JPH1094531A - Ｒｆパルス包絡線を発生させる方法及び装置 - Google Patents
Ｒｆパルス包絡線を発生させる方法及び装置Info
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- JPH1094531A JPH1094531A JP9188006A JP18800697A JPH1094531A JP H1094531 A JPH1094531 A JP H1094531A JP 9188006 A JP9188006 A JP 9188006A JP 18800697 A JP18800697 A JP 18800697A JP H1094531 A JPH1094531 A JP H1094531A
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- slr
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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]
- G01R33/446—Multifrequency selective RF pulses, e.g. multinuclear acquisition mode
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オペレータ・コンソールからパルス・シーケ
ンスの指定が入力された後に、実時間でＲＦパルス包絡
線を発生させることのできる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ＮＭＲシステムにおいて、逆ＳＬＲ変換
法を用いてＮＭＲパルス・シーケンス向けのＲＦパルス
を設計する。ＳＬＲ変換に要求される多項式を、重み付
き最小平均自乗（ＷＬＭＳ）法を用いて算出するが、こ
のとき、ＮＭＲシステムのオペレータによって入力され
る所望のパルス・プロファイルと共に、初期加重関数を
用いる。オペレータは又、ＷＬＭＳ法への入力として位
相プロファイルを指定することもできる。
ンスの指定が入力された後に、実時間でＲＦパルス包絡
線を発生させることのできる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ＮＭＲシステムにおいて、逆ＳＬＲ変換
法を用いてＮＭＲパルス・シーケンス向けのＲＦパルス
を設計する。ＳＬＲ変換に要求される多項式を、重み付
き最小平均自乗（ＷＬＭＳ）法を用いて算出するが、こ
のとき、ＮＭＲシステムのオペレータによって入力され
る所望のパルス・プロファイルと共に、初期加重関数を
用いる。オペレータは又、ＷＬＭＳ法への入力として位
相プロファイルを指定することもできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の分野は、核磁気共鳴の方
法及びシステムである。より具体的には、本発明は、核
磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトロスコーピイ及び磁気共鳴
作像（ＭＲＩ）のパルス・シーケンスにおいて用いられ
るＲＦパルスの設計に関する。
法及びシステムである。より具体的には、本発明は、核
磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトロスコーピイ及び磁気共鳴
作像（ＭＲＩ）のパルス・シーケンスにおいて用いられ
るＲＦパルスの設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】人体組織のような物体が均一の磁場（分
極磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内のスピンの個々の
磁気モーメントは、この分極磁場に沿って整列しようと
するが、各スピン固有のラーモア周波数において乱雑な
状態で磁場の周りを歳差運動する。物体、即ち組織が、
ｘ−ｙ平面内に存在すると共にラーモア周波数に近いＲ
Ｆ磁場（励起磁場Ｂ1 ）にさらされると、正味の整列モ
ーメントＭz は、ｘ−ｙ平面に向かって回転する、即ち
「傾斜する」ことが可能であって、その結果、正味の横
（方向）磁気モーメントＭt を発生する。励起したスピ
ンによって信号が放出され、ＲＦ励起信号Ｂ1 を停止さ
せた後に、この信号を受信すると共に処理して画像を形
成することができる。
極磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内のスピンの個々の
磁気モーメントは、この分極磁場に沿って整列しようと
するが、各スピン固有のラーモア周波数において乱雑な
状態で磁場の周りを歳差運動する。物体、即ち組織が、
ｘ−ｙ平面内に存在すると共にラーモア周波数に近いＲ
Ｆ磁場（励起磁場Ｂ1 ）にさらされると、正味の整列モ
ーメントＭz は、ｘ−ｙ平面に向かって回転する、即ち
「傾斜する」ことが可能であって、その結果、正味の横
（方向）磁気モーメントＭt を発生する。励起したスピ
ンによって信号が放出され、ＲＦ励起信号Ｂ1 を停止さ
せた後に、この信号を受信すると共に処理して画像を形
成することができる。
【０００３】これらの信号を利用して画像を形成すると
きに、磁場勾配（Ｇx 、Ｇy 及びＧ z ）が用いられる。
典型的には、作像されるべき領域は、一連の測定サイク
ルによって走査されており、これらのサイクルにおい
て、上述の勾配は、使用されている特定の局在化方法に
従って変化する。結果として得られる一組の受信された
ＮＭＲ信号をディジタル化すると共に処理して、多くの
周知の再構成技術のうちの１つを用いて画像を再構成す
る。
きに、磁場勾配（Ｇx 、Ｇy 及びＧ z ）が用いられる。
典型的には、作像されるべき領域は、一連の測定サイク
ルによって走査されており、これらのサイクルにおい
て、上述の勾配は、使用されている特定の局在化方法に
従って変化する。結果として得られる一組の受信された
ＮＭＲ信号をディジタル化すると共に処理して、多くの
周知の再構成技術のうちの１つを用いて画像を再構成す
る。
【０００４】ＭＲＩ及びＮＭＲスペクトロスコーピイに
おいて用いられるパルス・シーケンスは、多数存在す
る。これらのパルス・シーケンスは、ラーモア周波数に
近いＲＦパルスを少なくとも１つ、及び通常は１つより
も多く用いている。前述したＲＦ励起パルスの他、この
ようなＲＦ励起パルスは、例えば、スピン磁化を反転さ
せたり、スピン磁化を飽和させたり、スピン磁化を安定
させたり、スピン磁化を再収束させたりすることもあ
る。ＲＦパルスは、磁場勾配と共に用いられるときに
は、走査されている被検体の内部の特定の位置に対応し
ている特定の周波数の範囲にわたるスピン磁化に対して
選択的に影響を及ぼす。このように、上述のような「選
択的な」ＲＦパルスは、ある範囲の周波数にわたって磁
化を傾斜させるその程度（フリップ角）によって分類さ
れる。
おいて用いられるパルス・シーケンスは、多数存在す
る。これらのパルス・シーケンスは、ラーモア周波数に
近いＲＦパルスを少なくとも１つ、及び通常は１つより
も多く用いている。前述したＲＦ励起パルスの他、この
ようなＲＦ励起パルスは、例えば、スピン磁化を反転さ
せたり、スピン磁化を飽和させたり、スピン磁化を安定
させたり、スピン磁化を再収束させたりすることもあ
る。ＲＦパルスは、磁場勾配と共に用いられるときに
は、走査されている被検体の内部の特定の位置に対応し
ている特定の周波数の範囲にわたるスピン磁化に対して
選択的に影響を及ぼす。このように、上述のような「選
択的な」ＲＦパルスは、ある範囲の周波数にわたって磁
化を傾斜させるその程度（フリップ角）によって分類さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の先行の米国
特許第４，９４０，９４０号において、本発明者は、指
定された周波数の範囲にわたって所望のフリップ角を発
生するＲＦパルスを設計する方法を開示している。この
方法は、当業界では「ＳＬＲ」法として公知であり、所
望の周波数領域でのパルス・プロファイル（例えば、指
定されたスライス厚み／周波数の範囲にわたってフリッ
プ角を９０°とする等）から開始して、ＲＦパルスの振
幅を算出し、このＲＦパルスを時間に関して印加すると
所望の結果を生じるようにするものである。これらの計
算を行うには、所望の周波数領域でのパルス・プロファ
イルを、後にＮＭＲシステム上で印加されるＲＦパルス
へ直接に変換することのできる２つの高次多項式Ａ及び
Ｂで近似することが必要である。多項式Ａ及びＢを発生
する工程では、反復処理として実行されるルメ（Reme
z）（パーク−マクレラン（Park-McClellan））のアル
ゴリズムが用いられている。必要なＡ多項式及びＢ多項
式（以下、「ＳＬＲ多項式」と呼ぶ。）を算出するため
には、この反復処理は、所望の周波数領域でのパルス・
プロファイルが、指定された精度に近付くまで実行され
る。これは、時間がかかると共に計算集約的である。
特許第４，９４０，９４０号において、本発明者は、指
定された周波数の範囲にわたって所望のフリップ角を発
生するＲＦパルスを設計する方法を開示している。この
方法は、当業界では「ＳＬＲ」法として公知であり、所
望の周波数領域でのパルス・プロファイル（例えば、指
定されたスライス厚み／周波数の範囲にわたってフリッ
プ角を９０°とする等）から開始して、ＲＦパルスの振
幅を算出し、このＲＦパルスを時間に関して印加すると
所望の結果を生じるようにするものである。これらの計
算を行うには、所望の周波数領域でのパルス・プロファ
イルを、後にＮＭＲシステム上で印加されるＲＦパルス
へ直接に変換することのできる２つの高次多項式Ａ及び
Ｂで近似することが必要である。多項式Ａ及びＢを発生
する工程では、反復処理として実行されるルメ（Reme
z）（パーク−マクレラン（Park-McClellan））のアル
ゴリズムが用いられている。必要なＡ多項式及びＢ多項
式（以下、「ＳＬＲ多項式」と呼ぶ。）を算出するため
には、この反復処理は、所望の周波数領域でのパルス・
プロファイルが、指定された精度に近付くまで実行され
る。これは、時間がかかると共に計算集約的である。
【０００６】ところで、規定されたパルス・シーケンス
に応じて形成されたＲＦパルスを設計することが好まし
い場合がある。このような状況の１つは、米国特許第
４，７１５，３８３号に記載されているように、関心領
域の両側でスピンを飽和させるために、いわゆる「プリ
サチュレーション」（前もって飽和させる）ＲＦパルス
を用いなければならないときに起こる。画像「スラブ」
の両側に位置しているスピンを飽和させるような単一の
ＲＦサチュレーション・パルスを発生することはできる
が、これらの２つのサチュレーション領域の正確な位置
は、画像スラブの位置及び厚みによって決定されるので
あって、画像スラブの位置及び厚みは、走査の時点でオ
ペレータがこの情報を入力したときに初めてわかるもの
である。システム・オペレータが画像スラブの正確な位
置及び厚みを入力した後に、ＲＦサチュレーション・パ
ルスを設計して、サチュレーション領域が画像スラブと
実質的に隣接するようにし、しかも画像スラブ内のスピ
ン磁化に干渉しないようにすることが望ましい。
に応じて形成されたＲＦパルスを設計することが好まし
い場合がある。このような状況の１つは、米国特許第
４，７１５，３８３号に記載されているように、関心領
域の両側でスピンを飽和させるために、いわゆる「プリ
サチュレーション」（前もって飽和させる）ＲＦパルス
を用いなければならないときに起こる。画像「スラブ」
の両側に位置しているスピンを飽和させるような単一の
ＲＦサチュレーション・パルスを発生することはできる
が、これらの２つのサチュレーション領域の正確な位置
は、画像スラブの位置及び厚みによって決定されるので
あって、画像スラブの位置及び厚みは、走査の時点でオ
ペレータがこの情報を入力したときに初めてわかるもの
である。システム・オペレータが画像スラブの正確な位
置及び厚みを入力した後に、ＲＦサチュレーション・パ
ルスを設計して、サチュレーション領域が画像スラブと
実質的に隣接するようにし、しかも画像スラブ内のスピ
ン磁化に干渉しないようにすることが望ましい。
【０００７】
【本発明の概要】本発明は、指定されたＲＦパルス・プ
ロファイルに応答してＲＦパルスを発生させる方法であ
る。より具体的には、所望のパルス・プロファイルｄｅ
ｓ（ω）を入力し、加重関数Ｗ（ω）を算出し、一組の
ＳＬＲ多項式を、所望のパルス・プロファイルｄｅｓ
（ω）と加重関数Ｗ（ω）とを入力として要求する重み
付き最小平均自乗法を用いて算出し、ＳＬＲ多項式を逆
ＳＬＲ処理において用いて、ＲＦパルス波形Ｒ（ｔ）を
発生する。ＲＦパルスは、そのＲＦパルスを用いる走査
に先立ってオペレータによって指定されたＲＦパルス・
プロファイルに応答して、ＭＲＩシステム内で発生され
得る。
ロファイルに応答してＲＦパルスを発生させる方法であ
る。より具体的には、所望のパルス・プロファイルｄｅ
ｓ（ω）を入力し、加重関数Ｗ（ω）を算出し、一組の
ＳＬＲ多項式を、所望のパルス・プロファイルｄｅｓ
（ω）と加重関数Ｗ（ω）とを入力として要求する重み
付き最小平均自乗法を用いて算出し、ＳＬＲ多項式を逆
ＳＬＲ処理において用いて、ＲＦパルス波形Ｒ（ｔ）を
発生する。ＲＦパルスは、そのＲＦパルスを用いる走査
に先立ってオペレータによって指定されたＲＦパルス・
プロファイルに応答して、ＭＲＩシステム内で発生され
得る。
【０００８】励起の大きさを周波数の関数として指定す
ることに加えて、ＲＦパルス・プロファイルの指定に
は、位相の指定も含まれることがある。このような場合
には、位相の指定も又、重み付き最小平均自乗法に入力
され、この重み付き最小平均自乗法を１回又はそれ以上
の回数反復して、所望の大きさの指定を満足させること
ができる。
ることに加えて、ＲＦパルス・プロファイルの指定に
は、位相の指定も含まれることがある。このような場合
には、位相の指定も又、重み付き最小平均自乗法に入力
され、この重み付き最小平均自乗法を１回又はそれ以上
の回数反復して、所望の大きさの指定を満足させること
ができる。
【０００９】
【本発明の一般的な記載】本発明が扱っている問題点
は、選択されている領域及び選択されていない領域の両
者におけるリプル（脈動）を最小量に抑えながら所望の
プロファイルを最良に近似して、フリップ角の大きさの
プロファイルを結果として与えるような一対の複素ＳＬ
Ｒ多項式を設計することである。本発明の主要な目的
は、このようなＳＬＲ多項式を、可能ならば非反復（反
復を行わない）形式で高速に設計することにある。
は、選択されている領域及び選択されていない領域の両
者におけるリプル（脈動）を最小量に抑えながら所望の
プロファイルを最良に近似して、フリップ角の大きさの
プロファイルを結果として与えるような一対の複素ＳＬ
Ｒ多項式を設計することである。本発明の主要な目的
は、このようなＳＬＲ多項式を、可能ならば非反復（反
復を行わない）形式で高速に設計することにある。
【００１０】ＳＬＲ多項式の設計が、有限インパルス応
答（ＦＩＲ）フィルタの設計と対比して類推され得るこ
と、そしてこの場合に、ＦＩＲフィルタの周波数応答が
所望の周波数領域でのパルス・プロファイルに対応して
おり、フィルタ係数がＳＬＲ多項式に対応していること
が認められよう。ＦＩＲフィルタ係数を設計する１つの
方法は、当業界では重み付き最小平均自乗（ＷＬＭＳ）
法と呼ばれている。
答（ＦＩＲ）フィルタの設計と対比して類推され得るこ
と、そしてこの場合に、ＦＩＲフィルタの周波数応答が
所望の周波数領域でのパルス・プロファイルに対応して
おり、フィルタ係数がＳＬＲ多項式に対応していること
が認められよう。ＦＩＲフィルタ係数を設計する１つの
方法は、当業界では重み付き最小平均自乗（ＷＬＭＳ）
法と呼ばれている。
【００１１】
【数４】
【００１２】ミニマクス法の観点から最適なディジタル
・フィルタの設計を行うためには、ルメの交換アルゴリ
ズム又は線形計画法のような複雑な最適化ツールを用い
る必要がある。他方、重み付き最小自乗法は、周知であ
ると共に短い計算機コードで簡単に書くことができる。
更に、あらゆる所与の最小平均自乗加重関数について、
非反復処理形式で最適解を求めることができる。重み付
き最小自乗法は、適切な最小自乗周波数応答加重関数を
用いれば、等リプル（equiripple）設計を発生すること
ができる。又、重み付き最小平均自乗法を用いて、離散
係数空間において高次のＦＩＲフィルタを設計できるこ
とも証明されている。
・フィルタの設計を行うためには、ルメの交換アルゴリ
ズム又は線形計画法のような複雑な最適化ツールを用い
る必要がある。他方、重み付き最小自乗法は、周知であ
ると共に短い計算機コードで簡単に書くことができる。
更に、あらゆる所与の最小平均自乗加重関数について、
非反復処理形式で最適解を求めることができる。重み付
き最小自乗法は、適切な最小自乗周波数応答加重関数を
用いれば、等リプル（equiripple）設計を発生すること
ができる。又、重み付き最小平均自乗法を用いて、離散
係数空間において高次のＦＩＲフィルタを設計できるこ
とも証明されている。
【００１３】重み付き最小平均自乗法を用いて、等リプ
ル設計がうまく行えるか否かは、最小平均自乗加重関数
Ｗ（ω）を求めることができるか否かに依存している。
IEEETransactions on Signal Processing誌、第４０
巻、第３号（１９９２年３月）のY. C. Lins等による論
文「準−等リプルのＦＩＲ及びＩＩＲディジタル・フィ
ルタ設計のための重み付き最小自乗アルゴリズム」（"A
Weighted Least Squares Algorithm for Quasi-Equiri
pple FIR and IIR Digital Filter Design"）に記載さ
れた方法を用いると、以下の加重関数が導出される。
ル設計がうまく行えるか否かは、最小平均自乗加重関数
Ｗ（ω）を求めることができるか否かに依存している。
IEEETransactions on Signal Processing誌、第４０
巻、第３号（１９９２年３月）のY. C. Lins等による論
文「準−等リプルのＦＩＲ及びＩＩＲディジタル・フィ
ルタ設計のための重み付き最小自乗アルゴリズム」（"A
Weighted Least Squares Algorithm for Quasi-Equiri
pple FIR and IIR Digital Filter Design"）に記載さ
れた方法を用いると、以下の加重関数が導出される。
【００１４】 Ｗ（ω）＝（１＋１０×Ｗｃｏｒ（ω））／δ2 （ω） （２）
【００１５】
【数５】
【００１６】δ（ω）は、特定の「換算」角周波数につ
いて求められた所望のミニマクス誤差であり、ωoiは、
遷移帯域の中心の位置を表す。次いで、この加重関数Ｗ
（ω）をＷＬＭＳアルゴリズムにおいて用いることがで
きる。
いて求められた所望のミニマクス誤差であり、ωoiは、
遷移帯域の中心の位置を表す。次いで、この加重関数Ｗ
（ω）をＷＬＭＳアルゴリズムにおいて用いることがで
きる。
【００１７】
【数６】
【００１８】ここで、
【００１９】
【数７】
【００２０】Ｚ＝ｅｘｐ（ｊω） であり、ｄｅｓ（ω）は、所望のパルス・プロファイル
である。所望のパルス・プロファイルの位相φも又、指
定されているならば（φ（ω））、所望のパルス・プロ
ファイルは、以下のように定義される。 ｄｅｓ（ω）＝振幅（ω）ｅｘｐ（ｊφ（ω）） （４） この指定式を式（３）にそのまま適用すると、期待外れ
の結果に終わるが、以下の方式で位相を指定することに
より、振幅及び位相の良好な結果が得られている。
である。所望のパルス・プロファイルの位相φも又、指
定されているならば（φ（ω））、所望のパルス・プロ
ファイルは、以下のように定義される。 ｄｅｓ（ω）＝振幅（ω）ｅｘｐ（ｊφ（ω）） （４） この指定式を式（３）にそのまま適用すると、期待外れ
の結果に終わるが、以下の方式で位相を指定することに
より、振幅及び位相の良好な結果が得られている。
【００２１】 ｔ（ω）＝ｄφ（ω）／ｄω （５） τ（ω）＝τd （ω）＊τ0 （ω） τ0 （ω）＝（（１／（１−ｒＺ-1））＋（ｒＺ／（１−ｒＺ）））−１ ｒ＝１−２π／ｎ 通過帯域においては、−ｎ／２＜＜τd （ω）＜＜ｎ／
２ それ以外の場合は、 τd ＝０ ｎ＝ＦＩＲフィルタの長さ τ＝群遅延（group delay） ＊＝畳み込み演算子 τ0 ＝半径ｒにおけるゼロの群遅延 用いられているｒの値は、長さｎのＦＩＲフィルタにつ
いて、近似的に、ゼロが常に成り立つような半径であ
る。式（５）の全体的な作用は、所望の群遅延τdを典
型的なゼロの群遅延によって補整する（smooth）ことに
あり、従って、長さｎのＦＩＲフィルタの位相を近似す
ることにある。
２ それ以外の場合は、 τd ＝０ ｎ＝ＦＩＲフィルタの長さ τ＝群遅延（group delay） ＊＝畳み込み演算子 τ0 ＝半径ｒにおけるゼロの群遅延 用いられているｒの値は、長さｎのＦＩＲフィルタにつ
いて、近似的に、ゼロが常に成り立つような半径であ
る。式（５）の全体的な作用は、所望の群遅延τdを典
型的なゼロの群遅延によって補整する（smooth）ことに
あり、従って、長さｎのＦＩＲフィルタの位相を近似す
ることにある。
【００２２】所望のパルス・プロファイルについて、位
相も指定されているときには、式（３）のＷＬＭＳ近似
は１回の反復を用いていたのでは十分正確にならない可
能性がある。この場合には、式（４）の指定された位相
φ（ω）を式（３）の最後の反復によって得られたＢ
（ω）の位相によって置き換えて、式（３）のＷＬＭＳ
計算を繰り返すような反復手順を用いる。この解は、等
リプルであると共にその位相が当初の所望の位相φ
（ω）に極めて近いものであるようなパルス設計に速や
かに収束するＳＬＲ多項式を発生する。
相も指定されているときには、式（３）のＷＬＭＳ近似
は１回の反復を用いていたのでは十分正確にならない可
能性がある。この場合には、式（４）の指定された位相
φ（ω）を式（３）の最後の反復によって得られたＢ
（ω）の位相によって置き換えて、式（３）のＷＬＭＳ
計算を繰り返すような反復手順を用いる。この解は、等
リプルであると共にその位相が当初の所望の位相φ
（ω）に極めて近いものであるようなパルス設計に速や
かに収束するＳＬＲ多項式を発生する。
【００２３】位相の指定が行われるような本発明の１つ
の用途に、いわゆる「２次位相」（quadratic-phase）
ＲＦパルスの発生がある。位相φ（ω）が、指定された
パルス・プロファイルを横断する周波数の２次関数とし
て変化すれば、結果として得られるＲＦパルスに要求さ
れるＲＦ出力は、その持続時間の全体を通じて、より均
等に分布する。その結果、ＲＦ送信器に要求されるピー
クＲＦ出力が抑制される。ＭＲＩシステムによってはピ
ークＲＦ出力は限定因子となっていることがあるので、
そのＭＲＩシステムのピーク出力容量を超えずに、所望
のパルス・プロファイルを発生するようなＲＦパルスを
設計する機能が重要である。
の用途に、いわゆる「２次位相」（quadratic-phase）
ＲＦパルスの発生がある。位相φ（ω）が、指定された
パルス・プロファイルを横断する周波数の２次関数とし
て変化すれば、結果として得られるＲＦパルスに要求さ
れるＲＦ出力は、その持続時間の全体を通じて、より均
等に分布する。その結果、ＲＦ送信器に要求されるピー
クＲＦ出力が抑制される。ＭＲＩシステムによってはピ
ークＲＦ出力は限定因子となっていることがあるので、
そのＭＲＩシステムのピーク出力容量を超えずに、所望
のパルス・プロファイルを発生するようなＲＦパルスを
設計する機能が重要である。
【００２４】次いで、最終的なＲＦパルスを形成するの
に要求される次数のＳＬＲ多項式を発生するために、多
項式の次数を増加させることができる。これを達成する
には、典型的な次数として３２を有している多項式の設
計を可能にするような補間法を用いて、逆ＳＬＲ変換に
おいて用いられる２５６又はそれ以上の次数の多項式を
発生させればよい。
に要求される次数のＳＬＲ多項式を発生するために、多
項式の次数を増加させることができる。これを達成する
には、典型的な次数として３２を有している多項式の設
計を可能にするような補間法を用いて、逆ＳＬＲ変換に
おいて用いられる２５６又はそれ以上の次数の多項式を
発生させればよい。
【００２５】 Ｂ′（ω）＝Ｂ（ω）＊スプライン（ω） （６） スプライン補間の影響を考慮して、ＷＬＭＳ設計の前
に、ｄｅｓ（ω）に１／スプライン（ω）を予め乗じて
おくことにより、通過帯域におけるその影響を修正する
ことができる。次いで、ＳＬＲ多項式を逆ＳＬＲ変換処
理において用いて、ＭＲＩシステムによって印加されて
所望のＲＦパルスを発生することのできるようなＲＦパ
ルス・サンプルＲ（ｔ）を発生させる。ＳＬＲ変換は、
１９９０年７月１０日に付与された米国特許第４，９４
０，９４０号に記載されており、本特許はここに参照さ
れるべきものである。最終的な章動角θn （Ｒ（ｎ
Ｔ）、ここで、Ｔはサンプリング時間である。）は、 ＴＡＮＧ（０．５・θn ）＝ｔn ＝ｂn 0／ａn 0 によって得られ、ここで、ｂn 0は、多項式Ｂn の次数０
の係数であり、ａn 0は、多項式Ａn の次数０の係数であ
り、 Ａn-1 ＝Ａn ＋ｔn *Ｂn Ｂn-1 ＝Ｚ（−ｔn Ａn ＋Ｂn ） （７） である。Ａn-1 及びＢn-1 は、次数ｎ−１の多項式であ
って、ｎ−１番目のパルスまでのＲＦパルス・トレイン
によって誘発される回転を表している。帰納法によっ
て、ＲＦパルス・トレインＲ（ｔ）における各パルスの
すべての章動角を求めることができる。
に、ｄｅｓ（ω）に１／スプライン（ω）を予め乗じて
おくことにより、通過帯域におけるその影響を修正する
ことができる。次いで、ＳＬＲ多項式を逆ＳＬＲ変換処
理において用いて、ＭＲＩシステムによって印加されて
所望のＲＦパルスを発生することのできるようなＲＦパ
ルス・サンプルＲ（ｔ）を発生させる。ＳＬＲ変換は、
１９９０年７月１０日に付与された米国特許第４，９４
０，９４０号に記載されており、本特許はここに参照さ
れるべきものである。最終的な章動角θn （Ｒ（ｎ
Ｔ）、ここで、Ｔはサンプリング時間である。）は、 ＴＡＮＧ（０．５・θn ）＝ｔn ＝ｂn 0／ａn 0 によって得られ、ここで、ｂn 0は、多項式Ｂn の次数０
の係数であり、ａn 0は、多項式Ａn の次数０の係数であ
り、 Ａn-1 ＝Ａn ＋ｔn *Ｂn Ｂn-1 ＝Ｚ（−ｔn Ａn ＋Ｂn ） （７） である。Ａn-1 及びＢn-1 は、次数ｎ−１の多項式であ
って、ｎ−１番目のパルスまでのＲＦパルス・トレイン
によって誘発される回転を表している。帰納法によっ
て、ＲＦパルス・トレインＲ（ｔ）における各パルスの
すべての章動角を求めることができる。
【００２６】
【実施例】先ず、図１を参照すると、同図には、本発明
を組み込んだ好適なＭＲＩシステムの主要な構成要素が
示されている。システムの動作は、オペレータ・コンソ
ール１００から制御され、オペレータ・コンソール１０
０は、キーボード兼制御パネル１０２と、ディスプレイ
１０４とを含んでいる。コンソール１００はリンク１１
６を介して、独立した計算機システム１０７と交信して
おり、計算機システム１０７は、オペレータによるスク
リーン１０４上での画像の形成及び表示の制御を可能に
している。計算機システム１０７は、バックプレーンを
介して互いに交信している多数のモジュールを含んでい
る。これらのモジュールは、画像プロセッサ・モジュー
ル１０６と、ＣＰＵモジュール１０８と、画像データ配
列を記憶するフレーム・バッファとして当業界で知られ
ているメモリ・モジュール１１３とを含んでいる。計算
機システム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶
するためのディスク記憶装置１１１及びテープ駆動装置
１１２に結合されていると共に、高速シリアル・リンク
１１５を介して別個のシステム制御装置１２２と交信し
ている。
を組み込んだ好適なＭＲＩシステムの主要な構成要素が
示されている。システムの動作は、オペレータ・コンソ
ール１００から制御され、オペレータ・コンソール１０
０は、キーボード兼制御パネル１０２と、ディスプレイ
１０４とを含んでいる。コンソール１００はリンク１１
６を介して、独立した計算機システム１０７と交信して
おり、計算機システム１０７は、オペレータによるスク
リーン１０４上での画像の形成及び表示の制御を可能に
している。計算機システム１０７は、バックプレーンを
介して互いに交信している多数のモジュールを含んでい
る。これらのモジュールは、画像プロセッサ・モジュー
ル１０６と、ＣＰＵモジュール１０８と、画像データ配
列を記憶するフレーム・バッファとして当業界で知られ
ているメモリ・モジュール１１３とを含んでいる。計算
機システム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶
するためのディスク記憶装置１１１及びテープ駆動装置
１１２に結合されていると共に、高速シリアル・リンク
１１５を介して別個のシステム制御装置１２２と交信し
ている。
【００２７】システム制御装置１２２は、バックプレー
ン１１８によって互いに接続された一組のモジュールを
含んでいる。これらのモジュールは、ＣＰＵモジュール
１１９と、パルス発生器モジュール１２１とを含んでお
り、パルス発生器モジュール１２１は、シリアル・リン
ク１２５を介してオペレータ・コンソール１００と接続
している。リンク１２５を介して、システム制御装置１
２２は実行されるべき走査シーケンスを指示する命令
（コマンド）をオペレータから受信する。これらの命令
は、パルス・シーケンスにおいて用いられるべき任意の
ＲＦパルスについての位置、厚み及びフリップ角を含ん
でいる。
ン１１８によって互いに接続された一組のモジュールを
含んでいる。これらのモジュールは、ＣＰＵモジュール
１１９と、パルス発生器モジュール１２１とを含んでお
り、パルス発生器モジュール１２１は、シリアル・リン
ク１２５を介してオペレータ・コンソール１００と接続
している。リンク１２５を介して、システム制御装置１
２２は実行されるべき走査シーケンスを指示する命令
（コマンド）をオペレータから受信する。これらの命令
は、パルス・シーケンスにおいて用いられるべき任意の
ＲＦパルスについての位置、厚み及びフリップ角を含ん
でいる。
【００２８】パルス発生器モジュール１２１は、システ
ムの構成要素を動作させて所望の走査シーケンスを実行
する。モジュール１２１は、発生されるべきＲＦパルス
のタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィン
ドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生す
る。パルス発生器モジュール１２１は、一組の勾配増幅
器１２７に接続されており、走査中に発生される勾配パ
ルスのタイミング及び形状を指示する。パルス発生器モ
ジュール１２１は又、患者に接続された多数の異なるセ
ンサからの信号、例えば電極からの心電図（ＥＣＧ）信
号又はベローズからの呼吸信号を受信する生理学データ
収集制御装置１２９から患者のデータを受信する。そし
て最後に、パルス発生器モジュール１２１は、患者の状
態及びマグネット・システムの状態と関連している様々
なセンサからの信号を受信する走査室インタフェイス回
路１３３に接続している。走査室インタフェイス回路１
３３を介して、患者位置決めシステム１３４も又、所望
の走査位置に患者を移動させるための命令を受信する。
ムの構成要素を動作させて所望の走査シーケンスを実行
する。モジュール１２１は、発生されるべきＲＦパルス
のタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィン
ドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生す
る。パルス発生器モジュール１２１は、一組の勾配増幅
器１２７に接続されており、走査中に発生される勾配パ
ルスのタイミング及び形状を指示する。パルス発生器モ
ジュール１２１は又、患者に接続された多数の異なるセ
ンサからの信号、例えば電極からの心電図（ＥＣＧ）信
号又はベローズからの呼吸信号を受信する生理学データ
収集制御装置１２９から患者のデータを受信する。そし
て最後に、パルス発生器モジュール１２１は、患者の状
態及びマグネット・システムの状態と関連している様々
なセンサからの信号を受信する走査室インタフェイス回
路１３３に接続している。走査室インタフェイス回路１
３３を介して、患者位置決めシステム１３４も又、所望
の走査位置に患者を移動させるための命令を受信する。
【００２９】パルス発生器モジュール１２１によって発
生された勾配波形は、Ｇx 増幅器と、Ｇy 増幅器と、Ｇ
z 増幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７
に印加される。各々の勾配増幅器は、全体的に参照番号
１３９を付したアセンブリ内の対応する勾配コイルを励
起して、位置エンコーディング信号の収集に用いられる
磁場勾配を発生する。勾配コイル・アセンブリ１３９
は、マグネット・アセンブリ１４１の一部を形成してお
り、マグネット・アセンブリ１４１は、分極マグネット
１４０と、全身型ＲＦコイル１５２とを含んでいる。シ
ステム制御装置１２２内の送受信器モジュール１５０は
パルスを発生し、これらのパルスは、ＲＦ増幅器１５１
によって増幅されると共に、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイ
ッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合される。患
者内の励起核によって放出された結果として生ずる信号
は、同じＲＦコイル１５２によって検知されると共に送
信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器１５３に結
合されることができる。増幅されたＮＭＲ信号は、送受
信器１５０の受信器部分において復調され、濾波される
と共にディジタル化される。送信／受信スイッチ１５４
は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によって
制御されて、送信モード中にはＲＦ増幅器１５１をコイ
ル１５２に電気接続し、受信モード中には前置増幅器１
５３をコイル１５２に電気接続する。送信／受信スイッ
チ１５４は又、送信モード又は受信モードのいずれの場
合でも、分離型ＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表
面コイル）を用いることを可能にしている。
生された勾配波形は、Ｇx 増幅器と、Ｇy 増幅器と、Ｇ
z 増幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７
に印加される。各々の勾配増幅器は、全体的に参照番号
１３９を付したアセンブリ内の対応する勾配コイルを励
起して、位置エンコーディング信号の収集に用いられる
磁場勾配を発生する。勾配コイル・アセンブリ１３９
は、マグネット・アセンブリ１４１の一部を形成してお
り、マグネット・アセンブリ１４１は、分極マグネット
１４０と、全身型ＲＦコイル１５２とを含んでいる。シ
ステム制御装置１２２内の送受信器モジュール１５０は
パルスを発生し、これらのパルスは、ＲＦ増幅器１５１
によって増幅されると共に、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイ
ッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合される。患
者内の励起核によって放出された結果として生ずる信号
は、同じＲＦコイル１５２によって検知されると共に送
信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器１５３に結
合されることができる。増幅されたＮＭＲ信号は、送受
信器１５０の受信器部分において復調され、濾波される
と共にディジタル化される。送信／受信スイッチ１５４
は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によって
制御されて、送信モード中にはＲＦ増幅器１５１をコイ
ル１５２に電気接続し、受信モード中には前置増幅器１
５３をコイル１５２に電気接続する。送信／受信スイッ
チ１５４は又、送信モード又は受信モードのいずれの場
合でも、分離型ＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表
面コイル）を用いることを可能にしている。
【００３０】ＲＦコイル１５２によって捕えられたＮＭ
Ｒ信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタ
ル化されると共に、システム制御装置１２２内のメモリ
・モジュール１６０へ転送される。走査が完了して、デ
ータ配列全体がメモリ・モジュール１６０内に収集され
たときに、アレイ・プロセッサ１６１が動作して、この
データを画像データ配列へフーリエ変換する。この画像
データは、シリアル・リンク１１５を介して計算機シス
テム１０７へ伝送されて、ここでディスク・メモリ１１
１に記憶される。オペレータ・コンソール１００から受
信した命令に応答して、この画像データをテープ駆動装
置１１２に保管することもできるし、又は画像プロセッ
サ１０６によって更に処理して、オペレータ・コンソー
ル１００へ伝送すると共にディスプレイ１０４に表示す
ることもできる。
Ｒ信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタ
ル化されると共に、システム制御装置１２２内のメモリ
・モジュール１６０へ転送される。走査が完了して、デ
ータ配列全体がメモリ・モジュール１６０内に収集され
たときに、アレイ・プロセッサ１６１が動作して、この
データを画像データ配列へフーリエ変換する。この画像
データは、シリアル・リンク１１５を介して計算機シス
テム１０７へ伝送されて、ここでディスク・メモリ１１
１に記憶される。オペレータ・コンソール１００から受
信した命令に応答して、この画像データをテープ駆動装
置１１２に保管することもできるし、又は画像プロセッ
サ１０６によって更に処理して、オペレータ・コンソー
ル１００へ伝送すると共にディスプレイ１０４に表示す
ることもできる。
【００３１】図１及び図２を詳細に参照すると、送受信
器１５０は、出力増幅器１５１を介してコイル１５２Ａ
の所にＲＦ励起磁場Ｂ1 を発生すると共に、コイル１５
２Ｂ内で誘導された結果としての信号を受信する。上述
のように、コイル１５２Ａ及びコイル１５２Ｂは、図２
に示すような分離型であってもよいし、又は図１に示す
ような単一の全身型コイルであってもよい。ＲＦ励起磁
場の基本周波数、即ち搬送周波数は、周波数合成器２０
０の制御下で発生されている。周波数合成器２００は、
ＣＰＵモジュール１１９及びパルス発生器モジュール１
２１から一組のディジタル信号を受信する。これらのデ
ィジタル信号は、出力２０１の所で発生されたＲＦ搬送
波信号の周波数及び位相を示している。命令に応じたＲ
Ｆ搬送波は、変調器兼アップ・コンバータ２０２に印加
され、やはりパルス発生器モジュール１２１から受信さ
れた信号Ｒ（ｔ）に応答して変調器兼アップ・コンバー
タ２０２においてその振幅を変調される。信号Ｒ（ｔ）
は、発生されるべきＲＦ励起パルスの包絡線を画定して
いると共に、記憶された一連のディジタル値を順次読み
出すことによりモジュール１２１内で発生されている。
これらの記憶されたディジタル値Ｒ（ｔ）を算出するこ
とが本発明の主題である。より具体的には、本発明の１
つの目的は、オペレータ・コンソール１００からパルス
・シーケンスの指定が入力された後に、実時間でＲＦパ
ルス包絡線Ｒ（ｔ）を発生することにある。
器１５０は、出力増幅器１５１を介してコイル１５２Ａ
の所にＲＦ励起磁場Ｂ1 を発生すると共に、コイル１５
２Ｂ内で誘導された結果としての信号を受信する。上述
のように、コイル１５２Ａ及びコイル１５２Ｂは、図２
に示すような分離型であってもよいし、又は図１に示す
ような単一の全身型コイルであってもよい。ＲＦ励起磁
場の基本周波数、即ち搬送周波数は、周波数合成器２０
０の制御下で発生されている。周波数合成器２００は、
ＣＰＵモジュール１１９及びパルス発生器モジュール１
２１から一組のディジタル信号を受信する。これらのデ
ィジタル信号は、出力２０１の所で発生されたＲＦ搬送
波信号の周波数及び位相を示している。命令に応じたＲ
Ｆ搬送波は、変調器兼アップ・コンバータ２０２に印加
され、やはりパルス発生器モジュール１２１から受信さ
れた信号Ｒ（ｔ）に応答して変調器兼アップ・コンバー
タ２０２においてその振幅を変調される。信号Ｒ（ｔ）
は、発生されるべきＲＦ励起パルスの包絡線を画定して
いると共に、記憶された一連のディジタル値を順次読み
出すことによりモジュール１２１内で発生されている。
これらの記憶されたディジタル値Ｒ（ｔ）を算出するこ
とが本発明の主題である。より具体的には、本発明の１
つの目的は、オペレータ・コンソール１００からパルス
・シーケンスの指定が入力された後に、実時間でＲＦパ
ルス包絡線Ｒ（ｔ）を発生することにある。
【００３２】出力２０５で発生されたＲＦ励起パルスの
振幅は、バックプレーン１１８からディジタル命令を受
信している励起信号減衰回路２０６によって減衰され
る。減衰したＲＦ励起パルスは、ＲＦコイル１５２Ａを
駆動する出力増幅器１５１に印加される。送受信器１２
２のこの部分についてのより詳細な記載については、米
国特許第４，９５２，８７７号に言及されている。本特
許はここに参照されるべきものである。
振幅は、バックプレーン１１８からディジタル命令を受
信している励起信号減衰回路２０６によって減衰され
る。減衰したＲＦ励起パルスは、ＲＦコイル１５２Ａを
駆動する出力増幅器１５１に印加される。送受信器１２
２のこの部分についてのより詳細な記載については、米
国特許第４，９５２，８７７号に言及されている。本特
許はここに参照されるべきものである。
【００３３】図１及び図２を更に続けて参照すると、被
検体によって発生された信号は、受信コイル１５２Ｂに
よって捕えられると共に、前置増幅器１５３を介して受
信信号減衰器２０７の入力へ印加される。受信信号減衰
器２０７は、バックプレーン１１８から受信されたディ
ジタル減衰信号によって決定されている量だけ信号を更
に増幅する。
検体によって発生された信号は、受信コイル１５２Ｂに
よって捕えられると共に、前置増幅器１５３を介して受
信信号減衰器２０７の入力へ印加される。受信信号減衰
器２０７は、バックプレーン１１８から受信されたディ
ジタル減衰信号によって決定されている量だけ信号を更
に増幅する。
【００３４】受信された信号は、ラーモア周波数又はそ
れに近い周波数であり、この高周波信号は、ダウン・コ
ンバータ２０８によって次の２段階の処理で下降変換
（ダウン・コンバート）される。即ち、先ず、ＮＭＲ信
号を線２０１の搬送波信号と混成し、次いで結果である
差信号を線２０４の２．５ＭＨｚのレファランス信号と
混成する。下降変換されたＮＭＲ信号は、アナログから
ディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器２０９の入力へ印加さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２０９は、アナログ信号をサンプリン
グしてディジタル化すると共に、これをディジタル検出
器兼信号プロセッサ２１０へ印加し、ディジタル検出器
兼信号プロセッサ２１０は、受信した信号に対応する１
６ビットの同相（in-phase（Ｉ））値及び１６ビットの
直角位相（quadrature（Ｑ））値を発生する。受信され
た信号のディジタル化されたＩ値及びＱ値の結果である
ストリームは、バックプレーン１１８を介してメモリ・
モジュール１６０へ出力され、そこで画像を再構成する
ために用いられる。
れに近い周波数であり、この高周波信号は、ダウン・コ
ンバータ２０８によって次の２段階の処理で下降変換
（ダウン・コンバート）される。即ち、先ず、ＮＭＲ信
号を線２０１の搬送波信号と混成し、次いで結果である
差信号を線２０４の２．５ＭＨｚのレファランス信号と
混成する。下降変換されたＮＭＲ信号は、アナログから
ディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器２０９の入力へ印加さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２０９は、アナログ信号をサンプリン
グしてディジタル化すると共に、これをディジタル検出
器兼信号プロセッサ２１０へ印加し、ディジタル検出器
兼信号プロセッサ２１０は、受信した信号に対応する１
６ビットの同相（in-phase（Ｉ））値及び１６ビットの
直角位相（quadrature（Ｑ））値を発生する。受信され
た信号のディジタル化されたＩ値及びＱ値の結果である
ストリームは、バックプレーン１１８を介してメモリ・
モジュール１６０へ出力され、そこで画像を再構成する
ために用いられる。
【００３５】２．５ＭＨｚのレファランス信号、２５０
ｋＨｚのサンプリング信号、並びに５ＭＨｚ、１０ＭＨ
ｚ及び６０ＭＨｚのレファランス信号は、レファランス
周波数発生器２０３によって、共通の２０ＭＨｚマスタ
・クロック信号から発生されている。受信器についての
より詳細な記載については、米国特許第４，９９２，７
３６号に言及されている。本特許はここに参照されるべ
きものである。
ｋＨｚのサンプリング信号、並びに５ＭＨｚ、１０ＭＨ
ｚ及び６０ＭＨｚのレファランス信号は、レファランス
周波数発生器２０３によって、共通の２０ＭＨｚマスタ
・クロック信号から発生されている。受信器についての
より詳細な記載については、米国特許第４，９９２，７
３６号に言及されている。本特許はここに参照されるべ
きものである。
【００３６】本発明の好ましい実施例では、オペレータ
によって規定された所望のＲＦパルスは、コンソール１
００からシステム制御装置１２２へ伝送される。この規
定は、指定された位置における所望のフリップ角の形態
を有している。これに応答して、ＣＰＵモジュール１１
９は、本発明の方法に従ってプログラムを実行し、パル
ス発生器１２１及び送受信器１５０によって用いられ
て、所望のＲＦパルス包絡線を発生する値Ｒ（ｔ）を算
出する。
によって規定された所望のＲＦパルスは、コンソール１
００からシステム制御装置１２２へ伝送される。この規
定は、指定された位置における所望のフリップ角の形態
を有している。これに応答して、ＣＰＵモジュール１１
９は、本発明の方法に従ってプログラムを実行し、パル
ス発生器１２１及び送受信器１５０によって用いられ
て、所望のＲＦパルス包絡線を発生する値Ｒ（ｔ）を算
出する。
【００３７】図３を詳細に参照しながら述べると、例え
ば、パルス・シーケンスが、そこから画像データが収集
されるべき薄いスラブ２５２の両側に位置している９０
°のフリップ角を有する一対のサチュレーション・スピ
ンを要求しているとする。理想的には、サチュレーショ
ン・パルス２５０及び２５１は、厚み１０ｍｍのスラブ
に位置しているスピンに対して９０°のフリップ角を
（即ち、２ｋＨｚの周波数範囲及び０．５Ｇａｕｓｓ／
ｃｍの勾配にわたって）適用するが、作像スラブ２５２
にあるスピンは、影響を受けないまま残留する。
ば、パルス・シーケンスが、そこから画像データが収集
されるべき薄いスラブ２５２の両側に位置している９０
°のフリップ角を有する一対のサチュレーション・スピ
ンを要求しているとする。理想的には、サチュレーショ
ン・パルス２５０及び２５１は、厚み１０ｍｍのスラブ
に位置しているスピンに対して９０°のフリップ角を
（即ち、２ｋＨｚの周波数範囲及び０．５Ｇａｕｓｓ／
ｃｍの勾配にわたって）適用するが、作像スラブ２５２
にあるスピンは、影響を受けないまま残留する。
【００３８】この規定に合致するために要求されるＲＦ
パルス包絡線Ｒ（ｔ）は、本発明を用いて算出される。
上で説明したように、この波形Ｒ（ｔ）が、走査時にパ
ルス発生器１２１によって適正なモーメントにおいて印
加されて、図４の参照番号２５６及び２５７に示す飽和
したスピンのスラブを発生する。図５を詳細に参照しな
がら述べると、この処理の第１の工程は、処理ブロック
２６０によって示されるように、規定されたＲＦパルス
を画定する周波数情報及びフリップ角情報を入力するこ
とにある。この情報は、前述の式の関数ｄｅｓ（ω）を
画定する。次いで、前に論じた式（２）に従って、処理
ブロック２６２において初期条件を算出する。次いで、
処理ブロック２６４に示すように、ＳＬＲ多項式につい
ての各値を、式（３）において前述した重み付き平均最
小自乗法を用いて算出する。好ましい実施例では、すべ
ての場合について３２次の多項式が算出され、次いで、
処理ブロック２６６において式（６）に従ってスプライ
ン補間を用いて、ＲＦパルス包絡線Ｒ（ｔ）の増分の数
に対応する所望の数の値を発生する。次いで、処理ブロ
ック２６８に示すように、Ａ多項式及びＢ多項式を用い
て、逆ＳＬＲ変換を実行することにより、ＲＦパルス包
絡線Ｒ（ｔ）における増分の値を発生する。この逆ＳＬ
Ｒ変換は、前に参照した米国特許第４，９４０，９４０
号及び式（７）に記載されている。次いで、このＲＦパ
ルス包絡線Ｒ（ｔ）を走査時にオペレータの命令に従っ
て用いて、規定された周波数選択的ＲＦプロファイル、
即ち空間的に選択したＲＦプロファイルを発生する。
パルス包絡線Ｒ（ｔ）は、本発明を用いて算出される。
上で説明したように、この波形Ｒ（ｔ）が、走査時にパ
ルス発生器１２１によって適正なモーメントにおいて印
加されて、図４の参照番号２５６及び２５７に示す飽和
したスピンのスラブを発生する。図５を詳細に参照しな
がら述べると、この処理の第１の工程は、処理ブロック
２６０によって示されるように、規定されたＲＦパルス
を画定する周波数情報及びフリップ角情報を入力するこ
とにある。この情報は、前述の式の関数ｄｅｓ（ω）を
画定する。次いで、前に論じた式（２）に従って、処理
ブロック２６２において初期条件を算出する。次いで、
処理ブロック２６４に示すように、ＳＬＲ多項式につい
ての各値を、式（３）において前述した重み付き平均最
小自乗法を用いて算出する。好ましい実施例では、すべ
ての場合について３２次の多項式が算出され、次いで、
処理ブロック２６６において式（６）に従ってスプライ
ン補間を用いて、ＲＦパルス包絡線Ｒ（ｔ）の増分の数
に対応する所望の数の値を発生する。次いで、処理ブロ
ック２６８に示すように、Ａ多項式及びＢ多項式を用い
て、逆ＳＬＲ変換を実行することにより、ＲＦパルス包
絡線Ｒ（ｔ）における増分の値を発生する。この逆ＳＬ
Ｒ変換は、前に参照した米国特許第４，９４０，９４０
号及び式（７）に記載されている。次いで、このＲＦパ
ルス包絡線Ｒ（ｔ）を走査時にオペレータの命令に従っ
て用いて、規定された周波数選択的ＲＦプロファイル、
即ち空間的に選択したＲＦプロファイルを発生する。
【００３９】多くの場合では、ＳＬＲ多項式の算出は１
回の反復で達成され得る。例えば、図３及び図４を参照
しながら前述したプリサチュレーション・パルスは、単
一の反復で正確に合成されることがわかっている。しか
しながら、初期条件が不十分で、単一の反復によって発
生されるＳＬＲ多項式を用いていたのでは正確なＲＦパ
ルス包絡線に到達することができない場合もある。図６
に示すように、このような場合には、最大許容誤差を設
定し、処理ブロック２６４においてＳＬＲ多項式を算出
した後に、結果として得られた誤差を算出して、判定ブ
ロック２６５においてその最大値と比較する。誤差が余
りにも大きければ、前回の反復から得られた結果を用い
て式（３）のＢ（ω）の項の位相を調節した後に、処理
ブロック２６４においてＳＬＲ多項式を計算し直す。処
理ブロック２６４を通過する２回又は３回の反復で、殆
どすべての場合において満足な結果が得られている。所
望の振幅プロファイルは、許容され得る等リプル解に収
束しており、位相プロファイルは、所望の位相プロファ
イルに近付いている。この過程を用いれば、例えば２回
又は３回の反復で、所望の振幅プロファイルを２次位相
プロファイルと共に発生することができる。
回の反復で達成され得る。例えば、図３及び図４を参照
しながら前述したプリサチュレーション・パルスは、単
一の反復で正確に合成されることがわかっている。しか
しながら、初期条件が不十分で、単一の反復によって発
生されるＳＬＲ多項式を用いていたのでは正確なＲＦパ
ルス包絡線に到達することができない場合もある。図６
に示すように、このような場合には、最大許容誤差を設
定し、処理ブロック２６４においてＳＬＲ多項式を算出
した後に、結果として得られた誤差を算出して、判定ブ
ロック２６５においてその最大値と比較する。誤差が余
りにも大きければ、前回の反復から得られた結果を用い
て式（３）のＢ（ω）の項の位相を調節した後に、処理
ブロック２６４においてＳＬＲ多項式を計算し直す。処
理ブロック２６４を通過する２回又は３回の反復で、殆
どすべての場合において満足な結果が得られている。所
望の振幅プロファイルは、許容され得る等リプル解に収
束しており、位相プロファイルは、所望の位相プロファ
イルに近付いている。この過程を用いれば、例えば２回
又は３回の反復で、所望の振幅プロファイルを２次位相
プロファイルと共に発生することができる。
【００４０】特定の実施例を記載してきたが、当業者に
は、本発明を用いて、ＭＲＩ及びＮＭＲスペクトロスコ
ピィにおいて用いられる広範なＲＦパルスを設計し得る
ことが明らかであろう。多くの用途では、重み付き最小
平均自乗法を用いてＳＬＲ多項式を直接的に算出するこ
とを可能にするような初期条件を算出することができ
る。その他の用途、例えば、位相プロファイルも指定さ
れるようなときには、満足のゆくＳＬＲ多項式の組に収
束させるために、ＷＬＭＳ法を多数回繰り返す必要のあ
ることもある。いずれ場合でも、ＳＬＲ多項式は、ＮＭ
Ｒ機器又はＭＲＩスキャナ上のＲＦ送信器を制御するの
に適切なＲＦパルス包絡線へ変換される。
は、本発明を用いて、ＭＲＩ及びＮＭＲスペクトロスコ
ピィにおいて用いられる広範なＲＦパルスを設計し得る
ことが明らかであろう。多くの用途では、重み付き最小
平均自乗法を用いてＳＬＲ多項式を直接的に算出するこ
とを可能にするような初期条件を算出することができ
る。その他の用途、例えば、位相プロファイルも指定さ
れるようなときには、満足のゆくＳＬＲ多項式の組に収
束させるために、ＷＬＭＳ法を多数回繰り返す必要のあ
ることもある。いずれ場合でも、ＳＬＲ多項式は、ＮＭ
Ｒ機器又はＭＲＩスキャナ上のＲＦ送信器を制御するの
に適切なＲＦパルス包絡線へ変換される。
【図１】本発明を用いているＭＲＩシステムのブロック
図である。
図である。
【図２】図１のＭＲＩシステムの一部を形成している送
受信器の電気ブロック図である。
受信器の電気ブロック図である。
【図３】図１のＭＲＩシステムへ入力されるプリサチュ
レーションＲＦパルスの応答プロファイルの一例のグラ
フ図である。
レーションＲＦパルスの応答プロファイルの一例のグラ
フ図である。
【図４】ＲＦパルスの包絡線によって達成されるスピン
・サチュレーションのグラフ図である。
・サチュレーションのグラフ図である。
【図５】オペレータによって入力されたＲＦパルスの応
答プロファイルに応答してＲＦパルス包絡線を発生する
ために、図１のＭＲＩシステムによって実行されるプロ
グラムのフロー・チャートである。
答プロファイルに応答してＲＦパルス包絡線を発生する
ために、図１のＭＲＩシステムによって実行されるプロ
グラムのフロー・チャートである。
【図６】図５に示すプログラムの改変を示すフロー・チ
ャートである。
ャートである。
１００ オペレータ・コンソール １０２ キーボード兼制御パネル １０４ ディスプレイ １０６ 画像プロセッサ １０７ 計算機システム １０８、１１９ ＣＰＵモジュール １１１ ディスク記憶装置 １１２ テープ駆動装置 １１３、１６０ メモリ・モジュール １１５ 高速シリアル・リンク １１６ リンク １１８ バックプレーン １２１ パルス発生器モジュール １２２ システム制御装置 １２５ シリアル・リンク １２７ 勾配増幅器 １２９ 生理学データ収集制御装置 １３３ 走査室インタフェイス回路 １３４ 患者位置決めシステム １３９ 勾配コイル・アセンブリ １４０ 分極マグネット １４１ マグネット・アセンブリ １５０ 送受信器 １５１ ＲＦ増幅器 １５２ 全身型ＲＦコイル １５２Ａ、１５２Ｂ 分離型コイル １５３ 前置増幅器 １５４ 送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ １６１ アレイ・プロセッサ ２００ 周波数合成器 ２０１、２０４、２０５、２１２ 出力線 ２０２ 変調器兼アップ・コンバータ ２０３ レファランス周波数発生器 ２０６ 励起信号減衰回路 ２０７ 受信信号減衰器 ２０８ ダウン・コンバータ ２０９ Ａ／Ｄ変換器 ２１０ ディジタル検出器兼信号プロセッサ ２５０、２５１ サチュレーション・パルス ２５２ スラブ ２５６、２５７ 飽和したスピンのスラブ
Claims (7)
- 【請求項１】 （ａ） 所望のパルス・プロファイルを
示すデータｄｅｓ（ω）を入力する工程と、 （ｂ） 初期加重関数Ｗ（ω）を算出する工程と、 （ｃ） 重み付き最小平均自乗法と、前記所望のパルス
・プロファイルｄｅｓ（ω）と、前記初期加重関数Ｗ
（ω）とを用いて、一組のＳＬＲ多項式を算出する工程
と、 （ｄ） 算出された前記ＳＬＲ多項式を用いて逆ＳＬＲ
変換を実行することにより、前記ＲＦパルス包絡線Ｒ
（ｔ）を発生させる工程とを備えたＮＭＲシステムのＲ
Ｆ送信器を制御するのに用いられるＲＦパルス包絡線Ｒ
（ｔ）を発生させる方法。 - 【請求項２】 前記ＲＦパルス包絡線Ｒ（ｔ）は、前記
ＮＭＲシステムにより実行されるパルス・シーケンスに
おいて直ちに用いられて、被検体からのＮＭＲデータを
収集する請求項１に記載のＲＦパルス包絡線Ｒ（ｔ）を
発生させる方法。 - 【請求項３】 誤差を決定する工程と、該誤差が予め設
定された最大値を下回るまで工程（ｃ）を繰り返す工程
とを含んでいる請求項１に記載のＲＦパルス包絡線Ｒ
（ｔ）を発生させる方法。 - 【請求項４】 前記加重関数Ｗ（ω）は、 Ｗ（ω）＝（１＋１０×Ｗｃｏｒ（ω））／δ2 （ω） に従って算出され、ここで、 【数１】 であり、δ（ω）は、前記所望のパルス・プロファイル
ｄｅｓ（ω）における特定の周波数について求められた
ミニマクス誤差であり、ωoiは、前記所望のパルス・プ
ロファイルｄｅｓ（ω）における遷移帯域の中心の周波
数である請求項１に記載のＲＦパルス包絡線Ｒ（ｔ）を
発生させる方法。 - 【請求項５】 前記重み付き最小平均自乗法は、 【数２】 に従って実行され、ここで、 【数３】 Ｚ＝ｅｘｐ（ｊω） である請求項１に記載のＲＦパルス包絡線Ｒ（ｔ）を発
生させる方法。 - 【請求項６】 前記所望の位相プロファイルφ（ω）を
示すデータを入力する工程を含んでいると共に、工程
（ｃ）は、前記位相プロファイルφ（ω）のデータを用
いて実行される請求項１に記載のＲＦパルス包絡線Ｒ
（ｔ）を発生させる方法。 - 【請求項７】 （ａ） 所望のパルス・プロファイルを
示すデータｄｅｓ（ω）を入力手段と、 （ｂ） 初期加重関数Ｗ（ω）を算出する手段と、 （ｃ） 重み付き最小平均自乗法と、前記所望のパルス
・プロファイルｄｅｓ（ω）と、前記初期加重関数Ｗ
（ω）とを用いて、一組のＳＬＲ多項式を算出する手段
と、 （ｄ） 算出された前記ＳＬＲ多項式を用いて逆ＳＬＲ
変換を実行することにより、前記ＲＦパルス包絡線Ｒ
（ｔ）を発生させる手段とを備えたＮＭＲシステムのＲ
Ｆ送信器を制御するのに用いられるＲＦパルス包絡線Ｒ
（ｔ）を発生させる装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/683589 | 1996-07-15 | ||
| US08/683,589 US5821752A (en) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | Real-time RF pulse construction for NMR measurement sequences |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1094531A true JPH1094531A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=24744681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9188006A Withdrawn JPH1094531A (ja) | 1996-07-15 | 1997-07-14 | Ｒｆパルス包絡線を発生させる方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5821752A (ja) |
| JP (1) | JPH1094531A (ja) |
| DE (1) | DE19730122A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001120518A (ja) * | 1999-09-08 | 2001-05-08 | General Electric Co <Ge> | 切り目付きｒｆ飽和パルスを用いたｍｒ灌流画像取得の方法及び装置 |
| JP2004101503A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-04-02 | Mitsutoyo Corp | 信号処理方法、信号処理プログラム、この信号処理プログラムを記録した記録媒体および信号処理装置 |
| CN104215922A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 上海联影医疗科技有限公司 | 控制脉冲序列执行的方法和装置 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265875B1 (en) * | 1999-05-17 | 2001-07-24 | General Electric Company | Method and apparatus for efficient MRI tissue differentiation |
| US7582226B2 (en) * | 2000-12-22 | 2009-09-01 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Ester-containing fluid compositions |
| US6650116B2 (en) | 2001-04-20 | 2003-11-18 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and system for NMR using adiabatic RF pulses producing spatially quadratic phase |
| US6686737B2 (en) * | 2001-10-12 | 2004-02-03 | Baker Hughes Incorporated | Amplitude and/or phase modulated NMR pulse sequences |
| JP2003250775A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-09 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｍｒｉ装置およびｍｒａ撮影方法 |
| DE10221850B4 (de) * | 2002-05-16 | 2007-04-05 | Siemens Ag | Verfahren zum Gestalten eines selektiven HF-Pulses und selektiver HF-Puls |
| US7436175B2 (en) * | 2002-12-13 | 2008-10-14 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Practical pulse synthesis via the discrete inverse scattering transform |
| US6965234B1 (en) * | 2004-10-06 | 2005-11-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | RF pulses with built-in saturation sidebands for MRI applications |
| US7511666B2 (en) * | 2005-04-29 | 2009-03-31 | Lockheed Martin Corporation | Shared phased array cluster beamformer |
| DE102006058162B3 (de) * | 2006-12-09 | 2008-06-12 | Bruker Biospin Mri Gmbh | Verfahren zur Gewinnung von Amplituden- und Phasenverläufen von HF-Pulsen für die räumlich-selektive Anregung |
| US7705594B2 (en) * | 2007-03-30 | 2010-04-27 | General Electric Company | System and method for designing improved RF pulse profiles |
| DE102014203057B4 (de) | 2014-02-20 | 2018-12-27 | Siemens Healthcare Gmbh | Verfahren zum Bestimmen eines Hochfrequenzpulses mittels Vektordarstellung von Abtastpunkten |
| JP6804228B2 (ja) * | 2016-08-01 | 2020-12-23 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| DE102020202830A1 (de) * | 2020-03-05 | 2021-09-09 | Siemens Healthcare Gmbh | Magnetresonanztomograph und Verfahren zum Betrieb mit dynamischer B0-Kompensation |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988000699A1 (fr) * | 1986-07-11 | 1988-01-28 | Thomson-Cgr | Procede d'excitation radiofrequence dans une experimentation de rmn |
-
1996
- 1996-07-15 US US08/683,589 patent/US5821752A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-07-14 DE DE19730122A patent/DE19730122A1/de not_active Withdrawn
- 1997-07-14 JP JP9188006A patent/JPH1094531A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004101503A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-04-02 | Mitsutoyo Corp | 信号処理方法、信号処理プログラム、この信号処理プログラムを記録した記録媒体および信号処理装置 |
| CN104215922A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 上海联影医疗科技有限公司 | 控制脉冲序列执行的方法和装置 |
| CN104215922B (zh) * | 2013-05-31 | 2018-04-03 | 上海联影医疗科技有限公司 | 控制脉冲序列执行的方法和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19730122A1 (de) | 1998-01-22 |
| US5821752A (en) | 1998-10-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |