JPS63109847A - 核磁気共鳴映像装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴（以下、ｒＮＭＲＪという）を用い
た映像装置に係り、特に均−磁場外の対象物体から生ず
るアーチファクトの除去を可能とするシーケンスに関す
る。

〔発明の背景〕

ＮＭＲ映像装置においては検査対象物からの信号を該対
象物体各部に対応させて分離・識別する必要がある。そ
のための方法として対象物体各部の置かれた磁場を異な
らせ、これにより上記対象物体各部の共鳴周波数あるい
は位相推移量を異ならせて位置の情報を得る手法がある
。第２図は上記方法の原理を説明するための図であって
、時間を高周波磁場、傾斜磁場、検出信号との関係が示
されている。この方法はＫｕｍａｒ　らによりフーリエ
・ズーグマトグラフイ法と名づけられており、その基本
ｇ理についてはＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ　Ｒｅ５ｏ−ｎａｎｃａ　（１８，１９−９３（１９
７５）　）に述べられている。また、この変形であるス
ピン・ワープ（Ｓｐｉｎ　Ｗａｒｐ　）法も提案されて
おり（Ｐｈｙ、　Ｍｅｄ。

Ｂｉｏｌ、　２５　、７５１　（１９８０）　）　、こ
れらに端を発し、種々の変形、改良がなされている。

さて、人体など空間的に広い部分の映像化では直径３０
〜５０■もの球空間内で０．０５〜２テスラ（以下Ｔと
記す）もの静磁界を数１０ｐｐｍ以内の均一度で発生さ
せる必要がある。そのためＮＭＲ映像装置では静磁場発
生部がコストの大半を占めることが多い。均一で広い磁
場を発生させる手段は種々の方式があるが、基本的には
均一空間が広ければ広いほどコストが高くなる。そこで
均一空間を実用的な広さに制限し、コストを低減するこ
とが考えられる。しかし、この方式には均一磁場外の対
象物体から強いアーチファクトを生ずる重大な問題があ
る。第３図〜第５図はこの問題を映像化の手法と関連し
て説明する図である。

便宜上２次元のスピンワープ法を例にとるが、他の手法
でも同様の問題が生ずることは以下の説明で容易に推察
されよう。第３図は静磁場の分布を示しており、ここで
は理解を容易にするため、半径ｒ内は−様な均一磁場で
あり、その外側で急速に磁場が低下あるいは増加してい
るものと仮定する。この静磁場中に検査物体を置き、ま
ずスライス面の選択を帯域制限した高周波磁場と傾斜磁
場Ｇｘを同時に印加して行なう。第４図はこの時の状況
を示しており、静磁場の低下の為、（イ）では、目的と
するスライス面Ｘ＝ＸＳ±ΔＸ以外にＸ　＝Ｘ　ａの付
近でも選択励起されることを示し、又（ロ）ではＺ＝０
のＸＹ面で、実際に選択励起される部分を示している。

ここで直線部分が目的とするスライス面であり、意図し
ない曲線部分も同時に選択励起されることに注意する必
要がある。

この状況はＺ＝０の部分のみでなく、静磁場の変化に応
じて２方向も含む３次元的に曲面で生ずる。

続いて傾斜磁場Ｇｚを印加し、Ｚ方向での位相エンコー
ドを行なう。最後に傾斜磁場Ｇｙを印加しながら信号を
ｍｍする。この時、Ｙ軸の位置に比例した磁場強度によ
り信号の周波数が変化し、Ｙ方向の位置情報が周波数の
差として表現される。

しかしスライス選択と同様に静磁場の低下の為、第５図
（イ）に示す如く、Ｙ軸上の別の位置で同じ周波数とな
る部分が発生する。（ロ）はＺ＝。

のＸＹ平面での状況を示すもので、第４図（ロ）の選択
励起面と関連し、図中の斜線部のうち右上の曲面部が意
図しない信号を発する。この状況はスライス面の選択と
同様に、静磁場の変化に応じて３次元的な曲面で生ずる
。もしこの部分にも対象物体が存在すると、本来のスラ
イス面の再構成画像上に曲面部分の像が重なり１強いア
ーチファクトを生ずる。理解を容易にするため、均一磁
場外で磁束密度が低下しているものと仮定し、また傾斜
磁場も理想的なリニア系としたが、この両者が別のノン
リニア成分を持つ場合も、曲面の形が変わるのみで同様
の問題を生ずることは容易に推察されよう。

人体を映像化する従来装置ではこの問題を避ける為、４
０口以上の広い均一空間が必要であり、その場合でも人
間の身長が長いため、画像の上下又は左右の一部にこの
為のアーチファクトが発生することがある。また、前記
の均一空間を狭める方式のコスト低減は従来の手法では
事実上不可能であった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、必要最小限の均一磁場を確保した低コス
トの静磁場発生装置でも、前記均一磁場外の対象物体か
らのアーチファクトを著しく減少させることを可能にし
たＮＭＲ映像装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

ＮＭＲ映像においては対象物体の位置情報を得るために
、傾斜磁場を用いて周波数を異ならせる手法を用いてい
る。この時、磁場のノンリニアのため、所望の部分以外
にも同じ周波数を発する部分が存在することに問題があ
る。

ところで、第３図、第４図（ロ）及び第５図（ロ）を参
照すると、アーチファクトを発する部分は傾斜磁場をか
けない静磁場のみの状態では所望のスライス面とは異な
った周波数帯にある。そこで、従来の映像化のシーケン
スに入る前に、まずアーチファクトを発する部分を包含
し所望のスライス面は含まない周波数帯で高周波磁場を
印加し、アーチファクトを発生する部分を励起する。

次に傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚのうち少なくとも１つを
強く印加することにより励起されたスピンの位相を極度
に回転させる。こうしておいて通常の映像化のシーケン
スを行なうと、発生するアーチファクトは対象物の高い
周波数成分として映像化される。通常の検査対象は低域
成分を多く含み、高い周波数成分のパワーは極めて小さ
いので、事実上認知できない程度にアーチファクトを低
減することが可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る核磁気共鳴映像装置の全体構成を
示すブロック図である。この核磁気共鳴映像装置は、核
磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の断層画像を
得るもので、静磁場発生磁石１０と、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）１１と、シーケンサ１２と、送信系１３と、磁場
勾配発生系１４と、受信系１５と信号処理系１６とから
成る。

上記静磁場発生磁石１０は、被検体１の周りにその体軸
方向または体軸と直交する方向に強く均一な静磁場を発
生させるもので、上記被検体１の周りのある広がりをも
った空間に永久磁石方式または常電導方式あるいは超電
導方式の磁場発生手段が配置されている。上記シーケン
サ１２は、ｃＰＵｌｌの制御で動作し、被検体１の断層
画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系１３及び
磁場勾配発生系１４並びに受信系１５に送るものである
。上記送信系１３は、高周波発振器１７と変調器１８と
高周波増幅器１９と送信側の高周波コイル２０ａとから
成り、上記高周波発振器１７から出力された高周波パル
スをシーケンサ１２の命令に従って変調器１８で振幅変
調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器
１９で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周
波コイル２０ａに供給することにより、電磁波が上記被
検体１に照射されるようになっている。上記磁場勾配発
生系１４は、ｘ、ｙ、ｚの三軸方向に巻がれた傾斜磁場
コイル２１と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電
源２２とから成り、上記シーケンサ１２からの命令に従
ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源２２を駆動するこ
とにより、Ｘ。

Ｙ、Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを被検体
１に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方
により、被検体１に対するスライス面を設定することが
できる。上記受信系１５は、受信側の高周波コイル２０
ｂと増幅器２３と直交位相検波器２４とＡ／Ｄ変換器２
５とから成り、上記送信側の高周波コイル２０ａから照
射された電磁波による被検体１の応答の電磁波（Ｎ　Ｍ
　Ｒ信号）は被検体１に近接して配置された高周波コイ
ル２０ｂで検出され、増幅器２３及び直交位相検波器２
４を介してＡ／Ｄ変換器２５に入力してデジタル量に変
換され、さらにシーケンサ１２からの命令によるタイミ
ングで直交位相検波器２４によりサンプリングされた二
基列の収集データとされ、その信号が信号処理系１６に
送られるようになっている。この信号処理系１６は、Ｃ
ＰＵＩＩと、磁気ディスク２６及び磁気テープ２７等の
記録装置と、ＣＲＴ等のデススプレィ２８とがら成り、
上記ＣＰ’ＵＩＩでフーリエ変換、補正係数計算像再構
成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あるいは複
数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化し
てディスプレイ２８に表示するようになっている。なお
、第１図において、送信側及び受信側の高周波コイル２
０ａ、２０ｂと傾斜磁場コイル２１は、被検体１の周り
の空間に配置された静磁場発生磁石１０の磁場空間内に
配置されている。

ここで本発明においては、前記目的を達成するためにシ
ーケンサ１２により通常の映像化のシーケンスを行なう
直前に、前記のアーチファクトを発生する部分の選択励
起及び位相回転を行なう。

第６図はスピンワープ法のＳＲシーケンスに本発明の方
式を適用した場合のシーケンスを示す。

図中ａ及びｂが本発明により付加した部分である。

ａでは各傾斜磁場を印加しない状態で均一磁場外のアー
チファクトを発生する部分での周波数成分（ｆ＆）で９
０”パルスを印加し、その部分のスピンを９０°倒す。

次にｂの部分ではＯｘ、Ｇｙ。

Ｇｚを印加し、励起したスピンの位相を極度に回。

転させる。この操作により、アーチファクトを発する部
分の信号量を極度に低下させることができる。その後Ｑ
＋　ｄ、ｅ＋　ｆの各シーケンスによりスライス選択ス
ライス面の位相合せ２位相エンコード、周波数エンコー
ド中の信号計測を行なう。

ここで映像化においてはＧｘの量をステップ的に変化し
、第６図のシーケンスを繰り返して計測することは従来
のシーケンスと同様である。また第６図では９０°の選
択励起パルスに５ｉｎｃ関数の１部を用いたが第７図の
ようにＧｕｓｓ関数やＦＭ波などこれらの変形または組
合せパルスを用いても良い。さらに第６図ではｂの部分
でＧｘ、Ｇｙ。

Ｇｚの３軸方向に傾斜磁場を印加しているが、少なくと
も１軸に印加しても同様の効果が得られる。

また９０”パルスのスライス方向の精度が良い場合は、
ｂ部分の傾斜磁場を印加しなくとも、映像化の為の９０
’パルス（ｄ部分）により、アーチファクトを発する部
分が１８０＠回転するため、実質的に信号とならず、ア
ーチファクトが低減できる。

第６図では２次元のスピンワープ法での実施例を示した
が、本発明での目的と手法が理解されれば、一般的なＮ
ＭＲ映像に本発明の手法が適用できることは容易に推察
できる０例えば、選択励起に９０°パルスを用いず、角
度を変えた場合、スピンエコーを用いる場合、マルチス
ライスやマルチエコーを行なう場合２次元ではなく３次
元映像の場合、位相エンコードを行なう２０　Ｆ　’ｒ
法ではなくＸ線ＣＴの如き投影再構成法による場合など
である。

第８図は、種々の映像法に本発明の手段を用いる場合を
示す図である。図中Ｃの部分に従来の映像化の為のシー
ケンスのうち静磁場と直交する信号成分を発生させるた
めのシーケンスを用い、その直前に前記第６図ａ、ｂと
同様のシーケンスを実行することにより前記目的を達成
する。第８図の手法ではＮＭＲ映像で用いられるＳＲ法
、ＳＥ法、ＩＲ法の全てに本発明の手法が適用できるこ
とが推察されよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、均一磁場外の対
象物体から生ずるアーチファクトを著しく低減すること
が可能となり、対象物体よりも小さい均一磁場を持つ経
済性の高い静磁場発生装置を用いても前記問題を解消す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である核磁気共鳴装置の枯成
を示す図、第２図はフーリエ・ズーグマトグラフイ法の
原理図、第３図は静磁場を説明する図、第４図および第
５図、第６図、第７図、第８図は本発明の実施例で用い
るパルスシーケンスを示す図である。 １１・・・中央処理装置、１２・・・シーケンサ、１３
・・・送信系、１４・・・磁場勾配発生系、１５・・・
受信系。 １６・・・信号処理系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場発生手
   段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信号検
   出手段と、上記検出信号を使つて対象物体の物理的性質
   をあらわす画像を得る画像再構成手段とを備えた検査装
   置において、前記映像化しようとする部分について静磁
   場と直交する信号成分を発生させるシーケンスを行なう
   前に、映像化する部分を含まない部分を選択的に励起す
   る高周波磁場を印加するシーケンス機能を具備したこと
   を特徴とする核磁気共鳴映像装置。 ２、前記高周波磁場の印加の後に傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、
   Ｇｚのうち少なくとも１つを印加することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の核磁気共鳴映像装置。