JPH11276453A

JPH11276453A - 磁気共鳴イメージング装置を用いた磁気共鳴周波数の計測方法

Info

Publication number: JPH11276453A
Application number: JP10096996A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Kobayashi; 英史小林
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ＭＲＩ装置を用いて被検体の特定の組成成分
の正確な磁気共鳴周波数を求める計測方法を提供する。【解決手段】図１の計測方法は被検体の水成分と脂肪
成分の共鳴周波数の計測例で、ＳＥ法シーケンスでエコ
ー信号を計測するステップ（１０１）と，エコー信号を
フーリェ変換するステップ（１０２）と，信号値データ
の周波数スペクトラムを求めるステップ（１０３）と，
周波数スペクトラムから最大信号値を示す第１の共鳴周
波数ｆ_xを求めるステップ（１０４）と，ｆ_xから高域側
の周波数ｆ₊と低域側の周波数ｆ_-を第２の共鳴周波数ｆ
_yの候補として求めるステップ（１０５）と，ｆ₊とｆ_-
に対応する信号値Ｓ₊とＳ_-を求めるステップ（１０６）
と，Ｓ₊とＳ_-の大小により、ｆ₊又はｆ_-とｆ_yとの対応
付け、更に、ｆ_x，ｆ_yと水，脂肪の共鳴周波数との対応
付けを行うステップ（１０７，１０８，１０９）とから
成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴現象
（以下、ＮＭＲ現象という）を利用して人体の所望の部
位の断層画像を得る磁気共鳴イメージング装置（以下、
ＭＲＩ装置という）に係り、特にＮＭＲ現象により放出
されるエコー信号の計測（以下、本計測という）の前に
行う被検体の各組成成分の磁気共鳴周波数の計測（以
下、前計測という）における磁気共鳴周波数の最適化技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被
検体内の所望の検査部位における原子核スピン（以下、
単にスピンという）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内の検査部位の任意の
断面の画像を表示するものである。従来のＭＲＩ装置の
構成の一例を図８に示す。図８は、ＭＲＩ装置のブロッ
ク構成図である。図８において、ＭＲＩ装置は、被検体
３０に静磁場を与える静磁場発生用磁石４０と，被検体
３０に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生系４と，被検体３
０を構成する原子の原子核にＮＭＲ現象を起こさせる高
周波パルスを、ある所定のパルスシーケンスで繰り返し
印加するシーケンサ２と，シーケンサ２からの高周波パ
ルスにより被検体３０を構成する原子の原子核にＮＭＲ
現象を起こさせるために高周波磁場を照射する送信系３
と，ＮＭＲ現象により放出されるエコー信号を検出する
受信系５と，受信系５で検出したエコー信号を用いて、
画像再構成演算を行う信号処理系６とを備え、ＮＭＲ現
象により放出されるエコー信号の計測を繰り返し行って
被検体３０の断層像を得るように構成されている。

【０００３】上記のＭＲＩ装置では、静磁場発生用磁石
４０が発生する静磁場の中に被検体３０が置かれる。静
磁場強度は０．０２〜８Ｔ（テスラ）程度である。静磁
場に置かれた被検体３０内のスピンは、静磁場強度Ｂに
依存する周波数で、静磁場の方向を軸として歳差運動を
行う。このスピンの歳差運動の周波数は原子核の種類ご
とに固有値をもち、ラーモア周波数あるいは磁気共鳴周
波数と呼ばれている。磁気共鳴周波数νと静磁場強度Ｂ
との間には式（１）の関係がある。 ν＝γＢ …………（１）ここで、γは磁気回転比である。

【０００４】送信系３の送信コイル７から被検体３０に
対し、被検体３０の計測しようとする原子核のラーモア
周波数νの電磁波を照射すると、スピンが励起され、高
エネルギー状態に遷移する。この照射電磁波は、ＣＰＵ
１により制御されるシーケンサ２の命令に従って発振器
８から出力された高周波パルスを変調器９で振幅変調
し、増幅器１０で増幅したものを送信コイル７に送るこ
とで得られる。この電磁波の照射を止めると、スピンは
各々の状態に応じた時定数で基底エネルギー状態に遷移
する。このエネルギー遷移時に放出される電磁波を受信
系５の受信コイル１４で受信し、増幅器１５で増幅し、
検波回路１６で検波した後、ＡＤ変換器１７でデジタル
化して、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１に送
る。ＣＰＵ１では、このデジタル信号データを基に画像
を再構成演算し、被検体３０の断層画像をディスプレイ
装置（以下、ＣＲＴという）２３に表示する。

【０００５】また、上記のＭＲＩ装置においては、傾斜
磁場コイル１１が対向して配置されており、選択励起を
行うための傾斜磁場を発生する。これらの傾斜磁場コイ
ル１１はシーケンサ２からの信号で動作する傾斜磁場電
源１２から電流を供給され、傾斜磁場を発生する。な
お、ＭＲＩの基本原理については、「ＮＭＲ医学（基礎
と臨床）」（核磁気共鳴医学研究会編、丸善株式会社、
昭和５９年１月２０日発行）において詳述されている。

【０００６】次に、ＭＲＩ装置を用いた磁気共鳴信号
（以下、ＭＲ信号という）の計測方法について説明す
る。ＭＲ信号の計測方法の一手法にスピンエコー法（以
下、ＳＥ法という）がある。図２に、ＳＥ法シーケンス
の一例を示す。ＳＥ法シーケンスでは、被検体３０の特
定断面のＭＲ信号情報を得るために、スライス厚さに応
じたスライス軸の傾斜磁場５３を印加すると共に、９０
°高周波パルス５１を印加して、横磁化を生じさせ、そ
の後横緩和させる。その後所定時間後に、１８０°高周
波パルス５２を印加して横磁化を反転させる。その後９
０°高周波パルス５１と１８０°高周波パルス５２の印
加時間間隔の後に横磁化の収束に伴ってＭＲ信号５６が
発生するので、そのＭＲ信号５６を計測する。

【０００７】ＭＲＩ装置を用いて、ＳＥ法などにより、
人体の断層像を得ようとするとき、人体を構成する脂肪
組織が、高いＭＲ信号を発することで、それによって診
断に用いるＭＲ信号が隠されてしまい、ＭＲＩ装置とし
ての診断能力が低下するという問題が生じている。

【０００８】このため、ＭＲＩ装置では、脂肪組織から
のＭＲ信号を低下させて、脂肪抑制画像を得る脂肪抑制
手法が開発されている。この脂肪抑制手法としては、二
項パルスを脂肪抑制パルスとして用いる方法があり、次
の２つの文献などが開示されている。（１）Ｔ．Ｗ．Ｒ
ｅｄｐａｔｈ、Ｓ．Ｃ．Ｗａｙｔｅ，「Ｆａｔｓｕｐ
ｐｒｅｓｓｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃ
ｅｉｍａｇｉｎｇａｔ０．５Ｔｕｓｉｎｇｂ
ｉｎｏｍｉａｌｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｕ
ｌｓｅｓ」，ＴｈｅＢｒｉｔｉｓｈＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＲａｄｉｏｌｏｇｙ，６６，ｐｐ．８８６〜８
９１（１９９３），（２）Ｐ．Ｊ．Ｈｏｒｅ，「Ｓｏｌ
ｖｅｎｔＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎＦｏｕｒｉ
ｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅ
ｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ」，Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ，５５，ｐ
ｐ．２８３〜３００（１９８３）．

【０００９】この方法では、二項パルスを用いることに
より、照射周波数帯城の周辺の周波数帯城のみを励起
し、照射周波数帯城については励起しないようにするこ
とができる。このため、この二項パルスを用いて、被検
体の水成分の磁気共鳴周波数で照射して、被検体の脂肪
成分のみを前励起した後に、計測シーケンスを実行する
ことにより、被検体の脂肪成分からのＭＲ信号を発生さ
せずに、水成分のＭＲ信号のみを発生させるようにする
ことができるので、水成分のＭＲ信号のみを計測するこ
とができる。

【００１０】あるいは、上記二項パルスを励起パルスと
して使用して被検体の脂肪成分の磁気共鳴周波数で照射
し、被検体の水成分のみを前励起した後に、計測シーケ
ンスを実行することで、脂肪成分からのＭＲ信号を発生
させずに、水成分のＭＲ信号のみを計測することができ
る。

【００１１】ここで、被検体の水成分の磁気共鳴周波数
とは、水分子Ｈ₂Ｏ中の水素原子の原子核の磁気共鳴周
波数であり、被検体の脂肪成分の磁気共鳴周波数とは脂
肪分子に存在するメチレン基−ＣＨ₂−中の水素原子の
原子核の磁気共鳴周波数であって、後者は前者より周波
数が３．５ｐｐｍ低いことが知られている。

【００１２】以下においては、二項パルスを被検体の水
成分の磁気共鳴周波数で照射し、被検体の脂肪成分のみ
を前励起して計測する場合を考えることにする。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記の脂肪抑制手法を
ＭＲＩ装置で用いるときに問題となるのは、脂肪抑制パ
ルスの照射周波数を水成分のＭＲ信号の磁気共鳴周波数
に正確に一致させる必要があることである。なぜなら
ば、脂肪抑制パルスの照射周波数が水成分のＭＲ信号の
磁気共鳴周波数に正確に一致していない場合には、脂肪
成分のＭＲ信号が十分に抑制されないだけでなく、水成
分のＭＲ信号も抑制されるからである。従って、脂肪抑
制手法を用いて脂肪抑制画像を得ようとする場合には、
水成分のＭＲ信号の磁気共鳴周波数を正確に知る必要が
ある。

【００１４】上述の如く、水成分のＭＲ信号の磁気共鳴
周波数と脂肪成分のＭＲ信号の磁気共鳴周波数との差は
３．５ｐｐｍであり、その周波数の差は静磁場強度に比
例しているので、例えば１．５ＴのＭＲＩ装置において
は、約２２０Ｈ₂である。

【００１５】従来のＭＲＩ装置を用いて被検体の生体組
織の組成成分の磁気共鳴周波数を計測するときには、被
検体を励起して生じるＭＲ信号を計測してフーリエ変換
し、得られた周波数スペクトル分布に基づき、スペクト
ル分布の重心点となる周波数を算出して、これを被検体
の磁気共鳴周波数としていたが、人体においては、被検
体及び検査部位によって水と脂肪の組成比率が異なるた
め、正確な水成分の磁気共鳴周波数を得ることが困難で
あった。また、ＭＲＩ装置自体においても、静磁場強度
が経時的に変化することや、静磁場に被検体を挿入する
ことによって静磁場の磁場強度分布が変化することなど
の問題がある。

【００１６】また、二項パルスを用いて脂肪抑制を行う
場合に、正確な水成分の磁気共鳴周波数での高周波パル
ス照射を行わないと、脂肪成分のＭＲ信号の十分な抑制
をできないだけでなく、水成分のＭＲ信号も抑制してし
まうので、得られる画像はＳＮ比が低く、コントラスト
の悪いものとなってしまう。

【００１７】これらのことを考慮して、本発明では、Ｍ
ＲＩ装置を用いて被検体の特定の組成成分の正確な磁気
共鳴周波数を求める計測方法を提供し、その計測方法で
求めた磁気共鳴周波数の高周波パルス照射を被検体に行
うことにより脂肪抑制効果の十分に効いた診断画像を得
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＭＲＩ装置の磁気共鳴周波数の計測方法
は、被検体に静磁場を与える静磁場発生手段と，被検体
に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と，被検体の生体
組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴現象を起こさ
せる高周波パルスを所定のパルスシーケンスで繰り返し
印加するシーケンサと，該シーケンサからの高周波パル
スを被検体に照射する送信系と，前記核磁気共鳴現象に
より放出されるエコー信号を検出する受信系と，該受信
系で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う
信号処理系と，該信号処理系で得られた再構成画像を表
示する表示手段とを具備し、前記核磁気共鳴現象で放出
されるエコー信号の計測を繰り返し行うことにより被検
体の断層像を得る磁気共鳴イメージング装置を用いて、
前記エコー信号の計測に先立ち行う被検体の２つの主要
な組成成分の磁気共鳴周波数を計測する磁気共鳴イメー
ジング装置を用いた磁気共鳴周波数の計測方法におい
て、所定のパルスシーケンスでエコー信号を計測するス
テップと、計測したエコー信号をフーリエ変換するステ
ップと，フーリエ変換された信号値データに基づき最大
信号値を示す第１の磁気共鳴周波数を求めるステップ
と，第１の磁気共鳴周波数の前後に第２の磁気共鳴周波
数の２つの候補周波数を求めるステップと，２つの候補
周波数に対応する２つの信号値を求めるステップと，前
記２つの信号値のうちの大きい信号値を示す候補周波数
を第２の磁気共鳴周波数とするステップと，第１及び第
２の磁気共鳴周波数と被検体の２つの主要な組成成分の
磁気共鳴周波数との対応付けを行うステップとを有する
（請求項１）。

【００１９】この構成では、被検体を構成する２つの主
要な組成成分の磁気共鳴周波数を自動的に精度良く求め
ることができる。この計測手法は脂肪抑制手法などに効
果的に利用することができ、その際は、本計測に先立つ
前計測において水及び脂肪の磁気共鳴周波数を正確に求
めて、本計測の脂肪抑制パルスのパラメータを設定する
ことにより、脂肪の影響を抑制した良好な断層画像を得
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を添付図
面に基づいて説明する。本発明のＭＲＩ装置を用いた磁
気共鳴周波数の計測方法は、ＭＲＩ装置を用いて被検体
の生体組織の組成成分の磁気共鳴周波数を計測する方法
であるので、先ず、本発明の計測方法が適用されるＭＲ
Ｉ装置の構成について説明する。

【００２１】図８は、本発明のＭＲＩ装置を用いた磁気
共鳴周波数の計測方法を適用するＭＲＩ装置の一例のブ
ロック構成図である。図８において、ＭＲＩ装置は静磁
場発生用磁石４０，傾斜磁場発生系４，送信系３，受信
系５，信号処理系６，シーケンサ２，ＣＰＵ１を備えて
いる。

【００２２】静磁場発生用磁石４０は、被検体３０の周
りに均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式，
常伝導磁石方式，又は超電導磁石方式の静磁場発生手段
が被検者３０の周りの空間に配置されている。

【００２３】傾斜磁場発生系４は、装置に設定されたＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直交３軸方向に対向して巻かれた傾斜
磁場コイル１１ａ及び１１ｂ（以下、傾斜磁場コイル１
１と記す）と，それを駆動する傾斜磁場電源１２とから
成り、シーケンサ２の命令に従って各軸の傾斜磁場を制
御する。

【００２４】送信系３は、シーケンサ２から送出される
高周波パルスにより被検者３０の生体組織の原子核にＮ
ＭＲ現象を起こさせるもので、発振器８，変調器９，増
幅器１０，送信コイル７から成っている。送信系３で
は、発振器８から出力された高周波パルスを、シーケン
サ２の命令に従って、変調器９で振幅変調し、増幅器１
０で増幅した後、被検体３０に近接して配置された送信
コイル７に供給し、送信コイル７から被検体３０に電磁
波が照射されるようになっている。

【００２５】受信系５は、被検体３０の生体組織より放
出されるＭＲ信号を受信するもので、受信コイル１４，
増幅器１５，検波回路１６，ＡＤ変換器１７から成って
いる。シーケンサ２が制御する送信系３及び傾斜磁場発
生系４によって発生した被検体３０のＭＲ信号は、受信
コイル１４で計測され、増幅器１５で増幅され、検波回
路１６で検波された後ＡＤ変換器１７に入力され、シー
ケンサ２からの命令によるタイミングでデジタル量に変
換されて、ＣＰＵ１に送られるようになっている。

【００２６】図８において、送信系３の送信コイル７
と，傾斜磁場発生系４の傾斜磁場コイル１１と，受信系
５の受信コイル１４は、静磁場発生用磁石４０が発生す
る静磁場空間内の、被検体３０の周りに配置されてい
る。

【００２７】なお、本実施例では、傾斜磁場発生系４が
制御する各軸は、被検体３０の頭足方向，左右方向，腹
背方向に割り当てられている。また、被検体３０の頭足
方向をスライス軸方向，左右方向を位相方向，腹背方向
を周波数方向に割り当てる場合もある。

【００２８】次に、本発明のＭＲＩ装置を用いた磁気共
鳴周波数の計測方法の基本的内容とＭＲＩ装置での実施
例について説明する。図１は本発明のＭＲＩ装置を用い
た磁気共鳴周波数の計測方法の一例のフローチャート，
図２はこの磁気共鳴周波数の計測に用いられるシーケン
ス例，図３は磁気共鳴周波数の計測時に得られるＭＲ信
号の周波数スペクトル分布の一例，図４は周波数スペク
トル分布の信号強度最大点付近の数値例，図５は周波数
スペクトラムと各変数との関係を示す図である。

【００２９】本実施例では、図８のＭＲＩ装置を使用
し、図１のフローチャートに従って、人体の水成分及び
脂肪成分の磁気共鳴周波数を計測する場合について説明
する。この計測に使用されるシーケンスは、図２に示す
スライス選択傾斜磁場のみを印加するＳＥ法シーケンス
であり、この時得られるＭＲ信号の周波数スペクトル分
布の一例が図３及び図４に示すものである。以下の説明
では、計測の手順の全体は図１のフローチャートに従
い、計測方法の基本的内容については図５の周波数スペ
クトラムと各変数との関係を示す図に従って説明する。

【００３０】先ず、図１のステップ１０１においては、
ＳＥ法シーケンスでエコー信号（ＭＲ信号）を計測す
る。

【００３１】このステップ１０１では、ＣＰＵ１により
シーケンサ２に対し、図２に示されるスライス選択傾斜
磁場のみを印加するＳＥ法シーケンスのパラメータが設
定され、エコー信号の計測が起動される。これにより、
送信系３より９０度高周波パルス５１と１８０度高周波
パルス５２が所定の時間間隔で、被検体３０に照射さ
れ、被検体３０の水素原子のスピンの励起を行う。この
とき、スライス軸傾斜磁場５３，５４のみ高周波パルス
５１，５２と同期して印加される。上記の高周波パルス
５１，５２の照射から、上記の所定の時間間隔の後に、
被検体３０からエコー信号５６が放出されるので、サン
プリングゲートを開いて、受信系５にて計測する。

【００３２】次に、ステップ１０２においては、エコー
信号５６をフーリエ変換する。受信系５で計測したエコ
ー信号５６は、ＡＤ変換器１７でデジタル値に変換され
た後、信号処理系６にてフーリエ変換される。

【００３３】次に、ステップ１０３においては、エコー
信号５６のフーリエ変換データの絶対値データを求め
る。ここでは、図４に示すように、周波数に対応するデ
ータ番号毎の信号値が求められる。図４の内容をグラフ
表示すると図３の如くなる。

【００３４】ステップ１０３以降については、図５を参
照しながら、数値例を用いて説明する。ＭＲＩ装置の静
磁場強度としては１．５Ｔとし、計測パラメータとして
は、照射高周波パルスの周波数ｆ_sを６３．８５４９０
０ＭＨｚ，繰り返し時間（ＴＲ）を３０００ｍｓ，エコ
ー時間（ＴＥ）を１２０ｍｓ，信号サンプリング点の点
数Ｎを５１２点，１点当りのサンプリング時間ｔ_sを４
００μｓとして計測を行い、信号処理系６のＣＰＵ１に
おいてエコー信号５６のフーリエ変換を行い、図５の周
波数スペクトラムが得られたものとして、図５に基づ
き、磁気共鳴周波数の解析を行う。

【００３５】被検体３０が人体であるとき、主なＭＲ信
号（エコー信号）源は水と脂肪の２つである。従って、
ここで求めるべき磁気共鳴周波数は、水成分の磁気共鳴
周波数と脂肪成分の磁気共鳴周波数である。

【００３６】いま、静磁場強度Ｂ，水分子中の水素原子
の磁気回転比γ，脂肪成分と水成分の位相回転比の差Δ
φを、Ｂ＝１．５（Ｔ） γ＝４．２５７×１０⁷（１／Ｔ） Δφ＝３．５×１０‐⁶ とすると、水成分の磁気共鳴周波数ｆ₀及び脂肪成分と
水成分の磁気共鳴周波数の差Δｆは、ｆ₀＝Ｂ×γ ………（２）＝６３．８５５（ＭＨｚ） Δｆ＝ｆ₀×Δｆ ………（３）＝２２３．５（Ｈｚ）と表わされる。脂肪成分の磁気共鳴周波数は水成分の値
よりも低いことが知られており、上記の設定条件では２
２３．５Ｈｚだけ低いことが分かる。

【００３７】次に、図５の周波数スペクトラムにおい
て、縦軸の信号値の最大値を示す周波数をｆ_Xとし、周
波数ｆ_xにおける信号値（最大値）をＳ_xとする。また、
図２において、信号サンプリング点の点数Ｎを５１２点
にし、１点当りのサンプリング時間ｔ_sを４００μｓに
して計測することにより、図５における周波数スペクト
ル分布の周波数分解能ｆｒｅｓは、ｆｒｅｓ＝１／（Ｎ×ｔ_s） ………（４）＝１／（５１２×４００×１０‐⁶）＝４．８８（Ｈｚ）となる。

【００３８】計測によって求められる磁気共鳴周波数
は、ＭＲＩ装置の静磁場の変動や被検体３０の磁化率の
差などによって変動するので、上記の水成分の磁気共鳴
周波数の理論値ｆ₀とは必ずしも一致しない。図５にお
ける信号値最大点は、図４の周波数スペクトル分布デー
タを参照して、データ番号ｎ_mが２７７番の点であるの
で、フーリエ変換の中心点（周波数ｆ_c＝６３８５４９
００Ｈｚ）のデータ番号ｎ_cが２５７番であることを考
慮すると、信号値最大点における周波数ｆ_Xはｆ_x＝ｆ_c＋ｆｒｅｓ×（ｎ_m−ｎ_c） ………（５）＝６３８５４９００＋４．８８×（２７７−２５７）＝６３８５４９９８（Ｈｚ）となる。

【００３９】いま、ＭＲ信号源として、水成分と脂肪成
分のみを考えているが、この組成比は被検体３０毎に異
なるので、周波数ｆ_xが水成分の磁気共鳴周波数である
か、脂肪成分の磁気共鳴周波数であるかは判断できな
い。しかし、周波数ｆ_xは水成分又は脂肪成分のうちの
一方の磁気共鳴周波数であるので、この周波数ｆ_xを基
準にして、式（３）を参照して、周波数ｆ_xの前後に他
の磁気共鳴周波数ｆ_yの候補周波数ｆ_-，ｆ₊を式
（６），（７）により求める。周波数ｆ_-は周波数ｆ_xに
対して周波数Δｆだけ低い周波数（低域側の周波数）
で、周波数ｆ_xは周波数差Δｆだけ高い周波数（高域側
の周波数）である。ｆ_-＝ｆ_x−Δｆ ………（６）＝６３．８５４７７５（ＭＨｚ）ｆ₊＝ｆ_x＋Δｆ ………（７）＝６３．８５５２２２（ＭＨｚ）

【００４０】次に、図３及び図４の周波数スペクトル分
布において、他の磁気共鳴周波数ｆ_yを求めるため、周
波数ｆ_-付近の信号値Ｓ_-及び周波数ｆ₊付近の信号値Ｓ₊
を求める。信号値Ｓ_-，Ｓ₊の算出においては、周波数ｆ
_-，ｆ₊に最も近い周波数に対応するデータ番号ｎ_-，ｎ₊
における信号値を採用するか、データ番号ｎ_-及びｎ₊の
近傍のデータ番号ｎ_-−１，ｎ_-，ｎ_-ｎ＋１及びｎ₊−
１，ｎ₊，ｎ₊＋１における信号値の平均値を採用すると
よい。図３及び図４の場合、Ｓ_-＝４６４７（単一値）又は４６６１（平均値）Ｓ₊＝１１３（単一値又は平均値）となる。

【００４１】次に、上記で求めた信号値Ｓ_-とＳ₊につい
て、大小関係を比較すると、Ｓ_-＞Ｓ₊………（８）であるので、信号値Ｓ_-に対応する周波数ｆ_-が被検体３
０の他の組成成分の磁気共鳴周波数ｆ_yに相当する。従
って、ｆ_y＝ｆ_-………（９）となる。

【００４２】ここで、被検体３０の組成成分のうち計測
対象としている成分は水成分と脂肪成分であり、脂肪成
分の磁気共鳴周波数は上記で説明した如く水成分の磁気
共鳴周波数より低く、かつ上記の計測結果では、ｆ_x＞ｆ_y………（１０）であることから、水成分の磁気共鳴周波数ｆ（水）と脂
肪成分の磁気共鳴周波数ｆ（脂肪）は以下のように求め
られる。ｆ（水）＝ｆ_x＝６３．８５４９９８（ＭＨｚ） ………（１１）ｆ（脂肪）＝ｆ_y＝６３．８５４７７５（ＭＨｚ）………（１２）

【００４３】上記の如く、図３及び図４の計測例ではＳ
_-＞Ｓ₊となったが、他の計測ではＳ_-＜Ｓ₊となる場合も
あり、その場合には、式（９），（１０）は下記の如く
なるので、ｆ_y＝ｆ₊………（９ａ）ｆ_x＜ｆ_y………（１０ａ）ｆ（水）及びｆ（脂肪）はそれぞれ以下のように求めら
れる。ｆ（水）＝ｆ_y………（１１ａ）ｆ（脂肪）＝ｆ_x………（１２ａ）

【００４４】以上の数値例を参照しながら、図７のフロ
ーチャートのステップ１０４以降について説明する。ス
テップ１０４においては、図３及び図４の周波数スペク
トル分布から信号値最大点の周波数ｆ_xを求める。この
周波数ｆ_xは水成分又は脂肪成分の磁気共鳴周波数に相
当する。

【００４５】ステップ１０５においては、式（６），
（７）により、周波数ｆ_xに基づき、高域側の周波数ｆ₊
と低域側の周波数ｆ_-を求める。周波数ｆ₊及びｆ_-は、
周波数ｆ_x以外の他の磁気共鳴周波数ｆ_yの候補周波数
で、いずれか一方が周波数ｆ_yに相当する。

【００４６】ステップ１０６においては、図３及び図４
の周波数スペクトル分布より、周波数ｆ₊の付近のデー
タ番号ｎ₊での信号値Ｓ₊と周波数ｆ_-の付近のデータ番
号ｎ_-での信号値Ｓ_-とを求める。このとき、信号値
Ｓ₊，Ｓ−としては、データ番号ｎ₊，ｎ_-の前後のデー
タ番号値を含めた平均値を採用してもよい。

【００４７】ステップ１０７においては、信号値Ｓ₊と
Ｓ_-とを比較し、Ｓ₊＞Ｓ_-のときはステップ１０８を、
Ｓ₊＜Ｓ_-のときはステップ１０９を実行する。ステップ
１０８においては、周波数ｆ_Xを水成分の磁気共鳴周波
数ｆ（水）とし、周波数ｆ_xを脂肪成分の磁気共鳴周波
数ｆ（脂肪）とする。また、ステップ１０９において
は、周波数ｆ_xを水成分の磁気共鳴周波数ｆ（水）と
し、周波数ｆ_-を脂肪成分の磁気共鳴周波数ｆ（脂肪）
とする。

【００４８】本実施例によれば、上記の如くして、被検
体３０の水成分と脂肪成分の磁気共鳴周波数をＭＲＩ装
置を用いて自動的に求めることができ、得られた結果は
信号処理系６において、ハードディスク（ＨＤ）２１に
記録して保存されたり、ＣＲＴ２３に表示される。

【００４９】また、上記で得られた結果は、本計測時の
パラメータとして使用され、特に正確な水成分の磁気共
鳴周波数及び脂肪成分の磁気共鳴周波数を用いる脂肪抑
制手法等の計測手法に適用することができ、この適用に
より脂肪抑制効果を向上させることができる。

【００５０】以下に、脂肪抑制手法を用いた計測例を図
６，図７を用いて説明する。図６は、脂肪抑制手法を用
いたＭＲ画像撮像法の一例のフローチャートを、図７は
脂肪抑制手法を用いたＭＲ画像撮像の際のシーケンス例
を示したものである。以下、図６を用いて脂肪抑制手法
を用いた計測の手順を説明する。

【００５１】先ず、ステップ１１１において、予め撮像
した被検体３０の断面画像をＣＲＴ２３上に表示し、マ
ウス２５，キーボード２４及びトラックボール等で、脂
肪抑制手法にて計測する撮像断面及び撮像条件を設定す
る。

【００５２】次に、ステップ１１２において、脂肪抑制
パルスのパラメータをＣＲＴ２３上に表示し、マウス２
５，キーボード２４及びトラックボール等で、照射高周
波パルス等の照射波形，照射時間，照射強度，照射時間
間隔等を操作卓より入力する。図７の左側には、脂肪抑
制パルスの一例（二項パルス：１３３１パルス）が示し
てあるが、この例では脂肪抑制のための高周波（ＲＦ）
パルス６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが指定された照
射強度，照射位相，照射量比で照射されることになる。

【００５３】次に、ステップ１１３においては、前計測
が実行される。前計測では、本発明による磁気共鳴周波
数の計測，高周波パルスの照射出力を調整し励起角度の
調整を行うＨ１調整，入力信号レベル調整などの計測や
調整を行い、最良の画像が得られるように準備する。

【００５４】次に、ステップ１１４においては、本計測
の撮像シーケンスのパラメータを設定する。このステッ
プでは、前計測による調整結果を用いて、図７に示すよ
うな本計測の撮像シーケンスの設定を行う。本発明の磁
気共鳴周波数の計測結果は、脂肪抑制パルス部および撮
像シーケンス部の設定に用いられる。図７の右側部には
典型的なＳＥ法シーケンスの例が示されている。この計
測シーケンスにおいては、シーケンスの種類（本実施例
ではＳＥ法），繰り返し時間（ＴＲ），エコー時間（Ｔ
Ｅ），高周波パルス６２，６３の照射強度，スライス軸
傾斜磁場パルス６４，６５，位相軸傾斜磁場パルス６
６，周波数軸傾斜磁場パルス６７，６８の強度，信号積
算回数などが設定される。

【００５５】次に、ステップ１１５においては、本計測
の撮像シーケンスが実行され、被検体３０からのエコー
信号（ＭＲ信号）６９が受信系５により計測される。Ｍ
Ｒ信号６９は、受信系５にて、デジタル信号に変換され
た後に、信号処理系６に送られる。

【００５６】次に、ステップ１１６においては、計測し
たＭＲ信号データに基づき、信号処理系６において計算
により画像再構成を行い、画像データを作り、断層画像
を得る。

【００５７】次に、ステップ１１７においては、前のス
テップで作った断層画像をＣＲＴ２３上に表示すると共
に、画像データを記録媒体２１，２２に記録し、保存す
る。

【００５８】以上の説明では、本発明を人体の主要な組
成成分である水成分と脂肪成分に適用した場合について
説明を行って来たが、本発明はこれに限定されず、被検
体が２つの主要な組成成分により構成されている場合に
は適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、Ｍ
ＲＩ装置を用いた計測において、被検体を構成する複数
の組成成分の磁気共鳴周波数を自動的に精度良く求める
ことができる。本発明の計測手法は、ＭＲＩ装置での人
体計測，特に脂肪抑制手法に効果的に利用することがで
き、その際は本計測に先立つ前計測において水成分及び
脂肪成分の磁気共鳴周波数を正確に計測し、これを用い
て本計測の脂肪抑制パルスのパラメータを設定すること
により、脂肪成分の影響を抑制した良好な断層画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＲＩ装置を用いた磁気共鳴周波数の
計測方法の一例のフローチャート。

【図２】磁気共鳴周波数の計測に用いられるシーケンス
例。

【図３】磁気共鳴周波数の計測時に得られるＭＲ信号の
周波数スペクトル分布の一例。

【図４】周波数スペクトル分布の信号強度最大点付近の
数値例。

【図５】周波数スペクトラムと各変数との関係を示す
図。

【図６】脂肪抑制手法を用いたＭＲ画像撮像法の一例の
フローチャート。

【図７】脂肪抑制手法を用いたＭＲ画像撮像の際のシー
ケンス例。

【図８】ＭＲＩ装置の一例のブロック構成図。

【符号の説明】

１中央処理装置（ＣＰＵ）２シーケンサ３送信系４傾斜磁場発生系５受信系６信号処理系７送信コイル８発振器９変調器１０，１５増幅器１１，１１ａ，１１ｂ傾斜磁場コイル１２傾斜磁場電源１４受信コイル１６検波回路１７ＡＤ変換器２３ディスプレイ装置（ＣＲＴ）３０被検体４０静磁場発生用磁石５１，５２，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６２，
６３高周波パルス５３，５４，６４，６５，６６，６７，６８傾斜磁場
パルス５６，６９エコー信号（ＭＲ信号）１０１〜１０９磁気共鳴周波数計測のステップ１１１〜１１７脂肪抑制計測のステップｆ_x第１の磁気共鳴周波数ｆ_y第２の磁気共鳴周波数ｆ₊高域側の周波数ｆ_-低域側の周波数ｓ_x周波数ｆ_xにおける信号値ｓ₊周波数ｆ₊における信号値ｓ_-周波数ｆ_-における信号値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
と，被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と，被
検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴現
象を起こさせる高周波パルスを所定のパルスシーケンス
で繰り返し印加するシーケンサと，該シーケンサからの
高周波パルスを被検体に照射する送信系と，前記核磁気
共鳴現象により放出されるエコー信号を検出する受信系
と，該受信系で検出したエコー信号を用いて画像再構成
演算を行う信号処理系と，該信号処理系で得られた再構
成画像を表示する表示手段とを具備し、前記核磁気共鳴
現象で放出されるエコー信号の計測を繰り返し行うこと
により被検体の断層像を得る磁気共鳴イメージング装置
を用いて、前記エコー信号の計測に先立ち行う被検体の
２つの主要な組成成分の磁気共鳴周波数を計測する磁気
共鳴イメージング装置を用いた磁気共鳴周波数の計測方
法において、所定のパルスシーケンスでエコー信号を計
測するステップと，計測したエコー信号をフーリエ変換
するステップと，フーリエ変換された信号値データに基
づき最大信号値を示す第１の磁気共鳴周波数を求めるス
テップと，第１の磁気共鳴周波数の前後に第２の磁気共
鳴周波数の２つの候補周波数を求めるステップと，２つ
の候補周波数に対応する２つの信号値を求めるステップ
と，前記２つの信号値のうちの大きい信号値を示す候補
周波数を第２の磁気共鳴周波数とするステップと，第１
及び第２の磁気共鳴周波数と被検体の２つの主要な組成
成分の磁気共鳴周波数との対応付けを行うステップとを
有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を用
いた磁気共鳴周波数の計測方法。