JPH09253068A - 傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents
傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング方法Info
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- JPH09253068A JPH09253068A JP8064857A JP6485796A JPH09253068A JP H09253068 A JPH09253068 A JP H09253068A JP 8064857 A JP8064857 A JP 8064857A JP 6485796 A JP6485796 A JP 6485796A JP H09253068 A JPH09253068 A JP H09253068A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＧＭＮ用やフローエンコード用の傾斜磁場パル
スを使用する場合、高次の運動モーメントによる位相項
を補償でき且つエコー時間ＴＥを最短化。 【解決手段】傾斜磁場パルスとして極性反転する１番目
から４番目までの台形波パルスを与え、第１台形波パル
スの振幅ｇ，パルス幅ｔ，及びパルス傾斜度ｋを初期値
として与え、第１から第４台形波パルスまでのそれぞれ
のパルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２・ｔ，…を決める複数のパ
ルス幅係数ｂ１，ｂ２，…を既知とし、かつ第２以降の
台形波パルスの振幅ａ１・ｇ，ａ２・ｇ，…を決める傾
斜磁場強度係数ａ１，ａ２，…を未知とするパラメータ
を与えた上で、ＭＲ信号の位相項の式における各運動モ
ーメント毎の位相値を傾斜磁場パルスの使用目的に応じ
た所望値に制御又は補償するように位相項に関係する式
を解析的に解き、解析結果を満足させる第４台形波パル
スまでのパルス期間を規定するパルス幅係数ｂ３が最小
となるものを選択する。
スを使用する場合、高次の運動モーメントによる位相項
を補償でき且つエコー時間ＴＥを最短化。 【解決手段】傾斜磁場パルスとして極性反転する１番目
から４番目までの台形波パルスを与え、第１台形波パル
スの振幅ｇ，パルス幅ｔ，及びパルス傾斜度ｋを初期値
として与え、第１から第４台形波パルスまでのそれぞれ
のパルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２・ｔ，…を決める複数のパ
ルス幅係数ｂ１，ｂ２，…を既知とし、かつ第２以降の
台形波パルスの振幅ａ１・ｇ，ａ２・ｇ，…を決める傾
斜磁場強度係数ａ１，ａ２，…を未知とするパラメータ
を与えた上で、ＭＲ信号の位相項の式における各運動モ
ーメント毎の位相値を傾斜磁場パルスの使用目的に応じ
た所望値に制御又は補償するように位相項に関係する式
を解析的に解き、解析結果を満足させる第４台形波パル
スまでのパルス期間を規定するパルス幅係数ｂ３が最小
となるものを選択する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被検体の原子核スピ
ンの磁気共鳴（ＭＲ）現象を利用した磁気共鳴イメージ
ング（ＭＲＩ）に関し、特に、グラジェント・モーメン
ト・ナリング（ＧＭＮ）用およびフローエンコード用の
傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング
方法に関する。
ンの磁気共鳴（ＭＲ）現象を利用した磁気共鳴イメージ
ング（ＭＲＩ）に関し、特に、グラジェント・モーメン
ト・ナリング（ＧＭＮ）用およびフローエンコード用の
傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の医用分野における磁気共鳴イメー
ジングでは、被検体が置かれる３次元空間の位置情報を
ＭＲ信号に付加するために、その３次元空間に設定され
た、スライス方向、位相エンコード方向、読出し方向に
傾斜磁場パルスを印加するパルスシーケンスが多用され
ている。
ジングでは、被検体が置かれる３次元空間の位置情報を
ＭＲ信号に付加するために、その３次元空間に設定され
た、スライス方向、位相エンコード方向、読出し方向に
傾斜磁場パルスを印加するパルスシーケンスが多用され
ている。
【０００３】被検体の画像化しようとする領域に血流な
ど動く物質が在る場合、傾斜磁場中を原子核スピンが移
動することに因る動きの効果が生じる。この動きの効果
は通常のＭＲＩ像においては画像上にアーチファクトを
生じさせる一因になる。アーチファクトの少ないＭＲＩ
像を得たいとする要請から、傾斜磁場パルスは、また、
グラジェント・モーメント・ナリング（Gradient Momen
t Nulling ：ＧＭＮ）法（例えば、Pradip M. Pattany
et al., "Motion Artifact Suppression Tech-nique (M
AST) for MR Imaging", Journal of Computer Assisted
Tomography, 11(3):369-377, May/June 1987）を実施
できるパルスであることが望ましい。
ど動く物質が在る場合、傾斜磁場中を原子核スピンが移
動することに因る動きの効果が生じる。この動きの効果
は通常のＭＲＩ像においては画像上にアーチファクトを
生じさせる一因になる。アーチファクトの少ないＭＲＩ
像を得たいとする要請から、傾斜磁場パルスは、また、
グラジェント・モーメント・ナリング（Gradient Momen
t Nulling ：ＧＭＮ）法（例えば、Pradip M. Pattany
et al., "Motion Artifact Suppression Tech-nique (M
AST) for MR Imaging", Journal of Computer Assisted
Tomography, 11(3):369-377, May/June 1987）を実施
できるパルスであることが望ましい。
【０００４】このＧＭＮ法を実施するための傾斜磁場パ
ルスは原子核スピンの０次（位置）モーメントを制御す
るとともに、１次以上の運動モーメントによる位相項を
零に補償しようとするものである。
ルスは原子核スピンの０次（位置）モーメントを制御す
るとともに、１次以上の運動モーメントによる位相項を
零に補償しようとするものである。
【０００５】一方、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）に
おける血流などのフローイメージングは、上記動きの効
果を利用するものである。ＭＲＩにおけるフローイメー
ジングの画像化法には大きく分けて、縦磁化の振幅によ
るもの（振幅法、あるいはtime-of-flight法）と、横磁
化の位相によるもの（位相法）の２種類がある。それぞ
れ長所短所はあるが、特に、頭蓋内血管のような内径１
mm以下の細かい血管の造影には位相法が適している。
おける血流などのフローイメージングは、上記動きの効
果を利用するものである。ＭＲＩにおけるフローイメー
ジングの画像化法には大きく分けて、縦磁化の振幅によ
るもの（振幅法、あるいはtime-of-flight法）と、横磁
化の位相によるもの（位相法）の２種類がある。それぞ
れ長所短所はあるが、特に、頭蓋内血管のような内径１
mm以下の細かい血管の造影には位相法が適している。
【０００６】位相法は、静止スピンによる位相シフトと
運動スピンによる位相シフトの差が傾斜磁場中で有意と
なる現象を利用したもので、その位相シフト差が一般に
運動スピンのモーメント（例えば、速度）に比例するの
で、定量性も兼備えている。この位相法では、本来、振
幅情報は無関係であるが、位相の計算精度を上げるには
信号のＳ／Ｎ比向上が不可欠なので、エコー時間ＴＥを
できるだけ短くしてＳ／Ｎ比を上げる必要がある。
運動スピンによる位相シフトの差が傾斜磁場中で有意と
なる現象を利用したもので、その位相シフト差が一般に
運動スピンのモーメント（例えば、速度）に比例するの
で、定量性も兼備えている。この位相法では、本来、振
幅情報は無関係であるが、位相の計算精度を上げるには
信号のＳ／Ｎ比向上が不可欠なので、エコー時間ＴＥを
できるだけ短くしてＳ／Ｎ比を上げる必要がある。
【０００７】この位相法を実施するには、傾斜磁場パル
スの使用上の一態様を成すフローエンコードパルスを用
いる。フローエンコードパルスは原子核スピンの特定の
運動モーメント（例えば速度）による位相項のみを制御
し、それ以外の位相項は補償する（零にする）ことで血
流イメージングを行おうとするものである。
スの使用上の一態様を成すフローエンコードパルスを用
いる。フローエンコードパルスは原子核スピンの特定の
運動モーメント（例えば速度）による位相項のみを制御
し、それ以外の位相項は補償する（零にする）ことで血
流イメージングを行おうとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】血流が血管狭窄部や血
管分岐部などの断面積が変わる部位を通って流れる場
合、それらの部位では流れの方向や流速が複雑に変化す
るので、観測される位相シフト量には、１次モーメント
である速度の位相項だけでなく、高次のモーメント（加
速度項以上）が加算されることになる。このため、グラ
ジェンド・モーメント・ナリング（ＧＭＮ）法を精度良
く実施したり、血流速度を高精度に測定するには、その
高次モーメントによる位相項を補償する必要があり、そ
のためには、高次の傾斜磁場パルスを用いなくてはなら
ない。高次の傾斜磁場パルスを用いるということは、Ｇ
ＭＮ用のパルスやフローエンコードパルスの極性反転数
がより増えて、全体のパルス長が時間方向により伸びる
ので、必然的にＴＥも長くなり、ＭＲ信号の振幅値が下
がることに因り、Ｓ／Ｎ比の向上にも限界があった。つ
まり、位相の計算精度にも限界があり、画質や流速測定
の精度が思うように上がらず、信頼性にも不満が残って
いた。
管分岐部などの断面積が変わる部位を通って流れる場
合、それらの部位では流れの方向や流速が複雑に変化す
るので、観測される位相シフト量には、１次モーメント
である速度の位相項だけでなく、高次のモーメント（加
速度項以上）が加算されることになる。このため、グラ
ジェンド・モーメント・ナリング（ＧＭＮ）法を精度良
く実施したり、血流速度を高精度に測定するには、その
高次モーメントによる位相項を補償する必要があり、そ
のためには、高次の傾斜磁場パルスを用いなくてはなら
ない。高次の傾斜磁場パルスを用いるということは、Ｇ
ＭＮ用のパルスやフローエンコードパルスの極性反転数
がより増えて、全体のパルス長が時間方向により伸びる
ので、必然的にＴＥも長くなり、ＭＲ信号の振幅値が下
がることに因り、Ｓ／Ｎ比の向上にも限界があった。つ
まり、位相の計算精度にも限界があり、画質や流速測定
の精度が思うように上がらず、信頼性にも不満が残って
いた。
【０００９】そこで、本発明の目的は、ＧＭＮ用やフロ
ーエンコード用の傾斜磁場パルスを使用する場合、高次
の運動モーメントによる位相項を補償でき、且つ、エコ
ー時間ＴＥを最短化できる傾斜磁場パルスの解析的な設
定方法および磁気共鳴イメージング方法を提供すること
にある。
ーエンコード用の傾斜磁場パルスを使用する場合、高次
の運動モーメントによる位相項を補償でき、且つ、エコ
ー時間ＴＥを最短化できる傾斜磁場パルスの解析的な設
定方法および磁気共鳴イメージング方法を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、この発明の傾斜磁場パルスの設定方法は、磁気共鳴
（ＭＲ）イメージングのためのパルスシーケンスに組み
込まれる傾斜磁場パルスとして時間的に前後して極性反
転する１番目から複数番目までの３つ以上の台形波パル
スを与え、この第１番目の台形波パルスの振幅ｇ，パル
ス幅ｔ，及び極性反転側のパルス傾斜度ｋを初期値とし
て与え、この第１番目から複数番目の台形波パルスまで
のそれぞれのパルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２・ｔ，…を決め
る複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ２，…を既知とし、かつ
第２番目以降の台形波パルスの振幅ａ１・ｇ，ａ２・
ｇ，…を決める傾斜磁場強度係数ａ１，ａ２，…を未知
とするパラメータを与えるステップと、ＭＲ信号Ｓ
（ｔ）の位相項φ（ｔ）の少なくとも静止している原子
核スピンによる位相項φ0 （ｔ）、速度モーメントを有
する原子核スピンによる位相項φ1 （ｔ）、及び加速度
モーメントを有する原子核スピンによる位相項φ
2 （ｔ）の各値を前記傾斜磁場パルスの使用目的に応じ
た所望値に制御又は補償するように上記位相項φ（ｔ）
に関係する式を解析的に解くステップと、この解析結果
を満足させる前記複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ２，…の
組み合わせの中で最終番目の台形波パルスまでのパルス
期間を規定する前記パルス幅係数が最小となるものを選
択するステップと、を備えたものである。
め、この発明の傾斜磁場パルスの設定方法は、磁気共鳴
（ＭＲ）イメージングのためのパルスシーケンスに組み
込まれる傾斜磁場パルスとして時間的に前後して極性反
転する１番目から複数番目までの３つ以上の台形波パル
スを与え、この第１番目の台形波パルスの振幅ｇ，パル
ス幅ｔ，及び極性反転側のパルス傾斜度ｋを初期値とし
て与え、この第１番目から複数番目の台形波パルスまで
のそれぞれのパルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２・ｔ，…を決め
る複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ２，…を既知とし、かつ
第２番目以降の台形波パルスの振幅ａ１・ｇ，ａ２・
ｇ，…を決める傾斜磁場強度係数ａ１，ａ２，…を未知
とするパラメータを与えるステップと、ＭＲ信号Ｓ
（ｔ）の位相項φ（ｔ）の少なくとも静止している原子
核スピンによる位相項φ0 （ｔ）、速度モーメントを有
する原子核スピンによる位相項φ1 （ｔ）、及び加速度
モーメントを有する原子核スピンによる位相項φ
2 （ｔ）の各値を前記傾斜磁場パルスの使用目的に応じ
た所望値に制御又は補償するように上記位相項φ（ｔ）
に関係する式を解析的に解くステップと、この解析結果
を満足させる前記複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ２，…の
組み合わせの中で最終番目の台形波パルスまでのパルス
期間を規定する前記パルス幅係数が最小となるものを選
択するステップと、を備えたものである。
【００１１】また、本発明の磁気共鳴イメージング方法
は、上述の如く設定した傾斜磁場パルスをパルスシーケ
ンスに組み込んでイメージングする方法を採る。
は、上述の如く設定した傾斜磁場パルスをパルスシーケ
ンスに組み込んでイメージングする方法を採る。
【００１２】
【発明の実施の形態】最初に、本発明に係るＧＭＮ用お
よびフローエンコード用の傾斜磁場パルスの解析的な設
定方法を基本概念、４次傾斜磁場パルス、および解法例
の順に説明する。なお、この設定方法では血流イメージ
ングのためのフローエンコード用傾斜磁場パルス（フロ
ーエンコードパルス）について例示するが、通常のＭＲ
Ｉ像を得るときのＧＭＮ用傾斜磁場パルスについても、
制御および補償する位相項のモーメント次数が異なって
くるだけであって、同様に解析的に設定できるものであ
る。
よびフローエンコード用の傾斜磁場パルスの解析的な設
定方法を基本概念、４次傾斜磁場パルス、および解法例
の順に説明する。なお、この設定方法では血流イメージ
ングのためのフローエンコード用傾斜磁場パルス（フロ
ーエンコードパルス）について例示するが、通常のＭＲ
Ｉ像を得るときのＧＭＮ用傾斜磁場パルスについても、
制御および補償する位相項のモーメント次数が異なって
くるだけであって、同様に解析的に設定できるものであ
る。
【００１３】［１］基本概念 一般に、ｔを時間、ｒをスピンの位置ベクトルと置いた
時、ＭＲ信号Ｓ（ｔ）は次のように平衡磁化ベクトルＭ
ｏ（ｒ）、位相項φ（ｔ）、およびスピン−スピン緩和
時間Ｔ２で決まる減衰項の積の体積積分として表わせ
る。なお、以下の説明では、各積分範囲のｔはエコー時
間ＴＥと置ける。
時、ＭＲ信号Ｓ（ｔ）は次のように平衡磁化ベクトルＭ
ｏ（ｒ）、位相項φ（ｔ）、およびスピン−スピン緩和
時間Ｔ２で決まる減衰項の積の体積積分として表わせ
る。なお、以下の説明では、各積分範囲のｔはエコー時
間ＴＥと置ける。
【００１４】
【数１】
【００１５】さらに、位相項φ（ｔ）は傾斜磁場パルス
の時間関数ベクトルである傾斜磁場Ｇ（ｔ）とｒとの内
積の時間積分として次のように表わせる。
の時間関数ベクトルである傾斜磁場Ｇ（ｔ）とｒとの内
積の時間積分として次のように表わせる。
【００１６】
【数２】
【００１７】以下の解析の簡単化のため、ｘ方向成分の
みを考えれば、位相項φｘ（ｔ）は
みを考えれば、位相項φｘ（ｔ）は
【数３】 となる。ｘ（ｔ）を次のようにテーラー展開すると、
【数４】
【００１８】したがって、式（３）は次式のように表わ
せる。
せる。
【００１９】
【数５】
【００２０】位相法の基本アイデアであるMoran 等によ
るフローエンコードパルスは静止スピンの位相シフト量
φ0(t)を０にして（補償して）、φ１(t) 以降の位相シ
フト情報により動きのある血流のみを抽出したもので、
一般にバイポーラ・グラジェント・パルス：Bipolar Gr
adient Pulse（以下、ＢＧＰと記す）と呼ばれている
（図１（ａ）参照）。この手法は後にDumoulin等により
種々のアプリケーションに展開されている。
るフローエンコードパルスは静止スピンの位相シフト量
φ0(t)を０にして（補償して）、φ１(t) 以降の位相シ
フト情報により動きのある血流のみを抽出したもので、
一般にバイポーラ・グラジェント・パルス：Bipolar Gr
adient Pulse（以下、ＢＧＰと記す）と呼ばれている
（図１（ａ）参照）。この手法は後にDumoulin等により
種々のアプリケーションに展開されている。
【００２１】さて、ここで血流速度の定量性を考える上
で問題となるのは、血管狭窄部や血管分岐部のように血
流の加速度成分以上のモーメントが無視できない領域に
おいて、上記のＢＧＰでは、φ２(t) ，φ３(t) が観測
されるべき速度位相シフトφ１(t) に加算されるため、
定量性が無くなることである。また、ＭＲＡ（ＭＲアン
ギオグラフィ）においても、上記の場合、φｘ(t) のコ
ヒーレンス性が無くなるとも解釈できるので、いわゆる
flow void 現象の原因ともなる。
で問題となるのは、血管狭窄部や血管分岐部のように血
流の加速度成分以上のモーメントが無視できない領域に
おいて、上記のＢＧＰでは、φ２(t) ，φ３(t) が観測
されるべき速度位相シフトφ１(t) に加算されるため、
定量性が無くなることである。また、ＭＲＡ（ＭＲアン
ギオグラフィ）においても、上記の場合、φｘ(t) のコ
ヒーレンス性が無くなるとも解釈できるので、いわゆる
flow void 現象の原因ともなる。
【００２２】したがって、図１（ｂ），（ｃ）のような
３次（triple）、４次（quadruple）の傾斜磁場パルス
を用いてφ２(t) ，φ３(t) を補償する必要がある。そ
れぞれのパルスをスピンの位相の制御といった観点から
考えると、以下のようにまとめることができる。
３次（triple）、４次（quadruple）の傾斜磁場パルス
を用いてφ２(t) ，φ３(t) を補償する必要がある。そ
れぞれのパルスをスピンの位相の制御といった観点から
考えると、以下のようにまとめることができる。
【００２３】（１）bipolar の場合：φ０(t) ，φ
１(t) の値を制御できるが、φ１(t) は補償できない。 （２）tripleの場合：φ０(t) ，φ１(t) ，φ２(t) の
値を制御できるが、φ２(t) は補償できない。 （３）quadruple の場合：φ０(t) ，φ１(t) ，φ
２(t) ，φ３(t) の値を制御できるが、φ３(t) は補償
できない。
１(t) の値を制御できるが、φ１(t) は補償できない。 （２）tripleの場合：φ０(t) ，φ１(t) ，φ２(t) の
値を制御できるが、φ２(t) は補償できない。 （３）quadruple の場合：φ０(t) ，φ１(t) ，φ
２(t) ，φ３(t) の値を制御できるが、φ３(t) は補償
できない。
【００２４】図１から容易に分るように、エコー時間Ｔ
Ｅは高次のパルスほど大きくなるので、式（１）から信
号Ｓ（ＴＥ）の強度が小さくなりＳ／Ｎ比が低下してし
まう。したがって、いずれの場合も、傾斜磁場システム
の電気的特性（傾斜磁場強度、パルスの立上がり時間）
の範囲内で、ＴＥの最小化が要求される。そこで次に４
次の台形傾斜磁場パルスにおけるパラメータ設定と解析
手法について詳述する。
Ｅは高次のパルスほど大きくなるので、式（１）から信
号Ｓ（ＴＥ）の強度が小さくなりＳ／Ｎ比が低下してし
まう。したがって、いずれの場合も、傾斜磁場システム
の電気的特性（傾斜磁場強度、パルスの立上がり時間）
の範囲内で、ＴＥの最小化が要求される。そこで次に４
次の台形傾斜磁場パルスにおけるパラメータ設定と解析
手法について詳述する。
【００２５】［２］４次傾斜磁場パルス 図２，３にスライス傾斜磁場と読出し傾斜磁場方向での
３種類のフローエンコードパルスを示す。図１と異な
り、実際の傾斜磁場パルスでは傾斜磁場システムの電気
的特性から、有限のパルス立上り時間が存在するので、
図のように傾斜磁場パルスの形状は台形となる。図の斜
線部分、すなわち図２では選択励起パルスの後半部分以
降、図３では傾斜磁場パルスのエコー信号までの前半部
分がフローエンコードに寄与する。このようにフローエ
ンコード用傾斜磁場パルスと、選択励起パルス、又は読
み出し傾斜磁場パルスを重ねることによりＴＥを短くす
ることができる。但し、この部分である位相シフトが生
じるので、実際のパルス設定では、その位相シフトが実
効的に０となるように図の破線の位置を調整する。
３種類のフローエンコードパルスを示す。図１と異な
り、実際の傾斜磁場パルスでは傾斜磁場システムの電気
的特性から、有限のパルス立上り時間が存在するので、
図のように傾斜磁場パルスの形状は台形となる。図の斜
線部分、すなわち図２では選択励起パルスの後半部分以
降、図３では傾斜磁場パルスのエコー信号までの前半部
分がフローエンコードに寄与する。このようにフローエ
ンコード用傾斜磁場パルスと、選択励起パルス、又は読
み出し傾斜磁場パルスを重ねることによりＴＥを短くす
ることができる。但し、この部分である位相シフトが生
じるので、実際のパルス設定では、その位相シフトが実
効的に０となるように図の破線の位置を調整する。
【００２６】Bipolar （２次）及びTriple（３次）は、
Quadruple （４次）の場合の特殊ケースと考えることが
できるので、以下では４次の傾斜磁場パルスについての
み説明を行う。
Quadruple （４次）の場合の特殊ケースと考えることが
できるので、以下では４次の傾斜磁場パルスについての
み説明を行う。
【００２７】図４に設計に用いるパラメータを示す（図
４はスライス方向の場合だが、読み出し方向では左右逆
になるだけであるので、以下の解析がそのまま利用でき
る）。与えられる条件と設計パラメータは次のようにな
る（図参照）。
４はスライス方向の場合だが、読み出し方向では左右逆
になるだけであるので、以下の解析がそのまま利用でき
る）。与えられる条件と設計パラメータは次のようにな
る（図参照）。
【００２８】
【外１】
【００２９】さて、フローエンコードを行なうためには
速度モーメントのみの位相シフト量φ1 を制御し、他の
モーメントによる位相を補償しなくてはならない。その
ためには、上記のパラメータを用いて式（５）の積分計
算を行い、運動スピンの各モーメントに対応する位相シ
フトφ０，φ１，φ２を求めて、次の連立方程式を解く
ことが第１の問題となる。
速度モーメントのみの位相シフト量φ1 を制御し、他の
モーメントによる位相を補償しなくてはならない。その
ためには、上記のパラメータを用いて式（５）の積分計
算を行い、運動スピンの各モーメントに対応する位相シ
フトφ０，φ１，φ２を求めて、次の連立方程式を解く
ことが第１の問題となる。
【００３０】
【数６】
【００３１】位相法では本来、振幅情報は関係しない
が、位相計算の精度について信号のＳ／Ｎが問題となる
ので、ＴＥを最小化しなくてはならない。したがって、
図４から明らかなように、上式を満たすｂ３の中で、最
小のｂ３を見出すことが第２の問題となる。
が、位相計算の精度について信号のＳ／Ｎが問題となる
ので、ＴＥを最小化しなくてはならない。したがって、
図４から明らかなように、上式を満たすｂ３の中で、最
小のｂ３を見出すことが第２の問題となる。
【００３２】以上の２つの問題を解くに当たっては、傾
斜磁場コイル・アンプ系の電気的性による条件と画像撮
影設定による条件が前記「条件」に付加される。次に上
記の解法例を述べる。
斜磁場コイル・アンプ系の電気的性による条件と画像撮
影設定による条件が前記「条件」に付加される。次に上
記の解法例を述べる。
【００３３】［３］解法例 図５のようにパラメータを定める。位相計算の際の積分
は台形傾斜磁場パルスの基本関数（図６）である。
は台形傾斜磁場パルスの基本関数（図６）である。
【００３４】
【数７】 を用いて、第１、および第２以降の台形部分の積分関数
を各々part(t,p,t1,t2,t3,g)，trapint(t,p,t0,t1,t2,t
3,g)として以下のように定義する。
を各々part(t,p,t1,t2,t3,g)，trapint(t,p,t0,t1,t2,t
3,g)として以下のように定義する。
【００３５】
【数８】
【数９】
【００３６】この２つの関数により位相φｎ（ｎ＝０，
１，２：モーメント数）は
１，２：モーメント数）は
【数１０】 と計算できる。与えられた初期条件ｔをパルスの立上り
時間ｇｋの倍数としてｕ・ｇｋと置換える。図４、図５
から上記のパラメータは以下のように置換えられる。
時間ｇｋの倍数としてｕ・ｇｋと置換える。図４、図５
から上記のパラメータは以下のように置換えられる。
【００３７】
【数１１】
【数１２】
【００３８】式（１０）の積分計算、式（１２）の置換
によりφ０，φ１，φ２はそれぞれ以下のように整理で
きる。
によりφ０，φ１，φ２はそれぞれ以下のように整理で
きる。
【００３９】
【数１３】
【数１４】
【数１５】
【００４０】式（１３），（１４），（１５）について
式（６）の連立方程式を解く場合、パルス幅係数ｂ１，
ｂ２，ｂ３が与えられたとして、傾斜磁場強度係数
ａ１，ａ２，ａ３を未知数と考える。その解を以下に示
す。
式（６）の連立方程式を解く場合、パルス幅係数ｂ１，
ｂ２，ｂ３が与えられたとして、傾斜磁場強度係数
ａ１，ａ２，ａ３を未知数と考える。その解を以下に示
す。
【００４１】
【数１６】 ここで、
【数１７】
【数１８】 ここで、
【数１９】
【数２０】 ここで、
【数２１】
【数２２】
【数２３】
【００４２】前ページの各パラメータに対する条件は数
式上は図５、および式（１２）より以下の通りとなる。
式上は図５、および式（１２）より以下の通りとなる。
【００４３】
【数２４】
【００４４】さらに、傾斜磁場システム固有の制限値か
ら以下の制限条件が加わる。
ら以下の制限条件が加わる。
【００４５】
【数２５】
【数２６】
【００４６】
【数２７】 ここで、Ｍａｘ《list》はlist中の最大値を示す。
【００４７】実際の計算ではｂ１，ｂ２，ｂ３を（２
４）式の条件を利用して次のように置換え、
４）式の条件を利用して次のように置換え、
【数２８】
【００４８】係数Δｂ１，Δｂ２，Δｂ３の組合せに対
して前記の条件を満たすａ１，ａ２，ａ３を求める。次
に、それらの組合せの中で、Δｂ１＋Δｂ２＋Δｂ３が
最小となる１つの組合せを探索する手順をとる。
して前記の条件を満たすａ１，ａ２，ａ３を求める。次
に、それらの組合せの中で、Δｂ１＋Δｂ２＋Δｂ３が
最小となる１つの組合せを探索する手順をとる。
【００４９】３次、および２次のフローエンコード・パ
ルスは図４において、それぞれ（ａ３＝０），（ａ３＝
０とａ２＝０）の４次のフローエンコード・パルスの特
殊ケースと考えられるので、上記手法は、３次、および
２次のフローエンコード・パルスにも、そのまま適用で
きる。
ルスは図４において、それぞれ（ａ３＝０），（ａ３＝
０とａ２＝０）の４次のフローエンコード・パルスの特
殊ケースと考えられるので、上記手法は、３次、および
２次のフローエンコード・パルスにも、そのまま適用で
きる。
【００５０】次いで、本発明の一つの実施形態を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００５１】この実施形態にかかる磁気共鳴イメージン
グ装置の概略構成を図７に示す。この磁気共鳴イメージ
ング装置は、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情
報を付加するための傾斜磁場部と、ＭＲ信号受信用の送
受信部と、システムコントロール及び画像再構成を担う
制御・演算部とを備えている。
グ装置の概略構成を図７に示す。この磁気共鳴イメージ
ング装置は、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情
報を付加するための傾斜磁場部と、ＭＲ信号受信用の送
受信部と、システムコントロール及び画像再構成を担う
制御・演算部とを備えている。
【００５２】磁石部は、例えば超電導方式の磁石１と、
この磁石１に電流を供給する静磁場電源２とを備え、被
検体Ｐが遊挿される円筒状の開口部のＺ軸方向に静磁場
Ｈ0を発生させる。なお、この磁石部には、一次のシミ
ング用のシムコイル１４が設けられ、このシムコイル１
４に供給する電流を調整することで、シミングが行える
ようになっている。
この磁石１に電流を供給する静磁場電源２とを備え、被
検体Ｐが遊挿される円筒状の開口部のＺ軸方向に静磁場
Ｈ0を発生させる。なお、この磁石部には、一次のシミ
ング用のシムコイル１４が設けられ、このシムコイル１
４に供給する電流を調整することで、シミングが行える
ようになっている。
【００５３】傾斜磁場部は、磁石１に組み込まれたＸ、
Ｙ、Ｚ軸方向の３組の傾斜磁場コイル３ｘ〜３ｚと、こ
の傾斜磁場コイル３ｘ〜３ｚに電流を供給する傾斜磁場
電源４と、この電源４を制御するためのシーケンサ５内
の傾斜磁場シーケンサ５ａとを備える。この傾斜磁場シ
ーケンサ５ａはコンピュータを備え、装置全体のコント
ローラ６（コンピュータを搭載）からＧＭＮ法やフロー
エンコードを実施するＦＥ法、ＳＥ法などに係る収集パ
ルスシーケンスを指令する信号を受ける。これにより、
傾斜磁場シーケンサ５ａは、指令されたパルスシーケン
スにしたがってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の各傾斜磁場の印加及
びその強度を制御し、それらの傾斜磁場が静磁場Ｈ0 に
重畳可能になっている。この実施形態では、互いに直交
する３軸の内のＺ軸方向の傾斜磁場をスライス用傾斜磁
場ＧS とし、Ｘ軸方向のそれを読出し用傾斜磁場ＧR と
し、さらにＹ軸方向のそれを位相エンコード用傾斜磁場
ＧE とする。
Ｙ、Ｚ軸方向の３組の傾斜磁場コイル３ｘ〜３ｚと、こ
の傾斜磁場コイル３ｘ〜３ｚに電流を供給する傾斜磁場
電源４と、この電源４を制御するためのシーケンサ５内
の傾斜磁場シーケンサ５ａとを備える。この傾斜磁場シ
ーケンサ５ａはコンピュータを備え、装置全体のコント
ローラ６（コンピュータを搭載）からＧＭＮ法やフロー
エンコードを実施するＦＥ法、ＳＥ法などに係る収集パ
ルスシーケンスを指令する信号を受ける。これにより、
傾斜磁場シーケンサ５ａは、指令されたパルスシーケン
スにしたがってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の各傾斜磁場の印加及
びその強度を制御し、それらの傾斜磁場が静磁場Ｈ0 に
重畳可能になっている。この実施形態では、互いに直交
する３軸の内のＺ軸方向の傾斜磁場をスライス用傾斜磁
場ＧS とし、Ｘ軸方向のそれを読出し用傾斜磁場ＧR と
し、さらにＹ軸方向のそれを位相エンコード用傾斜磁場
ＧE とする。
【００５４】送受信部は、磁石１内の撮影空間にて被検
体Ｐの近傍に配設される高周波コイル７と、このコイル
７に接続された送信機８Ｔ及び受信機８Ｒと、この送信
機８Ｔ及び受信機８Ｒの動作を制御するためのシ−ケン
サ５内のＲＦシーケンサ５ｂ（コンピュータを搭載）と
を備える。この送信機８Ｔ及び受信機８Ｒは、ＲＦシー
ケンサ５ｂの制御のもと、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を励起
させるためのプリパルスやラーモア周波数のＲＦ電流パ
ルスを高周波コイル７に供給する一方、高周波コイル７
が受信したＭＲ信号（高周波信号）を受信し、各種の信
号処理を施して、対応するデジタル信号を形成するよう
になっている。
体Ｐの近傍に配設される高周波コイル７と、このコイル
７に接続された送信機８Ｔ及び受信機８Ｒと、この送信
機８Ｔ及び受信機８Ｒの動作を制御するためのシ−ケン
サ５内のＲＦシーケンサ５ｂ（コンピュータを搭載）と
を備える。この送信機８Ｔ及び受信機８Ｒは、ＲＦシー
ケンサ５ｂの制御のもと、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を励起
させるためのプリパルスやラーモア周波数のＲＦ電流パ
ルスを高周波コイル７に供給する一方、高周波コイル７
が受信したＭＲ信号（高周波信号）を受信し、各種の信
号処理を施して、対応するデジタル信号を形成するよう
になっている。
【００５５】さらに、制御・演算部は、上述したコント
ローラ６のほか、受信機８Ｒで形成されたＭＲ信号のデ
ジタルデータを入力し、画像データを演算する演算ユニ
ット１０と、演算した画像データを保管する記憶ユニッ
ト１１と、画像を表示する表示器１２と、入力器１３と
を備えている。演算ユニット１０は、具体的には、メモ
リ空間であるフーリエ空間への実測データの配置、画像
再構成のためのフーリエ変換などの処理を行う。コント
ローラ６は傾斜磁場シーケンサ５ａ及びＲＦシーケンサ
５ｂの同期をとりながら、両者の動作内容及び動作タイ
ミングを制御する。
ローラ６のほか、受信機８Ｒで形成されたＭＲ信号のデ
ジタルデータを入力し、画像データを演算する演算ユニ
ット１０と、演算した画像データを保管する記憶ユニッ
ト１１と、画像を表示する表示器１２と、入力器１３と
を備えている。演算ユニット１０は、具体的には、メモ
リ空間であるフーリエ空間への実測データの配置、画像
再構成のためのフーリエ変換などの処理を行う。コント
ローラ６は傾斜磁場シーケンサ５ａ及びＲＦシーケンサ
５ｂの同期をとりながら、両者の動作内容及び動作タイ
ミングを制御する。
【００５６】上述のシーケンサ５から指令される４次の
フローエンコードパルスを読出し傾斜磁場パルスＧｒに
適用した場合のパルスシーケンス（ＦＥ法）を図８に示
し、そのときの位相ダイヤグラムを図９に示す。図８に
示すように、ＲＦ信号とともにスライス用傾斜磁場パル
スＧｓが被検体に印加された後、位相エンコード用傾斜
磁場パルスＧｅが印加される。この位相エンコード用傾
斜磁場パルスＧｅと並行して読出し用傾斜磁場パルスＧ
ｒの印加が開始される。
フローエンコードパルスを読出し傾斜磁場パルスＧｒに
適用した場合のパルスシーケンス（ＦＥ法）を図８に示
し、そのときの位相ダイヤグラムを図９に示す。図８に
示すように、ＲＦ信号とともにスライス用傾斜磁場パル
スＧｓが被検体に印加された後、位相エンコード用傾斜
磁場パルスＧｅが印加される。この位相エンコード用傾
斜磁場パルスＧｅと並行して読出し用傾斜磁場パルスＧ
ｒの印加が開始される。
【００５７】読出し用傾斜磁場パルスＧｒは４次のフロ
ーエンコードパルスＧｆｅを最初に含んでいる。このフ
ローエンコードパルスＧｆｅは最初、正極性側から立上
がり、その後、負、正、負と３度極性反転する４つの台
形波パルス１〜４から成る。前述したパルス設定方法に
したがって、４つの台形波パルス１〜４の面積比は原子
核スピンの０次（静止）の運動モーメント及び２次（加
速度）の運動モーメントに拠る位相を補償し（０に
し）、且つ１次（速度）の運動モーメントに拠る位相が
血流をエンコードできるように傾斜磁場強度、面積比な
どが設定されるとともに、４つの台形波パルス１〜４の
時間幅「ｂ３×ｔ」を決めるパルス幅係数ｂ３が最小と
なるように設定されている。
ーエンコードパルスＧｆｅを最初に含んでいる。このフ
ローエンコードパルスＧｆｅは最初、正極性側から立上
がり、その後、負、正、負と３度極性反転する４つの台
形波パルス１〜４から成る。前述したパルス設定方法に
したがって、４つの台形波パルス１〜４の面積比は原子
核スピンの０次（静止）の運動モーメント及び２次（加
速度）の運動モーメントに拠る位相を補償し（０に
し）、且つ１次（速度）の運動モーメントに拠る位相が
血流をエンコードできるように傾斜磁場強度、面積比な
どが設定されるとともに、４つの台形波パルス１〜４の
時間幅「ｂ３×ｔ」を決めるパルス幅係数ｂ３が最小と
なるように設定されている。
【００５８】このため４つの台形波パルス１〜４によっ
て被検体内の血流の原子核スピンは、図９の位相ダイヤ
グラムに示す如く順次エンコードされ、４つ目の台形波
パルス４の印加後は、１次（速度）の運動モーメントに
拠る位相φ１が流れに応じた制御値Ｐ１を採り、それ以
外のモーメントに拠る位相φ０、φ２＝０となる。この
ため、血流をその速度にしたがってフローエンコードで
きる。
て被検体内の血流の原子核スピンは、図９の位相ダイヤ
グラムに示す如く順次エンコードされ、４つ目の台形波
パルス４の印加後は、１次（速度）の運動モーメントに
拠る位相φ１が流れに応じた制御値Ｐ１を採り、それ以
外のモーメントに拠る位相φ０、φ２＝０となる。この
ため、血流をその速度にしたがってフローエンコードで
きる。
【００５９】フローエンコードパルスＧｆｅによるフロ
ーエンコードの後、読出し用のパルスＧｒ′が加わり、
そのパルスＧｒ′の途中のエコーピーク時に位相が揃っ
てＦＥ法に係るエコー信号が収集される。このエコー信
号は、高周波コイル７、受信機８Ｒを介してデジタル量
の信号として演算ユニット１０に送られ、フーリエ変換
法にしたがって画像再構成される。
ーエンコードの後、読出し用のパルスＧｒ′が加わり、
そのパルスＧｒ′の途中のエコーピーク時に位相が揃っ
てＦＥ法に係るエコー信号が収集される。このエコー信
号は、高周波コイル７、受信機８Ｒを介してデジタル量
の信号として演算ユニット１０に送られ、フーリエ変換
法にしたがって画像再構成される。
【００６０】このため、血管に分岐部、狭窄部などが在
って、原子核スピンの２次モーメント以上の運動成分を
無視できない血流においても、２次モーメントの高次の
モーメントによる位相項を補償できるとともに、４次の
フローエンコードパルスは最短時間で終わる。このた
め、エコー時間ＴＥ自体も与えられた撮影条件下で最短
になることから、収集するエコー信号の振幅が、１次モ
ーメントのみを補償する場合に比べてもそれほど低下せ
ず、高い値に維持できる。この結果、速度成分に対する
アーチファクトを減らす一方で、Ｓ／Ｎ比が改善し、位
相の演算精度が上がって、血流速度の測定精度、信頼性
を向上させることができる。
って、原子核スピンの２次モーメント以上の運動成分を
無視できない血流においても、２次モーメントの高次の
モーメントによる位相項を補償できるとともに、４次の
フローエンコードパルスは最短時間で終わる。このた
め、エコー時間ＴＥ自体も与えられた撮影条件下で最短
になることから、収集するエコー信号の振幅が、１次モ
ーメントのみを補償する場合に比べてもそれほど低下せ
ず、高い値に維持できる。この結果、速度成分に対する
アーチファクトを減らす一方で、Ｓ／Ｎ比が改善し、位
相の演算精度が上がって、血流速度の測定精度、信頼性
を向上させることができる。
【００６１】なお、本発明者の評価によれば、前述した
解析的なフローエンコードパルス（傾斜磁場パルス）の
最適設定によって、エコー時間ＴＥは従来の最適設定を
しない場合に比べて約半分程度になることが分かってい
る。
解析的なフローエンコードパルス（傾斜磁場パルス）の
最適設定によって、エコー時間ＴＥは従来の最適設定を
しない場合に比べて約半分程度になることが分かってい
る。
【００６２】本発明に係る別の実施形態として、本発明
の傾斜磁場パルスを４次のグラジェント・モーメント・
ナリング（ＧＭＮ）用パルスとして読出し方向に適用し
たパルスシーケンス（ＦＥ法）の例を図１０に示す。こ
のＧＭＮ用パルスにも前述した解析的な設定法を適用す
ることで、静止スピン以外の、１次モーメント以降の位
相を補償できる一方で、やはりエコー時間ＴＥを最短化
させることができる。したがって、画像上のアーチファ
クトを減らすことができ、かつＳ／Ｎ比を上げて画質を
向上させることができる。
の傾斜磁場パルスを４次のグラジェント・モーメント・
ナリング（ＧＭＮ）用パルスとして読出し方向に適用し
たパルスシーケンス（ＦＥ法）の例を図１０に示す。こ
のＧＭＮ用パルスにも前述した解析的な設定法を適用す
ることで、静止スピン以外の、１次モーメント以降の位
相を補償できる一方で、やはりエコー時間ＴＥを最短化
させることができる。したがって、画像上のアーチファ
クトを減らすことができ、かつＳ／Ｎ比を上げて画質を
向上させることができる。
【００６３】本発明に係るさらに別の実施形態として、
図１１には３次のフローエンコードパルスを読出し方向
にて実施した場合のパルスシーケンス（ＦＥ法）を、図
１２には３次のＧＭＮ用パルスを読出し方向にて実施し
た場合のパルスシーケンス（ＦＥ法）をそれぞれ示す。
これらの３次のフローエンコードパルス及びＧＭＮ用パ
ルスも前述した方法により解析的に設定しておくこと
で、それらのパルス本来の位相制御・補償機能を果たす
と同時に、エコー時間ＴＥを最短化でき、前述のＳ／Ｎ
比向上に伴う効果を得ることができ、また撮影時間も減
少させることできる。
図１１には３次のフローエンコードパルスを読出し方向
にて実施した場合のパルスシーケンス（ＦＥ法）を、図
１２には３次のＧＭＮ用パルスを読出し方向にて実施し
た場合のパルスシーケンス（ＦＥ法）をそれぞれ示す。
これらの３次のフローエンコードパルス及びＧＭＮ用パ
ルスも前述した方法により解析的に設定しておくこと
で、それらのパルス本来の位相制御・補償機能を果たす
と同時に、エコー時間ＴＥを最短化でき、前述のＳ／Ｎ
比向上に伴う効果を得ることができ、また撮影時間も減
少させることできる。
【００６４】なお、本発明に係る位相制御・補償用のＧ
ＭＮ用パルス、フローエンコードパルスは共に、上述し
た読出し方向の磁場に適用する場合のほか、スライス方
向、位相エンコード方向の傾斜磁場にも同様に適用する
ことができる。
ＭＮ用パルス、フローエンコードパルスは共に、上述し
た読出し方向の磁場に適用する場合のほか、スライス方
向、位相エンコード方向の傾斜磁場にも同様に適用する
ことができる。
【００６５】また、上記実施形態はパルス傾斜度ｋが一
定の場合であるが、パルスの立上り時間が一定の場合
も、同様に適用することができる。
定の場合であるが、パルスの立上り時間が一定の場合
も、同様に適用することができる。
【００６６】また、本発明を実施可能な磁気共鳴イメー
ジング法のパルスシーケンスは前述したＦＥ法に限定さ
れず、ＳＥ法であってもよい。
ジング法のパルスシーケンスは前述したＦＥ法に限定さ
れず、ＳＥ法であってもよい。
【００６７】さらに、以上の傾斜磁場パルスの解折的な
設定はＭＲＩ装置とは別体のコンピュータを用いて行っ
てもよいし、ＭＲＩ装置のコントローラ部分を使って設
定してもよい。
設定はＭＲＩ装置とは別体のコンピュータを用いて行っ
てもよいし、ＭＲＩ装置のコントローラ部分を使って設
定してもよい。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る傾斜
磁場パルスの設定方法及び磁気共鳴イメージング法によ
れば、グラジェント・モーメント・ナリング（ＧＭＮ）
法又はフローエンコード法に適用する傾斜磁場パルスと
して時間的に前後して極性反転する１番目から複数番目
までの３つ以上の台形波パルスを与え、第１番目の台形
波パルスの振幅ｇ，パルス幅ｔ，及び極性反転側のパル
ス傾斜度ｋ、または立上り時間を初期値として与え、第
１番目から複数番目の台形波パルスまでのそれぞれのパ
ルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２・ｔ，…を決める複数のパルス
幅係数ｂ１，ｂ２，…を既知とし、かつ第２番目以降の
台形波パルスの振幅ａ１・ｇ，ａ２・ｇ，…を決める傾
斜磁場強度係数ａ１，ａ２，…を未知とするパラメータ
を与え、ＭＲ信号Ｓ（ｔ）の位相項φ（ｔ）の少なくと
も静止している原子核スピンによる位相項φ0 （ｔ）、
速度モーメントを有する原子核スピンによる位相項φ1
（ｔ）、及び加速度モーメントを有する原子核スピンに
よる位相項φ2 （ｔ）の各値を所望値に制御又は補償す
るように位相項φ（ｔ）に関係する式を解析的に解き、
この解析結果を満足させる複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ
２，…の組み合わせの中で最終番目の台形波パルスまで
のパルス期間を規定するパルス幅係数が最小となるもの
を選択するようにしたため、グラジェント・モーメント
・ナリング時やフローエンコード時に、原子核スピンの
高次の運動モーメントに対する位相補償を行うことがで
きるとともに、エコー時間を最短化でき、エコー信号の
振幅低下を抑えてＳ／Ｎ比を従来よりも向上させ、ＭＲ
画像の画質向上、及び、測定精度の高いフローイメージ
ング、流速測定を行うことができる。
磁場パルスの設定方法及び磁気共鳴イメージング法によ
れば、グラジェント・モーメント・ナリング（ＧＭＮ）
法又はフローエンコード法に適用する傾斜磁場パルスと
して時間的に前後して極性反転する１番目から複数番目
までの３つ以上の台形波パルスを与え、第１番目の台形
波パルスの振幅ｇ，パルス幅ｔ，及び極性反転側のパル
ス傾斜度ｋ、または立上り時間を初期値として与え、第
１番目から複数番目の台形波パルスまでのそれぞれのパ
ルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２・ｔ，…を決める複数のパルス
幅係数ｂ１，ｂ２，…を既知とし、かつ第２番目以降の
台形波パルスの振幅ａ１・ｇ，ａ２・ｇ，…を決める傾
斜磁場強度係数ａ１，ａ２，…を未知とするパラメータ
を与え、ＭＲ信号Ｓ（ｔ）の位相項φ（ｔ）の少なくと
も静止している原子核スピンによる位相項φ0 （ｔ）、
速度モーメントを有する原子核スピンによる位相項φ1
（ｔ）、及び加速度モーメントを有する原子核スピンに
よる位相項φ2 （ｔ）の各値を所望値に制御又は補償す
るように位相項φ（ｔ）に関係する式を解析的に解き、
この解析結果を満足させる複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ
２，…の組み合わせの中で最終番目の台形波パルスまで
のパルス期間を規定するパルス幅係数が最小となるもの
を選択するようにしたため、グラジェント・モーメント
・ナリング時やフローエンコード時に、原子核スピンの
高次の運動モーメントに対する位相補償を行うことがで
きるとともに、エコー時間を最短化でき、エコー信号の
振幅低下を抑えてＳ／Ｎ比を従来よりも向上させ、ＭＲ
画像の画質向上、及び、測定精度の高いフローイメージ
ング、流速測定を行うことができる。
【図１】２次、３次、及び４次の傾斜磁場パルスを説明
する波形図。
する波形図。
【図２】２次、３次、及び４次のフローエンコードパル
スをスライス方向に適用したときの波形図。
スをスライス方向に適用したときの波形図。
【図３】２次、３次、及び４次のフローエンコードパル
スを読出し方向に適用したときの波形図。
スを読出し方向に適用したときの波形図。
【図４】４次の傾斜磁場パルスを設計するときの波形全
体を規制するパラメータを説明する図。
体を規制するパラメータを説明する図。
【図５】４次の傾斜磁場パルスを設計するときの傾斜磁
場強度係数を時間変化とともに説明する図。
場強度係数を時間変化とともに説明する図。
【図６】傾斜磁場パルスを設計するときの基本関数を説
明する図。
明する図。
【図７】本発明の一実施形態に係るイメージング方法を
実施する磁気共鳴イメージング装置の全体ブロック図。
実施する磁気共鳴イメージング装置の全体ブロック図。
【図８】同実施形態に係るパルスシーケンスの一例を示
す波形図。
す波形図。
【図９】各次数のモーメントの位相の変化を示す位相ダ
イヤグラム。
イヤグラム。
【図１０】パルスシーケンスのほかの例を示す波形図。
【図１１】パルスシーケンスのさらにほかの例を示す波
形図。
形図。
【図１２】パルスシーケンスのさらにほかの例を示す波
形図。
形図。
１ 磁石 ２ 静磁場電源 ３ｘ…３ｚ 傾斜磁場コイル ４ 傾斜磁場電源 ５ シーケンサ ６ コントローラ ７ 高周波コイル ８Ｔ 送信機 ８Ｒ 受信機 １０ 演算ユニット
Claims (9)
- 【請求項１】 磁気共鳴（ＭＲ）イメージングのための
パルスシーケンスに組み込まれる傾斜磁場パルスを設定
する方法において、 前記傾斜磁場パルスとして時間的に前後して極性反転す
る１番目から複数番目までの３つ以上の台形波パルスを
与え、この第１番目の台形波パルスの振幅ｇ，パルス幅
ｔ，及び極性反転側のパルス傾斜度ｋ、または立上り時
間を初期値として与え、この第１番目から複数番目の台
形波パルスまでのそれぞれのパルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２
・ｔ，…を決める複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ２，…を
既知とし、かつ第２番目以降の台形波パルスの振幅ａ１
・ｇ，ａ２・ｇ，…を決める傾斜磁場強度係数ａ１，ａ
２，…を未知とするパラメータを与えるステップと、 ＭＲ信号Ｓ（ｔ）の位相項φ（ｔ）の少なくとも静止し
ている原子核スピンによる位相項φ0 （ｔ）、速度モー
メントを有する原子核スピンによる位相項φ1（ｔ）、
及び加速度モーメントを有する原子核スピンによる位相
項φ2 （ｔ）の各値を前記傾斜磁場パルスの使用目的に
応じた所望値に制御又は補償するように上記位相項φ
（ｔ）に関係する式を解析的に解くステップと、 この解析結果を満足させる前記複数のパルス幅係数
ｂ１，ｂ２，…の組み合わせの中で最終番目の台形波パ
ルスまでのパルス期間を規定する前記パルス幅係数が最
小となるものを選択するステップと、を備えた傾斜磁場
パルスの設定方法。 - 【請求項２】 前記傾斜磁場パルスは、速度モーメント
を有する原子核スピンによる位相項φ1 （ｔ）以外の位
相項を補償するフローエンコードパルスである請求項１
記載の傾斜磁場パルスの設定方法。 - 【請求項３】 前記フローエンコードパルスは前記台形
波パルスの数が３つである３次のフローエンコードパル
スであって、前記選択ステップで選択する前記パルス幅
係数は第３番目の台形波パルスに対するパルス幅係数ｂ
２である請求請２記載の傾斜磁場パルスの設定方法。 - 【請求項４】 前記フローエンコードパルスは前記台形
波パルスの数が４つである４次のフローエンコードパル
スであって、前記選択ステップで選択する前記パルス幅
係数は第４番目の台形波パルスに対するパルス幅係数ｂ
３である請求請２記載の傾斜磁場パルスの設定方法。 - 【請求項５】 前記傾斜磁場パルスは、静止している原
子核スピンによる位相項φ0 （ｔ）以外の位相項を補償
するグラジェント・モーメント・ナリング（ＧＭＮ）用
パルスである請求項１記載の傾斜磁場パルスの設定方
法。 - 【請求項６】 前記グラジェント・モーメント・ナリン
グ（ＧＭＮ）用パルスは前記台形波パルスの数が３つで
ある３次のフローエンコードパルスであって、前記選択
ステップで選択する前記パルス幅係数は第３番目の台形
波パルスに対するパルス幅係数ｂ２である請求請５記載
の傾斜磁場パルスの設定方法。 - 【請求項７】 前記グラジェント・モーメント・ナリン
グ（ＧＭＮ）用パルスは前記台形波パルスの数が４つで
ある４次のフローエンコードパルスであって、前記選択
ステップで選択する前記パルス幅係数は第４番目の台形
波パルスに対するパルス幅係数ｂ３である請求請５記載
の傾斜磁場パルスの設定方法。 - 【請求項８】 前記フローエンコードパルス及びグラジ
ェント・モーメント・ナリング（ＧＭＮ）用パルスはス
ライス方向、位相エンコード方向、又はリード方向にお
ける磁場による空間位置情報の印加に適用した請求請２
又は５記載の傾斜磁場パルスの設定方法。 - 【請求項９】 傾斜磁場パルスを含むパルスシーケンス
を用いて被検体の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを行う
イメージング方法において、 前記傾斜磁場パルスは、時間的に前後して極性反転する
１番目から複数番目までの３つ以上の台形波パルスを与
え、この第１番目の台形波パルスの振幅ｇ，パルス幅
ｔ，及び極性反転側のパルス傾斜度ｋ、または立上り時
間を初期値として与え、この第１番目から複数番目の台
形波パルスまでのそれぞれのパルス期間ｂ１・ｔ，ｂ２
・ｔ，…を決める複数のパルス幅係数ｂ１，ｂ２，…を
既知とし、かつ第２番目以降の台形波パルスの振幅ａ１
・ｇ，ａ２・ｇ，…を決める傾斜磁場強度係数ａ１，ａ
２，…を未知とするパラメータを与え、 ＭＲ信号Ｓ（ｔ）の位相項φ（ｔ）の少なくとも静止し
ている原子核スピンによる位相項φ0 （ｔ）、速度モー
メントを有する原子核スピンによる位相項φ1（ｔ）、
及び加速度モーメントを有する原子核スピンによる位相
項φ2 （ｔ）の各値を前記傾斜磁場パルスの使用目的に
応じた所望値に制御又は補償するように上記位相項φ
（ｔ）に関係する式を解析的に解き、 この解析結果を満足させる前記複数のパルス幅係数
ｂ１，ｂ２，…の組み合わせの中で最終番目の台形波パ
ルスまでのパルス期間を規定する前記パルス幅係数が最
小となるものを選択する、ことにより設定したパルスで
あることを特徴とした磁気共鳴イメージング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06485796A JP3569066B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング装置 |
| US08/828,269 US5853365A (en) | 1996-03-21 | 1997-03-21 | Magnetic resonance imaging using pulse sequence including trapezoidal-wave gradient |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06485796A JP3569066B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング装置 |
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| JP3569066B2 JP3569066B2 (ja) | 2004-09-22 |
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| JP06485796A Expired - Lifetime JP3569066B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 傾斜磁場パルスの設定方法および磁気共鳴イメージング装置 |
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- 1996-03-21 JP JP06485796A patent/JP3569066B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-03-21 US US08/828,269 patent/US5853365A/en not_active Expired - Lifetime
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