JPS62261345A - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子核の磁気共鳴現象を利用した画像診断装
置に係り、特に撮像中の被験者の動きによる影響を抑え
鮮明な画像を得ることのできるＭＲＩ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のＭＲＩ　（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｒｅ５ｏｎａｎ
ｃｅ　ＴｍａｇｉｎＨ）装置では、データの取り込みに
ついて例えば、特公昭５７−５００７０７号公報に示さ
れる如く、小さなナンバーのプロジェクションから、単
純に取り込みが行われ、プロジェクションに関する意図
的に配列、もしくは、測定プロジェクションに関する情
報を被検者に与える手段を具備していなかった。

このため従来の技術では、初期の写真がそうであったよ
うに、被験者の動きに対し防御策が講じられる事が無か
った。即ち、被験者自身の動きによる画像のボケは、被
験者側の問題であって装置の問題ではなかった。但し心
拍、呼吸などによるｄＪきについては動きの周期に合わ
せ同期をかける事によりボケを少なくする手法が実施さ
れている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、搬像中における被験者の動きに対して
画質の劣化を減少することのできる時間経過に対する重
み付けをしたＭＲＴ装置を提供することにある６ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、信号取込のパルスシーケンスを工夫する事に
より、また、測定中に特に画質に影響を与え易い信号取
込期間について被験者にそれを知らせる手段をもって、
限られた期間だけを特に動かぬように注意する事によっ
て目的を達成しようというものである０例えば、長時間
霧光を必要とする写真撮影の場合、＊光中の被験者の動
きは露光中のどの期間についても全く同様に作用する。

しかるに、ＭＲＩｌｉ影に於いては、取込みを工夫する
事により、撮影の期間内に、動きに敏感な信号取込みと
、動きにあまり敏感でない信号取込とを分けて設定する
ことができる。

すなわち、本発明は、マグネ゛ットの筒内静磁場中に人
体等の被測定物を挿入し該被測定物にパルス変調された
高周波を照射し核磁気共鳴を利用して被測定物の断層撮
影像を行うＭＲＩ装置において信号量の大きなプロジェ
クションから信号量の小さなプロジェクションへと時系
列的に信号を取得することを特徴とするものである。

〔作用〕

本装置では、二次元フーリエ変換法を用いると、撮影期
間を等分割した時間毎に、各プロジェクションのデータ
を得ることができる。この方法では、位相エンコード°
の量を、負から正まで順次変化させ一１位相エンコード
傾斜磁場方向の位置情報を得る６位相エンコード量がゼ
ロ付近では、位相エンコードによるプロジェクションの
位相のシフトが小さい、このとき、プロジェクション上
の信号の絶対値が大きくなっており、像を再構成する際
の寄与率が高い、逆に、正負ともに、エンコード址を増
す程、信号の絶対値が小さくなり、画像への寄与率が低
くなる。そこで、位相エンコードを、ゼロから開始し、
正負交互に少しずつエンコードを増大させるシーケンス
を作成すると撮影開始から１時間が経過するに伴って、
画像への寄与率が低くなるように信号を取込むことが可
能になる。

被検者は１人間であるので、一般に最初は動かぬように
がまんすることはできても、徐々にじっとできなくなる
。このとき、上記シーケンスによる　。

と、最初の段階で、画像再構成についての寄与率の高い
部分を取得してしまうので、撮像後半に動きが生じても
、画質の劣化が少なくおさえられる。

また、別の方法では１位相エンコードを負より開始し、
位相エンコード量の絶対値が小さい時間だけ、患者に注
意をうながし、動きをおさえることもできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図にはＮＭＲイメージング装置の概略が示されてい
る。

図において磁石１は、システムの主要部を成す。

磁石は、超電導形、常電導形、永久磁石形があるが、こ
こでは、常電導形を例に示す、常電導形としては、高い
磁場均一度を得る為、通常、空芯の電磁石が用いられる
。本実施例では、磁束密度０．１５７　　（ステラ）、
磁場の均一度は、約５０ｊｒ＋ｕ　／　３０　（！ＩＩ
　ｄｓｖ　（球）である、電流は、静ａ場電ＷＸ２から
供給されろ、被検者は、患者用テーブル５に横たわり空
芯磁石の中心部へ送り込まれる。

静磁場には、空間位置情報を取得するための傾斜磁場が
重畳される。Ｎ　Ｍ　Ｒ現象を発生させる高層は、受信
コイル４によって検知され、受信器８へ送られる。ＮＭ
Ｒ現象では、Ｎ　Ｍ　Ｒ４ｇ号の位相情報も重要づ西受
信器ゲート信号１２を介して、送受信器に於ける位相関
係が正確に同期化されている。傾斜磁場電源９は、Ｘ、
Ｙ、Ｚの３軸方向の傾斜磁場を独立に発生させる為、３
チヤンネルの定電流ｍ源から成る。傾斜磁場は、パルス
状で印加されるので高速応答が要求される。パルスの発
生は、傾斜磁場制御部２０によって制御される。

システムの操作は、操作卓１０を用いて行われる。

操作卓には各種のキーの他、２つのＣＲＴが装備されて
いる。一つは、対話方式により、各種パラメータを設定
したり、システム全体の運転を行う為に用いられる。も
う一つは、得られた映像を表示する為のものである。

全体システムの制御、並びに、像構成の為の高速演算は
、コンピュータ２１が行う、コンピュータ２１と、各制
御系のやりとりは、バス１７を介してなされる、各種パ
ルスシーケンスの制御は、シーケンス制御部１６が行う
が、中心となるシーケンスは、高周波パルスと傾斜磁場
パルスの組合せにかかわるものである。

ＮＭＲ現象を用いた映像法の基本は、第２図及び第３図
によって説明する。

第２図には、ＮＭＲイメージング装置の測定部断面が示
されている。第２図中の電磁石は、４ケの静磁場コイル
１から構成され、内側に、傾斜磁場コイル３０．照射コ
イル３．受信コイル４が設置される。静磁場の方向３２
は、図中に示しであるが、通常、静磁場の方向をＺ軸と
定める。傾斜磁場は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に、互いに完
全に独立な傾斜を印加することが必要であり、Ｘ、Ｙ。

Ｚ用の３種類のコイルが設置されている０図中３１は被
験者である。

第３図に、パルスのシーケンスの一例を示す。

（Ａ）は、高周波即ち、照射コイル３から被験者３１に
照射される高周波電力のパルス波形を示す。

（Ｂ）は、受信コイル４にｔじる起電力を増幅したもの
である。（Ｃ）傾斜磁場２であり、静磁場の方向に印加
される傾斜磁場である。また（Ｄ）は傾斜磁場を示し、
Ｙ軸方向に位相をエンコードする。さらに（Ｅ）は傾斜
磁場であり、Ｘ方向の座標と周波数を一対す電路させる
為のものである。

この第３図（Ｅ）は傾斜磁場は一般的には、スピンエコ
ーの発生に使われるので、読み出し用傾斜磁場と解釈さ
れることもある。第３図（Ｆ）は。

時間軸であり、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）のすべてのパルスシーケンスについてこ
の時間の関係を明らかにしている１次に、これらの各種
パルスの役割をもう少しｉｌ細に説明し、二次元フーリ
エ法と呼ばれる像構成法の原理を述べる。

第３図の例では、高周波パルスの波形にジンク函数を用
いている。ジンク函数をフーリエ変換すると、矩形波形
となる。即ち、時１１１１空ｆｌｌ’ｌに於けるジンク
函数は１周波数空間に於ける矩形波となるので、ある限
定された区間の周波数のみを持つ。

第３図で、第３図（Ａ）のａに示される９０゛パルス（
核スピンを９０″倒すパルス）と同時に第３図（ｃ）に
示される傾斜磁場Ｚについて第３図（Ｃ）のｄのｆｔｆ
ｉ料磁場パルスが印加されている。

ＮＭＲ現像に於ける共鳴条件は次式で表されるので、Ｚ
方向の特定の断層面のみが選択的に励起される。

ｕ、）ｏ　　＝　ｙ　　［Ｈｏ　　＋Ｈａ　　（Ｚ）　
　）　　　　　−（１）ここで、ω０は共鳴点に於ける
角速度、γは磁気回転比、Ｈｏは静磁場の磁束密度、Ｈ
Ｏ（Ｚ）は、位置２に於ける傾斜磁場の磁束密度である
。

通常のＮ　Ｍ　Ｒイメージングでは、断層面の厚さが１
〜２０ＩＩｎの範囲で、選択照射の周波数が設定される
。本実施例では、９０ｍパルスαのあとに第３図（Ａ）
のｂに示される１８００パルスを印加して、第３図（Ｂ
）のＣに示されるスピンエコー信号を得ている（オリジ
ナル２次元フーリエ法では、傾斜磁場によりスピンエコ
ーを発生させており、１８０°パルスを使用していない
）、スピンエコーのテクニックは、不均一磁場により見
かけＦの横緩和時間゛■゛２で急速に分散する位相を一
定時間後に再びそろえるテクニックである。傾斜磁場も
一種の不均一磁場であり、位相のそろった信号を得る為
には、傾斜磁場を反転させるかあるいは、傾斜磁場と同
時に１８０”パルスを印加する必要がある。実際に傾斜
磁場を立ち上げる際に。

立ち上り及び立ち下り時間は有限である。実際には１ｍ
ｓ程度が必要である。従って、この過渡的な期間に位相
が乱れる。これを補償するために、第３図（ｃ）のｄに
示される傾斜磁場パルスのあとに第３図（ｃ）の０に示
される如き補償用パルスを印加することで、立ち上り、
立ち下りが相殺され、見かけ上完全な矩形波が印加され
た場合と等価にできる。

次に位相エンコードについて説明する６ＮＭＲ現象に於
ける核スピンの挙動の基本的性質として、■磁気モーメ
ントの方向、■磁気モーメントの大きさ、■磁気モーメ
ントの数、■磁気モーメントのせつ動周波数、■磁気モ
ーメン１−のせつ動の位相がある。これら個々のパラメ
ータの統計的結果として、巨視的な磁化の振るまいが記
述できる。特に周波数と位相は独立のパラメータであり
１位相をエンコードすることにより、空間座標と対応づ
けられる。この位相をエンコードする傾斜磁場は、第３
図（Ｄ）に示される傾斜磁場Ｙである。また位相エンコ
ード量は、エンコード用傾斜磁場パルスの積分値で決ま
るので、パルスの振幅を変えるか、パルス幅を変えるか
すれば良い。第３図では、振幅を変えている。また、第
３図（Ｅ）に示される傾斜磁場又は、Ｘ方向に印加した
傾斜磁場である。第３図（Ａ）のａに示される９０°パ
ルスで励起され、コヒレントな歳差運動をするスピンに
、Ｘ方向の傾斜磁場を引加すると、Ｘ方向に対して、歳
差運動の周波数が線型に変化する。また、第３図（Ａ）
のｂに示される。

１８０°パルスのあとで、同じ傾斜磁場を与えることで
、第３図（Ｂ）のＣ示されるスピンエコーの信号を発生
させることができる。Ｘ座標と共鳴周波数が線型な関係
にあるので、第３図（Ｂ）のＣに示されるスピンエコー
信号を、フーリエ変換することにより、Ｘ座標に関する
信号強度の関係を得ることができる。これを位相エンコ
ード方向（Ｙ軸）について、再びフーリエ変換すると、
こんどは、Ｙ座標に関する信号強度の関係が得られる。

こうして、Ｘ−Ｙ平面について、信号の分布が得られる
ので、信号強度を、ＣＲＴ上に表示することにより、断
層像が得られる。

第４図は、二次元フーリエ法の原理を示している。試料
５０は円筒形であり、Ｘ方向の傾斜磁場により投影した
プロジェクションは、プロジェクションのナンバー〇に
示す曲線を呈す、即ち、Ｘ軸方向の傾斜磁場が印加され
ると、Ｘ軸方向の共鳴周波数が傾斜磁場の強度に比例し
てシフトする。

このとき得られた時間軸ドメインの信号、即ち、Ｘ軸方
向に投影したプロジェクションが得られる。

さらにＹ方向の傾斜磁場を順次、パルス振幅あるいは、
パルス幅を変化させて印加することによって得られるナ
ンバー〇から±ｎまだの各プロジェクションについて第
２のフーリエ変換を行うと画像が形成される。即ち、各
プロジェクションの中心を結んだものは、第４図中の点
線のようになる。

この曲線はｎ１ｎｅ関数形をしているので、フーリエ変
換により矩形となる１円筒形の試料５０をＸ方向から見
ると矩形となることに相当している。

第４図で分かるように、Ｙ方向の傾斜磁場を加えること
により、位相が変化し、プロジェクション波形の大きさ
が小さくなってゆく、即ち、プロジェクションの大きさ
は、プロジェクションナンバーが、Ｏで最大で、順次小
さくなってゆく。通常、プロジェクションナンバーｎは
、２５６程度であるが、＋２５６あるいは一２５６番目
のプロジェクションは、はとんど平坦なノイズのみの曲
線となる場合が多い、従って、画像を構成する際の情報
量としては、一般に、プロジェクションナンバーの絶対
値が小さくなるに従って小さくなる。

本実施例の一つは、測定時に、プロジェクションのナン
バーを、Ｏ，＋１．−１．＋２．−２．・・・・・・＋
ｎ、−ｎのようにとるものである。このようにプロジェ
クションを取得してゆくと、最初に。

最も情報量の大きなプロジェクションを取得し、時間の
経過とともに情報数の小さなプロジェクションを取得し
てゆくこととなる。即ち、被験者が、最初の内だけ動か
なければ、動きの画像に与えろ影響は少なくてすむ、実
際の臨床では、最初の数分間は被験者はじっと動かずに
、がまんできるが、その後、知らずの内に動いてしまう
場合が多い。

本実施例は、このような実際の臨床に於いて効果が大で
ある。

従来は、最も単純な測定法、即ち、プロジェクションナ
ンバーの小さい方から順次１ずつふやしてゆく方法がと
らけていたため、ちょうど測定時間の真中あたりに、プ
ロジェクションＯがくることになっていた。従って、こ
のときに、被験性がわずかにでも動くと画質に大幅な劣
化をきたしていた。但し、別法による解決策が考えられ
る。それは、情報量のプロジェクションの期間を、被験
者に、知らしめ、その間のみを特に注意させることであ
る１例えば、±２５６プロジエクシヨン分の撮影に於い
て、−２５６プロジエクシヨンから開始し、±２６プロ
ジエクシヨンをとり込む＋ｔｌ１間だけ、ブザーのよう
な警報をならすことである。

±２５６プロジエクシヨンで測定に、１６分かかるシー
ケンスの場合、開始６分半後から９分半後までの約３分
間ブザーをならすことである。また、応用として、呼吸
による動きの激しい部位を撮影する場合に、プロジェク
ションナンバーの小さい２（１ｉ１１１だけ被験者に息
をとめてもらう方法も考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、被験者の動きに
よる劣化の少ない画質を得ることができる。

また１本発明によ九ば、被験者に、長期１ｍにわたって
の静止を強いずにすみ、検査による苦痛を緩和すること
ができる。さらに本発明によれば、呼吸による動きに対
し、短時間息を止めるだけで動きの影響を減らした画像
を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮＭｒ（イメージング装置の全体構成図、第２
図は第１図図示装置の測定部断面を示す図、第３図はパ
ルスシーケンス、第４図は二次元フーリエ法の原理図で
ある。 １・・・磁石、２・・・静磁場電源、３・・・照射コイ
ル、４・・・受信コイル、５・・・患者用テーブル、７
・・・送信器。 ８・・・受信器、９・・・傾斜磁場電源、１０・・・操
作卓、１１・・・振幅データ、１２・・・受信器ゲート
信号５１３・・・ＲＦ振幅制御部、１４・・・ＲＦ時間
制御部、１５・・・データ取込部、１６・・・シーケン
ス制御。 １７・・・バス、１８・・・操作卓制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マグネットの筒内静磁場中に人体等の被測定物を挿
   入し該被測定物にパルス変調された高周波を照射し核磁
   気共鳴を利用して被測定物の断層撮像を行うＭＲＩ装置
   において信号量の大きなプロジェクションから信号量の
   小さなプロジェクションへと時系列的に信号を取得する
   ことを特徴とする多次元フーリエ変接法を用いたＭＲＩ
   装置。