JPH01201246A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

核磁気共鳴イメージング装置

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JPH01201246A
JPH01201246A JP63025215A JP2521588A JPH01201246A JP H01201246 A JPH01201246 A JP H01201246A JP 63025215 A JP63025215 A JP 63025215A JP 2521588 A JP2521588 A JP 2521588A JP H01201246 A JPH01201246 A JP H01201246A
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    • G01R33/565Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

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〕 本発明は核磁気共鳴イメージング装置に関する。
〔従来の技術〕
核磁気共鳴イメージング装置において、動きのある部分
を有する血管撮像における画像形成の手順を第3図を用
いて説明する。
これは、いわゆるセンシティブ画像とインセンシティブ
画像と称される画像を得、後者から前者を減算して血管
走行系の画像を得るようにしている。
まず、第3図(a)、(b)、(c)、(d)に示すシ
ーケンスに従って、センシティブ画像を得る。
その手順は、 1)磁気共鳴用RFパルス301をかけ、同時にZ方向
傾斜磁場302を印加して特定のスライス面の磁化を励
起する。さらに、Z方向傾斜磁場303を印加して磁化
の位相をそろえる。
2) その後、Y方向傾斜磁場304を印加して位相エ
ンコードを行う。
3)同時に、X方向傾斜磁場305.306を順に印加
し、X方向傾斜磁場306の印加時にMR信号307を
計測する。
4)収奪したMR信号307に、フーリエ変換処理を行
って、再生画像を得る。
次に、3図(a)、(b)、(c)、 (d)に示すシ
ーケンスに従って、インセンシティブ画像を得る。
その手順は、 まず、上記(1) 、 (2)まで同じで、その後、(
3)同時に一連のX方向傾斜磁場308.309.31
0を印加し、X方向傾斜磁場310の印加時にMR信号
307を計測する。
(4)収奪したMR信号307に、フーリエ変換処理を
行って、再生画像を得る。
このようにして得られたインセンシティブ画像からセン
シティブ画像を減算することにより血管走行系の画像が
得られる原理について、以下説明する。
第3図において、X方向傾斜磁場305の印加と、30
6のはじめの時間Tの間の印加によって生じる被検体内
の磁化の位相まわりそれぞれ、第1位相、第2位相と呼
ぶことにする。この時静止部分における第1位相、第2
位相の和はOとなる。
しかし、血流部分においては、磁化が速度を持って傾斜
磁場内を移動するために第1位相と第2位相の和はOと
はならず、血流速度νによってまちまちの値による。仮
りにνが時間によらず一定で、X方向に向いていると、
第1位相と第2位相との和φは。
φ=6πγT”Gν となる。
ここで、γは定数、GはX方向傾斜磁場勾配。
TはX方向傾斜磁場305の印加時間である。
このように、位相φは血流速度νにより変わるが、一般
にνはスライス厚方向に沿って一定な値でないため、位
相φもスライス厚方向に沿ってばらばらな値となり、従
って計測される信号は互いに打ち消しあって小さな値と
なってしまう、これから、センシティブ画像のみでは血
管走行系は像画されない。
一方、一連のX方向傾斜磁場308、および309のは
じめの時間Tの間の印加によって生じる磁化の位相まわ
りを第3位相と称し、X方向傾斜磁場309の後半の時
間Tの間および310のはじめの時間Tの間の印加によ
って生じる磁化の位相まわりを第4位相と称する。この
場合、静止部分における第3位相と第4位相との和は前
記センシティブの場合と同じになる。しかし、血流部分
において、νが時間によらず一定でX方向を向いている
とするとき、第3位相と第4位相との和φ″もOとなる
。なぜなら第3位相φ、と第4位相φ。
はそれぞれ、 φ、=−2πγT2Gν φ、= 2πγT”Gν であり、 φ′=φ3+φ4=0 となるためである、従って、流速によって位相φ′が区
々となることがないため、インセンシティブ画像では血
管がうつる。
それ故、インセンシティブ画像からセンシティブ画像を
減算することによって、静止部はキャンセルされ、血管
走行系のもが画像化される。
従来技術の他の例として、磁気共鳴用RFパルスによっ
て倒される(静止部の)磁化の角度を360°にするも
のがある。これにより、静止部の磁化は励起されないが
、血流部の磁化はその流れのため完全に360”に倒さ
れることがないため励起される。従って、その後、エコ
ーを起こして信号を計測すれば、血流部分からの信号の
みが得られる。具体的な手段としては、前記第3図(a
)、(b)、(c)、(f)に示すシーケンスに従って
、インセンシティブ画像を祷る手順と同様で、ただ、第
3図(a)の磁気共鳴用RFパルス301を、磁化36
0°倒すRFパルスに特定するものである。
これによりインセンシティブ画像−枚で、血管走行系が
画像化される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記血管撮影における従来技術にあっては、エコーの中
心時刻における、被検体の流速をもつ部分から出る共鳴
信号と、同じ位置にある静止部分から出るべき共鳴信号
との位相差(この位相差を以下流速位相という)を0に
する配慮しかなされていなかったものである。従って、
エコーの中心時刻以外の時刻における流速位相に関して
配慮のなされていないものであり、よって、様々な血流
速度のために、時刻がエコーの中心時刻から離れるに従
って流速位相が様々に乱れてしまっていた。
このため、インセンシティブ画像であっても血管はあま
りよく像高できないものであった。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、流速位相の乱れをなくして、良好な血管走行系画像
を得ることのできる核磁気共鳴イメージング装置を提供
するにある。
(問題点を解決するための手段〕 このような目的を達成するために、本発明は、被検体中
の流速をもつ部分から出る共鳴信号と同じ位置にある静
止部分から出るべき共鳴信号との位相差である流速位相
、およびこの流速位相の目標値として定めておく目標位
相値に対して、信号の計測空間を複数個の部分領域に分
けて特定の該部分領域上にある信号の上記流速位相が上
記目標位相値と一致するような撮像を、上記特定の該部
分領域を順次行い、これにより得られた複数の撮像デー
タを合成し、合成されたデータから、流速をもつ部分の
信号を描出する手段を備えているものである。
すなわち、上記手段において、 1、計測空間Xを複数個の部分領域X、、 X、・・・
・・・Xnに分け、その各々のXJ上の前記流速位相の
値の目標値θJ(以下これを目標位相値と呼ぶ)を定め
る。
2、部分領域X4の各々に対応して、次に示す撮像を行
う。
(i)N気共鳴用RFパルスを印加して、被検体の一部
の磁化を励起する。そして、このときの時刻をOとみな
す。
(ii)次式を満たす傾斜磁場GJを印加し、同時に共
鳴信号S−の計測を行う。
ここで、tjは部分領域XJ上の信号をM+測する時刻
の代表値(以下これを取り込み時刻と呼ぶ)であり、T
oは前記エコーの中心時刻、γ′は定数である。
(iii)位相エンコードを用いるフーリエ変換法によ
る搬像の場合は、位相エンコードの印加量を変えつつ、
前記(i )、 (ii)を位相エンコード回数だけ繰
り返す。
3、得られた前記計測データSJに対し、部分領域XJ
上にあるS、の値に注目して合成を行い、合成データS
を得る。
4、合成データSから血流部分からの信号を抽出する。
〔作用〕
被検体内の血流速度は、時間に関しては一定であると仮
定し、このとき前記流速位相が前記(1)式の左辺に非
礼することがわかる。すなわち、実空間上の任意の点Q
に対し、時刻t=tjにおいて点Q付近に流入してきた
。血流中のプロトン(P’)(k=1.2.−n)が各
々速度Vkをもつものとすると、Pkの各時刻における
位置Qkは次のようになる。
Q’(t)=(Q−tjV’)+ t V’・・・・・
・(2)またプロトンpkの時刻tjにおける位相φj
′は、φ−””f    y Ga(t)Q責t)dt
であり、時刻tJにおける点Q付近の静止部の位相φ4
は、次式で与えられる。
J φ−= f    γ G J (t) Qdt従って
、時刻t、 Jにおける点Q付近での流速位相φは、次
式で与えられる。
前記(2)式を(3)式に代入すると、これによって、
φが前記(1)式の左辺に比例することがわかる。
そこで、(V’)がkによらずほぼ一定とみなせる場合
には、(1)式の右辺のγ′として(■ゝ)の平均値と
γの積をとれば、実際流速位相が01となことが前記(
4)式かられかる。特にθ−=0の場合は、(1)式の
γ′を1とすれば、実際流速位相は0となる。
以上により、(1)式を満たすように傾斜磁場GJを印
加することにより、時刻を−においては流速位相を目標
位相値に一致させることができる。
したがって、S−の時刻tJの頃の値を各jについて収
奪して合成を行うことによって、全時刻において流速位
相を目標位相値にほぼ一致させた合成データを得ること
ができる。
特にθ、二〇の場合、前記機(1)式の右辺は0となり
、(V’)に対する予測なしにGJの形状が定まり、ま
た(Vk)がkによらずほぼ一定である必要もない。
あるいは、θJ=CX((v’)の平均値)の場合(た
だし、CはVk等によらない定数)は、(1)式の右辺
はC/γとなり、(■ゝ)に対する予測なしに64の形
状が定まり、また合成データから再生された画像の位相
から01を算出すれば、(V’)の平均値を求めること
ができる。
〔実施例〕
まず1本願発明による核磁気共鳴イメージング装置の一
実施例を示すブロック構成図である。同図において、シ
ーケンス制御部401は、被検体からNMR信号を検出
するために発生させる各種パルスおよび磁場をコントロ
ールするようになっている。このシーケンス制御部40
1により、送信器402からは被検体の特定の核種類を
共鳴させるだめの高周波パルスを送出するようになって
いる。また、前記シーケンス制御部401により。
磁場制御部403からはNMR信号の共鳴周波数を決定
する静磁場とその強さおよび方向を任意にコントロール
できる信号を送出させるようになっている。そして、こ
の信号は磁場駆動部404に入力され、この磁場駆動部
404は前記磁場制御部403からの信号に基づいて、
計測に必要な磁場を発生させるようになっている。
一方、被検体から発生するNMR信号を検波後、計測を
行なう受信部405で受信し、この受信器405から取
り込んだ計測信号をもとに処理装置406で画像画構成
および各種演算を行ない、これにより再構成された画像
をCRTデイスプレィ407に表示するようになってい
る。
なお、ECG部408は被検体の心拍をとらえ、撮影の
タイミングを心拍と同期をかけるようにしている。
このような構成において、第1図をもとに制御手順を示
す。
リステップ101は、まず計測空間x ti’ xt 
tX□、X3・・・X−に分割する。
具体的には第2図の205,206,207に示すよう
に分割し、計測空間Xの部分領域を定める。すなわち、
エコー中心時刻T0として、tの区間 T、−Tit≦T、+T をn等分する点tjに対し、Xjを T = 4 m5ec、  θj=0と定めている。
(2)  ステップ102は、Xn上の信号の流速位相
を制御する。これは第5図(aL (b)、(c)。
(d)に示す、同図において、ajをJ=1t2s・・
・nと変えて、これに基づく撮像を1回ずつ行なう、こ
こでaJは、 Ca=ta  T。
であり、このとき前記(1)式が成立する。
1回の撮像手順は次のようにしてなされる。
kをに=127〜128の値に変化させつつ、以下の(
i)〜(1−)を256回繰り返し、計測信号SJ (
t、 k)を得る。このとき被検体は、5000Gの静
磁場のもとにおかれているものとする。
(i)ECG部408により、心拍のα波から特定の時
間だけ待つ。
(ii)磁化を90°傾す磁気共鳴用RFパルス501
と、Z方向傾斜磁場G z (0、30/ all) 
502を4wsの間印加して、特定のスライス面の磁化
を励起し、さらにZ方向傾斜磁場−〇z503を2 m
 sの間印加して、磁化の位相をそろえる。
(iii) y方向傾斜磁場GyXk/128 (G)
’=0.30/cn)504を4 m sの間印加する
(iv)同時に、X方向傾斜磁場Gx (Gx=0.3
G/(!I)505をa j m sの間印加し、次に
X方向傾斜磁場−Gx506をT + a j m s
の間印加し1次に、X方向傾斜磁場Gxを2 T m 
sの間印加すると同時にMR信号508を計測する。
(3)  ステップ103は、第1〜第n撮影データの
合成データを作成する。これは第2図204に示すよう
に前ステップ102で得られた計測データSj (t、
k)を用いて、合成データS(t。
k)を得る。すなわち、 F=1s2*・・・・・・n) (4)  ステップ104は、血流部分からの信号描出
血管走行系画像表示を行なう、これは、第5図において
、a j = Oとして、これに基づく撮像を行ない、
計測データS’  (tt k)を得る。
その手順は前記ステップ102の(i)〜(iv)をに
=−127〜128の値に変化させて全く同様に行なう
、なお被検体は5000Gの静磁場のもとにおく0次に
2次元離散FFT (F)を2つのデータ、S Dt 
k) 、S’  (tt k)に対して行ない、画像A
、A’ を得る。
A  =FS A’ =FS’ 最後に、2枚の画像の差Bが血管走行系画像として得ら
れる。
このようにすれば、データs (t、k)では、計測空
間全体×の上で流速位相がほぼOであるため、画像Aに
は血流部分がうつっているが、画像A′では、前記従来
技術のセンシティブ画像で説明したように、血流部分が
うつっていないため、その差である画像Bは血流がうつ
り、静止部はキャンセルされてうつっていない、したが
って、良好な血管走行系画像を得ることができるように
なる。
次に、他の実施例を上述した実施例と比較しながら説明
する。
〔実施例2〕 (1)  ステップ101:上記ステップ101と同じ
(2)  ステップ102:上記ステップ102と同じ
、ただし、(ii)の磁化を90″倒す磁気共鳴用RF
パルス501を、磁化を360°倒す様に変更する。
(3)  ステップ103:上記ステップ103と同じ
(4)  ステップ104:2次元離散FFT (F)
をデータS (t、k)に対して行ない、画像Aを得る
A=FS 〔実施例3〕 (1)  ステップ101:第6図の605,606゜
607に示すように、計測空間Xの部分領域Xjを定め
る。すなわち、エコーの中心時刻T0として、Tの区間 TI、−T≦t≦T0 をn等分する点tJに対し、xjを (ただしjはit 2t ”””ne t、=T、 −
T。
n+1       n により定める。
本実施例の場合、T0=22ms、T=4msであり0
j=Oとする。
(2)  ステップ102:第5図(a)(b) (c
) (d)において、aJをj=l、 2,3e・・・
・・・nと変え、これに基づく撮像を1回ずつ行なう。
ここでajは、Cj=:ta   T@ であり、このとき前記(1)式が成立する。
1回の撮像手順は次のとおりである。
(i)500Gの静磁場のもとに被検体をおく。
(ii)磁化を20°倒す磁気共鳴用RFパルスを、4
■seeの間印加して、その後26m5ec待つことを
40回繰り返す。
(ni) kをに=−127〜128の値に変化させつ
つ、以下の(a)〜(c)を256回繰り返し、計測信
号S j(t e k)を得る。
(a)磁化を20°倒す磁気共鳴用RFパルス501と
、Z方向傾斜磁場G z (0、30/ am ) 5
02を4 m5ecの間印加して、特定のスライス面の
磁化を励起し、さらにZ方向傾斜磁場−Gz503を2
 m5ecの間印加して、磁化の位相をそろえる。
(b)その後、y方向傾斜磁場ayxk/128(Gy
=0.30/am)504を4 m5ecの間印加する
(c)同時に、X方向傾斜磁場Gx(Gx=0゜30/
cII)505をa Jl@860の間印加し、次にX
方向傾斜磁場−Gx506をT + a amsecの
間印加し、次にX方向傾斜磁場Gxを2T■secの間
印加すると同時にMR信号508を計測する。その後、
4 m5ec間待つ。
(3)ステップ103:第6図604に示すように、前
ステップ102で得られた計測データ5j(t、k)を
用いて、次式の合成データS (t。
k)を得る。
ここで関数μ(τ)は、 (4)  ステップ104:第5図(a)、(b)、(
c)、(d)において、0j=0とし、これに基づく撮
像を行い、計測データS’(t、k)を得る。その手段
は前記実施例3のステップ102において(i)、(i
iL(iii)を行う。
次に次式によりΔSを得る ΔS (t、k) = S ’ (t、k) −S (
t、k)これに離散FFT(F)を行うことにより、血
管走行系画像をL型鋼ことかできる。
〔実施例4〕 ステップ101:前記実施例3のステップ101と同じ
、ただし、To=28ms、T=4msであり、目標位
相θ−は θ4=γ×(流速■) とする。
ステップ104:第5図(a)、 (b)、(c)、(
d)ににおいて、bJti’j=1.2.3・=−nと
変え、これに基づく撮像を1回づつ行う。ここでbJは
、G ただし、ここで第7図702の磁化を180゜を倒すパ
ルスの前に印加した傾斜磁場は、その符号を逆にして考
えて(1)式を計算する。
1回の撮影手順は次の通りである。
kをに=−127〜128の値に変化させつつ、以下の
(i)〜(vi)を256回繰返し、計測信号5−(t
、k)を得る。このとき、被検体は5000Gの静磁場
のもとにおくものとする。
(i)ECGにより、心拍の波から特定の時間だけ待つ
(ii)その後、磁化を90”倒す磁気共鳴用RFパル
ス701と、Z方向傾斜磁場Gz(0,3G/>)70
3を4 yasecの間印加して、特定のスライス面の
磁化を励起しさらにZ方向傾斜磁場−G z704を2
 m5ecの間印加して、磁化の位相をそろえる。
(ni)その後、X方向傾斜磁場−〇X(0,30/Q
11)707をb al18411eの間印加し、次に
X方向傾斜磁場Gx708をb JllS19Cの間印
加する。
(iv)その後、磁化を180°倒す磁気共鳴用RFパ
ルス702と、Z方向傾斜磁場Gz(0,30/cn)
705を4 m5ecの間印加して、スライス面内の磁
化を反転する。
(v)その後、Y方向傾斜磁場G y X k / p
a (G y=0.30/Ql)706を4 m5ec
の間印加する。
(vi)同時にX方向傾斜磁場−Gz709をT m5
ecの間印加し次にX方向傾斜磁場G x710を2T
m3ecの間印加すると同時にMR信号711を計測す
る。
ステップ103:前ステップ102で得られた計測デー
タ5a(t、k)を用いて、合成データS (t、k)
を得る。その方法は、前記実施例3のステップ103と
同様にして行う。
ステップ104:第7図(a)、 (b)、 (c)、
(d)において、b J= Om sとし、これに基づ
く撮像を行い、計測データS ’ (t、k)を得る。
その手順は前記ステップ102と同様である。
次に次式により、ΔSを求める。
ΔS a (t、k) = S (t、k) −8’ 
(t、k)これに離散FFT(F)を行うことにより、
血管走行系画像を得る。さらに、血管走行系画像上の信
号の位相は、θ4の定め方より、流速Vに比例している
ため、流速Vの値が得られる0以上の実施例により、良
好な血管走行系画像および流速Vを得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したことから明らかなように、本発明による核
磁気共鳴イメージング装置によれば、MR倍信号計測す
る計測空間全体にわたって、流速のために生じる信号の
位相変化(流速位相)を、あらかじめ定めた値にほぼ一
定させたデータを得ることができるようになる。このた
め、流速による画質劣化の少ない高画質な血管走行系画
像が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による核磁気共鳴イメージング装置の
操作手順の一実施例を示すフローチャート、第2図およ
び第6図は、本発明において計測空間を部分領域に分割
する場合と計測データを合成する場合とを示す図、第3
図は従来にて利用したシーケンスを示す図、第4図は本
発明による核磁気共鳴イメージング装置の一実施例を示
すブロック図、第5図および第7図は本発明による核磁
気共鳴イメージング装置に利用されるシーケンスの一実
施例を示した図である。 401・・・シーケンス制御部、402・・・送伝器、
403・・・磁場制御部、404・・・磁場駆動部、4
05・・・受信部、406・・・処理装置、408・・
・ECG部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被検体中の流速を持つ部分から出る共鳴信号と同じ
    位置にある静止部分から出るべき共鳴信号との位相差で
    ある流速位相、およびこの流速位相の目標値として定め
    ておく目標位相値に対して、信号の計測空間を複数個の
    部分領域に分けて特定の該部分領域上にある信号の上記
    流速位相が上記目標位相値と一致するような撮像を、上
    記特定の該部分領域に順次行い、これにより得られた複
    数の撮像データを合成し、合成されたデータから、流速
    をもつ部分の信号を描出する手段を備える核磁気共鳴イ
    メージング装置。 2、前記請求項第1記載において、各々の撮像が対応す
    る前記部分領域上の信号が計測される時刻の代表値であ
    る取込時刻、および再生画像の直流成分を表わす信号が
    計測される時刻であるエコー中心時刻、および高周波磁
    場印加直後より取込時刻までの傾斜磁場の一次モーメン
    トの値から、エコー中心時刻より取込時刻までの傾斜磁
    場の0次モーメントと取込時刻の積を引いた値である血
    流モーメントに対し、前記流速位相が該血流モーメント
    に比例するとみなし、前記目標位相値と該血流モーメン
    トが比例するように傾斜磁場を付加して撮像を行う手段
    を備える核磁気共鳴イメージング装置。
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