JP2638412B2 - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気共
鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージン
グ装置に関し、とくに高速スピンエコー法により画像を
得るＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＲイメージング装置におい
て、１個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数のリフォー
カスＲＦパルスとを被検体に照射して順次エコー信号を
発生させ、その各エコー信号に異なる位相エンコードを
施すことよって、生データ空間上での複数ラインのデー
タを一度に収集し、章動ＲＦパルスの繰り返し回数を減
少させて撮像を高速化する高速スピンエコー法が知られ
ている。

【０００３】この高速スピンエコー法では、通常、生デ
ータ空間で位相エンコード方向の中心から外側に順次各
ラインのデータが対称的に位置するように位相エンコー
ドの順番を定めるのであるが、直流オフセットの補正
は、あらかじめ何らかの方法で得た直流オフセットの推
定値を各データから減ずることによっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに単に直流オフセットの推定値を各データから減じて
直流オフセットの補正を行う場合には、直流オフセット
の推定値が正確に得られなければその誤差が画像の中心
にポイントノイズとなって現れてくるし、ポイントノイ
ズが生じないような精度で直流オフセット値を推定する
ことは困難である。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、直流ノイズを有
効に除去できるように改善した、ＭＲイメージング装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
１個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数のリフォーカス
ＲＦパルスとを静磁場中に置かれた被検体に照射して複
数のエコー信号を順次発生させるＲＦ送信手段と、スラ
イス選択用傾斜磁場パルス発生手段と、リードアウトお
よび周波数エンコード用傾斜磁場パルス発生手段と、位
相エンコード量の変化ステップの各々に対応する位相エ
ンコード用傾斜磁場パルスを発生する手段と、エコー信
号を受信してデータを得る受信手段と、同一位相エンコ
ード量のエコー信号から得たデータ同士を加算してデー
タ収集するデータ収集手段と、１個の章動ＲＦパルスか
ら始まる１回の繰り返し期間内では位相エンコード量変
化ステップの離散的な複数ステップの各々を各エコー信
号に作用させ、次回の繰り返し期間では前回の繰り返し
期間での離散的な複数ステップの各々に隣接する離散的
な複数ステップの各々を各エコー信号に作用させること
を繰り返して全ステップを行ない、さらにこの全ステッ
プに対応するサイクルを複数回繰り返し、かつ、上記の
１サイクル内で各々の繰り返し期間ごとに章動ＲＦパル
スの搬送波の位相を交互に反転させるとともに、各サイ
クルの間においても交互に章動ＲＦパルスの搬送波の位
相を反転させ、しかも、正負それぞれの搬送波位相の章
動ＲＦパルスにより生じたエコー信号から得たデータ
に、その正負に対応した符号を付けた上で同一位相エン
コード量のエコー信号から得たデータ同士を加算するよ
う制御する手段とを有することが特徴となっている。

【０００７】

【作用】１個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数のリフ
ォーカスＲＦパルスとを被検体に照射して複数のエコー
信号を順次発生させる場合に、その複数のエコー信号の
各々に異なるステップの位相エンコード量を作用させれ
ば、１回の繰り返し期間で複数ラインのデータを収集す
ることができる。そして、その１回の繰り返し期間内で
は位相エンコード量変化ステップの離散的な複数ステッ
プの各々を各エコー信号に作用させ、次回の繰り返し期
間では前回の繰り返し期間での離散的な複数ステップの
各々に隣接する離散的な複数ステップの各々を各エコー
信号に作用させるようにして全ステップを行ない、さら
にこの全ステップに対応するサイクルを複数回繰り返
す。この１サイクル内で各々の繰り返し期間ごとに章動
ＲＦパルスの搬送波の位相を交互に反転させる。また、
各サイクルの間においても交互に章動ＲＦパルスの搬送
波の位相を反転させる。そして、搬送波の位相の正負に
対応した符号を、正負の搬送波位相の章動ＲＦパルスに
より生じたエコー信号から得たデータにそれぞれ付けた
上で同一位相エンコード量のエコー信号から得たデータ
同士を加算する。データに含まれる信号成分は、搬送波
の位相が反転するとそれに対応して反転するが、直流オ
フセット分は信号検出系のドリフト等を主な原因として
生じるので、搬送波の位相のいかんに関わらず同極性と
なる。そこで、たとえば正の搬送波位相の章動ＲＦパル
スにより生じたエコー信号から得たデータには正の符号
（あるいはその逆の符号）を、負の搬送波位相の章動Ｒ
Ｆパルスにより生じたエコー信号から得たデータには負
の符号（あるいはその逆の符号）を、それぞれ付けた上
で、同一位相エンコード量のエコー信号から得たデータ
同士を加算するなら、データ内の信号成分は符号付けに
より同位相となって加算され、直流オフセット成分は符
号付けにより反対極性になって相殺し合う。このサイク
ルが偶数回行われたときは直流オフセット成分はすべて
相殺され、奇数回行なわれたときは最後（奇数番目）の
直流オフセット成分が相殺されずに残るが、信号成分は
加算されて大きくなっているので、相対的には直流オフ
セット成分を減少させたことと等価となるし、しかも、
この直流オフセット成分は、生データ空間上で各ライン
ごとに交互に極性反転するため、２次元フーリエ変換に
よって最も高い周波数成分となり、再構成画像に与える
影響を少なくできる。すなわち、直流オフセット成分を
抑圧しながら、１繰り返し期間において複数ラインのデ
ータを収集することによる撮像時間短縮効果を上げるこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、マ
グネット１は静磁場を発生するためのもので、この静磁
場中に図示しない被検体が配置され、その被検体にプロ
ーブ２が取り付けられる。なお、この静磁場には図では
省略している傾斜磁場コイルによって傾斜磁場が重畳さ
れる。高周波発振器３から共鳴周波数の信号が発生す
る。この高周波信号は９０°パルスや１８０°パルスな
どの高周波励起パルスの搬送波となるもので、これが位
相シフタ４で位相シフトされ、送信アンプ５を経てプロ
ーブ２に送られることにより、被検体に高周波励起パル
スが照射される。この高周波励起パルスとともに傾斜磁
場パルスが被検体に印加されるが、傾斜磁場発生系につ
いては省略する。

【０００９】被検体から発生するＮＭＲ信号はプローブ
２で受信され、受信アンプ７を経て位相検波器８で検波
された後、Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換
され、加算メモリ１０に送られてデータ収集される。収
集されたデータは画像再構成演算装置１１で処理され、
再構成された画像が表示器１２により表示される。制御
部６は位相シフタ４を制御するとともに加算メモリ１０
や画像再構成演算装置１１を制御し、またＡ／Ｄ変換器
９、表示器１２などの制御も行なう。さらに高周波パル
ス、傾斜磁場パルスの波形やタイミングなどもこの制御
部６により制御される。

【００１０】このようなＭＲイメージング装置におい
て、図２に示すような高速スピンエコー法のパルスシー
ケンスが行われる。この実施例では、１個の章動パルス
（９０゜パルス）に４個のリフォーカスパルス（１８０
゜パルス）を用いて、４個のエコー信号を得ている。Ｚ
方向の傾斜磁場であるＧｚのパルスはスライス選択用の
パルスとして高周波パルスの各々と同時に印加される。
Ｘ方向の傾斜磁場Ｇｘのパルスはリードアウト及びＸ方
向の位置情報を周波数にエンコードするためのものであ
る。Ｙ方向の傾斜磁場ＧｙのパルスはＹ方向の位置情報
を位相にエンコードするためのものである。このＧｙパ
ルスはそれぞれのエコー信号の前に印加され、各エコー
信号について異なる振幅として、エコー信号の各々より
異なるラインのデータを得るようにしている。各エコー
信号の後に、エコー信号の前のＧｙパルスと同一波形で
極性が異なるＧｙパルスを加えてリワインドする（エコ
ー信号の前の位相エンコード用Ｇｙパルスの影響を取り
除く）。

【００１１】この実施例では図３に示すように第１〜第
２５６のラインについてデータ収集するものとし、位相
エンコード方向の中心から正側（図では上側）及び負側
（図では下側）でそれぞれ４つのブロックに分けて、負
側のデータ収集が終了した後、正側のデータを収集す
る。まず最初の繰り返し期間（１個の章動パルスで始ま
る４エコーを得る期間）では、第１エコー信号より第１
ラインのデータを収集し、第２エコー信号より第３３ラ
インのデータを、第３エコー信号より第６５ラインのデ
ータを、第４エコー信号より第９７ラインのデータをそ
れぞれ収集するよう、各々のＧｙパルスの振幅を定め
る。つぎの繰り返し期間ではそれぞれ第２、第３４、第
６６、第９８のラインのデータを収集する。こうしてブ
ロック１、２、３、４の１ラインずつのデータを１繰り
返し期間で同時に収集し、３２回の繰り返し期間で負側
のすべてのデータ収集を終了する。その後、正側につい
ても同様に、最初の繰り返し期間で第１、第２、第３、
第４エコー信号よりそれぞれ第２２５、第１９３、第１
６１、第１２９ラインのデータを収集することから始め
て、各繰り返し期間でブロック８、７、６、５のそれぞ
れの１ラインずつのデータを同時に収集し、３２回の繰
り返し期間で正側のすべてのデータ収集を終了する。

【００１２】そして、このような多数の繰り返し期間の
最初に印加する９０゜パルスの位相を、制御部６で位相
シフタ４を制御することにより、交互に１８０゜反転さ
せる。たとえば第１回の繰り返し期間では搬送波の位相
を正としてＸ方向に励起し、第２回の繰り返し期間では
その位相を１８０゜反転させて負として−Ｘ方向に励起
するということを６４回繰り返し、画像再構成に必要な
第１〜第２５６ラインのデータを収集する。この各ライ
ンのデータを、奇数番号と偶数番号とでデータの符号を
反転させながら、生データ空間の対応する位置にそれぞ
れ配置する。これにより第１〜第２５６の各ラインの奇
数番号ラインと偶数番号ラインとでは、直流オフセット
分の位相が反転することになる。これに対して、信号成
分の位相は同じ極性となる。これは、直流オフセット分
は信号検出系のドリフト等を主な原因として生じるの
で、励起信号の搬送波の位相のいかんに関わらず同極性
となるのに対して、信号成分は励起信号の搬送波の位相
に対応して反転するからである。

【００１３】つぎに同様のシーケンスを繰り返して再び
画像再構成に必要な第１〜第２５６ラインのデータを収
集するが、このときは上記とは逆に奇数回の繰り返し期
間では９０°パルスの搬送波の位相を負とし、偶数回の
繰り返し期間では正とする。そして、同一ラインのデー
タについて加算メモリ１０で積算する。このような第１
〜第２５６のラインのデータ収集を奇数回あるいは偶数
回繰り返してのデータの奇数回積算あるいは偶数回積算
を行なう。

【００１４】データの偶数回積算によると、直流オフセ
ット分は奇数回目と偶数回目とで相殺されてしまうの
で、直流ノイズは完全に除去されることになる。また、
データの奇数回積算でも、直流オフセット分の再構成画
像への影響は小さいものとすることができる。直流オフ
セット分は図３のように生データ空間上で並べられたラ
インごとに反転するため、２次元フーリエ変換によって
最も高い周波数成分となり、画像の位相エンコード方向
（Ｙ方向）両端に現われ、通常中央部に位置する関心の
ある被写体画像に影響を与えることが少ないものとなる
からである。

【００１５】なお、上記のように負側（または正側）の
データ収集をすべて終了した後正側（または負側）のデ
ータ収集を行なうという順序でなくて、負側（または正
側）で２回の繰り返し期間によるデータ収集を行ない、
第１、２ライン、第３３、３４ライン、第６５、６６ラ
イン、第９７、９８ラインのように隣接した２ライン分
のデータを収集した後、正側（または負側）のデータ収
集に移り、正側（または負側）で２回の繰り返し期間に
よるデータ収集を行ない第２２５、２２６ライン、第１
９３、１９４ライン、第１６１、１６２ライン、第１２
９、１３０ラインのように隣接した２ライン分のデータ
を収集し、その後再び負側に移るというような繰り返し
を行なってもよい。この場合も、各繰り返し期間ごとに
９０°パルスの搬送波の位相を反転することによって、
上記と同様に直流オフセット分の位相をラインごとに交
互に反転させることができる。さらにこれらでは、第１
エコー信号から第４エコー信号の各々を、位相エンコー
ド方向の端部から中央部へと割り付けているが、これは
生データ空間の中央部に長いＴＥで発生した信号を配置
することによりＴ２強調画像を得るためである。そこ
で、プロトン密度強調画像を得るときなどでは、短いＴ
Ｅで発生した信号を生データ空間の中央部には位置する
必要があるので、上記とは逆に、第１エコー信号から第
４エコー信号の各々を、位相エンコード方向の中央部か
ら端部へと割り付けるようにする。

【００１６】また、ＮＭＲ信号に対する符号付けは、位
相検波器８に送るレファレンス信号の位相を制御するこ
とによってもできるし、あるいはＡ／Ｄ変換後に加算メ
モリ１０に加算するときに加算メモリ１０上でデジタル
的に行なうこともできる。

【００１７】さらに上記では１個の章動ＲＦパルスで４
個のエコー信号を発生させているがエコー信号は３個以
下でも５個以上でもよい。ライン数も２５６に限られ
ず、ブロック分けも８個に限られない。これらの個数の
関係は、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更
が可能である。

【００１８】

【発明の効果】この発明のＭＲイメージング装置によれ
ば、１個の章動ＲＦパルスから始まる１回の繰り返し期
間内では位相エンコード量変化ステップの離散的な複数
ステップの各々を各エコー信号に作用させ、次回の繰り
返し期間では前回の繰り返し期間での離散的な複数ステ
ップの各々に隣接する離散的な複数ステップの各々を各
エコー信号に作用させることを繰り返して全ステップを
行ない、さらにこの全ステップに対応するサイクルを複
数回繰り返し、かつ、上記の１サイクル内で各々の繰り
返し期間ごとに章動ＲＦパルスの搬送波の位相を交互に
反転させるとともに、各サイクルの間においても交互に
章動ＲＦパルスの搬送波の位相を反転させ、しかも、正
負それぞれの搬送波位相の章動ＲＦパルスにより生じた
エコー信号から得たデータに、その正負に対応した符号
を付けた上で同一位相エンコード量のエコー信号から得
たデータ同士を加算するようにしたので、１個の章動パ
ルスで複数ラインのデータを収集する高速スピンエコー
法を用いて撮像時間を短縮しながら、同時に直流ノイズ
を有効に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるＭＲイメージング
装置のブロック図。

【図２】同実施例のパルスシーケンスを示すタイムチャ
ート。

【図３】同実施例における生データ空間を示す図。

【符号の説明】

１ マグネット ２ プローブ ３ 高周波発振器 ４ 位相シフタ ５ 送信アンプ ６ 制御部 ７ 受信アンプ ８ 位相検波器 ９ Ａ／Ｄ変換器 １０ 加算メモリ １１ 画像再構成演算装置 １２ 表示器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数
   のリフォーカスＲＦパルスとを静磁場中に置かれた被検
   体に照射して複数のエコー信号を順次発生させるＲＦ送
   信手段と、スライス選択用傾斜磁場パルス発生手段と、
   リードアウトおよび周波数エンコード用傾斜磁場パルス
   発生手段と、位相エンコード量の変化ステップの各々に
   対応する位相エンコード用傾斜磁場パルスを発生する手
   段と、エコー信号を受信してデータを得る受信手段と、
   同一位相エンコード量のエコー信号から得たデータ同士
   を加算してデータ収集するデータ収集手段と、１個の章
   動ＲＦパルスから始まる１回の繰り返し期間内では位相
   エンコード量変化ステップの離散的な複数ステップの各
   々を各エコー信号に作用させ、次回の繰り返し期間では
   前回の繰り返し期間での離散的な複数ステップの各々に
   隣接する離散的な複数ステップの各々を各エコー信号に
   作用させることを繰り返して全ステップを行ない、さら
   にこの全ステップに対応するサイクルを複数回繰り返
   し、かつ、上記の１サイクル内で各々の繰り返し期間ご
   とに章動ＲＦパルスの搬送波の位相を交互に反転させる
   とともに、各サイクルの間においても交互に章動ＲＦパ
   ルスの搬送波の位相を反転させ、しかも、正負それぞれ
   の搬送波位相の章動ＲＦパルスにより生じたエコー信号
   から得たデータに、その正負に対応した符号を付けた上
   で同一位相エンコード量のエコー信号から得たデータ同
   士を加算するよう制御する手段とを有することを特徴と
   するＭＲイメージング装置。