JPS6384539A - 核磁気共鳴断層撮影装置のｒｆパルス調整装置 - 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ＲＦコイルに供給する１８０°パルスの最適条
件を設定するための核磁気共鳴断層記載装置の１８０°
パルスＦＪ！ｌ整法に関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴（以下ＮＭＲという）現象を用いて特定原子
核に注目した被検体の断層録を得るＮ〜１Ｒ−ＣＴは従
来から知られている。このＮＭＲ−ＣＴの原理の概要を
簡単に説明する。

原子核は磁気を帯びた回転している独楽と見ることがで
きるが、それを例えば２軸方向の静磁場１−１　ｏの中
におくと、前記の原子核は次式で示す角速度ω。で歳差
運動をする。これをラモアの歳差運動という。

ω　＝γＨ但し、γ：核磁気回転比 Ｏ 今、静磁場のある２軸に垂直な軸、例えばＸ軸に高周波
コイルを配置し、ｘｙ面内で回転する鉤記の角周波数ω
。の高周波回転１１＠を印り口すると磁気共鳴が起り、
静磁場ト１゜のちとでゼーマン***をしていた原子核の
集団は共鳴条件を満足する高周波磁場によって単位間の
遷移を生じ、エネルギー準位の高い方の単位に遷移する
。ここで、核磁気回転比γは原子核の４！類によって異
なるので共鳴周波数によって当該原子核を特定すること
ができる。更にその共鳴の強さを測定すれば、その原子
核の存在量を知ることができる。共鳴後緩和時間と呼ば
れる時定数で定まる時間の間に高い単位へ励起された原
子核は低い単位へ戻ってエネルギーの放射を行う。

このＮＭＲの現象の観測方法の中パルス法について第４
図を参照しながら説明する。

前述のように共鳴条件を満足する高周波パルス（Ｈｌ）
を静磁場（ｌ軸）に垂直な（Ｘ軸）方向に印加すると、
第４図（イ）に示すように磁化ベクトルＭは回転座標系
でω′＝γＨ１の角周波数でｚｙ面内で回転を始める。

今パルス幅をｔ。とするとＨ６からの回転角θは次式で
表わされる。

θ＝γＨ１ｔ、　　　　　、　　　　　・・・（１）（
１）式においてθ＝９０°となるような１０をもつパル
スを９０°パルスと呼ぶ。この９０°パルス直後では磁
化ベクトルＭは第４図（０）のようにｘｙ面をω０で回
転していることになり、例えばＸ軸に８３いたコイルに
誘導起電力を生じる。しかし、この信号は時間と共に減
衰していくので、この信号を自由誘導減衰信号（ＦＩＤ
信号）と呼ぶ。ＦＩＤ信号をフーリエ変換すれば周波数
領域での信号が得られる。次に第４図（ハ）に示すよう
に９０°パルスからτ時間後θ＝１８０°になるような
パルス幅の第２のパルス（１８０°パルス）を加えると
ばらばらになっていた磁気モーメントがτ時間後＝■方
向で再び焦点を合せて信号が観測される。この信号をス
ピンエコー（ＳＥ信＠）と呼んでいる。このＳＥ信号の
強度を測定して所望の会を得ることができる。ＮＭＲの
共鳴条件は ν＝γＨｏ／２π で与えられる。ここで、νは共鳴周波１．Ｈｏは静１ｕ
場の強さである。従って共鳴周波数はＶＡ場の強さに比
例することが分る。このため静磁場に線形の磁場勾配を
Φ畳させて、位置によって異なる強さの磁場を与え、共
鳴周波数を変化させて位置ｔｉ’ｉ報を得るＮＭＲイメ
ージングの方法がある。この内スピン・ワープ法につい
て説明する。この手法に用いる高周波ｔａ［及び勾配磁
場印加のパルスシーケンスを第５図に示す。（イ）図に
おいて、ｘ、ｙ、ｚ軸に夫々Ｇｘ　、Ｇｙ　、ＧＺの磁
場を与え、高周波磁場をＸ軸に印加する状態を示してい
る。（ロ）図は夫々の磁場を印加するタイミングを示す
図である。図においてＲＦは高周波の回転磁場で９０°
パルスと１８０゛パルスをＸ軸に印加する。ＧＸはＸ軸
に印加する固定の勾配磁場、Ｇｙはｙ軸に印加する時間
によって振幅を変化させる勾配磁場、ＧＺはｌ軸に印加
する固定の勾配ｌａ場である。信号は９０゛パルス後の
ＦＩＤ信号と１８０°パルス後のＳＥ信号を示している
。期間は各軸に与える勾配磁場の信号の時期を示すため
に設けである。期間１において９０°パルスと勾配磁場
Ｇｚ＋によフてｚ＝Ｑを中心とするｌ軸に垂直な断層撮
影におけるスライス面内のスピンが選択的に励起される
。ＩＩｇ間２のＧＸ”はスピンの位相を乱れさせて１８
０°パルスで反転させるためのもので、ＧＺ−はＧｚ＋
によって乱れたスピンの位相を元に戻すためのものであ
る。期間２ではＧｙｎも印加する。これはｙ方向の位置
に比例してスピンの位相をずらしてやる所謂ワープと称
せられる勾配ｒｌｉ＆場のためのもので、その強度は毎
周期異なるように制御される。期Ｉａ１３において１８
０°パルスを与えて再び磁気モーメントを揃え、その後
に現われるＳＥ信号を観察する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記スピン・ワープ法において、ＲＦパルスの９０°パ
ルスと１８０゛パルスによる回転角度θを正確に９０°
と１８０°に合わせる必要があり、従来法の方法でその
調整を行っていた。

１、ＦＩＤ信号を用いる方法 ＲＦパルスを印加したときに得られるＦＩＤ信号を観測
する方法で、（１）式においてト１１即ちＲＦパルスの
振幅を変えるとθが変わるので、ＲＦパルスの振幅を変
え、ＦＩＤ信ｑ強度が最小になるときのパルスを１８０
９パルスとする。この方法は被検体が大きい場合、１８
０°パルスを印加してもＦＩＤ信号強度がＯにならない
ことが多く、正確に１８０°パルスを調整することが困
難である。

２．９０’　、１８０”パルスを両方調整する方法９０
”パルスに続けて１８ｏ゛パルスを印加し、得られるＳ
Ｅ信号強度が最大となるように９０°、１８０゛パルス
の振幅を調整する。この方法は９０”　、１８０”パル
スの振幅の２つのパラメータを動かすので、最適値を求
めるのに時間が掛かる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、確認困難なＦＩＤ信号によることなく、１８０°パル
スの調整を容易に、正確に行うことのできる調整方法を
実現することにある。

（問題点を解決するための手段） がＩ記の問題点を解決する本発明はＲＦコイルに供給す
る１８０°パルスの最適条件を設定するための核磁気共
鳴断層倣形装置の１８０°パルス調整法において、２つ
のＲＦパルスをスライス軸を除く軸に印加して、該２つ
のＲＦパルスの振幅とパルス幅の何れか一方をそれぞれ
一定の値に維持しつつ、スピンエコー信号を観察するこ
とにより、前記ＲＦパルスの振幅とパルス幅の他方を調
整して正しい１８０°パルスを臂ることを特徴とするも
のである。

（作用） ２つのＲＦパルスをスライス軸以外の軸に印加し、前記
２つのＲＦパルスの振幅又はパルス幅の何れか一方を固
定したまま他方を変化させ、ＳＥ信号の表示装置に表示
された画像を観測しながら最良の１８０゛パルスを得る
ように調整する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の方法を詳細に説明する。

先ず本発明の方法の原理を説明する。本方法におけるパ
ルスシーケンスは第２図に示す通りである。図において
、２１．２２はＸ軸に印加された磁化ベクトルの回転角
θを調整しようとするＲＦパルス、２３．２４．２５．
２６はスライス軸であるＺ軸に印加される１１揚勾配信
号で、２３はスライス面内のスピンを選択励起させるス
ライス勾配、２４は−Ｈスピンをばらけさせるディフェ
ーズ勾配、２５は選択反転を行うスライス勾配、２６は
読み出し勾配である。そして２７は観測すべきＮＭＲ信
号としてのＳＥ信すである。このパルスシーケンスのよ
うにスライス軸にディフェーズ勾配を印加して、スライ
ス方向に位相差をつけるようにして得たＳＥ信号をフー
リエ変換して表示した画像をスライスプロファイルと称
している。

一般に共鳴状態での磁化ベクトルの回転する角度θは（
１）式に示す通りで、回転角θとＲＦパルス幅Ｔ　１及
び回転角θとＲＦパルス振幅ト１１とはそれぞれ−次の
比例関係にある。従って磁化ベクトルの回転角θの調整
法はＲＦパルスの振幅か、パルス幅又はその両者の調整
によって行うことができる。

ここで、ＲＦパルス２１を９０°パルスに、ＲＦパルス
２２を１８０°パルスに調整すると、そのスライスプロ
ファイルは第３図（イ）に示す波形となる。図において
、スライスプロファイルは横軸がωで縦軸が振幅になっ
ており、物理的には横軸はスライスの厚さを表わし、縦
軸はプロトンの密度分布を示している。

ＲＦパルス２１．２２共に１８０°パルスとした場合、
第２図に示すようにＺ軸に印加した勾配磁場であるスラ
イス勾配２３又は２５の存在により、スライスプロファ
イルにおいて中心周波数で共鳴しているスライス厚の中
心が落ち込んで第３図（ロ）のようになる。従って、例
えば第２図のＲＦパルス２２が正確に１８ｏ°パルスで
あるとすれば、ＲＦパルス２１の振幅を調整してスライ
スプロファイルを第３図（ロ）のような状態にすればＲ
Ｆパルス２１は正確に１８０°パルスに調整される。

従ってＸ軸にパルス幅を等しく調整したＲＦパルス２１
と２２を印加して両パルスの振幅を調整し、スライスプ
ロファイルが第３図（０）の状態になるようにすれば両
者共に１８０°パルスに調整されている。

このような原理にも基づく本発明の一実施例の方法を実
施するためのＮＭＲ断層踊影毘影の要部％ｍｍ同図第１
図に示す。図において、１は内部に被検体を挿入するた
めの空間部分（孔）を有し、この空間部分を取巻くよう
にして、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイル
と、勾配磁場を発生する勾配磁場コイル（勾配計１場コ
イルはＸ。

Ｙ、Ｚの３軸のコイルを備えている。）と、被検体内の
原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与えるＲ
Ｆ送信コイルと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受
信コイル等が配置されている。

静磁場コイル、勾配磁場コイル、ＲＦ送信コイル、及び
受信コイルは、それぞれ静磁場電源２、勾配ｖＡ場駆動
回路３、ＲＦ電力増幅器４及び前置ｉｔｊ幅器５に接続
されている。シーケンス記憶回路６は計［１７からの指
令に従って任意のビューで、ゲート変調回路８を操作（
所定のタイミングによってＲＦ発振回路９のＲＦ出力信
号を変調）し、スピン・ワープ法に基づ＜ＲＦパルス信
号をＲＦ電力増幅器４からＲＦ送信コイルに印加する。

又、シーケンス記憶回路６は、同じくスピン・ワープ法
に基づくシーケンス信号によって勾配磁場駆動回路３を
操作して、第５図に示すようにＸＮＶ％ｌの３軸にそれ
ぞれ勾配ｔａｆｉを供給する。１０はＲＦ発振回路９の
出力を参照信号として、＃買増幅器５の受信信号出力を
位相検波する位相検波器である。この出力信号はＡＤ変
換器１１においてディジタル信号に変換され、計算機７
に入力する。

１２は計算機７に種々のパルス・シーケンスを実現させ
るための指示及び種々の設定値などを入力するための操
作コンソール、１３は計算機７で再構成された画像を表
示する表示装置である。

次に、上記のように構成されたＶｔ置の動作を説明しな
がら実施例の方法を説明する。

操作コンソール１２を操作してパルス・シーケンスのタ
イミング、ＲＦパルスの振幅、パルス幅等の設定を行い
、計ｔ５機７に前記設定値に基づく（ＬＱを入力する。

ｉｌ［１７は前記設定値に塁づいて七〇をシーケンス記
憶回路６に送る。シーケンス記憶回路６は前記の（ａ号
に基づきＲＦＪ？振回路９からのＲＦ４Ａ＠を設定され
たパルス幅、振幅を有する信号に変調し、ＲＦ電力増幅
器４に入力づる。この変調信号は、ＲＦ電力増幅器４に
おいて増幅され、マグネットアセンブリ１に入力される
。

静磁場電源２によってマグネットアセンブリ１に生ずる
静磁場中において、前記ＲＦパルス入力は、各軸に与え
られた勾装置ａＳ３と相俟って励起したスピンを共鳴さ
せる。共鳴により生じたＳＥ信号は、前置増幅器５によ
って増幅され、位相検波器１０に入力する。位相検波■
１０においては、ＲＦ光振回路９の出力を参照信号とし
て入力Ｎ　Ｍ　Ｒ（：　Ｑを位相検波し、その出力信号
はＡＤ変換器１１においてディジタル信号に変換され、
計［１７において画像再構成ｗＡ算されて表示装置１３
で表示される。

上記の本装置による断層日影を行う前に、操作コンソー
ル１２により１８０°パルスの設定を行う。操作コン゛
ソール１２によって第２図のＲＦパルス２１と２２のパ
ルス幅を等しい値Ｔ、に設定する。このデータは計Ｒ＆
１７、シーケンス記憶回路６を経てゲート変調回路８に
入り、変調パルス波のパルス幅をＴｏにする。次に操作
コンソール１２において前記ＲＦパルス２Ｌ　２２の振
幅を等しく保ちながら、このＲＦパルスによって生じ、
前置Ｒ１Ｊ幅器５、位相検波器１０、ＡＤ変換器１１、
計算機７を経由して表示装置１３に表示されたスライス
プロファイルを監視しつつ、前記操作コンソール１２へ
の振幅データ入力を変化させて前記ＲＦパルスを変え、
表示装置１３に表示されるスライスプロファイルを第３
図（ロ）の波形になるように調整する。このようにすれ
ばＲＦパルス２１．２２は共に正確に１８０°パルスに
調整される。

以上説明したように確認困難なＦＩＤを用いないで、ス
ライスプロファイルの極めて明確な波形によってパルス
振幅のみを調整することによって正確な１８０゛パルス
を得ることができる。

更に９０”　、１８０”パルスの両方が最適のときに信
号強度が大きくなるので、一方を固定して他方を動かす
場合よりも最適値付近の信号強度の変化が大きく、従っ
て最適値が求めやすい。

尚、本発明は上記実施例による方法に限定されるもので
はない。例えば、ディフェーズ勾配置４と読み出し勾装
置６とを選択励起のためのスライス勾配置３と同じＺ軸
にかけるスライスプロファイルで調整する方法を説明し
たが、ディフェーズ勾配置４と読み出し勾装置６とを別
の軸即ちｘ軸にかけて、スライスプロジエクシミン（Ｓ
Ｅ倍信号フーリエ変換した表示画像）や、ＳＥ倍信号振
幅、面積を最小にするように調整してもよい。

又、２つのＲＦパルスを共にＸ軸に印加し調整したが、
ｘ軸とｙ軸に別々に印加し、ＳＥ倍信号最小になるよう
に調整しても差し支えない。

更に２つのＲＦパルスをパルス幅を笠しくして振幅を変
えて調整したが、振幅を等しくしておいて、ＲＦパルス
のパルス幅を変えてスライスプロファイルにより調整し
てもよく、パルス幅又は振幅を等しい値でなく一定に保
って行うことも可能である。又第２図におけるスライス
勾配２３と２５は何れか一方のみでも実施可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、確認困難
なＦＥＤ信号を用いることなく、ＳＥ倍信号より１８０
°パルスの調整を単独に行うことができるようになり、
実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法を実施するための装置
の要部構成図、第２図は本梵明の一実施例の方法を実施
するためのパルス・シーケンスの図、第３図はスライス
プロファイルの図で（イ）は９０°パルスと１８００パ
ルスによるスライスプロファイルの図、（ロ）は２つの
１８０°パルスによって生ずるスライスプロファイルの
図、第４図はＮＭＲ−ＣＴのパルス法の原理の説明図、
第５図はＮ　Ｍ　Ｒ−ＣＴの３軸に印加するパルス・シ
ーケンスの図である。 １・・・マグネットアセンブリ　２・・・静Ｖ１１１場
電源３・・・勾配磁場駆動回路　　４・・・ＲＦ電力増
幅器５・・・装置増幅器　　　６・・・シーケンス記憶
回路７・・・計ｏｎ　　　　　　ｓ・・・ゲート変調回
路９・・・ＲＦ光振回路　　　１０・・・位相検波器１
１・・・Ａ［）変換器　　　１２・・・操作コンソール
１３・・・表示装置　　　２１．２２・・・ＲＦパルス
２３．２５・・・スライス勾配 ２４・・・ディフェーズ勾配 ２６・・・読み出し勾配　　　２７・・・ＳＥ＠号特許
出駈人　　横河メディカルシステム株式会社第３図 （イ） （ロ） ω−−− 第４図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｏ）（ハ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＲＦコイルに供給する１８０°パルスの最適条件
   を設定するための核磁気共鳴断層撮影装置の１８０°パ
   ルス調整法において、２つのＲＦパルスをスライス軸を
   除く軸に印加して、該２つのＲＦパルスの振幅とパルス
   幅の何れか一方をそれぞれ一定の値に維持しつつ、スピ
   ンエコー信号を観察することにより、前記ＲＦパルスの
   振幅とパルス幅の他方を調整して正しい１８０°パルス
   を得ることを特徴とする核磁気共鳴断層撮影装置の１８
   ０°パルス調整法。
2. （２）ディフェーズ勾配と読み出し勾配とを、スライス
   勾配と同一の軸に印加し、２つのＲＦパルスを前記の軸
   以外の同一の軸に印加したことを特徴とする。特許請求
   の範囲第１項記載の核磁気共鳴断層撮影装置の１８０°
   パルス調整法。
3. （３）ディフェーズ勾配と読み出し勾配とを、スライス
   勾配と異なる軸に印加したことを特徴とする。特許請求
   の範囲１項記載の核磁気共鳴断層撮影装置の１８０°パ
   ルス調整法。
4. （４）２つのＲＦパルスをスライス軸を除く２軸にそれ
   ぞれ印加したことを特徴とする。特許請求の範囲第１項
   記載の核磁気共鳴断層撮影装置の１８０°パルス調整法
   。