JPH0353937B2 - - Google Patents
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- JPH0353937B2 JPH0353937B2 JP60109541A JP10954185A JPH0353937B2 JP H0353937 B2 JPH0353937 B2 JP H0353937B2 JP 60109541 A JP60109541 A JP 60109541A JP 10954185 A JP10954185 A JP 10954185A JP H0353937 B2 JPH0353937 B2 JP H0353937B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- signal
- magnetic field
- theoretical formula
- find
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/50—NMR imaging systems based on the determination of relaxation times, e.g. T1 measurement by IR sequences; T2 measurement by multiple-echo sequences
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- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、核磁気共鳴撮像装置（以下核磁気共
鳴をNMRと略す）に関し、特に計算画像を求め
る際等の種々の計算に用いられる信号強度の理論
式の改善に関するものである。
鳴をNMRと略す）に関し、特に計算画像を求め
る際等の種々の計算に用いられる信号強度の理論
式の改善に関するものである。
（従来の技術）
従来より、NMR撮像装置において、測定した
画像から医学上有用とされている縦緩和時間T1
値に関する画像（T1像）や横緩和時間T2値に関
する画像（T2像）、プロトン密度ρに関する画像
等を求める技法があつた。
画像から医学上有用とされている縦緩和時間T1
値に関する画像（T1像）や横緩和時間T2値に関
する画像（T2像）、プロトン密度ρに関する画像
等を求める技法があつた。
これらの画像は、各種のパルスシーケンスにお
いて求められるが、一般に、NMR信号を観測し
て得た原画像と、NMR信号の強度を表わす信号
強度の理論式とを用いて、T1、T2、ρに関する
計算画像を求めている。
いて求められるが、一般に、NMR信号を観測し
て得た原画像と、NMR信号の強度を表わす信号
強度の理論式とを用いて、T1、T2、ρに関する
計算画像を求めている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記理論式はスライスによる影
響（スライス方向で磁化が90°倒れないことによ
る影響）を含まない理論式であり、正確な計算画
像が得られないという問題があつた。
響（スライス方向で磁化が90°倒れないことによ
る影響）を含まない理論式であり、正確な計算画
像が得られないという問題があつた。
本発明の目的は、この様な点に鑑み、スライス
の影響を含んだ信号強度の理論式を用いることに
より、正確なT1、T2、ρの値を求め得るNMR
撮像装置を提供することにある。
の影響を含んだ信号強度の理論式を用いることに
より、正確なT1、T2、ρの値を求め得るNMR
撮像装置を提供することにある。
この様な目的を達成するために本発明では、下
記(イ)ないし(ニ)の手順によりスライスによる影響を
含んだ理論式を得ると共に、原画像とこの理論式
とから緩和時間（T1、T2）又はプロトン密度
（ρ）の値を求め得る機能を有する制御手段を具
備したことを特徴とする。
記(イ)ないし(ニ)の手順によりスライスによる影響を
含んだ理論式を得ると共に、原画像とこの理論式
とから緩和時間（T1、T2）又はプロトン密度
（ρ）の値を求め得る機能を有する制御手段を具
備したことを特徴とする。
記
(イ) 90°パルスにより磁化の倒れる角度がα°のと
きの信号強度を求める。
きの信号強度を求める。
(ロ) スライス中央からの距離ｚの点における、
90°パルスにより磁化が倒れる角度αを求める。
90°パルスにより磁化が倒れる角度αを求める。
(ハ) 前記(イ)で求めた信号強度を前記(ロ)を用いてｚ
で積分し、スライスの影響を含んだ信号強度を
求める。
で積分し、スライスの影響を含んだ信号強度を
求める。
(ニ) 前記(ハ)の値からスライスの影響を含んだ理論
式を求める。
式を求める。
（実施例）
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。第
１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施例を
示す要部構成図である。図において、１はマグネ
ツトアセンブリで、内部には対象物を挿入するた
めの空間部分（孔）が設けられ、この空間部分を
取巻くようにして、対象物に一様静磁場Hpを印
加する主磁場コイル２と、勾配磁場を発生するた
めの勾配磁場コイル３（個別に勾配磁場を発生す
ることができるように構成されたｘ勾配磁場コイ
ル、ｙ勾配磁場コイル、ｚ勾配磁場コイルより構
成される）と、対象物内の原子核のスピンを励起
するための高周波パルスを与えるRF送信コイル
４と、対象物からのNMR信号を検出する受信用
コイル５等が配置されている。
１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施例を
示す要部構成図である。図において、１はマグネ
ツトアセンブリで、内部には対象物を挿入するた
めの空間部分（孔）が設けられ、この空間部分を
取巻くようにして、対象物に一様静磁場Hpを印
加する主磁場コイル２と、勾配磁場を発生するた
めの勾配磁場コイル３（個別に勾配磁場を発生す
ることができるように構成されたｘ勾配磁場コイ
ル、ｙ勾配磁場コイル、ｚ勾配磁場コイルより構
成される）と、対象物内の原子核のスピンを励起
するための高周波パルスを与えるRF送信コイル
４と、対象物からのNMR信号を検出する受信用
コイル５等が配置されている。
主磁場コイルは静磁場制御回路１５に、Gx，
Gy，Gz各勾配磁場コイルは勾配磁場制御回路１
４に、RF送信コイルは電力増幅器１８に、そし
てNMR信号の受信用コイルはプリアンプ１９
に、それぞれ接続されている。
Gy，Gz各勾配磁場コイルは勾配磁場制御回路１
４に、RF送信コイルは電力増幅器１８に、そし
てNMR信号の受信用コイルはプリアンプ１９
に、それぞれ接続されている。
１３はコントローラで、勾配磁場や高周波磁場
の発生シーケンスを制御すると共に得られた
NMR信号を波形メモリ２１に取込むために必要
な制御を行う。
の発生シーケンスを制御すると共に得られた
NMR信号を波形メモリ２１に取込むために必要
な制御を行う。
１７はゲート変調回路、１６は高周波信号を発
生する高周波発振器である。ゲート変調回路１７
は、コントローラ１３からの制御信号により高周
波発振器１６が出力した高周波信号を適宜に変調
し、所定の位相の高周波パルスを生成する。この
高周波パルスはRF電力増幅器１８を通してRF送
信コイル４に加えられる。
生する高周波発振器である。ゲート変調回路１７
は、コントローラ１３からの制御信号により高周
波発振器１６が出力した高周波信号を適宜に変調
し、所定の位相の高周波パルスを生成する。この
高周波パルスはRF電力増幅器１８を通してRF送
信コイル４に加えられる。
１９は検出コイル５から得られるNMR信号を
増幅するプリアンプ、２０は高周波発振器の出力
信号を参照してNMR信号を位相検波する位相検
波回路、２１は位相検波されたプリアンプからの
波形信号を記憶する波形メモリで、ここにはＡ／
Ｄ変換器を含んでいる。
増幅するプリアンプ、２０は高周波発振器の出力
信号を参照してNMR信号を位相検波する位相検
波回路、２１は位相検波されたプリアンプからの
波形信号を記憶する波形メモリで、ここにはＡ／
Ｄ変換器を含んでいる。
１１は波形メモリ２１からの信号を受け、所定
の信号処理を施して、断層像を得るコンピユー
タ、１２は得られた断層像を表示するテレビジヨ
ンモニタのような表示器である。
の信号処理を施して、断層像を得るコンピユー
タ、１２は得られた断層像を表示するテレビジヨ
ンモニタのような表示器である。
この様な構成において、計算画像作成の場合を
例にとつてその手順を次に説明する。
例にとつてその手順を次に説明する。
例えば、SRSE法によるパルスシーケンスにお
ける３枚の原画像から、計算画像を求める場合を
例にとる。ここでSRSE法とは飽和回復法
（Saturation Recovery法：SR法と略す）とスピ
ンエコー法（Spin Echo法：SE法と略す）とを
合せたパルスシーケンスである。
ける３枚の原画像から、計算画像を求める場合を
例にとる。ここでSRSE法とは飽和回復法
（Saturation Recovery法：SR法と略す）とスピ
ンエコー法（Spin Echo法：SE法と略す）とを
合せたパルスシーケンスである。
スキヤンパラメータ等の条件が予め設定され
たコントローラ１３の制御により、ゲート変調
回路１７を通して第２図イに示すようなガウシ
アン変調された90°パルスを得、これを電力増
幅器１８を介してRF送信コイル４に与え、対
象物を励起する。この時同時に勾配磁場Gzも
印加して（同図ロ）、特定のスライス面内にあ
るスピンのみを選択励起する。
たコントローラ１３の制御により、ゲート変調
回路１７を通して第２図イに示すようなガウシ
アン変調された90°パルスを得、これを電力増
幅器１８を介してRF送信コイル４に与え、対
象物を励起する。この時同時に勾配磁場Gzも
印加して（同図ロ）、特定のスライス面内にあ
るスピンのみを選択励起する。
次に、勾配磁場Gyにより位相エンコードを
行い、それと同時に勾配磁場Gxを印加して
（同図ニ）、エコーを観測する準備をしておく。
行い、それと同時に勾配磁場Gxを印加して
（同図ニ）、エコーを観測する準備をしておく。
続いて、勾配磁場の印加を停止し、180°パル
スを印加しスピンを反転させる。その後同図ニ
に示すようにGxを印加しながら発生するエコ
ー信号（同図ホ）を受信コイル５で検出し、観
測する。受信コイルで検出されたスピンエコー
信号は、プイアンプ１９、位相検波回路２０を
経て波形メモリ２１に蓄えられる。
スを印加しスピンを反転させる。その後同図ニ
に示すようにGxを印加しながら発生するエコ
ー信号（同図ホ）を受信コイル５で検出し、観
測する。受信コイルで検出されたスピンエコー
信号は、プイアンプ１９、位相検波回路２０を
経て波形メモリ２１に蓄えられる。
上記の方法で位相エンコード量の異なる多
数の信号から原画像（画像データ）を得る。
数の信号から原画像（画像データ）を得る。
必要ならば画像に空間フイルタをかける。す
なわち、濃度分解能（Ｓ／Ｎ）が空間分解能に
比べ悪い場合は、空間フイルタにより画像の濃
度分解能を上げる。
なわち、濃度分解能（Ｓ／Ｎ）が空間分解能に
比べ悪い場合は、空間フイルタにより画像の濃
度分解能を上げる。
上記（又は）により得た３枚の原画像と
理論式（詳細は後述する）から、例えば反復補
正最小２乗法などにより、T1、T2、ρの計算
画像を得る。
理論式（詳細は後述する）から、例えば反復補
正最小２乗法などにより、T1、T2、ρの計算
画像を得る。
以上の手順により、T1、T2、ρの計算画像を
正確に得ることができる。
正確に得ることができる。
次に、上記で使用した理論式の求め方について
説明する。スライスの影響を含まない理論式を
Fo（Tr、Ts、T1、T2、ρ）とする。
説明する。スライスの影響を含まない理論式を
Fo（Tr、Ts、T1、T2、ρ）とする。
Fo（Tr、Ts、T1、T2、ρ）
＝exp（−Ts／T2）｛１−2exp
（−Tr／T1＋Ts／2T1）
＋ｅ×ｐ（＝Tr／T1）｝・ｐ
(イ) 磁化の倒れる角度がα°のときの信号強度は
sinα／１＋cosα.exp（−Tr／T1）
・Fo（Tr、Ts、T1、T2、ρ） ……(1)
となる。
(ロ) ガウシアン90°パルスを用いていれば、スラ
イス中央から距離ｚの点でのαは α＝（π／２）exp（−Z2） ……(2) ｈとなる。
イス中央から距離ｚの点でのαは α＝（π／２）exp（−Z2） ……(2) ｈとなる。
(ハ) (1)式を(2)式によりｚで積分すればスライスの
影響を含んだ信号強度が求まり、次式となる。
影響を含んだ信号強度が求まり、次式となる。
Fo（Tr、Ts、T1、T2、ρ）∫sin｛（π／２）e
xp（−Z2）｝／１＋cos｛（π／２）exp（−Z2）｝exp
（−Tr／T1）dZ……(3) (3)式の積分は（T1／Tr）のみの関係である
ので、この値をCSRSE（T1／Tr）と書く。
xp（−Z2）｝／１＋cos｛（π／２）exp（−Z2）｝exp
（−Tr／T1）dZ……(3) (3)式の積分は（T1／Tr）のみの関係である
ので、この値をCSRSE（T1／Tr）と書く。
(ニ) CSRSEはT1／Trのみの関数なので、必要な
T1／Trの範囲で数値積分によりCSRSEを求め、
この値からCSRSEをT1／Trの多項式として求め
ることができる。
T1／Trの範囲で数値積分によりCSRSEを求め、
この値からCSRSEをT1／Trの多項式として求め
ることができる。
以上から、スライスの影響を含んだ理論式Fs
（Tr、Ts、T1、T2、ρ）は、Foと、スライスの
影響を表わす係数CSRSEとの積として求まる。
（Tr、Ts、T1、T2、ρ）は、Foと、スライスの
影響を表わす係数CSRSEとの積として求まる。
Fs（Tr、Ts、T1、T2、ρ）
＝Fo（Tr、Ts、T1、T2、ρ）
CSRSE（T1／Tr）
ここで、CSRSEは、例えば0.2＜T1／Tr＜10.0の
場合には CSRSE＝8.1537E−６（T1／Tr）6 −2.95086E−４（T1／Tr）5＋4.27675E −３（T1／Tr）4 −3.17902E−２（T1／Tr）3 ＋1.29262E−１（T1／Tr）2−2.8554E −１（T1／Tr）＋1.0557 以上はSRSE法の場合での理論式であるが、パ
ルスシーケンスが１つの90°パルスと奇数個の
180°パルスから構成されたものである場合には、
スライスの影響を表わす係数は前記CSRSEと同じ
である。
場合には CSRSE＝8.1537E−６（T1／Tr）6 −2.95086E−４（T1／Tr）5＋4.27675E −３（T1／Tr）4 −3.17902E−２（T1／Tr）3 ＋1.29262E−１（T1／Tr）2−2.8554E −１（T1／Tr）＋1.0557 以上はSRSE法の場合での理論式であるが、パ
ルスシーケンスが１つの90°パルスと奇数個の
180°パルスから構成されたものである場合には、
スライスの影響を表わす係数は前記CSRSEと同じ
である。
パルスシーケンスが１つの90°パルスと偶数個
の180°パルスから構成されたものである場合には
（例えば、第３図に示すようにSRSE法において
各ビユーごとに180°パルスを２回ずつ加えるよう
にしたSR2SE法、あるいは反転回復法
（Inversion Recovery法：IR法）とSE法を組合
せた第４図に示すようなIRSE法など）、スライス
の影響を含まない理論式をFoとすれば、磁化が
倒れる角度がα°のときの信号強度は sinα／１−cosα・exp（−Tr／T1）・Fo となり、以下上述の場合と同様に計算可能であ
る。
の180°パルスから構成されたものである場合には
（例えば、第３図に示すようにSRSE法において
各ビユーごとに180°パルスを２回ずつ加えるよう
にしたSR2SE法、あるいは反転回復法
（Inversion Recovery法：IR法）とSE法を組合
せた第４図に示すようなIRSE法など）、スライス
の影響を含まない理論式をFoとすれば、磁化が
倒れる角度がα°のときの信号強度は sinα／１−cosα・exp（−Tr／T1）・Fo となり、以下上述の場合と同様に計算可能であ
る。
例えば、ガウシアン90°パルスを用いていれば、
0.2＜T1／T2＜10.0で、スライスの影響を表わす
係数Ｃは Ｃ＝−2.4203E−５・（T1／Tr）5＋5.6861E −４・（T1／Tr）4−3.6523E −３・（T1／Tr）3−1.0071E−２・ （T1／Tr）2＋3.2162E−１・（T1／Tr） ＋0.9178 である。
0.2＜T1／T2＜10.0で、スライスの影響を表わす
係数Ｃは Ｃ＝−2.4203E−５・（T1／Tr）5＋5.6861E −４・（T1／Tr）4−3.6523E −３・（T1／Tr）3−1.0071E−２・ （T1／Tr）2＋3.2162E−１・（T1／Tr） ＋0.9178 である。
以上がガウシアン90°パルスを用いた場合の計
算であるが、他の90°パルスを用いた場合でもス
ライス中央から距離ｚの点での90°パルスにより
磁化が倒れる角度αが求まれば同様に計算でき
る。
算であるが、他の90°パルスを用いた場合でもス
ライス中央から距離ｚの点での90°パルスにより
磁化が倒れる角度αが求まれば同様に計算でき
る。
この角度αはNMR撮像装置においてスライス
方向に勾配磁場を加えたときの信号から実験によ
り求めても良い。
方向に勾配磁場を加えたときの信号から実験によ
り求めても良い。
以上のようにして求められた理論式を用いて計
算画像を得る方式は、スライスによる影響を含ま
ない理論式を使用して求めた計算画像に対して後
からスライスの影響による補正を施すようにする
場合に比べて、計算が簡単で、かつ正確な計算画
像を得ることができる利点がある。特に最小２乗
法により計算する場合、スライスの影響を含んだ
理論式を用いなければ間違つた関数でカーブフイ
ツテイングを行うことになる。
算画像を得る方式は、スライスによる影響を含ま
ない理論式を使用して求めた計算画像に対して後
からスライスの影響による補正を施すようにする
場合に比べて、計算が簡単で、かつ正確な計算画
像を得ることができる利点がある。特に最小２乗
法により計算する場合、スライスの影響を含んだ
理論式を用いなければ間違つた関数でカーブフイ
ツテイングを行うことになる。
なお、実施例では最終的に計算画像を求める場
合を例にとつて説明したが、必ずしも最終結果が
画像である必要はない。
合を例にとつて説明したが、必ずしも最終結果が
画像である必要はない。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、スライ
スの影響を含んだ信号強度の理論式を用いること
により、T1、T2、ρなどの値が正確に計算でき
る特徴がある。
スの影響を含んだ信号強度の理論式を用いること
により、T1、T2、ρなどの値が正確に計算でき
る特徴がある。
また、特にパルスシーケンスが１つの90°パル
スと180°パルス（180°パルスはなくてもよい）か
ら構成されている場合には、上記信号強度の理論
式はスライスの影響によるずれがT1／Trのみの
関数となり簡単にT1／Trの多項式で表わされる
ものとなり、そのような理論式は簡単に求められ
るという利点がある。
スと180°パルス（180°パルスはなくてもよい）か
ら構成されている場合には、上記信号強度の理論
式はスライスの影響によるずれがT1／Trのみの
関数となり簡単にT1／Trの多項式で表わされる
ものとなり、そのような理論式は簡単に求められ
るという利点がある。
第１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施
例を示す構成図、第２図は動作を説明するための
タイムチヤート、第３図ないし第４図は他のパル
スシーケンスを示す図である。 １……マグネツトアセンブリ、２……主磁場コ
イル、３……勾配磁場コイル、４……RF送信コ
イル、５……受信用コイル、１１……コンピユー
タ、１２……表示器、１３……コントローラ、１
４……勾配磁場制御回路、１５……静磁場制御回
路、１６……高周波発振器、１７……ゲート変調
回路、１８……電力増幅回路、１９……プリアン
プ、２０……位相検波回路、２１……波形メモ
リ。
例を示す構成図、第２図は動作を説明するための
タイムチヤート、第３図ないし第４図は他のパル
スシーケンスを示す図である。 １……マグネツトアセンブリ、２……主磁場コ
イル、３……勾配磁場コイル、４……RF送信コ
イル、５……受信用コイル、１１……コンピユー
タ、１２……表示器、１３……コントローラ、１
４……勾配磁場制御回路、１５……静磁場制御回
路、１６……高周波発振器、１７……ゲート変調
回路、１８……電力増幅回路、１９……プリアン
プ、２０……位相検波回路、２１……波形メモ
リ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対象物に高周波パルスおよび磁場を印加して
核磁気共鳴信号を発生させ、この信号を用いて対
象物の組織に関する画像を得るようにした核磁気
共鳴撮像装置において、 下記(イ)ないし(ニ)の手順によりスライスによる影
響を含んだ理論式を得ると共に、原画像とこの理
論式とから緩和時間（T1、T2）またはプロトン
密度（ρ）の値を求め得る機能を有する制御手段
を具備したことを特徴とする核磁気共鳴画像装
置。 記 (イ) 90°パルスにより磁化の倒れる角度がα°のと
きの信号強度を求める。 (ロ) 印加する前記90°パルスの形状のフーリエ変
換に基づくか、または90°パルス印加後にスラ
イス方向に勾配磁場を加えて得たNMR信号に
基づいて、スライス中央からの距離ｚの点にお
ける、90°パルスにより磁化が倒れる角度αを
求める。 (ハ) 前記(イ)で求めた信号強度を前記(ロ)を用いて前
記距離ｚで積分し、スライスの影響を含んだ信
号強度を求める。 (ニ) 前記(ハ)の値からスライスの影響を含んだ理論
式を求める。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109541A JPS61266945A (ja) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | 核磁気共鳴撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109541A JPS61266945A (ja) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | 核磁気共鳴撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266945A JPS61266945A (ja) | 1986-11-26 |
| JPH0353937B2 true JPH0353937B2 (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=14512863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109541A Granted JPS61266945A (ja) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | 核磁気共鳴撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266945A (ja) |
-
1985
- 1985-05-22 JP JP60109541A patent/JPS61266945A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61266945A (ja) | 1986-11-26 |
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