JPH0489034A

JPH0489034A - Ｍｒイメージング装置

Info

Publication number: JPH0489034A
Application number: JP2203199A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Miura; 嘉章三浦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-23

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】【産業上の利用分野】

この発明は、核磁気共鳴現象を利用して画像を再構成す
る、フーリエ変換法に基づ＜ＭＲイメージング装置に関
する。

【従来の技術】

核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象は、静磁場中に置かれた被検
体に対して高周波パルスを与えたとき、その高周波パル
スの周波数が、その磁場強度に比例した、特定の核スピ
ンの歳差運動の周波数に一致したものである場合に、そ
の核スピンにエネルギー準位の遷移が生じ、緩和時間の
後にもとの準位に戻り、そのときにエネルギーが共鳴信
号として放出される現象である。フーリエ変換法によるＭＲイメージング装置では、この
核磁気共鳴現象を利用し、その受信信号をフーリエ変換
することによって画像を再構成する。すなわち、フーリ
エ変換法によるＭＲイメージング装置では、直交３軸の
１軸方向の傾斜磁場を用いてスライス面を選択励起する
とともに、他の２軸方向の傾斜磁場によりこの２軸の位
置情報を周波数及び位相のシフト量として共鳴信号にエ
ンコードし、受信した共鳴信号をフーリエ変換すること
によりこれら２軸の位置情報をデコードして、上記のス
ライス面の画像を再構成する。この場合、このＭＲイメージング装置で受信されるＮＭ
Ｒ信号は非常に微弱なものであり、単独では十分なＳ／
Ｎ比を得ることができない。そこで、一般には、同一の
位相エンコード条件で励起受信のシーケンスを複数回繰
り返して、収集したデータを積算し、Ｓ／Ｎ比の向上を
図っている。ｒ発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＲイメージング装置において画像を得
るまでに被検者を拘束しておく時間（検査時間と称する
ことにする）は、その大部分が励起・受信のシーケンス
を繰り返すことにより行われるデータ収集のための時間
であり、従来のように同一位相エンコード条件でのシー
ケンスを複数回繰り返すのでは、データ収集時間が長く
なって、検査時間の増大を招くという問題がある。この発明は、上記に鑑み、同一位相エンコード条件での
シーケンスを繰り返すことなくデータ収集することによ
り、検査時間の短縮しながら再構成画像のＳ／Ｎ比を高
めることができる、ＭＲイメージング装置を提供するこ
とを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、この発明によるＭＲイメー
ジング装置においては、静磁場を発生する手段と、スラ
イス選択用の傾斜磁場を発生する手段と、周波数エンコ
ード用の傾斜磁場を発生する手段と、位相エンコード用
の傾斜磁場を発生する手段と、被検体にＲＦパルスを加
えて励起する手段と、被検体から発生したＮＭＲ信号を
受信・検波する増幅度可変型の受信手段と、受信手段か
らのＮＭＲ信号をデジタル信号に変換するＡ　、／’　
Ｄ変換手段と、上記ＮＭＲ信号の受信手段の増幅度を位
相エンコード量に応じて制御する手段とか備えられるこ
とが特徴となっている。

【作　　用】

ＮＭＲ信号の受信手段の増幅度か位相エンコード量に応
じて制御され、その増幅度は位相エンコード量か小さい
ほど小さく、大きいほど大きくされる。一般に、ＮＭＲ信号は位相エンコード量が大きいほど小
さくなるものである。そのため、上記のように受信手段の増幅度を制御するこ
とにより、Ａ／Ｄ変換手段の入力信号の大きさを、位相
エンコード量の異なる各パルスシーケンスで一定にし、
つねにＡ／Ｄ変換手段のダイナミックレンジを有効に使
用することができる。そこで、位相エンコード量が大きくてＮＭＲ信号が小さ
いパルスシーケンスの場合でも、量子化雑音を低減でき
、そのため同一位相エンコード条件のパルスシーケンス
を複数回繰り返して得たデータを加算平均することが不
要となる。その結果、検査時間を増大させずに画像のＳ／Ｎ比を高
めて結像状態の良好な再構成画像を得ることができる。

【実　施　例】

以下、この発明の一実施例にかかるＭＲイメージング装
置について図面を参照しながら詳細に説明する。第１図
において、被検体１１に送信コイル１２と受信コイル１
３とが取り付けられ、これらが主マグネット１５により
形成される静磁場及びそれに重畳するよう傾斜コイル１
４によって形成される傾斜磁場内に配置される。傾斜コ
イル１４は、直交３軸の各方向（それぞれＳ軸、Ｒ軸、
Ｐ軸とする）に磁場強度が傾斜している傾斜磁場をそれ
ぞれ独立に発生することができるように構成されている
。直交３軸の傾斜磁場は、それぞれスライス選択用傾斜
磁場Ｇｓ、読み出し用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用
傾斜磁場Ｇｐとする。傾斜コイル１４には傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｒ、Ｇｐの各電源
２１．２２．２３から電流が供給され、各方向の傾斜磁
場が形成される。傾斜コイル１４により所定の波形の各
傾斜磁場か形成されるように、この傾斜磁場電源２１〜
２３の供給電流波形が傾斜磁場制御装置２４により制御
されている。他方、送信コイル１２には、高周波電源３３から送られ
る高周波信号か供給されるにの高周波信号は、シンセサ
イザ３４からのキャリアとなる正弦波信号を周波数変換
器３２において、ＲＦ波形発生器３１からの５ｉｎｃ波
形でＡＭ変調したものである。被検体１１に送信コイル１２がらＲＦパルスを照射して
その核スピンを励起した後エコー時間だけ遅れて発生す
るＮＭＲ信号は受信コイル１３で受信される。この受信
ＮＭＲ信号は前置増幅器３５により増幅された後、位相
検波器３６で検波され、次にプログラマブルアッテネー
タ３７を通って減衰させられたあとＡ／Ｄ変換器３８で
デジタルデータに変換されてホストコンピュータ４１に
取り込まれる。この位相検波器３６は、シンセサイザ３
４から送られる参照信号と受信信号とをミキシングする
ことによって２つの信号の周波数の差を出力する回路で
ある。シーケンスコントローラ４２はホストコンピュータ４１
の制御下、傾斜磁場制御装置２４に各傾斜磁場の波形情
報と発生タイミング情報を与え、ＲＦ波形発生器３１に
ＲＦパルスの５ｉｎｃ波形情報及び発生タイミング情報
を与えるとともに、シンセサイザ３４にキャリア信号の
周波数（共鳴周波数に対応する）に関する情報を送り、
プログラマブルアッテネータ３７にその減衰量に関する
情報を送り、Ａ／Ｄ変換器３８のサンプリングタイミン
グなどを制御する。ホストコンピュータ４１には、表示装置とキーボード装
置などの入力装置とを有するコンソール４３が接続され
ている。ホストコンピュータ４１に取り込まれたデータ
はフーリエ変換されることにより画像が再構成され、そ
の画像がコンソール４３の表示装置に表示される。このようなＭＲイメージング装冨において、たとえば第
２図に示すような代表的なパルスシーケンスであるスピ
ンエコー法に基づくパルスシーケンスを行う。すなわち
、ホストコンピュータ４１からの指令により、シーケン
スコントローラ４２かＲＦ波形発生器３１を制御し９０
°パルス用の波形が発生させられ、この波形で周波数変
換器３２においてシンセサイザ３４がらのキャリア信号
が振幅変調される。この９０°パルスが高周波電源３３
により増幅された後送信コイル１２に送られ、被検体１
１に対して９０°パルスの照射が行われる。このとき同
時に、傾斜磁場制御装置２４に指令か与えられて、スラ
イス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスが傾斜コイル１４か
ら発生させられ、被検体１１の特定のスライス面のみが
選択的に励起される。つぎに読み出し用（周波数エンコ
ード用）の傾斜磁場Ｇｒのパルスと、位相エンコード用
傾斜磁場Ｇｐのパルスが印加される。その後、１８０°
パルスとともにスライス選択用傾斜磁場Ｇｓパルスの照
射が行われ、読み出し用傾斜磁場Ｇｒを印加することに
より、エコー時間の後にＮＭＲ信号が発生する。このＮ
ＭＲ信号は受信コイル１３で受信され、前置増幅器３５
、位相検波器３６、プログラマブルアッテネータ３７を
経てＡ／Ｄ変換器３８に送られる。このＡ／Ｄ変換器３
８では、ＮＭＲ信号に合わせて発生させられたサンプリ
ングパルスによりＮＭＲ信号のサンプリング及びＡ／Ｄ
変換が行われ、得られたデジタルデータがホストコンピ
ュータ４１に取り込まれる。このような励起・受信のパルスシーケンスを位相エンコ
ード用傾斜磁場Ｇｐパルスの大きさを変化させながら繰
り返す。そこで、各パルスシーケンスにおいて、サンプリング及
びＡ／Ｄ変換の結果ｎ個のデジタルデータが得られると
すると、それらのデータを並べた場合、第３図Ａ、Ｈに
示すようになる。この第３図Ａ、Ｂでは位相エンコード
量を・・・−２、−２、Ｏ１＋１、＋２、・・・と表し
ており、その位相エンコード量を縦軸に、１回のパルス
シーケンスで得られるｎ個のデータの時系列を横軸にと
っている。この場合、ＮＭＲ信号の強度は次のような式で与えられ
る。ｓ（ｔ、ｃｐ）＝ｋ　Ｓ　　５　　、）（ｒ、ｐ）−ε　１ｒｒＪＧｒ
ｄｔ＋１ｉｐｆＧｐｄｔ　　ｄｒｄｐ（ｋは定数、ρ（
ｒ、ｐ）はスピン密度、γは磁気回転比）そのため、位相エンコード用傾斜磁場ｃｐの印加量によ
りＮＭＲ信号量が変化することになり、ｆＧｐｄｔ→０
っまり位相エンコード量がゼロのときに最大値となる。したがって、仮に第１図のプログラマブルアッテネータ
３７がつねに一定の減衰量に制御されていたとすると、
データは第３図Ａのようになり、位相エンコード量に応
じてデータの大きさが変化する。すなわち、縦軸方向の
中心で最も大きくなり、位相エンコード量が正負の最大
値となる縦軸方向の両端で最も小さくなる。Ａ／Ｄ変換
器３８では、その入力信号が小さいとダイナミックレン
ジを有効に使用することができず、量子化雑音が増大す
ることになる。そこで、この実施例では、位相エンコード量に応じてプ
ログラマブルアッテネータ３７の減衰量を制御し、位相
エンコード量が小さいパルスシーケンスはど減衰量を大
きくし、位相エンコード量が大きいパルスシーケンスは
ど減衰量を小さくしている。すなわち、上記の式のｋの
値を変化させて、位相エンコード量が異なる各パルスシ
ーケンスにおいて、つねに、Ａ／Ｄ変換器３８の入力信
号が最大値となるようにしている。その結果、Ａ／Ｄ変
換器３８のダイナミックレンジはつねに有効利用される
ことになり、とくに位相エンコード量が大きい場合の量
子化雑音が低減することになる。そのため、収集される
データは第３図Ｂのようになり、データの大きさは位相
エンコード量にかかわらず一定となる。こうして収集したデータ（第３図Ｂ）を２次元フーリエ
変換すれば、画像の再構成を行うことができるが、Ａ／
Ｄ変換器３８の都合で信号量を変換しているなめ、これ
をもとに戻す必要がある。すなわち、のように１／ｋを乗じてデータの適当なスケーリング処
理を行いながら、２次元フーリエ変換を行う。このように位相エンコード量の大きなパルスシーケンス
で得られるデータに含まれる量子化雑音を低減できるた
め、データの加算平均をすることなしに、画像上での高
周波成分に対応するデータの精度が向上することになる
。データの加算平均を行わないので、パルスシーケンス
の繰り返し回数が減り、検査時間を増大させずに画像の
Ｓ／Ｎ比を高めることができる。一般に、ＭＲイメージ
ング装置の再構成画像の高周波成分は、画像のフォーカ
ス特性を左右するとみちれるため、このように高周波成
分のデータ精度を向上することにより、結像状態の良好
な再構成画像が得られることになり、効果が非常に大き
い。

【発明の効果】

この発明のＭＲイメージング装置によれば、Ａ／Ｄ変換
器のダイナミックレンジをつねに有効利用することによ
り量子化雑音を最小に抑えることができるので、同一位
相エンコード条件の複数回のパルスシーケンスを繰り返
すことをせずに、画像の高周波成分まで正確に再現でき
る。そのため、検査時間の増大を招くことなく、Ｓ／Ｎ
比の高い良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はパ
ルスシーケンスを示すタイムチャート、第３図はデータ
の配列を示す図である。１１・・・被検体、１２・・・送信コイル、１３・・・
受信コイル、１４・・・傾斜コイル、１５・・・主マグ
ネット、２１・・・スライス選択用傾斜磁場電源、２２
・・・読み出し用傾斜磁場電源、２３・・・位相エンコ
ード用傾斜磁場電源、２４・・・傾斜磁場制御装置、３
１・・・ＲＦ波形発生器、３２・・・周波数変換器、３
３・・・高周波電源、３４・・・シンセサイザ、３５・
・・前置増幅器、３６・・・位相検波器、３７・・・プ
ログラマブルアッテネータ、３８・・・Ａ／Ｄ変換器、
４１・・・ホストコンピュータ、４２・・・シーゲンス
コントローラ、４３・・・コンソール。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静磁場を発生する手段と、スライス選択用の傾斜
磁場を発生する手段と、周波数エンコード用の傾斜磁場
を発生する手段と、位相エンコード用の傾斜磁場を発生
する手段と、被検体にＲＦパルスを加えて励起する手段
と、被検体から発生したＮＭＲ信号を受信・検波する増
幅度可変型の受信手段と、受信手段からのＮＭＲ信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記ＮＭＲ
信号の受信手段の増幅度を位相エンコード量に応じて制
御する手段とを備えることを特徴とするＭＲイメージン
グ装置。