JPH02107230A - Ｍｒ装置のうず電流補償方法とそのデバイス - 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】 （技術分野） 本発明は磁気共鳴装置におけるうず電流効果を補償する
方法に関連し、ここでうず電流補償信号は補償されない
勾配制御信号（ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｓｉ
ｇｎａｌ）から導かれ、また本発明は勾配制御信号によ
るうず電流補償の手段を具える装置にも関連している。

（背景技術） この種の方法と装置は欧州特許第２１５５４７号から既
知である。この文献はうず電流補償の方法を記載し、こ
こで補償されない勾配制御を介して発生された勾配磁場
（ｇｒａｄｔｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ）が測定され、かつ所
望の勾配磁場と比較され、勾配磁場制御信号を補償する
ために上記の比較から１つの信号が導かれている。この
方法を遂行するために、装置中に付加測定コイルを含む
ことが必要であるか、あるいはイメージングに使用すべ
き勾配コイルが上記の測定の実行に適していなければな
らない。

しかし、付加測定コイルそれ自身はうず電流の挙動に効
果を有し、かつ装置に正確に位置決めされなくてはなら
ず、かつ通常の勾配コイルは比較的不正確な測定結果を
生じる。さらに、所望の勾配磁場からの偏移がまた測定
され、一方、共鳴信号の診断測定（ｄｉａｇｎｏｓｔｉ
ｃ　ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ）のその結果は本来的重要性
を持っている。

（発明の開示） 本発明の目的はこれらの欠点を除去することである。こ
れを遂行するために、本発明により説明された種類の方
法は、補正信号が装置の測定空間（ｗｅａｓｕｒｍｅｎ
ｔ　５ｐａｃｅ）内の関連容積（ｖｏｌｕｍｅ　ｏｆｉ
ｎｔｅｒｅｓｔ）の空間を占有する測定対象からのｒｆ
共鳴信号の測定により決定され、かつこれらの信号と勾
配磁場変化（ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ　ｖａｒｉ
ａｔｉｏｎ）の存在しない時に実行された対応する測定
から得られた共鳴信号との比較により決定されることを
特徴としている。

本発明によると、補正信号は補正されない勾配制御信号
により励起された測定対象で測定されたｒｆ共鳴信号と
通常のｒｆパルスから導かれ、かつ検査すべき対象によ
り後の段で占有すべき関連容積の少なくとも大きな部分
を占有するから、補正すべき偏移の直接の測度（ｍｅａ
ｓｕｒｅ）である補正信号が得られる。本発明による方
法を実行するために測定コイルは装置の中に含まれる必
要はない。後の段で検査する対象により置換すべき測定
対象を導入することのみが必要である。適当な測定に対
して、この対象を正確に位置決めする必要はない。

本発明による装置は測定された補正信号を勾配制御の補
償制御信号に変換する電子回路とそして多分メモリを具
えるであろう。補正信号の大きさと時定数が調整可能で
ある回路を使用することが好ましい。この種のスイッチ
ング回路は例えば欧州特許第２１５５４７号と第１６４
１９９号から既知である。

補正信号がまたｒｆ共鳴信号から導かれる方法は米国特
許第４．６９８．５９１号から既知であることに注意す
べきである。しかし、この方法は装置内の中心に位置決
めされない小さい測定対象を用いている。それ故、うず
電流効果は検査すべき対象によって占有される装置内の
空間で適当に補償されるかは確かではない。さらに、印
加された勾配磁場の磁場の方向以外の方向のうず電流効
果は補正されず、従って補正は余り完全ではない。位相
測定と処理により実行された信号解析は高次の補正と交
差補正（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を許容し
ない。しかし、本発明によると、うず電流の挙動（ｂｅ
ｈａｖｉｏｕｒ）の測定の後で後者の補正がまた正確に
計算される。

本発明による好ましい変形では、補償されないうず電流
の挙動はその領域で発生されたｒｆ共鳴パルスを用いて
測定対象の領域の一時的勾配磁場遷移（ｔｅｍｐｏｒａ
ｌ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｆｆｅｌｄ　ｔｒａｎｓｉｔｉ
ｏｎ）の減衰の挙動の測定によって測定されている。こ
れに関して、勾配磁場の活性化ならびに非活性化（ｄｅ
−ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）は容易であり、全測定対象か
らの共鳴信号が信号に効果的に寄与している非活性化の
後の測定は魅力的であろう。

自由誘導減衰の測定、あるいはｒｆ共鳴パルスによって
生成された共鳴信号のエコー測定により、イメージング
を妨害するうず電流効果の直接測定が得られる。これら
の信号から、例えば勾配磁場の非活性化の後の期間ｔで
、調整された値より少ない値までうず電流効果を減少す
るよう要求された付加連続勾配磁場（ａｄｄｉｔｉｏｎ
ａｌ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｆｆ
ｅｌｄ）の大きさが決定されることは注目に値する。

さらに好ましい変形において、測定されたうず電流効果
の解析の後で一連の制御信号が決定され、対応する値の
制御信号と減衰時間は単一制御信号を形成するよう結合
されることが好ましい。さらに、測定から補正信号はう
ず電流を生じる勾配パルスの方向とは異なる方向のうず
電流効果を導くことができる。たとえ使用された測定方
法のために、検出の一層の最適化がしばしば必要でな（
でも、補償勾配磁場制御信号のうず電流の挙動がまた引
き続いて決定され、かつその解析から勾配磁場の制御デ
バイスに供給する付加勾配磁場制御信号を導くことがで
きる。

本発明による磁気共鳴装置は、例えば定常磁場を発生す
る磁石系と、勾配磁場を発生するコイル系と、磁気共鳴
信号の励起および／または検出のｒｆコイル系、および
説明された方法を実行する手段を具える勾配コイル制御
のための制御デバイスを具えている。上記の手段が指数
的に減少する信号の大きさと時定数に適応できる電流制
御回路を具えることが好ましい。

本発明によるいくつかの好ましい実施例は図面を参照し
て今後詳細に説明されよう。

（実施例） 第１図に示された磁気共鳴装置は、定常均一磁場Ｈを発
生する磁石系２、磁気勾配磁場を発生する磁石系４、お
よび磁石系２と磁石系４それぞれの電源６および８とを
具えている。ｒｆ磁石コイル１０はｒｆ交番磁場を発生
するのに役立っており、この目的でそれはｒｆ電源１２
に接続されている。検査すべき対象あるいは測定対象１
３中のｒｆ送信磁場により発生された磁気共鳴信号の検
出のためにｒｆコイルエ０がまた使用できる。この目的
でこのコイルは信号増幅器１４に接続されている。信号
増幅器１４は位相感応整流器（ｐｈａｓｅ　５ｅｎｓｉ
ｔｉｖｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）１６に接続され、これ
は中央制御デバイス１８で制御されている。中央制御デ
バイス１８はまたｒｆ電源１２の変調器２０、勾配コイ
ルの電源８および表示用モニター２２を制御している。

ｒｆ発振器２４は変調器２０ならびに測定信号を処理す
る位相感応整流器１６を制御している。たとえあるにし
ても、主磁場の磁石コイル２の冷却のために、冷却ダク
ト２７を具える冷却デバイス２６が備えられている。そ
のような冷却デバイスは抵抗コイル（ｒｅｓｆｓｔｉｖ
ｅ　ｃｏｉｌ）の水冷却系として構成されており、ある
いは高磁場強度の場合には例えば超伝導磁石コイルの液
体窒素冷却系および／または液体ヘリウム冷却系が構成
されている。磁石系２と４の中に配設されている送信器
コイル１０は測定空間２８を囲み、これは医療診断測定
用装置で検査すべき患者を配置するのに十分な空間であ
る。このように、測定空間２８において、均一磁場Ｈと
、対象のスライスを選択する磁場と、空間的に均一なｒ
ｆ交番磁場が発生できる。

ｒｆコイル１０は送信器コイルと測定コイルの機能を結
合しているものと仮定されている。代案として、例えば
測定コイルとして作用する面コイル（ｓｕｒｆａｃｅｃ
ｏｉｌ）のように別々のコイルがこの２つの機能のため
に使用できる。

定常磁場のコイル系２はこの場合に６つの等半径コイル
（ｉｓｏｒａｄｉａｌ　ｃｏｉｌ）２９により形成され
、これは冷却デバイス２６からそこに導入できる液体窒
素あるいは液体ヘリウムのデユワ−容器（ｄｅｗａｒｖ
ｅｓｓｅｌ）３０中の超伝導コイルとして組み込まれて
いる。冷却デバイスは単に液体窒素あるいは液体ヘリウ
ムの蓄積容器あるいはその液化装置であり得ることに注
意すべきである。後者の場合、デユワ−容器で蒸発され
た液体は密閉冷却系が得られるように連続的に冷却され
る。たとえあるにしても、ヘリウムデユワ−容器の周り
に、例えば液体窒素で充填されたケーシングが備えられ
るのが通例である。

勾配コイル４を支持する勾配コイル巻型（ｇｒａｄｉ−
ｅｎｔ　ｃｏｉｌ　ｆｏｒｍｅｒ）３２が主磁場のコイ
ル内に配設され、それ故、通常の態様ではデユワ−容器
内に配設されている。Ｘ勾配コイル３４、Ｙ勾配コイル
３６およびＺ勾配コイル３８が実例として示されている
。

２勾配コイルは例えば全測定空間の周りを囲むリングを
形成し、ＸコイルとＹコイルは鼓状コイル（ｓａｄｄｌ
ｅ　ｃｏｉｌ）として構成されている。勾配コイル系の
一例は例えば欧州特許第１６４１９９号に記載されてい
る。

そのような装置が検査すべき患者の影像（ｉｍａｇｅ）
を作成するために使用される場合、勾配磁場の活性化お
よび非活性化により生起するうず電流効果により歪みが
起こる。うず電流は例えば容器３０のようなデユワ−容
器の壁でｒｆヅールドに起こり、それは通常そのような
装置に含まれている等々である。うず電流は勾配磁場の
出現あるいは消滅を妨げ、高速測定プロセスを妨げる。

と言うのは、最適な歪みの無い影像は勾配磁場が所望の
形を取る場合にのみ実現できるからである。分光学的検
査の間に、そのようなぼけ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）が起こ
り、測定されたスペクトルの診断値は失われる。もし測
定が所望の勾配磁場の印加の後の比較的長い期間にのみ
起こり得るならば、信号対雑音比の減少と解像度の減少
が受は入れられるべきである。これは検査の著しい遅延
であるのみならず、移動アーティファクト（ｍｏｖｅｍ
ｅｎｔ　ａｒｔｅｆａｃｔｓ）のような別の欠陥の生じ
る危険性が比較的高くなり、かつコントラストの損失も
起こる。

本発明によると、自由誘導減衰あるいはエコー信号は測
定対象１３から測定され、これは例えば磁気共鳴に敏感
な材料からなり、かつ中空あるいはそうでない球であり
、また例えばＸ勾配磁場のような勾配磁場の非活性化の
後の異なる時点で測定される。信号の変化、すなわちこ
の場合にはその時間に依存する減衰は、どんな勾配磁場
も活性化されない場合である理想的変化と比較される。

このようにして得られたデータから補正信号が導かれ、
これは上記のエラーを補償するように勾配コイルを制御
するために必要なものである。そのような補償が実現さ
れる場合、補正信号それ自身は再び妨害うず電流を導入
するであろう。これは補正信号が容易に公称勾配制御信
号のほぼ４０％になることが見いだされるからである。

所望なら、このように導入されたうず電流効果は再び測
定でき、かつこの測定から制御のために補正信号が再び
導ける。このプロセスは所望する限り長く継続されよう
。大きさと時定数について異なる指数的変化をこのよう
に示す補正信号のシリースは適当なスイッチング回路を
用いて既知の態様で実現できる。

うず電流効果の適当な測定と制御方法について、米国特
許第４，６９８．５９１号、特に第４ａ図が参照される
。この目的で使用するｒｆパルスは必ずしも９０゜パル
スである必要がないことに注意すべきである。

自由誘導減衰信号の解析が第４ｂ、５．６図を参照して
そこに記載されている。位相測定は自由誘導減衰信号に
基づいて実行され、それ自身は正確に実行できるが、し
かし本発明の目的、すなわち完全な補償の実現にはこの
方法は余りにも制限が多い。指数的制御信号を実現する
制御デバイスは本特許出願の第２ａ図に対応する第８図
を参照して記載されているが、しかしそれは減衰時間と
振幅の独立な調整を許容しない。

例えば、測定が勾配磁場遷移の後で例えばＸ方向の勾配
磁場の非活性化を起こす場合、まず第１に補正信号がＸ
勾配コイルの制御のために決定される。もし不適当な補
償が得られるようなら、補正信号はまたＹ勾配磁場とＺ
勾配磁場に対して決定でき、これらの磁場は関連するコ
イルの電源に印加されるものである。米国特許筒４，６
９８．５９１号に提案された位相測定は高次の補正と交
差補正を許容しない。

このようにして決定できる補正信号の変形について、関
連する大きさと時定数を有する信号は経済性の理由で結
合でき、かつ信号スイッチング回路が信号のこれらの各
パケットに使用できる。

第２ａ図は補正回路の回路線図の一例を示し、これによ
り補正信号は勾配コイル系の電源に印加できる。この回
路線図は電源抵抗器４０に並列に接続されている一連の
フィルタ回路を示し、各フィルタ回路はキャパシタ４２
、減衰時間を決定する可変抵抗器４４、振幅を決定する
可変抵抗器４６、固定抵抗器４８、および演算増幅器５
０を具えている。このような指数的減衰回路に対して、
減衰値はＲｔＣにより与えられ、ここでＲｔは抵抗器４
４の抵抗値であり、Ｃはキャパシタ４２のキャパシタン
スである。補正信号の振幅は Ｒａ　　　　Ｒｖ Ｒｍａｘ　　　　Ｒｃ により与えられ、ここでＲａは抵抗器４６の調整された
抵抗値であり、Ｒｍａｘはその最大抵抗値であり、Ｒｖ
は電源抵抗器４０の抵抗値であり、そしてＲｃは抵抗器
４８の抵抗値である。例えば、Ｒｖは１００にΩであり
、Ｒａは１０にΩの可変抵抗器であり、そしてＲｃは振
幅マージンに依存しかつ２５０から１０００　ｋΩ、と
なっている。このように、生起する任意の減衰時間と振
幅に対してこの図面は補正回路５２を含み、従って減衰
時間あるいは振幅に対応する補正回路は単一補正回路に
より発生できる。

補正回路の数が別の補正信号の所望の数に等しいこの回
路は、勾配制御デバイスの入力端子５４（Ａ）と出力端
子５６（Ｂ）の間に接続されている。装置に配設された
測定対象に基づくうず電流効果の測定の後、そして測定
されたデータの解析の後、種々の回路の抵抗値は所望の
時定数と振幅に調整できる。別の勾配コイル系の電源の
制御のために、第２ｂ図に示されたような回路が使用さ
れ、この回路は正補正のための端子６０（Ｃ）と負補正
のための端子６２（Ｃ）に接続され、第２ａ図に示され
たようなフィルタ回路Ａｌ−Ｂ１、一連の補正回路６４
（この場合には、感度のために演算増幅器６８によりブ
リッジされた一連の電源抵抗器６６からなっている）、
および出力端子７０（Ｄ）を具えている。この種の回路
は勾配磁場の各方向に実行すべきうず電流効果に基づく
補正を可能にしている。

第２ｃ図は高次の補正信号、特に混合補正信号（ｍｉｘ
ｅｄ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ）　、、す
な゛わち制御された勾配磁場から偏った勾配磁場方位の
補正信号を実現する回路線図の一例を示している。これ
を達成するために、この回路は補正回路８０からなって
いる。端子ＡとＢを具える第２ａ図に示された回路と同
様に、端子ＣとＤを持つ第２ｂ図に示された回路と類似
する補正回路８２、信号合算デバイス８４、Ｘ勾配、Ｙ
勾配、Ｚ勾配入力信号の入力端子８５、８６．８７、Ｘ
、Ｙ、Ｚ制御の出力補正信号のための出力端子８８，８
９，９０、および信号ＺＯあるいは別の制御信号のため
の端子９１が具えられている。

自由選択（□ｐ　ｔ　１ｏｎａ　ｌ）であることを示す
ためにＣＤ回路８１′　と合算デバイス８４’を具える
ループ９２は破線により示されている。線形応答理論と
ラプラス変換を用いると、そのようなスイッチング回路
は結合コイルのモデルを基礎にして正確に規定できる。

多項式の項の数はうず電流の挙動の大きさと構造により
決定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実行する手段を具える磁気
共鳴装置を示し、 第２ａ−ｃ図はその部分を形成する調整可能な指数的制
御パルスの回路線図を示している。 ２．４　・・・磁石系あるいは勾配コイル６．８　・・
・電源 １０・・・ｒｆ（磁石）コイルあるいは送信器コイル１
２・・・ｒｆ電源　　　　　１３・・・測定対象１４・
・・信号増幅器　　　１６・・・位相感応整流器１８・
・・中央制御デバイス ２０・・・変調器　　　　　２２・・・モニタ２４・・
・ｒｆ発振器　　　　２６・・・冷却デバイス２７・・
・冷却ダクト２８・・・測定空間２９・・・等半径コイ
ル　　３０・・・デユワ−容器３２・・・勾配コイル巻
型　３４・・・Ｘ勾配コイル３６・・・Ｙ勾配コイル　
　３８・・・　Ｚ勾配コイル４０・・・電源抵抗器　　
　４２・・・キャパシタ４４．４６・・・可変抵抗器　
４８．４９・・・固定抵抗器５０．５１・・・演算増幅
器　５２・・・補正回路５４・・・入力端子　　　　５
６・・・出力端子６０．６２・・・端子　　　　６４・
・・補正回路６６・・・電源抵抗器　　　６８・・・演
算増幅器７０・・・出力端子 ８０．８２．８２’　　・・・補正回路８１′　　・・
・ＣＤ回路 ８４　、８４　’　　・・・合算デバイス８５．８６．
８７・・・入力端子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、補償されない勾配磁場変化の後で実行された測定か
   らうず電流補償信号が導かれる磁気共鳴装置でうず電流
   効果を補償する方法において、 補正信号は装置の測定空間内の関連容積の空間を占有す
   る測定対象からのｒｆ共鳴信号の測定により決定され、
   かつこれらの信号と勾配磁場変化の存在しない時に実行
   された対応する測定から得られた共鳴信号との比較によ
   り決定されることを特徴とする方法。 ２、勾配磁場遷移の後の異なる時点ｔで、自由誘導減衰
   からの減衰の挙動あるいは測定対象の領域で発生された
   ｒｆパルスにより発生されたエコー信号を測定すること
   により補償されないうず電流の挙動が測定されることを
   特徴とする請求項１に記載の方法。 ３、うず電流の挙動の測定より、勾配磁場遷移の後の所
   望の時点ｔで調整値以下の値にうず電流効果を減少する
   よう要求された付加連続勾配磁場の大きさが決定される
   ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。 ４、異なる対称性を有する勾配磁場の勾配磁場補正の補
   正信号が第１勾配磁場対称性に対する勾配磁場遷移のう
   ず電流の挙動の測定から導かれることを特徴とする請求
   項１から３のいずれか１つに記載の方法。 ５、勾配磁場制御信号で補償されたうず電流から対応す
   る態様でうず電流の挙動が測定され、補償勾配磁場制御
   信号がそれに基づいて決定されることを特徴とする請求
   項１から４のいずれか１つに記載の方法。 ６、定常磁場を発生する磁石系、勾配磁場を発生するコ
   イル系およびｒｆコイル系を具える磁気共鳴装置におい
   て、 勾配磁場の制御デバイスが請求項１から５のいずれか１
   つに記載の方法を実行する手段を具える装置。 ７、勾配磁場の制御デバイスが初期値と時定数に関して
   指数的に減少する補正信号に適応できる電流制御要素を
   具えることを特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴装置
   。 ８、自由誘導減衰信号を測定する測定デバイス、これら
   の信号を指数的に減衰する補正信号に変換する信号処理
   デバイス、および上記の補正信号を発生するのに適して
   いるスイッチング回路を含むことを特徴とする請求項６
   あるいは７に記載の磁気共鳴装置。 ９、信号処理デバイスが第１勾配磁場対称性に適用され
   た勾配磁場遷移から異なる対称性の勾配磁場の補正信号
   を計算する手段を具えることを特徴とする請求項８に記
   載の磁気共鳴装置。 １０、信号処理デバイスが交差項と高次項を含む勾配磁
   場制御補正信号を決定する手段を具えることを特徴とす
   る請求項６から９のいずれか１つに記載の磁気共鳴装置
   。