JPH0938065A - 核磁気共鳴検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁場の非線形性等の影響を受けないようにし
てアーティファクトのない画像を得る。 【解決手段】 位相エンコード用傾斜磁場Ｇｙを零とし
て、スライス選択用傾斜磁場Ｇｚの極性を反転させた２
つのシーケンス（ａ），（ｂ）を行ない、各々で総信号
量を検出する。総信号量が少ない場合には、選択励起し
たスライス面以外の位置からの信号が含まれていないこ
とになる。そこで、傾斜磁場の極性を総信号量の少ない
極性に選んで、そのシーケンスを繰り返してデータ収集
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象
（ＭＲ現象）を利用してイメージングやスペクトロスコ
ピー測定を行なう核磁気共鳴検査装置に関し、とくに磁
場系の非線形性の問題に対処した核磁気共鳴検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴検査装置では、被検体（人
体）を静磁場中に配置し、その磁場強度に対応する共鳴
周波数に一致する周波数のＲＦ電力のパルス的な照射を
行ない、被検体を励起し、被検体に生じるＮＭＲ信号を
受信してデータを収集する。その際、受信データに位置
情報を付加するため、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交３軸の各方向に
磁場強度が傾斜している傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発
生させる。

【０００３】そして、上記の静磁場には均一性が、傾斜
磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの各々には線形性が要求される。
これらの磁場の均一性、線形性が所定の基準を満たして
いないと画像にアーティファクトが生じるなどの不都合
が出る。

【０００４】そこで、従来より、静磁場の均一性および
傾斜磁場の線形性の補償がなされてきている。従来で
は、静磁場のシミングおよび傾斜磁場コイルの設計時の
線形性パラメータの最適化を行なうことによって、磁場
中心より有限なある範囲の空間磁場分布についてのみ、
これを補償してきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようなシミングやパラメータの最適化による均一性およ
び線形性の補償方法では、補償空間の周辺で急激な磁場
不均一性および非線形性を生じるという問題がある。す
なわち、近年、磁場均一性および線形性の要求基準が厳
しくなってきているが、これに対処しようとする場合
や、広い範囲で補償を実現しようとした場合には、球面
調和関数展開における高次項までの補償が必要となる。
ところが、高次項まで補償すると、その高次項によって
生じる極が補償空間の近傍に出現し、これによって補償
空間の周辺で急激な磁場不均一性および非線形性が生じ
る。

【０００６】そのため、とくに高次項まで補償を行なっ
たような場合には、大視野領域の撮像を行なおうとした
場合、その視野の近傍に生じた急激な磁場不均一性およ
び非線形性により画像アーティファクトが発生すること
になる。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、補償空間の周辺
での急激な磁場不均一性および非線形性に影響されるこ
とをなくし、アーティファクトのない画像を得ることが
できるように改善した、核磁気共鳴検査装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【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検査装置においては、静
磁場を発生する手段と、該静磁場に重畳するよう傾斜磁
場を発生する手段と、ＲＦ送信手段と、ＲＦ受信手段
と、傾斜磁場の極性を反転させた２つのシーケンスを行
ない各々で得られた総信号量に応じて該傾斜磁場の極性
を選ぶ手段と、選択された極性の傾斜磁場を用いて撮像
シーケンスを行なう手段とが備えられることが特徴とな
っている。

【０００９】傾斜磁場の極性を変えると、磁場の非線形
性等の影響が関心領域におよばない場合がある。傾斜磁
場の極性を反転させた２つのシーケンスを行ない各々で
総信号量を検出する。総信号量が少ない場合には、他の
位置からの信号が含まれていないことになる。そこで、
傾斜磁場の極性を総信号量の少ない極性とすることによ
り、磁場の非線形性等の影響を受けずにデータ収集する
ことができ、アーティファクトのない良好な画像を得る
ことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかる核磁気共鳴検査装置では、たとえば図１（ａ）あ
るいは（ｂ）に示すようなフィールドエコー法に基づく
パルスシーケンスが繰り返される。この図で、Ｚ方向に
磁場強度が傾斜している傾斜磁場Ｇｚがスライス選択用
傾斜磁場として用いられ、Ｘ方向に磁場強度が傾斜して
いる傾斜磁場Ｇｘが読み出し用傾斜磁場として用いら
れ、Ｙ方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場Ｇｙが位
相エンコード用傾斜磁場として用いられている。

【００１１】このようなパルスシーケンスを行なう核磁
気共鳴検査装置は図２に示すように構成されている。図
２において、マグネットアセンブリ１１には、静磁場を
発生するための主マグネットと、この静磁場に重畳する
傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発生する傾斜磁場コイルが
含まれる。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、Ｒ
Ｆ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。

【００１２】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイ
ルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回
路２１が設けられる。この磁場制御回路２１には波形発
生回路５３からの波形信号が送られる。この波形発生回
路５３には、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各パルス波形
に関する情報が、あらかじめコンピュータ５１からセッ
トされている。シーケンスコントローラ５２から指示さ
れたタイミングで波形発生回路５３から波形信号が生
じ、これが磁場制御回路２１に送られることにより、図
１に示すような波形のパルスとされた傾斜磁場Ｇｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚがそれぞれ発生することになる。

【００１３】ＲＦ発振回路３１で発生したＲＦ信号は振
幅変調回路３２に送られ、これがキャリア信号となり、
波形発生回路５３から送られてくる波形信号に応じて振
幅変調される。この振幅変調後のＲＦ信号は、ＲＦ電力
増幅器３３を経て増幅された後、ＲＦコイル１２に加え
られる。このＲＦ発振回路３１の発振周波数はコンピュ
ータ５１によって制御される。上記の変調信号の波形に
関する情報はコンピュータ５１から波形発生回路５３に
あらかじめ与えられる。波形発生回路５３やＲＦ発振回
路３１のタイミングはシーケンスコントローラ５２によ
り定められる。

【００１４】ＲＦコイル１２によって受信されたＮＭＲ
信号は前置増幅器４１を経て位相検波回路４２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３１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、シーケ
ンスコントローラ５２によって制御されたＡ／Ｄ変換器
４３により所定のサンプリングタイミングでサンプルさ
れ、デジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器４３か
ら得られたデータはコンピュータ５１に取り込まれる。
コンピュータ５１は、収集したデジタルデータから画像
を再構成する処理などを行なう。

【００１５】また、このコンピュータ５１は、図示しな
いコンソールより指定された撮像シーケンスや入力され
た撮像パラメータ等に応じて、上記の通り、シーケンス
コントローラ５２や波形発生回路５３に必要なデータを
セットするとともに、ＲＦ発振回路３１を制御してその
周波数を定め、また前置増幅器４１や位相検波回路４２
を制御してこれらのゲインなどを定め、さらにＡ／Ｄ変
換器４３をコントロールする。

【００１６】このような核磁気共鳴検査装置において、
コンピュータ５１及びシーケンスコントローラ５２の制
御の下にたとえば図１に示すようなパルスシーケンスが
繰り返される。この図１に示す例では、まず、１個の９
０°パルス（励起パルス）を印加すると同時にスライス
選択用傾斜磁場Ｇｚのパルスを加え、つぎに位相エンコ
ード用傾斜磁場Ｇｙのパルスと、読み出し用傾斜磁場Ｇ
ｘの反転するパルスとを加えて、エコー信号を発生させ
る。この図１（ａ）のシーケンスと（ｂ）のシーケンス
とでは、スライス選択用傾斜磁場Ｇｚの極性が反転され
ている。

【００１７】ここでは、まず、Ｇｚの極性をいずれにす
るかを決め、つぎにその決めた極性のＧｚを用いて図１
（ａ）のシーケンスか（ｂ）のシーケンスかのいずれか
を行なう。そのため、Ｇｙを零としてこの図１（ａ）の
シーケンスと（ｂ）のシーケンスとを１回ずつ行ない、
データ収集する。フーリエ変換前あるいは後の段階で総
データ量（総信号強度）を求め、その差が零に近けれ
ば、いずれのシーケンスを用いることもできるが、差が
小さくないときは、総データ量の小さい方の極性のＧｚ
を用いることとする。すなわち、図１（ａ）のシーケン
スか（ｂ）のシーケンスかのいずれかをＧｙを少しずつ
変化させながら繰り返す。

【００１８】たとえば、被検体が図４に示すように検査
台６１上に横たえられた被検者６２であるとする。検査
台６１が移動して被検者６２が、図２に示すマグネット
アセンブリ１１が納められたガントリ中に挿入される。
上向きに横たわった被検者６２の体軸方向をＺ方向、左
右方向をＸ方向、前後（高さ）方向をＹ方向とする。こ
の被検者６２の体軸方向の位置Ａにある体軸に直角な平
面（Ｘ−Ｙ面）のスライスを撮像することとして、その
スライス面位置がコンピュータ５１に入力されると、そ
の位置Ａでの磁場強度に対応した周波数のキャリアが発
生されるようコンピュータ５１がＲＦ発振回路３１を制
御する。

【００１９】このとき、静磁場のＺ方向強度分布はたと
えば図３の（ａ）のようになっており、これに図３の
（ｂ）のようなＧｚが重畳されるので、合成磁場のＺ方
向強度分布は図３の（ｃ）のようになる。核磁気共鳴周
波数はこの合成磁場強度分布における位置Ａでの強度に
比例しており、この共鳴周波数に対応した周波数のキャ
リアを振幅変調したＲＦ信号で被検者６２を励起すれ
ば、位置Ａのスライス面（Ｘ−Ｙ面）が選択的に励起さ
れることになるはずである。

【００２０】ところが、この位置Ａというのが、磁場均
一性および線形性が確保された空間の端部にあるものと
すると、図３の（ｃ）で示すように、同じ磁場強度を持
つ位置が他にも存在する。この位置をＢとすると、位置
Ｂでも同じ磁場強度となっているため、この位置Ｂのス
ライス面（Ｘ−Ｙ面）もまた選択的に励起されてしま
う。そこで、このときには、位置Ａ，Ｂの２つのスライ
ス面が同時に励起され、それらからエコー信号が発生
し、それを受信するため、総信号量は大きなものとな
る。

【００２１】Ｇｚの極性を反転した場合には、ＧｚのＺ
方向での磁場強度分布は図３の（ｅ）のようになる。こ
のとき静磁場の磁場強度分布は図３の（ｄ）のように図
３の（ａ）と同じである。この静磁場とＧｚとが重畳さ
れて、図３の（ｆ）で示すような合成磁場のＺ方向強度
分布が得られる。Ｚ方向の位置Ａの磁場強度から共鳴周
波数を求め、励起ＲＦ信号のキャリアの周波数をその共
鳴周波数に一致させると、この位置Ａのスライス面が選
択的に励起される。この場合、上記と同じ位置Ｂでは磁
場強度が位置Ａとは異なっているため、位置Ｂでの共鳴
周波数は位置Ａの共鳴周波数とは違うものとなる。した
がって、位置Ｂのスライス面が位置Ａのスライス面と同
時に励起されてしまうことはなくなり、エコー信号は位
置Ａのスライス面からのものだけとなり、総信号量は小
さなものとなる。

【００２２】これから、信号量の大小の判断だけで、い
ずれの極性のＧｚを用いた方がよいかが分かる。撮像し
ようとするスライス面が磁場空間の中央付近であるよう
な場合には、Ｇｚの線形性の良好な部分を用いることに
なるので、いずれの極性としても他の位置からの信号が
混入することはなく、いずれの極性の場合も総信号量は
小さく、しかもそれらはほとんど同量である。したがっ
て、このようにＧｚの極性が異なる２つのシーケンスで
得た総信号量に差がほとんどない場合は、いずれの極性
としてもよいことになる。

【００２３】そこで、撮像すべきスライス面の位置や撮
像シーケンスの種類などが入力されてシーケンスの繰り
返しを開始しようとするとき、それに先立ってコンピュ
ータ５１が上記のようにＧｚの極性を反転した２つのシ
ーケンスを行なって、収集したデータの総量からいずれ
の極性のＧｚを用いるべきかを判定し、その判定結果に
したがった極性のＧｚを用いてシーケンスを繰り返して
撮像を行なう。この場合、単に２つのシーケンスを付加
するだけであるから時間がかかることなく、またＧｚの
極性を選ぶだけという簡単な操作でよい。

【００２４】これにより、たとえば図３の（ｃ）のよう
になっている磁場を用いた場合には、位置Ａのスライス
面での画像に位置Ｂのスライス面の画像が重なるように
現われるというアーティファクトが生じるのであるが、
これが改善される。すなわち、Ｇｚの極性を反転させる
ことにより合成磁場を図３の（ｆ）のようにすることに
より、位置Ａのスライス面からの信号によって画像を再
構成することができ、位置Ｂのスライス面の画像が現わ
れるというアーティファクトをなくすことができる。

【００２５】なお、上記ではＧｚについてのみ説明した
が、ＧｘやＧｙについても同様に適用できる。また、上
記ではパルスシーケンスとしてフィールドエコー法をあ
げたが、スピンエコー法などの他の種々のパルスシーケ
ンスを使用することができることはもちろんである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の核磁気
共鳴検査装置によれば、傾斜磁場の非線形性等の影響
を、傾斜磁場の極性を反転させるという簡単な操作で、
軽減することができ、これによってアーティファクトの
ない良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる核磁気共鳴検査装置の実施の
形態で用いるパルスシーケンスの一例を示すタイムチャ
ート。

【図２】核磁気共鳴検査装置の実施の形態を示すブロッ
ク図。

【図３】Ｚ方向での磁場強度分布を示すグラフ。

【図４】被検者およびスライス面の位置関係を示す側面
図。

【符号の説明】

１１ マグネットアセンブリ １２ ＲＦコイル ２１ 磁場制御回路 ３１ ＲＦ発振回路 ３２ 振幅変調回路 ３３ ＲＦ電力増幅器 ４１ 前置増幅器 ４２ 位相検波回路 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ５１ コンピュータ ５２ シーケンスコントローラ ５３ 波形発生回路 ６１ 検査台 ６２ 被検者

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場を発生する手段と、該静磁場に重
   畳するよう傾斜磁場を発生する手段と、ＲＦ送信手段
   と、ＲＦ受信手段と、傾斜磁場の極性を反転させた２つ
   のシーケンスを行ない各々で得られた総信号量に応じて
   該傾斜磁場の極性を選ぶ手段と、選択された極性の傾斜
   磁場を用いて撮像シーケンスを行なう手段とを備えるこ
   とを特徴とする核磁気共鳴検査装置。