JP2606488B2 - Mri装置 - Google Patents

Mri装置

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JP2606488B2
JP2606488B2 JP3157636A JP15763691A JP2606488B2 JP 2606488 B2 JP2606488 B2 JP 2606488B2 JP 3157636 A JP3157636 A JP 3157636A JP 15763691 A JP15763691 A JP 15763691A JP 2606488 B2 JP2606488 B2 JP 2606488B2
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pulse
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excitation pulse
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直人 飯島
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、MRI装置(核磁気
共鳴断層撮影装置)に関し、とくにSSFP(定常才差
運動)状態を利用してイメージングシーケンスを行なう
MRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、SSFP状態を利用してイメ
ージングシーケンスを行なうMRI装置が知られてい
る。このイメージングシーケンスは、緩和時間T1、T
2より短い繰り返し時間で励起パルスを繰り返し照射
し、定常状態でNMR信号を発生するいわゆるSSFP
状態を実現させ、その信号を採取して画像化を行なうも
ので、従来から種々のものが提案されている。このイメ
ージングシーケンスに体動補正のためのリフェーズ法を
適用しようとすると、FID信号と同時に発生する疑似
信号(エコー信号)の混入が避けられず、再構成画像の
アーティファクトの原因となる。
【0003】そこで、励起パルスの位相を変化させたイ
メージングシーケンスと、変化させないイメージングシ
ーケンスとを行なって2組のデータを採取し、これらの
データ間の適当な加減算処理によって疑似信号を除去す
る手法が提案されている(M.Deimling et al. 第8回S
MRM(Society of Magnetic Resonance in Medicine)
演題No.842,Amsterdam,Aug.1989など)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、最低2回のイメージングシーケンスが必要であり、
この2回のイメージングシーケンスの間に体動などがあ
ればデータ間の加減算処理によっては疑似信号を除去す
ることはできず、アーティファクトを引き起こすことが
あるという問題がある。
【0005】この発明は、上記に鑑み、FID信号と疑
似信号とが同時に生じた場合でも1回のイメージングシ
ーケンスのみで疑似信号成分を除去することができるM
RI装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるMRI装置においては、緩和時間よ
り短い繰り返し時間で励起パルスを繰り返し照射して定
常状態においてNMR信号を発生する状態を現出させ、
該励起パルスと同時にスライス選択用の傾斜磁場パル
ス、上記励起パルスの直後および直前においてNMR信
号を発生させるための反転するリードアウト用の傾斜磁
場位相パルスおよびエンコーディング量を変化させなが
ら位相エンコーディング用の傾斜磁場をそれぞれ発生
し、同じ位相エンコーディング量において、上記励起パ
ルスの位相をプラス、プラス、マイナス、マイナスと4
つのパルス周期で繰り返し変化させ、かつ上記励起パル
スの間の期間で収集したデータ同士を、上記の4つのパ
ルス周期の中の前半の第1番目、第2番目ではプラスの
符号を、後半の第3番目、第4番目ではマイナスの符号
をそれぞれ付けて加算する。これにより、励起パルス直
後のFID信号の成分を加算し合わせて大きくするとと
もに、他方で励起パルスの直前に発生するエコー信号の
成分を相互に打ち消し合わせることができ、その結果、
1回のイメージングシーケンスのみで、実質的に、励起
パルスの直前に発生するエコー信号の成分を除去し、励
起パルス直後のFID信号の成分のみを得ることができ
る。また、上記励起パルスの位相をプラス、プラス、プ
ラス、マイナスと4つのパルス周期で繰り返し変化さ
せ、かつ上記励起パルスの間の期間で収集したデータ同
士を、上記の4つのパルス周期の中の第4番目ではマイ
ナスの符号を、他ではプラスの符号をそれぞれ付けて加
算するようにしてもよく、これによっても、1回のイメ
ージングシーケンスのみで、励起パルスの直前に発生す
るエコー信号の成分を相互に打ち消し合わせて除去し、
実質的に、励起パルス直後のFID信号の成分のみを得
ることができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図1において、静磁場マグ
ネット12が発生する静磁場内に被検体(人体)11が
配置され、また、その静磁場空間内に傾斜コイル13
と、RF信号を送受するプローブ23とが配置される。
傾斜コイル13には傾斜電源14より所定の波形のパル
ス電流が流されて、静磁場に重畳するような傾斜磁場が
発生させられる。この傾斜電源14には、制御装置41
から波形データとタイミング情報が送られ、そのデータ
通りの波形の電流が指示通りのタイミングで傾斜コイル
13に出力され、所望の波形の傾斜磁場パルスが所望の
タイミングで得られる。傾斜コイル13は直交3軸方向
にそれぞれ設けられており、それらに対応して傾斜電源
14からは各方向の傾斜磁場用の電流が出力される。こ
の直交3軸方向の傾斜磁場はそれぞれ、スライス選択用
の傾斜磁場、位相エンコーディング用の傾斜磁場、リー
ドアウト用の傾斜磁場である。
【0008】制御装置41はRFパルス波形を変調器2
1に送り、この変調器21においてそのパルス波形に応
じて高周波発振器24からの位相シフタ25を経た高周
波信号が振幅変調され、その変調後の高周波出力が送信
アンプ22で増幅され、プローブ23に送られる。こう
してプローブ23から被検体11に向けてRF信号が照
射される。
【0009】被検体11で発生したNMR信号はプロー
ブ23により受信される。この受信信号は、受信アンプ
31で増幅された後、位相検波器32に送られて、上記
の高周波発振器24から位相シフタ25を経た高周波信
号を参照信号として位相検波される。検波出力はA/D
変換器33に送られ、デジタルデータに変換され、加算
メモリ34で適当な符号付け加算されて蓄積される。こ
うして収集されたデータは画像再構成演算装置42によ
り2次元フーリエ変換などの画像再構成処理され、得ら
れた画像が表示器43で表示される。
【0010】図2のAで示すようにRFパルスが短い繰
り返し時間間隔で繰り返し照射され、NMR信号を定常
的に発生するSSFP状態とされる。スライス選択用の
傾斜磁場パルスを図2のBに示すように各RFパルスと
同時に加えて、所定のスライス面のみを選択的に励起さ
せる。また、図2のCに示すようにリードアウト用傾斜
磁場を反転させてP点及びQ点でNMR信号を発生させ
る。位相エンコーディング用傾斜磁場は図2のDのよう
にすこしずつ変化させられる。
【0011】P点に現われる信号はFID信号であり、
Q点に現われる信号は疑似エコー信号である。このQ点
の信号はSSPF状態に特有のものであり、先行する励
起パルス列によって励起パルスの直前に結像するエコー
信号として理解される。2つの励起パルスにより発生す
る信号は図3に、3つの励起パルスによって発生する信
号は図4に示される。これらの図で縦棒は励起パルスを
表わし、実線はプラスの位相、点線はマイナスの位相で
あり、横及び斜めの線は核スピンの位相の進行状態を表
わし、実線はプラス側を点線はマイナス側を表わす。
【0012】2つの励起パルスによって信号を発生させ
る場合、その励起パルスの位相は図3のA〜Dの4通り
となる。いずれの場合も第1の励起パルスによって励起
されFID信号が生じ、第2の励起パルスで反転して位
相がそろった(もとに戻った)時点で結像してエコー信
号が発生する。このエコー信号はeight-ball echo と呼
ばれる。これらの場合、第1の励起パルスがプラスであ
れば、その直後に発生するFID信号の位相はプラスで
あり、第2の励起パルスがプラスでもマイナスでも発生
するエコー信号はプラス方向の位相となる(図3のA、
B)。これに対して第1の励起パルスの位相がマイナス
のときはその直後に発生するFID信号の位相はマイナ
スとなり、第2の励起パルスがプラスであってもマイナ
スであってもエコー信号の位相はマイナス方向の位相と
なる(図2のC、D)。
【0013】また、等間隔な3つの励起パルスによって
エコー信号を発生させる場合、その励起パルスの位相は
図4のA〜Hの8通りとなるが、いずれの場合も核スピ
ンは第1の励起パルスによって励起されてその直後にF
ID信号を生じ、第2の励起パルスで静磁場方向に向け
られてその位相を保持し、第3の励起パルスで位相が再
度逆方向に進んで位相がそろった時点で結像してエコー
信号が発生する。このエコー信号はstimulated echo と
呼ばれる。ここで、第1の励起パルスの位相がプラスの
ときは図4のA〜Dのようになり、その直後に発生する
FID信号の位相はプラスになるとともに、第2、第3
のどちらかの励起パルスの位相がマイナスのとき(図4
のB、C)のみエコー信号の位相はマイナス側に、それ
以外の場合つまり第2、第3の励起パルスがいずれもプ
ラス(図4のA)、いずれもマイナス(図4のD)の場
合にエコー信号の位相はプラスとなる。他方、第1の励
起パルスの位相がマイナスのときは図4のE〜Hのよう
になってその直後に発生するFID信号の位相はマイナ
スとなり、第2、第3のどちらかの励起パルスの位相が
マイナスのとき(図4のF、G)のみエコー信号の位相
はプラス側に、それ以外の場合つまり第2、第3の励起
パルスがいずれもマイナス(図4のE)、いずれもプラ
ス(図4のH)の場合にエコー信号の位相はマイナスと
なる。
【0014】そこで、位相エンコーディング量が同じと
きに図5に示すように等間隔の励起パルスの位相をプラ
ス、プラス、マイナス、マイナスと4つのパルス周期で
繰り返し変化させる場合(この4つのパルス周期からな
る周期を励起パルス位相変化周期ということにする)に
ついて考えてみる。この場合、2つの励起パルスによる
図3の各プロセスを経る信号の位相は図6のAのように
なり、3つの励起パルスによる図4の各プロセスを経る
信号の位相は図6のBのようになってこれらが重なる。
そのため、RFパルスの直後に発生するFID信号はつ
ねに図6のAとBとで同位相となり、かつ2パルス毎に
位相が反対になる。これに対してエコー信号の方は図3
のプロセスを経るものと図4のプロセスを経るものがつ
ねに逆位相で同時刻に発生することになる。そこで、実
際には図6のA、Bは同時に生じて重なり、FID信
号、エコー信号とも加算されるため、エコー信号の方が
互いに打ち消し合って小さくなる。さらに、励起パルス
位相変化周期の1周期内で、前半の第1番目、第2番目
のパルス周期でそれぞれ採取したデータにはプラスの符
号を付け、後半の第3番目、第4番目のパルス周期でそ
れぞれ採取したデータにはマイナスの符号を付けた上
で、それらを加算する。すると、このような符号付けに
より、FID信号は同符号となって加算されるのに対し
て、上記のように小さくなったエコー信号成分はさらに
キャンセルし合うこととなるので、エコー信号成分のみ
を十分に除去し、実質的にFID信号成分のみを残すこ
とができる。
【0015】また、位相エンコーディング量が同じと
き、図7のように等間隔のRFパルスの位相をプラス、
プラス、プラス、マイナスと4パルス周期で変化させる
(この4パルス周期で1励起パルス位相変化周期を形成
する)と、図3のタイプの信号は図8のAのような位相
関係となり、図4のタイプの信号は図8のBのような位
相関係となる。この図8に示すように、1励起パルス位
相変化周期内の、第2番目および第4番目のパルス周期
では、エコー信号の位相は図8のAとBとで逆位相とな
っており、実際には図8のAとBは同時に起こって重な
り合うため、これらは互いに打ち消し合って小さくな
る。他方、この1励起パルス位相変化周期内の第1番目
および第3番目のパルス周期では、エコー信号の位相は
図8のAとBとで同位相となっていて打ち消し合いの関
係にない。しかし、図8のAでもBでもエコー信号の位
相は第1番目のパルス周期と第3番目のパルス周期との
間では逆になっている。そこで、第4番目のパルス周期
で得たデータにだけマイナスの符号を付けて第1番目か
ら第4番目までのデータを加算する。すると、FID信
号の方は第1番目から第4番目まですべてプラスの位相
になって単純に加算されて大きな信号が得られる。これ
に対して、エコー信号は上記のように第1番目と第3番
目との間で位相が逆になっていて、これらが同じ符号を
付けられた上で加算されるので、相互にキャンセルされ
てしまう。その結果、1回のイメージングシーケンスの
みで、実質的に、エコー信号成分を除去し、FID信号
成分のみを得ることができる。
【0016】なお、励起パルス位相の制御は、位相シフ
タ25をパルスシーケンスに同期して制御装置41によ
って制御することにより行なうことができ、また加算時
のデータの符号付けはA/D変換の後に加算メモリ34
上でデジタル的に行なうことができるが、位相検波のた
めの参照信号の位相を制御することによっても行なうこ
とができる。
【0017】
【発明の効果】以上、実施例について説明したように、
この発明のMRI装置によれば、FID信号と疑似信号
とが同時に生じてFID信号に疑似信号が混入すること
が避けられない場合でも、励起パルスの位相を励起パル
スの4パルス周期で変化させるとともにその4パルス周
期の中の各励起パルスの間の期間で収集したデータ同士
を所定の符号を付けて加算することにより、1回のイメ
ージングシーケンスのみでその疑似信号成分を除去する
ことができ、画像のアーティファクトの原因をなくすこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のブロック図。
【図2】同実施例のパルスシーケンスを示すタイムチャ
ート。
【図3】励起パルスが2個の場合の位相の変化を表わす
タイムチャート図。
【図4】励起パルスが3個の場合の位相の変化を表わす
タイムチャート図。
【図5】励起パルスの一例を示すタイムチャート。
【図6】同例における位相の変化を表わすタイムチャー
ト。
【図7】励起パルスの他の例を示すタイムチャート。
【図8】同例における位相の変化を表わすタイムチャー
ト。
【符号の説明】
11 被検体 12 静磁場マグネット 13 傾斜コイル 14 傾斜電源 21 変調器 22 送信アンプ 23 プローブ 24 高周波発振器 25 位相シフタ 31 受信アンプ 32 位相検波器 33 A/D変換器 34 加算メモリ 41 制御装置 42 画像再構成演算装置 43 表示器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 緩和時間より短い繰り返し時間で励起パ
    ルスを繰り返し照射して定常状態においてNMR信号を
    発生する状態を現出させる手段と、該励起パルスと同時
    にスライス選択用の傾斜磁場パルスを発生する手段と、
    上記励起パルスの直後および直前においてNMR信号を
    発生させるための反転するリードアウト用の傾斜磁場位
    相パルスを発生する手段と、エンコーディング量を変化
    させながら位相エンコーディング用の傾斜磁場を発生す
    る手段と、同じ位相エンコーディング量において、上記
    励起パルスの位相をプラス、プラス、マイナス、マイナ
    スと4つのパルス周期で繰り返し変化させる励起パルス
    位相制御手段と、上記励起パルスの間の期間で収集した
    データ同士を、上記の4つのパルス周期の中の前半の第
    1番目と第2番目ではプラスの符号を、後半の第3番目
    と第4番目ではマイナスの符号をそれぞれ付けて加算す
    る手段とを備えることを特徴とするMRI装置。
  2. 【請求項2】 緩和時間より短い繰り返し時間で励起パ
    ルスを繰り返し照射して定常状態においてNMR信号を
    発生する状態を現出させる手段と、該励起パルスと同時
    にスライス選択用の傾斜磁場パルスを発生する手段と、
    上記励起パルスの直後および直前においてNMR信号を
    発生させるための反転するリードアウト用の傾斜磁場位
    相パルスを発生する手段と、エンコーディング量を変化
    させながら位相エンコーディング用の傾斜磁場を発生す
    る手段と、同じ位相エンコーディング量において、上記
    励起パルスの位相をプラス、プラス、プラス、マイナス
    と4つのパルス周期で繰り返し変化させる励起パルス位
    相制御手段と、上記励起パルスの間の期間で収集したデ
    ータ同士を、上記の4つのパルス周期の中の第4番目で
    はマイナスの符号を、他ではプラスの符号をそれぞれ付
    けて加算する手段とを備えることを特徴とするMRI装
    置。
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DE4004185C2 (de) * 1989-02-24 1997-08-07 Siemens Ag Verfahren zur Gewinnung von flußkompensierten, T¶2¶- gewichteten Bildern mittels der kernmagnetischen Resonanz

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