JPH0451170B2 - - Google Patents

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JPH0451170B2
JPH0451170B2 JP59225295A JP22529584A JPH0451170B2 JP H0451170 B2 JPH0451170 B2 JP H0451170B2 JP 59225295 A JP59225295 A JP 59225295A JP 22529584 A JP22529584 A JP 22529584A JP H0451170 B2 JPH0451170 B2 JP H0451170B2
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JP
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pulse
magnetic field
gradient magnetic
applying
subject
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Hideto Iwaoka
Hiroyuki Matsura
Sunao Sugyama
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences

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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NMRという)現
象を利用して、被検体内における特定原子核分布
等を被検体外部より知るようにした核磁気共鳴に
よる画像装置に関し、詳しくはパルスシーケンス
が次のパルスシーケンスに移るまでの待ち時間を
短縮すると共に各シーケンス中の緩和時間も短縮
し、全体としての動作時間の短縮化を図るように
したパルスシーケンスの高速化に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention is a nuclear device that utilizes the phenomenon of nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as NMR) to know the distribution of specific atomic nuclei within a subject from outside the subject. Regarding magnetic resonance imaging devices, in detail, a pulse system that shortens the waiting time from one pulse sequence to the next pulse sequence and also shortens the relaxation time during each sequence, shortening the overall operating time. Regarding speeding up sequences.

(従来の技術) 従来より、NMRを利用した検査装置として、
X線CTと同様の原理で、被検体の仮想輪切り部
分のプロトンを励起し、各プロジエクシヨンに対
応するNMR共鳴信号を、被検体の数多くの方向
について求め、被検体の各位置におけるNMR共
鳴信号強度を再構成法によつて求めるものがあ
る。
(Conventional technology) Conventionally, as an inspection device using NMR,
Using the same principle as X-ray CT, protons in a virtual slice of the object are excited, NMR resonance signals corresponding to each projection are obtained in many directions of the object, and the NMR resonance at each position of the object is calculated. Some methods use reconstruction methods to determine signal strength.

第2図は、このような従来装置における検査手
法の一例を説明するための動作波形図である。
FIG. 2 is an operational waveform diagram for explaining an example of an inspection method in such a conventional device.

被検体に静磁場HOをz軸方向に印加し、第2
図ロに示すようにZ勾配磁場Gz +と、イに示すよ
うに狭い周波数スペクトル(f)のRFパルス(90゜パ
ルス)を印加する。この場合、ラーモア角速度 ω=γ(HO+ΔGZ) となる画だけのプロトンが励起され、磁化Mを第
3図イに示すような角速度ωで回転する回転座標
系上に示せば、y1軸方向に90゜向きを変えたもの
となる。続いて第2図ハ、ニに示すようにx勾配
磁場Gxと勾配磁場Gyを加え、これによつて2次
元勾配磁場を作り、ホに示すようなNMR共鳴信
号を検出する。ここで、磁化Mは第3図ロに示す
ように、磁場の不均一性によつて、x′−y′面内で
矢印方向に次第に分散して行くので、やがて
NMR共鳴信号は減少し、第2図ホに示すように
TS時間を経過して無くなる。このようにして得
られたNMR共鳴信号をフーリエ変換すれば、x
勾配磁場Gx、y勾配磁場Gyにより合成された勾
配磁場と直角方向のプロジエクシヨンとなる。
A static magnetic field H O is applied to the subject in the z-axis direction, and the second
As shown in Figure B, a Z gradient magnetic field G z + is applied, and as shown in Figure B, an RF pulse (90° pulse) with a narrow frequency spectrum (f) is applied. In this case, only the protons whose Larmor angular velocity is ω = γ (H O + ΔG Z ) are excited, and if the magnetization M is expressed on a rotating coordinate system rotating at an angular velocity ω as shown in Figure 3A, then y 1 The direction is changed by 90° in the axial direction. Next, as shown in FIG. 2C and D, an x gradient magnetic field G x and a gradient magnetic field G y are applied, thereby creating a two-dimensional gradient magnetic field, and an NMR resonance signal as shown in E is detected. Here, as shown in Figure 3B, the magnetization M gradually disperses in the direction of the arrow in the x'-y' plane due to the non-uniformity of the magnetic field, so eventually
The NMR resonance signal decreases, as shown in Figure 2 E.
It disappears after T S time. If the NMR resonance signal obtained in this way is Fourier transformed, x
This is a projection in the direction perpendicular to the gradient magnetic field synthesized by the gradient magnetic field G x and the y gradient magnetic field G y .

その後、所定の時間Tdだけ待つて、上述と同
様の動作にて次のシーケンスを繰り返す。各シー
ケンスにおいては、Gx,Gyを少しずつ変える。
これによつて、各プロジエクシヨンに対応する
NMR共鳴信号を被検体の数多くの方向について
求めることができる。
Thereafter, after waiting for a predetermined time Td , the next sequence is repeated in the same manner as described above. In each sequence, G x and G y are changed little by little.
This allows each projection to
NMR resonance signals can be determined for numerous directions of the object.

(発明が解決しようとする問題点) ところで、このような動作をなす従来装置にお
いては、第2図において、NMR共鳴信号が無く
なるまでの時間TSは、10〜20mSであるが、次の
シーケンスに移るまでの所定時間Tdは、緩和時
間T1のため1sec程度は必要となる。それゆえに、
一つの被検体断面を、例えば128プロジエクシヨ
ンで再構成するものとすれば、その測定には少な
くとも2分以上の長い時間を必要とし、高速化を
実現する際の大きな障害の一つとなつている。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, in the conventional device that operates as described above, the time T S until the NMR resonance signal disappears is 10 to 20 mS in Fig. 2, but the following sequence The predetermined time T d required for the transition to is approximately 1 sec due to the relaxation time T 1 . Hence,
If a cross-section of a single object is to be reconstructed using, for example, 128 projections, the measurement would require a long time of at least 2 minutes, which is one of the major obstacles to achieving higher speeds. There is.

なお、NMR分析計においては、パルスシーケ
ンスを高速化するための手法として、E.D.
Becker他J.Americans Chemical Society p7784
〜7785 December1969またはフアラー、ベツカ
ー著「パルスおよびフーリエ変換NMR」(訳本)
吉岡書店1976年発行のp103,5.5多重パルス技術
の欄に記載されたDEFT(Driven Equilibrium
Fourier Transform)法がある。この手法は3
つのパルス系列(90゜,τ,180゜,τ,90゜)をTd
秒の間隔で繰り返すものであり、2番目の90゜パ
ルスで磁化Mを熱平衡状態へ持つていくことによ
り高速化している。しかしながら、このパルスシ
ーケンスを用いてNMR2次元イメージングを試
みると次のような欠点がある。
In addition, in NMR analyzers, ED is used as a method to speed up the pulse sequence.
Becker et al. J.Americans Chemical Society p7784
~7785 December1969 or “Pulse and Fourier Transform NMR” by Farrer, Betzker (translation)
DEFT (Driven Equilibrium
There is a Fourier Transform) method. This method is 3
T d
It is repeated at intervals of seconds, and the speed is increased by bringing the magnetization M to a thermal equilibrium state with the second 90° pulse. However, when attempting NMR two-dimensional imaging using this pulse sequence, there are the following drawbacks.

(1) DEFT(90゜x,τ,180゜y,τ,90゜-x,Tdn
2次元イメージングを行う場合、90゜パルスを
勾配磁場も同時に印加する選択励起
(selective excitation)とし特定スライス面内
のみを励起することには特に問題はないが、
180゜パルスについては選択励起または非選択励
起の両方が考えられる。
(1) When performing two-dimensional imaging with DEFT (90° x , τ, 180° y , τ, 90° -x , T d ) n , selective excitation is used in which a 90° pulse is applied simultaneously with a gradient magnetic field. There is no particular problem in exciting only within a specific slice plane, but
For the 180° pulse, both selective excitation and non-selective excitation are possible.

第4図に、DEFT法のパルスシーケンスを連
続して行い、第1の90゜パルスの直前のz軸上
の磁化Mzのスライス厚方向の分布を示す。こ
こでは、選択励起のために90゜パルスはガウシ
アン変調したものであり、生体の平均的T1
T2およびTr=100mS(繰り返し時間)を用い、
計算によるシミユレーシヨンにより磁化Mz
分布を求めたMzの大きさはNMR信号強度に対
応している。
FIG. 4 shows the distribution of magnetization M z on the z-axis in the slice thickness direction immediately before the first 90° pulse when the pulse sequence of the DEFT method is continuously performed. Here, the 90° pulse is Gaussian modulated for selective excitation, and the average T 1 ,
Using T 2 and T r = 100 mS (repetition time),
The magnitude of M z obtained by calculating the distribution of magnetization M z by simulation corresponds to the NMR signal intensity.

さて、一般にパルスシーケンスの待ち時間
Tdの間に他の複数のスライス面に対して同一
のパルスシーケンスを順次施し、元のパルスシ
ーケンスについて十分に長いTdをかせぎ、Mz
がT1緩和して大きくなつてから元のスライス
面における次のビユー(view)でパルスシー
ケンスを実施するいわゆるマルチスライス法が
行われている。この方法はNMR信号の減少が
なく同時に複数面のデータが得られるために、
凝似高速法として効果的であるが、これにはス
ライス面外のMzが他のスライス面励起の影響
を受けずに大きい値であることが条件となる。
Now, generally the latency of the pulse sequence
During T d , the same pulse sequence is sequentially applied to other slice planes to obtain a sufficiently long T d for the original pulse sequence, and M z
A so-called multi-slice method is used in which a pulse sequence is performed in the next view in the original slice plane after T 1 has relaxed and become larger. This method does not reduce the NMR signal and allows data from multiple planes to be obtained simultaneously.
It is effective as a condensed fast method, but this requires that M z outside the slice plane be a large value without being influenced by excitation of other slice planes.

非選択の180゜パルスを用いたDEFT法では、
第4図の波形Aのようにスライス面外のMz
小さくなつてしまうため、マルチスライス法が
併用できないという欠点がある。
In the DEFT method using an unselected 180° pulse,
Since M z outside the slice plane becomes small as shown in waveform A in FIG. 4, there is a drawback that the multi-slice method cannot be used in combination.

(2) 実際のスライス形状は第4図のMzにスライ
ス形状の関係(ここではガウシアン形)を乗じ
たものとなり、それを第5図に示す。
(2) The actual slice shape is obtained by multiplying M z in FIG. 4 by the slice shape relationship (in this case Gaussian shape), which is shown in FIG. 5.

選択励起の180゜パルスを用いる場合は、第4
図ではBのような分布波形であり、スライス面
外でのMzは大きく特に問題はないが、スライ
ス形状は第5図の波形Bのように3つの山状と
なるという問題がある。これは、スライス境界
の磁化Mが選択励起の180゜パルスの際、複雑な
動作をするため各Mのベクトル方向がばらばら
になり、結果として信号が減少するためであ
る。
When using a 180° selective excitation pulse, the fourth
In the figure, it is a distributed waveform like B, and Mz outside the slice plane is large and there is no particular problem, but there is a problem that the slice shape has three peaks like waveform B in FIG. This is because the magnetization M at the slice boundary moves in a complicated manner during the 180° pulse of selective excitation, so the vector directions of each M become disjointed, resulting in a decrease in the signal.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような欠点を除去し、スキヤン
タイムを短縮し高速化を図つたNMR画像装置を
提供することを目的とする。
(Means for Solving the Problems) It is an object of the present invention to provide an NMR imaging apparatus that eliminates such drawbacks, shortens scan time, and increases speed.

このような目的を達成させるために本発明で
は、第1の90゜パルス、第1の180゜パルス、第2
の90゜パルス、第2の180゜パルスのパルスシーケ
ンスを採ると共に、第2の90゜パルスで磁化Mを
−z軸方向に向けたのち、その直後に第2の180゜
パルスを印加してMを+z軸方向に向けることに
より、Mを熱平衡状態またはその近傍へ戻してシ
ーケンス間隔の短縮を図り、更に第1の90゜パル
スから第1の180゜パルスまでの区間Ts1と第1の
180゜パルスから第2の90゜パルスまでの区間Ts2
において各勾配磁場ごとに磁場の強度の時間積分
値を等しくし、Ts1>Ts2とした場合には区間Ts1
に生じる核磁気共鳴信号を利用し、Ts1<Ts2
した場合には区間Ts2に生じる核磁気共鳴信号を
利用するように制御することができるように構成
したことを特徴とする。
In order to achieve this purpose, the present invention provides a first 90° pulse, a first 180° pulse, and a second 90° pulse.
A pulse sequence of a 90° pulse and a second 180° pulse is adopted, and the second 90° pulse directs the magnetization M toward the −z axis, and immediately after that, a second 180° pulse is applied. By orienting M in the +z-axis direction, it is possible to return M to a thermal equilibrium state or its vicinity, shorten the sequence interval, and further reduce the interval T s1 from the first 90° pulse to the first 180° pulse and the first
The time integral value of the magnetic field strength is made equal for each gradient magnetic field in the interval T s2 from the 180° pulse to the second 90° pulse, and when T s1 > T s2 , the interval T s1
The present invention is characterized in that it can be controlled to use the nuclear magnetic resonance signal generated in the interval T s2 when T s1 <T s2 .

(実施例) 以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。第
6図は本発明の手法を実現するための装置の一実
施例の構成を示すブロツク図である。図におい
て、1は一様静磁場HO(この場合の方向をZ方向
とする。)を発生させるための静磁場用コイル、
2はこの静磁場用コイル1の制御回路で、例えば
直流安定化電源を含んでいる。静電磁場用コイル
1によつて発生する磁束の密度HOは、0.1T程度
であり、また均一度は10-4以上であることが望ま
しい。
(Example) The present invention will be described in detail below using the drawings. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a device for implementing the method of the present invention. In the figure, 1 is a static magnetic field coil for generating a uniform static magnetic field H O (in this case, the direction is the Z direction);
Reference numeral 2 denotes a control circuit for the static magnetic field coil 1, which includes, for example, a DC stabilized power source. It is desirable that the density H O of the magnetic flux generated by the static electromagnetic field coil 1 is about 0.1 T, and that the uniformity is 10 -4 or more.

3は勾配磁場用コイルを総括的に示したもの、
4はこの勾配磁場用コイル3の制御回路である。
3 shows a general overview of gradient magnetic field coils;
4 is a control circuit for this gradient magnetic field coil 3.

第7図イは勾配磁場用コイル3の一例を示す構
成図で、Z勾配磁場用コイル31、y勾配磁場用
コイル32,33、図示してないがy勾磁場用コ
イル32,33と同じ形であつて、90゜回転して
設置されるx勾配磁場用コイルを含んでいる。こ
の勾配磁場用コイルは、一様静磁場HOと同一方
向で、x,y,z軸方向にそれぞれ直線勾配をも
つ磁場を発生する。制御回路4はコントローラ2
0(詳細は後述する)によつて制御される。
FIG. 7A is a configuration diagram showing an example of the gradient magnetic field coil 3, in which the Z gradient magnetic field coil 31, the y gradient magnetic field coils 32, 33, although not shown, have the same shape as the y gradient magnetic field coils 32, 33. and includes an x-gradient magnetic field coil that is rotated by 90°. This gradient magnetic field coil generates a magnetic field having linear gradients in the x, y, and z axis directions in the same direction as the uniform static magnetic field H O. Control circuit 4 is controller 2
0 (details will be described later).

5は被検体に狭い周波数スペクトルのRFパ
ルスを電磁波として与える励磁コイルで、その構
成を第7図ロに示す。
Reference numeral 5 denotes an excitation coil that provides an RF pulse with a narrow frequency spectrum as an electromagnetic wave to the subject, and its configuration is shown in FIG. 7B.

6は測定しようとする原子核のNMR共鳴条件
に対応する周波数(例えばプロトンでは、42.6M
Hz/T)の信号を発生する発振器で、その出力
は、コントローラ20からの信号によつて開閉が
制御されるゲート回路30(詳細を後述する)、
パワーアンプ7を介して励磁コイル5に印加され
ている。8は被検体におけるNMR共鳴信号を検
出するための検出コイルで、その構成は第7図ロ
に示す励磁コイルと同じで、励磁コイル5に対し
て90゜回転して設置されている。なお、この検出
コイルは、被検体にできるだけ近接して設置され
ることが望ましいが、必要に応じて、励磁コイル
と兼用させてもよい。
6 is the frequency corresponding to the NMR resonance condition of the atomic nucleus to be measured (for example, 42.6M for protons)
Hz/T), the output of which is a gate circuit 30 whose opening and closing are controlled by signals from the controller 20 (details will be described later);
It is applied to the excitation coil 5 via the power amplifier 7. Reference numeral 8 denotes a detection coil for detecting NMR resonance signals in the subject, and its configuration is the same as the excitation coil shown in FIG. Although it is desirable that this detection coil be installed as close as possible to the subject, it may also be used as an excitation coil if necessary.

9は検出コイル8から得られるNMR共鳴信号
(FID:free induction decay)を増幅する増幅
器、10は位相検波回路、11は位相検波された
増幅器9からの波形信号を記憶するウエーブメモ
リ回路で、A/D変換器を含んでいる。13はウ
エーブメモリ回路11からの信号を例えば光フア
イバで構成される伝送路12を介して入力し、所
定の信号処理を施して断層像を得るコンピユー
タ、14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。また、コントー
ラ20からコンピユータ13へは、信号線21に
より、必要な情報が伝送される。
9 is an amplifier that amplifies the NMR resonance signal (FID: free induction decay) obtained from the detection coil 8; 10 is a phase detection circuit; 11 is a wave memory circuit that stores the phase-detected waveform signal from the amplifier 9; /D converter. 13 is a computer that inputs the signal from the wave memory circuit 11 via a transmission line 12 made up of, for example, an optical fiber, and performs predetermined signal processing to obtain a tomographic image; 14 is a television that displays the obtained tomographic image. It is a display device similar to a digital monitor. Further, necessary information is transmitted from the controller 20 to the computer 13 via a signal line 21.

コントローラ20は、勾配磁場Gz,Gx,Gy
制御するために必要な信号(アナログ信号)およ
びFRパルスの送信やFID信号の受信に必要な制
御信号(デイジタル信号)を出力することができ
るように構成されたものである。
The controller 20 can output signals (analog signals) necessary for controlling the gradient magnetic fields G z , G x , G y and control signals (digital signals) necessary for transmitting FR pulses and receiving FID signals. It is configured so that it can be done.

ゲート回路30は、発振器6からのRF信号を
受け、これに対して90゜ずつ位相の異なる4種の
信号すなわち0゜,90゜,180゜,270゜の位相差をもつ
RF信号を作り、コントローラ20の指示に基づ
き4種の信号の中の1つを選択し、これを更に
RF変調信号で変調して励磁コイル5用の駆動信
号を得るものである。
The gate circuit 30 receives the RF signal from the oscillator 6, and receives the RF signal from the oscillator 6, and generates four types of signals having a phase difference of 90 degrees, that is, a phase difference of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees.
Create an RF signal, select one of the four types of signals based on instructions from the controller 20, and further
A drive signal for the exciting coil 5 is obtained by modulating it with an RF modulation signal.

このように構成された本発明の装置の動作を、
第1図の動作波形図を参照して次に説明する。
The operation of the device of the present invention configured in this way is as follows:
This will be explained next with reference to the operational waveform diagram in FIG.

(1) 制御回路2から静磁場用コイル1に電流を流
し、被検体(被検体は各コイルの円筒内に設
置)に静磁場HOを与えた状態において、コン
トローラ20より制御回路4を介してZ勾配磁
場用コイル31に電流を流し、第1図ロに示す
ようにZ勾配磁場Gz +を与える。
(1) In a state where a current is passed from the control circuit 2 to the static magnetic field coil 1 and a static magnetic field H O is applied to the subject (the subject is installed inside the cylinder of each coil), the controller 20 causes the static magnetic field to flow through the control circuit 4. A current is passed through the Z gradient magnetic field coil 31 to provide a Z gradient magnetic field G z + as shown in FIG.

このとき、スライス面中央(90゜パルス印加
により磁化Mが正しく90゜回転する部分)、スラ
イス面境界(90゜パルス印加時Mがθ゜回転し、
また180゜パルス印加時にはGz=0となつている
ため180゜回転する部分)、スライス面外(90゜パ
ルス印加では影響を受けず、180゜パルスによつ
て磁化Mの方向が反転する部分)での各磁化M
の方向は、第1図のヘ,ト,チに示すように総
べてz軸正方向(上向き)となつている。
At this time, the center of the slice plane (the part where magnetization M rotates correctly by 90 degrees when a 90 degree pulse is applied), the slice plane boundary (the part where M rotates by θ degree when a 90 degree pulse is applied,
Also, when a 180° pulse is applied, G z = 0, so the part rotates 180°), outside the slice plane (a part that is not affected by a 90° pulse, and the direction of magnetization M is reversed by a 180° pulse) ) at each magnetization M
The directions are all in the positive direction of the z-axis (upward) as shown in F, H, and H in FIG.

Gz +が与えられている下で、ゲート回路30
において選択し出力された位相差0゜の所定の形
に変調された(例えばガウス形)RF信号で被
検体の一面(スライス面)を励起する(第11
図のイのように第1の90゜xパルスを与える))。
Given G z + , the gate circuit 30
Excite one surface (slice surface) of the object with the RF signal modulated in a predetermined shape (e.g. Gaussian shape) with a phase difference of 0° and output from the 11th
Give the first 90° x pulse as shown in Figure A)).

(2) 続いてx勾配磁場用コイルおよびy軸勾配磁
場用コイル32,33を付勢し、第1図のハ、
ニに示すように所定の大きさの磁場Gx,Gy
印加する。
(2) Next, the x-gradient magnetic field coils and the y-axis gradient magnetic field coils 32 and 33 are energized, and as shown in FIG.
As shown in d, magnetic fields G x and G y of predetermined magnitude are applied.

なお、第1図ロにおいて、Gz +に続くGz -は、
被検体の異なる部分からのNMR共鳴信号の位
相を一致させるための波形信号であつて、この
技術は公知の技術である。
In addition, in Figure 1B, G z - following G z + is
This is a waveform signal for matching the phases of NMR resonance signals from different parts of a subject, and this technique is a known technique.

この磁場Gx,Gyを印加する時点t1では各部
の磁化Mは第1図ヘ,ト,チに示すような向き
になる。
At time t 1 when the magnetic fields G x and G y are applied, the magnetization M of each part becomes oriented as shown in FIG.

(3) 次に第1図ハに示すようにx軸方向の線形勾
配磁場gx-1を短時間(tx1)加える。これによ
り、x方向においてスピンの位相ずれ(位相コ
ード化)が生ずる。これと同時に、同図ニのよ
うに極性の異なるy軸方向線形勾配磁場gy1
gy2を順次印加する。gy1によつて分散したスピ
ンはgy2によつて集合し、エコー信号となる。
このエコー信号は第1図ホのように現われ、検
出コイル8により検出される。
(3) Next, as shown in FIG. 1C, a linear gradient magnetic field g x-1 in the x-axis direction is applied for a short time (t x1 ). This causes a spin phase shift (phase encoding) in the x direction. At the same time, as shown in figure 2, a linear gradient magnetic field g y1 in the y-axis direction with different polarity,
Apply g y2 sequentially. The spins dispersed by g y1 are collected by g y2 and become an echo signal.
This echo signal appears as shown in FIG. 1(e) and is detected by the detection coil 8.

(4) 前記第1の90゜パルス(90゜xパルス)印加後
Ts1時間後に第1の180゜パルス(180゜-xパルス)
を与える。このとき勾配磁場はすべて0であ
る。
(4) After applying the first 90° pulse (90° x pulse)
First 180° pulse (180° -x pulse) after T s1 hour
give. At this time, all gradient magnetic fields are zero.

(5) 第1の180゜パルス印加後勾配磁場Gz,Gxを印
加すると共に第1の180゜パルス印加からTs2
間後に第2の90゜パルス(90゜-xパルス)を、時
間軸を反転して前記と同様に印加する。このと
き勾配磁場Gyも印加する。
(5) After applying the first 180° pulse, apply gradient magnetic fields G z and G x , and apply the second 90° pulse (90° -x pulse) T s2 hours after applying the first 180° pulse. Reverse the axis and apply in the same manner as above. At this time, a gradient magnetic field Gy is also applied.

この場合、各勾配磁場に関し次の関係が満足
されるようにする。
In this case, the following relationship is satisfied for each gradient magnetic field.

∫Ts1Gdt=∫Ts2G′dt (1) ただし、G:Ts1区間における磁場の強さ G′:Ts2区間における磁場の強さ なお、Ts2区間ではデータを測定するわけで
はないのでGx,Gyの大きさ及び印加時間幅は
特に限定されず、この区間に生じるNMR信号
は読みとばされる。
∫T s1 Gdt=∫T s2 G′dt (1) However, G: Magnetic field strength in T s1 section G′: Magnetic field strength in T s2 section Note that data is not measured in T s2 section. Therefore, the magnitude and application time width of G x and G y are not particularly limited, and the NMR signal generated in this section is skipped.

(6) 第2の90゜パルスに続いて第2の180゜パルス
(180゜xパルス)を印加する。なお、第3の180゜
パルスは、前記第2の909パルス印加の直後あ
るいは、(t4−t3)または(t6−t5)時間に比べ
て十分短い時間、経過後に印加する。これによ
り第1図(ヘ)〜(チ)に示すようにスライス面の中
央、境界および面外の各領域の磁化Mはすべて
+z軸方向に向く。
(6) Apply a second 180° pulse (180° x pulse) following the second 90° pulse. Note that the third 180° pulse is applied immediately after the application of the second 909 pulse, or after a sufficiently shorter time than (t 4 −t 3 ) or (t 6 −t 5 ) has elapsed. As a result, as shown in FIGS. 1(f) to (h), the magnetization M in the center, boundary, and out-of-plane regions of the slice plane are all directed in the +z-axis direction.

(7) 第2の180゜パルス印加に続いて、シーケンス
間の相関を除去するためのスポイラーz,Hx
Hyを印加する。
(7) Following the application of the second 180° pulse, spoilers z , H x ,
Apply Hy .

以上のようにして始めの時点(第1の90゜パル
ス印加直前)と同じ状態に復帰することになる。
ただし、この方式では物質のもつスピン−スピン
緩和T2による緩和が残り、第2の180゜パルスを印
加した直後の時点では磁化Mの方向は完全には+
z軸方向に揃わない。そこで、図示のようにTd
なる待ち時間をもうけ、磁化Mが完全に+z軸方
向になるのをまつて1回のシーケンスを終了し、
以後同様のシーケンスを繰り返す。
As described above, the state is returned to the same state as at the beginning (immediately before the application of the first 90° pulse).
However, in this method, relaxation due to spin-spin relaxation T 2 of the material remains, and the direction of magnetization M is not completely + at the time immediately after applying the second 180° pulse.
They are not aligned in the z-axis direction. Therefore, as shown in the figure, T d
One sequence is completed after waiting for the magnetization M to be completely in the +z-axis direction.
The same sequence is repeated thereafter.

この場合の待ち時間Tdは第2図に示す従来の
シーケンスにおける待ち時間Tdよりも短くなつ
ている。更に、Ts2も前記(1)式を満足する範囲で
十分に短くすることができる。
The waiting time T d in this case is shorter than the waiting time T d in the conventional sequence shown in FIG. Furthermore, T s2 can also be made sufficiently short within a range that satisfies the above formula (1).

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば第8図に示すようなシーケンスと
してもよい。第8図のシーケンスでは、第1図の
シーケンスがTs2を短縮して高速化を図つたのに
対してTs1の方を短縮化したものである。従つ
て、同図ホに示すようにTs2区間に生ずるNMR
信号をデータとして用いる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented, for example, in a sequence as shown in FIG. In the sequence shown in FIG. 8, T s1 is shortened, whereas the sequence shown in FIG. 1 is made faster by shortening T s2 . Therefore, as shown in Figure E, the NMR generated in the T s2 interval is
Use signals as data.

第1の180゜パルス直後に印加するスボイラー
Hz2,Hx2,Hy2は、第1の180゜パルスの誤差によ
るノイズ信号を除去するためのものである。ま
た、この場合も前記(1)および(2)式が満足されるよ
うに勾配磁場が印加される。
Steam boiler applied immediately after the first 180° pulse
H z2 , H x2 , and H y2 are for removing noise signals due to errors in the first 180° pulse. Also in this case, a gradient magnetic field is applied so that the above equations (1) and (2) are satisfied.

第9図は本発明の更に他の実施例におけるパル
スシーケンスを示す図である。この場合は、第1
図に示すパルスシーケンス又は第8図に示すパル
スシーケンス(図では鎖線Lで囲んで示してあ
る)の前に180゜パルスを付加したものである。こ
のシーケンスにおいては、付加した180゜パルスで
予め磁化MOを−z軸に反転させ、T′時間の間に
自然緩和したM′を90゜パルスで励起するようにし
たもので、T′時間の緩和により縦緩和時間T1
違いがM′つまり信号強度に反映することを巧み
に利用し、T′を最適値に選ぶことによりT1を強
調した画像を得ることができる。
FIG. 9 is a diagram showing a pulse sequence in still another embodiment of the present invention. In this case, the first
A 180° pulse is added before the pulse sequence shown in the figure or the pulse sequence shown in FIG. 8 (indicated by a chain line L in the figure). In this sequence, the magnetization M O is reversed in advance to the −z axis with an added 180° pulse, and M′, which has spontaneously relaxed during T′ time, is excited with a 90° pulse. By taking advantage of the fact that the difference in longitudinal relaxation time T 1 is reflected in M′, that is, the signal strength, due to the relaxation of , and by selecting the optimal value for T′, it is possible to obtain an image in which T 1 is emphasized.

このような本発明のパルスシーケンスによれ
ば、第1の90゜のパルス直前のz軸上の磁化Mz
スライス厚方向の分布は第4図の実線Cのよう
に、また実際のスライス形状は第5図の実繊Cの
ような好ましい分布となる。
According to such a pulse sequence of the present invention, the distribution of the magnetization Mz on the z-axis in the slice thickness direction immediately before the first 90° pulse is as shown by the solid line C in FIG. has a preferable distribution as shown in real fiber C in FIG.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、1ビユー分
のシーケンスが終了した時点で強制的かつ正確に
スライス面内外のすべての磁化Mを熱平衡状態
(またはその近傍)にすることができるため、各
パルスシーケンス間でT1による自然緩和を待つ
必要がなく、パルスシーケンス間隔を短縮するこ
とができ、スキヤンタイムを短縮することがでで
きる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, all the magnetizations M inside and outside the slice plane can be forcibly and accurately brought into a thermal equilibrium state (or in the vicinity thereof) at the end of the sequence for one view. Therefore, there is no need to wait for natural relaxation due to T 1 between each pulse sequence, and the pulse sequence interval can be shortened, making it possible to shorten the scan time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係るシーケンスを説明するた
めの動作波形及び磁化ベクトルの図、第2図はイ
ンバージヨン・リカバリ法を用いた従来のNMR
検査装置のパルスシーケンスを示す動作波形図で
ある。第3図は磁化Mの状態を説明するための
図、第4図はスライス厚方向に対する磁化Mz
分布を示す図、第5図はスライス厚方向に対する
信号強度の分布を示す図、第6図は本発明を実施
するための装置の構成図、第7図は磁場用コイル
の一例を示す構造図、第8図及び第9図は本発明
の他の実施例における動作波形図である。 1…静磁場用コイル、2,4…制御回路、3…
勾配磁場用コイル、5…励磁コイル、6…発振
器、8…検出コイル、10…位相検波回路、11
…ウエーブメモリ回路、13…コンピユータ、2
0…コントローラ、30…ゲート回路。
Figure 1 is a diagram of operating waveforms and magnetization vectors to explain the sequence according to the present invention, and Figure 2 is a diagram of conventional NMR using the inversion recovery method.
FIG. 3 is an operation waveform diagram showing a pulse sequence of the inspection device. FIG. 3 is a diagram for explaining the state of magnetization M, FIG. 4 is a diagram showing the distribution of magnetization M z in the slice thickness direction, FIG. 5 is a diagram showing the distribution of signal intensity in the slice thickness direction, and FIG. 7 is a structural diagram showing an example of a magnetic field coil, and FIGS. 8 and 9 are operational waveform diagrams in other embodiments of the present invention. 1... Static magnetic field coil, 2, 4... Control circuit, 3...
Gradient magnetic field coil, 5... Excitation coil, 6... Oscillator, 8... Detection coil, 10... Phase detection circuit, 11
...Wave memory circuit, 13...Computer, 2
0...Controller, 30...Gate circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被検体にz軸方向の静磁場(H0)を与える
手段と、被検体に勾配磁場を与える手段と、被検
体の組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を
与えるための高周波パルスを印加する手段とを備
え、生じた核磁気共鳴信号を利用して被検体の組
織に関する画像を得る装置において、 下記(イ)ないし(ニ)よりなるシーケンス機能を有し
た制御手段を具備したことを特徴とするNMR画
像装置。 記 (イ)前記高周波パルスを印加する手段を付勢して
第1の90゜パルス、第1の180゜パルス、第2の90゜
パルス、第2の180゜パルスの順に印加する。 (ロ)前記第1および第2の90゜パルス印加は、同
時に勾配磁場を与える手段を付勢して第1の勾配
磁場も印加し特定のスライス面のみを励起する選
択励起とし、 前記第1および第2の180゜パルス印加は勾配磁
場を印加しない非選択励起とする。(ハ)前記第2の
180゜パルスは第2の90゜パルス印加直後、あるい
は期間Ts1または期間Ts2に比べて十分短い時間
の経過後に印加する。 (ニ)前記第1の90゜パルス印加から第1の180゜パ
ルス印加までの区間Ts1と第1の180゜パルス印加
から第2の90゜パルス印加までの区間Ts2におい
て、各勾配磁場ごとに印加磁場の積分値が等しく
なるようにすると共に、Ts1>Ts2とした場合に
は区間Ts1に生じる核磁気共鳴信号を利用し、
Ts1<Ts2とした場合には区間Ts2に生じる核磁気
共鳴信号を利用する。
[Claims] 1. A means for applying a static magnetic field (H 0 ) in the z-axis direction to a subject, a means for applying a gradient magnetic field to the subject, and a means for applying nuclear magnetic resonance to the nuclei of atoms constituting the tissue of the subject. A control device having a sequence function consisting of the following (a) to (d) in an apparatus for obtaining an image of the tissue of a subject using the generated nuclear magnetic resonance signals, An NMR imaging device characterized by comprising means. (a) Energize the means for applying the high-frequency pulses and apply the first 90° pulse, the first 180° pulse, the second 90° pulse, and the second 180° pulse in this order. (b) The application of the first and second 90° pulses is selective excitation in which a means for applying a gradient magnetic field is simultaneously activated to also apply the first gradient magnetic field to excite only a specific slice plane; The second 180° pulse application is non-selective excitation without applying a gradient magnetic field. (c) Said second
The 180° pulse is applied immediately after the second 90° pulse is applied, or after a sufficiently shorter time than the period T s1 or the period T s2 has elapsed. (d) Each gradient magnetic field is In addition, when T s1 > T s2 , the nuclear magnetic resonance signal generated in the interval T s1 is used,
When T s1 <T s2 , the nuclear magnetic resonance signal generated in section T s2 is used.
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