JPS62275442A

JPS62275442A - 磁気共鳴画像計算方法

Info

Publication number: JPS62275442A
Application number: JP61114809A
Authority: JP
Inventors: 潔依田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1987-11-30

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】３、発明の詳細な説明［産業上の利用分野］この発明は、磁気共鳴画像計算方法に関し、特に位相ゆ
らぎによる画像歪や偽像などの濃度歪シフトアーチファ
クトを除去できる磁気共鳴画像計算方法に関するもので
ある。

［従来の技術］第４図は、例えばエイ・ジエイムズ（Ａ　、　Ｊ　ａｗ
ｅｓ）等がアメリカン・ジャーナル　オブ・ラジオロジ
イ（Ａ　ｍｅｒｉｃａｎ　　Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　
Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）の１９８２年第１３８巻、第２０
６頁に発表したものを簡略化した、一般的な核磁気共鳴
画像装置を一部側面図で示すブロック図である。

図において、（１）は磁石、（２〉は磁石（１）の静磁
場中に横たえられた物体としての人体、（３）は人体（
２）の回りに巻かれた高周波コイル、（４）は高周波コ
イル（３）に電磁波を送信し且つ人体（２）からの電磁
波を受信するための送受信器、（５）は磁石（１）と高
周波コイル（３）との間にあって複数対からなる傾斜磁
場コイル、（６）は傾斜磁場コイル（５）のための傾斜
磁場コイル用電源、（７）は傾斜磁場コイル用電源（６
）及び送受信器（４）を制御する制御回路、（８）は制
御回路（７）と連結した計算機、（９）は計算１（８）
に連結された画像表示器である。

従来の核磁気共鳴画像装置は上記のように構成され、以
下のように画像を得るようになっている。

まず、磁石（１）によって大体く２）に均一な静磁場を
かけ、大体（２）内の特定の原子核にそのゼーマンエネ
ルギに一致する電磁波を送受信器（４）の送信部から高
周波コイル（３）を通して照射する。

この電磁波により、人体（２）内の特定の原子核は基底
状態から励起状態への共鳴的遷移を起こす６そして電磁
波の照射を止め、人体（２）内の原子核から放出される
電磁波を、高周波コイル（３）を通して送受信器（４）
の受信部で検出する。送受信器（４）には受信用のへ〇
変換器が内蔵されており、所定のサンプリング周波数に
従って高周波コイルく３）からの磁気共鳴信号を受信し
ている。このとき、傾斜磁場コイル（５）で静磁場に勾
配をつけることにより、人体（２）のどの位置からの信
号であるかを判別する。

一方、計３Ｉｌｔ！（８）は制御回路（７）を介して、
傾斜磁場コイルく５）に電流を供給するための傾斜磁場
コイル用電源（６）及び送受信器（４）を制御し、高速
フーリエ変換の結果得られた画像は画像表示器（９）に
表示される３尚、フーリエ変換による磁気共鳴画像計算
方法の詳細については、例えば英国特許第２０７９９４
６号明細書に記載されているので、ここでは記述しない
。

又、核磁気共鳴（ＮＭＲ）とは、ある原子核を一様な静
磁場中においたとき、これらが磁場の強さのまわりを歳
差運動するという事実によるものである、この周波数は
ラーモア周波数として知られており、 ω０２γＨＯ但し、γ：原子核の磁気回転比Ｈｏ：磁場の強さにより与えられる。つまり、ある特定の方向に沿って強
さが変化するような静磁場を印加すると、その方向の各
位置にある原子核は異なった周波数で歳差運動をするこ
とになる。従って、物体に傾斜磁場（ｇｒａｄｉｅｎｔ
　　ｍａＨｅｔｉｃ　ｆｉｅｌｄ）を印加し且つ同時に
十分な強さの高周波パルス磁場を印加すると、高周波パ
ルスと等しい周波数で歳差運動を行うスピンを有する原
子核のみを、９０°又は１８０°に亘って回転させ、他
の原子核からアイソレートさせることができる。

次に、第４図に示した核磁気共鳴画像装置を用いて物体
の映像を得るための、従来の磁気共鳴画像計算方法につ
いて説明する。

をρ（ｘ、ｙ）、検出された受信信号をＳ（Ｌ、Ｇｙ）
とすると、Ｓ（ｔ、ｆ；ｙ）　−５Ｓ　ｐ　　（ｘ、ｙ）ｅｘｐ［
ｊ　ｒ　　（Ｃ：ｘＸｔ＋　ＧｙＹｊｏ）コｄｘｄｙ但
し、Ｇｘ：Ｘ方向の傾斜磁場Ｇ　ｙ　：　Ｙ方向の傾斜磁場を二時間座標Ｌｏ：傾斜磁場Ｇｙを印加する時間が成立する。上式を２次元フーリエ変換することにより
、ｐ　（ｘ、ｙ）□＾５Ｓ　Ｓ（ｔ、Ｇｙ）ｅｘｐ［−ｊ
７　（ＧｘＸＤ（：ｙＹＬ）］ｄｘｄｙからスピン密度
画像が得られる。

［発明が解決しようとする問題点コ従来の磁気共鳴画像計算方法は以上のように、高周波の
送受信を行う送受信器（４）の安定度が理想的でない場
合、受信信号の位相がゆらぐことにより、得られた画像
にゴースト像や偽像などの濃度歪が生じ、特に流れの画
像などの位相に関する高精度な測定が要求される場合に
、測定結果の確度及び精度を低下するという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、高周波の送受信器の不安定さによる受信信号
の位相ゆらぎを除去できる磁気共鳴画像計算方法を得る
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る磁気共鳴画像計算方法は、受信された磁
気共鳴信号の位相のゆらぎを検出する第１のステップと
、位相のゆらぎを補正する第２のステップとを備えたも
のである。

［作用］この発明においては、磁気共鳴信号の位相ゆらぎを除去
することにより、画像歪や偽像を無くし、位相情報を高
精度に画像化する。

［実施例］以下、この発明の一実施例と図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例に用いられる装置の要部を示す
概略斜視図であり、（２）、（３）は前述の従来装置と
同様のものである。

（１０ａ）　、（１０ｂ）及び（１０ｃ）は高周波コイ
ル（３）内且つ被検体（２）の周辺に設置された位相ゆ
らぎ検出要の参照試料であり、円柱状容器に水溶液を封
入したもので構成され、直交するＸ、Ｙ、Ｚの３方向に
沿ってそれぞれ設けられている。尚、この発明を実施す
る装置の図示しない部分構成は、第４図に示した一般的
な核磁気共鳴装置と同様であり、傾斜磁場コイル用電源
（６）及び送受信器（４）を制御するための計算器（８
）内のプログラムが変更されていればよい。

又、受信信号即ち磁気共鳴信号Ｓとして、互いに９０°
位相の異なるｃｏｓ成分及びｓｉｎ成分の両方を受信し
、ＱＤ（Ｑｕａｄｒａｔｉｏｎ　Ｄｅｊｅｃｔｉｏｎ）
法を用いて信号処理を行なっている。

この種の装置は、例えばジャーナル・オブ・フィジック
ス・イー・サイエンティフィック・インスッルメンツ（
Ｊｏｕｒｎａｒ　Ｏｆ　Ｐｌ＋ｙｓｉｃｓ　Ｅ　；５ｃ
ｉｅｎｔｉｆｉｃＩ　ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＞、１９８
０年、第１３巻、第９４７〜９５５頁に、ニス・ハッチ
ソン（Ｓ、　Ｈｕｔｃｈｓｏｎ）等によって、「全身Ｎ
ＭＲ映像装７Ｍ　（Ａ　　Ｗｈｏｌｅ　−ｂｏｄｙ　　
ＮＮＲｉｍａｇｉｎｇｍａｔｃｈｎｅｔ）」として詳し
く記載されている。

次に、第２図に示したこの発明の詳細な説明するための
フローチャート図及び第３図に示したフーリエ変換によ
る複素スペクトルの特性図を９照しながら、第１図及び
第４図に示す装置を用１１）たこの発明の一実施例の動
作について説明する。

尚、ここでは、前述と同様に２次元フーリエ変１負によ
るＸ、Ｙ平面の断層像を得る場合につ０て述べる。

まず、時間をし、位相エンコード磁場をａｙとして、所
定の位相エンコード磁場Ｇｙについて磁気共鳴信号Ｓ（
ｔ、Ｇｙ）を得る（ステップＳＬ＞。磁気共鳴信号Ｓ（
ｔ、Ｇｙ）を得る方法については、例えば英国特許第２
，０７９，９４６号明細害に詳述されているので、ここ
では説明を省略する。又、この磁気共口、１信号３（ｔ
、Ｇｙ）は、直交検波により、ｃｏｓ成分が実数部、ｓ
ｉｎ成分が虚数部の複素構成がらなっている。

次に、磁気共鳴信号Ｓ（ｔ、Ｇｙ）と時間りについてフ
ーリエ変換して、第３図に示したような複素スペクトル
Ｆ（ω、Ｇｙ）ｔ！−得る（ステップＳ２）。第３図に
おいて、ωは角周波数、（１１）は複素スペクトルＦ（
ω、Ｇｙ）の実数部ＲｅｆニーＦ　（ω、Ｇ）ｒのωに
対する特性、（１２）は複素スペクトルＦ（ω、Ｇｙ）
の虚数部Ｉ涌［Ｆ（ω、Ｇｙ）］のωに対する特性であ
る。

次に、Ｚ方向の参照試料（１０ａ）に対応する周波数ω
。における磁気共鳴信号Ｓ（ｔ、Ｇ５＋）の位相θ。を
、θ　ｏ＝　ｊａｎ−’（Ｉ　　ｍ［Ｚ　コ／Ｒｅ［Ｚ
　コ）但し、Ｚ＝Ｆ（ω。、Ｇｙ） ■−［Ｚ］：虚数部Ｒｅ［Ｚ］：実数部から計算する（ステップＳ３）。

尚、Ｘ、Ｙ断層面上における参照試料（１０ａ）の中心
の（Ｘ、Ｙ）座標を（Ｘｏ、Ｙｏ）とすると、前述のラ
ーモア周波数を得る式から、 ω。＝γＧ　ｘ　Ｘ　Ｏ但し、Ｇ×二周波数エンコード磁場 γ：定数となる。又１、参照試料（１０ａ）の持つ理論的な位相
θは、 θ＝γＧ　ｙＹ　ｏＬ。

但し、１ｏ：位相エンコード磁場Ｇｙの印加時間となる
。

次に、実際の位相オフセットを含む磁気共鳴信号Ｓ（ｔ
、Ｇｙ）の位相ゆらぎδθを、受信された位相θ。と理
論的位相θとの差、 δθ＝θ０−〇から計算する（ステップＳ４）。

又、複素スペクトルＦ（ω、Ｇｙ）の位相ゆらぎを除去
した芹（ω、Ｇｙ）を、？　（ω、Ｇｙ）＝　Ｆ　（ω、Ｇｙ）ｅｘｐ（ｊδθ
）から計算する（ステップＳ５）。このとき、フーリエ
変換後の周波数の複素スペクトルＦ〈ω、Ｇｙ）上で、
ステップＳ４で検出した位相ゆらぎに相当する位相量分
δθだけ、負の方向に位相回転して位相ゆらぎを補正す
る。即ち、上述したように、直交検波により、磁気共鳴
信号Ｓ（ｔ、Ｇｙ）のｓｉｎ成分及びｃｏｓ成分を取得
し、時間領域で位相ゆらぎに相当する位相量分δθだけ
負の方向に位相回転して位相ゆらぎを補正する。

又、英国特許第２，０７９，９４６号明細書で述べられ
ているように、異なる位相エンコード磁場Ｇｙについて
複素スペクトルＦ（ω、Ｇｙ）を求めることにより、Ｆ
（ω、Ｇｙｉ）（但し、ｉ＝１〜Ｎ）と得て、更に位相
エンコード磁場ａｙ方向にフーリエ変換し、磁気共鳴画
像を構成している。従って、上記と同様の計算手順を、
位相ゆらぎを除去した複素スペクトル芹（ω、Ｇｙ）に
ついて行えば、位相ゆらぎを補正した磁気共鳴画像７５
（ｘ、ｙ）を求めることができる。

まず、異なる位相エンコード磁場Ｑｙについて複素スペ
クトル芹（ω、Ｇｙ）’ｒ求めて、位相ゆらぎを除去し
た後の複素スペクトル芹（ω、Ｇｙｉ）（但し、ｉ＝ｌ
〜Ｎ）を得る（ステップＳ６）。

更に、位相エンコード磁場Ｑｙについてフーリエ変換し
、補正後の磁気共鳴画像７（Ｘ＋ｙ”）　ｆ！：、７５
（ｘ、ｙ）−？ｃｙ［Ｆ　＜ω、Ｇｙ）コ但し、７″Ｑ
’ｌ　：　Ｇ　ｙに関するフーリエ変換演算子により求
める（ステップＳ７）。

こうして、Ｚ方向に垂直なＸ、Ｙ断層平面の画像に生じ
る位相ゆらぎは補正（除去）される。

尚、上記実施例では２次元画（象の計算方法について説
明したが、３次元の場合も同様にこの発明が適用できる
ことは言うまでもない。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、受信された磁気共鳴信
号の位相ゆらぎを検出する第１のステップと、位相ゆら
ぎを補正する第２のステップとを設けたので、画渫歪や
偽像が除去し、位相情報を高精度に画像化できる磁気共
鳴画（象計算方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いられる磁気共鳴画像
装置の要部を示す斜視図、第２図はこの発明の一実施例
を説明するためのフローチャート図、第３図はフーリエ
変換による複素スペクトルを示す特性図、第４図は一般
的な核磁気共鳴画像装置を示すブロック図である。（２）・・・被検体　　　　　（３）・・・高周波コ・
ｆル（１０ａ）〜（１０ｃ）・・・雪間試料Ｓ（ｔ、Ｇ
ｙ）・・・磁気共鳴信号Ｆ（ω、Ｇｙ）・・・複素スペクトル ′？（ω、Ｇｙ）・・・補正後の複素スペクトルθ。・
・・参照試料の磁気共鳴信号の位相θ・・・参照試料の
持つ理論的な位相 ′７）（×、ｙ）・・・補正後の磁気共鳴画像Ｓ１・・
・磁気共鳴信号を受信するステ・ノブＳ２・・・複素ス
ペクトルを得るステップＳ３・・・参照試料の位相を計
算するステップＳ４・・・位相ゆらぎを計算する（第１
の）ステップ３５〜Ｓ７・・・位相ゆらぎ補正（第２の
）ステップ尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示
す。帛１図市３図懲２図手続補正書（自発）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静磁場中におかれた被検体に傾斜磁場を印加する
と共に前記被検体に高周波の電磁波を照射し、前記被検
体から放出される磁気共鳴信号を受信して、フーリエ変
換により磁気共鳴画像を得る磁気共鳴画像計算方法にお
いて、受信された前記磁気共鳴信号の位相のゆらぎを検
出する第１のステップと、前記位相のゆらぎを補正する
第２のステップとを備えたことを特徴とする磁気共鳴画
像計算方法。
（２）第１のステップは、被検体の周辺に参照試料を設
置し、この参照試料に対する磁気共鳴信号の位相のゆら
ぎを検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の磁気共鳴画像計算方法。
（３）参照試料は、円柱状又は角柱状の容器に封入され
た水溶液であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の磁気共鳴画像計算方法。
（４）参照試料は、直交する３方向のそれぞれに沿って
配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は
第３項記載の磁気共鳴画像計算方法。
（５）直交する３方向のうち１つの方向は、静磁場の磁
場方向であり、前記直交する３方向のうちの他の１つの
方向は、鉛直方向であることを特徴とする特許請求の範
囲第４項記載の磁気共鳴画像計算方法。
（６）第１のステップは、受信された磁気共鳴信号を時
間に対してフーリエ変換した後、前記参照試料に対応す
る周波数における位相を計算し、この計算値と理論値と
の差演算に基づいて実行されることを特徴とする特許請
求の範囲第２項乃至第５項のいずれかに記載の磁気共鳴
画像計算方法。
（７）第２のステップは、受信された被検体の磁気共鳴
信号を時間に対してフーリエ変換した後、このフーリエ
変換により得られる周波数スペクトル上で、第１のステ
ップで検出された位相のゆらぎに相当する位相量分だけ
負の方向に位相回転することを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の磁気共鳴画像計
算方法。
（８）第２のステップは、直交検波により磁気共鳴信号
のｓｉｎ成分及びｃｏｓ成分を取得し、時間領域で位相
ゆらぎに相当する位相量分だけ負の方向に位相回転して
前記位相ゆらぎを補正することを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の磁気共鳴画像
計算方法。