JP2945048B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置

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JP2945048B2 JP2012471A JP1247190A JP2945048B2 JP 2945048 B2 JP2945048 B2 JP 2945048B2 JP 2012471 A JP2012471 A JP 2012471A JP 1247190 A JP1247190 A JP 1247190A JP 2945048 B2 JP2945048 B2 JP 2945048B2
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/58Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material
    • G01R33/583Calibration of signal excitation or detection systems, e.g. for optimal RF excitation power or frequency

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、被検体を配置された一様静磁場に傾斜磁場
を重畳し、かつ、励起回転磁場を印加して前記被検体に
磁気共鳴信号を生ぜしめ、誘起された磁気共鳴信号を検
出して、前記被検体の画像情報を得る磁気共鳴イメージ
ング装置に関する。
(従来の技術) 従来、MRI装置やMRS装置(MAGNETIC RESONANCE SPECT
ROSCOPY)においては予め画像化しようとするサジタル
面,コロナル面等を基準として、送信パルス電力を所定
範囲で変化させた際に受信エコー信号のピーク値が最大
となる送信パルス電力の値を把握し、これを基に当該被
検体の撮影時の送信パルス電力を自動設定していた。こ
れをオートパワーコントロール(AUTOPOWER CONTROL)
という。
第4図(a)は送信コイル内に被検体を挿入した状態
を示す説明図、同図(b)はF(ω)とωの関係図、同
図(c)はS(t)とtとの関係図である。
同図を参照しつつ被検体Pの腹部撮影の際を例として
前記オートパワーコントロールについて考えてみる。同
図(a)に示す被検体Pの腹部は送信コイル1内に挿入
されるが、通常の被検体Pは特に幼児等を除けば足部や
頭部等は送信コイル1外に配置されることになる。一
方、送信コイル1の感度領域は撮影可能領域外にも広く
感度を有しているにも拘らず、撮影可能領域外は送信磁
場は均一ではない。
しかしながら、例えば前記サジタル面(体軸と平行な
面)の断層像を画像化する場合は、該断層面の撮影可能
領域外の送信磁場が均一でない領域(足部や頭部等)も
励起してスピンエコー信号を収集することになる。
ここで、得られたスピンエコー信号をS(t)で表す
と、フーリエ変換されたプロジェクションデータF
(ω)は、 F(ω)=∫S(t)eiωtdt …(1) で表される。尚、同図にはZ方向をリード方向とした場
合のF(ω)とS(t)とを示す。
上記(1)式を逆変換すると、 S(t)=a∫F(ω)e−iωtdω …(2) (ただしaは定数) となりt=0つまりスピンエコー信号のピーク値S0は、 S0=a∫F(ω)dω …(3) と表され、プロジェクションデータの面積に対応するこ
とがわかる。
以上のことから同図(a)に示す斜線部P1の場合に
は、プロジェクションデータは同図(b)に示す斜線部
P2のみが対応し、他の部分は撮影領域外の信号となり、
F(ω)を積分して得られるS(t)(同図(c)に示
す)は撮影領域外の信号も含まれてしまうことになる。
(発明が解決しようとする課題) このように従来のオートパワーコントロールにおいて
は、スピンエコー信号の最大あるいは最小条件を求める
際に撮影領域外の送信磁場の不均一な領域をも励起して
いるため、送信パルス電力すなわち最適な90゜パルス又
は180゜パルスのパワー条件を求めていることにならな
い。このため、スピン系磁気モーメントの倒れ角度が設
定値と異なってしまい、得られた画像のコントラストが
悪化するという問題があった。
そこで本発明は、スピン系磁気モーメントの倒れ角度
を所定値に調整可能な磁気共鳴イメージング装置の提供
を目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、所
定の撮影領域内に均一な静磁場を発生させる静磁場発生
手段と、前記静磁場に重畳する勾配磁場を発生する勾配
磁場発生手段と、前記静磁場内の被検体に励起回転磁場
を印加する励起回転磁場印加手段と、前記励起回転磁場
を印加して前記被検体の第1の領域を励起し、得られた
磁気共鳴信号に基づいてスピン系磁気モーメントの倒れ
角度を所定値に調整する送信パルス電力調整手段と、該
調整された送信パルス電力に基づいて前記励起回転磁場
印加手段から励起回転磁場を印加して前記被検体の第2
の領域から磁気共鳴信号を発生させ、該第2の領域の画
像情報を得る画像化手段とを備えるものであって、前記
調整手段は、前記第1の領域が前記被検体の前記第2の
領域とは異なる方向のアキシャル面となるよう制御する
ことを特徴とするものである。
また、請求項2記載の発明は、所定の撮影領域内に均
一な静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場
に重畳する勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、前
記静磁場内の被検体に励起回転磁場を印加する励起回転
磁場印加手段と、前記励起回転磁場を印加して前記被検
体の第1の領域を励起し、得られた磁気共鳴信号に基づ
いてスピン系磁気モーメントの倒れ角度を所定値に調整
する送信パルス電力調整手段と、該調整された送信パル
ス電力に基づいて前記励起回転磁場印加手段から励起回
転磁場を印加して前記被検体の第2の領域から磁気共鳴
信号を発生させ、該第2の領域の画像情報を得る画像化
手段とを備えるものであって、前記調整手段は、前記第
1の領域が前記被検体の前記第2の領域とは異なる方向
の前記撮影領域内のみの領域となるよう制御することを
特徴とするものである。
(作用) 上記構成を備えることにより、送信パルス電力調整手
段はスピン系磁気モーメント倒れ角度を被検体のアキシ
ャル面に基づいて、あるいは磁場の均一な撮影領域内の
領域のみに基づいて調整を行なうので、常に正確なスピ
ン系磁気モーメントの倒れ角度の調整を行なうことがで
きる。
(実施例) 以下、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例としての磁気共鳴イメージ
ング装置のブロック図である。
同図に示す磁気共鳴イメージング装置は、内部に挿入
された被検体(図示しない)に一定強度の主磁場を印加
する静磁場コイル32,被検体にx方向,y方向及びz方向
の勾配磁場を印加する勾配コイル33,原子核のスピンを
励起するための高周波パルスを与える励起コイル34,被
検体内からの磁気共鳴信号を検出するための検出コイル
35を備えたマグネットアセンブリ31と、後述する機能を
備えたコントローラ13の動作制御,該コントローラ13か
らのクロックパルスの受信及び波形メモリ21(後述す
る)からの読出しを行い、観測された磁気共鳴による信
号処理を行うデータ処理計算機11とを備え、このデータ
処理計算機11と前記マグネットアセンブリ31内の励起コ
イル34との間には詳細を後述するコントローラ13,該コ
ントローラ13を介して前記勾配コイル33の電流を制御
し、被検体(図示しない)に勾配磁場を印加する勾配磁
場制御回路14が接続配置されている。尚、前記静磁場コ
イル32には該静磁場コイル32への供給電流を制御し、被
検体に静磁場H0を印加する静磁場制御回路15が接続され
ている。また、図中12はCRT等を含んでなる表示部であ
る。
前記データ処理計算機11と前記マグネットアセンブリ
31内の検出コイル35との間には、該検出コイル35からの
磁気共鳴信号を増幅するプリアンプ19,この増幅された
磁気共鳴信号を位相検波する位相検波回路20,位相検波
された波形信号を記憶する波形メモリ21が接続配置され
ている。
前記コントローラ13は、励起コイル34による励起回転
磁場発生に供される送信パルス電力を、被検体のアキシ
ャル面に基づいて変化させることにより、スピン系磁気
モーメントの倒れ角度を所定値に調整する送信パルス制
御手段としての機能を備えたものである。
例えば、被検体からのスピンエコー信号を検出コイル
35を介して受信した場合、送信パルス電力を所定範囲で
変化させた際に、受信エコー信号のピーク値が最大とな
る送信パルス電力値を把握し、これを基に当該被検体の
撮影の送信パルス電力を自動設定するものである。ま
た、磁気共鳴信号の観測データを収集するためのタイミ
ング信号を発生し、勾配磁場制御回路14及び後述するゲ
ート回路17の動作を制御して、勾配磁場Gx,Gy,Gzや高周
波パルスRFの発生シーケンスを制御している。
また前記コントローラ13と前記マグネットアセンブリ
31内の励起コイル34との間には、コントローラ13により
周波数を制御される高周波信号を発生する高周波発振器
16と、アッテネータ22と、このアッテネータ22を介して
接続され、前記コントローラ13からのタイミング信号に
より、高周波発振器16の出力した高周波信号を変調し、
高周波パルスを生成するゲート回路17と、このゲート回
路17の出力した高周波パルスを電力増幅し、励起コイル
34に供給する電力増幅器18とが接続配置されている。
前記アッテネータ22は、高周波発信器16かに出力され
る電流の制御を行うもので、このアッテネータ22と前記
高周波発振器16とにより送信パルス電力を可変してい
る。
次に第2図及び第3図をも参照して前記装置の動作を
説明する。第2図は前述した一実施例装置に用いられる
パルスシーケンスの一例を示すタイミング図、第3図
(a)は送信コイル内に被検体を挿入した状態を示す説
明図、同図(b)はF(ω)とωの関係図、同図(c)
はS(t)とtとの関係図である。
まず、被検体Pの撮影に先だってコントローラ13は送
信パルス電力の設定を行う。
まず、90゜パルス36と180゜パルス37のパルス幅を同
一とし、かつ、振幅の比率を1:2に保持しながら、該振
幅を順次変化させつつ被検体からのスピンエコー信号38
を収集する。このスピンエコー信号38は検出コイル35を
介して受信され、データ処理計算機11に入力される。こ
の入力されたスピンエコー信号38はデータ処理計算機11
により演算処理され、そのピーク値を保持するととも
に、今度はコントローラ13を介してアッテネータ22を可
変することにより送信パルス電力を変えて上記同様被検
体Pに励起回転磁場を印加し、その時のスピンエコー信
号のピーク値を保持する。
このようにして、送信パルス電力を変えて収集された
複数のスピンエコー信号を基に、データ処理計算機11
は、カーブフイッティング等の計算を行ない、コントロ
ーラ13をスピンエコー信号のピーク値が最大となる際の
送信パルス電力すなわちアッテネータ22の制御状態に認
定する。
この場合、第2図に示すようにリード方向(ここでは
y方向)に対してデフェーズ用傾斜磁場Gyを、区間乃
至に加え、リフェーズ用傾斜磁場Gyを区間に加えて
スピンエコー信号を収集する。このようなパルスシーケ
ンスにより、スピン系磁気モーメントの倒れ角が90゜又
は180゜の所定値に調整されるのである。
以後、設定された送信パルス電力によって当該被検体
Pに励起回転磁場を印加し、当該被検体Pからの磁気共
鳴信号を検出コイル35を介して収集することにより画像
情報を得る。
尚、被検体Pからの磁気共鳴信号を基に画像を再構成
するのは従来装置と同様であるので、その説明を省略す
る。
以上詳述した実施例装置によれば、励起回転磁場発生
に供される送信パルス電力を、第3図(a)に示す被検
体Pのアキシャル面39に基づいて変化させるようにして
いるので、従来のオートパワーコントロールのように、
スピンエコー信号の最大あるいは最小条件を求める際に
撮影領域外の送信磁場の不均一な領域を励起せず、プロ
ジェクションデータF(ω)は同図(b)に示す斜線部
40のみが対応する。また、同図(c)に示すスピンエコ
ー信号41も撮影領域内の信号成分だけを含むことにな
る。従って、送信パルス電力すなわち最適な90゜パルス
又は180゜パルスのパワー条件を求めることができる。
このため、目的とする正確なフリップ角に再設定するこ
とができ、コントラストの良好な画像を得ることができ
る。
また、画像上のアーチファクトを防止するために撮影
領域外の信号を削除するフィルタ回路を用いる場合もあ
るが、同時にオフセンターイメージング(磁場中心から
ずれた位置に画像中心を移動させること)を行う場合に
は、前記フィルタ回路の帯域も対応して広げる必要があ
る。この場合にも前記と同様の問題を生ずるが、本実施
例の適用により前記と同様の効果を得ることができる。
尚、本発明は前記一実施例に限定されるものではな
く、その要旨の範囲内において様々に変形実施が可能で
ある。
[発明の効果] 以上詳述した本発明によれば、スピン系磁気モーメン
トの倒れ角度を所定値に調整可能な磁気共鳴イメージン
グ装置の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての磁気共鳴イメージン
グ装置のブロック図、第2図は前述した一実施例装置に
用いられるパルスシーケンスの一例を示すタイミング
図、第3図(a)は第1図に示す送信コイル内に被検体
を挿入した状態を示す説明図、同図(b)はF(ω)と
ωの関係図、同図(c)はS(t)とtとの関係図、第
4図は従来装置における説明図であり、同図(a)は送
信コイル内に被検体を挿入した状態を示す説明図、同図
(b)はF(ω)とωの関係図、同図(c)はS(t)
とtとの関係図である。 13……送信パルス制御手段、P……被検体。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の撮影領域内に均一な静磁場を発生さ
    せる静磁場発生手段と、 前記静磁場に重畳する勾配磁場を発生する勾配磁場発生
    手段と、 前記静磁場内の被検体に励起回転磁場を印加する励起回
    転磁場印加手段と、 前記励起回転磁場を印加して前記被検体の第1の領域を
    励起し、得られた磁気共鳴信号に基づいてスピン系磁気
    モーメントの倒れ角度を所定値に調整する送信パルス電
    力調整手段と、 該調整された送信パルス電力に基づいて前記励起回転磁
    場印加手段から励起回転磁場を印加して前記被検体の第
    2の領域から磁気共鳴信号を発生させ、該第2の領域の
    画像情報を得る画像化手段とを備えるものであって、 前記調整手段は、前記第1の領域が前記被検体の前記第
    2の領域とは異なる方向のアキシャル面となるよう制御
    することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  2. 【請求項2】所定の撮影領域内に均一な静磁場を発生さ
    せる静磁場発生手段と、 前記静磁場に重畳する勾配磁場を発生する勾配磁場発生
    手段と、 前記静磁場内の被検体に励起回転磁場を印加する励起回
    転磁場印加手段と、 前記励起回転磁場を印加して前記被検体の第1の領域を
    励起し、得られた磁気共鳴信号に基づいてスピン系磁気
    モーメントの倒れ角度を所定値に調整する送信パルス電
    力調整手段と、 該調整された送信パルス電力に基づいて前記励起回転磁
    場印加手段から励起回転磁場を印加して前記被検体の第
    2の領域から磁気共鳴信号を発生させ、該第2の領域の
    画像情報を得る画像化手段とを備えるものであって、 前記調整手段は、前記第1の領域が前記被検体の前記第
    2の領域とは異なる方向の前記撮影領域内のみの領域と
    なるよう制御することを特徴とする磁気共鳴イメージン
    グ装置。
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