JP6431464B2 - Method of adjusting gradient magnetic field waveform of magnetic resonance imaging apparatus, and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に関し、傾斜磁場によって発生する音を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, and relates to a technique for suppressing sound generated by a gradient magnetic field.
磁気共鳴イメージング装置(MRI, Magnetic Resonance Imaging)は、磁気共鳴現象を利用した医用断層像撮影装置である。撮像を行うには、スライス傾斜磁場と同時に高周波パルス(励起パルス)を印加して特定の撮影面の磁化を励起し、撮影面と直交する方向にリードアウト傾斜磁場を印加しながら、磁化が収束する段階で発生する核磁気共鳴信号(エコー)を取得する。さらに、励起から信号取得までの間に、スライス傾斜磁場およびリードアウト傾斜磁場と直交する方向に位相エンコード傾斜磁場を印加することにより、互いに直交する3方向の位置情報を核磁気共鳴信号に与えることができる。 A magnetic resonance imaging apparatus (MRI, Magnetic Resonance Imaging) is a medical tomographic imaging apparatus using a magnetic resonance phenomenon. For imaging, a high-frequency pulse (excitation pulse) is applied simultaneously with the slice gradient magnetic field to excite the magnetization of a specific imaging surface, and the magnetization converges while applying a readout gradient magnetic field in a direction perpendicular to the imaging surface. A nuclear magnetic resonance signal (echo) generated in the step is acquired. Further, by applying a phase encoding gradient magnetic field in a direction orthogonal to the slice gradient magnetic field and the readout gradient magnetic field between excitation and signal acquisition, position information in three orthogonal directions is given to the nuclear magnetic resonance signal. Can do.
高周波パルスと各傾斜磁場は、あらかじめ設定されたパルスシーケンスに基づいたタイミングで印加され、撮像条件によって強度や印加時間が異なる。一般的には傾斜磁場のパルス波形は、台形波形である。また、パルスシーケンスには、さらに別の高周波パルスや傾斜磁場の印加が追加されることもある。撮像時に印加される傾斜磁場の方向は、パルスシーケンスに従って磁場方向が高速にスイッチングされるため、傾斜磁場コイルが振動することが知られている。すなわち、傾斜磁場コイルは、強い静磁場中に配置されているため、傾斜磁場コイルに電流が流れると、フレミングの左手の法則に従って傾斜磁場コイルの線材がローレンツ力を受ける。そのため、傾斜磁場の方向を高速にスイッチングするために電流を高速でスイッチングすると、線材が受けるローレンツ力の向きが反転するため、線材が機械的に振動する。傾斜磁場コイルの振動によって生じるノイズは、MRI装置自体が巨大なスピーカの作用をするために増幅され、大きな音響ノイズを発生する。 The high-frequency pulse and each gradient magnetic field are applied at a timing based on a preset pulse sequence, and the intensity and application time differ depending on the imaging conditions. In general, the pulse waveform of the gradient magnetic field is a trapezoidal waveform. Further, another high-frequency pulse or application of a gradient magnetic field may be added to the pulse sequence. As for the direction of the gradient magnetic field applied at the time of imaging, it is known that the gradient magnetic field coil vibrates because the magnetic field direction is switched at high speed according to the pulse sequence. That is, since the gradient coil is arranged in a strong static magnetic field, when a current flows through the gradient coil, the wire of the gradient coil receives Lorentz force according to Fleming's left-hand rule. Therefore, when the current is switched at a high speed in order to switch the direction of the gradient magnetic field at a high speed, the direction of the Lorentz force received by the wire is reversed, so that the wire is mechanically vibrated. Noise generated by the vibration of the gradient magnetic field coil is amplified because the MRI apparatus itself acts as a huge speaker, and generates large acoustic noise.
大きな音響ノイズは、患者に不快感や恐怖心を与えることがある。また、小児MRI検査等、睡眠下で行われる撮像の妨げにもなる。特に静磁場の高磁場化に伴い、音響ノイズが顕著となることが知られており、静磁場が3T(テスラ)以上の高磁場機では、騒音対策が必要になるレベルになる。例えば、音響ノイズの音圧レベルは、磁場強度や撮影条件によるが、サブミリ秒の時間間隔で傾斜磁場のスイッチングを行う高速撮像法では、115 dB以上に達する場合がある。この音圧レベルは、ヘリコプターのプロペラ音をその近くで聞いた場合や自動車のクラクションをすぐ前方で聞いた場合の音圧レベルに匹敵し、聴覚に異常をきたす可能性のある音圧レベルである。そのため、MRI装置の音響ノイズに関する安全規定は、IEC(International Electrotechnical Commission、国際電気標準会議)や、日本工業規格JISにより規定されており、時間平均で99dB(A)を超える音圧レベルでの撮像する場合、耳栓等の聴覚保護手段が必要であるとされている。 Large acoustic noise can cause patient discomfort and fear. It also interferes with imaging performed during sleep, such as pediatric MRI. In particular, it is known that acoustic noise becomes conspicuous as the static magnetic field increases, and high magnetic field machines with a static magnetic field of 3T (Tesla) or higher are at a level that requires noise countermeasures. For example, the sound pressure level of acoustic noise depends on the magnetic field strength and imaging conditions, but may reach 115 dB or higher in high-speed imaging methods that switch gradient magnetic fields at sub-millisecond time intervals. This sound pressure level is comparable to the sound pressure level of hearing a helicopter propeller sound nearby or listening to a car horn in front of it, and may cause abnormal hearing. . Therefore, safety regulations regarding acoustic noise of MRI equipment are stipulated by IEC (International Electrotechnical Commission) and Japanese Industrial Standards JIS, and imaging at sound pressure levels exceeding 99 dB (A) on a time average. It is said that hearing protection means such as earplugs are necessary.
MRI装置の静音化の技術として、傾斜磁場の波形を変化させる技術が提案されている。傾斜磁場によって発生する音は、装置固有の周波数応答関数(FRF:Frequency Response Function)と傾斜磁場波形の周波数分布との積で表わされ、FRFの値が小さい周波数では音が小さくなることが知られている(非特許文献1)。特許文献1では、FRFに基づいて音圧レベルを算定し、最も音圧レベルが小さくなる励起特性を用いてMRIスキャンを実行することが提案されている。また非特許文献1では、FRFの200Hz以下の成分が非常に小さくなることを利用して、ローパスフィルタを用いて傾斜磁場波形の高周波成分を抑制することが提案されている。特許文献2においても、傾斜磁場波形の周波数成分にアナログもしくはデジタル的にフィルタをかけることを提案している。非特許文献2、および、非特許文献3では、リードアウト用と位相エンコード用の傾斜磁場パルスをサイン波形にすることを提案している。
As a technique for silencing the MRI apparatus, a technique for changing the waveform of the gradient magnetic field has been proposed. The sound generated by the gradient magnetic field is represented by the product of the frequency response function (FRF: Frequency Response Function) unique to the device and the frequency distribution of the gradient magnetic field waveform. (Non-Patent Document 1). In
MRI装置では、傾斜磁場の時間積分値や一部区間の強度によって、空間分解能や視野等の撮影条件が決定されることから、静音化のために傾斜磁場波形を変化させた場合であっても、傾斜磁場の時間積分値や一部区間の強度が変化しないようにしなければならない。非特許文献4および特許文献3では、撮影シーケンス内を2種類の区間に分類し、高周波励起や信号読み出し用の区間では傾斜磁場波形を変更せず、それ以外の区間において一定の条件下で傾斜磁場のスプライン補間を行っている。
In the MRI system, the imaging conditions such as spatial resolution and field of view are determined by the time integral value of the gradient magnetic field and the intensity of some sections, so even if the gradient magnetic field waveform is changed for noise reduction. The time integral value of the gradient magnetic field and the intensity of a part of the section must be kept from changing. In
一方、MRアンギオグラフィーや磁化率強調イメージング(SWI, Susceptibility Weighted Imaging)では、フローコンペンセーションパルスが用いられる。例えば、MRアンギオグラフィーの一手法であるTOF(Time of Flight)法は、組織の緩和時間よりも早いタイミングで繰り返しスキャンすることによって、静止部では核磁化の飽和による信号減少が起こるのに対し、血管内等の流動部位では新たなスピンの流入により信号低下が抑えられるということを利用し、流動部位のコントラストを強調する撮像手法である。しかし、計測対象となるスピンが動いている流動部位においては、傾斜磁場印加時の位相変化がスピンの動きに影響を受けるため、正しく位置情報が付与されずにアーティファクトが発生したり、流動部位の信号低下が生じるといった弊害が生じる。このため、主にスライス方向およびリードアウト方向に、位相変化(0次モーメント、1次モーメント)を相殺する付加的な傾斜磁場パルスを追加したフローコンペンセーションパルスが用いられている(非特許文献5)。また、スライス方向のフローコンペンセーションパルスに対して、5次のスプライン曲線で傾斜磁場波形を変形することにより、静音化と画質の両立を図る技術も提案されている(非特許文献6)。 On the other hand, in MR angiography and susceptibility weighted imaging (SWI), flow compensation pulses are used. For example, the TOF (Time of Flight) method, which is a method of MR angiography, causes a signal decrease due to saturation of nuclear magnetization in the stationary part by repeatedly scanning at a timing earlier than the relaxation time of the tissue, This is an imaging technique that emphasizes the contrast of the flow site by utilizing the fact that a signal drop is suppressed by the flow of new spin in the flow site such as in a blood vessel. However, in the flow region where the spin to be measured is moving, the phase change when the gradient magnetic field is applied is affected by the movement of the spin. There is a negative effect such as signal degradation. For this reason, a flow compensation pulse in which an additional gradient magnetic field pulse that cancels a phase change (0th-order moment, first-order moment) is added mainly in the slice direction and the readout direction (Non-Patent Document 5). ). In addition, a technique has been proposed that achieves both noise reduction and image quality by transforming the gradient magnetic field waveform with a fifth-order spline curve with respect to the flow compensation pulse in the slice direction (Non-Patent Document 6).
フローコンペンセーションパルスの波形は、下式(1)に示す0次モーメント、1次モーメントがそれぞれゼロになるように印加タイミングや強度が調整されている。式(1)は、計測対象のスピンの傾斜磁場印加による1次までの位相変化を示す。
このように、フローコンペンセーションパルスの波形は、式(1)に示す0次モーメント、1次モーメントがゼロになるように印加タイミングや強度が調整されるが、この調整が不十分であると、TOFシーケンスで撮像した画像にアーティファクトが発生したり、動体部分の信号が低下して末梢血管が抽出されにくい等の弊害が生じる。 As described above, the waveform of the flow compensation pulse is adjusted in application timing and intensity so that the zero-order moment and the first-order moment shown in Expression (1) become zero, but if this adjustment is insufficient, Artifacts occur in the image captured by the TOF sequence, and the adverse effects such as the difficulty in extracting peripheral blood vessels due to a decrease in the signal of the moving body part.
このとき、フローコンペンセーションパルスも傾斜磁場パルスであるため、TOFシーケンス実行時の音響ノイズを低減するためには、傾斜磁場パルスの波形を調整する必要がある。そこで、例えば非特許文献4に記載された技術のように、撮影シーケンス内の高周波励起や信号読み出し用の区間では傾斜磁場波形を変更せず、それ以外の区間において傾斜磁場のスプライン補間を行って音響ノイズを低減しようとした場合、フローコンペンセーションパルスは0次モーメント、1次モーメントをゼロにする必要があるため、高周波励起や信号読み出し用の区間で印加される傾斜磁場と同様に、その波形を変更することはできず、静音化の効果に限界がある。
At this time, since the flow compensation pulse is also a gradient magnetic field pulse, it is necessary to adjust the waveform of the gradient magnetic field pulse in order to reduce acoustic noise during execution of the TOF sequence. Therefore, for example, as in the technique described in
ところで、非特許文献1等に記載されているように、傾斜磁場によって発生する音は、装置固有のFRFと傾斜磁場波形の周波数分布との積で表わされ、FRFの値が小さい周波数では音が小さくなる。しかしながら、装置固有のFRFは、MRI装置の構造(機種)のみならず、装置周辺の環境(MRI装置の床への設置構造や、MRI装置が配置されている部屋の構造や床の構造)によって異なる。そのため、特許文献1,2や非特許文献1〜4のように、傾斜磁場の波形の周波数成分を制御しても、MRI装置の周辺の環境によって、同じ機種であっても、MRI装置ごとにFRFが異なるため、音響ノイズを低減する効果が十分に得られないし、逆効果になる場合もあり得る。
By the way, as described in
同様に、非特許文献6の技術のようにフローコンペンセーションパルスをスプライン曲線で変形して設定しても、MRI装置ごとにFRFが異なるため、静音化の効果が異なり、常に静音化の効果が得られるとは限らず、逆効果になる場合もありうる。
Similarly, even if the flow compensation pulse is deformed and set with a spline curve as in the technique of
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、MRI装置ごとに、装置固有の周波数応答関数FRFが異なる場合であっても、傾斜磁場による音響ノイズを低減できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a technique capable of reducing acoustic noise due to a gradient magnetic field even when the MRI apparatus has a frequency response function FRF unique to the apparatus. With the goal.
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、磁気共鳴イメージング装置に搭載される、フローコンペンセーションのための傾斜磁場パルスを含むパルスシーケンスの傾斜磁場波形調整方法を提供する。この傾斜磁場波形調整方法は、フローコンペンセーションのための所定の条件を満たす、複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップと、傾斜磁場波形を、当該磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音響ノイズの音圧を、複数の傾斜磁場波形ごとに求めるステップと、複数の傾斜磁場波形のうち、音響ノイズの音圧が予め定めた閾値以下の傾斜磁場波形を選択するステップと、選択した傾斜磁場波形を、傾斜磁場パルスとして使用可能な代表波形として記憶媒体に格納するステップと、を含む。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a gradient magnetic field waveform adjustment method for a pulse sequence including a gradient magnetic field pulse for flow compensation, which is mounted on a magnetic resonance imaging apparatus. In this gradient magnetic field waveform adjustment method, a step of generating a plurality of types of gradient magnetic field waveforms satisfying a predetermined condition for flow compensation and a gradient magnetic field waveform are applied to a gradient magnetic field coil of the magnetic resonance imaging apparatus. Obtaining a sound pressure of acoustic noise generated in each case for each of a plurality of gradient magnetic field waveforms; and selecting a gradient magnetic field waveform having a sound pressure of acoustic noise equal to or less than a predetermined threshold among the plurality of gradient magnetic field waveforms; Storing the selected gradient magnetic field waveform in a storage medium as a representative waveform that can be used as a gradient magnetic field pulse.
また、本発明の第2の態様は、傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コイルと、記憶部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、記憶部には、フローコンペンセーションのための傾斜磁場パルスを含むパルスシーケンスと、傾斜磁場パルスの代表波形とが格納される。代表波形は、フローコンペンセーションのための所定の条件を満たす、複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップと、傾斜磁場波形を、当該磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音響ノイズの音圧を、複数の傾斜磁場波形ごとに求めるステップと、複数の傾斜磁場波形のうち、音響ノイズの音圧が予め定めた閾値以下の傾斜磁場波形を選択するステップと、によって、選択された傾斜磁場波形である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus having a gradient coil for generating a gradient magnetic field pulse and a storage unit, wherein the storage unit receives a gradient magnetic field pulse for flow compensation. The included pulse sequence and the representative waveform of the gradient magnetic field pulse are stored. The representative waveform is generated when a plurality of types of gradient magnetic field waveforms that satisfy a predetermined condition for flow compensation are generated, and when the gradient magnetic field waveform is applied to the gradient magnetic field coil of the magnetic resonance imaging apparatus. The step of obtaining the sound pressure of the acoustic noise for each of the plurality of gradient magnetic field waveforms and the step of selecting a gradient magnetic field waveform having a sound pressure of the acoustic noise equal to or lower than a predetermined threshold among the plurality of gradient magnetic field waveforms. Is a gradient magnetic field waveform.
また、本発明の第3の態様は、傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コイルと、記憶部と、波形変換部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、記憶部には、単一の傾斜磁場パルスの1以上のパラメータの複数の値ごとに、その単一の傾斜磁場パルスを磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音圧レベルを示す指標を格納したデータベースが格納されている。波形変換部は、撮像条件に応じて、その撮像条件に対応するパラメータの複数の値の中から、音圧レベルを示す指標が最も小さくなるパラメータの値を選択し、予め定められたパルスシーケンスに従って傾斜磁場コイルに印加される傾斜磁場パルスの波形を、選択したパラメータの値によって変換する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus having a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field pulse, a storage unit, and a waveform conversion unit, wherein the storage unit has a single gradient magnetic field. A database storing an index indicating a sound pressure level generated when the single gradient magnetic field pulse is applied to the gradient coil of the magnetic resonance imaging apparatus is stored for each of a plurality of values of one or more parameters of the pulse. Yes. The waveform conversion unit selects a parameter value that minimizes the index indicating the sound pressure level from a plurality of parameter values corresponding to the imaging condition according to the imaging condition, and follows a predetermined pulse sequence. The waveform of the gradient magnetic field pulse applied to the gradient coil is converted according to the value of the selected parameter.
また、本発明の第4の態様は、傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場パルスの波形を変換する波形変換部と、記憶部と、操作部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、記憶部には、予め定めた撮像条件に対応したパルスシーケンスと、パルスシーケンスに含まれる傾斜磁場パルスを静音化するための代表波形とが格納されている。操作部が、パルスシーケンスの撮像条件の変更を受け付けた場合、波形変換部は、記憶部に格納されたパルスシーケンスの予め定めた撮像条件と、操作部が受け付けた撮像条件とに基づいて、傾斜磁場パルスの代表波形を変更する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus having a gradient coil that generates a gradient magnetic field pulse, a waveform conversion unit that converts a waveform of the gradient magnetic field pulse, a storage unit, and an operation unit. The storage unit stores a pulse sequence corresponding to a predetermined imaging condition and a representative waveform for silencing the gradient magnetic field pulse included in the pulse sequence. When the operation unit receives a change in the imaging condition of the pulse sequence, the waveform conversion unit tilts based on the predetermined imaging condition of the pulse sequence stored in the storage unit and the imaging condition received by the operation unit. Change the representative waveform of the magnetic field pulse.
本発明によれば、MRI装置ごとに、装置固有の周波数応答関数FRFが異なる場合であっても、傾斜磁場による音響ノイズを低減できる技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique capable of reducing acoustic noise due to a gradient magnetic field even when the frequency response function FRF unique to each apparatus is different for each MRI apparatus.
以下、図面を参照して、本実施形態のMRI装置とその動作を説明する。 Hereinafter, the MRI apparatus of this embodiment and its operation will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態のMRI装置100の概略構成を示すブロック図である。MRI装置100は、静磁場発生する静磁場磁石101と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル102と、シーケンサ104と、傾斜磁場電源105と、RF発生部106と、高周波磁場を照射しNMR信号を検出する送受信コイル(高周波コイル)107と、受信器108と、計算機109と、ディスプレイ110と、記憶媒体111とを備える。送受信コイル107は、送信コイルと受信コイルとを別個に備えてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the MRI apparatus 100 of the present embodiment. The MRI apparatus 100 irradiates a static
被検体103は、たとえば生体であり、静磁場磁石101の発生する静磁場空間内の寝台(テーブル)に載置される。また、シーケンサ104は、傾斜磁場電源105とRF発生部106に命令を送り、それぞれ所定の傾斜磁場を発生させるための信号と、所定の高周波磁場を発生させるための高周波信号を発生させる。所定の傾斜磁場を発生させるための信号は、傾斜磁場コイル102に供給され、傾斜磁場コイル102は所定の傾斜磁場を発生し、被検体103に印加する。高周波信号は、高周波コイル107に供給され、高周波コイル107が高周波磁場を発生して被検体103に印加する。
The subject 103 is a living body, for example, and is placed on a bed (table) in a static magnetic field space generated by the static
高周波磁場を印加された被検体103はNMR信号を発生する。NMR信号は、高周波コイル107によって受波され、受信器108で検波される。検波された信号は、計算機109に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。計算機109で信号処理を行った演算結果(例えば生成された再構成画像)は、ディスプレイ110に表示される。計算機109は、必要に応じて,記憶媒体111に信号や演算結果、測定条件などを記憶させることもできる。
The subject 103 to which the high frequency magnetic field is applied generates an NMR signal. The NMR signal is received by the
シーケンサ104は、あらかじめプログラムされたタイミングおよび強度で各装置102,107等が動作するように各装置105,106,108等の制御を行う制御部として機能する。プログラムのうち、特に、高周波磁場および傾斜磁場の印加や信号受信のタイミングや強度を記述したものはパルスシーケンス(撮像シーケンス)と呼ばれる。本実施形態のMRI装置では任意のパルスシーケンスが使用可能になるように、シーケンサ104内には、予め複数のパルスシーケンスのプログラムが格納されている。計算機109に接続された操作部112を介して、操作者が撮像目的に応じて所定のパルスシーケンスを選択することにより、計算機109は、操作者が選択したパルスシーケンスを実行するようにシーケンサ104に指示する。これにより、操作者の所望のパルスシーケンスによって撮像が行われる。
The
計算機109は、図2に示すようにエコー計測部201と、画像再構成部202と、波形変換部203とを備えている。エコー計測部201は、シーケンサ104にパルスシーケンスの実行を指示し、パルスシーケンスの実行により受信器108が検波したNMR信号(エコー)をk空間に配置する。画像再構成部202は、k空間に配置されたエコーから画像を再構成する。エコー計測部201および画像再構成部202の機能は、従来のMRI装置と同様である。一方、波形変換部(パルスシーケンス算出部)203は、パルスシーケンスで印加する傾斜磁場パルスの波形を変換する。
As shown in FIG. 2, the
波形変換部203は、シーケンサ104にデフォルトとして設定されているパルスシーケンスの傾斜磁場パルスを、静音化の効果の高い波形に変換する。静音化パルスシーケンスに用いられる波形の元になる傾斜磁場パルスの代表波形は、あらかじめ定められた撮像パラメータに基づき、工場出荷時あるいは装置の据え付け時に以下の各実施形態で説明される方法で算出され、対応する撮像パラメータとともに記憶媒体111に格納される。撮像時には、この代表波形の他、撮像パラメータが記憶媒体111またはシーケンサ104から読み出され、波形変換部203において比例計算により波形が変換される。
The
計算機109のエコー計測部201、画像再構成部202、および、波形変換部203の機能は、記憶媒体111に格納されたプログラムを、計算機109のCPUがメモリロードして実行することにより実現される。また、計算機109の一部または全部を、ASIC等のカスタムICやFPGA等のプログラマブルICにより構成し、機能の一部または全部をハードウエアにより実現することも可能である。なお、波形変換部203のプログラムは、計算機109以外の計算機で実行され、得られた変換波形を含むパルスシーケンスを記憶媒体111に格納してもよい。同様に、波形変換部203の機能を実現するASIC等のハードウエアは、計算機109とは別の演算装置として配置することも可能である。
The functions of the
以下、波形変換部203の処理を中心に、実施形態を説明する。
Hereinafter, the embodiment will be described focusing on the processing of the
<実施形態1>
実施形態1では、磁気共鳴イメージング装置に搭載される、フローコンペンセーションのための傾斜磁場パルスを含むパルスシーケンスの傾斜磁場波形調整方法について説明する。この調整方法は、フローコンペンセーションのための所定の条件を満たす、複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップと、傾斜磁場波形を、当該磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音響ノイズの音圧を、複数の前記傾斜磁場波形ごとに求めるステップと、複数の前記傾斜磁場波形のうち、音響ノイズの音圧が予め定めた閾値以下の傾斜磁場波形を選択するステップと、選択した前記傾斜磁場波形を、傾斜磁場パルスとして使用可能な代表波形として記憶媒体に格納するステップと、を含む。以下、具体的に説明する。
<
In
本実施形態は、3D-TOF(Time of Flight)法により流動部位のコントラストを強調して3次元画像を撮像するパルスシーケンスのスライス方向の傾斜磁場パルスに、静音化のための波形変換を適用する。具体的には、パルスシーケンスに含まれるスライス方向のフローコンペンセーションに関わる複数の傾斜磁場パルスを、フローコンペンセーションの作用と、静音化の作用とを兼ね備える波形に波形変換部203が変換する。
In the present embodiment, waveform conversion for noise reduction is applied to gradient magnetic field pulses in the slice direction of a pulse sequence that captures a three-dimensional image by emphasizing contrast of a flow region by 3D-TOF (Time of Flight) method. . Specifically, the
図3に、通常の3D-TOFシーケンスの例を示す。図3において、RF、Gs、Gp、Gfはそれぞれ高周波磁場、スライス傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、リードアウト傾斜磁場であり、A/Dはエコー信号のサンプリング期間を表わす。横軸は時間である(以下、パルスシーケンス図において同様)。 FIG. 3 shows an example of a normal 3D-TOF sequence. In FIG. 3, RF, Gs, Gp, and Gf are a high-frequency magnetic field, a slice gradient magnetic field, a phase encoding gradient magnetic field, and a readout gradient magnetic field, respectively, and A / D represents an echo signal sampling period. The horizontal axis represents time (hereinafter the same in the pulse sequence diagram).
図3のパルスシーケンスでは、スライス選択傾斜磁場301の印加とともに高周波磁場(RF)パルス302を照射し、被検体103内の任意の断面の磁化を励起する。続いて、フローコンペンセーション調整に用いられる、スライス方向のスライスリフェーズ傾斜磁場303、および、リードアウト方向のフローコンペンセーションパルス304を印加する。続いて、磁化の位相にスライス方向の位置情報を付加するスライスエンコード傾斜磁場305、位相エンコード方向の位置情報を付加する位相エンコード傾斜磁場306、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場307を印加する。続いて、リードアウト方向の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場308を印加しながら、サンプリング期間309内の磁気共鳴信号(エコー)を取得する。最後に、スライスエンコード傾斜磁場305による位相を戻すスライスリワインダ傾斜磁場310、位相エンコード傾斜磁場306による位相を戻す位相リワインダ傾斜磁場311、リードアウト方向の横磁化の位相を崩すクラッシャーパルス312を印加する。
In the pulse sequence of FIG. 3, the slice selective gradient
以上のパルスシーケンスを、スライスエンコード傾斜磁場305およびスライスリワインダ傾斜磁場310の強度を両者の極性が逆向きになるように順次変化させ、さらに位相エンコード傾斜磁場306および位相リワインダ傾斜磁場311の強度を両者の極性が逆向きになるように順次変化させながら、繰り返し時間TRで繰り返す。これにより、3D画像再構成に必要なエコーを取得する。
The above pulse sequence is sequentially changed so that the intensities of the slice encode gradient
上記パルスシーケンスにおいて、フローコンペンセーションを調整するパルスは、スライス方向の3つの傾斜磁場パルス(スライス選択傾斜磁場301の一部、スライスリフェーズ傾斜磁場303、スライスエンコード傾斜磁場305)と、リードアウト方向の3つの傾斜磁場パルス(フローコンペンセーションパルス304、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場307、リードアウト傾斜磁場308の一部)である。予め定めた3D-TOF法のパルスシーケンスの傾斜磁場パルスの波形は、三角形または台形(矩形)であるが、本実施形態では、波形変換部203は、上記スライス方向の3つの傾斜磁場パルス301,303,305の波形を調整(変換)することにより、スライス方向のフローコンペンセーション作用を発揮させつつ、静音化に優れた波形に変換する。
In the above pulse sequence, pulses for adjusting the flow compensation include three gradient magnetic field pulses in the slice direction (a part of the slice selection gradient
そのため、波形変換部203は、上記3つの傾斜磁場パルス301,303,305の波形(図4)を、図5のフローのように、複数のパラメータごとに予め定めておいた複数の初期値を用いて、異なる複数種類の傾斜磁場波形(図6参照)に変換し(ステップ501、503)、複数種類の傾斜磁場波形ごとに、3つの傾斜磁場パルス301,303,305がフローコンペンセーション作用を生じるようにさらに波形を調整する(ステップ504)。これにより、フローコンペンセーション作用を生じる複数種類の傾斜磁場パルス301,303,305を生成する。生成した複数種類の傾斜磁場パルス301,303,305ごとに、それを用いて図3のパルスシーケンスを実行した場合に発生する音響ノイズの音圧レベルを、実測またはシミュレーションにより求める(ステップ505)。複数種類の傾斜磁場パルス301,303,305ごとの音圧レベルの中から、閾値以下、もしくは、最小の音圧レベルとなる傾斜磁場パルス301,303,305を選択し、図3のパルスシーケンスに適用する(ステップ506、507)。
Therefore, the
以下、波形変換部203の動作について、図5のフローに沿って詳しく説明する。
Hereinafter, the operation of the
波形変換部203は、波形変換の対象となるスライス方向3つの傾斜磁場パルス(スライス選択傾斜磁場301の一部(以下、パルスA)、スライスリフェーズ傾斜磁場303(以下、パルスB)、スライスエンコード傾斜磁場305(以下、パルスC))(図4参照)の波形について1以上のパラメータについて、複数の初期値の組合せを、記憶媒体111から読み込む(ステップ501)。例えば、1以上のパラメータとして、
(1)パルスB、パルスCの波形形状、
(2)パルスB、パルスCの時間配分、
(3)パルスAの立下り時間、
を用いる。
The
(1) Pulse B and C waveform shapes,
(2) Time distribution of pulse B and pulse C,
(3) Fall time of pulse A,
Is used.
(1)のパルスB、パルスCの波形形状としては、図6のように、初期値である傾きが異なる、複数の台形およびハニング波形が記憶媒体111に予め格納されている。初期値である波形601〜608の立上がりと立下りの傾きは、ここでは立上り(立下り)時間比率、すなわち、立上り(立下り)時間を波形全体の時間で除した値、によって設定される。本実施形態では、パルスBの立上り(立下り)時間比率(初期値)として、0.2,0.3,0.4,0.5の4種類、パルスCの立上り(立下り)時間比率(初期値)として、0.3,0.4,0.5の3種類が予め用意されている。
As the waveform shapes of pulses B and C in (1), a plurality of trapezoids and Hanning waveforms having different initial slopes are stored in the
図6中、波形601〜604は、立上りと立下り部分をハニングとした波形であり、波形605〜608は、台形である。立上り(立下り)時間比率(初期値)は、図6中において、波形601および605は、0.5、波形602および606は、0.4、波形603および607は、0.3、波形604および608は、0.2である。なお、立上り(立下り)時間比率が、0.5のハニング波形601は、サイン2乗波形である。同様に立上り(立下り)時間比率が0.5の台形605は、三角波である。
In FIG. 6,
また、図4のように、RFパルス302の終了時刻(t1)からサンプリング期間309の開始時刻までの間の時間(図4のTfc)は、パルスAの立下り時間、および、パルスB、パルスCの印加時間の合計となる。したがって、上記(2)のパルスBおよびパルスCの時間配分とは、Tfcから、パルスAの立下り時間を差し引いた時間の配分となる。ここでは、パルスBおよびパルスCの印加時間は、初期値としてたとえば時間配分を0.5:0.5とするほか、閾値を記憶部に設定している。また、パルスAの立下がり時間の初期値して一つの値のみを記憶部に設定している。
Also, as shown in FIG. 4, the time from the end time (t1) of the
ステップ501において、波形変換部203は、初期値として、パルスBおよびパルスCの波形の種類(台形およびハニング)ごとの立上り(立下り)時間比率の複数の値と、パルスBおよびパルスCの印加時間の時間配分および閾値と、パルスAの立下がり時間とを読み込む。そして、波形変換部203は、パルスBおよびパルスCの波形の種類(台形およびハニング)ごとに、立上り(立下り)時間比率の組み合わせを生成する。具体的には、例えば、パルスBおよびパルスCが台形波形である場合の、パルスBの4種類の立上り(立下り)時間比率(0.2,0.3,0.4,0.5)と、パルスCの3種類の立上り(立下り)時間比率(0.3,0.4,0.5)との組み合わせと、パルスBおよびパルスCがハニング波形である場合の、パルスBの4種類の立上り(立下り)時間比率と、パルスCの3種類の立上り(立下り)時間比率との組み合わせとを用意する。
In
そして、波形変換部203は、パルスBおよびパルスCの波形の初期値の組合せのうち一つを選択し、選択した初期値の波形に図4のパルスB、Cを変換する(ステップ503)。具体的には、例えば、波形変換部203は、パルスBおよびパルスCとして、台形波形で、立上り(立下り)時間比率がパルスBは0.2、パルスCは0.3を選択し、選択した初期値の波形に図4のパルスB、Cの波形変換する。また、波形変換部203のパルスAの立下り波形を、記憶媒体111からステップ501で読み出した、パルスAの立下り時間の形状に変換する。
Then, the
続いて、波形変換部203は、ステップ503で変換したパルスA,B,Cの波形を、フローコンペンセーションの条件を満たす傾斜磁場波形にさらに変換する(ステップ504)。フローコンペンセーションの条件とは、パルスA〜Cの0次モーメントおよび1次モーメントが略ゼロになることである。すなわち、図4において斜線で示すように、スライス方向のフローコンペンセーション調整に関わるのは、3D-TOFシーケンスのうち、RFパルス302のピークとサンプリング期間309におけるサンプリング中心310の間にある傾斜磁場パルスA,B,Cが対象である。パルスCは、所定のタイミングで強度が変化する変調パルスであるが、本実施形態のフローコンペンセーション調整では、強度の絶対値が最小となる値を用いる。
Subsequently, the
パルスA、パルスB、パルスCの強度をそれぞれ、G1、G2、G3、RFパルス302のピーク時刻を0、RFパルス302の終了時刻をt1、パルスBの終了時刻をt2、パルスCの終了時刻をt3で表わすと、0次モーメントM0および1次モーメントM1はそれぞれ、式(2)および式(3)で与えられる。
ステップ504の波形変換部203の動作を、図9および図10を用いて詳しく説明する。
The operation of the
まず、波形変換部203は、ステップ503で波形変換したパルスA、B,Cのパラメータ(符号、印加量、印加時間、印加開始時間、印加終了時間)を読み出す(ステップ901)。次に、波形変換部203は、上記式(2)を用いて、パルスA(301)、パルスB(303)、パルスC(305)の面積の合計である0次モーメントM0を算出し、0次モーメントM0が略ゼロになるように、パルスB(303)の面積を変更する(ステップ902)。具体的には、パルスBの強度もしくは印加時間を変更することにより、面積を変更することができるが、ここでは強度を変更することにより、パルスBの強度を変更する。
First, the
次に、波形変換部203は、式(3)を用いて、パルスA(301)、パルスB(303)、パルスC(305)の1次モーメントM1を算出し、1次モーメントM1の絶対値が予め設定した閾値1よりも大きい場合、M1を略ゼロにする調整ステップ904に進む(ステップ903)。閾値1については、あらかじめ画質評価などにより設定しておく。
Next, the
ステップ904では、波形変換部203は、ステップ901で読み込んだパルスBの印加時間と、ステップ501で読み込んだパルスBの印加時間の初期値である閾値2(例えば、1.5ms)とを比較し(ステップ904)、パルスBの印加時間が閾値2よりも大きい場合は、ステップ1001に進んで、パルスBの印加タイミングを変更する。ステップ1001を、図10を用いて具体的に説明すると、波形変換部203は、パルスBの印加時間が閾値2よりも大きい場合(ステップ904)、1次モーメントM1の正負を比較し(ステップ1003)、M1が正であればパルスBの開始時刻を予め定めた時間Δtだけ後ろにずらし(ステップ1004)、0または負であればパルスBの終了時刻t2を予め定めた時間Δtだけ前にずらす(ステップ1005)。これにより、パルスBの印加時間を予め設定した時間Δtだけ短縮する。ただし、ステップ1004,1005において、パルスBの面積を変化させないように、時間Δtの短縮すると同時に、パルスBの強度を変更する。このようにパルスBの印加タイミング変更後、図9のステップ903に戻る。
In
一方、ステップ904において、パルスBの印加時間が閾値2以下の場合は、波形変換部203は、パルスBの印加タイミングを変更せず、ステップ1002に進んでパルスCの印加タイミングを変更する。これは、パルスBの印加時間が短くなりすぎることにより、音響ノイズの音圧レベルが高くなることを防止するためである。ステップ1002を、図10を用いて具体的に説明すると、波形変換部203は、パルスBの印加時間が閾値2以下の場合(ステップ904)、1次モーメントM1の正負を比較し(ステップ1006)、M1が正であればパルスCの終了時刻t3を予め定めた時間Δtだけ前にずらし(ステップ1007)、0または負であればパルスCの開始時刻を予め定めた時間Δtだけ後ろにずらす(ステップ1008)。これにより、パルスCの印加時間を予め設定した時間Δtだけ短縮する。ただし、ステップ1007,1008において、パルスCの面積を変化させないように、時間Δtの短縮すると同時に、パルスCの強度を変更する。このように、パルスCの印加タイミング変更後、図9のステップ903に戻る。
On the other hand, if the pulse B application time is equal to or less than the
波形変換部203は、ステップ903〜1002を繰り返し、ステップ903で1次モーメントM1の絶対値があらかじめ設定した閾値1よりも小さくなったら、ステップ905に進み、1次モーメントM1を略ゼロにする調整を終了する。ステップ905では、波形変換部203は、パルスB,パルスCの印加時間および強度を、ステップ1001、1002で変更した後の値に設定し、パルスBおよびパルスCの波形を変換する(ステップ905)。これにより、パルスA,B,Cの0次モーメントM0、および、1次モーメントM1を略0または閾値1より小さくすることができるため、フローコンペンセーション作用のあるパルスに変換することができる。
The
図11は、ステップ503および504において、波形が変更される前後のパルスA,B,Cの例である。図11(a)のパルス1101は、ステップ503,504において波形変更する前のパルスA(301)、B(303)、C(305)をRFパルス302、サンプリング期間309とともに図示したものである。これに対し、図11(b)のパルス1102は、ステップ503,504において波形変更した後のフローコンペンセーション条件を満たすパルスA(301’)、B(303’)、C(305’)を図示したものである。パルス1101に対しパルス1102では、パルスA(301’)の立下り時間、パルスB(303’)およびパルスC(305’)の波形形状や印加時間に変更されていることがわかる。
FIG. 11 is an example of pulses A, B, and C before and after the waveform is changed in
つぎに、波形変換部203は、ステップ503および504によって変換した後のフローコンペンセーション条件を満たすパルスA(301’)、B(303’)、C(305’)を組み込んだ図3のパルスシーケンスを実行した場合の、音響ノイズの音圧レベルを、実測またはシミュレーションにより求める(ステップ505)。実測する場合には、実際にパルスシーケンスを実行し、発生する音響ノイズを騒音計で集音し、図1の音圧レベル評価部113で音圧レベルを測定する。一方、シミュレーションにより音圧レベルを求める場合には、パルスシーケンスをフーリエ変換して周波数分布を求め、求めた周波数分布と、予め測定しておいた当該MRI装置固有の周波数応答関数(FRF)との積を求めることによって算出する。なお、シミュレーションを行う場合には、パルスシーケンス全体の音圧レベルを算出することも可能であるし、スライス方向のパルスA(301’)、B(303’)、C(305’)の音圧レベルのみを算出しても良い。実測またはシミュレーションにより算出した音圧レベルは、記憶媒体111に格納する。
Next, the
上記ステップ502〜505を、波形変換部203は、パルスBおよびパルスCの波形の種類(台形およびハニング)ごとの、立上り(立下り)時間比率の組み合わせごとに繰り返す。すべての組合せが終了したら(ステップ502)、波形変換部203は、ステップ506に進み、全組合せについての音圧レベルを記憶媒体111から読み出して比較し、音圧レベルが予め定めた閾値以下、または、最小値となる組み合わせを選択する(ステップ506)。図12は、ステップ505でシミュレーションにより求めた音圧レベルを、立上り(立下り)時間比率の組み合わせごとに表形式に示す。ただし、音圧レベルの数値は、最小値からの差分で示している。図12の表1201は、パルスBおよびパルスCの波形形状がいずれもハニングの場合であり、図12の表1202はパルスBおよびパルスCの波形形状が、いずれも台形の場合である。波形の種類と、立上り(立下り)時間比率の組み合わせ以外のパラメータは、表1201、1202において共通であり、パルスBとパルスCの時間配分の初期値を0.5:0.5、パルスAの立下り時間を0.6msとしている。
The
図12から明らかなように、パルスBおよびパルスCの波形形状がともにハニングで、パルスBとパルスCの立上り(立下り)時間比率がともに0.5の波形(サイン2乗波形)の時に、音圧レベルが最小値を取ることがわかる。また、立上り(立下り)時間比率が増大するとともに、音圧レベルが増大していることもわかる。さらに、ハニング波形の場合、台形波形に比べて、立上り(立下り)時間比率の減少とともに急激に音圧レベルが増大することがわかる。このように、フローコンペンセーション調整前の初期波形の違いにより、調整後の音圧レベルに差異が生じるが、本実施形態によれば、音圧レベルが最小または閾値以下となる最適な波形を、波形変換部203がステップ506において選択することができる。なお、図12のシミュレーション結果は、特定のMRI装置の例である。
As apparent from FIG. 12, when the waveform shapes of pulse B and pulse C are both Hanning, and the rise (fall) time ratio of both pulse B and pulse C is 0.5 (sine-square waveform), the sound pressure It can be seen that the level takes the minimum value. It can also be seen that the rising (falling) time ratio increases and the sound pressure level increases. Furthermore, in the case of the Hanning waveform, it can be seen that the sound pressure level increases abruptly as the rise (fall) time ratio decreases compared to the trapezoidal waveform. As described above, the difference in the initial pressure waveform before the flow compensation adjustment causes a difference in the sound pressure level after the adjustment.According to the present embodiment, the optimum waveform in which the sound pressure level is the minimum or less than the threshold value is obtained. The
最後に、波形変換部203は、ステップ506で選択したパルスA、パルスB、パルスCの傾斜磁場波形を、図3のパルスシーケンスにセットする。これら傾斜磁場波形またはパルスシーケンスは、代表波形(代表パルスシーケンス)として、記憶媒体に格納される(ステップ507)。これにより、波形変換部203は、フローコンペンセーション作用と、音響ノイズの静音化作用とを併せ持つ、3D-TOFパルスシーケンスを提供することができる。
Finally, the
このように、実施形態1では、波形の種類やパラメータ値が異なる複数の傾斜磁場パルスであって、フローコンペンセーション条件を満たす傾斜磁場パルスについて、それぞれ、シーケンスを実行した場合の音圧レベルを求めるため、静音化の作用の高い傾斜磁場波形を選択することができる。よって、MRI装置ごとに装置固有の周波数応答特性(FRF)が異なる場合であっても、装置ごとにフローコンペンセーションと静音化の効果を両立するパルスシーケンスを提供することができる。よって、その装置でパルスシーケンスを実行した場合に、確実にフローコンペンセーション作用と静音化の効果を同時に得ることができる。 As described above, in the first embodiment, the sound pressure level when the sequence is executed is obtained for each of the gradient magnetic field pulses having different waveform types and parameter values and satisfying the flow compensation condition. Therefore, it is possible to select a gradient magnetic field waveform having a high noise reduction effect. Therefore, even when the frequency response characteristic (FRF) unique to each MRI apparatus is different, it is possible to provide a pulse sequence that achieves both the effects of flow compensation and noise reduction for each apparatus. Therefore, when the pulse sequence is executed by the apparatus, the effect of the flow compensation action and the noise reduction can be obtained at the same time.
<比較例>
比較例として、FRFに応じて、傾斜磁場の周波数分布を選択することによって静音化を図る場合について説明する。
<Comparative example>
As a comparative example, a description will be given of a case where noise reduction is achieved by selecting a frequency distribution of a gradient magnetic field according to FRF.
まず、種々の傾斜磁場波形の周波数分布を考える。図6に示した8種類の傾斜磁場波形の印加時間を1〜4msにそれぞれ設定した傾斜磁場波形を、フーリエ変換して求めた周波数分布を図7、図8に示す。図7は、印加時間が1msおよび2msの周波数分布、図8は印加時間が3msおよび4msの周波数分布を示している。図7および図8中で、実線は601〜604ハニング波形、点線は605〜608台形に対応している。印加時間が3ms以上の場合、立上り(立下り)時間比率が0.2〜0.5のいずれであっても、ハニング波形の周波数成分はほぼ0.5kHz以下に収まっている。このため、FRFの0.5kHz以下の低周波成分が無視できるMRI装置では、印加時間が3ms以上のハニング波形を用いることで高い静音効果が得られると期待できる。 First, consider the frequency distribution of various gradient magnetic field waveforms. FIG. 7 and FIG. 8 show frequency distributions obtained by Fourier transform of gradient magnetic field waveforms in which application times of the eight types of gradient magnetic field waveforms shown in FIG. 6 are set to 1 to 4 ms, respectively. FIG. 7 shows frequency distributions with application times of 1 ms and 2 ms, and FIG. 8 shows frequency distributions with application times of 3 ms and 4 ms. 7 and 8, solid lines correspond to 601 to 604 Hanning waveforms, and dotted lines correspond to 605 to 608 trapezoids. When the application time is 3 ms or more, the frequency component of the Hanning waveform is approximately 0.5 kHz or less regardless of the rise (fall) time ratio of 0.2 to 0.5. For this reason, in an MRI apparatus in which low frequency components of FRF of 0.5 kHz or less can be ignored, it can be expected that a high silent effect can be obtained by using a Hanning waveform with an application time of 3 ms or more.
しかしながら、印加時間が短くなるとともに傾斜磁場波形の周波数分布の高周波成分が増加しており、この傾向は立上り時間比率が大きいほど、また台形よりもハニング波形の方が高周波成分増大の作用が顕著であることが図7、図8よりわかる。例えば、印加時間2msのハニング波形6012では1kHz付近まで、印加時間1msのサイン2乗波形6011では2kHz付近まで、周波数分布のメインローブが広がっている。この傾向は立上り時間比率が大きいほど、また台形よりもハニング波形の方が顕著である。このため、MRI装置の構造や周辺環境によってFRFの低周波成分の多い装置の場合には、FRFの低周波成分がほとんど無視できる装置と同じハニング波形を用いることで、むしろ静音化効果が悪化する場合がある。
However, as the application time becomes shorter, the high-frequency component of the frequency distribution of the gradient magnetic field waveform increases, and this tendency is more pronounced when the rise time ratio is larger and when the Hanning waveform is higher than the trapezoid. It can be seen from FIG. 7 and FIG. For example, the main lobe of the frequency distribution extends to around 1 kHz in the
このように、傾斜磁場の印加時間や装置構造の違いによって、同じ傾斜磁場波形でも静音化の効果が変わるため、常に静音化の効果が得られるとは限らず、逆効果になる場合もありうる。また、非特許文献6の技術のようにフローコンペンセーションパルスをスプライン曲線で変形した場合でも、同様である。
As described above, the effect of silencing changes with the same gradient magnetic field waveform depending on the application time of the gradient magnetic field and the device structure. Therefore, the silencing effect is not always obtained, and may be counterproductive. . The same applies to the case where the flow compensation pulse is deformed by a spline curve as in the technique of
一方、FRFの0.5kHz以下の低周波成分が無視できるMRI装置であっても、傾斜磁場パルスの印加時間を3ms以上にすることができない場合もある。例えば、TOFシーケンスにおいて、励起パルスと信号検出間の時間であるエコータイム(TE)は、水と脂肪の信号がin-phaseとなる2.3msの偶数倍、あるいはout-of-phaseとなる2.3msの奇数倍が用いられ、短いほど位相分散による信号低下が小さいため、一般にTE=4.6ms あるいはTE=6.9msなどが用いられる。フローコンペンセーション用の各傾斜磁場パルスは、3つのパルスから構成されるため、TE=4.6ms あるいはTE=6.9msの場合、その印加時間は2ms前後となる。このため、上述のように傾斜磁場パルスの印加時間を3ms以上にすることができないため、例えFRFの0.5kHz以下の低周波成分が無視できるMRI装置であっても、高い静音効果を得ることが難しい。したがって、FRFの低周波成分が小さいMRI装置でも、十分な静音化効果が得られる傾斜磁場波形を選択することは容易ではないことがわかる。 On the other hand, even with an MRI apparatus that can ignore the low-frequency component of 0.5 kHz or less of FRF, the application time of the gradient magnetic field pulse may not be 3 ms or more. For example, in the TOF sequence, the echo time (TE), which is the time between the excitation pulse and signal detection, is an even multiple of 2.3 ms where the water and fat signals are in-phase, or 2.3 ms where they are out-of-phase. An odd multiple of is used, and the shorter the signal, the smaller the signal drop due to phase dispersion. Therefore, TE = 4.6 ms or TE = 6.9 ms is generally used. Since each gradient magnetic field pulse for flow compensation is composed of three pulses, when TE = 4.6 ms or TE = 6.9 ms, the application time is around 2 ms. For this reason, since the application time of the gradient magnetic field pulse cannot be set to 3 ms or more as described above, even if it is an MRI apparatus that can ignore a low frequency component of 0.5 kHz or less of FRF, a high silent effect can be obtained. difficult. Therefore, it can be seen that it is not easy to select a gradient magnetic field waveform that can provide a sufficient silencing effect even with an MRI apparatus having a low FRF low frequency component.
<実施形態2>
実施形態1では3D-TOF(Time of Flight)シーケンスのスライス方向の傾斜磁場パルスに、静音化のための波形変換を適用する構成であったが、実施形態2では、リードアウト方向の傾斜磁場パルスに静音化のための波形変換を適用する。具体的には、パルスシーケンスに含まれるリードアウト方向のフローコンペンセーションに関わる複数の傾斜磁場パルスを、フローコンペンセーションの作用と、静音化の作用とを兼ね備える波形に波形変換部203が変換する。他の構成は、実施形態1と同様であるので、実施形態1とは異なる構成について以下説明する。
<
In the first embodiment, the waveform conversion for noise reduction is applied to the gradient magnetic field pulse in the slice direction of the 3D-TOF (Time of Flight) sequence. In the second embodiment, the gradient magnetic field pulse in the readout direction is used. Apply waveform transformation for noise reduction. Specifically, the
図13は、図3に示したパルスシーケンスにおいて、リードアウト方向のフローコンペンセーション調整に関わるパルスを示した図である。図13に斜線で示すように、通常の3D-TOFシーケンスのうち、RFパルス302のピークとサンプリング期間309におけるサンプリング中心310の間にある傾斜磁場パルスがリードアウト方向のフローコンペンセーションパルスである。具体的には、リードアウト方向のフローコンペンセーションパルス304(以下、パルスD)、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場307(以下、パルスE)、リードアウト傾斜磁場308の一部(以下、パルスF)の3つのパルスである。ここで、パルスD、パルスE、パルスFの強度をそれぞれ、G1、G2、G3で表わすと、0次モーメントM0および1次モーメントM1は、実施形態1と同様に数2、数3で与えられる。
FIG. 13 is a diagram showing pulses related to the flow compensation adjustment in the readout direction in the pulse sequence shown in FIG. As indicated by hatching in FIG. 13, in the normal 3D-TOF sequence, the gradient magnetic field pulse between the peak of the
波形変換部203の動作について、図14のフローに沿って詳しく説明する。
The operation of the
波形変換部203は、波形変換の対象となるリードアウト方向3つの傾斜磁場パルス(パルスD、E、F)の波形について1以上のパラメータについて、複数の初期値の組合せを、記憶媒体111から読み込む(ステップ1501)。例えば、1以上のパラメータとして、
(1)パルスD、パルスEの波形形状、
(2)パルスD、パルスEの時間配分、
(3)パルスFの立上がり時間、
を用いる。
The
(1) Pulse D, Pulse E waveform shape,
(2) Time distribution of pulse D and pulse E,
(3) Rise time of pulse F,
Is used.
(1)のパルスD、パルスEの波形形状としては、図6と同様の、初期値である傾きが異なる、複数の台形およびハニング波形が記憶媒体111に予め格納されている。
As the waveform shapes of the pulse D and the pulse E in (1), a plurality of trapezoids and Hanning waveforms having different initial slopes are stored in the
また、図13のように、RFパルス302の終了時刻0からサンプリング期間309の開始時刻までの間の時間(図13のTfc)が、パルスD、パルスEの印加時間およびパルスFの立上がり時間の合計となる。したがって、上記(2)のパルスDおよびパルスEの時間配分とは、Tfcから、パルスFの立上り時間を差し引いた時間の配分となる。ここでは、パルスDおよびパルスEの印加時間は、初期値としてたとえば時間配分を0.5:0.5とするほか、閾値を記憶部に設定している。また、パルスFの立上がり時間の初期値して一つの値のみを記憶部に設定している。
Further, as shown in FIG. 13, the time between the
図14のステップ1501において、波形変換部203は、初期値として、パルスDおよびパルスEの波形の種類(台形およびハニング)ごとの立上り(立下り)時間比率の複数の値と、パルスDおよびパルスEの印加時間の時間配分および閾値と、パルスFの立上がり時間とを読み込む。そして、波形変換部203は、パルスDおよびパルスEの波形の種類(台形およびハニング)ごとに、立上り(立下り)時間比率の組み合わせを生成する。具体的には例えば、パルスDおよびパルスEが台形波形である場合の、パルスDの4種類の立上り(立下り)時間比率(0.2,0.3,0.4,0.5)と、パルスEの3種類の立上り(立下り)時間比率(0.3,0.4,0.5)との組み合わせと、パルスBおよびパルスCがハニング波形である場合の、パルスDの4種類の立上り(立下り)時間比率と、パルスEの3種類の立上り(立下り)時間比率との組み合わせとを用意する。
In
そして、波形変換部203は、パルスDおよびパルスEの波形の初期値の組合せのうち一つを選択し、選択した初期値の波形に図13のパルスD、Eを、変換する(ステップ1503)。具体的には、例えば、波形変換部203は、パルスDおよびパルスEとして、台形波形で、立上り(立下り)時間比率がパルスDは0.2、パルスEは0.3を選択し、選択した初期値の波形に図13のパルスB、Cの波形を変換する。また、波形変換部203のパルスFの立上がり波形を、記憶媒体111からステップ1501で読み出した、パルスFの立上がり時間の形状に変換する。
Then, the
続いて、波形変換部203は、ステップ1503で変換したパルスD,E,FCの波形を、フローコンペンセーションの条件を満たす傾斜磁場波形にさらに変換する(ステップ1504)。
Subsequently, the
パルスD、パルスE、パルスFの強度をそれぞれ、G1、G2、G3、RFパルス302の終了時刻を0、パルスDの終了時刻をt1、パルスEの終了時刻をt2、サンプリング期間309の中心310の時刻をt3で表わすと、0次モーメントM0および1次モーメントM1はそれぞれ、上述の式(2)および式(3)で与えられる。
The intensity of pulse D, pulse E, and pulse F is G 1 , G 2 , G 3 , the end time of
ステップ1504の波形変換部203の動作を、図15および図16を用いて詳しく説明する。
The operation of the
まず、波形変換部203は、ステップ1503で波形変換したパルスD,E,Fのパラメータ(符号、印加量、印加時間、印加開始時間、印加終了時間)を読み出す(ステップ1901)。次に、波形変換部203は、上記式(2)を用いて、パルスD,E,Fの0次モーメントM0を算出し、0次モーメントM0が略ゼロになるように、パルスD(303)の面積を変更する(ステップ1902)。具体的には、パルスDの強度もしくは印加時間を変更して、面積を変更することができるが、ここでは強度を変更することにより、パルスDの強度を変更する。
First, the
次に、波形変換部203は、式(3)を用いて、パルスD,E,Fの1次モーメントM1を算出し、1次モーメントM1の絶対値が予め設定した閾値3よりも大きい場合、M1を略ゼロにする調整ステップ1904に進む(ステップ1903)。閾値3については、あらかじめ画質評価などにより設定しておく。
Next, the
ステップ1904では、波形変換部203は、ステップ1901で読み込んだパルスDの印加時間と、ステップ1501で読み込んだパルスBの印加時間の初期値である閾値4(例えば、1.5ms)とを比較し(ステップ1904)、パルスDの印加時間が閾値4よりも大きい場合は、ステップ2001に進んで、パルスDの印加タイミングを変更する。ステップ2001を、図16を用いて具体的に説明すると、波形変換部203は、パルスDの印加時間が閾値4よりも大きい場合(ステップ1904)、1次モーメントM1の正負を比較し(ステップ2003)、M1が正であればパルスDの終了時刻t1を予め定めた時間Δtだけ前にずらし(ステップ2004)、0または負であればパルスDの開始時刻を予め定めた時間Δtだけ後ろにずらす(ステップ2005)。これにより、パルスDの印加時間を予め設定した時間Δtだけ短縮する。ただし、ステップ2004,2005において、パルスDの面積を変化させないように、時間Δtを短縮すると同時に、パルスDの強度を変更する。このようにパルスDの印加タイミング変更後、図15のステップ1903に戻る。
In
一方、ステップ1904において、パルスDの印加時間が閾値4以下の場合は、波形変換部203は、パルスDの印加タイミングを変更せず、ステップ2002に進んでパルスEの印加タイミングを変更する。これは、パルスDの印加時間が短くなりすぎることにより、音響ノイズの音圧レベルが高くなることを防止するためである。ステップ2002を、図16を用いて具体的に説明すると、波形変換部203は、パルスDの印加時間が閾値4以下の場合(ステップ1904)、1次モーメントM1の正負を比較し(ステップ2006)、M1が正であればパルスEの開始時刻を予め定めた時間Δtだけ後ろにずらし(ステップ2007)、0または負であればパルスEの終了時刻t2を予め定めた時間Δtだけ前にずらす(ステップ2008)。これにより、パルスEの印加時間を予め設定した時間Δtだけ短縮する。ただし、ステップ2007,2008において、パルスEの面積を変化させないように、時間Δtを短縮すると同時に、パルスEの強度を変更する。このように、パルスCの印加タイミング変更後、図15のステップ1903に戻る。
On the other hand, if the pulse D application time is equal to or less than the
波形変換部203は、ステップ1903〜2002を繰り返し、ステップ1903で1次モーメントM1の絶対値があらかじめ設定した閾値3よりも小さくなったら、ステップ1905に進み、1次モーメントM1を略ゼロにする調整を終了する。ステップ1905では、波形変換部203は、パルスD,パルスEの印加時間および強度を、ステップ2001、2002で変更した後の値に設定し、パルスDおよびパルスEの波形を変換する(ステップ1905)。これにより、パルスD,E,Fの0次モーメントM0、および、1次モーメントM1を略0または閾値1より小さくすることができるため、フローコンペンセーション作用のあるパルスに変換することができる。
The
図17は、ステップ1503および1504において、波形が変更される前後のパルスD,E,Fの例である。図17(a)のパルス1701は、ステップ1503,1504において波形変更する前のパルスD(304)、E(307)、F(308)をRFパルス302、サンプリング期間309とともに図示したものである。これに対し、図17(b)のパルス1702は、ステップ1503,1504において波形変更した後のフローコンペンセーション条件を満たすパルスD(304’)、E(307’)、F(308’)を図示したものである。パルス1701に対しパルス1702では、パルスD(304’)およびパルスE(307’)の波形形状や印加時間、パルスF(308’)の立上がり時間が変更されていることがわかる。
FIG. 17 is an example of pulses D, E, and F before and after the waveform is changed in
つぎに、波形変換部203は、ステップ1503および1504によって変換した後のフローコンペンセーション条件を満たすパルスD(304’)、E(307’)、F(308’)を組み込んだ図3のパルスシーケンスを実行した場合の、音響ノイズの音圧レベルを、実測またはシミュレーションにより求める(ステップ1505)。ステップ1505は、実施形態1のステップ505と同様である。
Next, the
上記ステップ1502〜1505を、波形変換部203は、パルスDおよびパルスEの波形の種類(台形およびハニング)ごとの、立上り(立下り)時間比率の組み合わせごとに繰り返す。すべての組合せが終了したら(ステップ1502)、波形変換部203は、ステップ1506に進み、全組合せについての音圧レベルを記憶媒体111から読み出して比較し、音圧レベルが予め定めた閾値以下、または、最小値となる組み合わせを選択する(ステップ1506)。図18は、ステップ1505でシミュレーションにより求めた音圧レベルを、立上り(立下り)時間比率の組み合わせごとに表形式に示す。ただし、音圧レベルの数値は、最小値からの差分で示している。図18の表1801は、パルスDおよびパルスEの波形形状がいずれもハニングの場合であり、図18の表1802はパルスDおよびパルスEの波形形状が、いずれも台形の場合である。波形の種類と、立上り(立下り)時間比率の組み合わせ以外のパラメータは、表1801、1802において共通であり、パルスDとパルスEの時間配分の初期値を0.5:0.5、パルスFの立上がり時間を0.6msとしている。
The
図18から明らかなように、パルスDおよびパルスEの波形形状がともに台形波形で、パルスDとパルスEの立上り(立下り)時間比率がそれぞれ0.3、0.4の波形の時に、音圧レベルが最小値を取ることがわかる。なお、図18のシミュレーション結果は特定のMRI装置の例であり、別のMRI装置では異なる結果になり得る。 As is clear from FIG. 18, when the waveform shapes of pulse D and pulse E are both trapezoidal waveforms, and the rising (falling) time ratios of pulse D and pulse E are 0.3 and 0.4, respectively, It can be seen that the pressure level takes the minimum value. Note that the simulation result in FIG. 18 is an example of a specific MRI apparatus, and a different result can be obtained with another MRI apparatus.
最後に、波形変換部203は、ステップ1506で選択したパルスD、パルスE、パルスFの傾斜磁場波形を、図3のパルスシーケンスにセットする。これら傾斜磁場波形またはパルスシーケンスは、代表波形(代表パルスシーケンス)として、記憶媒体に格納される(ステップ507)。これにより、波形変換部203は、フローコンペンセーション作用と、音響ノイズの静音化作用とを併せ持つ、3D-TOFパルスシーケンスを提供することができる。
Finally, the
このように、実施形態2では、波形の種類やパラメータ値が異なる複数の傾斜磁場パルスであって、フローコンペンセーション条件を満たす傾斜磁場パルスについて、それぞれ、シーケンスを実行した場合の音圧レベルを求めるため、静音化の作用の高い傾斜磁場波形を選択することができる。よって、MRI装置ごとに装置固有の周波数応答特性(FRF)が異なる場合であっても、装置ごとにフローコンペンセーションと静音化の効果を両立するパルスシーケンスを提供することができる。よって、その装置でパルスシーケンスを実行した場合に、確実にフローコンペンセーション作用と静音化の効果を同時に得ることができる。 As described above, in the second embodiment, the sound pressure level when the sequence is executed is obtained for each of the gradient magnetic field pulses having different waveform types and parameter values and satisfying the flow compensation condition. Therefore, it is possible to select a gradient magnetic field waveform having a high noise reduction effect. Therefore, even when the frequency response characteristic (FRF) unique to each MRI apparatus is different, it is possible to provide a pulse sequence that achieves both the effects of flow compensation and noise reduction for each apparatus. Therefore, when the pulse sequence is executed by the apparatus, the effect of the flow compensation action and the noise reduction can be obtained at the same time.
<実施形態3>
実施形態3では、傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コイルと、記憶部と、波形変換部とを有する磁気共鳴イメージング装置について説明する。記憶部には、単一の傾斜磁場パルスの1以上のパラメータの複数の値ごとに、その単一の傾斜磁場パルスを磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音圧レベルを示す指標を格納したデータベースが格納されている。波形変換部は、撮像条件に応じて、その撮像条件に対応するパラメータの複数の値の中から、音圧レベルを示す指標が最も小さくなるパラメータの値を選択し、予め定められたパルスシーケンスに従って傾斜磁場コイルに印加される傾斜磁場パルスの波形を、選択したパラメータの値によって変換する。以下、具体的に説明する。
<
In the third embodiment, a magnetic resonance imaging apparatus having a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field pulse, a storage unit, and a waveform conversion unit will be described. The storage unit stores a sound pressure level generated when the single gradient magnetic field pulse is applied to the gradient coil of the magnetic resonance imaging apparatus for each of a plurality of values of one or more parameters of the single gradient magnetic field pulse. Stores a database that stores the indicated index. The waveform conversion unit selects a parameter value that minimizes the index indicating the sound pressure level from a plurality of parameter values corresponding to the imaging condition according to the imaging condition, and follows a predetermined pulse sequence. The waveform of the gradient magnetic field pulse applied to the gradient coil is converted according to the value of the selected parameter. This will be specifically described below.
実施形態3は、3D-TOF(Time of Flight)シーケンスのスライス方向あるいはリードアウト方向の傾斜磁場パルスに静音化のための波形変換を適用する別の実施形態である。波形変換部203は、一つのパルス(パルス単体)での音圧レベル指標を予め求めてデータベースを作成し、このデータベースを用いて静音化のための傾斜磁場波形を選択する。他の構成は、実施形態1と同様であるので、異なる構成を中心に説明する。
上述したように、MRI装置のFRFは装置ごとに異なり、傾斜磁場の印加時間によっても、静音化の効果の高い傾斜磁場波形が異なることが予想されることから、実施形態3では、波形変換部203が、単一の傾斜磁場パルスが発生する音圧レベルを相対的に比較するための指標を用いて、最適波形を選択する。 As described above, the FRF of the MRI apparatus is different for each apparatus, and it is expected that the gradient magnetic field waveform having a high effect of silencing will be different depending on the application time of the gradient magnetic field. 203 selects an optimum waveform using an index for relatively comparing sound pressure levels at which a single gradient magnetic field pulse is generated.
波形変換部203の動作を図19のフローを用いて説明する。
The operation of the
波形変換部203は、まず単一パルスの傾斜磁場パルスをMRI装置の傾斜磁場コイル102に印加した場合に発生する音圧レベルを求め、図20のようなデータベースを作成する(ステップ508)。例えば、MRI装置の傾斜磁場コイルに、所定の傾斜磁場パルスをX,Y,Zの軸ごとに印加し、発生した音響ノイズをマイク等で集音しフーリエ変換することにより、軸ごとのFRFを計測する。軸ごとにFRFを計測するのは軸方向によってFRFが異なるためである。
The
図21は、あるMRI装置について波形変換部203が測定したFRFと、傾斜磁場パルス(単一パルス)の周波数分布との対応関係を示した図である。波形変換部203は、FRFおよび傾斜磁場波形の周波数分布を任意の周波数間隔(たとえば0.5kHz)で複数区間1901〜1906に予め分割し、分割した区間毎にFRFの平均値と、傾斜磁場の周波数分布の平均値とをそれぞれ求める。そして、区間ごとに両者の積を求めた後、求めた積を全区間について合計する。これにより、式(4)の指標NLを算出する。
波形変換部203は、この指標NLを、傾斜磁場パルス(単一パルス)の波形の種類(台形またはハニング)、立上り(立下り)時間比率(0.2〜0.5)、印加時間(1〜4ms)、傾斜磁場を印加する軸方向(X,Y,Z)毎に予め算出し、図20のようにデータベースを作成し、記憶媒体111に格納しておく(ステップ501)。FRFは、MRI装置ごとに異なるため、装置ごとにデータベースを作成して、記憶媒体に格納する。
The
2種類の波形(台形およびハニング)と、2種類のMRI装置(A),(B)の組み合わせについて算出したNLの例を図22に示す。図22(a)のグラフは、装置(A)のY方向に印加時間が2.0msで、立上り時間比率が0.2〜0.5で種々異なる傾斜磁場を印加した場合のNLの値を示すグラフである。図22(a)からわかるように、立上り時間比率が0.3の台形波形のときにNLが最小値を取る。図22(b)は、装置(A)のX方向に印加時間が2.5msで、立上り時間比率が0.2〜0.5で種々異なる傾斜磁場を印加した場合のNLの値を示すグラフである。立上り時間比率が0.4の台形波形のときにNLが最小値を取る。図22(c)は、装置(B)のX方向に印加時間が2.5msで、立上り時間比率が0.2〜0.5で種々異なる傾斜磁場を印加した場合のNLの値を示すグラフである。立上り時間比率が0.5のハニング波形のときにNLが最小値を取る。なお、図20の縦軸NLは、各ケースの平均値で正規化している。このように、装置や傾斜磁場の軸方向、傾斜磁場の印加時間によって、音圧レベルが異なるため、上述のようにデータベース化しておくことにより、波形変換部203は、静音化の対象となる傾斜磁場パルスの条件に応じて、データベースから最適波形を選択することができる。
An example of NL calculated for a combination of two types of waveforms (trapezoid and Hanning) and two types of MRI apparatuses (A) and (B) is shown in FIG. The graph of FIG. 22A shows the value of NL when an application time is 2.0 ms in the Y direction of the apparatus (A), a rising time ratio is 0.2 to 0.5, and different gradient magnetic fields are applied. It is a graph. As can be seen from FIG. 22A, NL takes the minimum value when the trapezoidal waveform has a rise time ratio of 0.3. FIG. 22B is a graph showing the value of NL when the application time is 2.5 ms in the X direction of the apparatus (A), the rising time ratio is 0.2 to 0.5, and different gradient magnetic fields are applied. is there. NL takes the minimum value for a trapezoidal waveform with a rise time ratio of 0.4. FIG. 22 (c) is a graph showing the value of NL when the application time is 2.5 ms in the X direction of the apparatus (B) and the gradient time is 0.2 to 0.5 and different gradient magnetic fields are applied. is there. NL takes the minimum value for a Hanning waveform with a rise time ratio of 0.5. Note that the vertical axis NL in FIG. 20 is normalized by the average value of each case. As described above, since the sound pressure level varies depending on the apparatus, the axial direction of the gradient magnetic field, and the application time of the gradient magnetic field, the
波形変換部203は、パルスシーケンスや、撮像条件(傾斜磁場パルスの軸方向等)に応じて、静音化のために波形変換したい傾斜磁場パルスの印加時間を設定する(ステップ509)。
The
つぎに、ステップ509で設定した印加時間の傾斜磁場パルスを、ステップ509の撮像条件の軸方向に傾斜磁場コイル102から印加した場合の音圧レベルを、波形変換部203は、図20のデータベースのデータを参照して求める。例えば、印加時間1msで印加軸方向がX軸の場合、立上り時間比率が0.2〜0.5の範囲で4種類にことなる音圧レベルのデータが、台形波形とハニング波形のそれぞれについて求められる。波形変換部203は、このうち最も小さい音圧レベルとなる立上り時間比率と波形の組み合わせを選択する。波形変換部203は、選択した立上り時間比率と波形に、静音化したい傾斜磁場パルスの波形を変換する(ステップ510)。これにより、所望の傾斜磁場パルスが静音化されたパルスシーケンスを生成することができる。この静音化された傾斜磁場パルスを含むパルスシーケンスは、代表波形(代表パルスシーケンス)として、記憶媒体に格納される。なお、静音化したい傾斜磁場パルスの印加時間が、データベースに登録された印加時間と完全に一致しない場合は、データベースの最も近い印加時間のデータを選択する。
Next, the sound pressure level when the gradient magnetic field pulse of the application time set in
なお、静音化のための波形変換する傾斜磁場パルスは、一つに限らず、複数であってもよい。これにより、フローコンペンセーションパルスの波形を、静音化作用のある波形に変換することも可能である。フローコンペンセーションパルスの場合には、さらにステップ504に進み、フローコンペンセーションパルスを構成する複数の傾斜磁場パルスの波形は、フローコンペンセーション条件を満たすように変換すればよい。例えば、実施形態1,2の図5のステップ504、図14のステップ1504と同様に、複数のパルスが式(2)の0次モーメントと、式(3)の1次モーメントとがともに略ゼロになるように波形を変換すればよい。
Note that the number of gradient magnetic field pulses for waveform conversion for noise reduction is not limited to one and may be plural. Thereby, it is also possible to convert the waveform of the flow compensation pulse into a waveform having a silencing effect. In the case of the flow compensation pulse, the process further proceeds to step 504, and the waveforms of the plurality of gradient magnetic field pulses constituting the flow compensation pulse may be converted so as to satisfy the flow compensation condition. For example, as in
実施形態3の構成によれば、FRFや傾斜磁場の印加時間の違いに対応して、静音化効果の高い傾斜磁場波形を簡便に選択することができる。 According to the configuration of the third embodiment, it is possible to easily select a gradient magnetic field waveform having a high silencing effect in accordance with the difference in application time of FRF or gradient magnetic field.
また、ステップ508を、MRI装置の据え付け時に波形変換部203が実行してデータベースを作成し、記憶媒体111に格納しておけば、新たなパルスシーケンスを設定して実行する場合には、その都度、ステップ509,510(または504)を実行すれば傾斜磁場パルスを静音化作用のある波形に変換することができる。変換後の傾斜磁場パルスまたはパルスシーケンスは、代表波形(代表パルスシーケンス)として、記憶媒体に格納される。よって、予め定められたパルシーケンスのみならず、ユーザーが都度設定したパルスシーケンスにも対応して静音化することができる。
Further, if the
<実施形態4>
実施形態4では、傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場パルスの波形を変換する波形変換部と、記憶部と、操作部とを有する磁気共鳴イメージング装置について説明する。記憶部には、予め定めた撮像条件に対応したパルスシーケンスと、パルスシーケンスに含まれる傾斜磁場パルスを静音化するための代表波形とが格納されている。操作部が、パルスシーケンスの撮像条件の変更を受け付けた場合、波形変換部は、記憶部に格納されたパルスシーケンスの予め定めた撮像条件と、操作部が受け付けた撮像条件とに基づいて、傾斜磁場パルスの代表波形を変更する。
<
In the fourth embodiment, a magnetic resonance imaging apparatus including a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field pulse, a waveform conversion unit that converts the waveform of the gradient magnetic field pulse, a storage unit, and an operation unit will be described. The storage unit stores a pulse sequence corresponding to a predetermined imaging condition and a representative waveform for silencing a gradient magnetic field pulse included in the pulse sequence. When the operation unit receives a change in the imaging condition of the pulse sequence, the waveform conversion unit tilts based on the predetermined imaging condition of the pulse sequence stored in the storage unit and the imaging condition received by the operation unit. Change the representative waveform of the magnetic field pulse.
このとき、撮像条件は、視野、スラブ厚およびスライス厚のいずれかを含む。波形変換部は、予め定めた撮像条件と、操作部が受け付けた撮像条件の視野の比率、スラブ厚の比率、および、スライス厚の比率を求め、代表波形の強度を、比率に基づく比例計算に従って変更する。以下具体的に説明する。 At this time, the imaging condition includes any of a visual field, a slab thickness, and a slice thickness. The waveform conversion unit obtains the ratio of the field of view of the imaging condition determined in advance and the imaging condition received by the operation unit, the ratio of the slab thickness, and the ratio of the slice thickness, and calculates the intensity of the representative waveform according to the proportional calculation based on the ratio. change. This will be specifically described below.
上記実施形態1乃至実施形態2においては、波形変換部203が、工場出荷時あるいは装置の据え付け時に、予め定められたパルスシーケンスのフローコンペンセーションパルスが静音化作用を有するパルスに変換され、このパルスが代表波形として記憶媒体111に格納される。また、実施形態3では、工場出荷時あるいは装置の据え付け時にデータベースが生成され、工場出荷時あるいは装置の据え付け時に所定のパルスシーケンスの傾斜磁場波形が静音化作用のある波形に変換され、または、新たなパルスシーケンスを設定した際に傾斜磁場波形が静音化作用のある波形に変換され、それぞれ代表波形として記憶媒体に格納される。しかしながら、臨床現場等における3D-TOF撮像法では、被検体のサイズに応じて視野やスラブ厚を変更することが良く行われる。
In the first to second embodiments, the
そこで、図23のように、操作者が操作部112を介して静音化モードを選択した場合(ステップ2301)、波形変換部203は、実施形態1〜3で格納した代表波形(代表パルスシーケンス)を選択し(ステップ2302)、傾斜磁場波形を、操作者が変更を希望する撮像パラメータ(視野やスラブ厚)に基づき変形する(ステップ2303,2304)。たとえば視野を変更する場合は、図3および図17(b)のリードアウト方向のフローコンペンセーションパルス304’、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場307’、リードアウト傾斜磁場308’、位相エンコード傾斜磁場306、位相リワインダ傾斜磁場311の強度を式(5)に従って変更する(ステップ2303)。
同様に、たとえばスラブ厚を変更する場合は、図3、図11(b)のスライス選択傾斜磁場301’、 スライスリフェーズ傾斜磁場303’、 スライスエンコード傾斜磁場305’ の強度を式(6)に従って変更する(ステップ2304)。
実施形態4によれば、静音化作用を有する傾斜磁場を含むパルスシーケンスであっても、静音化作用を維持しながら、撮像条件(視野やスラブ厚)を変更することができる。 According to the fourth embodiment, the imaging conditions (field of view and slab thickness) can be changed while maintaining the silencing effect even in a pulse sequence including a gradient magnetic field having a silencing effect.
上述してきた実施形態1〜4ではTOFシーケンスの傾斜磁場パルスを静音化する例について述べたが、本発明は、これに限定されるものではなく、磁化率強調イメージング(SWI)など、フローコンペンセーションを用いる他のパルスシーケンスにも適用することができる。 In the first to fourth embodiments described above, an example in which the gradient magnetic field pulse of the TOF sequence is silenced has been described. However, the present invention is not limited to this, and flow compensation such as susceptibility weighted imaging (SWI) is used. It can also be applied to other pulse sequences using.
100:MRI装置、101:静磁場磁石、102:傾斜磁場コイル、103:被検体、104:シーケンサ、105:傾斜磁場電源、106:RF発生部、107:送受信コイル(高周波コイル)、108:受信器、109:計算機、110:ディスプレイ、111:記憶媒体、201:エコー計測部、202:画像再構成部、203:波形変換部、301、301’:スライス選択傾斜磁場、302:高周波磁場(RF)パルス、303、303’:スライスリフェーズ傾斜磁場、304、304’:リードアウト方向のフローコンペンセーションパルス、305、305’:スライスエンコード傾斜磁場、306:位相エンコード傾斜磁場、307、307’:ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場、308、308’:リードアウト傾斜磁場、309:サンプリング期間、310:スライスリワインダ傾斜磁場、311:位相リワインダ傾斜磁場、312:クラッシャーパルス DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: MRI apparatus, 101: Static magnetic field magnet, 102: Gradient magnetic field coil, 103: Subject, 104: Sequencer, 105: Gradient magnetic field power supply, 106: RF generator, 107: Transmission / reception coil (high frequency coil), 108: Reception 109: Computer, 110: Display, 111: Storage medium, 201: Echo measurement unit, 202: Image reconstruction unit, 203: Waveform conversion unit, 301, 301 ′: Slice selection gradient magnetic field, 302: High-frequency magnetic field (RF ) Pulse, 303, 303 ′: slice rephase gradient magnetic field, 304, 304 ′: flow compensation pulse in the readout direction, 305, 305 ′: slice encode gradient magnetic field, 306: phase encode gradient magnetic field, 307, 307 ′: Readout gradient magnetic field for dephase, 308, 308 ′: Leadout gradient magnetic field, 309: sampling period, 310: slice rewinder gradient magnetic field, 311: phase rewinder gradient magnetic field, 312: crusher pulse
Claims (13)
前記フローコンペンセーションのための所定の条件を満たす、複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップと、
前記傾斜磁場波形を、当該磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音響ノイズの音圧を、複数の前記傾斜磁場波形ごとに求めるステップと、
複数の前記傾斜磁場波形のうち、前記音響ノイズの音圧が予め定めた閾値以下の傾斜磁場波形を選択するステップと、
選択した前記傾斜磁場波形を、前記傾斜磁場パルスとして使用可能な代表波形として記憶媒体に格納するステップと、を含むことを特徴とする傾斜磁場波形調整方法。 A method for adjusting a gradient magnetic field waveform of a pulse sequence including a gradient magnetic field pulse for flow compensation, which is mounted on a magnetic resonance imaging apparatus,
Generating a plurality of types of gradient magnetic field waveforms that satisfy a predetermined condition for the flow compensation;
Obtaining a sound pressure of acoustic noise generated when the gradient magnetic field waveform is applied to the gradient magnetic field coil of the magnetic resonance imaging apparatus for each of the plurality of gradient magnetic field waveforms;
Selecting a gradient magnetic field waveform in which the sound pressure of the acoustic noise is equal to or lower than a predetermined threshold among the plurality of gradient magnetic field waveforms;
Storing the selected gradient magnetic field waveform in a storage medium as a representative waveform that can be used as the gradient magnetic field pulse.
前記複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップは、前記傾斜磁場パルスの1以上のパラメータについて、予め定めた複数の初期値を、組み合わせることにより、前記複数種類の傾斜磁場波形を生成することを特徴とする傾斜磁場波形調整方法。 The gradient magnetic field waveform adjustment method according to claim 1,
The step of generating the plurality of types of gradient magnetic field waveforms includes generating the plurality of types of gradient magnetic field waveforms by combining a plurality of predetermined initial values for one or more parameters of the gradient magnetic field pulse. A gradient magnetic field waveform adjustment method as a feature.
前記フローコンペンセーションのための傾斜磁場パルスは、複数の傾斜磁場パルスを含み、
前記複数の傾斜磁場パルスの1つのパラメータについて予め定めた複数の初期値を、前記複数の傾斜磁場パルス間で組み合わせることにより、前記複数種類の傾斜磁場波形を生成することを特徴とする傾斜磁場波形調整方法。 The gradient magnetic field waveform adjusting method according to claim 2,
The gradient magnetic field pulse for the flow compensation includes a plurality of gradient magnetic field pulses,
A plurality of types of gradient magnetic field waveforms are generated by combining a plurality of initial values determined in advance for one parameter of the plurality of gradient magnetic field pulses between the plurality of gradient magnetic field pulses. Adjustment method.
前記フローコンペンセーションのための傾斜磁場パルスは、複数の傾斜磁場パルスを含み、
前記フローコンペンセーションのための所定の条件は、前記複数の傾斜磁場パルスの0次モーメントおよび1次モーメントがそれぞれ閾値以下である、ことを特徴とする傾斜磁場波形調整方法。 The gradient magnetic field waveform adjustment method according to claim 1,
The gradient magnetic field pulse for the flow compensation includes a plurality of gradient magnetic field pulses,
The gradient magnetic field waveform adjustment method, wherein the predetermined condition for the flow compensation is that the zero-order moment and the first-order moment of the plurality of gradient magnetic field pulses are each equal to or less than a threshold value.
複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップは、前記0次モーメントが閾値以下になるように、前記複数の傾斜磁場パルスの面積の和を変化させ、前記1次モーメントが閾値以下になるように、前記複数の傾斜磁場パルスの面積を変化させることなく、前記傾斜磁場パルスの印加時間を変化させる、ことを特徴とする傾斜磁場波形調整方法。 The gradient magnetic field waveform adjustment method according to claim 5,
In the step of generating a plurality of types of gradient magnetic field waveforms, the sum of the areas of the plurality of gradient magnetic field pulses is changed so that the zero-order moment is less than or equal to a threshold value, so that the first moment is less than or equal to a threshold value. A gradient magnetic field waveform adjustment method, wherein an application time of the gradient magnetic field pulse is changed without changing an area of the plurality of gradient magnetic field pulses.
前記傾斜磁場パルスの印加時間を変化させるために、前記傾斜磁場パルスの少なくとも一つの開始時刻を所定量だけ後ろにずらすか、前記傾斜磁場パルスの少なくとも一つの終了時刻を所定量だけ前にずらすことを特徴とする傾斜磁場波形調整方法。 The gradient magnetic field waveform adjustment method according to claim 5,
In order to change the application time of the gradient magnetic field pulse, at least one start time of the gradient magnetic field pulse is shifted backward by a predetermined amount, or at least one end time of the gradient magnetic field pulse is shifted forward by a predetermined amount. The gradient magnetic field waveform adjustment method characterized by this.
前記記憶部には、フローコンペンセーションのための傾斜磁場パルスを含むパルスシーケンスと、前記傾斜磁場パルスの代表波形とが格納され、
前記代表波形は、
前記フローコンペンセーションのための所定の条件を満たす、複数の種類の傾斜磁場波形を生成するステップと、
前記傾斜磁場波形を、当該磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音響ノイズの音圧を、複数の前記傾斜磁場波形ごとに求めるステップと、
複数の前記傾斜磁場波形のうち、前記音響ノイズの音圧が予め定めた閾値以下の傾斜磁場波形を選択するステップと、
によって、選択された前記傾斜磁場波形であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A magnetic resonance imaging apparatus having a gradient coil for generating gradient magnetic field pulses and a storage unit,
The storage unit stores a pulse sequence including a gradient magnetic field pulse for flow compensation, and a representative waveform of the gradient magnetic field pulse,
The representative waveform is
Generating a plurality of types of gradient magnetic field waveforms that satisfy a predetermined condition for the flow compensation;
Obtaining a sound pressure of acoustic noise generated when the gradient magnetic field waveform is applied to the gradient magnetic field coil of the magnetic resonance imaging apparatus for each of the plurality of gradient magnetic field waveforms;
Selecting a gradient magnetic field waveform in which the sound pressure of the acoustic noise is equal to or lower than a predetermined threshold among the plurality of gradient magnetic field waveforms;
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the gradient magnetic field waveform selected by
前記記憶部には、単一の傾斜磁場パルスの1以上のパラメータの複数の値ごとに、その単一の傾斜磁場パルスを磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに印加した場合に発生する音圧レベルを示す指標を格納したデータベースが格納され、
前記波形変換部は、撮像条件に応じて、その撮像条件に対応する前記パラメータの前記複数の値の中から、前記音圧レベルを示す指標が最も小さくなる前記パラメータの値を選択し、予め定められたパルスシーケンスに従って前記傾斜磁場コイルに印加される傾斜磁場パルスの波形を、前記選択したパラメータの値によって変換することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A magnetic resonance imaging apparatus having a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field pulse, a storage unit, and a waveform conversion unit,
In the storage unit, for each of a plurality of values of one or more parameters of a single gradient magnetic field pulse, a sound pressure level generated when the single gradient magnetic field pulse is applied to the gradient magnetic field coil of the magnetic resonance imaging apparatus. A database that stores indicators that indicate
The waveform converter selects, in advance, a value of the parameter with which the index indicating the sound pressure level is smallest from among the plurality of values of the parameter corresponding to the imaging condition according to the imaging condition. A magnetic resonance imaging apparatus, wherein a waveform of a gradient magnetic field pulse applied to the gradient magnetic field coil is converted according to the selected pulse sequence according to the value of the selected parameter.
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