JPH1147110A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】撮像条件下での撮像領域空間の静磁場を均一に
する。 【解決手段】静磁場に直交する傾斜磁場の１つ、例えば
Ｇｙパルスを位相エンコード用傾斜磁場とし、それの位
相エンコード量を零としてホストコンピュータ１４でオ
フセット発生器１８を制御してオフセット量を変化させ
て、オフセット量ごとのエコー信号のピーク値を求め、
それらピーク値の最大ピーク値を求める。これをＧｘ，
Ｇｙパルスについても行ない、各方向の最大ピーク値の
オフセット量をホストコンピュータ１４でオフセット発
生器１８に設定する。撮像時には、傾斜磁場電源５の出
力とオフセット発生器１８の出力とを加算器１９で合成
し、この合成出力を傾斜磁場コイル３に供給する。

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（Nucl
ear Magnetic Resonance：略称ＮＭＲ）現象を利用して
被検体の断層撮影を行う装置に係り、特に、撮像条件下
における静磁場を均一化するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＮＭＲ現象を利用してイメージン
グを行う磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と
いう）は、医療の形態診断の分野において広く使用され
ている。周知のように、磁気共鳴イメージング装置は、
撮影領域空間に均一な静磁場を発生させるとともに、こ
の静磁場空間に直交３次元方向に磁場強度がそれぞれ変
化する３つの傾斜磁場を所定のタイミングで重畳させ
て、核スピン励起用のＲＦパルスを被検体に送信し、こ
れによって被検体から戻ってくる１個または複数個のＮ
ＭＲ信号を受信している。このように所定個数のＮＭＲ
信号を得るために、傾斜磁場やＲＦパルスを所定のタイ
ミングで加えるシーケンスをパルスシーケンスと呼ぶ。

【０００３】一回の断層撮影を行うために、前記のパル
スシーケンスがサイクリックに繰り返されて多数のＮＭ
Ｒ信号が連続的に検出される。検出されたＮＭＲ信号
は、逐次ディジタル化され、さらにフーリエ変換等のデ
ータ処理が施されて被検体の断層像が再構成される。そ
して、磁気共鳴イメージング装置では、フーリエ変換等
のデータ処理を行う前のＮＭＲ信号に、雑音除去用のフ
ィルタ処理（例えばＦＩＲフィルタ処理＝有限長インパ
ルス応答型フィルタ処理）や、これに加えての特定の信
号成分に対する強調処理などの信号処理を施すことがあ
る。この信号処理により、例えば、最終的に得られる画
像の調子を患部の状況や診断の目的により合致したもの
にすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気共鳴イメージング装置において静磁場の均一性は、
静的な測定にのみ補償されていた。すなわち、撮影領域
空間に被検体が存在しない状態で静磁場発生用主マグネ
ットのシミング調整により、自由空間での均一性は調整
されるが、実際に被検体の関心部位が撮像領域空間に配
置された状態での均一性は調整できていない。このた
め、実際の撮像時には、主マグネットの発生する静磁場
空間の磁場均一性は、配置された被検体により乱され
る。また、撮像関心部位が、磁場中心より偏心した位置
であった場合には、主マグネットの磁場均一性の特性
上、磁場中心付近にくらべて、均一性の悪い領域を用い
て撮像が行われることになる。

【０００５】このため、磁場の不均一性による画像の劣
化をなくすために、被検体が主マグネット中に配置され
た状態で、撮像関心領域空間の静磁場均一性を向上させ
るための撮像条件下でのシミング調整が必要となる。し
かしながら、静磁場発生用主マグネットのシミング調整
には、長時間を要することから、撮像領域空間に被検体
を配置した撮像条件下でのシミング調整は、実質的に不
可能とされ、行われていないのが実情である。

【０００６】本発明では、上記の事情に鑑み、撮像条件
下での静磁場不均一性の補正を可能ならしめ、静磁場均
一性を、向上させた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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
達成するために次のような構成を採る。すなわち、この
発明は、撮影領域空間に均一な静磁場を発生させる静磁
場発生手段と、前記静磁場空間で直交する３次元方向に
磁場強度がそれぞれ変化する３つの傾斜磁場（スライス
部位選択用傾斜磁場、読み出し用傾斜磁場、位相エンコ
ード用傾斜磁場）を発生させる傾斜磁場発生手段と、核
スピン励起用のＲＦパルスの被検体への送信および被検
体からのＮＭＲ信号の受信を行う送受信手段と、ＮＭＲ
信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、ディジタル
化されたＮＭＲ信号に対して演算処理を行って被検体の
断層像を再構成するデータ処理手段とを備えた磁気共鳴
イメージング装置において、前記傾斜磁場発生手段の出
力に重畳させる直流なオフセットを発生するオフセット
発生手段と、前記オフセット発生手段を制御しオフセッ
ト量を調整するオフセット量制御手段とを備え、傾斜磁
場に重畳させるオフセット量の制御で静磁場の不均一性
を補正するようにしたことを特徴としている。

【０００８】また、オフセット量制御手段は、傾斜磁場
の一つを位相エンコード用傾斜磁場としてそれの位相エ
ンコード量を零とし、前記オフセット発生手段のオフセ
ット量を変化させながらＮＭＲ信号のオフセット量ごと
のピーク値を検出する手段と、検出されたピーク値の最
大ピーク値を検出する手段と、検出された最大ピーク値
のオフセット量を前記オフセット発生手段に設定手段と
で構成されている。

【０００９】［作用］この発明の作用は次のとおりであ
る。まず、静磁場発生手段により撮影領域空間内に静磁
場が作られる。そして、傾斜磁場発生手段により、所定
のタイミングで傾斜磁場が前記静磁場空間に重畳される
とともに、送信・受信手段により、撮影領域空間に配置
された被検体へ核スピン励起用のＲＦパルスが送信され
る。これに基づき被検体から戻ってきたＮＭＲ信号が送
信・受信手により検出される。このＮＭＲ信号は、ＡＤ
変換手段によりディジタル化された後、信号処理部に与
えられる。そして、この信号処理部によりディジタルＮ
ＭＲ信号に対して信号処理が行われた後、信号処理部か
ら信号処理済みのＮＭＲ信号がデータ処理手段に送り込
まれる。磁気共鳴イメージング装置のデータ処理手段
は、送り込まれたＮＭＲ信号に基づいてフーリエ変換等
のデータ処理を行い、前記信号処理に応じた各画像を再
構成することになる。

【００１０】磁気共鳴イメージング装置では、傾斜磁場
やＲＦパルスを所定のタイミングで加える撮像パルスシ
ーケンスに従って傾斜磁場発生手段、送信・受信手段を
制御してＮＭＲ信号を得、それに対して演算処理を行な
って断層像を再構成するが、生データは位相エンコード
量を変化させながら各ラインごとのスキャンが行なわれ
て、一連のデータがラインごとに得られ、Ｋ−空間上に
配列される。ここで、撮影領域空間に被検体を配置した
撮像条件下での静磁場の不均一性の補正は、正規の撮像
パルスシーケンスによるスキャンに先だって、撮像パル
スシーケンスにおいて位相エンコード量を零として傾斜
磁場に重畳するオフセット量を変化させる、調整パルス
シーケンスによるスキャンにより行なわれる。調整パル
スシーケンスによるスキャンにより得られたＮＭＲ信号
（データ）は、フーリエ変換を行なわず直接得られた生
データのピーク値をオフセット量の変化ごとに求める。

【００１１】ここで、静磁場が均一であれば、オフセッ
ト量零において生データのピーク値は、Ｋ−空間上の中
心にエコーセンターが位置するが、静磁場が均一でない
場合には、不均一度に応じて生データのピーク値が、Ｋ
−空間上でのエコーセンターのＫ−空間中心から偏位す
る。また、傾斜磁場のオフセット量の変化による生デー
タピーク値の変化は、Ｋ−空間上でのエコーセンターの
Ｋ−空間中心からの偏位量を示している。それ故、位相
エンコード量零において、エコー信号が最大となるよう
にオフセット量を調整することで、エコーセンターをＫ
−空間中心に推移させることができる。エコーセンター
が、Ｋ−空間中心と一致することは静磁場の均一性の一
つの指標である。

【００１２】したがって、各方向の傾斜磁場の１つを位
相エンコード用傾斜磁場として、位相エンコード量零に
おいてエコー信号が最大となる各方向におけるオフセッ
ト量を独立に求め、それらを各方向のオフセット量とし
て調整・設定し、設定したオフセット量を傾斜磁場に重
畳することにより、撮像条件下の撮像関心領域内での静
磁場の不均一性を補正し、静磁場を均一にして静磁場の
均一性を向上することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気共鳴イメージ
ング装置の一実施例を図面を参照しながら説明する。図
１は実施例にかかる磁気共鳴断層撮影装置の全体の構成
を示すブロック図である。実施例装置は、ガントリ部１
の内部空間に均一な静磁場を発生するための主マグネッ
ト２と、この静磁場に重畳するよう傾斜磁場を印加する
３つの傾斜磁場コイル３（３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）とが備え
られている。傾斜磁場コイル（Gradient Field Coil)３
は、主マグネット２による均一な静磁場Ｈo に直交する
３次元方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に磁場強度がそれぞれ変化す
る３つの傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚのパルス（読み出し
用傾斜磁場、位相エンコード用傾斜磁場、スライス部位
選択用傾斜磁場）を重畳する３組の傾斜磁場コイル３
Ｘ，３Ｙ，３Ｚから構成されている。この静磁場および
傾斜磁場が加えられるガントリ部１の内部空間（撮影領
域空間）における撮影中心には被検体の撮影部位が配置
されるとともに、その被検体の近傍に核スピン励起用の
ＲＦコイル（Radio Frequency Coil）４が配備される。

【００１４】傾斜磁場コイル３には、傾斜磁場電源５が
接続されていて、各傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの発生に
必要な電力が供給される。この傾斜磁場電源５には、波
形発生器６からの波形信号が入力されて傾斜磁場Ｇｘ，
Ｇｙ，Ｇｚの各傾斜磁場波形が制御される。主マグネッ
ト２はこの発明における静磁場発生手段に相当し、傾斜
磁場コイル３、傾斜磁場電源５および波形発生器６は、
この発明における傾斜磁場発生手段に相当する。ＲＦコ
イル４には、ＲＦパワーアンプ７を介してＲＦパルスが
供給され、このＲＦコイル４から被検体へＲＦパルスの
送信が行われる。このＲＦパルスは、ＲＦ信号発生器８
より発生させられたＲＦ帯域発振信号を、ＡＭ（振幅）
変調器９で波形発生器６から送られてきた波形に応じて
ＡＭ変調したものである。ＲＦパワーアンプ７、ＲＦ信
号発生器８、ＡＭ（振幅）変調器９などは、この発明に
おける送信・受信手段に相当する。

【００１５】被検体で発生したＮＭＲ信号は、ＲＦコイ
ル４により受信検出された後、プリアンプ１０を経てＡ
／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）１１に送られる。このＡ
Ｄ変換器１１には、サンプリングパルス発生器１２から
サンプリングパルスが入力されており、このサンプリン
グパルスに同期するタイミングでアナログのＮＭＲ信号
がディジタル化されて次の信号処理部１３へ送り込まれ
る。ディジタルＮＭＲ信号は、信号処理部１３で所定の
信号処理が施された後、さらにホストコンピュータ１４
ヘ取り込まれる。

【００１６】ホストコンピュータ（データ処理手段）１
４は、取り込まれたデータを処理して画像を再構成して
断層像を出力表示器１５へ表示するとともに、シーケン
サ１６を介してシーケンス全体のタイミングを定めた
り、信号処理部１３の動作をコントロールしたりする。
ホストコンピュータ１４では、３次元フーリエ変換等の
データ処理により、３次元の画像が再構成される。ホス
トコンピュータ１４は、例えば、ＲＦパルス用としての
ＲＦ帯域発振信号の発生タイミングや発振周波数を定め
たり、Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの各傾斜磁場の波形、強度等を
制御したりする他、ＲＦパルスのエンベロープを定めた
りする。したがって、このホストコンピュータ１４は、
データ処理手段としての役割の他に、傾斜磁場発生手段
や送信・受信手段としての役割も一部担っているもので
ある。なお、操作部１７は、オペレータが装置稼働に必
要な種々のデータ入力や、条件設定のための操作を行う
ためのものである。

【００１７】イメージングのための撮像パルスシーケン
スとしては、たとえば図２に示すようなフィールドエコ
ー法によるものなどが行われる。ＲＦパルス２１の印加
時に同時にスライス選択用の傾斜磁場パルス（ここでは
Ｇｚパルス）２２を加えて、Ｚ方向の１箇所を選択励起
する。その後位相エンコード用傾斜磁場パルス（Ｇｙパ
ルス）２３を加えるとともに、反転する読み出し（およ
び周波数エンコード）用傾斜磁場パルス（Ｇｘパルス）
２４を加え、共鳴信号２５を発生させる。そして、この
共鳴信号が生じている期間を含むように、多数のサンプ
リングパルス２６が発生させられて、その各々ごとにＡ
／Ｄ変換器１１において信号のサンプルおよびデジタル
データへの変換が行われる。こうして図２で示すような
１繰り返し期間で、１ライン分のデータが収集される。
このような撮像パルスシーケンスを、Ｇｙパルスの大き
さを変化させながら再構成しようとする画像のマトリク
スに対応した数だけ繰り返してそのマトリクスの画像を
再構成するのに必要な全ラインのデータを収集し、Ｋ−
空間上に配列する。

【００１８】続いて、本発明の磁気共鳴イメージング装
置が特徴とする撮像条件下での静磁場を均一化する補正
機構、ならびに、その作用について説明する。図１にお
いて、１８は傾斜磁場電源５の出力に重畳させるオフセ
ットを発生するオフセット発生器で、オフセット量は、
ホストコンピュータ１４で制御される。１９は傾斜磁場
電源５の出力とオフセット発生器１８の出力を合成する
加算器である。上記の構成で、撮影領域空間に被検体を
配置して図２のパルスシーケンスで、位相エンコード用
傾斜磁場パルスを零とし、オフセット量を順吹変化させ
る調整用パルスシーケンスを実行する。まず、Ｇｙパル
スを位相エンコード用傾斜磁場パルスとし、それを零と
してホストコンピュータ１４の制御のもとオフセット発
生器１８で発生したあるオフセット量を加算器１９で傾
斜磁場電源５のＧｙパルスと合成して傾斜磁場コイル３
Ｙに加え、ＲＦコイル４で被検体で発生したＮＭＲ信号
（エコーデータ）を検出する。

【００１９】得られたデータはフーリエ変換せず、得ら
れた１ライン分のデータ系列のピーク値のみを検出す
る。このＧｙパルスを零としてオフセット量を順次変化
させて調整用パルスシーケンスを実行し、各オフセット
量ごとのピーク値を検出し、ピーク値が最大となるオフ
セット量を求める。次に、Ｇｘパルス、Ｇｚパルスをそ
れぞれ位相エンコード用傾斜磁場パルスとし、それを零
としてオフセット量を順次変化させて調整用パルスシー
ケンスを実行し、各オフセット量ごとのピーク値を検出
し、ピーク値が最大となる各方向のオフセット量を求め
る。なお、オフセット量の変化、各オフセット量ごとの
ピーク値検出、検出されたピーク値の最大ピーク値の検
出、ならびに、最大ピーク値となるオフセット量の設定
は、ホストコンピュータ１４で行なわれ、ホストコンピ
ュータ１４は、この発明におけるオフセット量制御手段
に相当する。

【００２０】このようにして得られたピーク値が最大と
なる各方向のオフセット量が、ホストコンピュータ１４
でもってオフセット発生器１８に設定され、図２の撮像
パルスシーケンスの実行時、撮像時の傾斜磁場電源の出
力波形と合成されて傾斜磁場コイル３に印加され、撮像
条件下での静磁場の均一性が確保される。なお、実施例
では、オフセット発生器を設け、その出力を傾斜磁場電
源の出力に合成するようにしたが、傾斜磁場電源に波形
信号を供給する波形発生器の発生する波形にオフセット
量を合成するようにし、この合成波形信号を傾斜磁場電
源に供給するようにしてもよい。この場合オフセット量
は、ホストコンピュータより設定される。また、撮像パ
ルスシーケンスは、図２に示すフィールドエコー法によ
るもの以外に、スピンエコー法等の他のパルスシーケン
スを用いることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の磁気共鳴イメージング装置によ
れば、実際の撮像条件下での撮像領域空間の静磁場の均
一性が向上し、良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】同実施形態で用いるパルスシーケンスを示すタ
イムチャートである。

【符号の説明】

２…主マグネット ３…傾斜磁場
コイル ４…ＲＦコイル ５…傾斜磁場
電源 ８…ＲＦ信号発生器 １１…Ａ／Ｄ変
換器 １３…信号処理部 １４…ホスト
コンピュータ １８…オフセット発生器 １９…加算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影領域空間に均一な静磁場を発生させ
   る静磁場発生手段と前記静磁場空間で直交する３次元方
   向に磁場強度がそれぞれ変化する３つの傾斜磁場（スラ
   イス部位選択用傾斜磁場、読み出し傾斜磁場、位相エン
   コード用傾斜磁場）を発生させる傾斜磁場発生手段と、
   核スピン励起用のＲＦパルスの被検体への送信および被
   検体からのＮＭＲ信号の受信を行う送受信手段と、受信
   されたＮＭＲ信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段
   と、ディジタル化されたＮＭＲ信号に対して演算処理を
   行って被検体の断層像を再構成するデータ処理手段とを
   備えた磁気共鳴断層撮影装置において、前記傾斜磁場発
   生手段で発生される傾斜磁場に重畳するオフセットを発
   生するオフセット発生手段と、前記オフセット発生手段
   を制御しオフセット量を調整するオフセット量制御手段
   とを備え、オフセット量の制御で静磁場の不均一性を補
   正するようにしたことを特徴とする磁気共鳴イメージン
   グ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気イメージング装置
   において、前記オフセット量制御手段が、３つの傾斜磁
   場の１つを位相エンコード用傾斜磁場としてそれの位相
   エンコード量を零とし、前記オフセット発生手段を制御
   してオフセット量を変化させながらＮＭＲ信号のオフセ
   ット量ごとのピーク値を検出する手段と、検出されたピ
   ーク値の最大ピーク値を検出する手段と、検出された最
   大ピーク値のオフセット量を前記オフセット発生手段に
   設定する手段とで構成されていることを特徴とする磁気
   共鳴イメージング装置。