JPS62236535A - 磁気共鳴結像装置 - Google Patents

磁気共鳴結像装置

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JPS62236535A
JPS62236535A JP62064421A JP6442187A JPS62236535A JP S62236535 A JPS62236535 A JP S62236535A JP 62064421 A JP62064421 A JP 62064421A JP 6442187 A JP6442187 A JP 6442187A JP S62236535 A JPS62236535 A JP S62236535A
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frequency electromagnetic
pulse
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resonance imaging
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ペーテル・ファン・デル・ミューレン
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/58Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material
    • G01R33/583Calibration of signal excitation or detection systems, e.g. for optimal RF excitation power or frequency

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 この発明は、固体の領域が1様で、不変な磁場に置かれ
、複数の共鳴信号が複数の無線周波電磁パルスにより発
生される磁気共鳴結像方法に関するものである。
この発明または、a)不変の、一様な磁場発生手段と、
b)無線周波電磁パルス発生手段と、C)測定周期の間
に、a)とb)に記載された手段により発生された共鳴
信号を標本化する標本化手段と、d)前記標本化手段に
より供給される信号を処理するための処理手段と、e)
エコー共鳴信号を発生し、標本化し処理するためb)か
らd)に記載された手段を制御するための制御手段とを
真えた磁気共鳴結像装置に関するものである。
かかる方法および装置は90°または180°のパルス
角を有する無線周波電磁パルスの無線周波電力を決める
のに適している。パルス角αを有する無線周波電磁パル
スは今後α−パルスと称する。
無線周波電磁90°−パルスの無線周波電力を決める既
知の方法の遂行では、無線周波電磁θ。−パルス(θ。
は例えば90°より小さい)と無線周波電磁180°−
パルス(それらのパルスは間隔で分離されている)を含
む測定循環は複数回繰返えされ、各回はパルス角θ。に
ついて異なったパルス角θを用いる(ここでθ=θ。+
nAθで、Δθはθ。<90”の時の正の角度変化で第
1の繰返えしでn=1、第2の繰返えしてn=2など)
。エコー共鳴信号の強度は90°のパルス角で最も高い
から、種々の測定循環の間に発生する種々のエコー共鳴
信号の強度の測定は、補間により、90°磁化を回転す
る無線周波電磁パルスの無線周波電力の評価を可能とす
る。無線周波電磁180°−パルスの無線周波電力の決
定には、同じ方法が実施され、その場合無線周波電磁9
0°−パルスと無線周波電磁θ。−パルス(θ。は例え
ば180°より小さく、それらのパルスは間隔で分離さ
れている)を含む測定循環は複数回繰返えされる(ここ
でθ=θ。+nΔθ)。エコー共鳴信号の強度は180
゜のパルス角でまた最も高いから、複数のエコー共鳴信
号の種々の強度の測定は、180°磁化を回転する無線
周波電磁パルスの無線周波電力から補間によりなされる
評価を可能とする。
固定の関係がパルス角と無線周波電磁パルスの無線周波
電力との間に存在する。すなわちパルス角は無線周波電
力の平方根に比例する。
各測定循環後スピン原子核が熱平衡状態にある時の磁化
に対応する定常状態の再確立を確実にするため、測定循
環量時間経過の周期が十分長く、すなわち長手方向緩和
時間T1よりずっと長くなければならないという欠点が
従来方法にはある。
従って、全実験時間は著しくかかり、無線周波電力とそ
れ故無線周波電磁90°−パルスまたは180゜−パル
スのパルス角の合理的な受諾し得る評価をなすためには
、かなり多数の測定循環がなされねばならないからそれ
だけより多くかかる。その長い実験時間のため、従来方
法は動きの影響により敏感である。さらに従来方法では
、無線周波電力とパルス角間関係が知られている時のみ
、90°−パルスまたは180°−パルス以外の無線周
波電磁パルスの無線周波電力が決められる。すでに説明
されてきたごとく、パルス角は無線周波電力の平方根に
比例する。しかし、比例定数の決定は実際には困難であ
り、通常比例定数の荒い近似のみが知られている。
本発明の目的は全実験時間が比較的短く、無線周波電磁
パルスのパルス角の決定がその基礎としての任意のパル
ス角の正確な調整にとって正確である磁気共鳴結像方法
および装置を提供せんとするものである。
この目的を達成するため本発明に関わる冒頭にのべた磁
気共鳴結像方法は複数の無線周波電磁パルスが少なくと
も3つの無線周波電磁パルスを具え、それによって少な
くとも2つのエコー共鳴信号が発生され、エコー共鳴信
号の2つが無線周波電磁パルスの1つのパルス角を決め
るために組合わされることを特徴とするものである。パ
ルス角はかくして正確に決められ、その後任意のパルス
角に要求される電力が簡単にパルス角から計算される。
2つの無線周波電磁α°−パルスがある間隔で分離され
て発生されると、第1の無線周波電磁α°−パルスによ
り発生したFID信号のエコー共鳴信号が生じるだろう
。ある時間経過後節3の無線周波電磁α°−パルスが発
生されると、4つのエコー共鳴信号が間隔をおいて生じ
るだろう。
これら信号の1つはいわゆる誘導エコーで、一方他の1
つの信号は第2の無線周波電磁α°−パルスにより発生
されたエコー共鳴信号であり、他の2つの信号はそれぞ
れ第1と第2の無線周波電磁α0−パルスのFID信号
のエコー共鳴信号である。
5つの共鳴信号が3つの無線周波電磁パルスにより発生
される上述のパルス順次はそれ自体Physical 
 Review November 15  +  1
950  +  Volume 80  +Na、 4
 、頁580−594. Hahnから公知である。し
かしながら、この文献は無線周波電磁α°−パルスのパ
ルス角の決定方法は開示していない。
本発明に関する方法の1実施態様は、複数の無線周波電
磁パルスが3つで、エコー共鳴信号の1つが他のエコー
共鳴信号と組合わされる誘導エコー共鳴信号であること
を特徴とするものである。
後述のごとく、無線周波電磁α°−パルスの無線周波電
力の決定はかくて複雑性がほぼなくなるだろう。
本発明に関する方法の他の実施態様は、3つの無線周波
電磁パルス間時間経過の2つの周期と、エコー共鳴信号
の少なくとも2つが標本化される、1つの測定周期とが
そのエコー共鳴信号間で干渉が発生しないよう選択され
ることを特徴とするものである。これら周期が十分に長
く、標本化がなされる測定周期が十分短い時は、共鳴信
号を乱す干渉現象の発生は妨げられる。
本発明に関わる方法の他の実施態様は、3つの無線周波
電磁パルスにより発生される共鳴信号間での干渉を避け
るため、磁気共鳴結像方法が無線周波電磁パルス用にそ
れぞれ異なった位相を用いて少なくとも2度なされるこ
とを特徴とするものである。エコー共鳴信号に重なる干
渉信号はかくてこれらエコー共鳴信号の減算または加算
によって排除され得る。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、3
つの無線周波電磁パルスにより発生される共鳴信号間で
発生する干渉を避けるため、磁場勾配が前記方法の少な
くとも一部の遂行で発生されることを特徴とするもので
ある。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、無
線周波電磁パルスの各々が60°くαく150°範囲内
にあるパルス角αを有することを特徴とするものである
。かくして前記範囲内にあるパルス角αを有する無線周
波電磁パルスの無線周波電力が、前記範囲外のパルス角
を有する無線周波電磁パルスのそれより確かにより大き
く決定され得ることがわかってきた。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、3
つの無線周波電磁パルスが同じパルス角αと同じパルス
形状を有することを特徴とするものである。後述のごと
く、無線周波電力の決定は本質的に簡単化され、これは
また使用される計算手段の簡単化と要求される計算時間
の削減を意味する。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、パ
ルス角αが から計算されることを特徴とするものである。
無線周波電磁α°−パルスの無線周波電力が測定される
エコー共鳴信号の中心で決定される時、1、  と1.
1 はそれぞれ誘導エコー共鳴信号の■ 強度と他のエコー共鳴信号の強度とを現わす。パルス角
αが励起薄片の厚みをよぎって変化する場合にその薄片
の中心で無線周波電力が決まる時には、1.  とT、
□ はそれぞれ誘導エコー共鳴信■ 号の時間積分と他のエコー共鳴信号の時間積分とを現わ
す。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、長
手方向の緩和影響の補正で、磁気共鳴結像方法が第2お
よび第3の発生無線周波電磁パルス間の異なる時間間隔
をそれぞれ使用して少なくとも2回遂行されることを特
徴とするものである。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、3
つの無線周波電磁パルスの少なくとも1つが選択的であ
ることを特徴とするものである。
例えば、第1の無線周波電磁パルスが磁場勾配Gzの存
在で発生される時は、エコー共鳴信号が2方向に直角に
延在する固体薄片から生ずるだろう。
第2の無線周波電磁パルスがまた磁場勾配cyの存在で
発生される場合には、エコー共鳴信号は2一方向とy一
方向の両者で規定される領域から生ずるだろう。かくし
てエコー共鳴信号が薄片の予定の体積部分から生じるこ
とが確保される。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、前
記3つの無線周波電磁パルスの第1の発生パルスが少な
くとも1つの無線周波電磁パルスにより先行されること
を特徴とするものである。
この先行パルスは、先行パルスに続く第1の無線周波電
磁パルスと組合わされて、横方向の磁化の正確な量がX
方向とX方向でまたはx、  yと2方向で規定される
体積で排他的に存在することを確保するし;これは多分
先行パルスに続く3つの無線周波電磁パルスの少なくと
も1つが選択されるという事実と組合わされ、エコー共
鳴信号が予定の体積部分から生じるということを確保す
る。
本発明に関わる磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、パ
ルス角αを有する無線周波電磁パルスの無線周波電力を
決定するに先立ちパルス角αがコイルの品質因子により
評価されることを特徴とするものである。パルス角αを
有する無線周波電磁パルスの無線周波電力が決められる
時は、パルス角αとそれ故に無線周波電力は使用される
コイルの品質因子に直接関係する無線周波電力消費によ
り前以って評価することができる。この評価は実験時間
の本質的な削減を前以って提供する。
本発明に関する磁気共鳴結像方法の他の実施態様は、パ
ルス角αを有する1つの無線周波電磁パルスのパルス角
決定後、次に発生する無線周波電磁パルスのパルス角β
が式 により与えられ、ここで皇 と気 はそれぞれパルス角
βを有する無線周波電磁パルスとパルス角αを有する無
線周波電磁パルスの無線周波電力であることを特徴とす
るものである。
本発明に係わる冒頭に述べた磁気共鳴結像装置は、さら
にこの装置が無線周波電磁パルスのパルス角αを決める
ため2つのエコー共鳴信号を組合わせる手段を備え、少
なくとも3つの無線周波電磁パルスでエコー共鳴信号を
発生することが可能であることを特徴とするものである
以下第1図および第2図示のパルス1頓次を参照して本
発明の詳細な説明する。
第1図では、瞬時t=2τに無線周波電磁α。
−パルスのFID信号のエコー共鳴(t 号e + ヲ
発生すめため、パルス角α、とα2とを有する2つの無
線周波電磁パルスが瞬時1=0とt=τでそれぞれ発生
される。次に瞬時t−T+τ、1=2T−2τ、t=2
T−τとt=2Tに、エコー共鳴信号eft  ez+
  a4.esそれぞれが発生される。エコー共鳴信号
e2はいわゆる誘導エコーで、エコー共鳴信号e3はエ
コー共鳴信号e1のエコー共鳴信号で、エコー共鳴信号
e4とe。
はそれぞれ無線周波電磁α1−パルスとα2−パルスの
FID信号のエコー共鳴信号である。全パルス順次の開
磁界の勾配Gzがスピンの選択励起のため固体の薄片の
2方向に維持されている。実際にはパルス角αが励起薄
片の厚みをよぎり一定でないから、薄片の中心でのパル
ス角αと無線周波電力は後述のように決められる。さら
に、以下の計算で(誘導)エコー共鳴信号e2はエコー
共鳴信号e、と組合わされる。後に示されるよう、T2
緩和補正が無線周波電力の計算には必要とされないよう
2つのエコー共鳴信号の強度がT2緩和時間に同じ依存
性を有するのでこのことがなされる。
エコー共鳴信号e、と02とが組合わされるので、X方
向での不所望な信号の位相をずらすため磁界勾配Gxを
3回発生させる(第2図示のごとく)のが望ましく、そ
れで共鳴信号(エコー共鳴信号と同じ(FID信号)の
干渉が妨げられる。
この磁界勾配Oxは無線周波電磁パルスα2とα3に起
因する第2図でのエコー共鳴信号e、とe。
とFID共鳴信号を抑圧する。
共鳴信号でTI緩和時間の影響を最小にするためには、
T<<T +にえらぶのが望ましい。固体運動のいかな
る影響をも排除するためには、Tとてとはできるだけ小
となるよう選択されるべきである。簡単化のため3つの
無線周波電磁α−パルスは同じパルス角αと同じパルス
形状を有すると仮定される。
次の関係がエコー共鳴信号e1とe2に関して成立つ M(t’ ) =M−ax ffff(z) p (x
、y、z)謔rGZ2″’dxdydz  (1)ここ
で 一エコー共鳴信号e、とe2それぞれについてt′=t
−2Tとt’=t−(T+τ)。
−M(t’)は瞬時t′におけるエコー共鳴信号の振幅
、 M m * xはエコー共鳴信号の最大振幅−f(z)
は無線周波電磁パルスの選択関数、−ρ(x+y+z)
は固体の励起薄片での標準化されたスピン密度分布、 −Gzは選択磁界勾配、 一γは磁気回転比である。
スピン密度分布ρ(X+V+2)が励起薄片の厚みをよ
ぎり均質であるとすると、次の関係が成立つt’=−1
/2tβI間で測定される時は、エコー共鳴信号振幅の
 時間積分の係数は励起薄片の中心でのエコー共鳴信号
の強度■。の測定値である:ここでtがt′について挿
入された。関数f (2)よりずっと大きければ、積分
は励起薄片の中心での強度INに比例した適切な近似値
となる。それ故に、もしz、/8が関数f (z)の半
幅値であれば、f (ZH) −f (−2V2)−+
f (0) 、それで1β)2“/γGzz%    
   (4)この場合、次の関係式が適切な近似である
:lH=Mm11.ttβπf (0)    (5)
運動の影響と、パルス順次間のT1緩和と拡散とについ
て(4)式を仮定すると、次の関係がエコー共鳴信号e
、とe2についてそれぞれ成立つ21M。、−tβπf
 (o)sin(α)−(sin(ci)、12Moe
−”’2(6)1M。、Jβπf (o) (Sin(
α)〕3Moe−2γT2   (7)ここで Moは励起薄片の中心での熱平衡における磁化、Tzは
励起薄片をよぎって一定であるとした横方向の緩和時間
である。
式(6)と(7)とから次が得られる:(8)は励起薄
片の中心でのパルス角αの評価を提供する。誤差計算は
この評価が範囲60°くαく150°で適当な値である
ことを示す。パルス角αが判明すると、どの他のパルス
角βも印加された無線周波電磁隙を修正することにより
簡単に調整される: ここでへ とP、とはそれぞれ無線周波電磁α。
−パルスとβ°−パルスを発生するための無線周波電力
である。パルス角と無線周波電力量関係で発生する比例
定数はパルス角と電力の比のために式(9)にはもはや
存在しない。
T+緩和の影響が実験の周期(T−τ)の間で無視し得
ないときは、式(7)の右手項は項e−(T−r)、”
I’1倍されるべきである。期間Tについてそれぞれ異
なった値を使用し、nを例えば整数とした時、(T’ 
−τ)=n(T−τ)となるよう第1の測定の量刑 を、第2の測定の量刑 を計算する2つの測定の遂行については、T、131和
時間の影響で補正されてきた式(8)のペンダント(p
endant)は以下のようニナル:この方法は緩和時
間T、が未知の時使用することが出来る。この緩和時間
が既知の時は緩和時間T1について補正されてきた式(
8)の表現は以下のようになる: Physical Reviewのバーン0lahn)
による引用文献から明らかなように、パルス角α1.α
2とα。
が等しくない時代(6)と(7)は: 上の場合パルス角α1.α2とα、が等しくなく、パル
ス角α2が計算されねばならぬ時は、第1の測定の量刑 が計算され、第2の測定の量刑 が計算され、かくてこの測定の間パルス角αtの代りに
パルス角α2′を有する無線周波電磁パルスの発生があ
る。パルス角α2′が、例えば、パルス角α2の倍数で
ある時は、パルス角α2それ故対応する無線周波電力は
商RとR′より計算され得る。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は本発明に関わる磁気共鳴結像方法を説
明するためのパルス順次の図である。 特許出願人   エヌ・べ−・フィリップス・フルーイ
ランペンファプリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、固体の領域が1様で、不変な磁場に置かれ、複数の
    共鳴信号が複数の無線周波電磁パルスにより発生される
    磁気共鳴結像方法において、複数の無線周波電磁パルス
    が少なくとも3 つの無線周波電磁パルスを具え、それによって少なくと
    も2つのエコー共鳴信号が発生され、エコー共鳴信号の
    2つが無線周波電磁パルスの1つのパルス角を決するた
    めに組合わされることを特徴とする磁気共鳴結像方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の方法において、複数
    の無線周波電磁パルスが3つで、エコー共鳴信号の1つ
    が他のエコー共鳴信号と組合わされる誘導エコー共鳴信
    号であることを特徴とする磁気共鳴結像方法。 3、特許請求の範囲第1項に記載の方法において、3つ
    の無線周波電磁パルス間時間経過の2つの周期と、エコ
    ー共鳴信号の少なくとも2つが標本化される、1つの測
    定周期とがそのエコー共鳴信号間で干渉が発生しないよ
    う選択されることを特徴とする磁気共鳴結像方法。 4、特許請求の範囲第2項または第3項に記載の方法に
    おいて、3つの無線周波電磁パルスにより発生される共
    鳴信号間での干渉を避けるため、磁気共鳴結像方法が無
    線周波電磁パルス用にそれぞれ異なった位相を用いて少
    なくとも2度なされることを特徴とする磁気共鳴結像方
    法。 5、特許請求の範囲第2項から第4項のいずれかに記載
    の方法において、3つの無線周波電磁パルスにより発生
    される共鳴信号間で発生する干渉を避けるため、磁場勾
    配が前記方法の少なくとも一部の遂行で発生されること
    を特徴とする磁気共鳴結像方法。 6、特許請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記載
    の方法において、無線周波電磁パルスの各々が60°<
    α<150°範囲内にあるパルス角αを有することを特
    徴とする磁気共鳴結像方法。 7、特許請求の範囲第2項から第6項のいずれかに記載
    の方法において、3つの無線周波電磁パルスが同じパル
    ス角αと同じパルス形状を有することを特徴とする磁気
    共鳴結像方法。 8、特許請求の範囲第7項に記載の方法において、パル
    ス角αが α=2arc cos〔[(I_M__II)/(2I_
    M__ I )]1/Z〕から計算され、ここでI_M_
    _IIとI_M__ I がそれぞれ誘導エコー共鳴信号の
    強度と他のエコー共鳴信号の強度を表わすことを特徴と
    する磁気共鳴結像方法。 9、特許請求の範囲第2項から第7項のいずれかに記載
    の方法において、長手方向の緩和影響の補正で、磁気共
    鳴結像方法が第2および第3の発生無線周波電磁パルス
    間の異なる時間間隔をそれぞれ使用して少なくとも2回
    遂行されることを特徴とする磁気共鳴結像方法。 10、特許請求の範囲第9項に記載の方法において、3
    つの無線周波電磁パルスが同じパルス角αと同じパルス
    形状を有する時、パルス角αが式 α=2arc cos〔{1/2(R/R′)^1^/
    ^(^n^−^1).R}^1^/^2〕から計算され
    、ここで R=I_M__II/I_M__ I とR′=I′_M_
    _II/I′_M__ I で、T_1が長手方向緩和時間
    、τが第1および第2の発生無線周波電磁パルス間時間
    経過の周期、TおよびT′がそれぞれ第1および第2の
    測定で第2と第3の発生無線周波電磁パルス間時間経過
    の周期であり、そして n=(T′−τ)/(T−τ)であることを特徴とする
    磁気共鳴結像方法。 11、特許請求の範囲第2項から第10項のいずれかに
    記載の方法において、3つの無線周波電磁パルスの少な
    くとも1つが選択的であることを特徴とする磁気共鳴結
    像方法。 12、特許請求の範囲第2項から第11項のいずれかに
    記載の方法において、前記3つの無線周波電磁パルスの
    第1の発生パルスが少なくとも1つの無線周波電磁パル
    スにより先行されることを特徴とする磁気共鳴結像方法
    。 13、特許請求の範囲第12項に記載の方法において、
    先行無線周波電磁パルスの少なくとも1つが選択的であ
    ることを特徴とする磁気共鳴結像方法。 14、特許請求の範囲第1項から第13項のいずれかに
    記載の方法において、パルス角αを有する無線周波電磁
    パルスの無線周波電力を決定するに先立ち、パルス角α
    がコイルの品質因子により評価されることを特徴とする
    磁気共鳴結像方法。 15、特許請求の範囲第1項から第14項のいずれかに
    記載の方法において、パルス角αを有する1つの無線周
    波電磁パルスのパルス角決定後、次に発生する無線周波
    電磁パルスのパルス角βが式 β=α{(P_β/P_α)}^1^/^2により与え
    られ、ここでP_βとP_αはそれぞれパルス角βを有
    する無線周波電磁パルスとパルス角αを有する無線周波
    電磁パルスの無線周波電力であることを特徴とする磁気
    共鳴結像方法。 16、a)不変の、一様な磁場発生手段と、b)無線周
    波電磁パルス発生手段と、 c)測定周期の間に、a)とb)に記載された手段によ
    り発生された共鳴信号を標本化する 標本化手段と、 d)前記標本化手段により供給される信号を処理するた
    めの処理手段と、 e)エコー共鳴信号を発生し、標本化し処理するためb
    )からd)に記載された手段を制御するための制御手段
    と、 を具えた磁気共鳴結像装置において、 さらにこの装置が無線周波電磁パルスのパ ルス角αを決めるため2つのエコー共鳴信号を組合わせ
    る手段を備え、少なくとも3つの無線周波電磁パルスで
    エコー共鳴信号を発生することが可能であることを特徴
    とする磁気共鳴結像装置。
JP62064421A 1986-03-20 1987-03-20 磁気共鳴結像装置 Expired - Lifetime JP2613878B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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