)を次のように得
る。
ション(位置)|z|=10cmにて下記関係性が得られ
る。
次及びstimulated echo(エコー)の破
壊的干渉が強い信号損失を以て生じる。
ルチエコーシーケンス(系列)の場合における画像シェ
ーディング(陰影)に対する原因をなすことが認識され
た。
エコーS2に関して当該干渉は次のようにして防止され
得る、即ちそれぞれの磁場勾配Gに対して下記の条件を
維持充足するようにするのである。
成立つ、それというのは式6、7、12から明らかなよ
うに、すべての空間方向でG2の同一の関係性が成立つ
からである。類似の条件はすべての後続するエコーS
2,S3,S4…Snに対して充足されなければなら
ず、それにより下記の一般的条件が得られる。
sに対して、式21による条件が充足されるパルスシー
ケンスの実施例を示す。図1との相違点は部分パルス2
は図1におけると異なってスライス(層)選択磁場勾配
Gs1ないしそれの部分パルス1に続いているのではな
く、スライス(層)選択磁場勾配Gs3ないしそれの部分
パルス4に続くことである。更に,同じスライス(層)
選択パルス2が後続のパルスシーケンスGsの両側に対
称的に付加される。図2にて示す位相φ2の特性経過か
ら明らかなようにstimulated echo及び
1次のエコーのφ2ー項間の位相差φ2 pーφ2 sは0に
なり、その結果非破壊的干渉が生じる。
磁場勾配(GS)にのみ係わるものである。それによっ
ては実際上最も強い干渉が惹起される。それというのは
読出磁場勾配及び位相エンコード磁場勾配が通常比較的
小さいからである。当該の磁場勾配に対してもパルスシ
ーケンス(系列)を次のように選定し得る、即ち、式
(21)による条件が充足されるように選定し得る。
係を以降図3〜図6を用いて説明する。図3は従来通り
印加された読出磁場勾配GRを示す。励起高周波パルス
RF1と第1のリフォーカシング高周波パルスRF2と
の間に磁場勾配パルスGR1が読出方向に印加され、上
記磁場勾配パルスは実施例ではスケーリングされた長さ
1と、スケーリングされた高さ3を有する。第1のスピ
ンエコーS1は後続するすべてのスピンエコーと同様に
スケーリングされた高さ1およびスピンエコーと同様に
スケーリングされた長さ2X3を有する読出磁場勾配G
Rのもとで読出される。直線的磁場勾配項に対する位相
位置(関係)特性経過から明らかなように1次エコーの
リフォーカシングによりスピンエコー信号が生じ、後続
のスピンエコーでは stimulated echo
もリフォーカシングされる。2乗の磁場勾配項に関し
て、勿論位相の一致(整合性)は生じない。磁場勾配G
Rに対して仮定された値を式21に代入すると、次のよ
うな関係式が得られる。
ー信号S2の場合、位相差 φ2 pーφ2 s が生じ、該位
相差によっては破壊的干渉が惹起され得る。
得る、即ち図4に示すように第1の磁場勾配GR1を比
較的長くし、ここで、該第1の磁場勾配は実施例ではス
ケーリングされた高さ1及びスケーリング長さ3を有す
るようにするのである。直線的磁場勾配項φ1に関する
位相特性経過φ1は殆ど代わらない状態におかれ、そし
て、磁場勾配GRのもとでの上昇急峻度はより小さなも
のになる。2乗の磁場勾配項に関しては直線的磁場勾配
に関するのと同じ位相回転のみが達成される。それによ
り、式21による条件が充足される。
2の場合、後続するスピンエコーの場合におけるよう
に、1次エコーとstimulated echo(エ
コー)との位相差が生じないようになる。
の実施例が示してある。この場合読出磁場勾配はそれぞ
れ所属のエコー時点に対して対称的であり、両側で負の
パルスを有する。実施例中では各読出磁場勾配の正の部
分は2X2のスケーリングされた長さと、スケーリング
された高さ1を有し、負のパルスはそれぞれ2のスケー
リングされた長さとー1のスケーリングされた高さを有
する。位相φ1の図示の様子から明らかように直線的磁
場勾配に由来する位相は1次的エコーに関しても、st
imulated echo に関しても、精確にエコ
ー時点にてリフォーカシングする。2乗の磁場勾配項に
関して例えばスピンエコーS2の時点にて再び、1次エ
コー路とstimulated echo 路との間の
位相差φ2 pーφ2 sが生じる。式21は充足されない、
それというのは次のような関係性が生じているからであ
る。
来す。
て、stimulated echoと1次エコーとの
間の位相差を防止し得る例を示す。図示の例では読出磁
場勾配GRの正の部分は一定の振幅1のもとで長さ2X
3に延長され、これに対して負の部分パルスは、一定の
振幅−1のもとで長さ1に短縮される。励起高周波パル
スRF1と第1リフォーカシングー高周波パルスRF2
間にスケーリングされた長さ1とスケーリングされた高
さ2を有する正の磁場勾配パルスGRが挿入される。直
線的磁場勾配項に関して、第2のスピンエコーS2以降
は1次エコー経路及びstimulated echo
路が再び一致する。但し図5による従来シーケンスと異
なって、例えば第2のスピンエコーS2の場合式21に
よる条件が充足される。
ho は非破壊的に相互に重畳する。
勾配GPの1例が示してある。ここで、各スピンエコー
S1,S2・・・は歩進的にシフトされた位相エンコー
ド磁場勾配で相異なって位相エンコードされる。歩進的
シフトは図7にて磁場勾配GPにおける線により示され
ている。各スピンエコーS1,S2…後毎に位相エンコ
ードは同じ振幅であるが逆方向の磁場勾配により再びリ
セットされる。それぞれ1次エコー路および stim
ulated echo 路 に対する位相特性経過の考
察からも明らかになることは、従来のパルスシーケンス
によっては、位相エンコード方向にて2乗の磁場勾配項
に関して、1次エコーと stimulated ec
ho との間の位相差が惹起され、以て、画像品質の問
題が生じ得るということである。
示す。ここで、励起高周波パルスRF1とリフォーカシ
ング高周波パルスRF2との間に1つのバイポーラ磁場
勾配が位相エンコード方向に挿入されている。更に各位
相エンコードパルスはスピンエコーの後に印加されるリ
フォーカシングパルスと同様にバイポーラである。その
種のパルスシーケンスによっては式21の条件が充足さ
れ得、その結果2乗の磁場勾配項の場合にも1次エコー
路と stimulated echo との間の位相
偏差は零になる。
1の条件を充足し、以て、破壊的干渉及びそれに伴う画
像シェーディングを防止し得る多数の手法のうちの幾つ
かのみを示すにすぎないことになる。同様に当該の手法
は図示のターボスピンエコーシーケンスに適用され得る
のみならず、既述のようにいずれの任意のマルチエコー
シーケンスにも適用し得ることである。
で作動される核スピントモグラフィ装置における画像シ
ェーデングの防止方法の改良、即ち、当該の画像におけ
る陰影(シェーディング)が防止されるように当該方法
の発展改良を達成するという効果が得られる。
(系列)を従来形式で印加されるスライス(層)選択磁
場勾配(GS)GS及び直線的及び2乗項に対する所属
の位相特性経過と共に示す問題点説明用概念図である。
ンス(系列)をパルスシーケンスGSに対する変更され
たパルスパターンを備えた様子で示す特性図である。
スパターンを有するマルチエコーパルスシーケンス(系
列)を示す特性概念図である。
るパターンを有するマルチエコーパルスシーケンスの特
性図である
ーンを有するマルチエコーパルスシーケンスの特性図で
ある
対するパターンを有するマルチエコーパルスシーケンス
の特性図である
マルチエコーパルスシーケンス(系列)を示す特性図で
ある。
勾配GPに対する作動印加されるパターンを有するマル
チエコーパルスシーケンスの特性図である
Claims (6)
- 【請求項1】 マルチエコーシーケンスで作動される核
スピントモグラフィ装置における画像シェーデングの防
止方法であって、或1つの時点toにて励起高周波パル
ス(RF1)によりスピンの横磁化を被検対象物内に生
成し、前記励起高周波パルス(RF1)につづいて、時
点t1,t3,t5・・・にて 、横磁化をリフェーズ
する少なくとも2つのリフォーカシング高周波パルス
(RF1,RF2,RF3,RF4・・・)を後続継起
させ、そして時点t2,t4,t6・・・にて読出イン
ターバルを後続継起させるようにした当該方法におい
て、 パルスシーケンスの期間中印加される磁場勾配(G)は
少なくとも1つの方向で次の条件を充足するようにし、
即ち、 【数1】 但し、nは自然数であるようにしたことを特徴とする核
スピントモグラフィ装置における画像シェーデングの防
止方法 - 【請求項2】 磁場勾配に対する条件(1)がすべての
空間方向で充足、維持されるようにした請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の方法であって、す
べての高周波パルス(RF1,RF2,RF3,RF4
・・・)がスライス(層)選択磁場勾配(GS)の作
用下で照射されるようにした当該方法において、 スライス(層)選択磁場勾配(GS2)の後、第1のリ
フォーカシング高周波パルス(RF2)に対して1つの
磁場勾配(2)をスライス(層)選択方向で後続継起さ
せ、前記磁場勾配(2)の振幅が励起高周波パルス(R
F1)のスライス(層)選択磁場勾配(GS1)の振幅
に等しく、且つ、それの持続時間は半分の長さであり、
更に、各々のさらなるスライス(層)選択磁場勾配(G
S)にそれぞれ1つの同じ磁場勾配(2)を前置及び後
置させることを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項1から3までのうち何れか1項記
載の方法であって、各核共鳴信号(S)が長さT及び振
幅Aの読出磁場勾配(GR)のもとで読出され、そし
て、励起高周波パルス(RF1)と第1のリフォーカシ
ング高周波パルス(RF2)との間にプリフェーズパル
ス(GRV)が読出方向に挿入されるようにした当該方
法において、 前記プリフェーズパルス(GRV)は振幅A及び長さT
/2を有することを特徴とする方法。 - 【請求項5】 請求項1から3までのうち何れか1項記
載の方法であって、各核共鳴信号(S)が長さT及び振
幅Aの読出磁場勾配(GR)のもとで読出され、また、
各読出磁場勾配(GR)の前及び後にそれぞれ1つの逆
の読出磁場勾配(GR−)印加されるようにした当該方
法において、 前記の逆の読出磁場勾配(GR−)の振幅ー時間積分の
和が当該の読出磁場勾配(GR)の振幅ー時間積分より
小であり、更に、励起高周波パルス(RF1)と第1の
リフォーカシング高周波パルス(RP2)との間に1つ
のプリフェーズパルス(GRV)が読出方向で挿入さ
れ、該プリフェーズパルスの振幅ー時間面積は、次のよ
うに選定されている、即ち磁場勾配(GR)に対する請
求項1の条件(1)が読出方向で充足されるようにした
ことを特徴とする方法。 - 【請求項6】 請求項1から5までのうち何れか1項
記載の方法であって、 各核共鳴信号(S)の前に核共
鳴信号毎に歩進的にシフトされる第1の位相エンコード
磁場勾配(GP1)を印加し、そして、各核共鳴信号
(S)後ごとに逆向きの第2の位相エンコード磁場勾配
(GP2)を同じ振幅ー時間積分を以て印加するように
した当該方法において、 2つの位相エンコード磁場勾配(GP1,GP2)をバ
イポーラ磁場勾配として生成し、更に、励起高周波パル
ス(RF1)と第1のリフォーカシング高周波パルス
(RP2)との間に1つのバイポーラプリフェーズ磁場
勾配(GPV)を挿入し、また、位相エンコード磁場勾
配(GP)及びバイポーラプリフェーズ磁場勾配(GP
1)を請求項1の条件(1)が充足されるように相互に
調整することを特徴とする方法。
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---|---|
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Family Applications (1)
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