JP3748657B2 - Magnetic resonance inspection equipment - Google Patents

Magnetic resonance inspection equipment Download PDF

Info

Publication number
JP3748657B2
JP3748657B2 JP07333997A JP7333997A JP3748657B2 JP 3748657 B2 JP3748657 B2 JP 3748657B2 JP 07333997 A JP07333997 A JP 07333997A JP 7333997 A JP7333997 A JP 7333997A JP 3748657 B2 JP3748657 B2 JP 3748657B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
inspection
coil
uniformity
magnetic resonance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP07333997A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10262948A5 (en
JPH10262948A (en
Inventor
宗孝 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to JP07333997A priority Critical patent/JP3748657B2/en
Publication of JPH10262948A publication Critical patent/JPH10262948A/en
Publication of JPH10262948A5 publication Critical patent/JPH10262948A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3748657B2 publication Critical patent/JP3748657B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は静磁場の均一度を補正するためのシムコイルを備えた磁気共鳴検査装置(以下、MRI装置という)に関し、特に高精度の検査結果が得られるように、検査手法に応じて装置状態を切り換えて使い分けることができるMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
MRI装置は、核磁気共鳴(以下、NMRという)現象を用いて、人体などの体内を無侵襲に測定して医学的診断などに供する画像やスペクトルを得るもので、X線や超音波を用いた検査装置では得られない有用な医学診断情報が得られることから、広く医療施設で普及している。
【0003】
このようなMRI装置は、静磁場中に置かれた被検体組織を構成する原子核スピンにNMR現象を生じさせ、またNMR信号を計測するための高周波磁場コイルを備えると共に、計測されたNMR信号が人体のどの部位から得られたものであるかを識別するため、静磁場磁石に傾斜磁場コイルを組み合わせてある。傾斜磁場コイルは、x、y、z軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する3つの傾斜磁場コイルが用いられ、これら傾斜磁場によって位置情報(位相エンコード或いは周波数エンコード)を付与されたNMR信号を二次元フーリエ変換法により画像再構成することにより被検体断面の画像を得ることができる。
【0004】
このように二次元フーリエ変換法では傾斜磁場をパルス状に印加することになるが、この磁束の変化が傾斜磁場コイルの周辺に存在する電気導体(磁気回路やその容器)内に渦電流を誘起するという問題がある(ジャーナル・オブ・マグネチック・レゾナンス誌66巻、573〜576頁、「Active Magnetic Screeninng of Gradient Coils in NMR Imaging」)。特に静磁場磁石として超電導磁石を用いた場合には、その容器や容器内に組み込まれている熱シールド円筒(銅やアルミニウム)に無視できない渦電流が発生する。
【0005】
このような渦電流が発生する磁場は、位相エンコードや周波数エンコードの誤差となり、フーリエ変換後の画像の分解能の低下となる。この問題を解決するために、傾斜磁場のコイルの外側に漏洩する磁束をキャンセルするシールド型の傾斜磁場コイルが開発されている(米国特許公報第4,737,716号)。
【0006】
一方、MRI装置において1回の高周波磁場照射で1枚の画像分のNMR信号を計測する高速撮像法(エコープレナーイメージング:EPI)や、NMRスペクトル計測、化学シフトを画像化するスペクトロスコピックイメージングでは静磁場の高い均一度が要求されるため、静磁場磁石に静磁場均一度を補正するためのシムコイルを組合せている。また被検者毎に磁化率の差異を補正する手法も提案されている(特開昭60-161552号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記傾斜磁場コイルと磁石との干渉の問題については、従来の技術(米国特許公報第4,737,716号)により防止することができ、画像の分解能を向上することが可能となったが、傾斜磁場コイルの直近に配設されるシムコイルとの干渉については考慮されていなかった。
【0008】
そこで本発明は、検査法の目的に応じて傾斜磁場コイルとシムコイルとの干渉を制御することが可能なMRI装置を提供することを目的とする。また渦電流を最少にして高い分解能の画像を撮影する検査法と、静磁場の均一度を高くして歪の少ない画像を撮影したり、スペクトルを計測する検査法をともに実現できるMRI装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のMRI装置は、被検体を配置する空間に静磁場を発生する手段と、静磁場の均一度を改善する磁場均一度補正手段と、空間に位置に応じて磁場強度が異なる傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、被検体に核磁気共鳴現象を生じさせるために高周波磁界を発生する手段と、核磁気共鳴現象を検出する手段と、検出した核磁気共鳴信号を演算処理し、処理結果を表示する手段とを備え、さらに磁場均一度補正手段と傾斜磁場発生手段との干渉を制御する手段を有するものである。
【0010】
干渉を制御する手段は、前記磁場均一度補正手段とそれを駆動する電源との接続を切り換えるスイッチ手段と、検査モードに応じて前記スイッチ手段の動作を制御する制御手段を備える。
【0011】
干渉を制御する手段は、静磁場の高い均一度が要求される検査モードである場合にスイッチ手段を接続状態にさせ、静磁場の均一度の影響を受けにくい検査モードである場合に、スイッチ手段を非接続状態にさせる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施例を図面を参照して説明する。尚、以下の実施例で示す数値は単なる例示であって、本発明はそれらの数値に限定されるものではない。
【0013】
図2は、本発明が適用されるMRI装置の一実施例を示す概略構成図である。図2において、磁石1はMRI装置の静磁場を発生するもので、永久磁石、常電導磁石或いは超電導磁石が用いられるが、図示する例では超電導線をソレノイド状に巻き、液体ヘリウムの入った容器内に納めた超電導磁石が用いられている。この磁石の容器の典型的な寸法は、人体が検査できるようにボア径は1メートル、長さは1.5メートルである。そのボア中心で発生する磁場強度は例えば1.5テスラ、磁場均一度はボアの中心40センチメートルの球状空間で5ppmの値が達成可能なように設計製造されている。但し、磁場均一度は磁石の周囲の環境に左右されるので、磁石の据え付け環境に応じて磁場均一度を調整するために、磁石1のボア内壁には磁性体の小片2が貼り付けられる。
【0014】
更に磁石1の内側には、静磁場の均一度を補正するためのシムコイル3が組み込まれている。シムコイル3は、例えば9種類のパターンから構成された複数のシムコイルから成り、被検者の検査部位毎にシムコイルに流す電流(シム電流)を調整することにより検査に必要とする磁場均一度を達成する。シムコイル3にはシム電流を流すためのシム電源4がスイッチ回路(Sw)5を介して接続されている。スイッチ回路5は、後述するコンピュータ14の指令によりシムコイル3のオン/オフを切換える。
【0015】
シムコイル3の内側にはx、y、zの傾斜磁場コイル6が組み込まれている。これらの傾斜磁場コイル6には、それぞれx、y、zの傾斜磁場(GC)電源7、8、9が接続されている。これにより、検査空間の静磁場のx、y、zの項の磁場不均一成分の補正のための定常電流と、検査部位の空間にx、y、zの軸に沿って磁場強度を変化させてNMR信号に位置情報を付与するためのパルス電流が流れるようになっている。
【0016】
従って本実施例では、シムコイル3と傾斜磁場コイル6とが静磁場均一度補正手段として機能している。
【0017】
傾斜磁場コイル6の内側には高周波コイル10が組み込まれている。高周波コイル10は、検査部位の核スピンを励起する周波数の高周波磁場を発生するとともに、励起後の核スピンの歳差運動をNMR信号として検出する。この高周波コイル10には高周波回路11が接続され、励起のための高周波電力の供給とNMR信号の増幅を行う。尚、高周波コイル10としては、高周波磁場の励起用と検出用とで別個の高周波コイルを用いてもよい。
【0018】
被検者12は搬送用の患者テーブル13の上に横たわり、検査部位が磁石1の中心に配置されるようになっている。
【0019】
コンピュータ14は上述の各構成要素の動作状態を制御するとともに、検出されたNMR信号の演算処理を行う。演算処理された結果はコンピュータ14に接続されたモニター15に表示される。コンピュータ14には入力装置のオペレーションコンソール16が接続されており、このコンソールにより検査条件や画像処理条件等を設定することができる。
【0020】
図1は図2の傾斜磁場コイル6とシムコイル3と傾斜磁場電源7〜9とシム電源4を詳細に説明した図である。図において、傾斜磁場コイル6は被検者12が配設されるその内部にx、y、zの方向に傾斜磁場を発生するインナーコイル61とインナーコイル61がその外側に発生する磁場をキャンセルするためのアウターコイル62とから構成されている。インナーコイル61とアウターコイル62の各々のx、y、zコイルは直列に接続され、それぞれ独立の傾斜磁場電源7、8、9に接続されている。インナーコイル61とアウターコイル62の巻数と寸法は磁石1が存在する位置で磁場がゼロとなるように設計されている。この傾斜磁場コイルの構成により、超電導磁石1の容器や容器内に組み込まれている熱シールド円筒(銅やアルミニウム)に誘起される渦電流を抑えることができる。
【0021】
シムコイルは、磁石1とアウターコイル62との間に配置され、図示する実施では9種のシムコイル31〜39が巻かれている。9種のシムコイルは、例えばX2、Y2、Z2、X3、Z3、Y3、XY、ZY、XZの各項の補正コイルから成る。各々のシムコイル31〜39にはそれぞれスイッチ回路(Sw)51〜59の出力側が接続されている。スイッチ回路51〜59の入力側にはインダクタンスLを介してシム電源41〜49が接続されている。インダクタンスLは、シムコイル−シム電源−インダクタンスから成る閉ループのインピーダンスを高くしてシム回路に過渡的な電流を流れにくくするもので、例えば1ヘンリーのものが用いられる。
【0022】
スイッチ回路51〜59はコンピュータ14からの制御信号により、シム回路を閉或いは開にするもので、ダイオードとトランジスタの組合せ等公知のスイッチ回路を用いることができる。スイッチ回路のオン時及びオフ時におけるシムコイルと傾斜磁場コイルとの干渉を図3を参照して説明する。ここでは簡単のために、x2シムコイルについて説明するが、その他のシムコイルでも同様である。
【0023】
コンピュータ14よりスイッチ回路の接続信号が出力された状態では、図3(a)に示すように、シムコイル31はインダクタンスLとシム電源41と閉ループを構成して電流が流れる。この電流値を適当な値にすることにより静磁場のx2項が補正され均一な静磁場を達成できる。一方、シムコイル31の直近には傾斜磁場コイルのアウターコイル62のxチャンネルコイルが配置されているので、xチャンネルの偶数の高次歪(x2、x4、…)がx2シムコイル31と干渉する。ここで、傾斜磁場をパルス駆動すると誘導結合係数Mと互いのコイルの巻数比による起電力がシムコイル31に発生する。この起電力による電流が閉ループを流れ、傾斜磁場の誤差磁場となるが、この誤差磁場の発生は、インダクタンスLにより閉ループのインピーダンスを高くして過渡的な電流を流れにくくしたことにより、極力抑えられる。
【0024】
一方、コンピュータ14より遮断信号が出力された状態では、図3(b)に示すように、シムコイル31は開ループとなる。この場合には、傾斜磁場のパルス駆動による起電力が発生しても誤差磁場となる電流は流れないので、高精度の傾斜磁場を達成できる。
【0025】
このようなスイッチ回路のオン/オフは、コンソール16により検査法を選択すると、自動的にその検査法に適した状態(オンまたはオフ)となるようにコンピュータ14が制御信号を送るか、またコンソール16にシムコイルにオン/オフを選択する手段を設け、これにより操作者が検査法に適した状態を選択し、この選択操作に基づきコンピュータ14が制御信号を送ることができる。また複数のシムコイルを個々にオン/オフ制御することも可能である。
【0026】
例えば静磁場の高い均一度が要求される検査法、例えばEPI法による計測や、MRスペクトル計測を実行する場合には、コンピュータ14よりスイッチ回路の接続信号が出力される。また静磁場の均一度の影響を受けにくい検査法や静磁場の均一度に比べて傾斜磁場精度が要求される検査法、例えば高速スピンエコー法や小視野で高空間分解能の画像を得る撮像法を実行する場合には、コンピュータ14より遮断信号が出力される。
【0027】
次に、上記構成によるMRI装置を用いて一連の検査を実行する実施例を図4及び図5を参照して説明する。この実施例では最初に、高速スピンエコー(FSE)法で被検者12の横断面を撮影し、次いでFSE法で撮影した画像を基に、局所領域のNMRスペクトル計測の検査を施行する。
【0028】
FSE法は、スピンエコー法と同様に、不均一磁場により見かけ上の横緩和時間(T2*)で急速に分散するスピンの位相を一定時間後に再び揃えてエコー信号として計測するため、磁場の不均一の影響を受けにくい撮影法であるが、1回の核スピンの励起でn個のエコー信号を発生し、それぞれのエコー信号にn分割された異なる位相エンコードを付与するため、位相エンコード傾斜磁場の精度が必要となる。
【0029】
従ってFSE法のシーケンスを実行する際には、図4に示すように起動前にコンピュータ14より遮断信号71を発生させて全てのスイッチ回路51〜59を開いてシムコイルを開ループの状態にしておく。磁場の均一度は傾斜磁場コイルによるx、y、zの一次のシミングでFSE法に必要とする値を達成するようにする。
【0030】
この状態で、通常のFSE法のシーケンスを実行する。即ち、高周波パルス列73とz傾斜磁場パルス74によりマルチエコー信号77を発生させる。エコー信号77は特に限定されないが図では4エコーの場合を示している。このエコー信号計測の前後に位相エンコード用のy傾斜磁場パルス75を印加して、それぞれのエコー信号が異なる位相エンコードになるようにする。すなわち、最初のエコー信号はy傾斜磁場のパルス751と752の積分値が位相エンコード量に、第2のエコーはy傾斜磁場のパルス751と752と753と754の積分値が位相エンコード量になる。同様に第3以降のエコーについてもその発生までに印加された傾斜磁場パルスの積分値の総和が位相エンコードとなる。このように異なる位相エンコードが付与された各エコー信号をx傾斜磁場パルス76を印加しながら計測する。一枚の画像に必要な位相エンコード(例えば、256)量になるまで、y傾斜磁場パルス751(図では256/4=64ステップ)を変化させながら図4のシーケンスを繰り返し、計測されたエコー信号を処理することにより画像を再構成する。
【0031】
次に、上記で撮影した画像を基に、局所領域のNMRスペクトル計測の検査を施行する。この場合、領域を含む部位の磁場均一度はスペクトルを分離するために0.1ppm程度の高い均一度が必要である。そこで、図5に示すようにコンピュータ14より接続信号81を出力して、全てのスイッチ回路を閉じてシムコイルの回路を閉ループにする。
【0032】
スペクトル計測に先立って、シムコイルに流れる電流を決定するためのオートシミングシーケンス82を起動させる。オートシミングシーケンスは、検査部位の種々の組織の磁化率の差異による静磁場の乱れを補正するためのシム電流を求める手法で、例えば特開昭60-161552号に記載された手法を採用できる。
【0033】
即ち、スライス選択のためのスライス選択傾斜磁場と90゜パルスを印加して被検体組織を構成する核スピンを励起し、90゜パルス印加からτ時間後にスライス選択傾斜磁場と180゜パルスを印加し、180゜パルス印加から(τ+Δτ)時間後にリードアウト傾斜磁場を印加しながらエコー信号を計測する。180゜パルス印加から時間τが経過すると、90゜パルス印加直後からの静磁場不均一に起因するスピンの位相変化は完全に相殺されるため、エコー信号にはその後Δτの間に静磁場不均一により生じる位相情報だけが含まれることになる。従ってこのようなシーケンスを位相エンコード量を変化させながら繰り返し、計測されたエコー信号の位相情報から静磁場不均一分布を求めることができる。
【0034】
シムコイルに流れる電流値は、上記のように求められた静磁場不均一分布及びシムコイルのシム特性(単位電流当りの発生磁場強度)から計算によって求めることができ、この電流値に基づきシム電源を駆動する。
【0035】
このようなオートシミングシーケンス82の実行により静磁場の均一度が目的値、例えば0.1ppm以下になった状態で、スペクトル計測のシーケンス83を起動する。スペクトル計測シーケンス83は、ISIS(Image Selected In vivo Spectroscopy)法等3次元空間から任意の領域(通常1cm3)のNMR信号を計測するシーケンスを実行する。図5に例示するISIS法では、まずx傾斜磁場パルス85を印加した状態で選択励起高周波パルス841を印加する。次に、y傾斜磁場パルス86を印加した状態で選択励起高周波パルス842を印加する。さらに、z傾斜磁場パルス87を印加した状態で選択励起高周波パルス843を印加する。それに引き続き信号検出用の高周波パルス844を印加してNMR信号88を検出する。
【0036】
三次元の領域を選択するために、図5のシーケンス83における3つの選択励起パルス841〜843の位相を+/−に変えてx、y、zの傾斜磁場の組み合わせ、8通り(23)のシーケンスを繰り返す。これにより、各シーケンスごとに常に目的とする関心領域のNMR信号は加算され、周辺領域からのNMR信号は相殺される。得られたNMR信号をフーリエ変換することで関心領域のNMRスペクトルが得られる。
【0037】
このように本発明のMRI装置によれば、一連の計測を行う場合に、被検者を装置内に配設したままで、目的の複数検査を最適な条件で施行することができる。
【0038】
尚、上記実施例では検査法として高速スピンエコー法及びNMRスペクトル計測を説明したが、本発明はこれらの検査法に限定されない。また上記実施例では、全てのシムコイルをオンまたはオフする場合について述べたが、検査の目的によって、一部のシムコイルのみをオンすることとしてもよい。例えば、静磁場分布に応じて均一度を得るために最も重要なシムコイルのみをオンとして、傾斜磁場コイルとシムコイルとの干渉を極力少なくして傾斜磁場コイルの磁場誤差を最小にする、或いは高い傾斜磁場精度が必要である傾斜磁場コイルの直近にあるシムコイルのみをオフとして、その傾斜磁場コイルについての磁場誤差を最小にする等が可能である。
【0039】
また図示する実施例では、シムコイルの配置として傾斜磁場コイルの外側に設けた場合を示したが、シムコイルの配置はこれに限定にされず、例えば傾斜磁場コイルの内側に局所的な静磁場補正をするために設けられたシムコイルであってもすべて適用できる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、静磁場の均一度を補正する手段と傾斜磁場発生手段との干渉を制御する手段を設けることにより、検査目的に応じて最適な条件を設定することができ、これにより渦電流の発生を最少にして高精度の検査結果を得ることも、また静磁場の均一度を最良にして高精度の検査結果を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のMRI装置の一実施例における傾斜磁場コイルとシムコイルの詳細を示す図
【図2】本発明の一実施例を示すMRI装置のブロック図
【図3】シムコイルと傾斜磁場コイルの干渉を説明する図で、(a)はシムコイルのオン状態、(b)はシムコイルのオフ状態を示す。
【図4】本発明のMRI装置により実施される検査パルスシーケンス(高速スピンエコー法)の一例を示す図
【図5】本発明のMRI装置により実施される検査パルスシーケンス(スペクトル計測)の一例を示す図
【符号の説明】
1・・・・・・磁石(静磁場を発生する手段)
2・・・・・・磁性体の小片(静磁場均一度補正手段)
3、31〜39・・・・・・シムコイル(静磁場均一度補正手段)
4、41〜49・・・・・・シム電源(静磁場均一度補正手段)
5、51〜59・・・・・・スイッチ回路(干渉を制御する手段)
6、61、62・・・・・・傾斜磁場コイル
7〜9・・・・・・傾斜磁場電源
10・・・・・・高周波コイル
11・・・・・・高周波回路
12・・・・・・被検者
13・・・・・・患者テーブル
14・・・・・・コンピュータ(干渉を制御する手段)
15・・・・・・モニター
16・・・・・・オペレーションコンソール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic resonance inspection apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus) having a shim coil for correcting the uniformity of a static magnetic field, and in particular, in order to obtain a highly accurate inspection result, the apparatus state is changed according to the inspection method. The present invention relates to an MRI apparatus that can be switched and used properly.
[0002]
[Prior art]
An MRI apparatus uses a nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as NMR) phenomenon to noninvasively measure the inside of a human body or the like to obtain an image or spectrum for use in medical diagnosis, and uses X-rays or ultrasound. Since useful medical diagnostic information that cannot be obtained with conventional inspection apparatuses can be obtained, it is widely used in medical facilities.
[0003]
Such an MRI apparatus is provided with a high-frequency magnetic field coil for causing an NMR phenomenon to occur in a nuclear spin constituting a subject tissue placed in a static magnetic field, and for measuring an NMR signal. In order to identify which part of the human body is obtained, a gradient magnetic field coil is combined with a static magnetic field magnet. The gradient coil uses three gradient magnetic field coils that generate gradient magnetic fields whose magnetic field strengths change along the x, y, and z axes, and position information (phase encoding or frequency encoding) is given by these gradient magnetic fields. An image of the cross section of the subject can be obtained by reconstructing an image of the NMR signal by a two-dimensional Fourier transform method.
[0004]
As described above, in the two-dimensional Fourier transform method, a gradient magnetic field is applied in a pulsed manner, but this change in magnetic flux induces an eddy current in an electric conductor (magnetic circuit and its container) existing around the gradient magnetic field coil. (Journal of Magnetic Resonance 66, 573-576, “Active Magnetic Screening of Gradient Coils in NMR Imaging”). In particular, when a superconducting magnet is used as the static magnetic field magnet, a non-negligible eddy current is generated in the container and the heat shield cylinder (copper or aluminum) incorporated in the container.
[0005]
A magnetic field in which such an eddy current is generated becomes an error in phase encoding or frequency encoding, and lowers the resolution of an image after Fourier transformation. In order to solve this problem, a shield type gradient magnetic field coil that cancels magnetic flux leaking outside the gradient magnetic field coil has been developed (US Pat. No. 4,737,716).
[0006]
On the other hand, in MRI equipment, high-speed imaging method (echo planar imaging: EPI) that measures NMR signals for one image with one high-frequency magnetic field irradiation, NMR spectrum measurement, and spectroscopic imaging that images chemical shifts Since high uniformity of the static magnetic field is required, a shim coil for correcting the static magnetic field uniformity is combined with the static magnetic field magnet. A method for correcting the difference in magnetic susceptibility for each subject has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 60-161552).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The problem of interference between the gradient coil and the magnet can be prevented by the conventional technique (US Pat. No. 4,737,716), and the resolution of the image can be improved. The interference with the shim coil arranged in the nearest place was not considered.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an MRI apparatus capable of controlling interference between a gradient magnetic field coil and a shim coil in accordance with the purpose of an inspection method. We also provide an MRI system that can realize both an inspection method that captures high-resolution images with minimal eddy currents, an image with low distortion by increasing the uniformity of the static magnetic field, and an inspection method that measures spectra. The purpose is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an MRI apparatus of the present invention includes a means for generating a static magnetic field in a space in which a subject is arranged, a magnetic field uniformity correcting means for improving the uniformity of the static magnetic field, and a position in the space. Gradient magnetic field generating means for generating gradient magnetic fields having different magnetic field strengths, means for generating a high-frequency magnetic field for causing a nuclear magnetic resonance phenomenon in a subject, means for detecting a nuclear magnetic resonance phenomenon, and detected nuclear magnetic resonance Means for processing the signal and displaying the processing result, and further comprising means for controlling the interference between the magnetic field uniformity correcting means and the gradient magnetic field generating means.
[0010]
The means for controlling interference includes switch means for switching connection between the magnetic field uniformity correction means and a power source for driving the magnetic field uniformity correction means, and control means for controlling the operation of the switch means in accordance with an inspection mode.
[0011]
The means for controlling the interference means that the switch means is connected when the inspection mode requires high uniformity of the static magnetic field, and the switch means when the inspection mode is hardly affected by the uniformity of the static magnetic field. Is disconnected.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the numerical value shown by the following example is a mere illustration, Comprising: This invention is not limited to those numerical values.
[0013]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an MRI apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 2, a magnet 1 generates a static magnetic field of an MRI apparatus, and a permanent magnet, a normal conducting magnet or a superconducting magnet is used. In the example shown in the figure, a superconducting wire is wound like a solenoid and a container containing liquid helium is contained. A superconducting magnet housed inside is used. The typical dimensions of this magnet container are a bore diameter of 1 meter and a length of 1.5 meters so that the human body can inspect it. The magnetic field strength generated at the center of the bore is designed and manufactured so that, for example, a value of 5 ppm can be achieved in a spherical space of 40 centimeters in the center of the bore. However, since the magnetic field uniformity depends on the environment around the magnet, in order to adjust the magnetic field uniformity according to the installation environment of the magnet, a small piece 2 of magnetic material is attached to the bore inner wall of the magnet 1.
[0014]
Further, a shim coil 3 for correcting the uniformity of the static magnetic field is incorporated inside the magnet 1. The shim coil 3 is composed of, for example, a plurality of shim coils composed of nine types of patterns, and achieves the magnetic field uniformity required for the examination by adjusting the current (shim current) that flows through the shim coil for each examination site of the subject. To do. A shim power source 4 for flowing shim current is connected to the shim coil 3 via a switch circuit (Sw) 5. The switch circuit 5 switches on / off the shim coil 3 according to a command from the computer 14 described later.
[0015]
An x, y, z gradient magnetic field coil 6 is incorporated inside the shim coil 3. These gradient magnetic field coils 6 are connected to x, y, and z gradient magnetic field (GC) power supplies 7, 8, and 9, respectively. As a result, the steady-state current for correcting the magnetic field inhomogeneity component of the x, y, and z terms of the static magnetic field in the examination space and the magnetic field strength are changed along the x, y, and z axes in the examination site space. Thus, a pulse current for giving position information to the NMR signal flows.
[0016]
Therefore, in this embodiment, the shim coil 3 and the gradient magnetic field coil 6 function as static magnetic field uniformity correction means.
[0017]
A high frequency coil 10 is incorporated inside the gradient coil 6. The high-frequency coil 10 generates a high-frequency magnetic field having a frequency for exciting the nuclear spin at the examination site, and detects precession of the excited nuclear spin as an NMR signal. A high frequency circuit 11 is connected to the high frequency coil 10 to supply high frequency power for excitation and amplify the NMR signal. As the high-frequency coil 10, separate high-frequency coils may be used for excitation and detection of a high-frequency magnetic field.
[0018]
The subject 12 lies on the patient table 13 for transportation, and the examination site is arranged at the center of the magnet 1.
[0019]
The computer 14 controls the operation state of each of the above-described components and performs calculation processing on the detected NMR signal. The result of the arithmetic processing is displayed on the monitor 15 connected to the computer 14. An operation console 16 of an input device is connected to the computer 14, and inspection conditions, image processing conditions, and the like can be set using this console.
[0020]
FIG. 1 is a diagram illustrating in detail the gradient magnetic field coil 6, the shim coil 3, the gradient magnetic field power supplies 7 to 9 and the shim power supply 4 of FIG. In the figure, the gradient coil 6 cancels the magnetic field generated outside the inner coil 61 and the inner coil 61 that generates a gradient magnetic field in the x, y, and z directions inside the subject 12. And an outer coil 62 for the purpose. The x, y, and z coils of the inner coil 61 and the outer coil 62 are connected in series and are connected to independent gradient magnetic field power supplies 7, 8, and 9, respectively. The number of turns and dimensions of the inner coil 61 and the outer coil 62 are designed so that the magnetic field is zero at the position where the magnet 1 is present. With this configuration of the gradient coil, eddy currents induced in the container of the superconducting magnet 1 and the heat shield cylinder (copper or aluminum) incorporated in the container can be suppressed.
[0021]
Shim coil is disposed between the magnet 1 and the outer coil 62, the embodiment in nine shim coils 31 to 39 are shown being wound. The nine kinds of shim coils are composed of correction coils for each term of, for example, X 2 , Y 2 , Z 2 , X 3 , Z 3 , Y 3 , XY, ZY, and XZ. The output sides of the switch circuits (Sw) 51 to 59 are connected to the shim coils 31 to 39, respectively. Shim power supplies 41 to 49 are connected to the input sides of the switch circuits 51 to 59 via inductance L. The inductance L increases the impedance of a closed loop including a shim coil, a shim power source, and an inductance to make it difficult for a transient current to flow through the shim circuit. For example, the inductance L is used.
[0022]
The switch circuits 51 to 59 close or open the shim circuit according to a control signal from the computer 14, and a known switch circuit such as a combination of a diode and a transistor can be used. The interference between the shim coil and the gradient coil when the switch circuit is on and off will be described with reference to FIG. Here, for simplicity, it will be described x 2 shim coils is the same in other shim coils.
[0023]
In a state where the switch circuit connection signal is output from the computer 14, as shown in FIG. 3A, the shim coil 31 forms a closed loop with the inductance L, the shim power source 41, and a current flows. By setting this current value to an appropriate value, the x 2 term of the static magnetic field is corrected and a uniform static magnetic field can be achieved. On the other hand, since the x-channel coil of the outer coil 62 of the gradient magnetic field coil is arranged in the immediate vicinity of the shim coil 31, even-numbered higher-order distortions (x 2 , x 4 ,...) Of the x channel interfere with the x 2 shim coil 31. To do. Here, when the gradient magnetic field is pulse-driven, an electromotive force is generated in the shim coil 31 by the inductive coupling coefficient M and the turn ratio of the coils. The current due to this electromotive force flows in the closed loop and becomes an error magnetic field of the gradient magnetic field. The generation of this error magnetic field is suppressed as much as possible by increasing the impedance of the closed loop by the inductance L and making it difficult for the transient current to flow. .
[0024]
On the other hand, in the state where the shut-off signal is output from the computer 14, the shim coil 31 is in an open loop as shown in FIG. In this case, even if an electromotive force is generated by pulse driving of the gradient magnetic field, a current that becomes an error magnetic field does not flow, so that a highly accurate gradient magnetic field can be achieved.
[0025]
Such a switch circuit is turned on / off when the computer 14 sends a control signal so that a state suitable for the inspection method (on or off) is automatically selected when the inspection method is selected by the console 16. 16 is provided with means for selecting on / off of the shim coil, so that the operator can select a state suitable for the inspection method, and the computer 14 can send a control signal based on this selection operation. It is also possible to individually control a plurality of shim coils.
[0026]
For example, when an inspection method that requires high uniformity of the static magnetic field, for example, measurement by the EPI method or MR spectrum measurement is executed, a connection signal for the switch circuit is output from the computer 14. In addition, inspection methods that are not easily affected by static magnetic field uniformity and inspection methods that require gradient magnetic field accuracy compared to static magnetic field uniformity, such as high-speed spin echo method and imaging methods that obtain high spatial resolution images with a small field of view. Is executed, the computer 14 outputs a cutoff signal.
[0027]
Next, an embodiment in which a series of inspections are performed using the MRI apparatus having the above configuration will be described with reference to FIGS. In this embodiment, first, the cross section of the subject 12 is imaged by the fast spin echo (FSE) method, and then the NMR spectrum measurement inspection of the local region is performed based on the image imaged by the FSE method.
[0028]
Similar to the spin echo method, the FSE method measures the phase of a spin that rapidly disperses with an apparent transverse relaxation time (T2 *) by an inhomogeneous magnetic field again after a certain time and measures it as an echo signal. Although it is an imaging method that is not easily affected by uniformity, n echo signals are generated by one excitation of a nuclear spin, and a different phase encoding divided by n is given to each echo signal. Accuracy is required.
[0029]
Therefore, when executing the sequence of the FSE method, as shown in FIG. 4, before the start-up, the computer 14 generates a cut-off signal 71 and opens all the switch circuits 51 to 59 so that the shim coils are in an open loop state. . The uniformity of the magnetic field is such that the values required for the FSE method are achieved by first-order shimming of x, y, and z by the gradient coil.
[0030]
In this state, a normal FSE method sequence is executed. That is, the multi-echo signal 77 is generated by the high-frequency pulse train 73 and the z gradient magnetic field pulse 74. The echo signal 77 is not particularly limited, but the case of 4 echoes is shown in the figure. The y gradient magnetic field pulse 75 for phase encoding is applied before and after the echo signal measurement so that each echo signal has a different phase encoding. That is, in the first echo signal, the integral value of the pulses 751 and 752 of the y gradient magnetic field becomes the phase encode amount, and in the second echo, the integral value of the pulses 751, 752, 753, and 754 of the y gradient magnetic field becomes the phase encode amount. . Similarly, for the third and subsequent echoes, the sum of the integral values of the gradient magnetic field pulses applied up to the generation of the echoes becomes phase encoding. Each echo signal to which the different phase encoding is applied is measured while applying the x gradient magnetic field pulse 76. The echo signal measured by repeating the sequence of FIG. 4 while changing the y gradient magnetic field pulse 751 (256/4 = 64 steps in the figure) until the amount of phase encoding (for example, 256) required for one image is reached. To reconstruct an image.
[0031]
Next, based on the image photographed above, an inspection of NMR spectrum measurement in a local region is performed. In this case, the magnetic field uniformity of the part including the region needs to be as high as about 0.1 ppm in order to separate the spectrum. Therefore, as shown in FIG. 5, a connection signal 81 is output from the computer 14, all the switch circuits are closed, and the shim coil circuit is closed loop.
[0032]
Prior to the spectrum measurement, an auto shimming sequence 82 for determining the current flowing through the shim coil is activated. The auto shimming sequence is a method for obtaining a shim current for correcting the disturbance of the static magnetic field due to the difference in magnetic susceptibility of various tissues at the examination site. For example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-161552 can be adopted.
[0033]
That is, a slice selection gradient magnetic field for slice selection and a 90 ° pulse are applied to excite nuclear spins constituting the subject tissue, and a slice selection gradient magnetic field and a 180 ° pulse are applied τ hours after the 90 ° pulse application. The echo signal is measured while applying the readout gradient magnetic field after (τ + Δτ) time from the 180 ° pulse application. When the time τ elapses after the 180 ° pulse application, the spin phase change caused by the static magnetic field inhomogeneity immediately after the 90 ° pulse application is completely cancelled. Only the phase information generated by is included. Therefore, such a sequence is repeated while changing the phase encoding amount, and the static magnetic field inhomogeneous distribution can be obtained from the phase information of the measured echo signal.
[0034]
The value of the current flowing in the shim coil can be obtained by calculation from the static magnetic field inhomogeneous distribution obtained as described above and shim characteristics of the shim coil (generated magnetic field intensity per unit current), and the shim power source is driven based on this current value. To do.
[0035]
By executing the auto shimming sequence 82, the spectrum measurement sequence 83 is started in a state in which the uniformity of the static magnetic field becomes a target value, for example, 0.1 ppm or less. The spectrum measurement sequence 83 executes a sequence for measuring an NMR signal in an arbitrary region (usually 1 cm 3 ) from a three-dimensional space such as an ISIS (Image Selected In vivo Spectroscopy) method. In the ISIS method illustrated in FIG. 5, the selective excitation high-frequency pulse 841 is first applied with the x gradient magnetic field pulse 85 applied. Next, the selective excitation high frequency pulse 842 is applied in a state where the y gradient magnetic field pulse 86 is applied. Further, the selective excitation high frequency pulse 843 is applied in a state where the z gradient magnetic field pulse 87 is applied. Subsequently, a high frequency pulse 844 for signal detection is applied to detect the NMR signal 88.
[0036]
In order to select a three-dimensional region, the phases of the three selective excitation pulses 841 to 843 in the sequence 83 of FIG. 5 are changed to +/−, and combinations of gradient magnetic fields of x, y, and z, 8 (2 3 ) Repeat the sequence. Thereby, the NMR signals of the target region of interest are always added for each sequence, and the NMR signals from the peripheral region are canceled out. An NMR spectrum of the region of interest is obtained by Fourier transforming the obtained NMR signal.
[0037]
As described above, according to the MRI apparatus of the present invention, when performing a series of measurements, it is possible to carry out a plurality of intended examinations under optimum conditions while the subject is placed in the apparatus.
[0038]
In the above embodiments, the high-speed spin echo method and the NMR spectrum measurement have been described as the inspection methods, but the present invention is not limited to these inspection methods. In the above embodiment, the case where all the shim coils are turned on or off has been described. However, only some of the shim coils may be turned on depending on the purpose of the inspection. For example, turn on only the most important shim coil to obtain uniformity according to the static magnetic field distribution and minimize the magnetic field error of the gradient coil by minimizing the interference between the gradient coil and shim coil, or high gradient It is possible to turn off only the shim coil in the immediate vicinity of the gradient coil that requires magnetic field accuracy to minimize the magnetic field error for the gradient coil.
[0039]
In the illustrated embodiment, the shim coil is disposed outside the gradient magnetic field coil. However, the shim coil is not limited to this arrangement. For example, local static magnetic field correction is performed inside the gradient magnetic field coil. Even a shim coil provided for the purpose can be applied.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to set the optimum conditions according to the inspection purpose by providing the means for correcting the uniformity of the static magnetic field and the means for controlling the interference between the gradient magnetic field generating means. Thus, it is possible to obtain a highly accurate inspection result by minimizing the generation of eddy currents, and to obtain a highly accurate inspection result by optimizing the uniformity of the static magnetic field.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing details of gradient magnetic field coils and shim coils in one embodiment of the MRI apparatus of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of an MRI apparatus showing one embodiment of the present invention. 4A and 4B are diagrams illustrating the interference of the shim coil, in which FIG. 5A shows an on state of the shim coil, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an inspection pulse sequence (fast spin echo method) performed by the MRI apparatus of the present invention. FIG. 5 is an example of an inspection pulse sequence (spectrum measurement) performed by the MRI apparatus of the present invention. Figure [Explanation of symbols]
1. Magnets (means for generating a static magnetic field)
2 .... Small magnetic material (Static magnetic field uniformity correction means)
3, 31-39... Shim coil (static magnetic field uniformity correction means)
4, 41-49 ..... shim power supply (static magnetic field uniformity correction means)
5, 51-59... Switch circuit (means for controlling interference)
6, 61, 62 ... Gradient magnetic field coils 7 to 9 ... Gradient magnetic field power supply 10 ... High frequency coil 11 ... High frequency circuit 12 ...・ Subject 13 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Patient table 14 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Computer (means for controlling interference)
15 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Monitor 16 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Operation Console

Claims (4)

被検体を配置する空間に静磁場を発生する手段と、前記静磁場の均一度を改善する磁場均一度補正手段と、前記空間に位置に応じて磁場強度が異なる傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、前記被検体に核磁気共鳴現象を生じさせるために高周波磁界を発生する手段と、前記核磁気共鳴現象を検出する手段と、前記検出した核磁気共鳴信号を演算処理し、処理結果を表示する手段とを備えた磁気共鳴検査装置において、
前記磁場均一度補正手段と前記傾斜磁場発生手段との干渉を制御する手段を有し、前記干渉を制御する手段は、前記磁場均一度補正手段とそれを駆動する電源との接続を切り換えるスイッチ手段と、検査モードに応じて前記スイッチ手段の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする磁気共鳴検査装置。
Means for generating a static magnetic field in a space in which the subject is placed, magnetic field uniformity correction means for improving the uniformity of the static magnetic field, and generation of a gradient magnetic field for generating a gradient magnetic field having a different magnetic field strength depending on the position in the space Means, a means for generating a high-frequency magnetic field to cause a nuclear magnetic resonance phenomenon in the subject, a means for detecting the nuclear magnetic resonance phenomenon, an arithmetic processing of the detected nuclear magnetic resonance signal, and processing results In a magnetic resonance inspection apparatus comprising means for displaying,
The magnetic field homogeneity correcting means and the gradient magnetic field generating means have a means for controlling interference, and the means for controlling the interference is a switch means for switching the connection between the magnetic field homogeneity correcting means and the power source for driving the magnetic field homogeneity correcting means. And a control means for controlling the operation of the switch means according to the examination mode.
前記干渉を制御する手段は、前記静磁場の高い均一度が要求される検査モードである場合に、前記スイッチ手段を接続状態にさせ、前記静磁場の均一度の影響を受けにくい検査モードである場合に、前記スイッチ手段を非接続状態にさせることを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴検査装置。The means for controlling the interference is an inspection mode in which, when the inspection mode requires a high degree of uniformity of the static magnetic field, the switch unit is brought into a connected state and is hardly influenced by the uniformity of the static magnetic field. The magnetic resonance inspection apparatus according to claim 1, wherein the switch means is disconnected in some cases. 前記干渉を制御する手段は、EPI法による計測又はMRスペクトル計測を実行する検査モードでは、前記スイッチ手段を接続状態にさせ、スピンエコー法または高速スピンエコー法による計測を実行する検査モードでは、前記スイッチ手段を非接続状態にさせることを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴検査装置。In the inspection mode in which measurement by the EPI method or MR spectrum measurement is performed, the means for controlling the interference causes the switch unit to be in a connected state, and in the inspection mode in which measurement by the spin echo method or the fast spin echo method is performed, 2. The magnetic resonance examination apparatus according to claim 1, wherein the switch means is disconnected. 前記干渉を制御する手段は、第1の検査モードで撮影した画像を基に第2の検査モードの検査を行う際に、前記スイッチ手段を非接続状態にして前記第1の検査モードを実行し、前記スイッチ手段を接続状態にして前記第2の検査モードを実行することを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴検査装置。The means for controlling the interference executes the first inspection mode with the switch means in a disconnected state when performing inspection in the second inspection mode based on an image taken in the first inspection mode. 2. The magnetic resonance inspection apparatus according to claim 1, wherein the second inspection mode is executed with the switch means in a connected state.
JP07333997A 1997-03-26 1997-03-26 Magnetic resonance inspection equipment Expired - Fee Related JP3748657B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07333997A JP3748657B2 (en) 1997-03-26 1997-03-26 Magnetic resonance inspection equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07333997A JP3748657B2 (en) 1997-03-26 1997-03-26 Magnetic resonance inspection equipment

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPH10262948A JPH10262948A (en) 1998-10-06
JPH10262948A5 JPH10262948A5 (en) 2005-02-10
JP3748657B2 true JP3748657B2 (en) 2006-02-22

Family

ID=13515311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07333997A Expired - Fee Related JP3748657B2 (en) 1997-03-26 1997-03-26 Magnetic resonance inspection equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3748657B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914431B2 (en) * 2003-03-14 2005-07-05 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc MRI system with pulsed readout magnet
WO2004111671A1 (en) * 2003-06-19 2004-12-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for shimming a main magnetic field in magnetic resonance

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10262948A (en) 1998-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2812714B1 (en) Mr imaging with b1 mapping
US8362771B2 (en) Establishment of parameters to adjust a magnetic field shim for a magnetic resonance examination of a patient
JP5624028B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and superconducting quantum interference device detection and method using magnetic field circulation method
US8938281B2 (en) MR imaging using multi-channel RF excitation
CN104011557B (en) MR apparatus for correcting magnetic field inhomogeneity of main magnetic field B0 in MR imaging
US20140239951A1 (en) Mr electrical properties tomography
EP3060116B1 (en) Mr imaging with temperature mapping
EP0108421B1 (en) Nuclear magnetic resonance diagnostic apparatus
US10551466B2 (en) Correction of a magnetic resonance transmission signal
US6906515B2 (en) Magnetic resonance imaging device and method
JP3964110B2 (en) Magnetic resonance imaging system
JP3597939B2 (en) Magnetic resonance inspection apparatus and method
Anumula et al. High-Resolution Black-Blood MRI of the Carotid Vessel Wall Using Phased-Array Coils at 1.5 and 3 Tesla1
Graf et al. Inductively coupled RF coils for examinations of small animals and objects in standard whole‐body MR scanners
JP3748657B2 (en) Magnetic resonance inspection equipment
JP3848005B2 (en) Magnetic resonance imaging system
JP4388019B2 (en) Magnetic resonance imaging system
JP2005288026A (en) Magnetic resonance imaging apparatus, eddy magnetic field distribution estimation method, and static magnetic field correction method
JP3868754B2 (en) Magnetic resonance imaging system
Streif et al. A coil combination for magnetic resonance perfusion imaging of mice in vivo at 7 T
Saint-Jalmes et al. MRI Principles, Hardware Components and Quantification
JPH10137213A (en) Method for obtaining magnetic resonance image, processing method for magnetic resonance image and obtaining device for magnetic resonance image
JP3451149B2 (en) Inspection equipment using nuclear magnetic resonance
JP2025027386A (en) Magnetic Resonance Imaging System
Bergen Optimizing and advancing multiparametric magnetic resonance imaging for biologically-guided radiotherapy

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040308

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040308

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050816

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees