JPS63300750A - 像の人為効果を減らす方法 - Google Patents
像の人為効果を減らす方法Info
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- JPS63300750A JPS63300750A JP63126068A JP12606888A JPS63300750A JP S63300750 A JPS63300750 A JP S63300750A JP 63126068 A JP63126068 A JP 63126068A JP 12606888 A JP12606888 A JP 12606888A JP S63300750 A JPS63300750 A JP S63300750A
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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
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
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- G01R33/567—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution gated by physiological signals, i.e. synchronization of acquired MR data with periodical motion of an object of interest, e.g. monitoring or triggering system for cardiac or respiratory gating
- G01R33/5673—Gating or triggering based on a physiological signal other than an MR signal, e.g. ECG gating or motion monitoring using optical systems for monitoring the motion of a fiducial marker
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は核磁気共鳴作像(NMRイメージング)方法
に関する。更に具体的に云えば、この発明は、例えばN
MR走査中の被検体の動きによる略周期的なNMR信号
の変動が原因で起こる像の人為効果(アーティファクト
)を制御する方法に関する。
に関する。更に具体的に云えば、この発明は、例えばN
MR走査中の被検体の動きによる略周期的なNMR信号
の変動が原因で起こる像の人為効果(アーティファクト
)を制御する方法に関する。
NMRは患者の解剖学的な特徴の像を求める為に開発さ
れている。こう云う像は核スピンの分布(典型的には水
及び組織に伴う陽子)、スピン−格子緩和時間T1及び
/又はスピン−スピン緩和時間T2を示し、医学的に診
断価値がある。像を構成する為のNMRデータは、多重
角度投影再生及びフーリエ変換(FT)の様な利用し得
る多くの方式の1つを用いて収集することができる。典
型的には、こう云う方式は、逐次的に実施される複数個
の図で構成されたパルス順序を用いる。各々の図が1つ
又は更に多くのNMR実験を含むことがあり、各々の実
験は、少くともRF励振パルスと、得られるNMR信号
に空間情報を符号化する為の磁界勾配パルスとを有する
。周知の様に、NMR信号は自由誘導減衰(F I D
)であってもよいが、スピンエコー信号であることが好
ましい。
れている。こう云う像は核スピンの分布(典型的には水
及び組織に伴う陽子)、スピン−格子緩和時間T1及び
/又はスピン−スピン緩和時間T2を示し、医学的に診
断価値がある。像を構成する為のNMRデータは、多重
角度投影再生及びフーリエ変換(FT)の様な利用し得
る多くの方式の1つを用いて収集することができる。典
型的には、こう云う方式は、逐次的に実施される複数個
の図で構成されたパルス順序を用いる。各々の図が1つ
又は更に多くのNMR実験を含むことがあり、各々の実
験は、少くともRF励振パルスと、得られるNMR信号
に空間情報を符号化する為の磁界勾配パルスとを有する
。周知の様に、NMR信号は自由誘導減衰(F I D
)であってもよいが、スピンエコー信号であることが好
ましい。
この発明の好ましい実施例を[スピン捩れ形(スピン・
ワープ法)」とよく呼ばれる周知のFT方式の一変形に
ついて詳しく説明する。然し、この発明の方法がFT作
像方法に制限されず、米国特許第4,471,306号
に記載された多重角度投影再生、及び米国特許第4.0
70,611号に記載されたFT方式の別の変形の様な
その他の方式にも有利に実施することができることを承
知されたい。スピン捩れ、方式は、フィジックス・イン
・メディスン・アンド・バイオロジー誌。
ワープ法)」とよく呼ばれる周知のFT方式の一変形に
ついて詳しく説明する。然し、この発明の方法がFT作
像方法に制限されず、米国特許第4,471,306号
に記載された多重角度投影再生、及び米国特許第4.0
70,611号に記載されたFT方式の別の変形の様な
その他の方式にも有利に実施することができることを承
知されたい。スピン捩れ、方式は、フィジックス・イン
・メディスン・アンド・バイオロジー誌。
第25巻、第751頁乃至第7513頁所載(1980
年)のW、 A、ニーデルシュタイン他の論文「スピン
捩れ形NMR作像及び人体の全身作像に対する応用」に
記載されている。
年)のW、 A、ニーデルシュタイン他の論文「スピン
捩れ形NMR作像及び人体の全身作像に対する応用」に
記載されている。
簡単に云うと、スピン捩れ方式は、NMRスピンエコー
信号を収集する前に、可変振幅の位相符号化磁界勾配パ
ルスを用いて、この勾配の方向に空間情報を位相符号化
する。例えば、2次元形(2DFT)では、その方向に
位相符号化勾配(Gy)を印加することにより、空間情
報が1つの方向に符号化され、その後位相n帰化方向に
対して直交する方向の磁界勾配(G7)の存在の下にス
ピンエコー信号を観測する。スピンエコーの間に存在す
る勾配が、空間情報を直交方向に符号化する。典型的な
2DFTパルス順序では、それから全体の像を再生する
ことができる様な1組のNMRデータを発生する為に収
集される一連の図で、位相符号化勾配パルスGyの大き
さが単調に増加(ΔGy)される。
信号を収集する前に、可変振幅の位相符号化磁界勾配パ
ルスを用いて、この勾配の方向に空間情報を位相符号化
する。例えば、2次元形(2DFT)では、その方向に
位相符号化勾配(Gy)を印加することにより、空間情
報が1つの方向に符号化され、その後位相n帰化方向に
対して直交する方向の磁界勾配(G7)の存在の下にス
ピンエコー信号を観測する。スピンエコーの間に存在す
る勾配が、空間情報を直交方向に符号化する。典型的な
2DFTパルス順序では、それから全体の像を再生する
ことができる様な1組のNMRデータを発生する為に収
集される一連の図で、位相符号化勾配パルスGyの大き
さが単調に増加(ΔGy)される。
NMR像データを収集する間の対象の動きか位相符号化
方向にぼけ及び「ゴースト」の両方を生ずる。ゴースト
は、特に動きが周期的であるか或いは周期的に近い時に
目につく。心臓及び呼吸の運動を含む大抵の生理学的な
運動では、NMR信号の各々の図は、収集窓の間、対象
を不動とみなすことかできるくらいに短い期間内に収集
される。
方向にぼけ及び「ゴースト」の両方を生ずる。ゴースト
は、特に動きが周期的であるか或いは周期的に近い時に
目につく。心臓及び呼吸の運動を含む大抵の生理学的な
運動では、NMR信号の各々の図は、収集窓の間、対象
を不動とみなすことかできるくらいに短い期間内に収集
される。
ぼけ及びゴーストは、図ごとに対象の現われ方が一貫し
ないこと、特に動きにより、NMR信号の振幅及び/又
は位相が変化することによるものである。
ないこと、特に動きにより、NMR信号の振幅及び/又
は位相が変化することによるものである。
データの収集を対象の機能サイクルと同期させれば、ぼ
け及びゴーストの両方を減らすことができる。この方法
はゲート形NMR走査と呼ばれるか、その目的は、相次
ぐ機能サイクル中の同じ点でNMRデータを収集して、
各々の図で対象が同じに「見える」様にすることである
。ゲート形の欠点ハ、NMRデータが、対象の機能サイ
クルの小さな一部分の間しか収集することができないこ
とであり、最も短い、使えるパルス順序を用いた時でも
、このゲート方式はデータ収集時間をかなり長くする。
け及びゴーストの両方を減らすことができる。この方法
はゲート形NMR走査と呼ばれるか、その目的は、相次
ぐ機能サイクル中の同じ点でNMRデータを収集して、
各々の図で対象が同じに「見える」様にすることである
。ゲート形の欠点ハ、NMRデータが、対象の機能サイ
クルの小さな一部分の間しか収集することができないこ
とであり、最も短い、使えるパルス順序を用いた時でも
、このゲート方式はデータ収集時間をかなり長くする。
作像する対象の動きによるものと似た性格のゴーストの
人為効果か、NMR信号のこの他の略周期的な歪みによ
っても起こる。例えば、受信したNMR信号の振幅又は
位相の変動が、検査されない対象の動きによるRFコイ
ルの特性の変化によって起こることがある。NMR信号
の変動は雑音源、例えばその位相が略周期的に図ごとに
変化する様な線路周波数の雑音が原因で起こることもあ
る。こう云う人為効果を減らすことに関心があり、それ
がこの発明の範囲内である。作像する対象の動きによる
信号の歪み並びに上に述べた間接的な原因による歪みを
包括的に以下周期的な信号変動と呼ぶが、これは変動が
厳密に周期的な場合に限らない。
人為効果か、NMR信号のこの他の略周期的な歪みによ
っても起こる。例えば、受信したNMR信号の振幅又は
位相の変動が、検査されない対象の動きによるRFコイ
ルの特性の変化によって起こることがある。NMR信号
の変動は雑音源、例えばその位相が略周期的に図ごとに
変化する様な線路周波数の雑音が原因で起こることもあ
る。こう云う人為効果を減らすことに関心があり、それ
がこの発明の範囲内である。作像する対象の動きによる
信号の歪み並びに上に述べた間接的な原因による歪みを
包括的に以下周期的な信号変動と呼ぶが、これは変動が
厳密に周期的な場合に限らない。
ゴーストの人為効果を除く為に提案された1つの方法が
米国特許第4,567.893号に記載されている。こ
の米国特許では、ゴーストと作像する対象の間の、像の
中での距離は、NMRパルス順序の繰返し時間が、(図
ごとに2和文番のRF励振パルスを米国特許第4,44
3,760号に記載される様に使う場合)周期的な信号
変動の持続時間の1/4の奇数倍である時、最大になる
ことが認識されている。この比を使って、呼吸運動によ
るゴーストを軽減することができることが認識されてい
る。実際、この方法は像の品質を改善するが、NMRパ
ルス順序の繰返し時間に制約を加え、合計走査時間が一
層長くなる場合が多い。
米国特許第4,567.893号に記載されている。こ
の米国特許では、ゴーストと作像する対象の間の、像の
中での距離は、NMRパルス順序の繰返し時間が、(図
ごとに2和文番のRF励振パルスを米国特許第4,44
3,760号に記載される様に使う場合)周期的な信号
変動の持続時間の1/4の奇数倍である時、最大になる
ことが認識されている。この比を使って、呼吸運動によ
るゴーストを軽減することができることが認識されてい
る。実際、この方法は像の品質を改善するが、NMRパ
ルス順序の繰返し時間に制約を加え、合計走査時間が一
層長くなる場合が多い。
更にこれは動きが周期的であると仮定している。
被検体の呼吸が不規則である時、ゴーストがぼけ、関心
のある像の領域に重なることがある為、その効果が低減
する。
のある像の領域に重なることがある為、その効果が低減
する。
周期的な信号変動による望ましくない影響を減らす別の
方法が、1985年8月16日に出願された係属中の米
国特許出願通し番号第766.842号に記載されてい
る。この方法の一実施例では、信号の変動周期(例えば
患者の呼吸による)に対して仮定を立て、図の順序を普
通の様に位相符号化勾配が単調に増加するものから、予
め選ばれた順序に変えている。これは、勾配パラメータ
、即ち位相符号化勾配パルスの振幅(スピン捩れ方法の
場合)又は読取勾配パルスの方向(多重角度投影再生方
法の場合)を用いる順序を設定することを含む。信号変
動の所定の周期に対し、位相符号化振幅(又は勾配の方
向)の関数としてのNMR信号変動を所望の周波数にす
る様に、図の順序を選ぶ。一実施例では、図の順序は、
変動周期が合計NMR走査時間に等しくなり(低周波)
、−この為ゴーストの人為効果が作像する対象にできる
だけ接近する様に、図の順序を選ぶ。別の実施例−8= (高周波)では、図の順序は、ゴーストの人為効果をで
きるだけ対象から遠ざける様に、変動周期ができるだけ
短く見える様に選ぶ。
方法が、1985年8月16日に出願された係属中の米
国特許出願通し番号第766.842号に記載されてい
る。この方法の一実施例では、信号の変動周期(例えば
患者の呼吸による)に対して仮定を立て、図の順序を普
通の様に位相符号化勾配が単調に増加するものから、予
め選ばれた順序に変えている。これは、勾配パラメータ
、即ち位相符号化勾配パルスの振幅(スピン捩れ方法の
場合)又は読取勾配パルスの方向(多重角度投影再生方
法の場合)を用いる順序を設定することを含む。信号変
動の所定の周期に対し、位相符号化振幅(又は勾配の方
向)の関数としてのNMR信号変動を所望の周波数にす
る様に、図の順序を選ぶ。一実施例では、図の順序は、
変動周期が合計NMR走査時間に等しくなり(低周波)
、−この為ゴーストの人為効果が作像する対象にできる
だけ接近する様に、図の順序を選ぶ。別の実施例−8= (高周波)では、図の順序は、ゴーストの人為効果をで
きるだけ対象から遠ざける様に、変動周期ができるだけ
短く見える様に選ぶ。
従来のこの方法は人為効果を減らす上で効果があり、変
動が割合規則的で既知の周波数であれば、成る点では理
想的である。他方、運動の時間的な周期について立てた
仮定が(例えば、患者の呼吸パターンが変化するか不規
則である為に)成立しない場合、この方法はあまり抵抗
力がない。そう云う場合、ゴーストを対象にできるだけ
近づけるか或いは対象からできるだけ遠ざけるかと云う
集束がぼけてくる。この問題に対する解決策が1985
年8月16日に出願された係属中の米国特許出願通し番
号第766.733号に記載されている。この方法では
、走査を実行する時、単調でない図の順序を決定し、そ
れか周期の変化に応答する様にして、信号変動と勾配パ
ラメータの間に所望の関係(低周波又は高周波)を生ず
る様にする。
動が割合規則的で既知の周波数であれば、成る点では理
想的である。他方、運動の時間的な周期について立てた
仮定が(例えば、患者の呼吸パターンが変化するか不規
則である為に)成立しない場合、この方法はあまり抵抗
力がない。そう云う場合、ゴーストを対象にできるだけ
近づけるか或いは対象からできるだけ遠ざけるかと云う
集束がぼけてくる。この問題に対する解決策が1985
年8月16日に出願された係属中の米国特許出願通し番
号第766.733号に記載されている。この方法では
、走査を実行する時、単調でない図の順序を決定し、そ
れか周期の変化に応答する様にして、信号変動と勾配パ
ラメータの間に所望の関係(低周波又は高周波)を生ず
る様にする。
上に述べた「図の順序を定める」方式は、ゴーストの人
為効果を扱う上で特に効果があるが、かなり動く対象の
一部分に於ける局部的な歪み及びぼけは依然として問題
である。
為効果を扱う上で特に効果があるが、かなり動く対象の
一部分に於ける局部的な歪み及びぼけは依然として問題
である。
発明の要約
この発明は作像する対象の動きの様な事象が原因で起こ
る略周期的な信号変動によるNMR像の人為効果を減ら
す方法に関する。更に具体的に云えば、この発明は図の
順序を定める方式をゲート形NMR走査方式と組合せて
、周期の選ばれた期間の間しか、NMRデータを収集し
ない様にしたNMR作像方法に関する。例えば人体の呼
吸によって周期性か生ずる場合、ゲート形NMR方式を
用いて、呼吸サイクルの内、動きが極く少ない一部分の
間だけ、NMRデータを収集する。図の順序を定める方
式をデータ収集「窓」の間に用いて、ゴースト及びぼけ
の人為効果を更に減らす。
る略周期的な信号変動によるNMR像の人為効果を減ら
す方法に関する。更に具体的に云えば、この発明は図の
順序を定める方式をゲート形NMR走査方式と組合せて
、周期の選ばれた期間の間しか、NMRデータを収集し
ない様にしたNMR作像方法に関する。例えば人体の呼
吸によって周期性か生ずる場合、ゲート形NMR方式を
用いて、呼吸サイクルの内、動きが極く少ない一部分の
間だけ、NMRデータを収集する。図の順序を定める方
式をデータ収集「窓」の間に用いて、ゴースト及びぼけ
の人為効果を更に減らす。
この発明の全般的な目的はNMR像の品質を改善するこ
とである。ゲート形NMR走査方式を図の順序を並べ変
える方式と組合せることにより、像の品質に相乗的な改
静か得られる。図の順序を並べ変える方式は、特にゴー
ストの人為効果を除<」二で役立ち、ゲー ト形NMR
走査方式は、特にぼけの人為効果をなくすのに役立つ。
とである。ゲート形NMR走査方式を図の順序を並べ変
える方式と組合せることにより、像の品質に相乗的な改
静か得られる。図の順序を並べ変える方式は、特にゴー
ストの人為効果を除<」二で役立ち、ゲー ト形NMR
走査方式は、特にぼけの人為効果をなくすのに役立つ。
この発明の別の1」的は、NMRデータを収集するのに
必要な合計時間を短縮することである。各々の期間中に
NMRデータを収集する窓を、普通のゲート形走査の場
合に比べて広げても、像の品質に著しい影響がない。こ
の為、著るしい時間の犠牲を払わずに、ゲート形NMR
走査方式の利点を達成することができる。
必要な合計時間を短縮することである。各々の期間中に
NMRデータを収集する窓を、普通のゲート形走査の場
合に比べて広げても、像の品質に著しい影響がない。こ
の為、著るしい時間の犠牲を払わずに、ゲート形NMR
走査方式の利点を達成することができる。
この発明の上記並びにその他の目的及び利点は、以下の
説明から明らかになろう。この説明を図面について行な
うが、図面にはこの発明の好ましい実施例が例として示
されている。然し、この実施例は必ずしもこの発明の全
範囲を表わすものではなく、従ってこの発明の範囲を定
めるにあたっては特許請求の範囲を参照されたい。
説明から明らかになろう。この説明を図面について行な
うが、図面にはこの発明の好ましい実施例が例として示
されている。然し、この実施例は必ずしもこの発明の全
範囲を表わすものではなく、従ってこの発明の範囲を定
めるにあたっては特許請求の範囲を参照されたい。
好ましい実施例の説明
第1図はこの発明の好ましい実施例を用いたNMR作像
装置の簡略ブロック図である。装置がパルス制御モジュ
ール112を含み、これがホスト・コンピュータ114
の制御の下に、包括的に116に示した磁界勾配電源に
対し、正しいタイミングのパルス波形信号を供給する。
装置の簡略ブロック図である。装置がパルス制御モジュ
ール112を含み、これがホスト・コンピュータ114
の制御の下に、包括的に116に示した磁界勾配電源に
対し、正しいタイミングのパルス波形信号を供給する。
電源116が、全体をブロック118で示した勾配コイ
ル集成体の一部分を形成する勾配コイルを付勢する。集
成体は、デカルト座標系の夫々x、 y及び2方向の
Gl + Gl及びG工磁界勾配を発生するコイルを持
っている。NMR作像にG、X、Gン及びG2勾配を使
うことを後で第2図について説明する。
ル集成体の一部分を形成する勾配コイルを付勢する。集
成体は、デカルト座標系の夫々x、 y及び2方向の
Gl + Gl及びG工磁界勾配を発生するコイルを持
っている。NMR作像にG、X、Gン及びG2勾配を使
うことを後で第2図について説明する。
第1図の説明を続けると、パルス制御モジュール112
か、RF合成器120に作動パルスを供給する。この合
成器はRF)ランシーバの一部分であり、このトランシ
ーバの一部分が破線のブロック122に囲まれている。
か、RF合成器120に作動パルスを供給する。この合
成器はRF)ランシーバの一部分であり、このトランシ
ーバの一部分が破線のブロック122に囲まれている。
パルス制御モジュール112は、RF周波数合成器12
0の出力を変調する変調器124に対する信号も供給す
る。変調されたRF倍信号、RF電力増幅器128及び
送信/受信スイッチ130を介して、RFコイル集成体
126に印加される。RF倍信号使って、作像しようと
するサンプル物体(図面に示してない)にある核スピン
を励振する。
0の出力を変調する変調器124に対する信号も供給す
る。変調されたRF倍信号、RF電力増幅器128及び
送信/受信スイッチ130を介して、RFコイル集成体
126に印加される。RF倍信号使って、作像しようと
するサンプル物体(図面に示してない)にある核スピン
を励振する。
励振された核スピンからのNMR信号をRFコイル集成
体126で感知し、送信/受信スイッチ130を介して
RF前置増幅器132に印加する。
体126で感知し、送信/受信スイッチ130を介して
RF前置増幅器132に印加する。
増幅されたNMR信号が直角位相検波器134に印加さ
れ、検波信号がA/D変換器136によってディジタル
化され、記憶の為並びに周知の様に処理する為に、コン
ピュータ114に印加される。
れ、検波信号がA/D変換器136によってディジタル
化され、記憶の為並びに周知の様に処理する為に、コン
ピュータ114に印加される。
第2図は、2次元「スピン捩れ形」とも呼ばれる2次元
フーリエ変換(2FDT)の名前で知られる、従来の作
像パルス順序の2つの図を示しているが、次にこの図に
ついて説明する。このパルス順序は、検査する物体の像
を再生する為の作像用NMR形データを周知の形で得る
のに役立つ。
フーリエ変換(2FDT)の名前で知られる、従来の作
像パルス順序の2つの図を示しているが、次にこの図に
ついて説明する。このパルス順序は、検査する物体の像
を再生する為の作像用NMR形データを周知の形で得る
のに役立つ。
2つの図が“A″及び“B”と記されており、これらは
、位相符号化勾配磁界Gyを別とすると、同一である。
、位相符号化勾配磁界Gyを別とすると、同一である。
各々の図は、位相交番RF励振パルスを用いるパルス順
序であり、前に引用した米国特許第4,443,760
号に記載されている様に、これがNMR装置の成るベー
スライン誤差を相殺する位相交番のNMR信号S+
(t)及びFz’ (t)を発生する。
序であり、前に引用した米国特許第4,443,760
号に記載されている様に、これがNMR装置の成るベー
スライン誤差を相殺する位相交番のNMR信号S+
(t)及びFz’ (t)を発生する。
第2図の図Aについて説明すると、期間1(横軸に沿っ
て示す)に、正の62磁界勾配パルスの存在の下に、選
択性90°RF励振パルスが印加されることが示されて
いる。パルス制御モジュール112(第1図)が、周波
数合成器120及び変調器124に必要な制御信号を供
給して、この結果得られる励振パルスが、作像する物体
の予定の領域にある核スピンだけを励振するのに正しい
位相及び周波数になる様にする。典型的には、励振パル
スは(sin x) /x関数によって振幅変調するこ
とができる。合成器120の周波数は、周知のラーモア
方程式に従って、印加される分極磁界の強さと、特定の
NMR種目に関係する。パルス制御モジュール112は
、勾配電源116にも作動信号を印加して、この場合は
G:!勾配パルスを発生する。
て示す)に、正の62磁界勾配パルスの存在の下に、選
択性90°RF励振パルスが印加されることが示されて
いる。パルス制御モジュール112(第1図)が、周波
数合成器120及び変調器124に必要な制御信号を供
給して、この結果得られる励振パルスが、作像する物体
の予定の領域にある核スピンだけを励振するのに正しい
位相及び周波数になる様にする。典型的には、励振パル
スは(sin x) /x関数によって振幅変調するこ
とができる。合成器120の周波数は、周知のラーモア
方程式に従って、印加される分極磁界の強さと、特定の
NMR種目に関係する。パルス制御モジュール112は
、勾配電源116にも作動信号を印加して、この場合は
G:!勾配パルスを発生する。
第2図の説明を続けると、期間2に、GX+Gy及びG
2勾配パルスが同時に印加される。期間2の62勾配は
位相戻しパルスであって、典型的には、期間2に亘る勾
配波形の時間積分が、期間1の62勾配波形の時間積分
の一1/2倍に大体等しくなる様に選ばれる。負の02
パルスの機能は、期間1に励振された核スピンの位相戻
しをすることである。Gy勾配パルスが、勾配の方向に
空間情報を符号化する為に、図A、 B・・・等の各
々で異なる振幅を持つ様に選ばれる位相符号化パルスで
ある。相異なるGy勾配の振幅の数は、再生像か位相符
号化方向(Y)に持つ画素分解要素の数と少くとも等し
くなる様に選ぶのが典型的である。典型的には、128
個、256個又は512個の相異なる勾配Gyの振幅を
選び、典型的なNMR装置では、NMR走査が完了する
まで、Gyの値を図ごとに一定量だけ増加する。
2勾配パルスが同時に印加される。期間2の62勾配は
位相戻しパルスであって、典型的には、期間2に亘る勾
配波形の時間積分が、期間1の62勾配波形の時間積分
の一1/2倍に大体等しくなる様に選ばれる。負の02
パルスの機能は、期間1に励振された核スピンの位相戻
しをすることである。Gy勾配パルスが、勾配の方向に
空間情報を符号化する為に、図A、 B・・・等の各
々で異なる振幅を持つ様に選ばれる位相符号化パルスで
ある。相異なるGy勾配の振幅の数は、再生像か位相符
号化方向(Y)に持つ画素分解要素の数と少くとも等し
くなる様に選ぶのが典型的である。典型的には、128
個、256個又は512個の相異なる勾配Gyの振幅を
選び、典型的なNMR装置では、NMR走査が完了する
まで、Gyの値を図ごとに一定量だけ増加する。
期間2のGい勾配パルスは、スピンエコー信号S+
(t)の発生時点を期間4に遅延させる様に、予定量だ
け、励振された核スピンを位相外しするのに必要な位相
外しパルスである。スピンエコー信号が、典型的には、
期間3に180°RFバルスを印加することによって発
生される。公知の様に、180°RFパルスは、スピン
エコー信号を発生する様にスピンの位相外し方向を反転
するパルスである。スピンエコー信号が、勾配パルスG
、の存在の下に、期間4に標本化され、この勾配の方向
(X)に空間情報を符号化する。
(t)の発生時点を期間4に遅延させる様に、予定量だ
け、励振された核スピンを位相外しするのに必要な位相
外しパルスである。スピンエコー信号が、典型的には、
期間3に180°RFバルスを印加することによって発
生される。公知の様に、180°RFパルスは、スピン
エコー信号を発生する様にスピンの位相外し方向を反転
するパルスである。スピンエコー信号が、勾配パルスG
、の存在の下に、期間4に標本化され、この勾配の方向
(X)に空間情報を符号化する。
前に述べた様に、各々の図で追加のNMR測定を用いる
ことにより、ベースライン誤差成分が除去される。この
2番目の測定は、図Aの期間5のRF励振パルスか、図
Aの期間1の励振パルスに比べて(マイナスの符号で示
す様に)180°位相外れになる様に選ばれていること
を別とすれば、最初の測定と略同−である。その結果、
期間8のスピンエコー信号S+’ (t)は、期間4
のスピンエコー信号Sz (t)に対して1800位
相外れである。信号S+’(t)をS+ (t)から
減算すれば、信号S1’ (t)で符号が反転する信
号成分だけが残る。こうしてベースライン誤差成分が相
殺される。
ことにより、ベースライン誤差成分が除去される。この
2番目の測定は、図Aの期間5のRF励振パルスか、図
Aの期間1の励振パルスに比べて(マイナスの符号で示
す様に)180°位相外れになる様に選ばれていること
を別とすれば、最初の測定と略同−である。その結果、
期間8のスピンエコー信号S+’ (t)は、期間4
のスピンエコー信号Sz (t)に対して1800位
相外れである。信号S+’(t)をS+ (t)から
減算すれば、信号S1’ (t)で符号が反転する信
号成分だけが残る。こうしてベースライン誤差成分が相
殺される。
図Aについて上に説明した過程が、位相符号化勾配Gy
の全ての振幅に対し、図B等に対して繰返される。この
走査の間に収集されたNMRデータがホスト・コンピュ
ータ114に記憶され、そこで処理されて、CRT表示
装置を制御するのに適当な像データを発生する。
の全ての振幅に対し、図B等に対して繰返される。この
走査の間に収集されたNMRデータがホスト・コンピュ
ータ114に記憶され、そこで処理されて、CRT表示
装置を制御するのに適当な像データを発生する。
前に述べた様に、完全な走査は、位相符号化勾配Gyの
値をその数値範囲全体に亘って増分的に変えることによ
って行なわれるのが典型的である。
値をその数値範囲全体に亘って増分的に変えることによ
って行なわれるのが典型的である。
このことが第3図に示されており、この図では、見やす
い様にする為に、32個の図だけを持つ走査が示されて
いる。各々の点がGy勾配磁界の1つの大きさを表わし
、この大きさが図の番号の関数として直線的に増加する
ことが分かる。この普通の走査は「単調」な図の順序を
持つと云う。
い様にする為に、32個の図だけを持つ走査が示されて
いる。各々の点がGy勾配磁界の1つの大きさを表わし
、この大きさが図の番号の関数として直線的に増加する
ことが分かる。この普通の走査は「単調」な図の順序を
持つと云う。
上に述べた普通のNMR走査を行なうと、作像する物体
の平面又はスライス内にある全ての物理的な場所からN
MRデータか収集される。正確な、像を再生する時、物
体及び測定条件の両方が、NMR走査全体を完了するの
に必要な時間の間、安定であるか又は一定でなければな
らない。この発明は、そうならないで、測定条件が成る
循環的な又は循環的に近い形で変化する様なもっと実際
的な場合を取」二げる。
の平面又はスライス内にある全ての物理的な場所からN
MRデータか収集される。正確な、像を再生する時、物
体及び測定条件の両方が、NMR走査全体を完了するの
に必要な時間の間、安定であるか又は一定でなければな
らない。この発明は、そうならないで、測定条件が成る
循環的な又は循環的に近い形で変化する様なもっと実際
的な場合を取」二げる。
人体の腹を通る像を発生する時、この様な1つの場合が
起こる。この場合、作像する材料の多くは、被検体の呼
吸の為に動いており、全体の像に対するNMRデータを
収集するのに要する時間は、多数の呼吸サイクルを超え
る場合が多い。呼吸サイクル全体に亘って連続的にNM
Rデータを収集すると、被検体の配置が図ごとに異なり
、再生像は動きによる多くの人為効果を持つ。
起こる。この場合、作像する材料の多くは、被検体の呼
吸の為に動いており、全体の像に対するNMRデータを
収集するのに要する時間は、多数の呼吸サイクルを超え
る場合が多い。呼吸サイクル全体に亘って連続的にNM
Rデータを収集すると、被検体の配置が図ごとに異なり
、再生像は動きによる多くの人為効果を持つ。
この発明の一面は、呼吸サイクルの一部分の間たけ、N
MRデータを収集することにより、こう云う動きによる
人為効果を減らすことである。例えば、呼気の終りに、
短い期間の間、動きが比較的少ない様な呼吸サイクルの
平坦部に達する。この短い期間の間だけ、NMRデータ
を収集することにより、動きによる人為効果の多くが除
かれる。
MRデータを収集することにより、こう云う動きによる
人為効果を減らすことである。例えば、呼気の終りに、
短い期間の間、動きが比較的少ない様な呼吸サイクルの
平坦部に達する。この短い期間の間だけ、NMRデータ
を収集することにより、動きによる人為効果の多くが除
かれる。
この方式は、データ収集順序を、被検体の呼吸と同期し
て付能及び不作動にすること、或いは云い換えれば、各
々の呼吸サイクルの間にオン及びオフにゲートすること
を必要とする。
て付能及び不作動にすること、或いは云い換えれば、各
々の呼吸サイクルの間にオン及びオフにゲートすること
を必要とする。
NMRデータの収集をオン及びオフにゲートするのに必
要な呼吸位相の値を供給することができる、全体を18
0で示した装置が、第4図にブロック図で示されている
。この装置は呼吸変換器182で構成され、これは圧力
センサを持つ空気圧ベローにするのが便利であり、ベロ
ーの圧力変化に応答して、増幅器184に対する電気出
力信号を発生する。増幅された信号がアナログ・ディジ
タル(A/D)変換器186てディジタル化され、必要
な位相の値を計算するプロセッサ188に印加される。
要な呼吸位相の値を供給することができる、全体を18
0で示した装置が、第4図にブロック図で示されている
。この装置は呼吸変換器182で構成され、これは圧力
センサを持つ空気圧ベローにするのが便利であり、ベロ
ーの圧力変化に応答して、増幅器184に対する電気出
力信号を発生する。増幅された信号がアナログ・ディジ
タル(A/D)変換器186てディジタル化され、必要
な位相の値を計算するプロセッサ188に印加される。
プロセッサ188によって計算された位相の値が、パル
ス制御モジュール112(第1図)に印加される。第5
A図は、代表的な呼吸サイクル曲線190と、呼吸変換
器182によって発生される対応する信号y (t)の
グラフである。
ス制御モジュール112(第1図)に印加される。第5
A図は、代表的な呼吸サイクル曲線190と、呼吸変換
器182によって発生される対応する信号y (t)の
グラフである。
曲線190には4つの呼吸サイクルが示されている。信
号ピーク191乃至194が、肺が膨張する吸気のピー
クに対応し、ピークの間にある低い信号レベルの浅い平
坦部か呼気の終りに対応する。
号ピーク191乃至194が、肺が膨張する吸気のピー
クに対応し、ピークの間にある低い信号レベルの浅い平
坦部か呼気の終りに対応する。
呼吸信号y (t)をプロセッサ188で解析して、任
意の時点に於ける呼吸サイクルの位相を示すディジタル
信号を発生する。呼吸位相の値を発生する1つの方法は
、波形190内の特徴、例えば第5A図に195乃至1
98と記した起点を確認することである。周知の信号処
理方法を使ってこう云う点を確認することができる。点
195乃至198には例えば0の同じ呼吸位相の値を割
当て、点195と196の間、196と197の間、1
97と198の間の点には、単調に増加する値を割当て
る。点195及び196の間の点は、第5B図に示す位
相波形200のセグメンl−199で示す様に、単調に
増加する位相の値が割当てられる。曲線のセグメント1
99の勾配が、平均呼吸周期に反比例する。平均呼吸周
期はそれまでの幾つかの(例えば4個の)呼吸サイクル
から計算することができる。次の起点196が検出され
た時、例えば、位相曲線200の点201で、位相をO
にリセットする。新たに完了した呼吸サイクルを別の点
として使って、新らしい平均呼吸周期を計算することが
できる。点196の後、出力位相は、曲線200のセグ
メント202で、再び直線的に増加する。この様に処理
を続け、全ての点に、前の起点からの時間に比例する位
相の値を割当てる。
意の時点に於ける呼吸サイクルの位相を示すディジタル
信号を発生する。呼吸位相の値を発生する1つの方法は
、波形190内の特徴、例えば第5A図に195乃至1
98と記した起点を確認することである。周知の信号処
理方法を使ってこう云う点を確認することができる。点
195乃至198には例えば0の同じ呼吸位相の値を割
当て、点195と196の間、196と197の間、1
97と198の間の点には、単調に増加する値を割当て
る。点195及び196の間の点は、第5B図に示す位
相波形200のセグメンl−199で示す様に、単調に
増加する位相の値が割当てられる。曲線のセグメント1
99の勾配が、平均呼吸周期に反比例する。平均呼吸周
期はそれまでの幾つかの(例えば4個の)呼吸サイクル
から計算することができる。次の起点196が検出され
た時、例えば、位相曲線200の点201で、位相をO
にリセットする。新たに完了した呼吸サイクルを別の点
として使って、新らしい平均呼吸周期を計算することが
できる。点196の後、出力位相は、曲線200のセグ
メント202で、再び直線的に増加する。この様に処理
を続け、全ての点に、前の起点からの時間に比例する位
相の値を割当てる。
全ての呼吸が同じ長さではないから、点196及び19
7の間に示す様な、平均より短い呼吸が観測されること
がある。位相は、予想される最大値に達する前に、0に
リセットされることが理解されよう。点197及び19
8の間にある様な成る呼吸は、予想よりも長いことがあ
る。こう云う場合、位相の値は、位相曲線200上の2
08で示した成る値を超えて上昇しない様に、制限しな
ければならないことがある。この方法により、予想より
も長い又は短い呼吸が観測される場合、誤差が生ずる。
7の間に示す様な、平均より短い呼吸が観測されること
がある。位相は、予想される最大値に達する前に、0に
リセットされることが理解されよう。点197及び19
8の間にある様な成る呼吸は、予想よりも長いことがあ
る。こう云う場合、位相の値は、位相曲線200上の2
08で示した成る値を超えて上昇しない様に、制限しな
ければならないことがある。この方法により、予想より
も長い又は短い呼吸が観測される場合、誤差が生ずる。
然し、こう云う誤差は、周期の小さな変動に対しては小
さい。更に、この方法が実際の信号の特徴に頼っていて
、呼吸周期の傾向を自 ・動的に調節するから、
誤差も持続時間が短い。
さい。更に、この方法が実際の信号の特徴に頼っていて
、呼吸周期の傾向を自 ・動的に調節するから、
誤差も持続時間が短い。
1サイクル当たり、1つより多くの起点を確認すれば、
性能を改善することができる。例えば、第5A図の点1
91乃至194を確認し、同じ位相の値を割当てること
ができる。この値は、2つの起点の間にある周期の割合
に比例する。別の起点を使うことにより、平均よりも短
い又は長い呼吸が発生したことを、呼吸サイクルの早期
に検出し、誤差を最小限に抑えることができる。
性能を改善することができる。例えば、第5A図の点1
91乃至194を確認し、同じ位相の値を割当てること
ができる。この値は、2つの起点の間にある周期の割合
に比例する。別の起点を使うことにより、平均よりも短
い又は長い呼吸が発生したことを、呼吸サイクルの早期
に検出し、誤差を最小限に抑えることができる。
プロセッサ188によって発生された位相の値を用いて
、各々の呼吸サイクルの間、NMRデータ収集順序をオ
ン及びオフにゲートする。こう云うデータ収集の「窓」
が第5C図の210,211.212に示しである。第
5B図に示す呼吸位相が下限(例えば0.5)に達した
時、各々の呼吸サイクル中でNMRデータの収集をオン
にゲートする。呼吸位相が」−限(例えば0.8)に達
した時、NMRデータの収集をオフにゲートする。
、各々の呼吸サイクルの間、NMRデータ収集順序をオ
ン及びオフにゲートする。こう云うデータ収集の「窓」
が第5C図の210,211.212に示しである。第
5B図に示す呼吸位相が下限(例えば0.5)に達した
時、各々の呼吸サイクル中でNMRデータの収集をオン
にゲートする。呼吸位相が」−限(例えば0.8)に達
した時、NMRデータの収集をオフにゲートする。
その結果、NMRデータは、各々の呼吸サイクルの内、
被検体の動きが小さい一部分の間に収集される。
被検体の動きが小さい一部分の間に収集される。
従来のゲート形NMR走査方法と対照的に、データ収集
の相次ぐ窓の間、図が普通の単調な順序で収集されるの
ではない。その代わりに、図を収集する順序は、呼吸位
相の瞬時的な知識を活用する様に選ばれ、こうして前に
引用した係属中の米国特許出願通し番号第766.84
2号に記載される様に、ゲート窓の中に残っている動き
の分量によって生ずるゴーストの人為効果を減らす。勿
論、この発明に用いる時、順序の並べかえは、周期全体
(0−1)ではなく、呼吸サイクルのセグメント(例え
ば第5C図の例では、0.5から0゜8まで)に適用さ
れる。更に、データの収集が連続的な過程ではないから
、横方向磁化の動的な平衡の突然の変化による人為効果
を持込まない様に注意を払わなければならない。
の相次ぐ窓の間、図が普通の単調な順序で収集されるの
ではない。その代わりに、図を収集する順序は、呼吸位
相の瞬時的な知識を活用する様に選ばれ、こうして前に
引用した係属中の米国特許出願通し番号第766.84
2号に記載される様に、ゲート窓の中に残っている動き
の分量によって生ずるゴーストの人為効果を減らす。勿
論、この発明に用いる時、順序の並べかえは、周期全体
(0−1)ではなく、呼吸サイクルのセグメント(例え
ば第5C図の例では、0.5から0゜8まで)に適用さ
れる。更に、データの収集が連続的な過程ではないから
、横方向磁化の動的な平衡の突然の変化による人為効果
を持込まない様に注意を払わなければならない。
NMR平衡が乱されないことを保証する1つの方法は、
物体が所望の向きでない為に、データを収集しない時で
も、パルス順序を実行することである。好ましい方式が
第6図に示されており、この場合、各々のゲート窓の前
にウオームアツプ期− 23 = 間があり、その間3回又は4回のパルス順序又は図を実
行する。これを陰影線を施した区域213によって示し
であるが、これは呼吸位相063乃至0,5の間に起こ
る。こう云うウオームアツプ順序からのNMRデータは
収集しないが、横方向磁化は、ウオームアツプ中に動的
な平衡に達する機会があり、この為ゲート窓214の間
に最初のデータ収集順序を実行する時、像の人為効果が
生じない。即ち、各々の呼吸サイクルの間、ウオームア
ツプ期間が始まる時の位相を感知し、予め選ばれた回数
のウオームアツプ順序を実行し、その後データ収集を開
始してゲート窓の終りが感知されるまで続ける。ウオー
ムアツプ順序の間、位相符号化勾配Gyは一定に保つが
、これから詳しく説明する様に、データ収集窓の間に使
われる勾配の値は、動きに関連する人為効果を減らす様
に選ばれる。
物体が所望の向きでない為に、データを収集しない時で
も、パルス順序を実行することである。好ましい方式が
第6図に示されており、この場合、各々のゲート窓の前
にウオームアツプ期− 23 = 間があり、その間3回又は4回のパルス順序又は図を実
行する。これを陰影線を施した区域213によって示し
であるが、これは呼吸位相063乃至0,5の間に起こ
る。こう云うウオームアツプ順序からのNMRデータは
収集しないが、横方向磁化は、ウオームアツプ中に動的
な平衡に達する機会があり、この為ゲート窓214の間
に最初のデータ収集順序を実行する時、像の人為効果が
生じない。即ち、各々の呼吸サイクルの間、ウオームア
ツプ期間が始まる時の位相を感知し、予め選ばれた回数
のウオームアツプ順序を実行し、その後データ収集を開
始してゲート窓の終りが感知されるまで続ける。ウオー
ムアツプ順序の間、位相符号化勾配Gyは一定に保つが
、これから詳しく説明する様に、データ収集窓の間に使
われる勾配の値は、動きに関連する人為効果を減らす様
に選ばれる。
ここで係属中の米国特許出願通し番号第766゜842
号に記載されている考えを幾分詳しく説明しておくのが
よいと思われる。この出願の全体的な方法は、動き(又
はその他の信号変動を生ずる現象)の擾乱効果を減らす
様な形で、勾配パラメータ(例えば位相符号化Gyの振
幅)の値を選ぶ一般的な方法が述べられている。2つの
モードが説明されている。1つのモードは「低周波種モ
ード」では、出所の画素からのゴーストの距離を短くす
る様な図の順序を使う。他方のモードは、「高周波種モ
ード」であるが、出所の画素からのゴーストの距離を最
大にする。後に述べたモードは、位相符号化方向の走査
される視野(FOV)が、物体の寸法よりかなり大きく
(例えば2倍も大きく)、この為ゴーストが仰向の関
心のある構造に重ならない場合、最もうま〈実施される
。前に引用した米国特許出願には、図の順序を選択する
方法も述べられている。
号に記載されている考えを幾分詳しく説明しておくのが
よいと思われる。この出願の全体的な方法は、動き(又
はその他の信号変動を生ずる現象)の擾乱効果を減らす
様な形で、勾配パラメータ(例えば位相符号化Gyの振
幅)の値を選ぶ一般的な方法が述べられている。2つの
モードが説明されている。1つのモードは「低周波種モ
ード」では、出所の画素からのゴーストの距離を短くす
る様な図の順序を使う。他方のモードは、「高周波種モ
ード」であるが、出所の画素からのゴーストの距離を最
大にする。後に述べたモードは、位相符号化方向の走査
される視野(FOV)が、物体の寸法よりかなり大きく
(例えば2倍も大きく)、この為ゴーストが仰向の関
心のある構造に重ならない場合、最もうま〈実施される
。前に引用した米国特許出願には、図の順序を選択する
方法も述べられている。
基本的には、目標は、NMRデータを単調な図の順序に
並べ直した後、動きの「見かけ」の周波数が変わる様に
、図の順序を選ぶことである。低周波種モードの目的は
、動きの見かけの周期が合計の走査時間と等しくなる様
に図の順序を用いることである。これは、例えば、図の
順序の選択並びにその後の順序の並べかえの結果として
、動きの位相か、32個の図からなる例に対して第7図
に示す様に、位相符号化の振幅に対して単調な関係を持
つ場合に達成することができる。呼吸運動の実際の周波
数は、完全な走査を行なう周波数の3倍(即ち、動きの
周期は走査時間の1/3である)である場合、例えば第
8図に示す様な図の順序によって、こう云う結果が得ら
れる。これを第3図に示した普通の単調な図の順序と比
較されたい。
並べ直した後、動きの「見かけ」の周波数が変わる様に
、図の順序を選ぶことである。低周波種モードの目的は
、動きの見かけの周期が合計の走査時間と等しくなる様
に図の順序を用いることである。これは、例えば、図の
順序の選択並びにその後の順序の並べかえの結果として
、動きの位相か、32個の図からなる例に対して第7図
に示す様に、位相符号化の振幅に対して単調な関係を持
つ場合に達成することができる。呼吸運動の実際の周波
数は、完全な走査を行なう周波数の3倍(即ち、動きの
周期は走査時間の1/3である)である場合、例えば第
8図に示す様な図の順序によって、こう云う結果が得ら
れる。これを第3図に示した普通の単調な図の順序と比
較されたい。
合計走査時間及び動きの周期に基づいて、この他の低周
波柱のパターンを計算することができる。
波柱のパターンを計算することができる。
例えば、動きの周期を測定し、この動きの周期の一部分
を使って、データを収集することができる。
を使って、データを収集することができる。
この情報から、動きのサイクル当たりの図の数を決定す
ることができ、走査全体を完了するのに要する動きのサ
イクルの数を推定することができる。
ることができ、走査全体を完了するのに要する動きのサ
イクルの数を推定することができる。
低周波柱モードによる図の順序を決定することができる
。完全な走査に32個の図を必要とし、各サイクルの選
ばれたデータ収集窓の間にNMRデータを求めるのに8
個の動きのサイクルを必要とする場合、最初の動きのサ
イクルの間、1番小さい値から開始して、8番目ごとの
勾配振幅の値を使う。第2の動きのサイクルの間、2番
目に小さい値から始めて、8番目ごとの値を使い、この
様にして、8個の動きのサイクルの間に32個の図全部
が収集されるまで、走査を続ける。収集されたデータを
再生の前に順序を並べかえる時、物体は8個ではなく、
1個の動きのサイクルしか経由しない様に見え、動く物
体とそのゴーストの間の距離は最小になる。
。完全な走査に32個の図を必要とし、各サイクルの選
ばれたデータ収集窓の間にNMRデータを求めるのに8
個の動きのサイクルを必要とする場合、最初の動きのサ
イクルの間、1番小さい値から開始して、8番目ごとの
勾配振幅の値を使う。第2の動きのサイクルの間、2番
目に小さい値から始めて、8番目ごとの値を使い、この
様にして、8個の動きのサイクルの間に32個の図全部
が収集されるまで、走査を続ける。収集されたデータを
再生の前に順序を並べかえる時、物体は8個ではなく、
1個の動きのサイクルしか経由しない様に見え、動く物
体とそのゴーストの間の距離は最小になる。
前に引用した米国特許出願に記載されている別の実施例
が「高周波種モード」である。この実施例では、所要の
NMRデータが像を再生する前に順序を並べかえた後、
動きが非常に高い周波数になる様な図の順序を選ぶ。「
見かけ」の周波数が、2つの図ごとに1サイクルに等し
い場合、ゴーストは像の縁へ押しやられる。これが第9
図に示されており、この図は順序を並べ直した走査を示
しており、位相符号化振幅Gyは、位相符号化振幅と共
に急速に変化する様に見える。この様な見かけの周波数
は第10図に示す図の順序によって発生することかでき
る。ここでは、ゲート窓に於ける呼吸運動の基本周波数
が、完全な走査を行なう周波数の3倍であると仮定して
いる。この場合も、この図の順序を第3図の単調な図の
順序と比較されたい。
が「高周波種モード」である。この実施例では、所要の
NMRデータが像を再生する前に順序を並べかえた後、
動きが非常に高い周波数になる様な図の順序を選ぶ。「
見かけ」の周波数が、2つの図ごとに1サイクルに等し
い場合、ゴーストは像の縁へ押しやられる。これが第9
図に示されており、この図は順序を並べ直した走査を示
しており、位相符号化振幅Gyは、位相符号化振幅と共
に急速に変化する様に見える。この様な見かけの周波数
は第10図に示す図の順序によって発生することかでき
る。ここでは、ゲート窓に於ける呼吸運動の基本周波数
が、完全な走査を行なう周波数の3倍であると仮定して
いる。この場合も、この図の順序を第3図の単調な図の
順序と比較されたい。
高周波になる様に図の順序を並べかえる方法は、物体と
ゴーストの間の距離を最大にするが、走査される視野が
物体の寸法よりかなり大きくなければ、ゴーストが依然
として像の所望の部分に入ることがある。走査される視
野を公知の方法によって拡大して、関心のある構造を含
まないが、その中にゴーストを入れることのできるスペ
ースを作ることができる。再生の間又は再生の後、この
余分の領域を切捨れば、最終的な像ではゴーストが目に
つかない。視野を2倍にする典型的な方法は、位相符号
化振幅の最大値A を一定に保ちなかax ら、図の数を2倍にすること(位相符号化振幅の増分を
半分にする)である。普通、この為には、Trを一定に
保てば、走査時間を2倍にすることが必要である。こう
することにより、画素の分解能は変わらない。
ゴーストの間の距離を最大にするが、走査される視野が
物体の寸法よりかなり大きくなければ、ゴーストが依然
として像の所望の部分に入ることがある。走査される視
野を公知の方法によって拡大して、関心のある構造を含
まないが、その中にゴーストを入れることのできるスペ
ースを作ることができる。再生の間又は再生の後、この
余分の領域を切捨れば、最終的な像ではゴーストが目に
つかない。視野を2倍にする典型的な方法は、位相符号
化振幅の最大値A を一定に保ちなかax ら、図の数を2倍にすること(位相符号化振幅の増分を
半分にする)である。普通、この為には、Trを一定に
保てば、走査時間を2倍にすることが必要である。こう
することにより、画素の分解能は変わらない。
視野を増大する望ましい方法が、係属中の米国特許出願
通し番号節673,691号に記載されている。この方
法を使って、前に引用した米国特許第4,443,76
0号に記載されている様な、信号のベースライン誤差を
除く為に通常割当てられる2倍(「チョッパ」の対を使
うこと)の因数を、ベースライン効果を抑圧しながら、
走査される視野を2倍にすることに変換することができ
る。
通し番号節673,691号に記載されている。この方
法を使って、前に引用した米国特許第4,443,76
0号に記載されている様な、信号のベースライン誤差を
除く為に通常割当てられる2倍(「チョッパ」の対を使
うこと)の因数を、ベースライン効果を抑圧しながら、
走査される視野を2倍にすることに変換することができ
る。
例えば、128個のチョッパの対を使う変わりに、何れ
も1回の励振を用いる256個の図を収集し、走査され
る視野を2倍にすることができる。この方法は、走査時
間が2倍になることを避けながらも、高周波種になる様
な図の順序の並べかえを使う場合、ゴーストを所望の像
領域の外へ取出すことができる。
も1回の励振を用いる256個の図を収集し、走査され
る視野を2倍にすることができる。この方法は、走査時
間が2倍になることを避けながらも、高周波種になる様
な図の順序の並べかえを使う場合、ゴーストを所望の像
領域の外へ取出すことができる。
低周波及び高周波の何れの図の順序を並べかえる実施例
でも、位相符号化勾配の大きい振幅を用いる図が、位相
n帰化勾配の小さい振幅を用いる図に続く場合が生ずる
。振幅の小さい位相符号化パルスによって生じた残留横
方向磁化が、振幅の大きい位相符号化の図による測定を
見出し、それに伴って像の品質に悪影響をもたらすこと
がある。
でも、位相符号化勾配の大きい振幅を用いる図が、位相
n帰化勾配の小さい振幅を用いる図に続く場合が生ずる
。振幅の小さい位相符号化パルスによって生じた残留横
方向磁化が、振幅の大きい位相符号化の図による測定を
見出し、それに伴って像の品質に悪影響をもたらすこと
がある。
1985年1月7日に出願された係属中の米国特許出願
通し番号第689,428号には、こう云う影響を減ら
す方法が記載されている。こう云うことを達成する一連
の順序を次に第11図について説明する。
通し番号第689,428号には、こう云う影響を減ら
す方法が記載されている。こう云うことを達成する一連
の順序を次に第11図について説明する。
第11図について説明すると、不完全な180’RFパ
ルスによる残留横方向磁化の悪影響を避ける為、期間3
に180°RFパルスを印加する後まで、位相符号化勾
配パルスGyの印加を遅延させる。即ち、位相符号化勾
配パルスGyが期間4に印加される。位相符号化パルス
の印加を遅延させることにより、最小エコー遅延時間が
増加することかある。然し、期間6の反転Gyパルスは
、期間4のGンパルスによる残留磁化の影響を反転する
のに非常に効果がある。その結果、期間4の位相符号化
勾配パルスGンの振幅に関係なく、磁化は各々の図の後
同じ状態で残り、この為Gyの経歴が測定に影響しない
。
ルスによる残留横方向磁化の悪影響を避ける為、期間3
に180°RFパルスを印加する後まで、位相符号化勾
配パルスGyの印加を遅延させる。即ち、位相符号化勾
配パルスGyが期間4に印加される。位相符号化パルス
の印加を遅延させることにより、最小エコー遅延時間が
増加することかある。然し、期間6の反転Gyパルスは
、期間4のGンパルスによる残留磁化の影響を反転する
のに非常に効果がある。その結果、期間4の位相符号化
勾配パルスGンの振幅に関係なく、磁化は各々の図の後
同じ状態で残り、この為Gyの経歴が測定に影響しない
。
動きによって誘起される人為効果をうまく減らす為の1
つの鍵は、使う特定の図の順序の選び方であることが理
解されよう。前に説明した方法によって選ばれた図の順
序は、物体の動きが実質的に周期性を持つこと、並びに
動きの周波数が前もって分かっていることに頼っている
ことが理解されよう。上の述べた様にNMRデータを収
集する前に図の順序を選択する為に、像に対する合計走
査時間と共にこの知識を使う。この方法は、信号の変動
が実際に周期的であり、想定した周波数である場合、理
想的である。然し、動きの周期が想定した値とは異なる
場合、又は走査の間に変化する場合、人為効果を減らす
効率が低下する。
つの鍵は、使う特定の図の順序の選び方であることが理
解されよう。前に説明した方法によって選ばれた図の順
序は、物体の動きが実質的に周期性を持つこと、並びに
動きの周波数が前もって分かっていることに頼っている
ことが理解されよう。上の述べた様にNMRデータを収
集する前に図の順序を選択する為に、像に対する合計走
査時間と共にこの知識を使う。この方法は、信号の変動
が実際に周期的であり、想定した周波数である場合、理
想的である。然し、動きの周期が想定した値とは異なる
場合、又は走査の間に変化する場合、人為効果を減らす
効率が低下する。
この問題を解決する為、走査過程の間に図の順序を選択
する方法か開発され、それが前に引用した係属中の米国
特許出願通し番号第766.733号に記載されている
。
する方法か開発され、それが前に引用した係属中の米国
特許出願通し番号第766.733号に記載されている
。
図の順序を並べかえるこの方法又はその他の方法を用い
る時、動きのサイクルは、呼吸サイクルの内、ゲート窓
によって定められたセグメントである。云換えれば、図
の順序を並べかえる方式に関連して上に述べた動きのサ
イクルは、実際には、完全な呼吸サイクルの内の一部分
(例では0.5〜0.8まで)だけである。この発明に
従って、図の順序を並べかえる観点からすると、動きは
連続的な一連のサイクル・セグメントと見做すことがで
きる。各々のサイクル・セグメントが完全な呼吸サイク
ル中のゲート窓によって限定される。
る時、動きのサイクルは、呼吸サイクルの内、ゲート窓
によって定められたセグメントである。云換えれば、図
の順序を並べかえる方式に関連して上に述べた動きのサ
イクルは、実際には、完全な呼吸サイクルの内の一部分
(例では0.5〜0.8まで)だけである。この発明に
従って、図の順序を並べかえる観点からすると、動きは
連続的な一連のサイクル・セグメントと見做すことがで
きる。各々のサイクル・セグメントが完全な呼吸サイク
ル中のゲート窓によって限定される。
この発明の好ましい実施例を2DFT作像順序の場合に
ついて説明した。然し、この発明はその場合に制限され
ず、実際に、例えば3DFT並びに周知の2次元(2D
)及び3次元(3D)形の多重角度投影再生方式の様な
この他の作像パルス順序にも用いることができる。これ
までの説明は2D投影の再生に制限されていたが、3D
への一般化も当業者に理解されよう。2D投影再生NM
R作像では、180°の円弧に亘る多くの(普通は等間
隔の)角度で投影測定を行なう。例えば、投影データを
1°の増分で測定することができる。
ついて説明した。然し、この発明はその場合に制限され
ず、実際に、例えば3DFT並びに周知の2次元(2D
)及び3次元(3D)形の多重角度投影再生方式の様な
この他の作像パルス順序にも用いることができる。これ
までの説明は2D投影の再生に制限されていたが、3D
への一般化も当業者に理解されよう。2D投影再生NM
R作像では、180°の円弧に亘る多くの(普通は等間
隔の)角度で投影測定を行なう。例えば、投影データを
1°の増分で測定することができる。
こう云う投影測定又は図の各々に対し、読取勾配の方向
は所望の投影方向に対して垂直である。従って、図ごと
に変化するパラメータは、(2DFT作像に於ける位相
符号化の振幅と同様に)読取勾配の方向である。各々の
方向に対して得られた線積分データのフィルタ作用及び
逆投影により像が再生される。投影再生では、投影デー
タのばらつき、例えば周期的な運動によるばらつきが、
通常は像の中で、動く (又はその他の形で変化する)
物体に対して接線方向の縞となって現われるのが普通で
あることが、計算機式断層写真法(CT)走査技術でよ
く知られている。然し、再生過程は、投影方向の関数と
して1個の完全なサイクルとして現われる動き(又はそ
の他の変動)には比較的影響されないことか分っている
。この発明の方法は、前に述べた位相符号化勾配と同じ
様な形で、投影角度を取扱う場合、多重投影データにも
そのまま用いることができる。投影再生の場合、低周波
の図の順序の並べかえ方法が好ましい。即ち、投影測定
は、1°の間隔で逐次的に収集する代わりに、低周波種
の順序で収集する。
は所望の投影方向に対して垂直である。従って、図ごと
に変化するパラメータは、(2DFT作像に於ける位相
符号化の振幅と同様に)読取勾配の方向である。各々の
方向に対して得られた線積分データのフィルタ作用及び
逆投影により像が再生される。投影再生では、投影デー
タのばらつき、例えば周期的な運動によるばらつきが、
通常は像の中で、動く (又はその他の形で変化する)
物体に対して接線方向の縞となって現われるのが普通で
あることが、計算機式断層写真法(CT)走査技術でよ
く知られている。然し、再生過程は、投影方向の関数と
して1個の完全なサイクルとして現われる動き(又はそ
の他の変動)には比較的影響されないことか分っている
。この発明の方法は、前に述べた位相符号化勾配と同じ
様な形で、投影角度を取扱う場合、多重投影データにも
そのまま用いることができる。投影再生の場合、低周波
の図の順序の並べかえ方法が好ましい。即ち、投影測定
は、1°の間隔で逐次的に収集する代わりに、低周波種
の順序で収集する。
この発明を特定の実施例及び例について説明したが、当
業者には、以」二の説明から種々の変更が考えられよう
。従って、特許請求の範囲内で、この発明はここに具体
的に説明した以外の形で実施できることを承知されたい
。
業者には、以」二の説明から種々の変更が考えられよう
。従って、特許請求の範囲内で、この発明はここに具体
的に説明した以外の形で実施できることを承知されたい
。
第1図はこの発明を用いたNMR装置のブロック図、
第2図はこの発明を実施する時第1図の装置で使われる
一例の作像パルス順序を示すグラフ、第3図は第2図の
パルス順序を用いて完全な像を発生する為の従来の単調
な図の順序を示すグラフ、 第4図は第1図のNMR装置に対して呼吸位相の値を供
給する装置のブロック図、 第5A図乃至第5C図は、1組の呼吸サイクル、並びに
それから発生されて、この発明のゲート窓を定めるのに
使われる位相信号を示すグラフ、第6図はウオームアツ
プ期間に続いて、ゲート窓の間に一連のNMRデータ測
定を示す1つの呼吸サイクルを示すグラフ、 第7図は呼吸ザイクルの位相の関数として、符号化の振
幅を示す、低周波形の図の順序を並べかえる方法の結果
を示すグラフ、 第8図は第7図の結果を生ずる様な一例の低周波柱形の
図の順序の並べかえを示すグラフ、第9図は呼吸サイク
ルの位相の関数として位相符号化の振幅を示す、高周波
形の図の順序を並べかえる方法の結果を示すグラフ、 第10図は第9図の結果を生ずる様な一例の高周波柱形
の図の順序の並べかえを示すグラフ、第11図は残留横
方向磁化の突然の変化の影響を減らす為に用いることが
できる別の作像パルス順序を示すグラフである。
一例の作像パルス順序を示すグラフ、第3図は第2図の
パルス順序を用いて完全な像を発生する為の従来の単調
な図の順序を示すグラフ、 第4図は第1図のNMR装置に対して呼吸位相の値を供
給する装置のブロック図、 第5A図乃至第5C図は、1組の呼吸サイクル、並びに
それから発生されて、この発明のゲート窓を定めるのに
使われる位相信号を示すグラフ、第6図はウオームアツ
プ期間に続いて、ゲート窓の間に一連のNMRデータ測
定を示す1つの呼吸サイクルを示すグラフ、 第7図は呼吸ザイクルの位相の関数として、符号化の振
幅を示す、低周波形の図の順序を並べかえる方法の結果
を示すグラフ、 第8図は第7図の結果を生ずる様な一例の低周波柱形の
図の順序の並べかえを示すグラフ、第9図は呼吸サイク
ルの位相の関数として位相符号化の振幅を示す、高周波
形の図の順序を並べかえる方法の結果を示すグラフ、 第10図は第9図の結果を生ずる様な一例の高周波柱形
の図の順序の並べかえを示すグラフ、第11図は残留横
方向磁化の突然の変化の影響を減らす為に用いることが
できる別の作像パルス順序を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、各々の図が、得られるNMRデータの位置符号化の
為に変えられる1つのNMR位置符号化パラメータを持
つNMR実験を含む様な複数個の図の間に収集されるN
MRデータから像を発生する様にして、核磁気共鳴(N
MR)方式を用いて検査を行なう間、略周期的な信号変
動による像の人為効果を減らす方法に於いて、 前記信号変動を表わす信号を感知し、その周期の内、N
MR作像データを収集しようとする一部分を限定するデ
ータ収集窓を発生し、 一連のデータ収集窓の間にNMRデータを収集し、 データ収集窓の間の略周期的な信号変動による像の人為
効果を減らす様な形で、前記複数個の収集窓の間に非単
調な形で前記位置符号化パラメータを変え、 収集されたNMRデータの順序を並べ直してそれから像
を再生する工程を含む方法。 2、前記一連のデータ収集窓の各々の間に実施されるN
MR実験の前に、その間にNMR実験を実施するが、N
MRデータを収集しないウォームアップ期間がくる請求
項1記載の方法。 3、NMR位置符号化パラメータを変える非単調な順序
が、被検体の略周期的な運動の周波数によって決定され
る請求項1記載の方法。 4、各々の図が、各々の図の間に収集されるNMRデー
タの位置符号化の為に図ごとに変えられるNMR位置符
号化パラメータを持つNMR実験を含む様な複数個の図
の間に収集されるNMRデータから像を発生する様にし
て、核磁気共鳴(NMR)方式を用いて検査を行なう間
、被検体の略周期的な運動による像の人為効果を減らす
方法に於いて、 被検体の運動を感知して、運動サイクル中の被検体の位
置を表わす位相信号を発生し、 各々の運動サイクルに対し、その間にNMR作像データ
を収集するデータ収集窓を設定し、複数個のデータ収集
窓の間にNMRデータを収集し、 前記略周期的な信号変動による像の人為効果を減らす様
な形で、前記位相信号を使って、前記複数個の収集窓の
間に非単調な形で位置符号化パラメータを変え、 非単調に収集されたNMRデータの順序を並べ直して順
序を定めた1組のNMRデータを発生し、該順序を定め
た1組のNMRデータから像を再生する工程を含む方法
。 5、各々のデータ収集窓の前にウォームアップ期間を設
定し、 各々のウォーム期間の間にNMR実験を実施して、デー
タ収集窓の始めに於ける横方向磁化平衡の擾乱を減らす
工程を含む請求項3記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/054,348 US4751462A (en) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | Method for acquiring NMR data which is subject to periodic variations |
US054,348 | 1987-05-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63300750A true JPS63300750A (ja) | 1988-12-07 |
Family
ID=21990437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63126068A Pending JPS63300750A (ja) | 1987-05-26 | 1988-05-25 | 像の人為効果を減らす方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4751462A (ja) |
JP (1) | JPS63300750A (ja) |
DE (1) | DE3817195A1 (ja) |
GB (1) | GB2206210A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2010058732A1 (ja) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 株式会社 日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法 |
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US4961426A (en) * | 1988-08-19 | 1990-10-09 | Siemens Medical Systems, Inc. | Method for retrospectively gating NMR data |
US4994965A (en) * | 1988-11-23 | 1991-02-19 | General Electric Company | Method for reducing motion induced image artifacts in projection imaging |
JPH02243134A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-27 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
US5051903A (en) * | 1989-08-14 | 1991-09-24 | General Electric Company | Method and apparatus for predicting values of a varying periodic phenomenon |
GB9025344D0 (en) * | 1990-11-21 | 1991-01-02 | Marconi Gec Ltd | Nuclear magnetic resonance methods and apparatus |
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JP3222052B2 (ja) | 1996-01-11 | 2001-10-22 | 株式会社東芝 | 光走査装置 |
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JP3978159B2 (ja) * | 2003-07-03 | 2007-09-19 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁気共鳴撮像システム |
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