JPS6219744A

JPS6219744A - 核磁気共鳴イメ−ジング方式

Info

Publication number: JPS6219744A
Application number: JP60158199A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sano; 佐野　耕一; Tetsuo Yokoyama; 哲夫横山; Hideaki Koizumi; 英明小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-07-19
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1987-01-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、核磁気共鳴（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｍａｇｕｅｔ
ｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ　、　　以下ＮＭＲという）現
象を利用した体内断層撮影装置に関するもので、医学診
断に使用される。

〔発明の背景〕

ＮＭＲイメージング装置の構成要素には、静磁場、傾斜
磁場、高周波磁場、検出系などがあるが。

静磁場と傾斜磁場の組合せで、スピンの位置が決定され
るため、これらの空間的均一性が要求される。

静磁場分布の歪は、画像に対して（１）位相歪（２）空間歪（３）ａ度歪をもたらす。一方、傾斜磁場分布の歪は、画像に対して（４）空間歪（５）濃度歪をもたらす。従って、ＮＭＲ画像の画質を向上させるに
は、静磁場及び傾斜磁場分布を正確に計測し、その値を
もとに画像を補正する必要がある。

従来は、静磁場の分布のみを測定する手法が提案されて
いる。川中の方法と関原の方法、用中他“ＮＭＲイメー
ジングにおける静磁場の不均一性による画像歪の自動補
正法″、信学論、’８５／３　　Ｖｏｌ、Ｊ６８−Ｄ　
関原他　“ＮＭＲイメージングを使った新しい静磁場分
布測定法”　ＪＡＭＩＴ。

Ｖｏ　１．．２Ｓ、Ｎａ１　がある。川中の方法は、画
像の空間の歪に着目した手法であり、関原の方法は。

画像の位相の歪に着目した手法である。しかし、従来法
は空間歪が、傾斜磁場分布の歪によっても。

もたらされるにもかかわらず、傾斜磁場分布の歪を無視
しており、精度の点では、充分とはいえなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、静磁場分布と傾斜磁場分布の歪を同時
に考慮した画像歪補正方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するための本発明の基本的な考え方は、
静磁場分布と傾斜磁場分布の歪と画像の歪の関係を定量
的に求め、空間歪と位相歪を組合せて、同時に静磁場分
布と傾斜磁場分布を求めようとするものである。

以下、磁場歪と計測信号の関係を明らかにする。

磁場に歪がない理想的な系のもとで得られる計測信号は
、次のように記述できる。

Ｓ　（ｔ　ｅ　Ｇ）＝ｋＨＭ（ｘ、　ｙ）ｅｘｐ　［ｉ
　ｙ　（Ｇ−ｙ−ｔ、＋ａ、−ｘ−ｔ）］ｄｘｄｙ−・
・・−・（１）ここで、に：検出系の比例定数 γ：核磁気回転比（Ｈ：　２　ｔｃ　Ｘ４．２５８ｋＨ
ｚ（Ｇａｕｓｓ）　）Ｇ：ｙ方向傾斜磁場勾配ｔ、：　　　　　　　印加時間Ｇ、：ｘ方向傾斜磁場勾配ｔ：　　　　　　　印加時間ただし、横緩和時間Ｔ２の影響は、観測時間に較べて、
Ｔ２が充分大きいとして省略している。

（１）式に対して、静磁場の不均一性ＥΔ（ｘｔｙ）と
傾斜磁場の理想的勾配よりのずれＥ、（ｘ。

ｙ）ｔ　ＥＦ　（ｘｔ　ｙ）　　を考慮すると１次式の
ように定式化できる。

Ｓ（ｔ、　　Ｇ）＝ｋｅ神了／Ｍ（ｘｔｙ）ｅｘｐ　　
［ｉ　　ｙ（Ｇｙ’　　ｔ、十〇、ｘ’　　ｔ））ｄｉ
’　　ｄｙ／・・・・・・（２）ここで。

Ｍ（ｘｅｙ）＝Ｍ（ｘ、ｙ）ｅｘｐｌｕ（φ＋ｙ　（Ｅ
ｘ（ｘｔ　ｙ）　　Ｇ−ｘ’　）ｔｏ））／Ｊ（ｘ−ｙ
）’Ｉ　’　　＝　’／　＋　Ｅ　ｙ　（Ｘ　ｅ　Ｖ　
）　　　　　　”ｔ、＝ｚ方方向科料磁場動特性よる原
点ずれφ＝検波信号の位相ずれ従って、次のような歪と画像の関係が得られる。

〔空間歪〕

・・・（３）〔濃度歪〕ａｘ　　　　　Ｇ、　ａｘ　　　　　（ｌｙ・・・（４
）〔位相差〕ｅｘｐ　（ｉ（φ＋ｙ　（Ｅｍ（ｘｔｙ）　　Ｇ−ｘ’
　）ｔｏ））・・・（５）ここで、１．はサンプリング原点と信号原点のずれの時
間であるが、傾斜磁場の印加タイミングを変化させるこ
とにより１時間長をある程度変化させうるが、厳密なコ
ントロールはできない。

また、φは検出系における検波信号と計測信号の位相ず
れを示するので、やはりコントロールは難しい。

従って、上記の歪式における未知変数は、Ｅ　ａ　（Ｘ
　＊　’／　）ｒ　Ｅ　−（Ｘ　＊　’／　）　ｒ　Ｅ
　ｙ　（Ｘ　＊　’／　）　＋　φ？　１゜である。

この中で、φとｔ。については磁場の歪とは無関係に求
めることができる〔佐野他：核磁気共鳴イメージングに
おける位相歪補正技術、昭和６０年度電子通信学会総合
全国大会〕。これらの補正後の計測信号は１次式のよう
に表わされる。

Ｓ（ｔ’　、Ｇ）＝＝に、ｆＭ（ｘ’　、ｙ’　）ｅｘ
ｐ（ｉｙ（Ｇ、ｙ’　ｔ、＋Ｇ、ｘ’　ｔ’　））ｄｘ
’　ｄｙ’ｔ’＝ｔ−ｔ。

ｘ　’　＝　ｘ　＋　Ｅ、（ｘ　＋　ｙ）　＋　ＥａＣ
ｘ　ｅ　ｙ）／　Ｇ＊ｙ’　＝ｙ＋Ｅｙ（ｘ＋ｙ）（６）式より、静磁場と傾斜磁場の歪が、画像に空間歪
と位相歪を与えることがわかる。

従って、何らかの方法で、画像の空間歪と位相歪を計測
してやれば、Ｅ　ａ　（Ｋ　ｅ　ｙ）　ｙ　Ｅ　−（Ｘ
　ｅ　’／　）　ｖＥ　ｙ　（ｘ　ｍ　ｙ　）を求める
ことがわかる。。

また、逆に、Ｅ　ａ　（Ｘ　ｖ　３’　）　ｔ　Ｅ　＊
　（Ｘ　ｔ　’／　）　ｙ　Ｅ　ｙ　（Ｘ　ｔｙ）がわ
かっていると１画像の歪補正を行うことができる。

磁場歪の測定法には、次の３通りの方法が考えられる。

計測には、空間歪計測用の格子状ファンドームと位相歪
計測用の一様フアンドームを用いる（第１図参照）。

（ａ）格子状ファンドームにて２回撮影（ｂ）一様フア
ンドームにて１回、格子状ファンドームにて１回撮影（Ｃ）格子材一様フアンドームにて１回撮影（ａ）の方
法は、空間歪であるｘ′、ｙ′の値を利用するもので、
ｙの歪がＥ、だけの影響を利用する。１回目の撮影で、
Ｅ、がわかり、２回目で、Ｘ方向とＸ方向の傾斜磁場を
入れかえることにより、Ｅ、がわかる。以上より、演算
にてＥ８を求めることができる。

Ｃｂ）　の方法は、一様フアンドームにて、位相歪から
Ｅ８を求める。次に格子状ファンドームに　　　　　　
ｊて、ｘ’　、ｙ’　を求め、Ｅ、、Ｅ、を求める。

（Ｑ）の方法は、ファンドームを工夫することにより、
位相歪と空間歪を同時に求め、（ｂ）と同様の手順にて
、Ｅａ、、Ｅ−９Ｅｙ　を求める。このようなことがで
きるのは、磁場歪が連続的であり急激に変化しないとい
う性質を利用しているためである。

〔発明の実施例〕

以下、実施例にもとづき本発明の詳細な説明する。第２
図は１本発明の一実施例の構成を示すブロック図である
。被検体からＮＭＲ信号を検出するために発生させる各
種パルス及び磁場をコントロールするシーケンス制御部
２０１より、被検体の特定の核種を共鳴させるために発
生する高周波パルスの送信器２０２と、Ｎ　Ｍ　Ｒ信号
の共鳴周波数を決定する静磁場と強さ及び方向を任意に
コントロールできる傾斜磁場を発生させるための磁場制
御部２０３と、被検体から発生するＮＭＲ信号を検波後
、計測を行う受信器２０５とを制御し、受信器２０５か
ら取り込んだ計測信号をもとに処理装置ｆ２０６で画像
再構成を行い、再構成された画像をＣＲＴディスプレイ
２０７に表示する。磁場駆動部２０４は、上記磁場制御
部２０３から出力されたコントロール信号に基づいて、
計測に必要な磁場を発生させる。

以上の構成における本発明にもとづく磁場分布測定の実
施方法を、第３図〜第４＠を用いて以下に説明する。こ
こでは、先程述べた３種類の磁場歪測定法の内の（ａ）
について説明するが、（ｂ）（ｃ）についても同様に実
現できる。第３図は、本発明による測定手順を示すフロ
ーチャートの例であり、第４回は、測定時に用いるパル
スシーケンスのｍ個である。

ステップ３０１：第４図のパルスシーケンスに従って、
第１図（ａ）の格子状ファンドームを撮影し、Ｎ　Ｍ　
Ｒ信号を計測する。計測は、位相エンコード傾斜磁場４
０６の強度を変化させて２５６回計測する。また、Ｘ方
向傾斜磁場４０３は、本来、印加する時間よりもｔ、時
間だけ長く印加する。

ステップ３０４：計測されたＮＭＲ信号４０８に含まれ
る傾斜磁場動特性によるＮＭＲ信号サンプル位Ｎ原点ず
れ１Ｑ　と、検出系特性の位相ずれφの補正を行い１画
像再生する。

工ｘ５−ツブ３０−β−：前ステップで得られた画像は
（６）式に示すように次のような歪を受けている。

〔位相歪〕

ｅＣｘ’　ｒ　ｙ’　）＝ｙＥａ（ｘｔ　ｙ）ｔｏ　　
　−ｔ７）〔空間歪〕ｘ　’　＝　ｘ　＋　Ｅ、（Ｘ　ｔ　ｙ）＋　Ｅａ（Ｘ
　ｌ　ｙＶａｗ−Ｃ８）ｙ’　＝ｙ＋Ｅｙ（ＸＩｙ）　
　　　　　　　　・・・（９）ここで、 γ：核磁気回転比Ｅ６：静磁場の空間的不均一性Ｅ、：Ｘ方向傾斜磁場の歪（単位勾配当り）Ｅア：ｙ本実施例では、空間歪を用いた計測を行うので（８）（
９）式の関係を使うことになる。

再生画像は、（８）（９）式に従うような関係で空間的
に歪んだ画像になっている。格子状の画像より、各格子
位置における歪量を°求める。その方法は、たとえば、
用中他“Ｎ　Ｍ　Ｒイメージングに台ける静磁場の不均
一性による画像歪の自動補正法”、信学論’　８５／３
．Ｖｏ　１．Ｊ６８−Ｄなどが使用できる。

ステップ３０４：前ステップで求めたＸ方向の歪量と、
（９）式の関係から、Ｅｙ（ｘ−ｙ）を算出する。

五テップｑ０５ニステップ３０１と同様に格子状ファン
１−−ムを撮影する。この時、Ｇ、、Ｇ、のシーケンス
を入れ換える。すなわち、Ｇ、で位相エンコードし、（
）、を印加して信号を観測する。

入テ’／ｆ３０６：ステツプ３０２と同様ステップ３０
７：前ステップで得られた画像の空間歪は、次式で表わ
される。

ｘ’　＝ｘ＋Ｅ−（ＸＩｙ）　　　　　　　　　・−・
（ｌｏ）ｙ’　＝ｙ＋Ｅｙ（ＸＩｙ）＋Ｅａ（・ｘｔｙ
）／ａｙ”’（ｉｌ）ステップ３０３と同様に、Ｘ方向
、Ｘ方向の画像歪量を求める。

ステップ３０８：前ステップで求めたＸ方向の歪量と、
　　（１０）式の関係から、Ｅ　＊　（Ｘ　＋　３’　
）を算出する。

ステップ３０９ニステツプ３０４で求めたＥ。

（ｘ、ｙ）と、ステップ３０７で求めたＸ方向の歪量か
ら、静磁場分布の歪量Ｅ　ａ　（ｘ　ｐ　ｙ　）を求め
る。

以上の手順を用いるとＥａ（ｘｔｙＬ　Ｅ、（ｘｙｙ）
。

Ｅｙ（ＸＩｙ）を２回の撮影で求めることができる。

また、上記手順では位相情報を用いなかったので、ステ
ップ３０２において、補正を行うかわり１画像の絶対値
を求めても同様の手順でできる。ただし、前に述べた１
位相情報を利用した（（７）式を利用する）分布測定を
行う場合には、ここで述べた手順に従う必要がある。

つぎに、計測した磁場の空間的な歪に基づいた画像歪補
正の実施方法を、第５図を用いて以下に説明する。

ステップ５０１：第２図の装置を用いて、被検体を撮影
し、信号を計測する。

ステップ５０２：計測信号に含まれる歪の中で、磁場の
空間的な歪とは無関係な検出系の位相歪φと、傾斜磁場
動特性の影響による時間ずれ１．の補正を行う。

ステップ５０３：計測データを２次元フーリエ変換し１
画像再構成を行う。それをＭ（”　＋ｙ’　）と表わす
と、真の画像Ｍ　（Ｘ　ｙ　ｙ　）とは、次のような関
係にある。

ステップ５０４：空間歪の補正を行う。（１４）（１５
）式を利用する。あらかじめ計測した静磁場の歪Ｅｓｃ
ｘｔｙ）、Ｘ方向傾斜磁場の歪Ｅ　−（Ｘ　、ｙ　）、
Ｘ方向傾斜磁場の歪ＥＦ（ＸＩｙ）から、（ｘ、ｙ）と
（ｘ’　ｐ　ｙ’　）の関係を求め、リサンプリング処
理にて、Ｍ　（ｘｔ　ｙ）を求める。この時、次の関係
がある。

ステップ５０５：濃度歪の補正を行う。（１３）式に従
って、各点におけるＪ　（Ｘｌ　ｙ）の値を求めて、Ｍ
　（ｘ、ｙ）にかけあわせる。あるいは。

計算にて濃度歪値を求めるかわりに、一様な濃度を持つ
ファン１ヘームを計測し、その濃度むらから、その値を
求めてもよい。

ステップ５０６二位相歪の補正を行う。各点の位相歪量
は、（１６）式に示すように各点の静磁場の歪量に比例
している。従って、Ｅ　ａ　（Ｘ　＊　Ｖ　）から（１
６）式に基づいて、位相歪補正を行う。また別の補正の
方法として−Ｍ　ＣＸｔ　ｙ）が正の値であることが明
らかであれば、Ｍ　（ｘ＋　ｙ）の絶対値をとってもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、１回もしくは２回の撮影で、静磁場分
布、Ｘ方向、ｙ方向傾斜磁場分布を求めることができる
ので、短時間にて、高精度な画像再生に必要な磁場分布
の歪量が得られるから、静磁場および傾斜磁場の空間的
な歪による画像の幾何学的歪、濃度歪９位相歪を補正す
ることができ、高精度なＮＭＲイメージングが達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用するファンドームの一例を
示す図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック構成
図、第３図は本発明による磁場歪測定の処理手順を示し
たフローチャート、第４図は本発明による磁場歪測定を
実施するための撮影手順であるパルスシーケンスの一例
を示す図、第５図は本発明による画像歪補正の処理手順
を示したフローチャートである。代理人　弁理士　小川勝馬′　”）；１１′’　、、　’　、、、、’ 本（ｂ）（Ｃ’）第５図 □−一」− 二１３１工６１］・二工・園］Ｌりθｌ θ２ ′ダ ′ダ

Claims

【特許請求の範囲】１、静磁場、傾斜磁場、高周波磁場の発生手段と、検査
対象物からの核磁気共鳴信号を取り出す検出手段と、検
出された信号に対し画像再構成を含む各種演算を行う手
段を有する核磁気共鳴イメージング装置において、９０
°パルスと１８０°パルスの時間間隔と、１８０°パル
スとスピンエコー信号の時間原点間隔とを異ならせて発
生させたスピンエコー信号を用いて画像再構成を行い、
再生画像の幾何学的な歪量と位相の歪量から、静磁場分
布と傾斜磁場分布を計測することを特徴とする核磁気共
鳴イメージング方式。２、上記幾何学的に歪量のみから静磁場分布と傾斜磁場
分布を計測することを特徴とする第１項の核磁気共鳴イ
メージング方式。３、静磁場、傾斜磁場、高周波磁場の発生手段と、検査
対象物からの核磁気共鳴信号を取り出す検出手段と、検
出された信号に対し画像再構成を含む各種演算を行う処
理手段とを有する核磁気共鳴イメージング装置において
、あらかじめ計測した静磁場と傾斜磁場の空間的な歪に
基づいて、再構成画像の幾何学的な歪、濃度に関する歪
、位相に関する歪を補正することを特徴とする核磁気共
鳴イメージング方式。