JPH0581137B2 - - Google Patents
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- JPH0581137B2 JPH0581137B2 JP1077034A JP7703489A JPH0581137B2 JP H0581137 B2 JPH0581137 B2 JP H0581137B2 JP 1077034 A JP1077034 A JP 1077034A JP 7703489 A JP7703489 A JP 7703489A JP H0581137 B2 JPH0581137 B2 JP H0581137B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4818—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
- G01R33/482—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
- G01R33/4822—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory in three dimensions
-
- G—PHYSICS
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/4838—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective suppression or saturation of MR signals
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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、３次元フーリエ変換（3DFT）法を
実施し得る磁気共鳴イメージング装置に関する。
実施し得る磁気共鳴イメージング装置に関する。
（従来の技術）
磁気共鳴（MR：magnetic resonance）現象
は、静磁場中に置かれた零でないスピン及び磁気
モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁波
のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この
原子核は下記式に示す角周波数ω0（ω0＝2πν0，
ν0；ラーモア周波数）で共鳴する。
は、静磁場中に置かれた零でないスピン及び磁気
モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁波
のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この
原子核は下記式に示す角周波数ω0（ω0＝2πν0，
ν0；ラーモア周波数）で共鳴する。
ω0＝γH0
ここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比
であり、また、H0は静磁場強度である。
であり、また、H0は静磁場強度である。
以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、
上述の共鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波
数の電磁波（磁気共鳴信号：エコー信号やFID信
号）を信号処理して、原子核密度、縦緩和時間
T1、横緩和時間T2、流れ、化学シフト等の情報
が反映された診断情報例えば被検体のスライス像
等を無侵襲で得るようにしている。
上述の共鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波
数の電磁波（磁気共鳴信号：エコー信号やFID信
号）を信号処理して、原子核密度、縦緩和時間
T1、横緩和時間T2、流れ、化学シフト等の情報
が反映された診断情報例えば被検体のスライス像
等を無侵襲で得るようにしている。
そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静
磁場中に配置した被検体の全部位を励起し且つ信
号収集することができるものであるが、装置構成
上の制約やイメージング像の臨床上の要請から、
実際の装置としては特定部位に対する励起とその
信号収集を行うようにしている。
磁場中に配置した被検体の全部位を励起し且つ信
号収集することができるものであるが、装置構成
上の制約やイメージング像の臨床上の要請から、
実際の装置としては特定部位に対する励起とその
信号収集を行うようにしている。
第８図はこの種の磁気共鳴イメージング方法を
実施することができる装置の全体構成を示す図で
ある。
実施することができる装置の全体構成を示す図で
ある。
第８図に示すように、被検体Ｐを内部に収容す
ることができるようになつているマグネツトアツ
センブリとして、常電導又は超電導方式による静
磁場コイル（静磁場補正用シムコイルが付加され
ていることもある。）１と、磁気共鳴信号の誘起
部位の位置情報付与のための傾斜磁場（傾斜磁場
パルス）を発生するための傾斜磁場発生コイル２
と、回転高周波磁場（高周波パルス；RFパルス）
を送信すると共に誘起された磁気共鳴信号（エコ
ー信号等）を検出するための送受信系である例え
ばコイルからなるプローブ３とを有し、超電導方
式であれば冷媒の供給制御系を含むものであつ
て、主として静磁場電源の通電制御を行う静磁場
制御系４、送信器５、受信器６、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸傾斜磁場電源７，８，９、映像法として例えば
フーリエ変換法による画像データ収集シーケンス
を実施することができるシーケンサ１０、これら
を制御すると共に検出信号の信号処理及びその表
示を行うコンピユータシステム１１、表示装置１
２により構成されている。
ることができるようになつているマグネツトアツ
センブリとして、常電導又は超電導方式による静
磁場コイル（静磁場補正用シムコイルが付加され
ていることもある。）１と、磁気共鳴信号の誘起
部位の位置情報付与のための傾斜磁場（傾斜磁場
パルス）を発生するための傾斜磁場発生コイル２
と、回転高周波磁場（高周波パルス；RFパルス）
を送信すると共に誘起された磁気共鳴信号（エコ
ー信号等）を検出するための送受信系である例え
ばコイルからなるプローブ３とを有し、超電導方
式であれば冷媒の供給制御系を含むものであつ
て、主として静磁場電源の通電制御を行う静磁場
制御系４、送信器５、受信器６、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸傾斜磁場電源７，８，９、映像法として例えば
フーリエ変換法による画像データ収集シーケンス
を実施することができるシーケンサ１０、これら
を制御すると共に検出信号の信号処理及びその表
示を行うコンピユータシステム１１、表示装置１
２により構成されている。
ここで、受信器６は、プローブ３の受信コイル
からの信号を後段の処理に適用できる程度まで増
幅する前置増幅器と、この前置増幅器の出力を実
数部と虚数部とでそれぞれ位相検波する位相検波
器と、この位相検波器の出力をデイジタル信号化
するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を
コンピユータシステム１１内に導入するインター
フエースとを備えている。
からの信号を後段の処理に適用できる程度まで増
幅する前置増幅器と、この前置増幅器の出力を実
数部と虚数部とでそれぞれ位相検波する位相検波
器と、この位相検波器の出力をデイジタル信号化
するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を
コンピユータシステム１１内に導入するインター
フエースとを備えている。
また、コンピユータシステム１１は、データバ
スを介して、全体の制御を行うシステムコントロ
ーラと、インターフエースからのデータを導入
し、該データを以降の再構成処理等に備えるハー
ドデイスク磁気記憶装置と、このハードデイスク
磁気記憶装置からのデータを読込み、該データに
対してフーリエ変換処理を施すことによりスキヤ
ノ像、２次元、３次元像等の画像を再構成する再
構成装置と、画像収集、フアイリング、表示等の
マン・マシン・インターフエースを司るコンソー
ル、デイスプレイ、さらにフアイリング装置を含
むホストコンピユータとを備えている。
スを介して、全体の制御を行うシステムコントロ
ーラと、インターフエースからのデータを導入
し、該データを以降の再構成処理等に備えるハー
ドデイスク磁気記憶装置と、このハードデイスク
磁気記憶装置からのデータを読込み、該データに
対してフーリエ変換処理を施すことによりスキヤ
ノ像、２次元、３次元像等の画像を再構成する再
構成装置と、画像収集、フアイリング、表示等の
マン・マシン・インターフエースを司るコンソー
ル、デイスプレイ、さらにフアイリング装置を含
むホストコンピユータとを備えている。
以上の構成で、撮影の手順としては、静磁場中
に被検体Ｐを配置してシーケンス１０を動作さ
せ、画像データ収集のためのパルスシーケンスと
して例えばスピンエコー法シーケンスを実行す
る。
に被検体Ｐを配置してシーケンス１０を動作さ
せ、画像データ収集のためのパルスシーケンスと
して例えばスピンエコー法シーケンスを実行す
る。
これにより送信器５は駆動され、プローブ３の
送信コイルからRFパルス（代表的にはエルンス
ト角（フリツプ角）が90°や180°の選択励起用又
は非選択励起用パルス）を加えると共に傾斜磁場
電源７，８，９を駆動して傾斜磁場発生コイル２
からは傾斜磁場GX，GY，GZを、それぞれスライ
ス用傾斜磁場（GS）、エンコード用傾斜磁場
（GE）、リード用傾斜磁場（GR）として加え、選
択励起用パルスとスライス用傾斜磁場とにより定
まるある厚みを持つた励起部位からの信号をプロ
ーブ３の受信コイルが収集し、フーリエ空間面に
おける１ラインのデータを得るようにしている。
そして、１画面を生成するために、シーケンスを
所定回数繰返して実行してデータを得、このシー
ケンスの実行毎に得たデータはデータバスを介し
てハードデイスク磁気記憶装置、再構成装置によ
り例えば２次元像を生成し、再構成画像を表示す
る。
送信コイルからRFパルス（代表的にはエルンス
ト角（フリツプ角）が90°や180°の選択励起用又
は非選択励起用パルス）を加えると共に傾斜磁場
電源７，８，９を駆動して傾斜磁場発生コイル２
からは傾斜磁場GX，GY，GZを、それぞれスライ
ス用傾斜磁場（GS）、エンコード用傾斜磁場
（GE）、リード用傾斜磁場（GR）として加え、選
択励起用パルスとスライス用傾斜磁場とにより定
まるある厚みを持つた励起部位からの信号をプロ
ーブ３の受信コイルが収集し、フーリエ空間面に
おける１ラインのデータを得るようにしている。
そして、１画面を生成するために、シーケンスを
所定回数繰返して実行してデータを得、このシー
ケンスの実行毎に得たデータはデータバスを介し
てハードデイスク磁気記憶装置、再構成装置によ
り例えば２次元像を生成し、再構成画像を表示す
る。
以上の例は２次元フーリエ変換法を想定したイ
メージング技法の説明であるが、フーリエ変換法
によるイメージング技法としては、この他に、３
次元立体像の構築等に利用がなされる３次元フー
リエ変換法がある。以下、選択励起を伴う３次元
フーリエ変換法を、第９図及び第１０図を参照し
て説明する。
メージング技法の説明であるが、フーリエ変換法
によるイメージング技法としては、この他に、３
次元立体像の構築等に利用がなされる３次元フー
リエ変換法がある。以下、選択励起を伴う３次元
フーリエ変換法を、第９図及び第１０図を参照し
て説明する。
第９図はグラデイエントフイールドエコー法を
基本とした選択励起を伴う３次元フーリエ変換法
のパルスシーケンスを示す図、第１０図ａは励起
処理を示すものであつて、イメージング対象３次
元領域である選択励起領域を示す図、第１０図ｂ
はデータ収集処理を示すものであつて、収集した
データ群つまり３次元ボリユームデータVDを示
す図、第１０図ｃは再構成処理を示すものであつ
て、３次元フーリエ変換法により３次元データ
VDを再構成したときの３次元画像VIを示す図で
ある。
基本とした選択励起を伴う３次元フーリエ変換法
のパルスシーケンスを示す図、第１０図ａは励起
処理を示すものであつて、イメージング対象３次
元領域である選択励起領域を示す図、第１０図ｂ
はデータ収集処理を示すものであつて、収集した
データ群つまり３次元ボリユームデータVDを示
す図、第１０図ｃは再構成処理を示すものであつ
て、３次元フーリエ変換法により３次元データ
VDを再構成したときの３次元画像VIを示す図で
ある。
第９図に示すように、区間Ｉにおいて、選択励
起パルスであるRFパルスと、例えばＺ軸傾斜磁
場GXによるスライス用傾斜磁場GSとにより定ま
る、被検体Ｐにおける第１０図ａに示す選択励起
領域Ｖを励起する。ここで、選択励起領域Ｖはス
ラブとも称され、このスラブＶは複数のスライス
により構成される。つまり、RFパルスとスライ
ス用傾斜磁場GSとによるスライス領域を“スラ
ブ”と称し、このスラブにおける、再構成処理後
のスライス方向に分解された１枚々を“スライ
ス”と称する。
起パルスであるRFパルスと、例えばＺ軸傾斜磁
場GXによるスライス用傾斜磁場GSとにより定ま
る、被検体Ｐにおける第１０図ａに示す選択励起
領域Ｖを励起する。ここで、選択励起領域Ｖはス
ラブとも称され、このスラブＶは複数のスライス
により構成される。つまり、RFパルスとスライ
ス用傾斜磁場GSとによるスライス領域を“スラ
ブ”と称し、このスラブにおける、再構成処理後
のスライス方向に分解された１枚々を“スライ
ス”と称する。
次に区間において、スライス用傾斜磁場GS
（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）によるエンコード及び
エンコード用傾斜磁場GE（例えばＹ軸傾斜磁場
GY）によるエンコードと、リード用傾斜磁場GR
（例えばＸ軸傾斜磁場GX）によるリーデイングと
により、エコー信号が誘起し、これを収集する。
この過程を各エンコードの大きさを変えつつ再構
成マトリツクスに基づく回数分について繰返すこ
とにより、第１０図ｂに示すスラブに対応する３
次元データVDが得られる。
（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）によるエンコード及び
エンコード用傾斜磁場GE（例えばＹ軸傾斜磁場
GY）によるエンコードと、リード用傾斜磁場GR
（例えばＸ軸傾斜磁場GX）によるリーデイングと
により、エコー信号が誘起し、これを収集する。
この過程を各エンコードの大きさを変えつつ再構
成マトリツクスに基づく回数分について繰返すこ
とにより、第１０図ｂに示すスラブに対応する３
次元データVDが得られる。
ここで、スライス方向のエンコードの大きさに
よりスライス厚ｗが定まり、また、スライス方向
のエンコードの回数によりスライス枚数Ｎが定ま
る。そして、スラブ厚Ｗとの間には、Ｗ＝Ｎ・ｗ
の関係が成立つ。
よりスライス厚ｗが定まり、また、スライス方向
のエンコードの回数によりスライス枚数Ｎが定ま
る。そして、スラブ厚Ｗとの間には、Ｗ＝Ｎ・ｗ
の関係が成立つ。
また、RFパルスとこれに重畳するスライス用
傾斜磁場GSの強度とにより定まる、実際の励起
厚みをスラブ励起厚Wexと呼ぶ。
傾斜磁場GSの強度とにより定まる、実際の励起
厚みをスラブ励起厚Wexと呼ぶ。
ここで、選択励起特性について考察すると、本
来は、完全な矩形の選択励起特性を示すべきであ
るが、実際には完全な矩形とはならない。スラブ
励起厚Wexについては、第１１図に示すように、
完全な矩形とはならないことから、このスラブ励
起厚Wexは半値幅で定義するのが一般的である。
来は、完全な矩形の選択励起特性を示すべきであ
るが、実際には完全な矩形とはならない。スラブ
励起厚Wexについては、第１１図に示すように、
完全な矩形とはならないことから、このスラブ励
起厚Wexは半値幅で定義するのが一般的である。
この選択励起特性が不完全性であるがため、従
来技術による、選択励起を伴う３次元フーリエ変
換法による磁気共鳴イメージング方法では次のよ
うな問題がある。すなわち、選択励起特性が理想
的に矩形である場合に、スラブ励起厚Wex＝ス
ラブ厚Ｗとすれば、第１２図に示すようにＮ枚の
スライス像を得ることができる。しかし、実際に
は、上述したように、選択励起特性は理想的には
ならないので、スラブの両端のスライスは、第１
３図の破線で示すように、信号が低下し、良好な
画像とはならない。また、この場合、エイリアジ
ングの影響により、第１４図ａにおけるスラブの
両端の画像は、第１４図ｂ，ｃに示すように他端
の情報の入り込んだ画像となる。
来技術による、選択励起を伴う３次元フーリエ変
換法による磁気共鳴イメージング方法では次のよ
うな問題がある。すなわち、選択励起特性が理想
的に矩形である場合に、スラブ励起厚Wex＝ス
ラブ厚Ｗとすれば、第１２図に示すようにＮ枚の
スライス像を得ることができる。しかし、実際に
は、上述したように、選択励起特性は理想的には
ならないので、スラブの両端のスライスは、第１
３図の破線で示すように、信号が低下し、良好な
画像とはならない。また、この場合、エイリアジ
ングの影響により、第１４図ａにおけるスラブの
両端の画像は、第１４図ｂ，ｃに示すように他端
の情報の入り込んだ画像となる。
以上説明した現象は、選択励起後、スピン位相
の集束を非選択励起パルスで補償するよにしたパ
ルススピンエコー法（SE法：90°−180°パルス系
列）により生じる現象であるが、前記スピン位相
の集束を、非選択励起パルスの印加に代えて傾斜
磁場の反転で行い、非選択励起パルスを印加しな
い分だけ時間短縮を図ることができるようにした
グラデイエントフイールドエコー法（FE法）に
あつて、次に示す理由により、上記した現象は更
に複雑なもとなる。
の集束を非選択励起パルスで補償するよにしたパ
ルススピンエコー法（SE法：90°−180°パルス系
列）により生じる現象であるが、前記スピン位相
の集束を、非選択励起パルスの印加に代えて傾斜
磁場の反転で行い、非選択励起パルスを印加しな
い分だけ時間短縮を図ることができるようにした
グラデイエントフイールドエコー法（FE法）に
あつて、次に示す理由により、上記した現象は更
に複雑なもとなる。
すなわち、FE法のスキヤンパラメータは、パ
ルス繰返し時間TR、エコー時間TE、フリツプ角
αがある。ここでは、データ収集後に横磁化成分
をスポイラー傾斜磁場により消失させる方式を適
用したFE法を基本とした、選択励起を伴う３次
元フーリエ変換法について説明する。なお、横磁
化成分をスポイラー傾斜磁場により消失させる方
式については後述する。
ルス繰返し時間TR、エコー時間TE、フリツプ角
αがある。ここでは、データ収集後に横磁化成分
をスポイラー傾斜磁場により消失させる方式を適
用したFE法を基本とした、選択励起を伴う３次
元フーリエ変換法について説明する。なお、横磁
化成分をスポイラー傾斜磁場により消失させる方
式については後述する。
すなわち、パルス繰返し時間TRを固定してフ
リツプ角αを変えると、得られる信号強度は、第
１５図に示すように変化する。
リツプ角αを変えると、得られる信号強度は、第
１５図に示すように変化する。
ここで、信号強度Ｓは、次のように表わされ
る。
る。
Ｓ∝H0＝（１−ｅ−TR／T1）・sinα／１−cosα・ｅ
−TR／T1 そして、最大信号強度でのフリツプ角α0（通常、
これをエルンスト角と称している。）は次のよう
に表わせる。
−TR／T1 そして、最大信号強度でのフリツプ角α0（通常、
これをエルンスト角と称している。）は次のよう
に表わせる。
α0＝cos-1（ｅ−TR／T1）
一方、選択励起した領域つまりスラブの両端で
は、フリツプ角は、設定した値よりも小さくなつ
てしまう。従つて、TR≫０ならば、α0≒π／２
（90°）で、そのスライス特性は、第１６図に示す
ように、フラツトなものとなる。
は、フリツプ角は、設定した値よりも小さくなつ
てしまう。従つて、TR≫０ならば、α0≒π／２
（90°）で、そのスライス特性は、第１６図に示す
ように、フラツトなものとなる。
しかし、TRが小さく（短く）なつたときには、
α0は小さくなり、これには第１７図ａに示すα＜
α0の場合、第１７図ｂに示すαα0の場合、第１
７図ｃに示すα＞α0の場合がある。
α0は小さくなり、これには第１７図ａに示すα＜
α0の場合、第１７図ｂに示すαα0の場合、第１
７図ｃに示すα＞α0の場合がある。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来の方法では、理想特性を示し得
ない選択励起用パルスによりイメージング対象３
次元領域の励起を行つているので、その不完全性
がある故、得られた画像上で信号強度、コントラ
ストの異常（例えばムラの発生）として現れる。
ない選択励起用パルスによりイメージング対象３
次元領域の励起を行つているので、その不完全性
がある故、得られた画像上で信号強度、コントラ
ストの異常（例えばムラの発生）として現れる。
このような異常のある画像では診断用画像とし
ては問題があるので、結局、本来、得ようとする
信号強度、オントラストが得られるのは選択励起
領域の中心部付近のみに限定される。よつて、診
断画像として用いることができるスライス（有効
スライス）枚数は、減つてしまう。逆に、有効ス
ライス枚数を増やしたければ、スライス方向の再
構成マトリツクスを大きくしなければならず、ス
キヤン時間の増大を招くことになる。
ては問題があるので、結局、本来、得ようとする
信号強度、オントラストが得られるのは選択励起
領域の中心部付近のみに限定される。よつて、診
断画像として用いることができるスライス（有効
スライス）枚数は、減つてしまう。逆に、有効ス
ライス枚数を増やしたければ、スライス方向の再
構成マトリツクスを大きくしなければならず、ス
キヤン時間の増大を招くことになる。
そこで本発明の目的は、スキヤン時間の増大を
招くことなく有効スライス枚数の増大を可能とし
た磁気共鳴イメージング装置を提供することにあ
る。
招くことなく有効スライス枚数の増大を可能とし
た磁気共鳴イメージング装置を提供することにあ
る。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成する
ために次のような手段を講じた構成としている。
すなわち、請求項１にかかる発明は、被検体に印
加される静磁場を発生する静磁場発生手段と、 前記被検体に印加される傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、 前記被検体に印加される励起用高周波パルスを
発生する高周波パルス発生手段と、 前記被検体の所望３次元領域のスライス方向に
対する両側領域を飽和させ、次いで前記３次元領
域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚めの
領域を高周波パルス及びスライス用傾斜磁場によ
り選択励起した後に、前記３次元領域から３次元
磁気共鳴データを収集すべく、前記静磁場中に配
置された前記被検体に対し前記傾斜磁場及び前記
高周波パルスを所定条件で印加するためパルスシ
ーケンスを実行する制御手段と、 前記３次元領域から３次元磁気共鳴データを収
集する収集手段と、 前記制御手段が駆動されることにより前記被検
体から誘起し且つ前記収集手段より得られる前記
３次元磁気共鳴データを再構成処理して画像情報
を得る手段と、 を具備する磁気共鳴イメージング装置、である。
ために次のような手段を講じた構成としている。
すなわち、請求項１にかかる発明は、被検体に印
加される静磁場を発生する静磁場発生手段と、 前記被検体に印加される傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、 前記被検体に印加される励起用高周波パルスを
発生する高周波パルス発生手段と、 前記被検体の所望３次元領域のスライス方向に
対する両側領域を飽和させ、次いで前記３次元領
域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚めの
領域を高周波パルス及びスライス用傾斜磁場によ
り選択励起した後に、前記３次元領域から３次元
磁気共鳴データを収集すべく、前記静磁場中に配
置された前記被検体に対し前記傾斜磁場及び前記
高周波パルスを所定条件で印加するためパルスシ
ーケンスを実行する制御手段と、 前記３次元領域から３次元磁気共鳴データを収
集する収集手段と、 前記制御手段が駆動されることにより前記被検
体から誘起し且つ前記収集手段より得られる前記
３次元磁気共鳴データを再構成処理して画像情報
を得る手段と、 を具備する磁気共鳴イメージング装置、である。
また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明における前記制御手段として、前記高周波パル
スの幅及び振幅を変えないで前記スライス用傾斜
磁場の強度を小さくすることにより、前記３次元
領域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚め
の領域の選択励起する構成としている。
明における前記制御手段として、前記高周波パル
スの幅及び振幅を変えないで前記スライス用傾斜
磁場の強度を小さくすることにより、前記３次元
領域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚め
の領域の選択励起する構成としている。
さらに請求項３に係る発明は、請求項１に係る
発明における前記制御手段として、前記スライス
用傾斜磁場の強度を変えないで前記高周波パルス
の幅を小さくし且つ振幅を大きくすることによ
り、前記３次元領域を含み且つ該領域よりもスラ
イス方向に厚めの領域の選択励起する構成として
いる。
発明における前記制御手段として、前記スライス
用傾斜磁場の強度を変えないで前記高周波パルス
の幅を小さくし且つ振幅を大きくすることによ
り、前記３次元領域を含み且つ該領域よりもスラ
イス方向に厚めの領域の選択励起する構成として
いる。
（作用）
請求項１の発明によれば、飽和処理（プレサチ
ユレーシヨン）によりイメージング対象である３
次元領域のスライス方向に対する両側領域は飽和
し、該飽和領域は磁気的に存在していないものと
なり、その後、イメージング対象３次元領域を含
み且つ該領域よりもスライス方向に厚めの領域を
選択励起することにより、結局、イメージング対
象３次元領域のみについて十分に理想的に励起さ
れたものとなり、当該領域からの信号を収集する
ことができるようになる。従つて、スキヤン時間
の増大を招くことなく、イメージング対象３次元
領域から多くの有効スライス画像を得ることがで
きるようになる。
ユレーシヨン）によりイメージング対象である３
次元領域のスライス方向に対する両側領域は飽和
し、該飽和領域は磁気的に存在していないものと
なり、その後、イメージング対象３次元領域を含
み且つ該領域よりもスライス方向に厚めの領域を
選択励起することにより、結局、イメージング対
象３次元領域のみについて十分に理想的に励起さ
れたものとなり、当該領域からの信号を収集する
ことができるようになる。従つて、スキヤン時間
の増大を招くことなく、イメージング対象３次元
領域から多くの有効スライス画像を得ることがで
きるようになる。
また、請求項２，３の発明によれば、選択励起
用の高周波パルスとスライス用傾斜磁場とのいず
れか一方の調整により、イメージング対象３次元
領域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚め
の領域を選択励起することができる上、特に、請
求項３による発明によれば、エコー時間TEの短
縮、ひいてはスキヤン時間の短縮が図られる。
用の高周波パルスとスライス用傾斜磁場とのいず
れか一方の調整により、イメージング対象３次元
領域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚め
の領域を選択励起することができる上、特に、請
求項３による発明によれば、エコー時間TEの短
縮、ひいてはスキヤン時間の短縮が図られる。
（実施例）
実施例の説明に先立ち、前述した横磁化成分を
スポイラー傾斜磁場により消失させる方式につい
て説明する。この方式は、サチユレーシヨン法つ
まり局所励起法に基づくものであり、これは、本
出願人が昭和61年８月13日に特許出願した磁気共
鳴測定装置の発明や、同じく本出願人が昭和61年
11月11日に特許出願した磁気共鳴イメージング装
置の発明に代表される。以下、その骨子を説明す
る。
スポイラー傾斜磁場により消失させる方式につい
て説明する。この方式は、サチユレーシヨン法つ
まり局所励起法に基づくものであり、これは、本
出願人が昭和61年８月13日に特許出願した磁気共
鳴測定装置の発明や、同じく本出願人が昭和61年
11月11日に特許出願した磁気共鳴イメージング装
置の発明に代表される。以下、その骨子を説明す
る。
すなわち、局所励起法は、傾斜磁場の作用形態
によつて所望の局所部位の外側を磁気的に実質的
非存在とし、その局所部位からのみの磁気共鳴信
号をイメージングに供する、いうものである。こ
の方法では局所部位が物体の存在範囲となる。
によつて所望の局所部位の外側を磁気的に実質的
非存在とし、その局所部位からのみの磁気共鳴信
号をイメージングに供する、いうものである。こ
の方法では局所部位が物体の存在範囲となる。
第４図は局所励起法パルスシーケンスの一例を
示すの波形図であり、第５図〜第７図はその作用
を示す図である。先ず、被検者の特定位置におけ
る断層像を得るために、Ｚ軸方向に静磁場H0を
発生させ、この静磁場H0中に被検者を配置させ
る。この場合、一般には被検者の体軸方向とＺ軸
方向とを一致させている。以上により磁化はＺ軸
方向に向かう。次に磁化の向きとスライス位置と
を特定するための信号を付加するわけであるが、
以下の説明では便宜上回転座標系X′，Y′，Ｚを
対象とする。
示すの波形図であり、第５図〜第７図はその作用
を示す図である。先ず、被検者の特定位置におけ
る断層像を得るために、Ｚ軸方向に静磁場H0を
発生させ、この静磁場H0中に被検者を配置させ
る。この場合、一般には被検者の体軸方向とＺ軸
方向とを一致させている。以上により磁化はＺ軸
方向に向かう。次に磁化の向きとスライス位置と
を特定するための信号を付加するわけであるが、
以下の説明では便宜上回転座標系X′，Y′，Ｚを
対象とする。
回転座標系において、磁化を−X′方向に90°に
倒すために、Y′方向に選択励起パルスRF（90°パ
ルス）を印加する。このとき同時にY′方向にス
ライス用傾斜磁場GYを付与する。前記選択励起
パルスRFは周波数の異なる２つのキヤリア1，
2を含んでいる。すなわち、第４図ａ，ｃ及び第
５図において、局所部位を含む領域を励起するた
めの特定周波数の中心が0であれば、それを挟む
両側領域３１，３２（第５図における上下のハツ
チング部分）を選択するための２つの周波数1，
2を含むRFパルスとすればよい。この場合、1，
2は共に中心周波数を示しており、励起幅は
Δ1，Δ2で決められる。上述のように所望の領
域を選択するために異なる周波数を使用すればよ
いことは次の式で明らかである。
倒すために、Y′方向に選択励起パルスRF（90°パ
ルス）を印加する。このとき同時にY′方向にス
ライス用傾斜磁場GYを付与する。前記選択励起
パルスRFは周波数の異なる２つのキヤリア1，
2を含んでいる。すなわち、第４図ａ，ｃ及び第
５図において、局所部位を含む領域を励起するた
めの特定周波数の中心が0であれば、それを挟む
両側領域３１，３２（第５図における上下のハツ
チング部分）を選択するための２つの周波数1，
2を含むRFパルスとすればよい。この場合、1，
2は共に中心周波数を示しており、励起幅は
Δ1，Δ2で決められる。上述のように所望の領
域を選択するために異なる周波数を使用すればよ
いことは次の式で明らかである。
ω0＝γH0
0＝γ／2π・H0
また、上記傾斜磁場GYは、通常の強さを有す
るスライス用磁場をある時間τ1だけ加え、その後
にスライス終了後により大きな強度の磁場を所定
時間τ2加える。後半の磁場はスポイラーSP（スポ
イラーパルス）と称されるものであり、これによ
り横磁化成分が分散し、横方向成分が消えること
になる。
るスライス用磁場をある時間τ1だけ加え、その後
にスライス終了後により大きな強度の磁場を所定
時間τ2加える。後半の磁場はスポイラーSP（スポ
イラーパルス）と称されるものであり、これによ
り横磁化成分が分散し、横方向成分が消えること
になる。
ここで、Ｙ方向の各領域３１，３２のスライス
厚Δt1，Δt2は次の２つの式で与えられる。
厚Δt1，Δt2は次の２つの式で与えられる。
Δt1＝Δ1／γ・GY
Δt2＝Δ2／γ・GY
次に上記と同様の原理に基づいて第６図に示す
図示左右領域３３，３４の励起について説明す
る。すなわち、第４図ａ，ｂ及び第６図におい
て、回転座標系において磁化Y′方向に90°倒すた
めにX′方向に90°RFパルスを加え、同時にスライ
ス用傾斜磁場GXを加える。この場合、前記と同
様に目標部位を含む中心周波数0を挟む如き異な
る２つの周波数3，4（帯域がΔt3，Δt4）を有す
るRFパルス（90°パルス）を用いると共に、傾斜
磁場GXは前半τ1が通常のスライス用磁場強度、
後半τ2が大きな強度（スポイラーSP）となるよ
うにすることは言うまでもない。従つて、一旦励
起された領域３３，３４が最終的には消失してい
ることになる。
図示左右領域３３，３４の励起について説明す
る。すなわち、第４図ａ，ｂ及び第６図におい
て、回転座標系において磁化Y′方向に90°倒すた
めにX′方向に90°RFパルスを加え、同時にスライ
ス用傾斜磁場GXを加える。この場合、前記と同
様に目標部位を含む中心周波数0を挟む如き異な
る２つの周波数3，4（帯域がΔt3，Δt4）を有す
るRFパルス（90°パルス）を用いると共に、傾斜
磁場GXは前半τ1が通常のスライス用磁場強度、
後半τ2が大きな強度（スポイラーSP）となるよ
うにすることは言うまでもない。従つて、一旦励
起された領域３３，３４が最終的には消失してい
ることになる。
最後に第４図ａ，ｂ及び第７図に示すように、
所定時間経過後に中心周波数0（帯域Δ0）を含
む90°RFパルスをＺ軸方向に加えて図示中央領域
３５を励起すると共に傾斜磁場GZを加える。そ
の後再結像用傾斜磁場−GZを加えることにより、
エコー信号を再結像することができるようにな
る。このとき、他の領域は前記工程で磁化を消失
されているので、局所部位S1の外側は実質的に非
存在となり、局所部位S1だけからの信号を収集す
ることができるようになる。
所定時間経過後に中心周波数0（帯域Δ0）を含
む90°RFパルスをＺ軸方向に加えて図示中央領域
３５を励起すると共に傾斜磁場GZを加える。そ
の後再結像用傾斜磁場−GZを加えることにより、
エコー信号を再結像することができるようにな
る。このとき、他の領域は前記工程で磁化を消失
されているので、局所部位S1の外側は実質的に非
存在となり、局所部位S1だけからの信号を収集す
ることができるようになる。
以上の過程により局所部位S1の外側は非存在と
なり且つ局所部位S1のみが励起され、その後は
通常の２次元フーリエ変換法によるイメージング
法や３次元フーリエ変換法によるイメージング法
を行うことができる。
なり且つ局所部位S1のみが励起され、その後は
通常の２次元フーリエ変換法によるイメージング
法や３次元フーリエ変換法によるイメージング法
を行うことができる。
上記における非存在化するための手法がプレサ
チユレーシヨンであり、本実施例は、このプレサ
チユレーシヨンを、FE法を基本とした選択励起
を伴う３次元フーリエ変換法の実行に先立ち実行
するものであり、特徴としているのは、イメージ
ング対象３次元領域とプレサチユレーシヨン領域
と選択励起領域との間の領域設定に特徴がある。
チユレーシヨンであり、本実施例は、このプレサ
チユレーシヨンを、FE法を基本とした選択励起
を伴う３次元フーリエ変換法の実行に先立ち実行
するものであり、特徴としているのは、イメージ
ング対象３次元領域とプレサチユレーシヨン領域
と選択励起領域との間の領域設定に特徴がある。
すなわち、第１図は本実施例のパルスシーケン
スであり、第１図に示すように、区間におい
て、イメージング対象３次元領域（スラブ）のス
ライス方向に対する両側領域を、プレサチユレー
シヨン用選択励起パルスPRP（フリツプ角が約90°
のもの）及びスポイラーパルスを含むスライス用
傾斜磁場GS（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）によりプレ
サチユレーシヨンする。ここで、プレサチユレー
シヨン用選択励起パルスPRPは、イメージング
対象３次元領域のスライス方向に対する両側領域
に対応する周波数成分を含むものとなつている。
スであり、第１図に示すように、区間におい
て、イメージング対象３次元領域（スラブ）のス
ライス方向に対する両側領域を、プレサチユレー
シヨン用選択励起パルスPRP（フリツプ角が約90°
のもの）及びスポイラーパルスを含むスライス用
傾斜磁場GS（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）によりプレ
サチユレーシヨンする。ここで、プレサチユレー
シヨン用選択励起パルスPRPは、イメージング
対象３次元領域のスライス方向に対する両側領域
に対応する周波数成分を含むものとなつている。
次いで、区間として、イメージング対象３次
元領域（スラブ）を含み且つ該領域よりもスライ
ス方向に厚めの領域を、スラブ用選択励起パルス
SLP（フリツプ角が約90°のもの）及びスライス用
傾斜磁場GS（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）により選択
励起する。この場合、イメージング対象３次元領
域（スラブ）を含み且つ該領域よりもスライス方
向に厚めの領域を選択励起するため、スライス用
傾斜磁場GSの強度を、小さくする、例えば第９
図のものの半分とする。
元領域（スラブ）を含み且つ該領域よりもスライ
ス方向に厚めの領域を、スラブ用選択励起パルス
SLP（フリツプ角が約90°のもの）及びスライス用
傾斜磁場GS（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）により選択
励起する。この場合、イメージング対象３次元領
域（スラブ）を含み且つ該領域よりもスライス方
向に厚めの領域を選択励起するため、スライス用
傾斜磁場GSの強度を、小さくする、例えば第９
図のものの半分とする。
次に、区間において、再構成マトリツクスに
基づく３次元フーリエ変換法データ収集パルスシ
ーケンスを実行することにより、イメージング対
象３次元領域（スラブ）のみからの磁気共鳴信号
が収集される。すなわち、スライス用傾斜磁場
GS（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）によるエンコード及
びエンコード用傾斜磁場GE（例えばＹ軸傾斜磁場
GY）によるエンコードと、リード用傾斜磁場GR
（例えばＸ軸傾斜磁場GX）によるリーデイングと
によりエコー信号が誘起し、これを収集する。こ
の過程を各エンコードの大きさを変えつつ再構成
マトリツクスに基づく回数分について繰返すこと
により、スラブに対応する３次元データが得られ
る。
基づく３次元フーリエ変換法データ収集パルスシ
ーケンスを実行することにより、イメージング対
象３次元領域（スラブ）のみからの磁気共鳴信号
が収集される。すなわち、スライス用傾斜磁場
GS（例えばＺ軸傾斜磁場GZ）によるエンコード及
びエンコード用傾斜磁場GE（例えばＹ軸傾斜磁場
GY）によるエンコードと、リード用傾斜磁場GR
（例えばＸ軸傾斜磁場GX）によるリーデイングと
によりエコー信号が誘起し、これを収集する。こ
の過程を各エンコードの大きさを変えつつ再構成
マトリツクスに基づく回数分について繰返すこと
により、スラブに対応する３次元データが得られ
る。
ここで、具体例を説明する。例えば、スライス
枚数Ｎ＝32、スライス厚ｗ＝１mmとすると、スラ
ブ厚Ｗ＝32mmである。
枚数Ｎ＝32、スライス厚ｗ＝１mmとすると、スラ
ブ厚Ｗ＝32mmである。
従つて、スラブ厚Ｗ＝32mmの領域を挟むよう
に、区間で、プレサチユレーシヨン用選択励起
パルスPRPを印加する。例えば、その両側を同
じ厚さ32mmで飽和させる。
に、区間で、プレサチユレーシヨン用選択励起
パルスPRPを印加する。例えば、その両側を同
じ厚さ32mmで飽和させる。
次に、スラブ用選択励起パルスSLPを、その両
側の倍の厚さ64mmが励起領域となるような周波数
成分にて印加する。これは、重畳するスライス用
傾斜磁場GSの強度を、32mm厚の場合の半分の強
度にすることにより実現される。これにより、第
２図に示す斜線部のみから信号が誘起し、これを
収集できる。
側の倍の厚さ64mmが励起領域となるような周波数
成分にて印加する。これは、重畳するスライス用
傾斜磁場GSの強度を、32mm厚の場合の半分の強
度にすることにより実現される。これにより、第
２図に示す斜線部のみから信号が誘起し、これを
収集できる。
この場合、プレサチユレーシヨン用選択励起パ
ルスPRPによつて飽和させられる領域と飽和さ
せられない領域との区切りは、不完全であるか
ら、有効スライス枚数Nefとスライス枚数Ｎと
を、Nef＝Ｎとすることができないものの、従来
との比較の上で、有効スライス枚数Nefの向上は
大幅に改善されるものとなる。
ルスPRPによつて飽和させられる領域と飽和さ
せられない領域との区切りは、不完全であるか
ら、有効スライス枚数Nefとスライス枚数Ｎと
を、Nef＝Ｎとすることができないものの、従来
との比較の上で、有効スライス枚数Nefの向上は
大幅に改善されるものとなる。
なお、上記の実施例では、有効スライス部位に
対応するイメージング対象３次元領域を含み且つ
該領域よりもスライス方向に厚めの領域を選択励
起する方法として、スラブ用選択励起パルスSLP
の幅及び振幅を変えないでスライス用傾斜磁場
GSの強度を小さくすることにより行うものとし
ているが、これに代えて、スライス用傾斜磁場
GSの強度を変えないでスラブ用選択励起パルス
SLPの幅を小さく且つ振幅を大きくする、例え
ば、前記の第２図の例では、パルス幅を半分に
し、振幅を倍にするようにしてもよい。このよう
にすると、エコー時間TEの短縮、ひいてはスキ
ヤン時間の短縮が図られる。
対応するイメージング対象３次元領域を含み且つ
該領域よりもスライス方向に厚めの領域を選択励
起する方法として、スラブ用選択励起パルスSLP
の幅及び振幅を変えないでスライス用傾斜磁場
GSの強度を小さくすることにより行うものとし
ているが、これに代えて、スライス用傾斜磁場
GSの強度を変えないでスラブ用選択励起パルス
SLPの幅を小さく且つ振幅を大きくする、例え
ば、前記の第２図の例では、パルス幅を半分に
し、振幅を倍にするようにしてもよい。このよう
にすると、エコー時間TEの短縮、ひいてはスキ
ヤン時間の短縮が図られる。
上記では、プレサチユレーシヨンをFE法を基
本とした選択励起を伴う３次元フーリエ変換法に
適用した例を説明したが、SE法を基本とした選
択励起を伴う３次元フーリエ変換法に適用したも
のでもよい。この場合の選択励起特性を第３図に
示す。
本とした選択励起を伴う３次元フーリエ変換法に
適用した例を説明したが、SE法を基本とした選
択励起を伴う３次元フーリエ変換法に適用したも
のでもよい。この場合の選択励起特性を第３図に
示す。
この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施できるものである。
変形して実施できるものである。
［発明の効果］
よつて本発明によれば、スキヤン時間の増大を
招くことなく有効スライス枚数の増大を可能とし
た磁気共鳴イメージング装置を提供できるもので
ある。
招くことなく有効スライス枚数の増大を可能とし
た磁気共鳴イメージング装置を提供できるもので
ある。
第１図は本発明にかかる選択励起を伴う３次元
フーリエ変換法を実施し得る磁気共鳴イメージン
グ装置の一実施例のパルスシーケンスを示す図、
第２図はFE法へ適用する場合の選択励起特性を
示す図、第３図はSE法へ適用する場合の選択励
起特性を示す図、第４図は局所励起法のパルスシ
ーケンスを示す図、第５図〜第７図は同局所励起
法の作用を示す図、第８図は磁気共鳴イメージン
グ装置の構成を示す図、第９図は従来例にかかる
選択励起を伴う３次元フーリエ変換法のパルスシ
ーケンスを示す図、第１０図は従来例におけるデ
ータ収集を模式的に示す図、第１１図〜第１７図
は従来例の問題点を説明するためのものであつ
て、第１１図は従来例において選択励起特性が完
全矩形とならないことを示す図、第１２図は選択
励起特性が完全矩形である場合のスライス枚数を
示す図、第１３図は選択励起特性が完全矩形とな
らないことに伴い信号の入り込みを示す図、第１
４図は同信号の入り込みによる生成画像の例を示
す図、第１５図はフリツプ角と信号レベルとの関
係を示す図、第１６図及び第１７図はスリツプ角
と選択励起特性との関係を示す図である。 １……静磁場コイル、２……傾斜磁場発生コイ
ル、３……プローブ、４……静磁場制御系、５…
…送信器、６……受信器、７，８，９……傾斜磁
場電源、１０……シーケンサ、１１……コンピユ
ータシステム。
フーリエ変換法を実施し得る磁気共鳴イメージン
グ装置の一実施例のパルスシーケンスを示す図、
第２図はFE法へ適用する場合の選択励起特性を
示す図、第３図はSE法へ適用する場合の選択励
起特性を示す図、第４図は局所励起法のパルスシ
ーケンスを示す図、第５図〜第７図は同局所励起
法の作用を示す図、第８図は磁気共鳴イメージン
グ装置の構成を示す図、第９図は従来例にかかる
選択励起を伴う３次元フーリエ変換法のパルスシ
ーケンスを示す図、第１０図は従来例におけるデ
ータ収集を模式的に示す図、第１１図〜第１７図
は従来例の問題点を説明するためのものであつ
て、第１１図は従来例において選択励起特性が完
全矩形とならないことを示す図、第１２図は選択
励起特性が完全矩形である場合のスライス枚数を
示す図、第１３図は選択励起特性が完全矩形とな
らないことに伴い信号の入り込みを示す図、第１
４図は同信号の入り込みによる生成画像の例を示
す図、第１５図はフリツプ角と信号レベルとの関
係を示す図、第１６図及び第１７図はスリツプ角
と選択励起特性との関係を示す図である。 １……静磁場コイル、２……傾斜磁場発生コイ
ル、３……プローブ、４……静磁場制御系、５…
…送信器、６……受信器、７，８，９……傾斜磁
場電源、１０……シーケンサ、１１……コンピユ
ータシステム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被検体に印加される静磁場を発生する静磁場
発生手段と、 前記被検体に印加される傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、 前記被検体に印加される励起用高周波パルスを
発生する高周波パルス発生手段と、 前記被検体の所望３次元領域のスライス方向に
対する両側領域を飽和させ、次いで前記３次元領
域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚めの
領域をスライス用傾斜磁場及び高周波パルスによ
り選択励起した後に、前記３次元領域から３次元
磁気共鳴データを収集すべく、前記静磁場中に配
置された前記被検体に対し前記傾斜磁場及び前記
高周波パルスを所定条件で印加するためパルスシ
ーケンスを実行する制御手段と、 前記３次元領域から３次元磁気共鳴データを収
集する収集手段と、 前記制御手段が駆動されることにより前記被検
体から誘起し且つ前記収集手段より得られる前記
３次元磁気共鳴データを再構成処理して画像情報
を得る手段と、 を具備する磁気共鳴イメージング装置。 ２ 前記制御手段は、前記高周波パルスの幅及び
振幅を変えないで前記スライス用傾斜磁場の強度
を小さくすることにより、前記３次元領域を含み
且つ該領域よりもスライス方向に厚めの領域の選
択励起する構成である請求項１に記載の磁気共鳴
イメージング装置。 ３ 前記制御手段は、前記スライス用傾斜磁場の
強度を変えないで前記高周波パルスの幅を小さく
し且つ振幅を大きくすることにより、前記３次元
領域を含み且つ該領域よりもスライス方向に厚め
の領域の選択励起する構成である請求項１に記載
の磁気共鳴イメージング装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077034A JPH02255126A (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| DE69023683T DE69023683T2 (de) | 1989-03-29 | 1990-03-27 | Verfahren zur Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz. |
| US07/499,725 US5079504A (en) | 1989-03-29 | 1990-03-27 | Magnetic resonance imaging system |
| EP90105842A EP0390086B1 (en) | 1989-03-29 | 1990-03-27 | Magnetic resonance imaging method. |
Applications Claiming Priority (1)
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