JPH0898827A - Mrイメージング装置 - Google Patents

Mrイメージング装置

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JPH0898827A
JPH0898827A JP6261078A JP26107894A JPH0898827A JP H0898827 A JPH0898827 A JP H0898827A JP 6261078 A JP6261078 A JP 6261078A JP 26107894 A JP26107894 A JP 26107894A JP H0898827 A JPH0898827 A JP H0898827A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 TEとTRの自由度を確保しながらMTCと
脂肪抑制とを同時に達成する。 【構成】 自由水の共鳴周波数に実質的に一致する周波
数のキャリア信号を振幅変調することによって、包絡線
がF(t)=A(t)・(1-cosωt)/ωとなっている基本RFパル
スを得る。A(t)は所定の窓関数に振幅係数を乗じたもの
である。この基本RFパルスを所定時間間隔で複数回照
射し、その各基本RFパルスの振幅を照射順に2項式と
なっているようなものとする。この複数の基本RFパル
スをMTCパルスとし、その後、通常の撮像シーケンス
を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、NMR(核磁気共
鳴)現象を利用してイメージングを行うMRイメージン
グ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】MRイメージング装置は、原子核の共鳴
現象を利用し、生体内各組織におけるスピンの緩和時間
差を捉えて画像化するもので、緩和時間差を表わす優れ
たコントラストの画像を得ることができることから医療
の形態診断の分野においてきわめて有用なものとなって
いる。NMRパラメータとしては、通常、プロトン密度
ρと2つの緩和時間T1、T2が主に利用されている。
【0003】ところで、このMRイメージング装置にお
いて、近年、MT(magnetizationtransfer)効果によ
るコントラスト改善法が知られるようになってきた。こ
れは生体組織中の自由水のプロトンと、膜や蛋白質など
の巨大分子のプロトンおよびその周囲にあってその運動
が制限されている水のプロトン(ここでは説明の便宜
上、結合水と称する)との相互作用を捉えて画像のコン
トラストとするもので、MTの大きさによりつくられる
画像のコントラストはMTC(magnetization transfer
contrast)と呼ばれている。このMT効果は、単に画
像のコントラストの改善のみならず、組織性状を反映す
るものとして、医学的な診断に役立つことが期待されて
いる。
【0004】このMTC法は、グラジェントエコー法や
スピンエコー法などの撮像シーケンスにMTCパルスと
して付加する励起RFパルスのキャリア信号の周波数が
自由水の共鳴周波数に一致するOn Resonance法と、キャ
リア信号の周波数が水の共鳴周波数と異なるOff Resona
nce法とに分けられる。従来では、この励起RFパルス
として、キャリア信号の包絡線(変調波)が、On Reson
ance法では2項パルス(Binomial Pulse)となっている
ものが用いられ、Off Resonance法ではガウス波形とな
っているものが用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようなMTC法では、たしかにMT効果によって脳実質
等からの信号は低下するが、脂肪からの信号は低下しな
いため、相対的に脂肪の部分が強調されるという欠点が
ある。
【0006】そこで、これを解決するため、脂肪抑制の
ための撮像シーケンスを併用することが試みられてい
る。ここで、脂肪抑制のための撮像シーケンスとは、化
学シフトにより水と脂肪の共鳴周波数が異なる性質を利
用して脂肪からの信号を抑制する方法で、Dixon法
やFat−Saturation(CHESS)法など
が知られている。
【0007】ところが、このような脂肪抑制法を併用す
る場合、Dixon法ではTE(エコーが発生するまで
の時間)の選択が制限され、またFat−Satura
tionではTR(繰り返し時間)の増大を招き、いず
れにしても汎用性に欠けるという問題がある。
【0008】この発明は上記に鑑み、MTCパルスの波
形(包絡線)を工夫することによって、TEとTRの自
由度を確保しながらMTCと脂肪抑制とを同時に達成す
るように改善したMRイメージング装置を提供すること
を目的とする。
【0009】
【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、
A(t)を所定の窓関数に振幅係数を乗じたものとし
て、包絡線が F(t)=A(t)・(1-cosωt)/ωt なる関数F(t)となるように、自由水の共鳴周波数に
実質的に一致する周波数のキャリア信号を振幅変調して
得た基本RFパルスを、その振幅が、照射順に2項式と
なるようにして、所定の時間間隔で複数回照射し、その
後撮像シーケンスを行なうことが特徴となっている。
【0010】
【作用】基本RFパルスの包絡線を F(t)=A(t)・(1-cosωt)/ωt とし、これを所定時間間隔で複数回照射する。そして、
各基本RFパルスの振幅を照射順に、1−2−1あるい
は1−3−3−1のような2項式となっているようなも
のとする。このような複数の基本RFパルスをMTCパ
ルスとして、グラジェントエコー法やスピンエコー法な
どの撮像シーケンスの先頭に付加する。すると、このよ
うな複数の基本RFパルスからなるMTCパルスによれ
ば、RFパルスのキャリア信号の周波数(つまり水の中
心共鳴周波数)近傍ではほとんど励起せず、脂肪の中心
共鳴周波数付近で縦磁化量が0となり、さらに周波数の
離れた領域では大きく励起することができるような励起
周波数特性が得られる。そのため、脂肪の部分の縦磁化
量を0としつつ、同時に、自由水を励起しないようにし
ながら結合水のみを励起することができる。そこで、こ
のような複数の基本RFパルスからなるMTCパルスの
後に撮像シーケンスを行なえば、脂肪からの信号を抑制
しつつ、十分なMT効果を得ることができ、MT効果に
よるコントラストの大きな画像を得ることができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例にかかるMRイメージング装置では、包絡線の波形が
たとえば図1に示すようになっている基本RFパルスを
用い、これを複数回照射することによってMTCパルス
とする。このMRイメージング装置は図3に示すように
構成されている。MTCパルスは図4に示すように通常
の撮像シーケンスに先立って与えられる。
【0012】まず、このMRイメージング装置の構成を
説明すると、図3において、マグネットアセンブリ11
には、静磁場を発生するための主マグネットと、この静
磁場に重畳する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルが含
まれる。傾斜磁場は、傾斜磁場コイルにより、X、Y、
Zの3軸方向に磁場強度がそれぞれ傾斜するものとして
発生させられる。これら3軸方向の傾斜磁場の1つを選
択し、あるいはそれらを組み合わせることにより任意の
3軸方向の傾斜磁場が作られ、これらが後述のスライス
選択用傾斜磁場Gs、読み出し及び周波数エンコード用
傾斜磁場Gr、位相エンコード用傾斜磁場Gpとされ
る。
【0013】この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間
には図示しない被検体が配置される。この被検体には、
RFパルスを被検体に照射するとともにこの被検体で発
生したNMR信号を受信するためのRFコイル12が取
り付けられている。
【0014】マグネットアセンブリ11の傾斜磁場コイ
ルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回
路21が設けられる。この磁場制御回路21には波形発
生回路53からの波形信号が送られる。この波形発生回
路53には、傾斜磁場Gs、Gp、Grの各パルス波形
に関する情報が、あらかじめコンピュータ51からセッ
トされている。シーケンスコントローラ52から指示さ
れたタイミングで波形発生回路53から波形信号が生
じ、これが磁場制御回路21に送られることにより、図
4に示すような波形のパルスとされた傾斜磁場Gs、G
p、Grがそれぞれ発生することになる。
【0015】RF発振回路31で発生したRF信号は振
幅変調回路32に送られ、これがキャリア信号となり、
波形発生回路53から送られてくる波形信号に応じて振
幅変調される。この振幅変調後のRF信号は、RF電力
増幅器33を経て増幅された後、RFコイル12に加え
られる。このRF発振回路31の発振周波数はコンピュ
ータ51によって制御される。上記の変調信号の波形に
関する情報はコンピュータ51から波形発生回路53に
あらかじめ与えられる。波形発生回路53やRF発振回
路31のタイミングはシーケンスコントローラ52によ
り定められる。
【0016】RFコイル12によって受信されたNMR
信号は前置増幅器41を経て位相検波回路42に送られ
て位相検波される。この位相検波のためのリファレンス
信号として上記のRF発振回路31からのRF信号が送
られている。位相検波によって得られた信号は、シーケ
ンスコントローラ52によって制御されたA/D変換器
43により所定のサンプリングタイミングでサンプルさ
れ、デジタルデータに変換される。A/D変換器43か
ら得られたデータはコンピュータ51に取り込まれる。
コンピュータ51は、収集したデジタルデータから画像
を再構成する処理などを行なう。またこのコンピュータ
51は、種々の撮像シーケンスを構成するパルスシーケ
ンスに応じて、上記の通り、シーケンスコントローラ5
2や波形発生回路53に必要なデータをセットするとと
もに、RF発振回路31を制御してその周波数を定め、
また前置増幅器41や位相検波回路42を制御してこれ
らのゲインなどを定め、さらにA/D変換器43をコン
トロールする。
【0017】このようなMRイメージング装置におい
て、コンピュータ51及びシーケンスコントローラ52
の制御の下にたとえば図4に示すようなMTC法による
撮像シーケンスが行なわれる。この図4に示す例では、
撮像シーケンスを構成するパルスシーケンスとしてグラ
ジェントエコー法が採用されている。すなわち、励起パ
ルス(90°パルス)61を印加すると同時にスライス
選択用傾斜磁場Gsのパルスを加え、その後、読み出し
及び周波数エンコード用傾斜磁場Grのパルスをある極
性で加えた後その極性をスイッチングさせて、エコー信
号62を発生させる。このエコー信号62の発生前に位
相エンコード用傾斜磁場Gpのパルスを加える。このよ
うなパルスシーケンスを位相エンコード用傾斜磁場Gp
のパルスの大きさを少しずつ変化させながら、画像マト
リクスに対応した数だけ繰り返すことにより撮像シーケ
ンスが行なわれる。
【0018】このような撮像シーケンスの各々の繰り返
し期間の先頭でMTCパルス63を非選択で付加する。
このMTCパルス63は、包絡線がたとえば図1に示す
ようなものとなっている基本RFパルスを、所定の時間
間隔τごとに複数回照射することにより構成される。自
由水の中心共鳴周波数をω0とすると、RF発振回路3
1からのキャリア信号の周波数がω0となるようにさ
れ、波形発生回路53から振幅変調回路32に与えられ
る変調信号の波形が図1に示すような波形とされる。
【0019】このような変調信号の波形を得るために、
コンピュータ51はまず、つぎに示す関数F(t)を求
める。 F(t)=A(t)・(1-cosωt)/ωt ここで、パラメータωの値については、静磁場強度およ
び所望の励起周波数帯域と非励起周波数帯域に応じて定
める。また関数A(t)はたとえばハミング窓に代表さ
れるような適宜な窓関数に振幅係数を乗じたものであ
る。コンピュータ51がこの関数F(t)から波形デー
タを求めてこれを波形発生回路53に与える。
【0020】この基本RFパルスを所定の時間間隔τを
置いて複数回照射するのであるが、その時間間隔τは、
水と脂肪の中心共鳴周波数の差(約3.5ppm)にて
位相差が初めてπとなるような時間間隔τ’に近い値と
し、しかも、励起周波数特性において脂肪の中心共鳴周
波数に最初のピークが出現するような値とする。そし
て、これら複数の基本RFパルスの振幅を、1−2−1
あるいは1−3−3−1のような2項式にしたがうもの
とする。
【0021】この実施例では、上記の基本RFパルスを
4回照射するものとし、それぞれの振幅を1:−3:
3:−1としており、これらを図4に示すようにMTC
パルス63としている。この場合の励起周波数特性は図
2のようになる。縦軸には規格化された縦磁化量を示
し、横軸には基本RFパルスのキャリア周波数からのオ
フセット周波数をppm単位で示してある。この図2に
示した励起周波数特性からわかるように、キャリア周波
数(水の中心共鳴周波数)付近では縦磁化はほぼ1(つ
まり、ほとんど励起されない)であるが、周波数が離れ
るにしたがって縦磁化が0あるいはマイナス方向になる
ピークが複数出現する。
【0022】これらのピークに相当する周波数では大き
く励起されることになるが、とくに最初のピークについ
て注目すると、約3.5ppm付近で縦磁化が0近傍と
なっている。この約3.5ppmの周波数差を持つ周波
数は、脂肪の中心共鳴周波数に相当する(このような周
波数帯域で最初のピークが出現するよう上記の通り時間
間隔τを調整しているから)ものであり、この周波数帯
域で縦磁化が0になるということは、すべて横磁化とな
っているということであり、直後の撮像シーケンスにお
いて脂肪からの信号が抑制されることになる。これより
も周波数が離れた周波数領域では、上記の通りいくつか
のピークが存在しており、その周波数領域では大きく励
起されるため、結合水が励起され、十分なMT効果を得
ることができる。
【0023】なお、上記の実施例では撮像シーケンスと
してグラジェントエコー法に基づくパルスシーケンスを
例示したが、他にスピンエコー法などのあらゆる種類の
撮像用パルスシーケンスを採用できる。
【0024】
【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のMRイメージング装置によれば、MTCパルス
を構成する基本RFパルスの波形を工夫することによっ
て、脂肪抑制効果とMT効果とが同時に得られるような
励起周波数特性を持つMTCパルスを与えるようにして
いるため、従来のようにMTCと脂肪抑制とを別個に行
なう場合と違って、TEとTRの自由度を確保しつつ、
なおかつ脂肪抑制しながら、MT効果によるコントラス
トを十分大きなものとした画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかるMTCパルスを構
成する基本RFパルスの包絡線の波形を示すグラフ。
【図2】図1の包絡線を持つ基本RFパルスからなるM
TCパルスの励起周波数特性を表わすグラフ。
【図3】同実施例にかかるMRイメージング装置のブロ
ック図。
【図4】同実施例のパルスシーケンスを示すタイムチャ
ート。
【符号の説明】
11 マグネットアセンブリ 12 RFコイル 21 磁場制御回路 31 RF発振回路 32 振幅変調回路 33 RF電力増幅器 41 前置増幅器 42 位相検波回路 43 A/D変換器 51 コンピュータ 52 シーケンスコントローラ 53 波形発生回路 61 励起パルス 62 エコー信号 63 MTCパルス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静磁場を発生する手段と、スライス選択
    用、読み出し用及び位相エンコード用の各々の傾斜磁場
    を発生する手段と、RF信号を照射する手段と、NMR
    信号を受信する手段と、受信したNMR信号からデータ
    を収集する手段と、これらを制御して位相エンコード用
    傾斜磁場を変化させて撮像シーケンスを繰り返すととも
    に、この各撮像シーケンスの先頭に、キャリア信号の周
    波数が自由水の共鳴周波数に実質的に一致し、その包絡
    線が、A(t)を所定の窓関数に振幅係数を乗じたもの
    として、 F(t)=A(t)・(1-cosωt)/ωt で表わされる関数F(t)となるように振幅変調された
    基本RFパルスの、その振幅が、照射順に2項式となる
    ようにして所定の時間間隔で行なわれる、複数回の照射
    が付加されるように上記の傾斜磁場発生手段およびRF
    信号照射手段をコントロール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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000350713A (ja) * 1999-05-17 2000-12-19 General Electric Co <Ge> Mriによる効果的な組織差別化のための方法及び装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000350713A (ja) * 1999-05-17 2000-12-19 General Electric Co <Ge> Mriによる効果的な組織差別化のための方法及び装置
EP1059540A3 (en) * 1999-05-17 2002-07-10 General Electric Company Method and apparatus for efficient MRI tissue differentiation

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