JPS623653A - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents
磁気共鳴映像装置Info
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- JPS623653A JPS623653A JP60143722A JP14372285A JPS623653A JP S623653 A JPS623653 A JP S623653A JP 60143722 A JP60143722 A JP 60143722A JP 14372285 A JP14372285 A JP 14372285A JP S623653 A JPS623653 A JP S623653A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/446—Multifrequency selective RF pulses, e.g. multinuclear acquisition mode
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4818—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
- G01R33/482—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を得
る磁気共鳴映像装置に関する。
る磁気共鳴映像装置に関する。
磁気共鳴現象を用いた診断用断層撮影装置におで、単位
時間当りの診断効率をあげるため、一つの断層面の信号
収集の間に生じる磁化の回復時間を利用して、時分割法
により多数の面の磁化を励起して信号収集を行う、いわ
ゆるマルチスライス法が広く用いられている。この方法
では、一様な静磁場中に置かれた被検体に対して、期待
される断層面に垂直な方向に線形の勾配磁場を印加して
共鳴周波数をその方向に直線的に変化させた状態で、共
鳴周波数を中心にスライス厚に相当するバンド幅を持っ
た高周波パルスを印加して、磁化の励起、反転、エコー
収束等を行っている。実際のデータ収集の方法としては
、特定の断層面の磁化を先ず反転した後これを励起して
収束する方法と、磁化反転を行わず特定の断層面の磁化
を励起し収束する方法とがある。この場合、例えば磁化
を９０’回転させる励起用の高周波パルスは９０’選択
照射パルスと呼ばれ、磁化を１８０９反転させまたは収
束するための高周波パルスは１８０゜選択照射パルスと
呼ばれる。
時間当りの診断効率をあげるため、一つの断層面の信号
収集の間に生じる磁化の回復時間を利用して、時分割法
により多数の面の磁化を励起して信号収集を行う、いわ
ゆるマルチスライス法が広く用いられている。この方法
では、一様な静磁場中に置かれた被検体に対して、期待
される断層面に垂直な方向に線形の勾配磁場を印加して
共鳴周波数をその方向に直線的に変化させた状態で、共
鳴周波数を中心にスライス厚に相当するバンド幅を持っ
た高周波パルスを印加して、磁化の励起、反転、エコー
収束等を行っている。実際のデータ収集の方法としては
、特定の断層面の磁化を先ず反転した後これを励起して
収束する方法と、磁化反転を行わず特定の断層面の磁化
を励起し収束する方法とがある。この場合、例えば磁化
を９０’回転させる励起用の高周波パルスは９０’選択
照射パルスと呼ばれ、磁化を１８０９反転させまたは収
束するための高周波パルスは１８０゜選択照射パルスと
呼ばれる。
ところで上述のようないわゆる選択照射パルスの実際の
励起、反転、エコー収束の特性は、被検体の特定の領域
にのみ均一に作用し、かつその領域外の磁化には全く影
響を与えないというような理想的なものではない。従っ
て隣り合うスライス面からの影響を小さくするためには
、隣り合う面の間隔をあける必要があり、その部分の情
報が収集できない、という問題があった。また１８０゜
選択照射パルスによって特定の領域内の磁化を均一に反
転することも難しく、高画質の反転回復像を得ることは
困難であった。
励起、反転、エコー収束の特性は、被検体の特定の領域
にのみ均一に作用し、かつその領域外の磁化には全く影
響を与えないというような理想的なものではない。従っ
て隣り合うスライス面からの影響を小さくするためには
、隣り合う面の間隔をあける必要があり、その部分の情
報が収集できない、という問題があった。また１８０゜
選択照射パルスによって特定の領域内の磁化を均一に反
転することも難しく、高画質の反転回復像を得ることは
困難であった。
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、隣り合うス
ライス面の間隔を小さくし、かつ高画質のマルチスライ
ス反転画像を得ることのできる磁気共鳴映像装置を提供
することを目的とする。
ライス面の間隔を小さくし、かつ高画質のマルチスライ
ス反転画像を得ることのできる磁気共鳴映像装置を提供
することを目的とする。
本発明では、磁化の反転及びエコー収束を行うための高
周波パルスとして、単一の１８０°選択照射パルスに代
わって、二個の９０°選択照射パルスと勾配磁場を組合
わせた複合パルスを用いる。
周波パルスとして、単一の１８０°選択照射パルスに代
わって、二個の９０°選択照射パルスと勾配磁場を組合
わせた複合パルスを用いる。
即ち、一方の極性の勾配磁場の下で先ず９０°選択照射
パルスを印加し、その後直ちに勾配磁場を反転し、所定
時間後に再び勾配磁場を反転して９０”選択照射パルス
を印加する。
パルスを印加し、その後直ちに勾配磁場を反転し、所定
時間後に再び勾配磁場を反転して９０”選択照射パルス
を印加する。
本発明による磁気共鳴映像装置では、上記のような複合
パルスを用いることによって、マルチスライス法におい
て隣り合う面の間隔を小さくし、また収集エコーの信号
を大きくして、高画質の反転回復像を得ることができる
。
パルスを用いることによって、マルチスライス法におい
て隣り合う面の間隔を小さくし、また収集エコーの信号
を大きくして、高画質の反転回復像を得ることができる
。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は一実施例の磁気共鳴映像装置の概略構成を示す
。図において、１は静磁場コイル、２はその電源、３は
勾配磁場コイル、４はその電源であり、これらにより被
検体５に一様な静磁場と所望の断層面に垂直な方向に直
線的に変化する勾配磁場を印加するようになっている。
。図において、１は静磁場コイル、２はその電源、３は
勾配磁場コイル、４はその電源であり、これらにより被
検体５に一様な静磁場と所望の断層面に垂直な方向に直
線的に変化する勾配磁場を印加するようになっている。
６は被検体に選択照射パルスを印加し、エコーを収集す
るためのプローブヘッドであり、７は高周波信号を振幅
変調する送信部、８はエコー収集信号を受信して検波す
る受信部である。９は被検体５がのる寝台であり、１０
はこのシステム全体を制御するシステムコントローラで
ある。
るためのプローブヘッドであり、７は高周波信号を振幅
変調する送信部、８はエコー収集信号を受信して検波す
る受信部である。９は被検体５がのる寝台であり、１０
はこのシステム全体を制御するシステムコントローラで
ある。
このような構成として、一様な静磁場と線形勾配磁場を
被検体に印加した状態で、これに選択照射パルスを印加
することにより、注目する断面の磁化反転、励起及びエ
コー収束等を行う。
被検体に印加した状態で、これに選択照射パルスを印加
することにより、注目する断面の磁化反転、励起及びエ
コー収束等を行う。
第２図は、本実施例において磁化反転及びエコー収束を
行うために用いる高周波パルスである。
行うために用いる高周波パルスである。
即ち、一方の極性の勾配磁場Ｇ８を印加した状態で９０
°選択照射パルスを印加し、その後直ちに勾配磁場Ｇ８
を反転し、所定時間後再度勾配磁場Ｇ８を反転して９０
”選択照射パルスを印加する、という複合パルス照射を
行う。
°選択照射パルスを印加し、その後直ちに勾配磁場Ｇ８
を反転し、所定時間後再度勾配磁場Ｇ８を反転して９０
”選択照射パルスを印加する、という複合パルス照射を
行う。
この様な複合パルスにより、磁化反転及びエコー収束特
性が改善される理由、及びこの複合パルスがマルチスラ
イス法に適合する理由を次に説明する。
性が改善される理由、及びこの複合パルスがマルチスラ
イス法に適合する理由を次に説明する。
第３図（ａ）は従来の１８０°選択照射パルスを示し、
同図（ｂ）は本発明における複合パルスの原型として案
出された複合パルスを示している。
同図（ｂ）は本発明における複合パルスの原型として案
出された複合パルスを示している。
第３図（ｂ）のように勾配磁場Ｇ８を反転させた二個の
９０°選択照射パルスの組み合わせにより、第３図（ａ
）の１８０°選択照射パルスと同様に磁化反転が可能で
あることを先ず明らかにする。
９０°選択照射パルスの組み合わせにより、第３図（ａ
）の１８０°選択照射パルスと同様に磁化反転が可能で
あることを先ず明らかにする。
一様な静磁場ＨＯ（Ｚ軸に平行）内に置かれた、２方向
に一様な磁化分布を持った試料の、Ｚ軸に垂直な断面を
選択的に励起、反転、エコー収束する場合を考える。磁
化の運動は角周波数ωＯ−一γ１−１ｏ （γは磁気
回転比）で回転する回転座標系（Ｘ’ 、Ｙ’ 、Ｚ’
）（但し２′軸はＺ軸と平行）で考え、運動の際には
磁気緩和時間の効果は無視すると、勾配磁場の下で高周
波パルスを印加した時の磁化の運動は、ブロッホの現象
論的方程式により次のように記述される。
に一様な磁化分布を持った試料の、Ｚ軸に垂直な断面を
選択的に励起、反転、エコー収束する場合を考える。磁
化の運動は角周波数ωＯ−一γ１−１ｏ （γは磁気
回転比）で回転する回転座標系（Ｘ’ 、Ｙ’ 、Ｚ’
）（但し２′軸はＺ軸と平行）で考え、運動の際には
磁気緩和時間の効果は無視すると、勾配磁場の下で高周
波パルスを印加した時の磁化の運動は、ブロッホの現象
論的方程式により次のように記述される。
ｄｍｘ’／ｄｔ−Δω（Ｚ）ｍｙ’ ・（１）ｄｍ
ｙ’／ｄｔ−一Δω（Ｚ）ｍｘ’ ＋ωｉ （ｔ ） ｍｚ ’ ・・・（２）ｄｍ
ｚ ’ ／ｄ ｔ＝−ωｔ （ｔ ）ｍＹ’
−（３ここに、ｍｘ’ 、ｍｙ’ 、ｍｚ’ はＺ軸に
垂直な磁化のＸ’ 、Ｙ’ 、Ｚ’酸成分Δω（２）は
線形勾配磁場によるオフセット磁場、ω１ 〈ｔ）はＸ
′軸方向に印加した高周波磁場であり、Δω（２）、ω
１ （ｔ）ともに角周波数で表現した。
ｙ’／ｄｔ−一Δω（Ｚ）ｍｘ’ ＋ωｉ （ｔ ） ｍｚ ’ ・・・（２）ｄｍ
ｚ ’ ／ｄ ｔ＝−ωｔ （ｔ ）ｍＹ’
−（３ここに、ｍｘ’ 、ｍｙ’ 、ｍｚ’ はＺ軸に
垂直な磁化のＸ’ 、Ｙ’ 、Ｚ’酸成分Δω（２）は
線形勾配磁場によるオフセット磁場、ω１ 〈ｔ）はＸ
′軸方向に印加した高周波磁場であり、Δω（２）、ω
１ （ｔ）ともに角周波数で表現した。
第４図は２方向に一様な分布を持った磁化に、第３図（
ｂ）の最初の９０°選択照射パルスを印加した時の磁化
の運動の一例である。９０’選択照射パルスとしては、
Ｘが一４πから４πまでの５ｉｎｘ／ｘによって０口の
高周波信号を振幅変調したものを用い、パルスの全体の
長さ１．を２．５６ｍ５ｅｃとした。この例は勾配磁場
による周波数オフセットが約８８０市の場合である。二
番目の９０”選択照射パルスのピーク時刻をｔ−Ｑとし
、式（１）〜（ａにおいて、ｔを−１に、Δω（Ｚ）を
−Δω（Ｚ）に、ｍｚ’を−ｍｚ’にそれぞれ置き換え
ると、ω１ （１）＝ω１（−１）であるので式（１）
〜（３）は不変である。即ち第３図（１））において最
初の９０°選択照射パルスを印加した時に丁度Ｘ’ Ｙ
’面にある磁化は、勾配磁場Ｇ８を反転させて二番目の
９０°選択照射パルスを印加した時にＸ’ Ｙ’面に関
して第４図と対称な運動をして一２′軸へと反転してい
く。
ｂ）の最初の９０°選択照射パルスを印加した時の磁化
の運動の一例である。９０’選択照射パルスとしては、
Ｘが一４πから４πまでの５ｉｎｘ／ｘによって０口の
高周波信号を振幅変調したものを用い、パルスの全体の
長さ１．を２．５６ｍ５ｅｃとした。この例は勾配磁場
による周波数オフセットが約８８０市の場合である。二
番目の９０”選択照射パルスのピーク時刻をｔ−Ｑとし
、式（１）〜（ａにおいて、ｔを−１に、Δω（Ｚ）を
−Δω（Ｚ）に、ｍｚ’を−ｍｚ’にそれぞれ置き換え
ると、ω１ （１）＝ω１（−１）であるので式（１）
〜（３）は不変である。即ち第３図（１））において最
初の９０°選択照射パルスを印加した時に丁度Ｘ’ Ｙ
’面にある磁化は、勾配磁場Ｇ８を反転させて二番目の
９０°選択照射パルスを印加した時にＸ’ Ｙ’面に関
して第４図と対称な運動をして一２′軸へと反転してい
く。
第５図はこの磁化ベクトルの運動の軌跡を示している。
勾配磁場によるオフセット周波数は８８０陽である。最
初の９０°選択照射パルスの印加直後に磁化がＸ’ Ｙ
’面内にない場合でも、そのずれが小さい場合は同様の
効果が期待される。
初の９０°選択照射パルスの印加直後に磁化がＸ’ Ｙ
’面内にない場合でも、そのずれが小さい場合は同様の
効果が期待される。
ところがこの第３図（ｂ）の複合パルスは、ｚ−０の面
に対しては１８０゛選択照射パルスとなるが、他の面に
ついてはこの効果が期待できない。即ちマルチスライス
法にはそのまま適用することができない。
に対しては１８０゛選択照射パルスとなるが、他の面に
ついてはこの効果が期待できない。即ちマルチスライス
法にはそのまま適用することができない。
第２図に示すこの実施例の複合パルスは、上記した複合
パルスの特性をマルチスライス法に適合させるように、
同じ極性の勾配磁場の下で二個の９０”選択照射パルス
を印加するようにしたものである。この第２図の場合、
二個の９０°選択照射パルスの長さを１．とじ、その間
に勾配磁場が反転する時間１，０３ｔｏを設けている。
パルスの特性をマルチスライス法に適合させるように、
同じ極性の勾配磁場の下で二個の９０”選択照射パルス
を印加するようにしたものである。この第２図の場合、
二個の９０°選択照射パルスの長さを１．とじ、その間
に勾配磁場が反転する時間１，０３ｔｏを設けている。
９０”選択照射パルスのピーク時刻をＯとし、式（１）
〜（３）において、ｔを−ｔに、ｍｘ′を−ｍＸ′に、
ｍｚ’を−ｍｚ’ にそれぞれ置き換えても、ω１（ｔ
）＝ω１（−ｔ）であるから、式（１）〜（３）は不変
である。従って最初の９０°選択照射パルスにより第６
図のようにＸ’ Ｙ’面に倒れた磁化を、反転した勾配
磁場によりＹ′軸に収束させ更にＹ′軸に関して対称な
位置まで運動させ、再び勾配磁場を反転して二番目の９
０°選択照射パルスを印加すると、第７図のように−２
の位置まで磁化を反転させることができる。なお第６図
及び第７図の場合オフセット周波数は約２００ Ｈ２で
ある。
〜（３）において、ｔを−ｔに、ｍｘ′を−ｍＸ′に、
ｍｚ’を−ｍｚ’ にそれぞれ置き換えても、ω１（ｔ
）＝ω１（−ｔ）であるから、式（１）〜（３）は不変
である。従って最初の９０°選択照射パルスにより第６
図のようにＸ’ Ｙ’面に倒れた磁化を、反転した勾配
磁場によりＹ′軸に収束させ更にＹ′軸に関して対称な
位置まで運動させ、再び勾配磁場を反転して二番目の９
０°選択照射パルスを印加すると、第７図のように−２
の位置まで磁化を反転させることができる。なお第６図
及び第７図の場合オフセット周波数は約２００ Ｈ２で
ある。
反転勾配磁場により磁化をＹ′軸に収束すること、及び
９０’選択照射パルスにより磁化をＸ’ Ｙ’面に倒す
ことは完全にはできないが、それらのずれが小さい場合
は同様の効果が得られる。
９０’選択照射パルスにより磁化をＸ’ Ｙ’面に倒す
ことは完全にはできないが、それらのずれが小さい場合
は同様の効果が得られる。
第８図〜第１０図は各種選択照射パルスを用いた時のフ
リップ角（磁化ベクトルが２軸となす角）の分布である
。第８図は第３図（ａ）に示す１８０゛選択照射パルス
を印加した場合で、パルス幅で決まる３、１２５ｋＨｚ
の帯域内での均一な１８０゛反転が不十分なばかりでな
く、帯域外に大きなサイドローブを生じている。第９図
及び第１０図はそれぞれ第３図（ｂ）及び本実施例の第
２図の複合パルスを印加した場合であり、３．１２５ｋ
Ｈｚの帯域内で１８０°に近い磁化反転が実現されてい
るばかりでなく、帯域外のサイドローブも小さく、その
範囲も狭い。
リップ角（磁化ベクトルが２軸となす角）の分布である
。第８図は第３図（ａ）に示す１８０゛選択照射パルス
を印加した場合で、パルス幅で決まる３、１２５ｋＨｚ
の帯域内での均一な１８０゛反転が不十分なばかりでな
く、帯域外に大きなサイドローブを生じている。第９図
及び第１０図はそれぞれ第３図（ｂ）及び本実施例の第
２図の複合パルスを印加した場合であり、３．１２５ｋ
Ｈｚの帯域内で１８０°に近い磁化反転が実現されてい
るばかりでなく、帯域外のサイドローブも小さく、その
範囲も狭い。
マルチスライスを実現するためには、１８０゜選択照射
パルスとして、上述した選択的磁化反転特性の他に、特
定の断層面内の励起された磁化のみを選択的にエコーと
して収束させる特性が問題となる。第１１図及び第１２
図はそれぞれ第３図（ａ）の単一１８０°選択照射パル
ス及び第２図に示す本実施例の複合パルスを用いた場合
のエコーの選択的収束特性を示している。パルスの印加
時間ｔｏの間には、静磁場の不均一による磁化の運動は
無視できるものとしている。これらの図から明らかなよ
うに、単一パルスの場合には３．１２５ｋ）ｂの帯域内
の磁化の７０％程度しか収束させることかできないが、
本実施例の複合パルスの場合はぼ１００％収束させるこ
とができる。
パルスとして、上述した選択的磁化反転特性の他に、特
定の断層面内の励起された磁化のみを選択的にエコーと
して収束させる特性が問題となる。第１１図及び第１２
図はそれぞれ第３図（ａ）の単一１８０°選択照射パル
ス及び第２図に示す本実施例の複合パルスを用いた場合
のエコーの選択的収束特性を示している。パルスの印加
時間ｔｏの間には、静磁場の不均一による磁化の運動は
無視できるものとしている。これらの図から明らかなよ
うに、単一パルスの場合には３．１２５ｋ）ｂの帯域内
の磁化の７０％程度しか収束させることかできないが、
本実施例の複合パルスの場合はぼ１００％収束させるこ
とができる。
なお本発明は、１８０°磁化反転を行った後、励起、エ
コー収束を行うもの、磁化反転を行わずに励起、エコー
収束を行うもの、いずれに対しても適用することができ
る。
コー収束を行うもの、磁化反転を行わずに励起、エコー
収束を行うもの、いずれに対しても適用することができ
る。
以上のように本発明によれば、単一の１８０゜選択照射
パルスの代わりに複合パルスを用いることにより、マル
チスライス映像法でのスライス面間の間隔を小さくし、
収集エコーの信号を大きくして、高画質の反転回復画像
を得ることができる。
パルスの代わりに複合パルスを用いることにより、マル
チスライス映像法でのスライス面間の間隔を小さくし、
収集エコーの信号を大きくして、高画質の反転回復画像
を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例にかかる磁気共鳴映像装置の
概略構成を示す図、第２図はその選択的磁化反転及びエ
コー収束のための選択照射パルスを示す図、第３図（ａ
）は従来の１８０°選択照射パルスを示す図、同図（ｂ
）は本発明の原型となる複合パルスを示す図、第４図〜
第７図は各種選択照射パルスによる磁化ベクトルの運動
軌跡を示す図、第８図〜第１ｏ図は各種選択照射パルス
による１８０°磁化反転の場合の７リツプ角分布を示す
図、第１１図及び第１２図は同じくエコーの選択収束特
性を示す図である。 １・・・静磁場コイル、２・・・静磁場電源、３・・・
勾配磁場コイル、４・・・勾配磁場電源、５・・・被検
体、６・・・プローブヘッド、７・・・送信部、８・・
・受信部、９・・・寝台、１０・・・システムコントロ
ーラ。
概略構成を示す図、第２図はその選択的磁化反転及びエ
コー収束のための選択照射パルスを示す図、第３図（ａ
）は従来の１８０°選択照射パルスを示す図、同図（ｂ
）は本発明の原型となる複合パルスを示す図、第４図〜
第７図は各種選択照射パルスによる磁化ベクトルの運動
軌跡を示す図、第８図〜第１ｏ図は各種選択照射パルス
による１８０°磁化反転の場合の７リツプ角分布を示す
図、第１１図及び第１２図は同じくエコーの選択収束特
性を示す図である。 １・・・静磁場コイル、２・・・静磁場電源、３・・・
勾配磁場コイル、４・・・勾配磁場電源、５・・・被検
体、６・・・プローブヘッド、７・・・送信部、８・・
・受信部、９・・・寝台、１０・・・システムコントロ
ーラ。
Claims (1)
- 被検体に一様な静磁場及び注目する断層面に垂直な方向
に直線的に変化する線形勾配磁場を印加する手段と、前
記被検体に高周波信号を振幅変調して得られる高周波パ
ルスを照射して特定の断面内の磁化を励起し収束するか
または反転した後励起し収束する手段とを備えた磁気共
鳴映像装置において、前記磁化の反転及び収束のための
高周波パルスとして、一方の極性の勾配磁場の下で９０
°選択照射パルスを印加し、その後直ちに勾配磁場を反
転し、所定時間後に再び勾配磁場を反転して９０°選択
照射パルスを印加するようにしたことを特徴とする磁気
共鳴映像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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