JP3569520B2

JP3569520B2 - 核スピントモグラフィー装置の一定の主磁場における直線的磁場偏差を傾斜磁場コイルを用いて補償するための方法

Info

Publication number: JP3569520B2
Application number: JP2002353034A
Authority: JP
Inventors: 篤孝真辺; 茂文柿本; 康弘和田
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-04-21
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2003199725A; JPH07194571A; US5345178A; JP3431203B2

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は核スピントモグラフィー装置の一定の主磁場における直線的磁場偏差を傾斜磁場コイルを用いて補償するための方法に関する。
【０００２】
核スピン共鳴装置においては、基本磁場の均質性は結像品質にとって決定的な要因である。像生成に際して画像領域にて磁場不均質性によっては磁場偏差に比例する幾何学的ひずみが生ぜしめられる。特に重要であるのはエコープレーナ法における磁場均質性である。
【０００３】
更に、スペクトロスコピーの領域では、当該スペクトル線にて十分な分解能を達成するために、磁場均質性に対して高い要求が課せられる。磁場不均質性によってスペクトル線の重畳が生ぜしめられる。
【０００４】
論文“ＡｓｐｅｃｔｓｏｆｓｈｉｍｍｉｎｇａｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｗｈｏｌｅｂｏｄｙＭＲＩｍａｇｎｅｔ”，Ｇ．Ｆｒｅｓｔｅｔａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ９ｔｈＩｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎＭａｇ．Ｔｅｃｈｎ．Ｚｕｅｒｉｃｈ，９．−１３．９．１９８５，第２４９−２５１頁において述べられているように、磁場は球面調和関数の展開係数により表現され得る。上記の論文からは磁場偏差が電気的シムコイルにより補償され得ることも既に公知である。直線的磁場偏差、即ち１次の磁場誤差は次のようにしても補償され得る。即ち傾斜磁場コイルにオフセット電流、即ち勾配パルスシーケンスに重畳される一定の電流を供給することによっても補償され得る。
【０００５】
磁場均質性に対する要求が比較的高い場合は直線的磁場偏差のみならず、高次の磁場偏差をも補償しなければならない。このために、傾斜磁場コイルのほかに付加的に、適当な電流を供給さるべき特別なシムコイルが設けられる。画像生成において、シミング、即ち、個々のシムコイルを介しての当該電流の調整、及び場合により傾斜磁場コイルのオフセット電流の調整が、有利には夫々の患者の検査前に、スペクトロスコピーでは典型的に各測定前に実施される。
【０００６】
最適な磁場均質性を得るための傾斜磁場コイルに対するオフセット電流及びシムコイルに対する電流の調整は複雑な問題を提起しており、この問題は従来屡々反復式に解決されていた。反復法は相当時間を要し、その結果患者は核スピントモグラフィにより長くとどまっていなければならない。このことは患者に対する心的負担に鑑みて（殊に密閉室恐怖症のある場合）も、患者に生じ得る放射線供給量に鑑みても不利である。
【０００７】
磁石の一般的シミングのための非反復法は次の論文中に記載されている。
【０００８】
論文“Ｆａｓｔ，ｎｏｎ−ｉｔｅｒａｔｉｖｅｓｈｉｍｍｉｎｇｏｆｓｐａｔｉａｌｌｙｌｏｃａｌｉｚｅｄｓｉｇｎａｌｓ”ｉｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ，Ｓ．３２３ｂｉｓ３３４（１９９２）。その場合、複数の投影の方向での核スピンの位相が、刺戟されたエコーシーケンスにより求められる。位相特性に基いて、当該投影にて磁場の特性経過が測定され、もって、磁場を球面調和関数で表す際該関数の係数が求められ得る。各シムコイルはｎ次及びｍ階の球面調和関数に対応付けられている。上述の手法により求められた係数はシムコイルに供給さるべき電流に対する尺度として使用される。
【０００９】
【発明の目的】
本発明の目的ないし課題とするところはできるだけ高い均質性が短時間に達成されるように、核スピントモグラフィー装置の一定の主磁場における直線的磁場偏差を傾斜磁場コイルを用いて補償するための方法を実現することである。
【００１０】
【発明の構成】
上記課題は請求項１または２の構成要件により解決される。有利な実施態様は引用請求項に記載されている。
【００１１】
次に本発明を図１〜図３４を用いて説明する。
【００１２】
公知のように、核スピントモグラフィーにおける核スピン共鳴信号の局所分解が次のようにして行なわれる、即ち、１テスラのオーダの均質なスタチックな基本磁場に直線的磁場勾配ないし傾斜磁場が重畳されるようにするのである。画像生成の原理、方式は例えば、論文Ｂｏｔｔｏｍｌｅｙ著述“ＮＭＲ−ｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ”ｉｎＲｅｖｉｅｗｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍ．，５３（９），９／８２，第１３１９乃至１３３７頁、に記載されている。
【００１３】
３つのディメンションでの局所分解のため、３つの有利に相互に垂直の方向で磁場勾配ないし傾斜磁場が形成されねばならない。図１及び図２にはそれぞれの磁場勾配の方向を表わすべき直交座標Ｘ，Ｙ，Ｚが夫々示してある。図１はＹ方向での傾斜磁場ＧＹを形成するための傾斜磁場コイルの従来配置構成を示す。傾斜磁場コイル２は鞍形コイルとして構成されており、このコイルは支持管１上に取付けられている。導体セクション２ａにより、球状被検体積１１内部に、Ｙ方向に著しく一定の傾斜磁場ＧＹが生ぜしめられる。当該戻り導体によっては被検体積１１からの比較的大きな距離に基づき、そこにはたんに無視可能な成分のみが生ぜしめられる。
【００１４】
Ｘ傾斜磁場に対する傾斜磁場コイルはＹ傾斜磁場コイル２と同じように構成されており、ただし、支持管１上で９０°だけ方位方向に回転されている。分かり易くするためにこれらは図１には示されていない。
【００１５】
更に、図１には同じく鞍形コイルとして構成されているシムコイル４〜６が示してある。シムコイル４〜６はたんに略示してあるに過ぎず、シムコイルの設計についての説明は例えば米国特許第３５６９８２３号明細書になされている。各シムコイル４〜６には夫々電流給電部ＳＨ１〜ＳＨ３が配属されており、これら電流給電部はそれぞれのシムコイル４〜６に電流Ｉ４〜Ｉ６を供給する。当該電流Ｉ４〜Ｉ６は計算ユニットＣを介して可調整である。
【００１６】
Ｚ方向での傾斜磁場に対する傾斜磁場コイル３は図２には略示してある。当該コイルはリング状に構成されており、被検体積１１の中心点に対して対称的に配置されている。２つの個別コイル３ａ，３ｂはここには図２に示す形式で逆方向に電流が流れるので、Ｚ方向に傾斜磁場を生じさせる。更に図２には−やはりたんに略示してあるが−本例ではリング状のシムコイル７〜９が示してあり、これらシムコイルは同様に電流給電部ＳＨ４〜ＳＨ６を介して、電流Ｉ４〜Ｉ６の供給を受ける。上記電流Ｉ４〜Ｉ６はやはり計算ユニットＣにより可制御である。
【００１７】
傾斜磁場コイルの構成についての詳細な説明はＥＰ−Ａ１−００７３４０２になされている。更に図１及び図２には傾斜磁場コイル２，３に対する電流給電部Ｖが示してある。夫々の傾斜磁場コイル２，３を流れる電流は測定シーケンスを設定するパルス発生器Ｐと電流に対する発生器Ｏとによって定められる。ＰとＯの出力信号は相加えられる。
【００１８】
既述の論文Ｆｒｅｓｔｅｔａｌ“ＡｓｐｅｃｔｓｏｆｓｈｉｍｍｉｎｇａｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｗｈｏｌｅｂｏｄｙＭＲＩｍａｇｎｅｔ”にて述べられているように、磁場は球面調和関数に基づき表示表現され得る。磁場のここで専ら関心のある軸方向成分Ｂｚについては下記関係式が成立つ。
【００１９】
【数１】

【００２０】
同様に既に引用された米国特許第３，５６９，８２３号明細書に記載されているように、シムコイルを次のように構成できる。即ち、実質的に、これらの係数のうちの１つに影響を与え、即ちこれらの係数に相応する磁場障害を補償するように構成できる。
【００２１】
実際上は勿論、限られた数のシムコイルのみしか設けられ得ず、それにより、球面調和関数の上述の係数の相応の数が零にセットされ得る。核スピントモグラフィー及びスペクトロスコピーにおいて、高い要求の場合にも一般に、９つの非直線性のシムコイルで事足り、その結果３つの傾斜磁場コイルと共に磁場分布に最も強く障害を与える１２の球面係数を零にもっていくことができる。
【００２２】
シミングのため、先ず、存在する磁場経過を検出することが必要である。
【００２３】
シムコイル及び傾斜磁場コイルを流れる電流の調整方法を以下図３〜図１０を用いて説明する。
【００２４】
図３は従来の勾配エコーシーケンスを示し、ここでは高周波励起パルスＲＦの後、励起されたスピンが傾斜磁場Ｇ_ＲＯにより先ずディフェーズされ、次いで、当該傾斜磁場Ｇ_ＲＯの反転によりリフェーズされる。当該傾斜磁場Ｇ_ＲＯを別として完全に均質な磁場において、時点ｔ_０にて、勾配エコー信号Ｓが現われ、その際当該時点ｔ_０は次のようにして規定される、即ち有効傾斜磁場Ｇ_ＲＯについての時間積分が零になるようにして規定される。
【００２５】
【数２】

【００２６】
図４は同じパルス列を示すが、但し、当該基本磁場には本例では直線的として仮定された、不均質な磁場ＢＩが傾斜磁場Ｇ_ＲＯの方向で重畳されている。傾斜磁場Ｇ_ＲＯの方向での当該の直線的不均質磁場が上記傾斜磁場Ｇ_ＲＯに加えられ、而して、今や、エコー条件が早目に充足され、換言すれば、当該信号Ｓは通常のエコー時点ｔ_０より時間間隔ｔ１だけ前に現われる。
【００２７】
図５は図３の勾配エコーシーケンスを示し、ここで、負の直線的磁場偏差が傾斜磁場Ｇ_ＲＯの方向で生じる。そこでこれによって、エコー時点は通常のエコー時点ｔ_０より時間間隔Δｔ２だけ後に位置する。
【００２８】
要するに時間ずれΔｔは傾斜磁場Ｇ_ＲＯの方向での直線的磁場偏差に対する尺度である。
【００２９】
均質磁場についての情報を勾配エコーによってのみならず、図６〜図８の実施例ではスピンエコーにより得ることができる。説明の都合上、図６に先ず従来のスピンエコーシーケンスを示す。その際高周波パルスＲＦにつづいて傾斜磁場Ｇがつづき、次いで、１８０°高周波パルスＲＦ^＊がつづき、更に、傾斜磁場Ｇ^＊がつづき、このＧ^＊のもとで、スピンエコー信号Ｓが読出される。当該時間全体中傾斜磁場Ｇの方向に、直線状不均質磁場ＢＩ、すなわち、１次の不均質磁場が作用する。この不均質磁場は傾斜磁場Ｇの方向での付加的傾斜磁場に相応する。
【００３０】
通常の場合において、当該１８０°高周波パルスＲＦ^＊は高周波パルスＲＦとスピンエコー信号Ｓとの間の中央に配置されている。それによって、一定の均質磁場がスピンエコー信号Ｓの位置に影響を与えないようになる。というのは１８０°高周波パルスＲＦ^＊の右、左側で傾斜磁場面積は等しいからである。
【００３１】
不均質磁場ＢＩを求めるため、図７の第１のシーケンスでは１８０°高周波パルスＲＦ^＊が中央位置に対して左方へずらされている。不均質磁場がないとすればスピンエコーＳ１の位置へ何ら影響、作用が及ぼされなくなる、それというのも、エコー条件にとって傾斜磁場ＧＩ，ＧＩ^＊の傾斜磁場面積のみが規定的であるからである。ところが、当該の直線的不均質磁場によってエコー信号Ｓ１は左方へシフトされる（要するに早めに生じる）ようになる。このことは第１の高周波パルスＲＦ１と１８０°高周波パルスＲＦ^＊との間の面積と、１８０°高周波パルスＲＦ^＊とエコー信号Ｓ１との間の総合面積との比較により明らかになる。
【００３２】
第２高周波パルスＲＦ２と、第２傾斜磁場パルスＧ２とを有する第２シーケンスにおいて、１８０°高周波パルスＲＦ２^＊は中央位置に対して右方へシフトされる。それにより、所属のスピンエコー信号Ｓ２は不均質磁場ＢＩの作用により右方へシフトされる。このことは同じく有効傾斜磁場面積の比較により明らかになる。
【００３３】
もって、図７及び図８による両シーケンスにおけるエコー位置の比較により、時間差Δｔが求められ得、この時間差は同じく直線的磁場不均質性ＢＩに対する尺度を成す。
【００３４】
要するに、エコー時点のシフトに基づき、所定の方向での直線的磁場不均質性を当該の方向での傾斜磁場を有するスピンエコーシーケンス又は勾配エコーシーケンスにより検出し得る。当該時間差の直接測定の欠点とするところはそれによっては直線的磁場偏差しか検出されずかつエコー中心の所要の検出がそう簡単ではないことである。一般的種類の磁場不均質性はエコー信号のフーリエ変換後得られる位相カーブの解析により求められ得、これについて以下説明する。
【００３５】
完全に均質な磁場の場合或１つの勾配エコーのすべてのスピンは同じ位相位置を有する。要するに当該エコー信号をフーリエ変換し、位相位置に関し評価する際、スピン位置について位相位置状態の一定値が得られる。図９には完全に均質の磁場の場合に対するエコー位置及び位相カーブが示してある。勾配エコーは丁度通常のエコー位置ｔ０を有し、スピン位置ＳＰに関して略示された位相Ｐｈはスピン位置ＳＰに無関係に一定の値を有する。
【００３６】
図１０には図５に相応して、負の直線的磁場偏差、即ち、傾斜磁場Ｇ_ＲＯの方向での１次の磁場偏差が示してある。この場合において、エコー時点は右方へシフトされており、当該位相カーブは次のような傾きを有する、即ちエコー時間シフトに正確に相応すると共に傾斜磁場Ｇ_ＲＯの方向での１次の不均質磁場についての情報を表わす傾きを有している。同じことが図１１に正の直線的磁場偏差（すなわち同じく１次の不均質磁場）に対して示してある。
【００３７】
ところが、フーリエ変換を用いては１次の磁場偏差のみならず、比較的に高い次数の磁場偏差をも検出できる。図１２は左方に時間領域における信号を示し、ここには当該磁場は１次の磁場不均質性を有しないが２次の磁場不均質性を有する。その場合、エコー時点はシフトされないが、エコーは拡げられる。個々のスピンの略示した位相位置を以ての所属の位相カーブは２次の磁場不均質性を表わす。
【００３８】
図１３は比較的に高い次数の磁場不均質性に係わる。ここには磁場不均質性に関する時間信号は直接的にはもはや情報内容を含まない。但し、当該位相カーブは比較的に高次の磁場不均質性をも明瞭に表わす。
【００３９】
要するに一般的に云って、勾配エコー又はスピンエコーの生成、得られた核共鳴信号のフーリエ変換、及び、それにより得られた位相情報の評価により、適用された傾斜磁場の方向での磁場（特性）経過が求められ得る。第ｎ次の不均質磁場は同じ次数の位相カーブにおいて有効性が現われる。磁場不均質性についての十分な情報を得るには複数の傾斜磁場方向（以下たんに投影と称される）に対するその種プロセスが実施されねばならない。所要の投影の数は球面調和関数による磁場の表現における、磁場不均質性を表わす次の幾つの項が補償さるべきであるかに依存する。要するに、除去さるべき球面調和関数の各係数が、投影により求められねばならない。所要の投影の数をわずかに抑えるために、当該投影軸は次のように選択される。即ち個々の係数への作用、影響ができるだけ簡単に選別識別され得るように選択される。表１（図２６）中には磁場不均質性へ普通最も係わってくる１２の球面係数Ａ（ｎ，ｍ）、Ｂ（ｎ，ｍ）が示してある。これらの係数は式（１）に相応する基本磁場の表示に関連している。更に同じ列にはこれら構成部分に対して直交座標記号表示を略称で示してある。
【００４０】
表１（図２６）の係数を求めるために磁場特性経過を次の投影で求めるのが有利であることが判っている、即ち：Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、軸Ｘ＝Ｙ、軸Ｘ＝−Ｙ、軸Ｘ＝Ｚ、軸Ｘ＝−Ｚ、軸Ｙ＝Ｚ、軸Ｙ＝−Ｚを決定すると有利であることが判っている。表１には、球面係数Ａ（ｎ，ｍ）、Ｂ（ｎ，ｍ）により表わされる不均質磁場がどのように当該投影に作用を及ぼすかが示されている。その際、γは原点からの距離間隔を示し、αは係数を表わす。例えば次の関係性が認められる。
【００４１】
係数Ａ２．０により表わされる磁場不均質性はすべての投影に影響を及ぼす。係数Ａ２．２により表わされる磁場不均質性はＸ（ｘ軸等……と示されている），Ｙ，Ｘ＝Ｚ，Ｙ＝Ｚ，Ｙ＝−Ｚの投影に影響を及ぼす。
【００４２】
係数Ｂ２．２により表わされる磁場不均一性は投影Ｘ＝Ｙ、Ｘ＝−Ｙにおいて現われる、即ち、Ｘ／Ｙ平面内で４５°又は１３５°を有する軸上に現われる。
【００４３】
当該のテーブルに基づき、すべての１２の球面係数が求められ得る。
【００４４】
実際上フーリエ変換により得られた位相カーブは次のように評価される。即ち、フーリエ変換の後先ず、平滑化、次いでＦｉｔ法を実施し、これにより多項式係数が得られ、この多項係数を式（１）の多項式係数に関連付けるように評価される。もって、歩進的に、表１からすべての多項式−係数を求め得、従って、球面係数が得られる。当該プロセスの精度は各投影ごとに１回の測定を行なうのみならず複数回の測定を平均化することにより改善され得る。実際上、更に、表１の９回の測定のみにとどまらない。というのは、オフセット効果を除去しなければならないからである。このことは図４及び図５を用いて示され得る。当該時間ずれ−Δｔ１をオフセットなしで求めるため、傾斜磁場Ｇ_ＲＯの逆極性を以て同一シーケンスを経過させ得る。もって、負の時間ずれ−Δｔ_１（図４）は正の時間ずれ＋Δｔ１となり（図５）、両時間の差から、実際の時間ずれが求められ得る。このことは相応にフーリエ変換方式にも、比較的に高い次数の項にも当嵌まる。
【００４５】
図１４には表により１２の球面係数を求めるため有利に用いられるパルスシーケンスを示す。その場合、ＡＤＣによっては夫々核スピン共鳴信号に対する走査インターバルを示す。Ｘ−、Ｙ−、Ｚ投影は夫々２回、傾斜磁場の異なる極性を以て実施される。残りの投影（Ｘ＝Ｙ、Ｘ＝−Ｙ、Ｘ＝Ｚ、Ｘ＝−Ｚ、Ｙ＝Ｚ、Ｙ＝−Ｚ）は夫々一度実施される。Ｘ−、Ｙ−、Ｚ投影に対する第２測定により夫々、オフセット効果の除去のための基準量が得られる。
【００４６】
シム方法を、検査体積全体に関連づけないで、各投影方向に対して１つのブロック（これは投影の方向に延在する）に関連づけることも有利である。このことは図１５〜図１９に示されているようなパルスシーケンスを用いて予備飽和により行なわれ得る。その場合第１の周波数選択性高周波パルスＲＦ１が、傾斜磁場Ｇ_ｙ（図１８）と共に入力照射され、その結果Ｙ方向に対して垂直方向のスライス（層）が励起される。それにひきつづいて、３つのスポイラ傾斜磁場Ｇ_ｘ、Ｇ_ｙ、Ｇ_ｚ、次いで別の高周波パルスＲＦ２が起こり、この別の高周波パルスＲＦ２は第１高周波パルスＲＦ１とは異なる周波数スペクトルを有し、同様に傾斜磁場Ｇ_ｙのもとに作用印加される。さらに、３つのスポイラ傾斜磁場がつづいている。これまで説明されたパルスシーケンスにより、Ｙ軸に対して垂直方向に位置する中心のスライス（層）外に位置するすべてのスピンが飽和される。さらなる高周波パルスＲＦ３，ＲＦ４（これらは夫々傾斜磁場Ｇ_ｚ（図１９）の作用下で投入印加される）および、各高周波パルスＲＦ３，ＲＦ４につづくスポイラー傾斜磁場によっては、すべてのスピン、即ちＺ軸に対して垂直に位置する中心スライス（層）外にあるすべてのスピンが飽和される。これにより、Ｘ方向に延在するブロック（図２０）のスピンのみが非飽和状態におかれる。当該の事前飽和の後、なお非飽和状態のスピンが、さらなる高周波パルスＲＦ５で励起され、前掲の例におけるように勾配エコー信号Ｓが読出される。当該パルスシーケンスは前述のように複数方向に対して実施されなければならない。
【００４７】
図１５〜図１９によるパルスシーケンスの実施例は前述のパルスシーケンスと異なって、Ｘ方向での運動リフォーカシング（再収束）する傾斜磁場パルス（これはＧＭＲ（ｇｒａｄｉｅｎｔｍｏｔｉｏｎｒｅｆｏｃｕｓｓｉｎｇ）で示す）を含む（図１７）。この両極性傾斜磁場によっては運動アーチファクトが回避され得る。運動リフォーカシングパルスの作用は例えば米国特許第４６１６１８０号明細書に記載されている。
【００４８】
更に、当該シーケンスの終りにて、なお、依然として位相コヒーレンスを損なうＸ方向でのスポイラー傾斜磁場ＧＳ（図１７）が示してあり、その結果、他の投影に対するさらなるパルスシーケンスが直ちにつづいて実施され得る。
【００４９】
ブロック形式の被検体積の選択（これは前述の例では事前磁化によって達成されている）は選択的励起によっても達成され得る。相応の実施例を図２１〜図２５を用いて説明する。
【００５０】
図２１は図２２によるスライス（層）選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ１の作用下で作用印加される周波数選択性の９０°高周波パルスＲＦ１を示す。それにより、第１スライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ１に対して垂直のスライスが励起される。それにひきつづいて、第１スライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ１の反転によっては正の部分パルスで惹起されたディフエーズが再び解消される。後続の、同様に周波数選択性の１８０°高周波パルスにより、スピン母集団が反転される。１８０°高周波パルスは第２のスライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ２下で照射され、その際第２のスライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ２は第１のスライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ１に対して垂直である。従って、１８０°高周波パルスＲＦ２により、選択的に次のような核スピンが反転される、即ち、第２スライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ２の方向に対して垂直なスライス内に位置する核スピンのみが反転される。
【００５１】
更に、読出傾斜磁場Ｇ_ＲＤが負の方向に作用印加され、次いで反転される。読出傾斜磁場Ｇ_ＲＤの正の部分のもとに、核磁気共鳴信号が読出され、このことは図２５中個々の走査時点ＡＤで示される。
【００５２】
すべての核共鳴信号は一方では９０°高周波パルスにより励起されるスライス中に位置しなければならず、更に、１８０°高周波パルスＲＦ２により反転される層（スライス）内に位置する領域から由来するものである。即ち、反転されない核スピンはスピンエコーを生成せず、従って読出傾斜磁場Ｇ_ＲＤ下で生じる核磁気共鳴信号に関与しない。従って、図示のパルスシーケンスによっては２つの選択されたスライスの断面集合体に相応する体積がしらべられる。このことは図２０に相応するブロック内に示してあり、その際当該ブロックの長手方向が、スライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ１，Ｇ_ＳＬ２の方向により選択され得る。当該ブロックの厚さは高周波パルスＲＦ１，ＲＦ２の周波数スペクトルにより定められる。
【００５３】
図６及び図８を用いて上述したように、次のようなときにのみスピンエコーシーケンスにおける不均質性についての情報が得られる。即ち、１８０°高周波励起パルスＲＦ２が高周波励起パルスＦＲ１とエコー時点Ｔｅとの間で中央に位置しないときである。図２１〜図２５によるパルスシーケンスではエコー時点Ｔｅ^＊と実際のエコー時点Ｔｅとの間隔がΔＴｅで示してある。この間隔に関して１８０°高周波パルスＲＦ２は中心に位置するべきものである。
【００５４】
直線的磁場誤差の補正に限定する場合、傾斜磁場にオフセット電流を加えることで十分である。これまで述べた一般的手法の簡単な特別事例として適当なオフセット電流を求める手法を図２７及び図２８を用いて説明する。
【００５５】
先ず、被検体積に９０°高周波パルスＲＦが作用印加される。時点Ｔ_１から時点Ｔ_２まで傾斜磁場コイルのうちの１つに電流が供給され、この電流によっては負のＸ、Ｙ又はＺ方向に傾斜磁場Ｇ１⁻が生ぜしめられる。傾斜磁場Ｇ１⁻の上昇時間はΔＴで示され、同じ下降時間は同様にΔＴで示され、それの振幅は−Ａ_ｄｅで示される。それにひきつづいて、傾斜磁場コイルを流れる電流方向が反転され、これにより生じる、正のＸ，Ｙ又はＺ方向の傾斜磁場はＧ１^＋で示され、それの振幅はＡ_ｒｄで、そしてそれの上昇ないし下降時間はΔＴで示される。
【００５６】
傾斜磁場反転によってはＨＦパルスＲＦ１で励起されたスピンが、公知のようにリフォーカシングされ、その結果時点Ｔ_ｅにて勾配エコー信号Ｓが生じる。公知のように、エコーの時点は次のようにして与えられる。即ち、正の傾斜磁場成分Ｇ１^＋の時間積分が、負の傾斜磁場成分Ｇ１⁻の時間積分に等しくなければならない、又は、換言すれば、両傾斜磁場成分Ｇ１⁻，Ｇ１^＋のもとでの面積が等しくなければならないということにより与えられる。
【００５７】
基本磁場が傾斜磁場Ｇ１の方向で一定でない場合はそれにより与えられる不所望の傾斜磁場は次のような傾斜磁場に重畳される。即ち、相応の傾斜磁場コイルを流れる電流により惹起される傾斜磁場のような磁場である。これにより惹起される傾斜磁場オフセットは図２７の実施例では正であって、Ａ_ｏｆｆで示されている。エコー条件（正の傾斜磁場面積＝負の傾斜磁場面積）の場合、磁場不均質性により惹起される傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆが考慮されるべきであり、図２７の例ではエコー信号Ｓ１は左方へシフトされるようになる。図２７では傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆの考慮下で作用する負の面積が点点で示されており、正の面積はハッチングで示されている。両面積はエコー信号Ｓの発生のためには等しくなければならない。
【００５８】
図２８に示すように、同じシーケンスを傾斜磁場Ｇの反転した極性を以て経過させる場合、当該エコー信号は同じ傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆのもとで時間軸上にて右方へシフトされる。この場合においてエコー条件は当該面積ＩとＩＩの比較から容易にわかるように、早期に充足される。
【００５９】
傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆが無いとすれば、当該エコー信号は図２７及び図２８のシーケンスの場合高周波パルスＲＦの後の同じ時点Ｔ_ｅで生じることとなる。
【００６０】
図２７及び図２８のシーケンスの場合において、夫々の高周波パルスＲＦ１，ＲＦ２に対する夫々のエコー信号Ｓ１，Ｓ２の間隔間の差から、下記の手法に従って、存在する傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆが求められ得る。図２７及び傾斜磁場全体Ｇ（ｔ）に亘っての時間積分が零に等しくなければならないというエコー条件から出発して、次の式が得られる。
【００６１】
【数３】

【００６２】
ここにおいて、傾斜磁場全体Ｇ（ｔ）は傾斜磁場Ｇ１⁻，Ｇ１^＋、傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆから合成される。
【００６３】
【数４】

【００６４】
その場合当該積分は次のように算出される。
【００６５】
【数５】

【００６６】
但し、Ａ_ｄｅは傾斜磁場Ｇ１⁻の振幅を示し、Ａ_ｒｄは傾斜磁場Ｇ１^＋の振幅を示す。
【００６７】
式（２）に（４），（５）を代入すると次のようになる。
【００６８】
【数６】

【００６９】
これによりエコー時点Ｔ_ｅｌは次のように得られる。
【００７０】
【数７】

【００７１】
上記式を図２８の測定シーケンスに適用すると、相応のエコー時間Ｔ_ｅ２は次のようになる。
【００７２】
【数８】

【００７３】
式（７）と（８）から次のようになる。
【００７４】
【数９】

【００７５】
もって、下記の傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆが得られる。
【００７６】
【数１０】

【００７７】
この場合、Ｔ_ｅ１，Ｔ_ｅ２は図２７及び図２８による両シーケンスに基づき測定され得、傾斜磁気場振幅Ａ_ｅｄは傾斜磁場コイルに由来する傾斜磁場に対する規定量であり、もって既知である。
【００７８】
傾斜磁場オフセットをこのようにして計算すると、当該オフセットを次のようにして簡単に補償できる。即ち、夫々の傾斜磁場コイルに相応のオフセット電流を供給して、オフセット電流がパルス発生器により設定される傾斜磁場電流に加えられるようにするのである。もって上記オフセット電流は時間の要する反復手法を用いずに簡単な計算法で見出され得る。
【００７９】
シミングの一般的事例に対して詳述したように、時間間隔Ｔ_ｅ１，Ｔ_ｅ２を次のようにして求め得る。即ち、各エコー信号をフーリェ変換し、それにより得られた位相カーブの勾配を比較するのである。上記勾配はフーリェ変換のための時間原点とエコー信号との間の時間間隔に対する尺度である。エコー位置と時間原点が一致する場合、一定の位相経過が生じる、そして、一致しない場合は正又は負の勾配（これは当該時間間隔に比例する）が生じる。基本磁場が次の偏差を有する場合当該位相カーブは直線的でない。従って、位相カーブに直線的なＦｉｔ法を適用すると有利である。
【００８０】
傾斜磁場オフセットが存在する場合２つのシーケンスの位相カーブの勾配は等しく、当該勾配の偏差は傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆに対する尺度を成す。上記偏差に基づき、同様に、傾斜磁場オフセットＡ_ｆｆを補償するために必要な傾斜磁場オフセット電流を計算できる。
【００８１】
すべての３つの空間方向で磁場の１次の誤差項を補償するため、一般に、前述のプロセス過程を、３つの空間方向で、つまり、３つの存在する傾斜磁場コイルに関して実施する。相応のシーケンスが図２９〜図３４に示してある。このために実施例において、全部で６つのＨＦパルスＲＦ１〜ＲＦ６の１つのシーケンスが投入照射される。当該測定をできるだけ速やかに実施し得るため、２つの高周波パルスＲＦ２〜ＲＦ６間のスピンの緩和時間は待機されない。後続する測定への或１つの測定の影響を回避するため、各高周波パルスＲＦには各傾斜磁場方向でスポイラ傾斜磁場ＧＳｘ，ＧＳｙ，ＧＳｚ（これはまだ存在している位相コヒーレンスを損なう）が前置される。スポイラー傾斜磁場ＧＳは直ぐ先行する傾斜磁場と同じ方向を有する、それは、これよりその作用が増強されるからである。
【００８２】
高周波パルスＲＦ１，ＲＦ２によって先ず、図２７、図２８を用いて説明されたパルスシーケンス動作が、Ｘ傾斜磁場に対して実施される。その際得られた信号Ｓ１，Ｓ２は既述のようにＸ方向でのオフセット調整のため使用される。ＨＦパルスＲＦ３，ＲＦ４ないしＲＦ５，ＲＦ６によってはＹないしＺ傾斜磁場に対する相応のシーケンスが実施される。その際そのつど生じる信号Ｓ３，Ｓ４ないしＳ５，Ｓ６は同じくＹないしＺ傾斜磁場のオフセット調整のため使用される。
【００８３】
傾斜磁場オフセットの補償のための上述の方法は迅速に実施され得る。必要な場合、当該調整は核スピントモグラフィー装置での各検査の前に、検査時間の大した延長なしで可能である。
【００８４】
所要の傾斜磁場オフセットはスピンエコーに基づいても求められ得る（図６〜図８を用いて既に述べたように）。
【００８５】
もって、図７及び図８による両シーケンスにおけるエコー位置の比較により、同じく傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆに対する尺度を成す時間差Δｔを求め得る。当該時間差Δｔは有利には、既述のように、エコー信号Ｓ１，Ｓ２のフーリェ変換及びそれにより得られた位相カーブの勾配の比較により求められ得る。当該時間差Δｔからは傾斜磁場オフセットＡ_ｏｆｆの補償に必要なオフセット電流Ｉ_ｏｆｆを求め得る。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、高い均質磁場が短時間で実現されるように、傾斜磁場電流のオフセットを調整する効果的な方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＸないしＹ傾斜磁場コイル及び鞍形配置されたシムコイルの実施例を示す構成略図である。
【図２】Ｚ傾斜磁場コイル及び別のシムコイルの実施例の構成略図である。
【図３】従来勾配エコーシーケンスの特性図である。
【図４】図３と同じパルスシーケンスであるが傾斜磁場の方向に均質磁界を重畳した当該シーケンスを示す特性図である。
【図５】同じく図３の勾配エコーシーケンスであるが但し、傾斜磁場の方向で負の直線的磁場偏差を含む当該シーケンスを示す特性図である。
【図６】従来のスピンシーケンスの特性図である。
【図７】１８０°高周波パルスを中心位置に対して左方へシフトした状態を示す特性図である。
【図８】１８０°高周波パルスを中心位置に対して右方へシフトした状態を示す特性図である。
【図９】完全に均質な磁場ａ場合に対する位相カーブ及びエコー位置を示す特性図である。
【図１０】図５に相応して、負の直線的磁場偏差のある場合の図９に相応する当該の特性図である。
【図１１】正の直線的磁場偏差のある場合の図９に相応する当該の特性図である。
【図１２】当該磁場が１次の磁場不均質性を有しない場合における同様な当該の特性図である。
【図１３】比較的高次の磁場不均質性のある場合の同様な当該の特性図である。
【図１４】種々の投影におけるパルスシーケンスのセットの様子を示す特性図である。
【図１５】事前磁化及び運動リフォーカシングの場合における勾配エコーシーケンス発生の際の高周波パルス列の特性図である。
【図１６】当該勾配エコーシーケンス作成の際の走査時点ＡＤにおける当該の読出された核スピン共鳴信号の特性図である。
【図１７】当該勾配エコーシーケンス発生の際のＧＭＲ及びＧｓを示す特性図である。
【図１８】当該勾配エコーシーケンス発生の際のＧｙを示す特性図である。
【図１９】同様にＧｚを示す特性図である。
【図２０】励振されるブロックの概念図である。
【図２１】ブロックの選択的励起を行なう際のスピンエコーシーケンス発生の際のＲＦ１とＲＦ２の生起の様子を示す特性図である。
【図２２】同上当該スピンエコーシーケンス発生の際の選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ１の生起の様子を示す特性図である。
【図２３】当該スピンエコー発生の際の第２スライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＬ２の生起の様子を示す特性図である。
【図２４】当該スピンエコー発生の際の読出傾斜磁場Ｇ_ＲＯの生起の様子を示す特性図である。
【図２５】当該スピンエコーシーケンス発生の際の個々の走査時点ＡＤにて読出される核スピン共鳴信号生起の様子を示す特性図である。
【図２６】すべての球面係数を求め得るための表を示す図である。
【図２７】正の傾斜磁場オフセットを以ての勾配エコーシーケンスの様子を示す特性図である。
【図２８】負の傾斜磁場オフセットを以ての勾配エコーシーケンスの様子を示す特性図である。
【図２９】傾斜磁場コイルのオフセット調整のためのパルスシーケンスにおける高周波ＲＦパルスの特性図である。
【図３０】当該オフセット調整におけるスポイラ傾斜磁場ＧＳ_ｘの様子を示す特性図である。
【図３１】当該オフセット調整におけるＧＳ_ｙの様子を示す特性図である。
【図３２】当該オフセット調整におけるＧＳ_ｚの様子を示す特性図である。
【図３３】当該オフセット調整にために使用されるＳ信号の様子を示す特性図である。
【図３４】当該オフセット調整におけるオフセット電流のＯＮ状態の際の信号の様子を示す特性図である。
【符号の説明】
１支持管、２，３傾斜磁場コイル、４〜６シムコイル

Claims

核スピントモグラフィー装置の一定の主磁場における直線的磁場偏差を傾斜磁場コイル（２，３）を用いて補償するための方法において、
下記のステップを有する、即ち
ａ）検査空間において少なくとも第１の方向に延在している体積を励振する第１の高周波パルス（ＲＦ１）を印加し、
ｂ）第１傾斜磁場パルス（Ｇ１）を第１の方向において印加しかつ引き続いて該傾斜磁場パルス（Ｇ１）を反転することにより、第１の勾配エコー信号（Ｓ１）を生じさせ、
ｃ）検査空間において少なくとも第１の方向に延在している体積を励振する第２の高周波パルス（ＲＦ２）を印加し、
ｄ）第２傾斜磁場（Ｇ２）を上記第１方向とは反対の方向で印加しかつ引き続いて該傾斜磁場パルス（Ｇ２）を反転することにより、第２勾配エコー信号（Ｓ２）を生じさせ、
ｅ）第１高周波パルス（ＲＦ１）と第１勾配エコー信号（Ｓ１）との時間間隔（第１の勾配エコー信号生成時点：ｔ_ｅ１）と、第２高周波パルス（ＲＦ２）と第２勾配エコー信号（Ｓ２）との時間間隔（第２の勾配エコー生成時点：ｔ_ｅ２）との差から、オフセット電流を傾斜磁場コイル（２，３）へ供給する際に付加磁場勾配を生成し、該付加磁場勾配により該時間間隔の差が零になるようなオフセット電流（Ｉ_ｏｆｆ）を突き止め、その際該時間間隔（Ｔ _ｅ１，Ｔ _ｅ２）の差は間接的に、両エコー信号（Ｓ１，Ｓ２）のフーリエ変換の後当該位相カーブの平均勾配の比較により求められ、
ｆ）後続の検査フェーズ中それぞれの傾斜磁場コイル（２，３）は測定シーケンスの傾斜磁場パルスのほかに付加的に、このようにして求められた一定のオフセット電流（Ｉ_ｏｆｆ）の供給を受けるようにし、
ｇ）該一定のオフセット電流（Ｉ_ｏｆｆ）を用いてそれぞれの傾斜磁場コイル（２，３）は後続の検査フェーズの期間に線形の補償勾配磁場を生成する
ことを特徴とする方法。
核スピントモグラフィー装置の一定の主磁場における直線的磁場偏差を傾斜磁場コイル（２，３）を用いて補償するための方法において、下記のステップを有する、即ち
ａ）検査空間において少なくとも第１の方向に延在する体積を励振する第１の高周波パルス（ＲＦ１）を印加し、
ｂ）第１傾斜磁場パルス（Ｇ１）を第１の方向において印加し、
ｃ）第１の高周波パルス（ＲＦ１）および第１のエコー時点に関して中心位置に位置していない第１の１８０°高周波パルス（ＲＦ１^＊）を印加し、
ｄ）第１方向の第１の読出傾斜磁場（Ｇ１^＊）のもとに、第１のスピンエコー信号（Ｓ１）を読出し、
ｅ）検査空間において少なくとも第１の方向に延在する体積を励振する第２の高周波パルス（ＲＦ２）を印加し、
ｆ）第２傾斜磁場パルス（Ｇ２）を第１の方向において印加し、
ｇ）第２の高周波パルス（ＲＦ２）に対して、第１の１８０°高周波パルス（ＲＦ１^＊）が第１の高周波パルス（ＲＦ１）に対して有している間隔とは異なった間隔を有している第２の１８０°高周波パルス（ＲＦ２^＊）を印加し、
ｈ）第１方向の第２の読出傾斜磁場（Ｇ２^＊）のもとに、第２のスピンエコー信号（Ｓ２）を読出し、
ｉ）第１高周波パルス（ＲＦ１）と第１のスピンエコー信号（Ｓ１）との時間間隔（第１のスピンエコー信号生成時点）と、第２高周波パルス（ＲＦ２）と第２勾配エコー信号（Ｓ２）との時間間隔（第２のスピンエコー生成時点）との差（Δｔ）から、オフセット電流を傾斜磁場コイル（２，３）へ供給する際に付加磁場勾配を生成し、該付加磁場勾配により該時間間隔の差が零になるようなオフセット電流（Ｉ_ｏｆｆ）を突き止め、その際該時間間隔（Ｔ _ｅ１，Ｔ _ｅ２）の差は間接的に両エコー信号（Ｓ１，Ｓ２）のフーリエ変換の後当該位相カーブの平均勾配の比較により求められ、
ｊ）後続の検査フェーズ中それぞれの傾斜磁場コイル（２，３）は測定シーケンスの傾斜磁場パルスのほかに付加的に、このようにして求められた一定のオフセット電流（Ｉ_ｏｆｆ）の供給を受けるようにし、
ｋ）該一定のオフセット電流（Ｉ_ｏｆｆ）を用いてそれぞれの傾斜磁場コイル（２，３）は後続の検査フェーズの期間に線形の補償勾配磁場を生成する
ことを特徴とする方法。
高周波パルス（ＲＦ１，ＲＦ２）の照射中は傾斜磁場が印加されないようにした
請求項１または２記載の方法。
複数の傾斜磁場方向に対して直ちに相次いで当該方法が実施され、その際各高周波パルスの前に、スポイラ傾斜磁場（ＧＳ）が印加されるようにした
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
事前飽和シーケンスを実施し、該事前飽和シーケンスによって各パルスシーケンスに対して夫々の傾斜磁場パルスの方向に延在するブロック外でスピンが飽和されるようにした
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
高周波パルス（ＲＦ）は周波数選択性であり、スライス選択傾斜磁場の作用下で照射され、これにより、当該検査体積のスライスのみが励起されるようにした
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
当該方法は各検査フェーズ前に実施されるようにした
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。