JPH0430860B2 - - Google Patents

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（以下これをNMRと略
称する）現象を利用して、被検体内における特定
原子核分布などを被検体外部より非破壊的に求
め、被検体の所望の検査部位の断面像を再構成し
出力し得るようにしたNMRイメージング装置に
関し、詳しくはNMR信号を生じさせるために対
象物の磁化を励起するために用いられる高周波
（RF）パルスに係り、そのパルス強度の場所的な
不均一さの測定に関するものである。

（従来の技術） NMRイメージング装置において、RFパルス
強度が空間的に不均一である場合には、磁化の回
転角が場所の関数となつてしまい、画像劣化の要
因となる。したがつて、RFパルス強度の不均一
を正確に求め、画像補正等を行うことは有効なこ
とである。

従来より、RFパルス強度不均一の測定法とし
ては、例えばさぐりコイルを測定領域内で移動し
ながらRFパルスによりそのコイルに生じる電圧
を測定してそのRFパルス強度不均一を求めると
いう検査方法がある。

しかしながら、この方法では次のような問題点
がある。

さぐりコイルの中心軸とRF磁界の方向との
なす角度の違いにより、コイルに生じる電圧が
変わるため、測定精度が悪い。

さぐりコイルを測定領域に配置すること自体
がRFパルス強度の不均一を生じさせることに
なり、元の不均一さが変化してしまう。

さぐりコイルで一点ごとに測定するため、測
定時間が長くかかる。

さぐりコイルを物理的に動かす高精度な移動
手段（自動あるいは手動）が必要である。

本発明の目的は、このような点に鑑み、RFパ
ルス強度不均一を画像化することにより、少なく
とも２次元のRFパルス強度不均一データを得る
ことができるNMRイメージング装置を提供する
ことにある。

（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では、 コントローラを、画素ごとに磁化の位相が得ら
れる撮像法を行う撮像制御機能を持つと共に、そ
の撮像法による第１の位相像と、その撮像法の前
にRFパルスを印加する撮像法による第２の移送
像とを得るための撮像制御を行うように構成し、 コンピユータを、前記撮像された第１の画像と
第２の画像においてそれぞれ画素ごとに磁化の位
相を計算し、さらに第１の位相像と第２の位相像
についての画素ごとの位相差を計算し、得られた
位相差からRFパルス強度不均一の値を画素ごと
に計算し、RFパルス強度不均一データを得るよ
うに構成したことを特徴とする。

（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H₀を印
加する静磁場コイル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×勾配磁場コイ
ル、ｙ勾配磁場コイルおよび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。

６はRFパルス強度不均一データを得る場合に
用いるフアントムで、マグネツトアセンブリの孔
の中の撮像領域に配置される。フアントムとして
は、例えばアクリル製の容器に水を充填したもの
等が使用される。

静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ブ１９
に、それぞれ接続されている。

１３はコントローラで、画像の位相が得られる
撮像法により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。

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。

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。

１１はコンピユータで、波形メモリ２１から読
み出した信号に対し所定の信号処理を施して共鳴
周波数成分を得る機能、NMR信号から断層像を
再構成する機能および異なる撮像条件により得ら
れた画像から演算によりRFパルス強度の不均一
を求める機能を有する。なお、コンピユータ１１
には本装置に必要な各種の情報を入力するための
入力手段（図示せず）が接続され、オペレータに
よる適宜な情報入力が可能となつている。

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、マグネツトアセンブリ
１の中に配置された対象物にRFパルスおよび磁
場を与えてNMR信号を発生させ、これを位相検
波し、この信号を用いてコンピユータ１１での処
理により対象物の組織に関する画像を再構成し、
表示器に表示するという撮像装置の一般的な動作
については、従来のNMR撮像装置の動作と同様
であり、しかもその動作は本願発明とは直接的な
関係が薄いので、ここではその動作についての詳
細な説明は省略する。以下には本発明の特徴とす
るRFパルス強度不均一の測定に係る動作につい
て第２図および第３図を用いて説明する。なお、
第２図はタイムチヤート、第３図は第２図タイム
チヤートでの各時点における磁化（矢印で示され
ている）の向きを示す図である。なお、第３図の
右端のカツコ内の図は時点ｃの磁化の方向をxy
平面上に表わした場合の図である。

ここでは、飽和回復法（SR法）とスピンエコ
ー法（SE法）と２次元フーリエ変換法（2DFT
法）とを組み合わせたSRSE−2DFT法を例にと
つて説明する。

マグネツトアセンブリ１の内部の撮像領域にフ
アントム６を配置し、SRSE−2DFT法（第２図
ののRFパルス列による場合）による位相像
（第１の位相像：リフアレンス像とする）と、
360゜yRFパルスを前置したSRSE−2DFT法（第
２図ののRFパルス列による場合）による位相
像（第２の位相像）とを求め、両画像における画
素ごとの位相差からRFパルス強度不均一の値を
求める。

ここで、RFパルスの添字ｘとｙはそれぞれ回
転軸を示す。なお、180゜パルスについては回転軸
は任意でよい。

(1) 通常の撮像（SRSE−2DFT法） RFパルス強度不均一の測定には、360゜yパルス
による磁化の位相の変化を調べるために、リフア
レンス像として通常の撮像法による位相像を用い
る。この場合のRFパルスは第２図のイに、勾配
磁場Gz，Gx，Gyおよび得られるエコー信号は同
図ハ〜ヘにそれぞれ示される通りである。

この場合において、90゜xパルス印加前（時点ａ
およびｂ）には、磁化は第３図イに示すようにＺ
軸の方向に向いている。90゜xパルス印加後の時点
ｃではこれがｙ軸方向に倒れる。したがつて、理
想的な装置であれば、得られる像の位相は総べて
等しくｙ軸方向となる。しかし、装置の不完全さ
により磁化の位相は影響を受け、場所により変化
する。ただし、この位相の変化は装置の不完全さ
が変わらなければ再現性がある。したがつて本発
明では通常の撮像法により得られた位相像をリフ
アレンス像として利用する。

(2) 360゜yパルスを前置した場合の撮像360゜yパル
ス印加前の時点ａにおける磁化は、RFパルス強
度の強弱にかかわりなく総べてＺ軸方向を向いて
いる。

360゜yRFパルス印加後の時点ｂにおける磁化
は、第３図に示すように場所（RFパルス強度の
強弱）によつて異なる。

Ａ：RFパルス強度が強い場所（第３図ロ）Ｘ
−Ｚ面内において360゜以上Ｙ軸の回りを回
転し、Ｚ軸からずれた方向に向く。

Ｂ：RFパルス強度が適切な場所 丁度360゜回転してＺ軸方向に戻る。

Ｃ：RFパルス強度が弱い場所 Ｘ−Ｚ面内において360゜以下Ｙ軸の回りを
回転し、Ｚ軸からＡの場合とは逆の方向に
ずれる。

したがつて、90゜xパルス後の磁化は、RFパル
ス強度不均一によりＹ軸からずれる。

上記360゜yパルス印加の後、前記(1)の通常の撮
像と同様な動作を行い撮像するが、90゜パルスを
印加した後の時点ｃにおける磁化の向きはRFパ
ルス強度不均一に応じてＹ軸からずれ、第３図の
ロ〜ニに示すようになる。この場合のＹ軸との開
き角はRFパルス強度不均一に比例する。例えば
10％強い場所では360゜×0.1＝36゜ずれ、10％弱い
場所では−36゜ずれる。

このパルスシーケンスで得られる磁化の位相
は、360゜yパルスによる位相変化と装置の不完全
さによる位相変化を含んでいる。

(3) RFパルス強度不均一の計算 360゜RFパルスによる位相変化のみを得るため、
上記(2)で得た磁化の位相について上記(1)で得た磁
化の位相との差を画素ごとに計算する。すなわ
ち、得られた位相差をθとすれば不均一はθ／
360゜となり、これを画素ごとに計算すればRFパ
ルス強度不均一像が得られる。

なお、360゜yパルスは、RFパルス強度不均一の
他に静磁場強度不均一の影響も受ける。この影響
を軽減するため広帯域なパルスを用いるのが望ま
しい。

また、90゜xパルスや180゜パルス誤差の磁化の位
相への影響は原理的に小さい。コンポジツトパル
スを用いると更にこの影響を小さくすることがで
きる。

なお、上記(2)での撮影において、初めに印加す
るパルスは360゜yパルスに限定されるものではな
い。回転角を大きくすることにより分解能を上げ
ることができる。

また、撮像法は、磁化の位相を求めることが可
能な方法であれば任意の方法でよい。更に、２つ
の画像は２次元像でも３次元像でもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば次のよう
な効果がある。

２次元、３次元のRFパルス強度不均一デー
タを短時間で簡単に測定（画像化）することが
できる。

従来のように、さぐりコイル等を使用しない
ため正確なデータが得られる。

実際の撮像状態で測定できる。

パルスシーケンスで測定するので、さぐりコ
イルを動かすような可動部を必要としない。

【図面の簡単な説明】

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、第２図は本発明の動作を説
明するためのタイムチヤート、第３図はRFパル
ス印加により磁化の倒れる方向を示す図である。 １…マグネツトアセンブリ、２…静磁場コイ
ル、３…勾配磁場コイル、４…RF送信コイル、
５…受信用コイル、６…フアントム、１１…コン
ピユータ、１２…表示器、１３…コントローラ、
１４…勾配磁場制御回路、１５…静磁場制御回
路、１６…高周波発振器、１７…ゲート回路、１
８…電力増幅器、１９…プリアンプ、２０…位相
検波器、２１…波形メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象物に磁場を印加する手段と、対象物に高
   周波パルスを印加する手段と、核磁気共鳴信号を
   受信する手段と、前記受信された信号を用いて対
   象物の組織に関する画像を得るためのコンピユー
   タと、前記得られた画像を表示するための表示器
   と、各部を制御するために必要な制御信号を発生
   するコントローラを備え、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、これを表示器に表示することのできる核磁
   気共鳴撮像装置において、 前記コントローラは、画素ごとに磁化の位相が
   得られる撮像法を行う撮像制御機能を持つと共
   に、その撮像法による第１の位相像と、その撮像
   法の前にRFパルスを印加する撮像法による第２
   の位相像とを得るための撮像制御を行うように構
   成され、 前記コンピユータは、前記撮像された第１の画
   像と第２の画像においてそれぞれ画素ごとに磁化
   の位相を計算し、さらに第１の位相像と第２の位
   相像についての画素ごとの位相差を計算し、得ら
   れた位相差からRFパルス強度不均一の値を画素
   ごとに計算し、RFパルス強度不均一データを得
   るように構成されたことを特徴とする核磁気共鳴
   イメージング装置。