JPS6243549A - 核磁気共鳴イメージング装置 - 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】 本発明は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに関
し、この種のシステムにおける核磁気共鳴（ＮＭＲ）信
号の位相検出に関する。

ＭＲＩにおいて、一般的なイメージング技術は、イメー
ジされる対象物の選択された面またはスライスのイメー
ジを形成するものである。典型的には対象物は、グラジ
ェントフィールド（ｇｒａｄｉｅｎｔｆｉｅｌｄ）の幾
何学的中心におけるスライスの物理的領域をもって、静
磁場に配置される。フィールドの中心は、Ｘ＋ｙおよび
２のディメンションが全て呼称零値を有する地点である
。一般的に各グラジェントはフィールド中心の片側上で
増大するフィールド強度を示し、そして他方の側で減少
するフィールド強度を示すが、面変化は特定グラジェン
トの方向において漸進する。従って、フィールド中心に
おけるフィールド強度ＭＲＩシステムに関する呼称のラ
ーマ−（Ｌａｒｍｏｒ）周波数であって。

通常は静磁場のそれと等しいものに相当する。

無線周波数（ＲＦ）励起パルスを対象物に送信し、戻っ
たＮＭＲ信号を受信するＲＦコイルは通常、呼称のラー
マ−周波数に同調されている。対応的に、ＲＦ送信機お
よび受信機はこの周波数に中心を合わせた帯域幅に同様
に調整される。フィールド中心に配置されたスライスの
領域によって、送信され、かつ受信された信号は略呼称
周波数範囲内に入ることになる。

より良い診断用途に関しては、対象物の各種領域から数
種のスライスイメージを得ることを望ましい、ＭＲＩシ
ステムの利用を有効とするために。

技術は、たとえば本願と同時出願された米国特許出願第
７６６６１３号［発明の名称：容積領域の多重磁気共鳴
イメージ法（ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＤ　ＭＡＧＮＥＴＩ
ＣＲＥＳＯＮＡＮＣ［Ｅ　ＩＭＡＧＩＮＧ　ＯＦ　ＶＯ
ＬＵＭＥＴＲＩＣＲＥＧＩＯＮＳ）］中に記載されてい
る技術のように、多重スライスからイメージ情報を同時
に得ることに関して開発されて来た。多重スライスが同
時にイメージされる場合、１個はフィールドの中心に配
置してもよいが、他のものはグラジェントフィールド内
の他の場所に配置されることになる。このようにして、
多数のスライスが呼称中心周波数以外のラーマ−周波数
のフィールド領域内に配置される。従って。

送信および受信コイルの帯域幅ならびに回路は、周波数
のよ、り広い領域に亘って信号の送信および受信は適合
するように調節せねばならない。

多重スライスイメージ法は、フィールド中心以外に配置
されたスライスが励磁およびＮＭＲ信号発射中に異なっ
た周波数および周波数帯域を有する信号に応答し、これ
らを発射するという特別な間Ｍを呈する。オフセンター
のスライスは、システムの呼称中心周波数以外の周波数
の励磁信号により選択されるが１周波数コード化「読み
取り」グラジェントの存在下における受信は依然として
呼称中心周波数に中心合わせした周波数帯上にあっても
よい、しかし、周波数および帯域幅を励磁とＮＭＲ信号
受信との間で変化させねばならないという問題が発生す
る。

上記問題に対する直接のアプローチは、選択された狭い
周波数帯域で送信して所望スライスを励起し、次いでノ
ミナル中心周波数と常に同一である中心周波数により広
い帯域に及んで信号を受信し、それにより受信機帯域を
読み取りグラジェントフィールドと整列させるというも
のである。しかし、スライスは、その周波数および送信
された励起信号の位相特性双方に関連して励起されるこ
とになる。ＮＭＲスピンシステムのサブシーケンスコー
ド化は送信信号の位相基準から進行する。

受信したＮＭＲ信号情報を適切に復号するためには、送
信された信号の位相基準をＮＭＲ信号受信中に利用せね
ばならない。

しかし、もし周波数が受信の準備中に変化すれば、位相
基準は喪失する可能性があり、その位相は「アンロック
（ｕｎｌｏｃｋｅｄ）　Ｊ状態となる。従って、周波数
が変化する際、送信および受信間に位相ロックを維持す
るために何らかの技術が必要となる。

一つの技術は、知られた位相特性を維持しながら周波数
を円滑に変化させる基準周波数源を利用することである
。しかし、この種のシステムは常に信頼性がある訳でな
いことが判明しており、また送信後その周波数が変化す
ると、若干の周波数変動が時々経験されることも判明し
ている。この問題は通常、走査が完了するまではっきり
理解されることはなく、またその処理システムが固有の
イメージを再構成し得ないことも判明している。

第２の技術は、多重周波数基準源を利用するものであり
、これは送信および受信に関して別々の位相ロック信号
を提供するものである。一つのこの種システムは、周波
数に分割される高周波マスター基準信号から２個の信号
を得るというものである。しかし、このアレンジメント
はスライス間の間隔および信号タイミングの両者を予め
決定された選択に制限し、これはシステムフレキシビリ
ティにとって不利となる。これを克服するために、多重
周波数源が、２個の完全に可変的な周波数信号を位相整
列させるために試みられるかも知れない。これもまた、
異なった周波数を有する信号は、それらが瞬間的に位相
整列を達成する場合にのみ位相比較が可能で、位相整列
は各逆差周波数ごとに発生するものであるという点で問
題を呈している。信号の周波数が近接すればするほど、
それらは滅多に整列しなくなり、その結果位相修正は滅
多に行えなくなる。

更に他の技術は、均一なバイアスフィールドをもつ周波
数コード化グラジェントをオフセットさせ、その結果米
国特許第６２１，３９６号［出願日：１９８４年６月１
８日１発明の名称「核磁気共鳴イメージングシステムに
おけるオフセット・グラジェントフィールド（ＯＦＦＳ
ＥＴ　ＧＲＡＤＩＥＮＴ　ＦＩＥＬＤＳ　ＩＮ　ＮＵＣ
ＬＥＡＲＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥ　ＩＭＡ
ＧＩＮＧ　ＳＹＳＴＥＭＳ）　Ｊ　］中に記載されてい
るようなバイアスコイルを使用することにより、その中
心周波数は中心送信周波数に整合するというものである
。しかし、凡ゆるグラジェントがスライス選択グラジェ
ントとなり得るので、全てのグラジェントコイルは、同
一の立ち上がり時間およびパルス領域の積分値に等しく
応答せねばならない。このことがシステム利用中に必要
なグラジェント精度を維持するために可成りの製造精度
および定常的な調節を必要とする。

最後の技術は、基準周波数源について安定化回路を使用
することであり、これは位相を、周波数が変化する度に
特定の値に設定するものである。

この種の回路は作るのが困難であり、またこれは不安定
性を伴う可能性があり、この不安定性が該回路を第１の
技術よりも更に信頼性のないものとする。

本発明の原理によれば、位相感知検出に関する上述技術
の問題を克服するＭＲＩシステムが提供される。本発明
の実施態様において、それぞれ空間的に異なってイメー
ジスライスが、それ自体特有の周波数において査問され
る６選択された共通の周波数が励起ならびに各特定スラ
イスからのＮＭＲ信号情報の受信に関して利用される０
周波数は送信および受信サイクル間では変化しないので
。

その位相基準はこの二つのサイクル間でロックされる。

しかしながら、各スライスについて異なって周波数基準
を使用することは復調情報信号における明白な左／右周
波数シフトを生ずる。この望ましくないシフトは受信さ
れた信号を、復調信号および与えられた基準周波数の差
周波数についての三角関数によって変調することにより
修正される。

送信および受信双方に関して、共通の周波数を利用する
ことによりＮＭＲ信号の位相情報が保存され、また選択
周波数および与えられた基準周波数間の周波数オフセッ
トを知ることによりその周波数オフセットにより導入さ
れる位置ずれが排除される。

最初に第１図を参照すると、スライスＡおよびＢを含む
物’ｆｆ７０のブロックが示されている。このブロック
はその隣に引かれたＸ＋　ｙおよびＺ軸に対して、スラ
イスＢに関し中心合わせたグラジェントフィールドの零
点をもって方向づけられている。Ｘ−指向グラジェント
Ｇｘが引かれて、Ｘ一方向に関しグラジェントフィール
ドの変化を示す、その変化の度合いは、スライスの平面
中で、かつその中心を経由して引かれたＸ−軸ライン７
４により示されている。２−指向グラジェントＧｚもま
た示されており、そして図示の明瞭化のため、Ｇｚグラ
ジェントはブロックの前面７２の面内に引かれている。

ＧｚグラジェントフィールドはＸ−軸ライン７４と一致
する零点を有している。このようにして、グラジェント
フィールドの中心におけるスライスＢの中心は（ｘ、、
　ｙｏ、　ｚ、）のグラジェントに関して座標値を有す
る。

スライスＢは狭い周波数帯を有する無線周波（ＲＦ）信
号により励起され、この周波数帯はスライスＢの下方で
矢印により示されるように、周波数Ｆ’ｚｏの周囲に中
心合わせされている。周波数ＦｚｏはＧｚグラジェント
フィールドの零点における特性周波数である。スライス
の励起液から得られるＮＭＲ信号を読み取るべき場合、
読み取りグラジェントＧｘが適用される。獲得された信
号は、周波数ＢＷｘの帯域においてＸ一方向に沿う周波
数変動により空間的に符号化される。ＢＷｘ帯域の中心
は周波数Ｆｘｏによって示されており、これはＧｚグラ
ジェントフィールドの零点における特性周波数である０
両中心周波数ＦｚｏおよびＦｘｏは、そのフィールドが
静磁場に等しいフィールド零点に存在するので、２個の
中心周波数は等しい、すなわちＦｚｏ＝Ｆｘｏ、その結
果、ＦｚｏおよびＦｘｏに等しい送信機および受信機双
方に関する共通基準周波数の採用が、スライスＢからの
信号を発生させ、かつこれを復調するために使用できる
。基準周波数は変化させるべきではないので、受信され
た信号が復調される際、そこには位相基準乃至「アンロ
ック」状態の損失は全く存在しない。

スライスＡもまたＧｘグラジェントに関して示されてお
り、これはスライスＡの中心を通過し。

かつスライスの面内にあるＸ−軸ライン７６に関して引
かれている。スライスＡの中心もまた。

Ｇｘグラジェントフィールドの零点に配置されている。

しかし、ブロック７０の前面７２の面内のＧｚグラジェ
ントはＸ−軸ライン７６の下方に存在するのが理解され
る。それはスライスＡが零点のそれとは異なるＧｚグラ
ジェントフィールドのフィールド位置に存在するからで
ある。

従って、スライスＡ（７）中心は（ｘ、、　ｙ、、　ｚ
、）のグラジェントに対して座標値を有することにな机 このスライスＡはＲＦ倍信号よりＧｚグラジェントフィ
ールドに対して励起され、このＲＦ倍信号スライスＡの
下方で矢印により示される周波数Ｆｚｒ−に中心合わせ
された周波数帯を有している。

周波数Ｆ’ｚｔ、はＸ−軸ライン７６、すなわちスライ
スＡ面におけるＧｚグラジェントフィールドの特徴的周
波数である。得られたＮＭＲ信号を読み取るべき場合、
スライスグラジェントＧｚは除去され、そして読み取ら
れたグラジェントＧｘはスライスＡに適用される。スラ
イスＡからの空間的に符号化された信号は、先のように
、周波数Ｆｘｏに中心合わせされた周波数ＢＷｘの帯域
を占めることになる０周波数ＦＸｏはＧｘグラジェント
フィールドの零点における特徴的周波数であり、−右同
波数ＦＺ１．はＧｚグラジェントフィールドの零点、た
とえば矢印Ｆｘｔ、により示される点における特徴を示
している。すなわちＦＺＬはＦＸＯに等しくない。

従来のＮＭＲ装匝においては、スライスＡに関するＦ”
ｚｔ、間の相違を、ＦＺＬに等しい送信基準周波数を使
用し１次いでＦｘｏに等しい基準周波数を受信するため
に切り替えることにより考慮に入れている。前述したよ
うに、この周波数変化は、スライスＡの励磁において利
用される位相基準の損失を生ずる可能性がある。フーリ
エ変換再構成を用いるスライスＡをイメージするため、
獲得されたＮ　Ｍ　Ｒ情報は多数の走査に亘り知られた
共通位相基準に対応せねばならない、これはフーリエ処
理が本質的に相関技法であるからである０位相基準がア
ンロックされると、各データラインに関する位相基準は
正確↓こは相関しないことになる。その結果、フーリエ
変換プロセッサーは空間的に非相関情報に対して作動す
ることになり、かつ所望の空間的符号化スライスは精確
には再生されないことになる。この問題はそれ自体、ス
ライスＡイメージ中にゴーストを形成するか、あるいは
極端な場合には認識不能なイメージを形成することを明
白に示している。

本発明の原理によれば、この位相アンロックの問題は、
同一の基準信号をＲＦ送信およびＮＭＲ信号の受信なら
びに復調の双方に使用することにより克服される。しか
しながら、オフセンタースライス、たとえば第１図のス
ライスＡの場合には、このことが更に複雑な事態をもた
らす６　ＦＺＬに等しい周波数を送信および受信双方に
関する基準信号として使用すれば、Ｆ２６周波数はＸ−
軸基準ライン７６上の成る地点に存在することになり、
これは中心点以外である。というのはＦｘｏはＦＺＬに
等しくないからである。これは周波数ＦＸ１．の矢印に
より示される地点のような周波数、たとえばＦｘｔ、＝
Ｆｚｔ、であればよい、このようにして１周波数Ｆｘｔ
、に中心の合った周波数を有する帯域に関して復調が生
ずる。

この復調された周波数の新しい帯域は、ＢＷｘの所望周
波数コード化帯域からオフセットすることになる。この
周波数帯域オフセットの状態を更に以下で論述すること
にしよう。

本発明のＮＭＲ技術は、第２図および第３図にブロック
ダイアグラム状で示されるようなＦＪ　ＲＩシステムに
より遂行することができる。第２図を参照すると、ＭＨ
Ｉシステムの送信部分が示されている。パルスシーケン
サ−およびメモリ１８は制御信号Ｖｃを周波数シンセサ
イザー１０に加える。Ｖｃ制御信号に応答して、周波数
シンセサイザー１０はｆ５送信基準信号をトランスミツ
ター１２に供給する。そこでＦｓは送信された無線周波
信号の中心周波数である。トランスミツター１２は定時
送信Ｆｓ倍信号生成し、これは制御されたトランスミツ
ター・アテネータ１４を経由してトランスミツター・ア
ンブリファイヤ１６に結合される。トランスミソター１
２およびアテネータ１４は送信／受信コントローラ２０
により提供される制御信号によって制御されており、コ
ントローラはパルスシーケンサ−１８の制御下にある。

　Ｆｓ倍信号アンブリファイヤ１６により増幅され、そ
してマグネット３０内のＲＦコイル２４に、送信／受信
コントローラ２０の制御下で生成されたパルスのシーケ
ンスの形状で印加される。ＲＦコイル２４はＦｓパルス
をイメージされる対象物に加える。加えられた信号のタ
イミングを同期させるために、タイミング制御信号もま
た１周波数シンセサイザー１０により生成され、そして
送信／受信コントローラならびにライン１９上のパルス
シーケンサ−に結合される。

更にマグネット３０のフィールド内に配置されているの
は、ｘ、ｙおよび２グラジエントコイル２６．２８およ
び２９である。これらのコイルは。

グラジェント信号アンプリングファイヤ２２からのグラ
ジェント制御信号Ｇｘ、ＧｙおよびＧｚを受信する。

これらの制御信号は送信／受信コントローラ２０により
提供される。

次に第３図を参照すると、イメージされる物質の核によ
り発信されるＮＭＲ信号はＦＲ信号コイル２４中でＦｒ
２復帰信号を誘導する。これらの復帰信号はＲＦ整合ネ
ットワーク２５を経由してプリアンプリファイヤ２７お
よびレシーバ・アテネータ３４に結合される。このレシ
ーバ・アテネータは送信／受信コントローラ２０により
制御される。受信されたＦｒ＋信号はアンブリファイヤ
３６により増幅され、そして直角位相検出器４２および
４４に加えられる。この位相検出器は２個の復調信号を
各Ｏ°および９０°の位相角において、移相器４０から
受信するが、移相器は周波数シンセサイザー１０から基
準信号ｆρを受信する０位相検出器４２および４４はそ
れぞれチャンネルＡおよびチャンネルＢ信号を生成する
。ベースバンドチャンネルＡおよびチャンネルＢ信号は
各ローパスフィルタ４６および４８により濾波され、次
いで濾波された信号は、パルスシーケンサ−１８により
生成されたサンプリング信号ｆ５ＡＭρＬＥに応答して
各アナログ・ディジタル変換器５０および５２により試
料とされる。得られたチャンネルＡおよびチャンネルＢ
ディジタル語はコンピュータ６０のメモリ中に記憶され
る。コンピュータおよびメモリ６０はまた、データ・リ
ンク６８を経由してパルスシーケンサ−およびメモリ１
８と情報を交換する。チャンネルＡおよびチャンネルＢ
ディジタル語は処理され、組み合わされ、そしてフーリ
エ変換アレイプロセッサ６２によりその周波数領域に変
換される。得られたイメージ信号はイメージプロセッサ
６４によりイメージフォーマット内でアセンブルされ、
そして処理されたイメージはビデオモニター６６上にデ
ィスプレーされる。

さて、第４図を参照すると、第３図および第４図のシス
テムによりイメージされるべき物質７０の長方形ブロッ
クが示されている。このブロックの４個のスライスＡ、
Ｂ、ＣおよびＤが多重スライス、多重エコーフォーマッ
トを用いてイメージされる。ブロックの座標値はブロッ
ク７０に隣接して示されるＸ＋　ｙおよび２座標軸によ
って表示される如くである。ブロック７０の一面１７２
が具体的に示されている。

第５図はブロック１７０の４個のスライスをイメージす
るための波形図を示している。同図の上部において、ブ
ロックの面１７２がＺ−指向グラジェントＧｚに関連し
て部分的に示されている。

このブロックのスライスＢはＧｚグラジェントフィール
ドの中心乃至零点に中心合わせされている。

零点とは、Ｇｚグラジェントが静磁場に対し実質的に全
く寄与しない点（Ｇｚ＝Ｏ）である。零点のいずれかの
側で、このグラジェントフィールドは相対的にポジティ
ブまたはネガティブに増加する。

先ずスライスＡが、スライス選択Ｇｚグラジェント８４
と共に周波数選択性９０’ＲＦパルス８０を適用するこ
とにより走査される９０″パルス８０はスライスＡの空
間的選択に関する周波数特性ω＾を示す。プレコンディ
ショニングＧｘグラジェント１０２はそのスライスに適
用され、そしてレベル可変位相符号化ＧＹグラジェント
２０２が適用されてｙ方向においてこのスライスを空間
的に符号化する。

次に周波数選択性１８０°ＲＦパルス８２が、Ｇｚグラ
ジェント８６と共にそのブロックに印加され、スピンエ
コー信号８８の後生成をもたらす。

スピンエコー信号８８はＸ方向Ｇスに関する周波数コー
ド化読み取りグラジェント１０４の存在下でサンプリン
グインターバル３０４中に試料とされる。

第２スピ°ンエコー信号は、第２位相コード化ＧＹグラ
ジェント２０５のルベルをブロック１７０に適用し、引
き続いてＧｚグラジェント８７の存在下に第２１８０°
ＲＦパルス８５を適用することによりスライスＡから獲
得される。第２スピンエコー信号８９は発展し、そして
これはＧｘグラジェント１０６の存在下でサンプリング
期間３０６中に試料とされる。第２ＧＹグラジエント２
０５は、第１ＧＹグラジエント２０２に対し２倍の位相
コード化効果、但し反対の向きにおける効果をもたらす
ように選択されたレベルを有している。これが２個の１
８０°ＲＦパルス８２および８５により生ずる位相反転
を補償し、そして処理に関し同一の向きを有すべきスピ
ンエコー信号８９の位相を生ずる。ｙ一方向における信
号位相を効果的にフリップすることにより、ＧＹグラジ
ェント２０５は第２エコーイメージ中のゴーストをスー
パーインポーズし、かつキャンセルさせることによって
これらを除去する。

スライスＡのこの多重エコー走査の間、第２図の周波数
シンセサイザーは゛第５図の下部に示されるように、パ
ルスシーケンサ−１８からのＶｃ制御信号を受信してい
る。この制御電圧は周波数シンセサイザー１０により生
成される基準周波数ｆ５を、第５図に示されるように、
周波数ｆ＾と等しくする。それによって、送信機１２に
関する基準信号はｆ５＝ｆＡに設定され、かつ送信ＲＦ
倍信号周波数ｆ＾に中心合わせされる。

受信ＮＭＲ信号は、Ｇｘグラジェントフィールドの零点
に相当する基準周波数ｆｔ？ＥＦに中心合わせされるこ
とになるが、それらは基準信号ｆ。＝ｆＡをもって第３
図の位相ディテクターにより復調される。この復調信号
が周波数コード化信号情報の空間的表示を決定する。従
来の装置においては、受信機基準信号が受（１に関して
１周波数コード化グラジェント１０４および１０６の下
方で破線により示されるように、ノミナル基準信号ｆＱ
ＥＦに周波数シフトされていた。しかし１周波数におけ
るこの変化が位相ディテクター４２および４４に加えら
れる基準信号の位相ロックを妨げることになり、そのア
ンロック状態が第５図の下部で破線上の矢印により示さ
れている。この位相アンロックは受信ＮＭＲ信号の誤位
相感知検出をもたらし、そしてこれはまた、多重エコー
シーケンスにおける個別ＲＦパルスの位相基準をアンロ
ックすることになる。

本発明装置において、位相アンロッキングは、第５図中
の実線ｆＡにより示されるように、全送信および受信サ
イクル中周波数シンセサイザー１０について同一の制御
信号Ｖｃを維持することにより阻止される。位相検出器
４２および４４は。

ｆｓ”ｆ　Ａ＝ｆいのように送信中に用いられる、位相
においてｆ、＝ｆ＾に依然として整列される基準信号を
受信する。このようにして１位相コード化ＮＭＲ信号情
報が精密なイメージ再構成に関して精確に検出される。

しかし、受信信号帯域のｆ　ＲＥＦ中心の代わりに復調
信号が周波数ｆρ＝ｆ＾において存在するので、そこに
は帯域幅およびＸ一方向で周波数コード化された情報の
中心周波数双方についてのシフトが存在する。もし、こ
の周波数シフトを考慮に入れなければ、そこには他のス
ライスの位置決めに関連するスライスＡの再構成された
イメージのＸ方向における空間的シフトが存在すること
になる。

たとえば、もし周波数シフトがｆρＥ「からｆＡへＩＫ
）Ｉｚであるものとし、かつイメージ解像度が１００１
＆／イメージ・ピクセルであるとすれば、イメージはＸ
方向において１０ピクセルだけ再配置されることになる
。この再配置は、ｆＡがｆ　ＩＩＩＥＦの上方にあるか
、下方にあるかによって、左方または右方となる。

第５図について説明を続けると、単一のエコー走査がス
ライスＢについて行われる。このスライスはそのグラジ
ェントフィールドに中心が置かれているので、周波数シ
ンセイサイザ−１０についてのＶｃ制御信号はノミナル
ｆＲＥＦ基準周波数に等しいｆｓ乃至ｆＢを設定する。

従って、周波数シンセイサイザ−１０についての基準周
波数はｆ、＝ｆＢ＝ｆｐＥｒに等しい１周波数スペクト
ル含量ωＢを伴い、かつ約ｆ５＝ｆ、に中心合わせされ
た９０”ＲＦパルス１２０が、Ｇｚグラジェント１２４
の存在下ブロック１７０に加えられる。スライスＢのこ
の選択の後、Ｇｘグラジェント１０８および振幅可変Ｇ
Ｙグラジェント２０８のルベルを空間コード他用ブロッ
クに加える０周波数スペクトル含量ωＢを伴う１８０″
ＲＦパルス１２２はＧｚグラジェント１２６の存在下で
適用され、これはスピンエコー信号１２８の発展をもた
らすものである。この４６号はＧｘ周波数コード化グラ
ジエント１１０の存在下でサンプリングインターバル３
１０中に試料とされる。スライス選択および周波数コー
ド化スピンエコー信号のサンプリングは両者共ノミナル
中心周波数ｆ　ＲＥＦにおいて為されるので、このスラ
イスは、従来の装置におけるのと同一の方法により効果
的に査問される。周波数丁Ｓｒ　ｆＱ、およびｆ８は全
てｆＲＥＦに等しい。

次にスライスＣは、周波数スペクトル含量ω８を伴う９
０″ＲＦパルス１３０をＯｘグラジェント１３４の存在
下ブロックに加えることにより選択される。スライスＣ
に関して、Ｖｃ制御信号は成るレベルに変更されるので
１周波数シンセイサイザー１８のｆ５５個は第５図の下
部に示されるように周波数ｆｃにおいて存在する。これ
は、送（ｎされたＲＦ信号Ｆｓがｆｃに中心合わせされ
、そして位相ディテクターに関する基準信号がｆ、＝ｆ
ｅに等しいことを意味する。空間コード化Ｏｘならびに
ＧＹグラジェント１１２および２１２がブロックに加え
られ、かつ１８ｏ°周波数選択性ＲＦパルス１３２をＯ
ｘグラジェント１３６の存在下で加えた後、従来の装置
は周波数コード化Ｇｘグラジェント１１４の下方で破線
により示されるように、Ｖｃ制御信号をｆＱＥＦレベル
に逆に切り替えていた。しかし、本装置においては、こ
の種の切り替えに由来する位相アンロッキングが復調基
準周波数をこの時間中ｆＱ＝ｆｅに維持することにより
阻止される。このようにして、スライスＣからのスピン
エコー信号１３８はＯｘグラジェント１１４の存在にお
いてサンプリングインターバル３１４中ｆｅ基準周波数
に関して位相検出される。

第４のスライスＤはグラジェントフィールドの零°点か
ら最も離れているスライスである。従って、Ｖｃ制御信
号は第５図のＶｃラインにより示されるように、−Ｍ大
きなオフセットレベルに切り替えられ、これが周波数シ
ンセイサイザー信号ｆ５を周波数ｆＩ）のオフセットさ
せる。スライスＤは周波数スペクトル含量ω。を伴い、
かっ略周波数ｆ。

に中心合わせされた９０°ＲＦパルス１４０をＯｘグラ
ジェント１４４の存在下ブロック１７０に加えることに
より選択されるａＧｘＯｘグラジェント１１６びＧＹグ
ラジェント２１６のルベルをそのブロックに加え、引き
続いて周波数選択性１８０°ＲＦパルス１４２を適用す
るが、これはＯｘグラジェント１４６の存在下で加えら
れる。

得られたスピンエコー信号１４８は周波数コード化Ｇｘ
グラジェント１１８の存在下で、インターバル３１８中
に試料とされるが、この場合Ｖｃ信号ライン中のダッシ
ュ線によって示されるように、復調基準周波数のｆ　Ｑ
ＥＦ周波数への切り替えを伴わないものとする。

４個のスライス全部の走査は、この地点で完了する０次
に、第４図のシーケンスを、十分な反復が行われ、そし
て信号が４個のスライスのフーリエ変換イメージ再構成
について収集されるまで、何度も、その度に位相コード
化ＧＹグラジェント２０２−２１６のレベルを変化させ
て反復する。

Ｖｃ制御信号を変化させることにより生じたオフセット
および関連周波数変化は第６図中に示されている。各サ
ンプリングインターバル中に復調基準周波数がｆ　ＱＥ
Ｆにリセットされる際の受信ＮＭＲ信号の呼称帯域幅は
、中心周波数ｆ　ＱＥＦを伴って、ＢＷρＥＦとして表
示される。しかし、基準周波数が位相検出安定性に関し
送信および受信双方中で維持されると、４個のスライス
からの検出されたＮＭＲ信号は添付図面中に示されるよ
うに、異なった帯域を占める。スライスＡ信号の帯域は
、帯域ＢＷＡにより示されるように呼称帯止でオフセッ
トしている。そのグラジェントフィールドを中心とする
スライスＢは呼称帯と整列する帯域ＢＷＢを有する。ス
ライスＣおよびＤのためのマ；Ｆは帯域ＢＷｅおよびＢ
Ｗ、により示されるように、呼称帯の下方でオフセット
する。

この４個の周波数帯は、従来装置の単一の、より狭いＢ
Ｗｌ？ＥＦ帯の代わりにｆ！−乃至ｆＨに延在する全て
の帯域を占めていることが理解される。本発明に従って
構成された装置において、ｆＬ乃至ｆ、の帯域はスライ
スの与えられたスペーシングに関するＧｘおよびＧｚグ
ラジェントの相対強度（スロープ）により決定される。

より広いｆＬ乃至ｆ、の帯域において信号をサンプルす
るために、狭いＢＷｐＥｒ帯に関して用いるよりも高い
サンプリング周波数が必要とされる。

より高いサンプリング周波数は、その帯域において別の
アーチファクトを生成することなく、ナイキスト判定基
準を満足せねばならない、このようにして決定されたサ
ンプリング周波数は第３図のアナログ・ディジタル変換
器について使用されるｆ５ＡＭ円４Ｅ信号の周波数であ
る。

上に論述したように、そこには周波数コード化方向にお
ける各スライスイメージに関する明らかなオフセットの
問題が残っている。この問題は、獲得されたＮＭＲ信号
情報のイメージ再構成処理中に発生する。本質的に、数
理再構成アルゴリズムは、イメージデータが周波数コー
ド化方向におけるイメージの中心に相当する知られた中
心周波数を伴う単一、所定の周波数帯に制限されるであ
ろうことを予知するように設計される。所帯および中心
周波数からのオフセットは、この方角における再構成イ
メージの位置ずれをもたらす。

本発明の別の特徴の原理によれば、この問題は再構成に
先立ってＮＭＲ信号情報を濾波することにより克服され
る。利用されるフィルター機能は。

各スライスについて基準周波数を確立するために用いら
れる周波数オフセットの機能である。

本発明の好ましい実施態様において、フィルター機能は
ＮＭＲ信号情報を処理するために用いるソフトウェアに
より具体化されている０周波数オフセットの方法は第３
図のコンピュータおよびメモリ６０中に保持されている
。オフセット代表情報は式（ＶＩ？ＥＦ　　ＶＣ）、（
但し、式中ＶＲＥＦはノミナル周波数ＢＷＱＥＦの中心
周波数用の制御信号を表し、またＶｃは特定スライスか
らの情報の獲得に関して使用する制御信号である。）で
表される。

オフセット代表情報信号は第７図のフローチャートによ
り例示されるように、ＮＭＲ信号情報をディジタル的に
濾波するために利用される。フローチャートしたルーチ
ンはチャンネルＡおよびチャンネルＢ　　ＮＭＲ信号情
報の処理に際して、コンピュータおよびメモリ６０によ
り実行される。

メモリ中に保持されるのは、パラメータＺＲ，ＺＣ，Ｎ
ＳＬ、ＧＺおよびΔｔであり、この場合２Ｒはイメージ
されるべきスライス中の２個の末端スライス間の分離範
囲であり、ＺＣはグラジェント零に対するスライスの分
離方向に沿う中心スライスの位置であり、ＮＳＬはスラ
イスの数で、Ｇ２はスライス選択グラジェントの強度を
示し、本例の場合はＧｚであり、そしてΔｔはアナログ
・ディジタル変換器のサンプリング点間の時間インター
バルである。これらパラメータ値の若干のものは、以下
に論述する他の値開様、データリンク６８に関してコン
ピュータおよびメモリ６０ならびにパルスシーケンサ−
およびメモリ１８間で変換される。

与えられるＮＭＲ実験に関して、記憶されたパラメータ
値を用いると、コンピュータは値ΔＺ＝ＺＲ／ＮＳＬを
計算し、これはスライス間のスペーシングを決定するも
のである０次いで、２−グラジェントフィールドの中心
に対するスライスの群の中心を用いて、Ｚ一方向におけ
る当初スライスのオフセットを決定する。Ｚ１＝−ＺＲ
／２＋ｚＣ０これら２つの計算から、与えられたスライ
Ｘｎの位置はＺ　（ｉ）＝　（ｉ−１）ＡＺ＋２１によ
り決定される。

先に２つの計算の結果は、与えられたスライスｉに関す
る周波数オフセットを決定するために利用され、これは
スライスｉに関するｆＱ基準周波数およびｆρＥＦｌｔ
ＩＩの差異である。この計算はスライスｉの２空間位置
にＧｚグラジェント強度を乗じ、更にＮＭＲシステムに
おいて与えられた核エレメントに関する磁気回転比を乗
するもの、乃至Δｆ　（ｉ）−Ｚ　（ｉ）Ｇｚ　γであ
る。この周波数オフセット計算は、データリング６８に
関してパルスシーケンサ−およびメモリ１８に伝達され
るが、該データリングにおいてそれは直接Ｖｃに関する
値に翻訳される。この周波数オフセットはまた、該周波
数オフセットのサインおよびコサイン類による獲得デー
タのディジタル的濾過によって。

ＮＭＲ信号情報の明白な左／右シフトを修正するために
も使用される。

チャンネルＡおよびＢラインのディジタル的に検出され
たＡおよびＢデータ値の形式におけるＮＭＲ信号情報は
下記式： ％式％）］ （但し、ｎ　／　２はｎ（すなわち、定数である）によ
り達成される最大値の半分に等しい）によって計算する
ことにより修正される。

次いで、Ａ’ｎおよび８″ｎ信号情報は引き続く組合わ
せ、すなわちフーリエ変換処理およびイメージ再構成の
ために記憶されるｓＡ’ｎおよびＢ’ｎ値の形式におい
て、獲得された信号情報は丁度ｆρＥ「基準信号により
復調されたかのように効果的に周波数シフトされるｌｆ
ｌ略化された形式において、周波数オフセットがΔωと
してラジアンで表示されるとすれば、ＡおよびＢデータ
値は周波数オフセットの三角関数ｃｏｓΔωｔおよびｓ
ｉｎ　（−Δω）ｔにより修正される。

再構成されたスライスイメージは今やディスプレー６６
上で全く一致して配列されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は異なった空間的配置を有する２個のスライス間
の周波数差を例示する説明図、第２図および第３図は本
発明の原理により構成されたＭＲニジステムを例示する
ブロック図、第４図は物質のブロック、すなわちイメー
ジすべき物質の多重スライスを示す説明図、第５図は本
発明の原理に従う第５図の多重スライスについてのイメ
ージ法に包含される波形図、第６図は周波数コード化方
向における異なったスライスを有する周波数帯を例示す
る説明図、第７図は本発明の原理に従ってディジタル濾
波を行うためのソフトウニアシケースを示すフローチャ
ートである。 １２・・・送信機、１８・・メモリ、４２．４４・・・
直角位相検出器、４６．４８・・・ローパスフィルター
、５０．５２・・・アナログ・ディジタル変換器、６０
・・・コンピュータ、７０．１７０・・・ブロック。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のフィールドグラジエントを備え、これら
   は共通の空間的に配置されたフィールド零点を有してお
   り、この場合前記フィールド零点を含んでいないイメー
   ジ領域が与えられた基準信号を用いて無線周波送信機に
   より励起され、そして前記領域からのＮＭＲ信号が前記
   与えられた基準信号を用いて受信機により受信され、前
   記受信機は更に、前記与えられた基準信号の周波数の関
   数として受信したＮＭＲ信号の周波数をシフトさせるた
   めの手段を備えている磁気共鳴イメージングシステム。
2. （２）静磁場を発生させるための手段と、 与えられた基準周波数を有する無線周波信号を適用する
   ことによりイメージされるべき領域を選択するための手
   段と、 前記領域からＮＭＲ信号を受信するための手段と、 前記ＮＭＲ信号を復調するための、前記与えられた基準
   周波数を利用する手段と、 復調したＮＭＲ信号情報を、前記与えられた基準周波数
   とシステム基準周波数との間の差周波数の関数として濾
   過するための手段と、 を具備する磁気共鳴イメージングシステム。
3. （３）前記静磁場内で磁場グラジエントを発生する手段
   をさらに備え、 前記システム基準周波数が、そのグラジエント磁場の所
   定基準地点におけるラーマー周波数に等しい特許請求の
   範囲第２項記載の装置。
4. （４）前記所定基準地点は、前記磁場グラジエントの１
   個が前記静磁場に対して実質的に全く寄与しない地点で
   ある特許請求の範囲第３項記載の装置。
5. （５）前記復調手段が、位相感知復調用の前記与えられ
   た基準周波数を利用する位相ディテクターを有している
   特許請求の範囲第３項記載の装置。
6. （６）前記濾過手段が、前記復調したＮＭＲ信号情報を
   、前記与えられた基準周波数とシステム基準周波数との
   間の差周波数の三角関数として濾過するためのディジタ
   ルフィルターを具備する特許請求の範囲第５項記載の装
   置。
7. （７）前記システム基準周波数が、前記静磁場のラーマ
   ー周波数特性に等しい特許請求の範囲第６項記載の装置
   。
8. （８）前記濾過したＮＭＲ信号情報を利用して周波数コ
   ード化座標を有するイメージを生成するための手段をさ
   らに備え、 前記濾過手段が前記イメージのラインを周波数コード化
   座標方向にシフトさせる特許請求の範囲第７項記載の装
   置。
9. （９）静磁場を生成する手段と、 前記静磁場に対し、磁場グラジエントを生成するための
   、前記グラジエントフィールドが前記静磁場に関して実
   質的に全く寄与しない地点を呈示する手段と、 前記静磁場内に配置された核を励起し、かつ前記地点を
   除くボリュームを占めるための、前記グラジエントフィ
   ールドに対する前記核の配置に従って選択された周波数
   の基準信号を利用する手段と、 前記基準信号を利用してＮＭＲ信号を検出する手段と、 検出されたＮＭＲ信号情報を、前記基準信号周波数と与
   えられた周波数スタンダードとの差の関数として変性す
   るための手段と、 を具備する磁気共鳴イメージングシステム。
10. （１０）前記与えられた周波数スタンダードが、前記地
    点においてラーマー周波数に等しい特許請求の範囲第９
    項記載の磁気共鳴イメージングシステム。