JPH03176031A

JPH03176031A - 磁気共鳴断層写真方法及び装置

Info

Publication number: JPH03176031A
Application number: JP2311238A
Authority: JP
Inventors: Michael Kuhn; ミヒャエル　クーン
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-11-18
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1991-07-31
Also published as: EP0430322A3; EP0430322A2; DE3938370A1; US5111144A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複数のシーケンスか安定均一・磁界の存在下で
検査さるべき対象に作用し、該シーケンスの各々は第１
の勾配磁界に関連して磁気ｒｆパルスの発生及び、第１
の磁界の勾配に垂直に延在する勾配を有する第２の勾配
磁界の存在下でのスピン共鳴信号の読取りを含み、対象
は第１の勾配磁界の勾配の方向に変位され、核磁化分布
の像は毎回得られたスピン共鳴信号１次元フーリエ変換
により直線状に再構成される磁気共鳴断層写真方法に係
り、またこの方法を実施する磁気共鳴断層写真装置に係
る。この種の方法及び装置は***特許出願第３１２４４
３５号で知られている。

医療では、診断的に関連した領域を含むのに確実である
観測像を形成することが望ましいことが屡々ある。Ｘ線
コンピュータ断層写真では、患者がビームに垂直に変位
される間扇形Ｘ線ビームによって照射されるかかる観測
像が得られる。かく得られたいわゆるスキャノグラムは
テーブルトップに垂直であるＸ線吸収分布の投射を示す
。

公知の磁気共鳴断層写真方法は患者の（核磁化分布の）
投射像を生成するが、かかる像の解釈は実質的に不可能
である。その理由は、全ての軟組織は、本質的に骨だけ
がイメージングに関与するＸ線スキャノグラムとは逆に
、非常に強い信号を発生する。

本発明の目的は時間の比較的短い期間内に形成される診
断的に解釈可能な観測像を可能にする種類の方法を提供
し、またこの方法を実施するのに適した装置を提供する
ことである。

この目的は、励起シーケンスが２つの勾配の方向に並列
に延在するスライスの外側の至る所の核磁化をディフェ
ーズする飽和シーケンスにより先行される本発明により
達せられる。従って、本発明により、核磁化は変位方向
に並行に延在するスライスの外側の至る所でディフェー
ズされる。

従って、次の励起シーケンスにより発生された像は該ス
ライス内に投射像のみを示す。

このスライスの厚さが適切に選ばれる時、容易に解釈可
能であるスキャノグラムの性質を有する観測像が得られ
つる。

時間の比較的長い期間が最初及び最後のスライスの励起
間で経過する場合、スライス外側の核磁化のデイフェー
ジングは最後のスライスに達する前に既に消失し、これ
によりスライス外側に位置した領域で関連したスピン共
鳴信号に寄与する。

本発明による別な実施例では、これは複数の励起シーケ
ンスの後毎回別な飽和シーケンスを実行することにより
防がれる。

以前に励起されてないスライスは、変位がこのシーケン
ス中続けられるべきである場合、飽和シーケンス中アイ
ソセンタを通る。該別な飽和シーケンスに続いて起こる
励起シーケンスが以前に発生した励起シーケンスと同じ
である場合、飽和シーケンス中アイソセンタを通る領域
は画像化されない。これは各別な飽和シーケンス中の変
位を防げることで避けられる。しかし、次に検査される
対象はスピン断層写真で動作人為結果を生じる加速及び
減速に晒される。

かかる人為結果を避ける為、本発明の別な実施例によれ
ば、検査されるべき対象の変位は妨害されず、各別な飽
和シーケンスの後に、励起シーケンスのｒｆパルスの周
波数は励起されたスライスが飽和シーケンスの前に励起
されたスライスを直接隣接させるように変化される。

この方法を実施する装置は安定均一磁界を発生する磁石
と、磁気ｒｆパルスを発生するコイル系と、均一安定磁
界の方向に延在し、異なる方向で延在する勾配を有する
磁界を発生する勾配コイル系と、スピン共鳴信号の１次
元フーリエ変換を実行するフーリエ変換装置と、検査さ
れるべき対象用支持装置と、検査中支持装置を変位させ
る駆動手段と、駆動ユニットと、勾配コイル系と、ｒｆ
コイル系と、フーリエ変換装置とを制御し、これにより
先ず変位方向を含むスライス外側の核磁化が飽和され、
次に対象が変位方向の勾配の方向に変位され、核磁化分
布の像は毎回得られたスピン共鳴信号の１次元フーリエ
変換により線状に再構成されるようにする制御ユニット
とよりなることを特徴とする。

以下図面と共に本発明による実施例を説明する。

第１図に系統的に示す磁気共鳴断層写真装置は、４つの
コイル１からなり、テスラの分散だけでなく数テスラに
達する強度の均一安定磁界を発生するのに役立つ系から
なる。この磁界はデカルト座標システムのＸ方向に延在
する。Ｚ軸に関して同心円的に位置するコイルは、その
中心がいわゆるアイソセンタを形成する球の面２上に配
置される。

検査さるべき患者２０は該コイル内のテーブルトップ８
上に配置される。モータ駆動８１を介して、テープトッ
プ８はＸ方向、即ち患者の長手方向に変位されつる。位
置発生器８２はテーブルトップ８の瞬時位置に対応した
電気信号を発生する。どの程度テーブルトップ８上の患
者２０がコイル１により形成された磁石内で変位されう
るかを予め設定する公知の手段（図示せず）が設けられ
ている。これらの手段はレーザ交差が正確な位置になる
時テーブルトップ位置が蓄積されるメモリーと同様例え
ば患者に亘って投射するレーザからなり、操作者は関連
した命令を発する。従って、マークされた位置は形成き
るべき観測像の前縁又は後縁に位置されるが、その中心
にも位置される。

４つのコイル３は、望ましくはＸ方向に延在し、この方
向に直線的に変化する磁界Ｇｚを発生する為同じ球面２
上に配置される。Ｘ方向にも延在するがその勾配がＸ方
向に延在する勾配磁界Ｇｘ（即ちその強度が一方向に直
線的に変化する磁界）を発生する４つのコイル７も設け
られる。Ｘ方向に延在し、Ｙ方向に勾配を有する勾配磁
界Ｇアはコイル７と同じ形を有するがそれに対して９０
°ずれるよう配置される４つのコイル５により発生され
る。これらの４つのコイルのうち２つだけを第１図に示
す。

勾配磁界Ｇ、、Ｇ、、Ｇ工を発生する３つのコイル系３
．５及び７のそれぞれは球面２に関して対称的に配置さ
れているので、同時に該デカルトｘ−ｙ−ｚ座標系の原
点である球の中心（又はアイソセンタ）の磁界強度はコ
イル系ｌの安定均一磁界によってのみ決定される。更に
、ｒｆコイルは座標系の面Ｚ＝Ｏに関して対称的に配置
され、そのコイルはＸ方向に、即ち安定均一磁界の方向
に垂直に延在する本質的に均一磁界を発生するよう構成
される。各ｒｆパルス中、ｒｆコイル１１はｒｆ発生器
からｒｆ変調された電流を受ける。

シーケンスに続いて、ｒｆコイル１１又は別なｒｆ受信
コイルは検査領域に発生されたスピン共鳴信号を受ける
のに役立つ。

第２図はこの磁気共鳴断層写真装置の簡略ブロック系統
図を示す。スイッチング装置１２を介して、ｒｆコイル
１１は一方でｒｆ発生器４に接続され、他方でｒｆ受信
器６に接続される。

ｒｆ発生器４は周波数及び位相が制御ユニット１５によ
りディジタル的に制御されうるｒｆ発振器４０からなり
、該発振器はコイル１により発生された磁界強度で励起
される核のうちラーモア周波数に応答する周波数の発振
を発生する。ラーモア周波数ｆはｆ＝ｃＢとして公知の
方法で計算される。ここで、Ｂは安定均一磁界の磁気誘
導であり、Ｃは例えば陽子に対し４２．５６ＭＨｚ／Ｔ
に達する磁気回転比である。発振器４０の出力は混合段
４３の入力に接続される。混合段は出力がディジタルメ
モリー４５に接続されるディジタルアナログ変換器４４
から第２の入力信号を受ける。

メモリーは一連のディジタルデータワードとして夫々エ
ンベロープ信号を蓄積し、そのうちの１つは各シーケン
スに対し読取られる。

混合段４３はそこに供給された入力信号を処理し、これ
によりエンベロープ信号で変調された搬送波発振がその
出力′に現れる。混合段４３の出力信号は、制御装置１
５により制御されるスイッチ４６を介して、出力がスイ
ッチング装置１２に接続されたｒｆ電力増幅器４７に印
加される。スイッチング装置も制御装置１５により制御
される。

受信器６はスイッチング装置に接続され、ｒｆコイル１
１に誘起されたスピン共鳴信号を受信するｒｆ増幅器６
０からなり、スイッチング装置は適切な位置を占める。

増幅器６０は制御装置１５により制御されるミューティ
ング入力からなり、それを介して利得が実質的に零にな
るように阻止されつる。増幅器６０の出力は２つの逓倍
混合段６１及び６２の第１の入力に接続され、夫々はそ
の入力信号の溝に対応する出力信号を発生する。

混合段６１及び６２の第２の人力は発振器４０の周波数
を有する信号を受け、９０°の位相シフトは２つの入力
の信号間に存在する。この位相シフトは出力が混合段６
２の入力に接続され、入力が混合段６Ｉの入力及び発振
器４０の出力に接続される９０°位相シフト４８により
発生される。

混合段６１及び６２の出力信号は、全ての高い周波数と
同様発振器４０により供給される周波数を抑圧し、低い
周波数成分を伝送する低域フィルタ６３及び６４を介し
て、夫々アナログディジタル変換器６５．６６に印加さ
れる。これらの変換器は直交復調器を形成する回路６Ｉ
・・・６４のアナログ信号をメモリニ１４に印加される
ディジタルデータワードに変換する。メモリー１４と同
様アナログディジタル変換器６５及び６６は制御装置１
５により制御リードを介して阻止され、イネーブルされ
つるクロックパルス発生器１６からそのクロックパルス
を受け、これによりｒｆコイル１１により供給され、低
周波数範囲に変換された信号は制御装置１５により決め
られる測定間隔中だけメモリー１４内の蓄積用の一連の
ディジタルデータワードに変換されつる。

一次元フーリエ変換を介して、コンピュータ１７はＸ方
向に垂直に延在するラインの該磁化分布を各スピン共鳴
信号から計算する。観測像は多数のラインから発生され
る。

制御ユニット１５は駆動ユニット８１を制御し、位置発
生器の信号を処理し、それによりテーブルトップ８は所
定の位置に変位されうる。

第３図は患者２０内の所定のスライスを画成する飽和シ
ーケンス用の種々の信号の位置を示し、そこでは、検査
領域に亘って核磁化を励起し、限定されたスライスのい
ずれかの側に位置する領域にそれをディフェーズする。

この飽和シーケンスは第３図に示され、勾配か読取り勾
配（第４図の第４ライン）に垂直に、この場合にはＸ方
向に（第２のライン参照）延在する勾配磁界Ｇ工により
併なわれる２つのｒｆパルスＨＦ２及びＨＦ３からなる中央周波数及び帯域幅に関しては、勾配磁界Ｇ１　（第
２のライン）に関連して、例えば第１図の破線２０１に
より示される水平面上の領域の核磁化を励起するようｒ
ｆパルスＨＦ２が成形される。

ｒｆパルスＨＦ３は、勾配磁界Ｇ工に関連して、該磁化
が第２の面２０２（第１図）下に位置した領域で励起さ
れるような中心周波数を有する。次に駆動された勾配磁
界Ｇアは以前に励起された領域の核磁化をディフェーズ
し、これによりこれらの領域は次の励起シーケンス中ス
ピン共鳴信号に寄与しない。

デイフェージングは又ｒｆパルスＨＦ３の後、勾配磁界
Ｇ２の駆動により又は更に勾配磁界Ｇｘを延長すること
により実現された。

２つのｒｆパルスＨＦ２及びＨＦ３の代りに、それがそ
の周波数スペクトルが一方で面２０１上の領域で及び他
方で面２０２下の領域で同時に励起するようである場合
、単一ｒｆパルスを発生することで十分である。これは
相当するように複合エンベロープがメモリー４５に蓄積
されなければならないことを意味する。そのような飽和
方法はそれ自身知られている（***特許出願第３６０４
２８１号参照）。

面２０１及び２０２により画成されたスライスの外側の
領域の核磁化のデイフェージングに対する別な可能性は
、先ず検査領域に亘って核磁化を励起する第１の９０°
ｒｆパルスが発生され、次にＸ方向にスライス２０１−
２０２内の核磁化を再び戻すよう回転する第２のスライ
ス選択ｒｆパルス（即ち、勾配磁界を伴なうｒｆパルス
）が発生されることにある。このスライスの外側に更に
存在する励起は次に印加された勾配磁界により再びディ
フェーズされる。

次に、Ｚ方向に並行に延在する面上の該スライス内の核
磁化分布の投射を生じる励起シーケンスが発生される。

第４図は２つの続く励起シーケンス中の異なる信号の位
置を示す。これらの励起シーケンス中、テーブルトップ
８は一定の速度Ｖで変位される。

各励起シーケンスは、勾配磁界Ｇ、（第３のライン）に
関連して、Ｚ方向（即ちテーブルトップ８の変位方向）
に垂直に延在するスライスで核磁化が望ましくは９０°
回転するスライス選択ｒｆパルスとして作用するｒｆパ
ルスＨＦＩ（第１のライン）からなる。ｒｆパルスＨＦ
Ｉの中央周波数は望ましくはそれにより励起されたスラ
イスかアイソセンタに位置するよう選ばれる。ｒｆパル
スＨＦＩの帯域幅及び勾配Ｇ、は望ましくはシーケンス
の期間ｔ２中速度Ｖで変位される時、スライスの厚さが
テーブルトップ８により移送されるバスｖｔｚに対応す
るよう選ばれる。

ｒｆパルスＨＦＩの次に、Ｚ方向に垂直に延在する勾配
を有する勾配磁界、この場合には勾配磁界Ｇ、（第４の
ライン）が駆動される。この磁界の極性は一度反転され
、即ちこれにより極性反転前のこの勾配磁界に亘る時間
積分は極性反転後の対応する積分の半分にする。極性反
転の後、定数Ｇ、の存在下で、励起されたスライスで生
じるスピン共鳴信号（第５のライン）が読み取られ、即
ち制御装置は、一連のディジタルデータワードに変換さ
れるスピン共鳴信号か（１次元）フーリエ変換を受ける
ようクロックパルス発生器１６をイネーブルする。

この励起シーケンスの後に同じパラメータを有する次の
励起シーケンスが続く、この次の励起シーケンスは次に
アイソセンタ内に位置する隣接スライスを励起する。続
く励起シーケンスは同じだが隣接するスライスを励起し
ないので、２つの励起シーケンス間の時間の距離、従っ
て期間ｔ２は小さく、例えば１０及び２０ｍ５間である
。テーブルトップに対し１００　ｍｍ／ｓ及び２００　
ｍｍ／ｓ間の速度Ｖ、１ｍｍ及び４　ｍｍ間のスライス
厚さ（又はライン幅）が得られる。別な励起シーケンス
がテーブルトップの変位の妨害なしに連続的に発生され
る場合、スライス厚さ及び励起シーケンスの数に比例す
る患者の領域を示す観測像が得られる。

検査方法の期間が長手方向緩和時間Ｔ１の大きさのオー
ダである時、ディフェーズされた核磁化は検査の終りで
生じる励起シーケンス生得びその元の状態になり、これ
によりこれらの領域はスピン共鳴信号に寄与する。この
寄与は各ｎ番目の励起シーケンス後飽和シーケンスを挿
入することにより妨げられる。ここで、ｎは適切に選ば
れた整数である。各飽和シーケンスは患者がテーブルト
ップの連続的変位の場合に距離ｖｄｔに亘って変位され
る有限期間ｄｔを有するので、ギャップは像中に生じる
。これらのギャップは励起シーケンスの始まる前にテー
ブルトップの変位を停止させ、また飽和シーケンスの終
わった後再び再開することにより避けられつる。しかし
、患者は次に核スピン断層写真で動きの人為結果を起こ
すショックに晒される。

これに関する別の可能性は、テーブルトップが飽和シー
ケンス中も連続的に変位され、ｒｆパルスＨＦＩの中心
周波数が次の励起シーケンス中シフトされ、これにより
アイソセンタ中のスライスの代りに、アイソセンタから
の距離ｖｄｔに位置するスライスが励起されることから
なる。スライスは患者の所定の領域内のギャップなしの
連続で励起される。

選択されたスライス（２０１−２０２）がテーブルの面
に並行に延在する方法を説明した。しかし、他の方法と
して、ｒｆパルスＨＦ２及びＨＦ３中、勾配がＺ方向に
垂直にまた（水平に関して）０°及び１８０°以外の角
度で延在する勾配磁界か励起される場合、Ｚ方向に並列
に延在するスライスを選択することも可能である。読取
り勾配（第４図の第４のライン）はＺ方向と同様にこの
勾配に垂直に延在すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに適した磁気共鳴断層写真
装置を示す図、第２図はかかる装置の系統図、第３図は飽和シーケンス中種々の信号の時間の位置を示
す図、第４図は２つの連続励起シーケンス中対応する信号の時
間的位置を示す図である。１．３，５．７．１１・・・コイル、２・・・面、４・
・・ｒｆ発生器、６・・・受信器、８・・・テーブルト
ップ、１２・・・スイッチング装置、１４・・・メモリ
ー１５・・・制御装置、１６・・・クロックパルス発生
器、１７・・・コンピュータ、２０・・・患者、４０・
・・発振器、４３．６１．６２・・・混合段、４４・・
・ディジタルアナログ変換器、４５・・・ディジタルメ
モリー４６・・・スイッチ、４７・・・ｒｆ電力増幅器
、４８・・・９０°位相シフター　６０・・・増幅器、
６３．６４・・・低帯域フィルタ、６５．６６・・・ア
ナログディジタル変換器、８１・・・モータ駆動、８２
・・・位置発生器、２０１．２０２・・・面。０’）し−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のシーケンスが安定均一磁界の存在下で検査
されるべき対象（２０）に作用し、該シーケンスの各々
は第１の勾配磁界（Ｇ＿ｚ）に関連しての磁気ｒｆパル
ス（ＨＦ１）の発生及び、第１の磁界の勾配に垂直に延
在する勾配（Ｇ＿ｙ）を有する第２の勾配磁界の存在下
でのスピン共鳴信号の読取りを含み、対象は第１の勾配
磁界の勾配（Ｇ＿ｚ）の方向に変位され、核磁化分布の
像は毎回得られたスピン共鳴信号の１次元フーリエ変換
により直線状に再構成される磁気共鳴断層写真方法であ
って、励起シーケンスは２つの勾配の方向に並行に延在
するスライス（２０１、２０２）の外側の至る所に核磁
化をディフェーズする飽和シーケンスにより先行される
ことを特徴とする磁気共鳴断層写真方法。
（２）更なる飽和シーケンスが複数の励起シーケンスの
後、毎回実行されることを特徴とする請求項１記載の磁
気共鳴断層写真方法。
（３）検査されるべき対象の変位は妨害されず、各別な
飽和シーケンスの後に、励起シーケンスのｒｆパルス（
ＨＦ１）の周波数は励起されたスライスが飽和シーケン
スの前に励起されたスライスを直接隣接させるように変
化されることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴断層
写真方法。
（４）安定均一磁界を発生する磁石（１）と、磁気ｒｆ
パルスを発生するコイル系（１１）と、均一安定磁界の
方向に延在し、異なる方向に延在する勾配を有する磁界
を発生する勾配コイル系（３、５、７）と、スピン共鳴
信号の１次元フーリエ変換を実行するフーリエ変換装置
（１７）と、検査さるべき対象（２０）用支持装置（８
）と、検査中支持装置を変位させる駆動手段（８１）、
駆動ユニット（８１）、勾配コイル系（３、５、７）、
ｒｆコイル系（１１）及びフーリエ変換装置（１７）を
制御し、これにより先ず変位方向を含むスライス（２０
１、２０２）外側の核磁化が飽和され、次に対象が変位
方向の勾配（Ｇ＿ｚ）の方向に変位され、核磁化分布の
像は毎回得られたスピン共鳴信号の１次元フーリエ変換
により線状に再構成されるようにする制御ユニット（１
５）とよりなることを特徴とする請求項１記載の方法を
実施する装置。