JPH02224641A - 磁気共鳴診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は磁気共鳴診断装置に係り、特に被検体内の所定
の原子核の化学シフト情報を得る磁気共鳴診断装置に関
する。

（従来の技術） 磁気共鳴法によって被検体内の特定の原子核の化学シフ
ト情報を得る方法としては、従来、１３０８　ｖｏｌ、
１．Ｎｏ、３．ｐｐ１８９〜１８０．１９８７等に記載
された局所スペクトロスコピー（１ポイントスペクトロ
スコピーともいう）と、文献’　Ｔ、Ｐ、Ｂｕｄｉｎｇ
ｅｒ。

Ｍｏｄｌｃａｌ　Ｍａｇｎｅｔｔｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃ
ｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ　ａｎｄ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
、ｐｐｇｔ　　〜９５．５ｏｃｉｅｔｙ　　Ｍａｇｎｏ
ｔｌｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｎ　Ｍｏｄｌｃｉｎｅ、
Ｂｅｒｋｅｌｅｙ、Ｃａ、１９８Ｂ“等に記載された化
学シフ・トイメージング法（多点スペクトロスコピーま
たは位相エンコード法ともいう）が知られている。

これらの方法では高周波磁場として選択励起パルス及び
勾配磁場を印加することにより、特定の領域の原子核ス
ピンをのみを励起して領域の選択を行ない、その選択さ
れた領域からの磁気共鳴信号を収集して、化学シフト情
報を得るようにしている。しかしながら、選択励起パル
ス及び勾配磁場の印加により選択された領域は、化学シ
フトの影響のために所望の位置よりずれてしまう。数式
によって示すと、化学シフト量をσとした時、勾配磁場
と中心周波数ｆｏ＋ｆ’の選択励起パルスにより選択さ
れた領域の中心Ｘは、 Ｘ″″Ｇ７ｏ（２πｆ′−σ） Ｇ：勾配磁場 γ０ニラーモア周波数 ｆ′　：選択励起パルスの中心周波数（相対値）となる
。すなわち、選択された領域の位置は化学シフトにより
一σ／Ｇγ０だけずれることになる。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の技術では化学シフト情報を取１
すすべき領域の位置が所望の位置からずれてしまうとい
う問題があった。

本発明は、化学シフトによる化学シフト情報取得領域の
位置ずれを補正できる磁気共鳴診断装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するため手段） 本発明は、一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁
場および勾配磁場を印加し、被検体内の複数の領域を選
択して該領域からの所定の原子核の磁気ノ（鳴信号を収
集し、該原子核に関する化学シフト情報を得る磁気共鳴
診断装置において、複数の領域からそれぞれ得られる化
学シフト情報を他の領域から得られた化学シフト情報と
化学シフト量を用いて捕間処理により補正する補正手段
を備えたことを特徴とする。

（作　用） 本発明のように各領域からそれぞれ得られる化学シフト
情報について、他の領域から得られる化学シフト情報と
化学シフト量とに基づく補間処理を行なうことにより、
化学シフトにより選択した領域の位置が正しい位置から
ずれていても、その位置ずれが補正され、正しい位置の
領域からの化学シフト情報が得られる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴診断装置の構
成を示す図である。

同図において、静磁場磁石１および勾配磁場生成コイル
３はシステムコントロ〜う１０により制御される励磁用
？１ｇ２および駆動回路４によってそれぞれ駆動され、
寝台６上の被検体５（例えば人体）に対して一様な静磁
場と、所定方向に磁場強度が変化する勾配磁場を印加す
る。

被検体５にはさらにシステムコントローラ１０の制御の
下で、送信部８からの高周波信号によりプローブ７から
発生される高周波磁場が印加される。本実施例において
は、プローブ７を高周波磁場の発生のための送信コイル
と、被検体５内からの磁気共鳴信号を受信する受信コイ
ルとに共用しているが、送信および受信コイルを別々に
設けてもよい。

プローブ７により受信された磁気共鳴信号は、受信部９
で増幅および検波された後、システムコントローラ１０
の制御の下でデータ収集部１１に送られる。データ収集
部１１では受信部９を介して取出された磁気共鳴信号を
システムコントローラ１０の制御の下で収集し、それを
Ａ／Ｄ変換器によりサンプリングしディジタル化した後
、電子計算機１２に送る。

電子計算機１２はコンソール１３により制御され、デー
タ収集部１１から入力された磁気共鳴信号のサンプリン
グデータについて、後述のように逆アダマール変換及び
逆フーリエ変換を含む処理を施すことによって、関心領
域の化学シフト情報を求め、また関心領域の位置ずれを
補正するための捕間処理を行なう。さらに、電子計算機
１２はシステムコントローラー’Ｏの制御をも行なう。

電子計算機１２により得られた化学シフト情報のデータ
は画像デイスプレィ１４に供給され、画像表示される。

次に、第２図及び第３図を参照して、本実施例における
磁気共鳴信号収集のためのシーケンスを説明する。

静磁場中では原子核スピン（以下、単にスピンという）
Ｍは、第２図（ａ）に示すように２軸まわりに回転する
回転座標系（ｘＬ、　　／、ｚ／）のｚ’　　（ｚ）方
向を向いている。このようなスピンＭに対し、高周波磁
場として反転パルス（１８０”パルス）を印加すると、
同図（ｂ）に示すようにスピンＭは回転して一２方向を
向（。

次に、静止座標系（ｘ、ｙ、ｚ）のＸ方向に向＜　９０
ｘ　’　／＜ルスを印加すると、スピンＭはＸ′軸まわ
りに回転し、同図（Ｃ）における　−１″方向を向く。

一方、反転パルスが印加されなかったスピンはＸ′軸ま
わりに９０°回転し、同図（Ｃ）における“１”方向を
向く。従って、このとき観ｉ！＄ｌされる磁気共鳴信号
は、反転パルスが印加されたスピンからの信号と、印加
されなかったスピンからの信号とで符号が異なることに
なる。

一般に、磁気共鳴信号５（ｔ）は次式で与えられる。

５（Ｌ）”　ＪＪＪＪｐ（ｘ＋　ｊ＋　ｘ、　＃）ｅＩ
Ｐ［ｌ１１１］・ｅｌｌｌ［−１／Ｔ２（ｘ＋　Ｆ＋　
Ｌ　ｉｔ）］ｄｘｄ７ｄｘｄω・・・（１） ρ（Ｘ、ｙ）　　ニスビン密度 ω：磁気共鳴角周波数 Ｘ、ＬＺ　：位置 【　：時間（離散量） 一方、高周波磁場に選択励起パルスを用いると、特定の
部分領域のスピンのみを反転させることができる。この
ときの磁気共鳴信号５（ｔ）は、５（ｔ）−Σｓｇｎ（
ｉＨｊＪｊ　ｐ（ｘ＋　ｙ＋　ｘ、ｕ）ｒｘｐ［１ｉｌ
ｌＩ　　　　　　ＡＩ ・ｔｘｐ（−１／Ｔ２（ｘ、　７．　ｌ、　１）ｌｄｘ
ｄｙｄｘｄｕ・・・（２） ＾ｌ：部分領域 ｓｇｎ（１）　：符号関数（部分領域ＡＩのスピンが反
転された時−１１反転されなかった時は１）さらに、部
分頭載＾ｌからの磁気共鳴信号をｆｌとすると、 ５ｌ−ＩＮｊ　　ｐ（ｘ、１．ｔ、ｂｒ）ｔｘｐ（ｊｕ
ｌ）−　ｅｘｐ［−１／Ｔ２（ｘ、７．ｔ、　＆Ｊ）］
ｄｘ＋１ｙｄｒｄｉ＋＋５（ｔ）−Σ　ｓｇｎ（［）Ｉ
’１ １　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）ここで
、被検体内の関心領域のうちアダマール行列の−１に対
応する部分領域のスピンのみを反転するとすれば、 ｓ　ｊ（Ｌ）−Σｈ　ｉｊ−［’ｉ ・・・（４） ｈｉｊ：アダマール行列の要素 Ｓ−Ｈ争　Ｆ ・・・（５） Ｓ；信号行列 Ｆ　： 領域信号行列 ここで、信号行列Ｓを逆アダマール変換すると、Ｄ−Ｈ
−１−３ −Ｈ−１−Ｈ−Ｆ Ｆ Ｈ：アダマール行列 ｊを１からｎまで変えて磁気共鳴信号を観測すると、次
式が得られる。

となり、領域毎の信号が分離して得られる。

このように関心領域内のスピンが反転された部分領域及
び反転されない部分領域の配列パターンがアダマール行
列Ｈのパターンと対応するように、選択反転パルスを関
心領域に加え、それにより得られた式（５）に示す磁気
共鳴信号列を式（６）に示すように逆アダマール変換す
れば、各部分領域からの磁気共鳴信号が分離して得られ
る。そして、この部分領域毎の磁気共鳴信号について更
に時間軸方向に逆フーリエ変換を行なえば、各部分領域
毎のスペクトル（化学シフト情報）が得られることにな
る。

第３図は関心領域ＲＯＩ内の部分領域がＡＯ〜Ａ３に示
す４つの場合について、高周波磁場ＲＦ及び勾配磁場Ｇ
の印加による磁気共鳴信号（ＦＩＤ信号）　８１ｇ、の
収集のシーケンスと、部分領域ＡＯ〜Ａ３のスピンの反
転・非反転状態を示したものである。なお、　−１“は
反転状態、“１″は非反転状態をそれぞれ表わす。この
例では磁気共鳴信号の収集のための一連のシーケンスは
、第３図（ａ）〜（ｄ）の４つのシーケンスからなって
いる。この場合、部分領域ＡＯ〜Ａ３のスピンの反転・
非反転配列パターンを対応させるアダマール行列Ｈは４
次（４Ｘ４）となる。

まず、このアダマール行列の第１行の要素は全て「１」
であるため、第３図（ａ）に示す最初のシーケンスでは
高周波磁場ＲＦとして選択反転パルスを加えず、勾配磁
場Ｇも加えない。このとき、部分領域ＡＯ〜ＡＩのスピ
ンはどれも反転されないため、高周波磁場として非選択
励起パルスである９０ｘ０パルスの印加直後に得られる
ＦＩＤ信号Ｓ１ｇ、　−ｓ　Ｉ（ｔ）は、次式のように
各部分領域ＡＯ〜Ａ３からの信号が加算されたものとな
る。

ｓ　１（ｔ）＝　ｆ　０（ｔ）十ｆ　１（ｔ）＋　ｆ　
２（ｔ）十ｆ　３（ｔ）次に、第３図（ｂ）のシーケン
スではアダマール行列Ｈの第２行の「−１」に対応した
部分領域ＡＯ及びＡ３のスピンをそれぞれ反転させるよ
うに周波数を設定した選択反転パルスＩ　ｐ（ｒｏ）１
　ｐ（ｆ３）を印加するとともに、勾配磁場パルスを印
加し、その後９０″パルスを印加する。このとき得られ
る信号Ｓ１ｇ、　−ｓ　２（ｔ）は、ｓ　２（ｔ）＝　
ｆ　０（ｔ）　−ｆ　１（ｔ）＋　ｆ　２（ｔ）　−ｆ
　３（Ｌ）となる。

以下同様に、第３図（ｅ）のシーケンスではアダマール
行列Ｈの第３行の「−１」に対応する部分領域Ａ２及び
Ａ３のスピンをそれぞれ反転させるように周波数を設定
した選択反転パルス１１）（１’２）　。

Ｉ　ｐ（ｆ３）を印加するとともに、勾配磁場パルスを
印加した後、９０ｘ０パルスを印加し、また同図（ｄ）
のシーケンスではアダマール行列Ｈの第４行の「−１」
に対応する部分領域Ａ１及びＡ３のスピンをそれぞれ反
転させるように周波数を設定した選択反転パルスＩ　ｐ
（ｆｌ）　、　　Ｉ　ｐ（ｒ３）を印加するとともに、
勾配磁場パルスを印加した後、９０Ｘ　’パルスを印加
することにより、それぞれ信号Ｓ１ｇ。

−ｓ　２（ｔ）、　ＳＩｇ、＝　ｓ　２（ｔ）としてｓ
　３（Ｌ）　−ｆ　０（ｔ）＋　ｆ　１（ｔ）　−ｆ　
２（ｔ）　−ｆ　３（ｔ）ｓ　４（ｔ）＝　ｆ　０（ｔ
）　−ｆ　１（ｔ）　−ｆ　２（ｔ）＋　ｆ　３（ｔ）
が得られる。

このような第３図（ａ）〜（ｄ）１示した各シーケン。

スにおいて、磁気共鳴信号は９０ｘ＠パルスの印加直後
にデッドタイムなく検出され、Ｔ２の短い核種の信号も
ほとんど減衰なく１ワられる。このような一連のシーケ
ンスによって得られる磁気共鳴信号列Ｓは、次式（７）
で表わされる。

・・・（７） ここで、この磁気共鳴信号列に逆アダマール変換を施す
と次式（８）のようになり、各部分領域ＡＯ〜八３への
信号が得られる。

Ｄ−Ｈ−１・Ｓ ・・・（８） ところで、従来の技術の項で説明したように、選択反転
パルスのような選択励起パルスをと勾配磁場とを用いて
、化学シフト情報を取得すべき領域＾０〜八３の選択を
行なうと、化学シフトにより選択（：１ｊ域の位置が一
σ／Ｇγ０だけずれる。σは化学シフトｍ１Ｇは勾配磁
場、γ０はラーモア周波数である。

第４図は選択領域の位置Ｘと化学シフ・ト量σとの関係
を示したもので、破線は化学シフトによる位置ずれかな
いときの選択領域Ａｎ　（ｎ−０，１，２，・・・）の
中心Ｘｎ、実線は化学シフトによる位置ずれがあるとき
の選択領域の中心である。同図に示すように、化学シフ
トが０のときは選択領域の位置ずれはないが、化学シフ
トがあるとその化学シフト量σか増大する。

そこで、本発明においては補間処理によって正しい選択
領域からの化学シフト情報を得る。この補間処理に直線
補間を用いた場合について説明する。第５図において、
中心位置がｘｉの領域＾ｌを選択した時に得られた化学
シフト情報をρ１（σ）とすると、領域ＡＩが正しく選
択された時に得られるべき化学シフト情報ρｉ’（σ）
は、領域＾１に隣接した領域＾ｔｉｔを選択した時に得
られた化学シフト情報ρｉ＋１（σ）と、隣接する領域
ＡｔとＡｔ＋１間の距離をΔｘ　（−ｘｉ＋ｌ　−ｘｉ
　）　、及び化学シフト量σを用いて、 ρｌ’（σ）馬ρｌ（σ）＋Δρｉ Δρｌ−“／　Ｇ　７０　ｔρ国（σ）−ρｉ（・））
Δ× より、次式（９）で与えられる。

σ ρｌ’（σ）−（１−）　ρ１（σ〉 ΔｘＧγＯ σ ΔｘＧ７ｏ°ρ国＜ａ＞ ＋ ・・・（９） このような捕間処理を行なうことにより、選択した領域
の位置の化学シフトによる位置ずれが補正され、正しい
位置の領域からの化学シフト情報かｉすられる。

上記した各実施例では、棒状の関心領域からの磁気共鳴
信号の収集について述べた。しかし、臨床的にはこの棒
状の関心領域を３次元的に位置決めし、３次元の関心（
：ｆ１域からの磁気共鳴信号を収集する必要がある。こ
のような場合、例えば選択飽和パルスの印加によって第
６図（ａ）〜（ｄ）の斜線で示す領域内のスピンを飽和
させることにより、同図（ｃ）に斜線で示す棒状の領域
（関心領域）以外の領域のＭ磁化をほぼ０にした後、上
記各実施例で説明したシーケンスを行なう一連の操作を
複数の棒状関心領域について行なうことにより、３次元
の関心領域からの磁気共鳴信号を収集すればよい。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えば各領域からの磁気共鳴信号を取出すシーケンスとし
て、次のような方法を用いてもよい。すなわち、第３図
で説明したアダマール行列「−１Ｊに対応する部分領域
のスピンを選択反転パルスにより反転させて得られた磁
気共鳴信号列（、Ｓ　ｐとする）から、アダマール行列
の「１」に対応する部分領域のスピンを選択反転パルス
により反転させて得られた磁気共鳴信号列（ＳＮとする
）を差引き、得られた差信号列５Ｐ−３Ｎについて次式
（ｌＯ）のように逆アダマール変換を行なう。

Ｄ−Ｈ−１・　５ ＝Ｈ−１（Ｓｐ　　　５Ｎ） ＝ｚ　Ｄｐ　　　Ｄ　Ｎ 但し、ＤＰ−Ｈ−１・Ｓ。

ＤＮ　−Ｈ−１・　ＳＮ　　　　　　　　　・・・（［
０）ここで、Ｄ、とＤＮとでは対応する領域ＡＯ〜Ａ３
からのそれぞれ信号の符号は逆であるが、領域以外から
の信号の７Ｊ号は同一であるため、Ｄｐ−ＤＮをとると
領域ＡＵ−Ａ３からの信号、はそれぞれ加算され、領域
外からの信号は減算されてＯになり、領域ＡＯ〜Ａ３に
ついての選択特性が敗訴される。アダマール変換の結果
は、先と同様に逆フーリエ変換される、化学シフト情報
が得られる。このようにして得られた化学シフト情報に
ついて、先と同様に補間処理による補正を施せばよい。

また、前記実施例では補間処理に直線補間を用いたが、
２次、３次・・・の非直線補間を用いてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、化学シフトによる化学シフト情報取得
領域の位置ずれを補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴診断装置の構
成を示すブロック図、第２図及び第３図は同実施例にお
ける磁気共鳴信号収集のための一連のシーケンスを説明
するための図、第４図及び第５図は同実施例における補
間処理を説明するための図、第６図は棒状の関心領域の
３次元的位置決めのための選択飽和過程を示す図である
。 １・・・静磁場磁石、３・・・勾配磁場生成コイル、７
・・・プローブ、１１・・・データ収集部、１２・・・
電子計算機、１４・・・画像デイスプレィ、ＲＯＩ・・
・関心領域、Ａ　Ｉ−１，Ａ　１．Ａ　Ｉ＋１．Ａ　Ｉ
＋２．Ａ　Ｏ〜Ａ３・・・部分領域。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第 ３図 ｌ−２ ＸＬ＋ ＸＩ＋ 領域の位置Ｘ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場お
   よび勾配磁場を印加し、被検体内の複数の領域を選択し
   て該領域からの所定の原子核の磁気共鳴信号を収集し、
   該原子核に関する化学シフト情報を得る磁気共鳴診断装
   置において、 前記複数の領域からそれぞれ得られる化学シフト情報を
   他の領域から得られた化学シフト情報と化学シフト量を
   用いて補間処理により補正する補正手段を備えたことを
   特徴とする磁気共鳴診断装置。
2. （２）前記補正手段は、前記勾配磁場をＧ、ラーモア周
   波数をγｏ、前記複数の領域からそれぞれ得られる化学
   シフト情報をρｉ（σ）、隣接する他の領域から得られ
   た化学シフト情報をρｉ＋ｌ（σ）、隣接する領域間の
   距離をΔｘ、化学シフト量をσとしたとき、 ρｉ′（σ）＝（１−［σ／ΔｘＧγｏ］）ρｉ（σ）
   ＋［σ／（ΔｘＧγｏ）］・ρｉ＋ｌ（σ）なる補間処
   理により補正した化学シフト情報ρｉ′（σ）を得るこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴診断装置。