JPS63300750A - 像の人為効果を減らす方法 - 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】 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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
。

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。

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。

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。

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
。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

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。