JPH11104110A - マクスウェル項に関連する誤差を補償する方法 - Google Patents
マクスウェル項に関連する誤差を補償する方法Info
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- JPH11104110A JPH11104110A JP18434198A JP18434198A JPH11104110A JP H11104110 A JPH11104110 A JP H11104110A JP 18434198 A JP18434198 A JP 18434198A JP 18434198 A JP18434198 A JP 18434198A JP H11104110 A JPH11104110 A JP H11104110A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マクスウェル項によって生じるｚ−オフセッ
トを伴ったアキシャル画像における画像アーティファク
トを減少させることのできる方法を提供する。 【解決手段】 マクスウェル項によって生じる位相分散
と釣り合わせるのに有用な勾配パルスを用いてＥＰＩパ
ルス・シーケンスを補償することにより、アキシャルＥ
ＰＩ画像における信号低下及び信号の変動が補正され
る。スライス選択勾配を用いてＥＰＩパルス・シーケン
スを補償する４つの実施例が記載されており、又、第５
の実施例は読み出し勾配を用いている。
トを伴ったアキシャル画像における画像アーティファク
トを減少させることのできる方法を提供する。 【解決手段】 マクスウェル項によって生じる位相分散
と釣り合わせるのに有用な勾配パルスを用いてＥＰＩパ
ルス・シーケンスを補償することにより、アキシャルＥ
ＰＩ画像における信号低下及び信号の変動が補正され
る。スライス選択勾配を用いてＥＰＩパルス・シーケン
スを補償する４つの実施例が記載されており、又、第５
の実施例は読み出し勾配を用いている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の分野は、核磁気共鳴イメ
ージング方法及びシステムである。より具体的には、本
発明は、ＭＲＩシステムのイメージング勾配によって発
生される「マクスウェル項」によって生じる画像アーテ
ィファクトの補正に関する。
ージング方法及びシステムである。より具体的には、本
発明は、ＭＲＩシステムのイメージング勾配によって発
生される「マクスウェル項」によって生じる画像アーテ
ィファクトの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】人体組織のような物体が一様の磁場（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で分極磁場の周
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磁場（励起磁場Ｂ
1 ）にさらされると、整列後の正味のモーメントＭz
は、ｘ−ｙ平面に向かって回転する、即ち「傾斜」し
て、正味の横（方向）磁気モーメントＭt を発生するこ
とができる。励起したスピンによって信号が放出され、
励起磁場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で分極磁場の周
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磁場（励起磁場Ｂ
1 ）にさらされると、整列後の正味のモーメントＭz
は、ｘ−ｙ平面に向かって回転する、即ち「傾斜」し
て、正味の横（方向）磁気モーメントＭt を発生するこ
とができる。励起したスピンによって信号が放出され、
励起磁場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、イメージングされるべき領域は、これらの
勾配が、用いられている特定の局在化方法に従って変化
するような一連の測定サイクルによって走査されてい
る。結果として得られるＮＭＲ受信信号のセットをディ
ジタル化すると共に処理し、多くの周知の再構成手法の
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、イメージングされるべき領域は、これらの
勾配が、用いられている特定の局在化方法に従って変化
するような一連の測定サイクルによって走査されてい
る。結果として得られるＮＭＲ受信信号のセットをディ
ジタル化すると共に処理し、多くの周知の再構成手法の
うちの１つを用いて画像を再構成する。
【０００４】線形磁場勾配（Ｇx 、Ｇy 及びＧz ）の不
完全性が、再構成される画像にアーティファクトを発生
することは周知である。例えば、勾配パルスによって発
生される渦電流が磁場を撹乱し、画像アーティファクト
を発生することは周知の問題点である。又、このような
渦電流誤差を補償する方法も、例えば、米国特許第４，
６９８，５９１号、同第４，９５０，９９４号及び同第
５，２２６，４１８号に開示されているように周知であ
る。
完全性が、再構成される画像にアーティファクトを発生
することは周知である。例えば、勾配パルスによって発
生される渦電流が磁場を撹乱し、画像アーティファクト
を発生することは周知の問題点である。又、このような
渦電流誤差を補償する方法も、例えば、米国特許第４，
６９８，５９１号、同第４，９５０，９９４号及び同第
５，２２６，４１８号に開示されているように周知であ
る。
【０００５】更に、上述の勾配が、イメージング空間の
全体にわたって完全に一様なわけではなく、画像の歪み
をもたらすおそれがあることも又、周知である。この非
一様性を補償する方法は周知であり、例えば米国特許第
４，５９１，７８９号に記載されている。
全体にわたって完全に一様なわけではなく、画像の歪み
をもたらすおそれがあることも又、周知である。この非
一様性を補償する方法は周知であり、例えば米国特許第
４，５９１，７８９号に記載されている。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】超伝導マグネット内で
実行されるアキシャル・エコー・プラナ・イメージング
（ＥＰＩ）において、オフ・センタのスライス（ｚ≠
０）における画像では、スライスのｚ−オフセットが増
加するにつれて信号の大きさが低下することが観察され
ている。このアーティファクトは、いくつかの問題を引
き起こす。信号強度の変動は、連続したアキシャル２次
元画像の積層（スタック）が他の平面にリフォーマット
（reformat）されるときには特に、臨床診断及び治療計
画を混乱させるおそれがある。信号強度の低下は又、画
像の信号対雑音比（ＳＮＲ）を低下させる。
実行されるアキシャル・エコー・プラナ・イメージング
（ＥＰＩ）において、オフ・センタのスライス（ｚ≠
０）における画像では、スライスのｚ−オフセットが増
加するにつれて信号の大きさが低下することが観察され
ている。このアーティファクトは、いくつかの問題を引
き起こす。信号強度の変動は、連続したアキシャル２次
元画像の積層（スタック）が他の平面にリフォーマット
（reformat）されるときには特に、臨床診断及び治療計
画を混乱させるおそれがある。信号強度の低下は又、画
像の信号対雑音比（ＳＮＲ）を低下させる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、マクスウェル
項によって生じるｚ−オフセットを伴ったアキシャル画
像における画像アーティファクトを減少させる方法であ
る。より明確に述べると、本発明は、対応する一連のエ
コー信号を発生して、イメージング勾配によって発生さ
れるマクスウェル磁場によって生じる位相分散に起因す
る信号低下を補償するような交番型読み出し勾配を採用
したパルス・シーケンスの改良である。この補償は、既
存の勾配パルスに対して勾配面積を追加する、即ち、マ
クスウェル位相誤差に釣り合う勾配パルスを追加する又
は一連の勾配パルスを追加することにより行われる。こ
の補償用勾配は、ＮＭＲ信号の収集に先立つ単一のパル
スとして印加されることもできるし、又はデータ収集中
にわたって印加されるより低振幅のパルスとして印加さ
れることもできる。補償用勾配は又、各々のＮＭＲ信号
の収集と収集との間に印加される一連のより小さな勾配
パルスとして印加されることもできるし、又は各々のＮ
ＭＲ信号の収集中に印加される同じく一連のより小さな
勾配パルスとして印加されることもできる。スピン・エ
コーＥＰＩでは、補償は又、２極の勾配波形を追加する
ことにより適用されることもできるし、又は１８０°リ
フォーカシングＲＦパルスの前に、周波数エンコーディ
ング軸内の流れ補償された３極の勾配波形を追加するこ
とにより適用されることもできる。
項によって生じるｚ−オフセットを伴ったアキシャル画
像における画像アーティファクトを減少させる方法であ
る。より明確に述べると、本発明は、対応する一連のエ
コー信号を発生して、イメージング勾配によって発生さ
れるマクスウェル磁場によって生じる位相分散に起因す
る信号低下を補償するような交番型読み出し勾配を採用
したパルス・シーケンスの改良である。この補償は、既
存の勾配パルスに対して勾配面積を追加する、即ち、マ
クスウェル位相誤差に釣り合う勾配パルスを追加する又
は一連の勾配パルスを追加することにより行われる。こ
の補償用勾配は、ＮＭＲ信号の収集に先立つ単一のパル
スとして印加されることもできるし、又はデータ収集中
にわたって印加されるより低振幅のパルスとして印加さ
れることもできる。補償用勾配は又、各々のＮＭＲ信号
の収集と収集との間に印加される一連のより小さな勾配
パルスとして印加されることもできるし、又は各々のＮ
ＭＲ信号の収集中に印加される同じく一連のより小さな
勾配パルスとして印加されることもできる。スピン・エ
コーＥＰＩでは、補償は又、２極の勾配波形を追加する
ことにより適用されることもできるし、又は１８０°リ
フォーカシングＲＦパルスの前に、周波数エンコーディ
ング軸内の流れ補償された３極の勾配波形を追加するこ
とにより適用されることもできる。
【０００９】本発明の一般的な目的は、システムの等価
中心（イソセンタ）からずれた所にあるアキシャル画像
における信号低下を防止することにある。発見されたと
ころによると、所与のアキシャル位置及び所与のパルス
・シーケンスについて、信号低下の原因となっている空
間的に２次のマクスウェル位相分散を算出し、空間的に
線形（１次）の位相によって近似することができる。次
いで、マクスウェル位相を相殺する１つ又は複数の勾配
パルスを追加することにより、パルス・シーケンスを補
償することができる。
中心（イソセンタ）からずれた所にあるアキシャル画像
における信号低下を防止することにある。発見されたと
ころによると、所与のアキシャル位置及び所与のパルス
・シーケンスについて、信号低下の原因となっている空
間的に２次のマクスウェル位相分散を算出し、空間的に
線形（１次）の位相によって近似することができる。次
いで、マクスウェル位相を相殺する１つ又は複数の勾配
パルスを追加することにより、パルス・シーケンスを補
償することができる。
【００１０】
【００１１】
【数２】
【００１２】式（１ａ）及び式（１ｃ）から、以下の式
が得られる。 （∂Ｂx ／∂ｘ）＋（∂Ｂy ／∂ｙ）＋（∂Ｂz ／∂ｚ）＝０ （２） （∂Ｂx ／∂ｙ）＝（∂Ｂy ／∂ｘ） （３ａ） （∂Ｂy ／∂ｚ）＝（∂Ｂz ／∂ｙ） （３ｂ） （∂Ｂz ／∂ｘ）＝（∂Ｂx ／∂ｚ） （３ｃ） 以上の４つの方程式（２）及び（３ａ）〜（３ｃ）は、
全部で９つの偏導関数を含んでおり、そのうちの５つの
みが独立である。次の作業は、これら５つの独立変数を
選択することである。（∂Ｂz ／∂ｘ）≡Ｇx 、（∂Ｂ
z ／∂ｙ）≡Ｇy及び（∂Ｂz ／∂ｚ）≡Ｇz （Ｇx 、
Ｇy 及びＧz は線形勾配である。）であることがわかっ
ているので、最初の３つの独立変数としてＧx 、Ｇy 及
びＧz を直ちに選択することができる。円筒座標におけ
る放射形対称のＧz 磁場については、（∂Ｂx ／∂ｘ）
及び（∂Ｂy ／∂ｙ）は同一であるはずである。しかし
ながら、より一般的な場合を網羅するために、第４の独
立変数として、無次元の対称パラメータαを選択する。
即ち、 α≡−（∂Ｂx ／∂ｘ）／Ｇz （４ａ） 又は １−α≡（∂Ｂy ／∂ｙ）／Ｇz （４ｂ） 最後の独立変数は、（式（３ａ）に基づいて）便宜的に
以下のように選択することができる。
が得られる。 （∂Ｂx ／∂ｘ）＋（∂Ｂy ／∂ｙ）＋（∂Ｂz ／∂ｚ）＝０ （２） （∂Ｂx ／∂ｙ）＝（∂Ｂy ／∂ｘ） （３ａ） （∂Ｂy ／∂ｚ）＝（∂Ｂz ／∂ｙ） （３ｂ） （∂Ｂz ／∂ｘ）＝（∂Ｂx ／∂ｚ） （３ｃ） 以上の４つの方程式（２）及び（３ａ）〜（３ｃ）は、
全部で９つの偏導関数を含んでおり、そのうちの５つの
みが独立である。次の作業は、これら５つの独立変数を
選択することである。（∂Ｂz ／∂ｘ）≡Ｇx 、（∂Ｂ
z ／∂ｙ）≡Ｇy及び（∂Ｂz ／∂ｚ）≡Ｇz （Ｇx 、
Ｇy 及びＧz は線形勾配である。）であることがわかっ
ているので、最初の３つの独立変数としてＧx 、Ｇy 及
びＧz を直ちに選択することができる。円筒座標におけ
る放射形対称のＧz 磁場については、（∂Ｂx ／∂ｘ）
及び（∂Ｂy ／∂ｙ）は同一であるはずである。しかし
ながら、より一般的な場合を網羅するために、第４の独
立変数として、無次元の対称パラメータαを選択する。
即ち、 α≡−（∂Ｂx ／∂ｘ）／Ｇz （４ａ） 又は １−α≡（∂Ｂy ／∂ｙ）／Ｇz （４ｂ） 最後の独立変数は、（式（３ａ）に基づいて）便宜的に
以下のように選択することができる。
【００１３】 ｇ≡（∂Ｂx ／∂ｙ）＝（∂Ｂy ／∂ｘ） （５） この時点で、式（２）及び式（３）に記述されている偏
導関数のすべてを、５つの独立変数Ｇx 、Ｇy 、Ｇz 、
α及びｇを用いて表すことができる。
導関数のすべてを、５つの独立変数Ｇx 、Ｇy 、Ｇz 、
α及びｇを用いて表すことができる。
【００１４】
【数３】
【００１５】すべての項を用いると、総合的磁場は、以
下の式のようになる。
下の式のようになる。
【００１６】
【数４】
【００１７】ここで、１次まででは、
【００１８】
【数５】
【００１９】である。上の式には、２つの重要な意味が
ある。第１に、Ｂ0 磁場は、横方向の磁場Ｂx 及びＢy
があるので、もはやｚ軸に沿って整列してはいないとい
うことである。第２に、Ｂ0 磁場の大きさは、単純にＢ
＝Ｂ0 ＋Ｇx ｘ＋Ｇy ｙ＋Ｇzｚによって与えられるの
ではなく、 Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Ｂx 2＋Ｂy 2＋Ｂz 2）1/2 （９） によって与えられるということである（Ｂ0 ＋Ｇx ｘ＋
Ｇy ｙ＋Ｇz ｚは単に、総合的磁場のうちのｚ成分を表
しているに過ぎない。）。式（９）に対して、ｘ、ｙ及
びｚのそれぞれに関して３回のテイラ級数展開を順次実
行すると、磁場が通常のゼロ次及び１次の空間的依存性
を有しているばかりでなく、より高次の空間的成分を示
すことがわかる。２次までのテイラ展開の結果は、式
（１０）によって与えられる。
ある。第１に、Ｂ0 磁場は、横方向の磁場Ｂx 及びＢy
があるので、もはやｚ軸に沿って整列してはいないとい
うことである。第２に、Ｂ0 磁場の大きさは、単純にＢ
＝Ｂ0 ＋Ｇx ｘ＋Ｇy ｙ＋Ｇzｚによって与えられるの
ではなく、 Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Ｂx 2＋Ｂy 2＋Ｂz 2）1/2 （９） によって与えられるということである（Ｂ0 ＋Ｇx ｘ＋
Ｇy ｙ＋Ｇz ｚは単に、総合的磁場のうちのｚ成分を表
しているに過ぎない。）。式（９）に対して、ｘ、ｙ及
びｚのそれぞれに関して３回のテイラ級数展開を順次実
行すると、磁場が通常のゼロ次及び１次の空間的依存性
を有しているばかりでなく、より高次の空間的成分を示
すことがわかる。２次までのテイラ展開の結果は、式
（１０）によって与えられる。
【００２０】 Ｂ＝Ｂ0 ＋Ｇx ｘ＋Ｇy ｙ＋Ｇz ｚ ＋（１／２Ｂ0 ）［α2 Ｇz 2＋ｇ2 ］ｘ2 ＋（１／２Ｂ0 ）［（１−α）2 Ｇz 2＋ｇ2 ］ｙ2 ＋（１／２Ｂ0 ）［Ｇx 2＋Ｇy 2］ｚ2 −（ｇＧz ／Ｂ0 ）ｘｙ ＋（１／Ｂ0 ）［ｇＧx −（１−α）Ｇy Ｇz ］ｙｚ ＋（１／Ｂ0 ）［ｇＧy −αＧx Ｇz ］ｘｚ （１０） ＭＲＩで用いられている勾配システムについては、ｇ＝
０であり、α≒１／２である（円筒対称性により）。こ
れらの条件下で、式（１０）は以下のように単純化され
る。
０であり、α≒１／２である（円筒対称性により）。こ
れらの条件下で、式（１０）は以下のように単純化され
る。
【００２１】 Ｂ＝Ｂ0 ＋Ｇx ｘ＋Ｇy ｙ＋Ｇz ｚ ＋（１／８Ｂ0 ）Ｇz 2ｘ2 ＋（１／８Ｂ0 ）Ｇz 2ｙ2 ＋（１／２Ｂ0 ）［Ｇx 2＋Ｇy 2］ｚ2 −（１／２Ｂ0 ）Ｇy Ｇz ｙｚ −（１／２Ｂ0 ）Ｇx Ｇz ｘｚ （１１） 式（１０）及び式（１１）は、線形磁場勾配が印加され
ているときには常に、マクスウェル方程式を満たすよう
なより高次の勾配磁場が発生されることを示している。
これらのより高次の勾配磁場を「マクスウェル項」又は
「マクスウェル磁場」と呼ぶ。
ているときには常に、マクスウェル方程式を満たすよう
なより高次の勾配磁場が発生されることを示している。
これらのより高次の勾配磁場を「マクスウェル項」又は
「マクスウェル磁場」と呼ぶ。
【００２２】マクスウェル項を含めると、２次元ＮＭＲ
信号の方程式は以下のようになる。
信号の方程式は以下のようになる。
【００２３】
【数６】
【００２４】 ＢM ＝（１／８Ｂ0 ）Ｇz 2ｘ2 ＋（１／８Ｂ0 ）Ｇz 2ｙ2 ＋（１／２Ｂ0 ）［Ｇx 2＋Ｇy 2］ｚ2 −（１／２Ｂ0 ）Ｇy Ｇz ｙｚ −（１／２Ｂ0 ）Ｇx Ｇz ｘｚ （１２ｃ） ここで、γは磁気回転比であり、ＢM はマクスウェル磁
場であり、φM は関連する位相誤差である。式（１２
ａ）〜（１２ｃ）によって示唆されるように、マクスウ
ェル位相誤差は、各々のパルス・シーケンスの細部に依
存している。パルス・シーケンスによっては、位相誤差
はゼロであることもあるし、無視できるものであること
もあり、すると、画像の劣化は生じない。しかしなが
ら、他の殆どのシーケンスでは、無視できない位相誤差
が発生されるので、歪み、ゴースト、画像シフト、シェ
ーディング（暗影）、ボケ（blurring）及び強度低下等
の様々な画質の問題が起こる。
場であり、φM は関連する位相誤差である。式（１２
ａ）〜（１２ｃ）によって示唆されるように、マクスウ
ェル位相誤差は、各々のパルス・シーケンスの細部に依
存している。パルス・シーケンスによっては、位相誤差
はゼロであることもあるし、無視できるものであること
もあり、すると、画像の劣化は生じない。しかしなが
ら、他の殆どのシーケンスでは、無視できない位相誤差
が発生されるので、歪み、ゴースト、画像シフト、シェ
ーディング（暗影）、ボケ（blurring）及び強度低下等
の様々な画質の問題が起こる。
【００２５】
【数７】
【００２６】 ＢM ＝（１／２Ｂ0 ）（Ｇx 2＋Ｇy 2）ｚ2 （１４） ここで、Ｂ0 は主磁場である。式（１３ｂ）及び式（１
４）を組み合わせると、以下の式を得る。 ＢM ＝（１／２Ｂ0 ）Ｇro 2 ｚ2 （１５） マクスウェル磁場ＢM は、スライスが無限に薄いとする
と、中央のスライス（ｚ＝０）では消失する。しかしな
がら、オフ・センタ・スライスの場合には、ＢMはスラ
イス位置ｚに関して放物線状に増大する。
４）を組み合わせると、以下の式を得る。 ＢM ＝（１／２Ｂ0 ）Ｇro 2 ｚ2 （１５） マクスウェル磁場ＢM は、スライスが無限に薄いとする
と、中央のスライス（ｚ＝０）では消失する。しかしな
がら、オフ・センタ・スライスの場合には、ＢMはスラ
イス位置ｚに関して放物線状に増大する。
【００２７】読み出し勾配によって誘起されるマクスウ
ェル磁場ＢM は、時間変化する位相を発生し、これをマ
クスウェル位相と呼ぶ。マクスウェル位相は、エコー・
トレインの最中に蓄積するので、エコーとエコーとの間
で異なっている。しかしながら、あるスライスの画像強
度は主として、ｋ空間データの中心によって決定され
る。アキシャル・スライスの信号強度低下は、ｋy ＝０
でのエコーに対応しているマクスウェル位相を用いて推
定されることができる。
ェル磁場ＢM は、時間変化する位相を発生し、これをマ
クスウェル位相と呼ぶ。マクスウェル位相は、エコー・
トレインの最中に蓄積するので、エコーとエコーとの間
で異なっている。しかしながら、あるスライスの画像強
度は主として、ｋ空間データの中心によって決定され
る。アキシャル・スライスの信号強度低下は、ｋy ＝０
でのエコーに対応しているマクスウェル位相を用いて推
定されることができる。
【００２８】
【数８】
【００２９】ここで、Ｇro0 は読み出しウィンドウの勾
配振幅であり、ＮTE（＝１，２，３，…）はｋy ＝０に
対応しているエコーのインデクスであり、ｔechoは２つ
の連続するエコーの間の時間間隔（即ち、エコー間隔）
であり、ｔriseは読み出し勾配の立ち上がり時間であ
る。これらを図１０に示す。式（１７）〜（１９）にお
ける第２項は、図１０に示すように、プリフェイジング
・ローブと読み出し勾配ローブの２分の１とによって発
生されるマクスウェル位相の差を表している。
配振幅であり、ＮTE（＝１，２，３，…）はｋy ＝０に
対応しているエコーのインデクスであり、ｔechoは２つ
の連続するエコーの間の時間間隔（即ち、エコー間隔）
であり、ｔriseは読み出し勾配の立ち上がり時間であ
る。これらを図１０に示す。式（１７）〜（１９）にお
ける第２項は、図１０に示すように、プリフェイジング
・ローブと読み出し勾配ローブの２分の１とによって発
生されるマクスウェル位相の差を表している。
【００３０】 ηｚ2 ＝（γ／２Ｂ0 ）Ｇpp 2 （ｔpp−（４／３）ｔR ）ｚ2 −（γ／４Ｂ0 ）Ｇro0 2 （ｔecho−（４／３）ｔrise）ｚ2 （１９ｂ） ここで、Ｇppはプリフェイザの勾配振幅であり、ｔppは
プリフェイザのパルス持続時間であり、ｔR はプリフェ
イザの傾斜持続時間である。次いで、以下の式で係数ε
を ε＝（γ／２Ｂ0 ）Ｇro0 2 （ｔecho−（４／３）ｔrise）＋η／ＮTE （２０） と定義して、 ΦM （ｚ）＝εＮTEｚ2 及び ｄΦM （ｚ）／ｄｚ＝２εＮTEｚ （２１） となるようにする。
プリフェイザのパルス持続時間であり、ｔR はプリフェ
イザの傾斜持続時間である。次いで、以下の式で係数ε
を ε＝（γ／２Ｂ0 ）Ｇro0 2 （ｔecho−（４／３）ｔrise）＋η／ＮTE （２０） と定義して、 ΦM （ｚ）＝εＮTEｚ2 及び ｄΦM （ｚ）／ｄｚ＝２εＮTEｚ （２１） となるようにする。
【００３１】２次の（quadratic）アキシャル位相を近
似するために、１次の（linear）アキシャル位相ψM を
用いることにする。１次位相は、スライスの中央ｚ0 で
は２次位相と同じ傾斜を有している。−Δｚ／２＜ｚ−
ｚ0 ＜Δｚ／２について、 ψM （ｚ0 ，ｚ）＝２εＮTEｚ0 ｚ＋定数 （２２） 式（２２）において加算されている定数の位相は、振幅
画像における信号強度には寄与しないことに留意された
い。式（２２）に示す１次のアキシャル位相分散に起因
するあるスライスについてのｚ0 における信号損失が、
以下の式で与えられることは容易にわかる。
似するために、１次の（linear）アキシャル位相ψM を
用いることにする。１次位相は、スライスの中央ｚ0 で
は２次位相と同じ傾斜を有している。−Δｚ／２＜ｚ−
ｚ0 ＜Δｚ／２について、 ψM （ｚ0 ，ｚ）＝２εＮTEｚ0 ｚ＋定数 （２２） 式（２２）において加算されている定数の位相は、振幅
画像における信号強度には寄与しないことに留意された
い。式（２２）に示す１次のアキシャル位相分散に起因
するあるスライスについてのｚ0 における信号損失が、
以下の式で与えられることは容易にわかる。
【００３２】
【数９】
【００３３】ここで、ｓ（ｚ＝ｚ0 ）はこのスライスに
ついてのｚ0 における信号強度であり、ｓ（ｚ＝０）は
このスライスについての等価中心における信号強度であ
り、ｍ 0 はスライスの磁化である。式（２３）では、こ
のスライスが矩形のプロファイルを有しているものと仮
定されている。数値シミュレーションの示すところによ
れば、式（２２）に示す１次の位相分散による信号損失
は、従来のスライス厚さについては、式（２１）に示す
２次の位相分散による信号損失と近似的に同じである。
ついてのｚ0 における信号強度であり、ｓ（ｚ＝０）は
このスライスについての等価中心における信号強度であ
り、ｍ 0 はスライスの磁化である。式（２３）では、こ
のスライスが矩形のプロファイルを有しているものと仮
定されている。数値シミュレーションの示すところによ
れば、式（２２）に示す１次の位相分散による信号損失
は、従来のスライス厚さについては、式（２１）に示す
２次の位相分散による信号損失と近似的に同じである。
【００３４】式（２２）によって示されている位相分散
は、対応する１次のアキシャル位相を加えることにより
大部分、補償され得る。これを行うには、スライス選択
波形Ｇz に対して、２次のマクスウェル位相を補償する
勾配面積を追加すればよい。この位相補償を行うため
に、４つの異なる方法を開発した。第１の方法では、Ｔ
Ｅにおいて（即ち、シングル・ショットＥＰＩにおける
ｋ y ＝０のエコーにおいて）２次のマクスウェル位相を
補償する１次のアキシャル位相を発生する勾配ローブが
追加される。この１次位相の傾斜は、ｚ0 における２次
のマクスウェル位相の傾斜と符号が反対であるだけで同
じ大きさを有していなければならない。この勾配の面積
を、既存の勾配ローブ、例えば、スピン・エコーＥＰＩ
における１８０°パルスの右側クラッシャ又はグラディ
エント・エコーＥＰＩにおけるリフォーカシング勾配ロ
ーブに加えることができる。代替的には、この面積を、
新たな勾配ローブを用いることにより追加することもで
きる。これを達成するためのスライス選択勾配上の台形
勾配ローブの面積は、以下のようにして算出される。
は、対応する１次のアキシャル位相を加えることにより
大部分、補償され得る。これを行うには、スライス選択
波形Ｇz に対して、２次のマクスウェル位相を補償する
勾配面積を追加すればよい。この位相補償を行うため
に、４つの異なる方法を開発した。第１の方法では、Ｔ
Ｅにおいて（即ち、シングル・ショットＥＰＩにおける
ｋ y ＝０のエコーにおいて）２次のマクスウェル位相を
補償する１次のアキシャル位相を発生する勾配ローブが
追加される。この１次位相の傾斜は、ｚ0 における２次
のマクスウェル位相の傾斜と符号が反対であるだけで同
じ大きさを有していなければならない。この勾配の面積
を、既存の勾配ローブ、例えば、スピン・エコーＥＰＩ
における１８０°パルスの右側クラッシャ又はグラディ
エント・エコーＥＰＩにおけるリフォーカシング勾配ロ
ーブに加えることができる。代替的には、この面積を、
新たな勾配ローブを用いることにより追加することもで
きる。これを達成するためのスライス選択勾配上の台形
勾配ローブの面積は、以下のようにして算出される。
【００３５】この勾配ローブが、立ち上がり時間ｔ1 、
パルス持続時間ｔbase及びその平坦頂における勾配振幅
Ｇz0を有しているならば、補償用勾配ローブは、ｚ方向
に沿って以下の１次位相を発生する。
パルス持続時間ｔbase及びその平坦頂における勾配振幅
Ｇz0を有しているならば、補償用勾配ローブは、ｚ方向
に沿って以下の１次位相を発生する。
【００３６】
【数１０】
【００３７】ここで、Ａz0は台形ローブの面積である。
この勾配ローブからの位相の蓄積は、このスライスにつ
いて等価中心においてはゼロであるが、スライスのｚ−
オフセットが増加するにつれて線形に増加する。この台
形ローブによって発生される１次位相がｚ0 においてマ
クスウェル磁場によって発生される２次位相を補償する
ようにするためには、以下の関係式が満たされていなけ
ればならない。
この勾配ローブからの位相の蓄積は、このスライスにつ
いて等価中心においてはゼロであるが、スライスのｚ−
オフセットが増加するにつれて線形に増加する。この台
形ローブによって発生される１次位相がｚ0 においてマ
クスウェル磁場によって発生される２次位相を補償する
ようにするためには、以下の関係式が満たされていなけ
ればならない。
【００３８】 ｄφ（ｚ）／ｄｚ＝−ｄψM （ｚ0 ，ｚ）／ｄｚ （２５） ここで、ψM （ｚ0 ，ｚ）は式（２２）によって与えら
れている。式（２２）、式（２４）及び式（２５）を用
いると、台形ローブの面積は、 Ａz0＝−（２／γ）εＮTEｚ0 （２６） となるはずである。次いで、式（２４）及び式（２６）
を組み合わせると、台形ローブの振幅は、 Ｇz0＝（ｚ0 ）＝−（２εＮTEｚ0 ）／γ（ｔbase−ｔ1 ） （２７） によって与えられる。ｔbase及びｔ1 が固定されている
ならば、勾配振幅Ｇz0はｚ−オフセットｚ0 に比例する
ことに留意されたい。
れている。式（２２）、式（２４）及び式（２５）を用
いると、台形ローブの面積は、 Ａz0＝−（２／γ）εＮTEｚ0 （２６） となるはずである。次いで、式（２４）及び式（２６）
を組み合わせると、台形ローブの振幅は、 Ｇz0＝（ｚ0 ）＝−（２εＮTEｚ0 ）／γ（ｔbase−ｔ1 ） （２７） によって与えられる。ｔbase及びｔ1 が固定されている
ならば、勾配振幅Ｇz0はｚ−オフセットｚ0 に比例する
ことに留意されたい。
【００３９】マクスウェル位相は、各々のＥＰＩパルス
・シーケンスが進行するにつれて蓄積していくので、各
々の収集されたエコーは異なるマクスウェル位相を経験
する。本発明による第２の方法では、式（２７）によっ
て定義される勾配の面積を、連続するエコーとエコーと
の間の勾配「ブリップ」（blip）に分割する。この方法
により、マクスウェル位相のエコー間補正（inter-echo
correction）が行われる。この方法を用いると、各々
のブリップの面積は、 Ａz0＝−［Ｇro0 2（ｔecho−（４／３）ｔrise）ｚ0 ］／Ｂ0 （２８） によって決定される。
・シーケンスが進行するにつれて蓄積していくので、各
々の収集されたエコーは異なるマクスウェル位相を経験
する。本発明による第２の方法では、式（２７）によっ
て定義される勾配の面積を、連続するエコーとエコーと
の間の勾配「ブリップ」（blip）に分割する。この方法
により、マクスウェル位相のエコー間補正（inter-echo
correction）が行われる。この方法を用いると、各々
のブリップの面積は、 Ａz0＝−［Ｇro0 2（ｔecho−（４／３）ｔrise）ｚ0 ］／Ｂ0 （２８） によって決定される。
【００４０】式（１７）〜式（１９）の第２項が無視で
きるものでなければ、第１のブリップの面積を修正し
て、この項からの寄与を含むようにしなければならな
い。この補償は、エコー内補正（intra-echo correctio
n）を応用することにより更に改善され得る。この方法
（即ち、第３の方法）を用いると、小さな勾配振幅を有
している台形勾配ローブが、各々のエコー収集の最中に
スライス選択勾配上に印加される。この勾配の存在下で
は、マクスウェル位相は各々のサンプリングされる点に
ついて補償されている。追加される台形勾配ローブの振
幅は、 Ｇz0＝−Ｇro 2 ｚ0 ／Ｂ0 （２９） によって決定される。式（２９）によって与えられる勾
配振幅は又、傾斜サンプリング（ramp-sampling）が用
いられている場合のＥＰＩにおけるマクスウェル位相を
補償するために印加することもできる。
きるものでなければ、第１のブリップの面積を修正し
て、この項からの寄与を含むようにしなければならな
い。この補償は、エコー内補正（intra-echo correctio
n）を応用することにより更に改善され得る。この方法
（即ち、第３の方法）を用いると、小さな勾配振幅を有
している台形勾配ローブが、各々のエコー収集の最中に
スライス選択勾配上に印加される。この勾配の存在下で
は、マクスウェル位相は各々のサンプリングされる点に
ついて補償されている。追加される台形勾配ローブの振
幅は、 Ｇz0＝−Ｇro 2 ｚ0 ／Ｂ0 （２９） によって決定される。式（２９）によって与えられる勾
配振幅は又、傾斜サンプリング（ramp-sampling）が用
いられている場合のＥＰＩにおけるマクスウェル位相を
補償するために印加することもできる。
【００４１】補償方法の更にもう１つの改良（即ち、第
４の方法）は、ＥＰＩパルス・シーケンスの読み出し部
分の最中に一定のスライス選択勾配を印加するというも
のである。この方法は、第３の方法の近似である。この
方法によって、マクスウェル磁場の影響を完全に近い状
態で補償することができる。この方法は又、前述した第
２の方法及び第３の方法に比較して減少したピークｄＢ
／ｄｔを有している。なぜなら、この方法は、読み出し
勾配がその波形の傾斜部分にあるときにスライス選択勾
配のスイッチングを要求しないからである。このような
減少したピークｄＢ／ｄｔによって、末梢神経への刺激
の可能性を防止し易くなる。この方法を用いると、一定
のスライス選択勾配の振幅は、 Ｇz0＝−［Ｇro0 2ｚ0 （ｔecho−（４／３）ｔrise）］／Ｂ0 ｔecho （３０） によって与えられる。
４の方法）は、ＥＰＩパルス・シーケンスの読み出し部
分の最中に一定のスライス選択勾配を印加するというも
のである。この方法は、第３の方法の近似である。この
方法によって、マクスウェル磁場の影響を完全に近い状
態で補償することができる。この方法は又、前述した第
２の方法及び第３の方法に比較して減少したピークｄＢ
／ｄｔを有している。なぜなら、この方法は、読み出し
勾配がその波形の傾斜部分にあるときにスライス選択勾
配のスイッチングを要求しないからである。このような
減少したピークｄＢ／ｄｔによって、末梢神経への刺激
の可能性を防止し易くなる。この方法を用いると、一定
のスライス選択勾配の振幅は、 Ｇz0＝−［Ｇro0 2ｚ0 （ｔecho−（４／３）ｔrise）］／Ｂ0 ｔecho （３０） によって与えられる。
【００４２】スピン・エコーＥＰＩパルス・シーケンス
を補償する更にもう１つの方法は、読み出し勾配トレイ
ンに対して勾配磁場ローブを追加するというものである
（即ち、第５の方法）。読み出し軸に沿った空間エンコ
ーディングを中断させないために、この補償用磁場勾配
はゼロの正味面積を有していなければならない。このこ
とは、２極の波形、又は３つのローブを有する速度補償
された波形によって達成され得るが、この波形は１８０
°ＲＦパルスの前に印加されなければならない。この２
極波形によって発生されるマクスウェル位相は、ｋy ＝
０に対応するエコーに先立つＥＰＩパルス・シーケンス
内のＮTE個の読み出し勾配ローブによって発生されてい
るマクスウェル位相と同じでなければならない。１つの
例として、この２極波形の持続時間及び立ち上がり時間
がそれぞれ２ｔecho及びｔriseに等しいときに、２極波
形の所要の勾配振幅ＧM は、読み出し勾配の振幅 ＧM ＝（ＮTE／２）1/2 Ｇro0 （３１） よりも大きい。式（３１）に示す勾配振幅が勾配システ
ムによって支持される最大振幅よりも大きいならば、２
極波形の持続時間を延長する必要がある。この解決法
は、追加される２極波形がアキシャル・スライスのｚ−
オフセットに対して独立であるという利点を有してい
る。しかしながら、大きな勾配振幅又は長い持続時間を
有している２極波形が必要であるため、大きなＮTE及び
大きな読み出し勾配振幅を用いる手法においてこの解決
法を適用することが妨げられる可能性がある。又、この
解決法は、１８０°リフォーカシングＲＦパルスが存在
していないグラディエント・エコーＥＰＩには適用する
ことができない。
を補償する更にもう１つの方法は、読み出し勾配トレイ
ンに対して勾配磁場ローブを追加するというものである
（即ち、第５の方法）。読み出し軸に沿った空間エンコ
ーディングを中断させないために、この補償用磁場勾配
はゼロの正味面積を有していなければならない。このこ
とは、２極の波形、又は３つのローブを有する速度補償
された波形によって達成され得るが、この波形は１８０
°ＲＦパルスの前に印加されなければならない。この２
極波形によって発生されるマクスウェル位相は、ｋy ＝
０に対応するエコーに先立つＥＰＩパルス・シーケンス
内のＮTE個の読み出し勾配ローブによって発生されてい
るマクスウェル位相と同じでなければならない。１つの
例として、この２極波形の持続時間及び立ち上がり時間
がそれぞれ２ｔecho及びｔriseに等しいときに、２極波
形の所要の勾配振幅ＧM は、読み出し勾配の振幅 ＧM ＝（ＮTE／２）1/2 Ｇro0 （３１） よりも大きい。式（３１）に示す勾配振幅が勾配システ
ムによって支持される最大振幅よりも大きいならば、２
極波形の持続時間を延長する必要がある。この解決法
は、追加される２極波形がアキシャル・スライスのｚ−
オフセットに対して独立であるという利点を有してい
る。しかしながら、大きな勾配振幅又は長い持続時間を
有している２極波形が必要であるため、大きなＮTE及び
大きな読み出し勾配振幅を用いる手法においてこの解決
法を適用することが妨げられる可能性がある。又、この
解決法は、１８０°リフォーカシングＲＦパルスが存在
していないグラディエント・エコーＥＰＩには適用する
ことができない。
【００４３】マクスウェル項に誘起される信号低下は、
水平に配置された超伝導マグネットについてのアキシャ
ル・スライスにおいて最もはっきりするが、同様の問題
が、サジタル画像及びコロナル画像においても観察され
る可能性がある。例えば、Ｇ z を読み出し勾配として用
いて収集されるコロナル画像（ｘｚ平面）については、
対応するマクスウェル項は、 ＢM ＝（Ｇz 2ｘ2 ／８Ｂ0 ）＋（Ｇz 2ｙ2 ／８Ｂ0 ） （３２） となる。式（３２）の第１項によって、平面内（in-pla
ne）の画像の歪みが生じ、又、第２項は、スライス選択
方向（ｙ方向）に沿った２次の位相を発生して、その結
果、アキシャル画像について議論したものと同様の信号
低下が生じる。アキシャル画像について提示した理論的
分析及び補正方法のすべてを、マクスウェル項の係数が
４分の１の大きさとなることを除き、コロナル画像及び
サジタル画像に対して同様に適用することができる。読
み出し勾配がコロナル画像におけるｘ軸に沿って選択さ
れているときには、ｙ方向に沿った２次のマクスウェル
磁場は発生されないことに留意すると興味深い。従っ
て、この画像は、信号低下を経験しない。同じ議論は
又、読み出し方向がｙ軸に沿っている場合のサジタル画
像についても真となる。
水平に配置された超伝導マグネットについてのアキシャ
ル・スライスにおいて最もはっきりするが、同様の問題
が、サジタル画像及びコロナル画像においても観察され
る可能性がある。例えば、Ｇ z を読み出し勾配として用
いて収集されるコロナル画像（ｘｚ平面）については、
対応するマクスウェル項は、 ＢM ＝（Ｇz 2ｘ2 ／８Ｂ0 ）＋（Ｇz 2ｙ2 ／８Ｂ0 ） （３２） となる。式（３２）の第１項によって、平面内（in-pla
ne）の画像の歪みが生じ、又、第２項は、スライス選択
方向（ｙ方向）に沿った２次の位相を発生して、その結
果、アキシャル画像について議論したものと同様の信号
低下が生じる。アキシャル画像について提示した理論的
分析及び補正方法のすべてを、マクスウェル項の係数が
４分の１の大きさとなることを除き、コロナル画像及び
サジタル画像に対して同様に適用することができる。読
み出し勾配がコロナル画像におけるｘ軸に沿って選択さ
れているときには、ｙ方向に沿った２次のマクスウェル
磁場は発生されないことに留意すると興味深い。従っ
て、この画像は、信号低下を経験しない。同じ議論は
又、読み出し方向がｙ軸に沿っている場合のサジタル画
像についても真となる。
【００４４】前述のマクスウェル項の分析では、水平に
配置された超伝導マグネット構成が仮定されていた。垂
直磁場の永久マグネット又は垂直磁場の抵抗型マグネッ
トが用いられているときには、物理的なｚ軸が患者の前
後方向に対応している。従って、コロナル画像が最も顕
著な信号低下を示す。超伝導マグネットにおけるアキシ
ャル・スライスについて提示したアーティファクトを補
正するための原理と同じ原理を、僅かな特記的変更を加
えるのみでこの場合にも同じく適用することができる。
配置された超伝導マグネット構成が仮定されていた。垂
直磁場の永久マグネット又は垂直磁場の抵抗型マグネッ
トが用いられているときには、物理的なｚ軸が患者の前
後方向に対応している。従って、コロナル画像が最も顕
著な信号低下を示す。超伝導マグネットにおけるアキシ
ャル・スライスについて提示したアーティファクトを補
正するための原理と同じ原理を、僅かな特記的変更を加
えるのみでこの場合にも同じく適用することができる。
【００４５】多数のショットを用いるマルチ・ショット
ＥＰＩのように、位相エンコーディングによるマクスウ
ェル位相が無視できないものとなる場合には、マクスウ
ェル位相の算出は、位相エンコーディング勾配波形及び
プリフェイズ・エンコーディング勾配波形からの寄与も
含んでいるべきである。以上に述べたマクスウェル磁場
の影響の補正方法は、非台形の波形、例えば、シヌソイ
ド形（正弦波）の波形を読み出し用に用いている場合に
対しても容易に適合させることができる。式（１９）に
示したマクスウェル位相の算出は、これに応じて修正さ
れるべきである。
ＥＰＩのように、位相エンコーディングによるマクスウ
ェル位相が無視できないものとなる場合には、マクスウ
ェル位相の算出は、位相エンコーディング勾配波形及び
プリフェイズ・エンコーディング勾配波形からの寄与も
含んでいるべきである。以上に述べたマクスウェル磁場
の影響の補正方法は、非台形の波形、例えば、シヌソイ
ド形（正弦波）の波形を読み出し用に用いている場合に
対しても容易に適合させることができる。式（１９）に
示したマクスウェル位相の算出は、これに応じて修正さ
れるべきである。
【００４６】いわゆる非対称ＥＰＩシーケンス、即ち
「スキップ・エコー」ＥＰＩシーケンスでは、読み出し
勾配のもう１つの変形を用いることができる。これらの
シーケンスでは、読み出し勾配ローブが同じ極性を有し
ているときにのみエコーが収集される。グラディエント
・エコー・アンド・スピン・エコー（ＧＲＡＳＥ）シー
ケンスにおいては、エコー・トレインはスピン・エコー
とグラディエント・エコーとの組み合わせである。前述
した補正方法を修正して、非対称ＥＰＩ及びＧＲＡＳＥ
においてもマクスウェル磁場の影響を補正することがで
きる。
「スキップ・エコー」ＥＰＩシーケンスでは、読み出し
勾配のもう１つの変形を用いることができる。これらの
シーケンスでは、読み出し勾配ローブが同じ極性を有し
ているときにのみエコーが収集される。グラディエント
・エコー・アンド・スピン・エコー（ＧＲＡＳＥ）シー
ケンスにおいては、エコー・トレインはスピン・エコー
とグラディエント・エコーとの組み合わせである。前述
した補正方法を修正して、非対称ＥＰＩ及びＧＲＡＳＥ
においてもマクスウェル磁場の影響を補正することがで
きる。
【００４７】傾斜サンプリングが用いられている場合に
は、第１、第２、第４及び第５の補正方法を修正なしで
適用することができる。但し、第３の方法は、適正な補
正を行うためには修正する必要がある。
は、第１、第２、第４及び第５の補正方法を修正なしで
適用することができる。但し、第３の方法は、適正な補
正を行うためには修正する必要がある。
【００４８】
【実施例】先ず、図１について説明する。同図には、本
発明を組み込んだ好ましい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、キーボード及
び制御パネル１０２と、表示装置１０４とを含んでいる
オペレータ・コンソール１００から制御される。コンソ
ール１００はリンク１１６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、オペレータがスクリーン１０４上での画像の形成及
び表示を制御することを可能にしている。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
るいくつか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・ドライブ１１２に結合されてお
り、又、高速シリアル・リンク１１５を介して別個のシ
ステム制御部１２２と交信している。
発明を組み込んだ好ましい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、キーボード及
び制御パネル１０２と、表示装置１０４とを含んでいる
オペレータ・コンソール１００から制御される。コンソ
ール１００はリンク１１６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、オペレータがスクリーン１０４上での画像の形成及
び表示を制御することを可能にしている。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
るいくつか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・ドライブ１１２に結合されてお
り、又、高速シリアル・リンク１１５を介して別個のシ
ステム制御部１２２と交信している。
【００４９】システム制御部１２２は、バックプレーン
１１８によってまとめて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に接続
している。リンク１２５を介して、システム制御部１２
２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け取る。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、振幅及び形
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に接続しており、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
続されたいくつか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。最後に、パルス発生器モジュー
ル１２１は、走査室インタフェイス回路１３３に接続し
ており、走査室インタフェイス回路１３３は、患者及び
マグネット・システムの状態に関連した様々なセンサか
らの信号を受信する。走査室インタフェイス回路１３３
を介して、患者位置決めシステム１３４も又、走査に望
ましい位置に患者を移動させるための命令を受信する。
１１８によってまとめて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に接続
している。リンク１２５を介して、システム制御部１２
２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け取る。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、振幅及び形
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に接続しており、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
続されたいくつか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。最後に、パルス発生器モジュー
ル１２１は、走査室インタフェイス回路１３３に接続し
ており、走査室インタフェイス回路１３３は、患者及び
マグネット・システムの状態に関連した様々なセンサか
らの信号を受信する。走査室インタフェイス回路１３３
を介して、患者位置決めシステム１３４も又、走査に望
ましい位置に患者を移動させるための命令を受信する。
【００５０】パルス発生器モジュール１２１によって発
生される勾配波形は、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で示すアセンブリ内の対応する勾配コイルを励起
して、収集される信号を空間的にエンコードするのに用
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、分極マグネット１４０と全身型ＲＦコイル１
５２とを含んでいるマグネット・アセンブリ１４１の一
部を形成している。システム制御部１２２内の送受信器
モジュール１５０がパルスを発生し、これらのパルス
は、ＲＦ増幅器１５１によって増幅されて、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。患者の内部の励起した核によって放出され
る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、送信／受信スイッチ１５４を介して前置
増幅器１５３に結合され得る。増幅されたＮＭＲ信号
は、送受信器１５０の受信器部において復調され、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、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１
をコイル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前
置増幅器１５３をコイル１５２に電気的に接続する。送
信／受信スイッチ１５４は又、送信モード又は受信モー
ドのいずれの場合にも、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。
生される勾配波形は、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で示すアセンブリ内の対応する勾配コイルを励起
して、収集される信号を空間的にエンコードするのに用
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、分極マグネット１４０と全身型ＲＦコイル１
５２とを含んでいるマグネット・アセンブリ１４１の一
部を形成している。システム制御部１２２内の送受信器
モジュール１５０がパルスを発生し、これらのパルス
は、ＲＦ増幅器１５１によって増幅されて、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。患者の内部の励起した核によって放出され
る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、送信／受信スイッチ１５４を介して前置
増幅器１５３に結合され得る。増幅されたＮＭＲ信号
は、送受信器１５０の受信器部において復調され、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、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１
をコイル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前
置増幅器１５３をコイル１５２に電気的に接続する。送
信／受信スイッチ１５４は又、送信モード又は受信モー
ドのいずれの場合にも、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。
【００５１】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
ル化されて、システム制御部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の配列
の全体がメモリ・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・セットへフーリエ変換する。この画像デ
ータ・セットは、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１１１に記憶される。オペレータ・コンソール１０
０から受信された命令に応答して、この画像データ・セ
ットをテープ・ドライブ１１２に保管してもよいし、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へ伝送すると共に表示装置１０４
に表示してもよい。
Ｒ信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタ
ル化されて、システム制御部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の配列
の全体がメモリ・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・セットへフーリエ変換する。この画像デ
ータ・セットは、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１１１に記憶される。オペレータ・コンソール１０
０から受信された命令に応答して、この画像データ・セ
ットをテープ・ドライブ１１２に保管してもよいし、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へ伝送すると共に表示装置１０４
に表示してもよい。
【００５２】図１及び図２について詳細に説明する。送
受信器１５０は、電力増幅器１５１を介してコイル１５
２Ａの所でＲＦ励起磁場Ｂ1 を発生すると共に、コイル
１５２Ｂ内に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
２００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１２１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の所で発生されるＲＦ
搬送波信号の周波数及び位相を示している。命令に従っ
て発生されたＲＦ搬送波は、変調器及びアップ・コンバ
ータ２０２に印加され、ここで、その振幅は、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おり、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
たディジタル値は又、オペレータ・コンソール１００か
ら変更可能であり、任意の所望のＲＦパルス包絡線を発
生することができる。
受信器１５０は、電力増幅器１５１を介してコイル１５
２Ａの所でＲＦ励起磁場Ｂ1 を発生すると共に、コイル
１５２Ｂ内に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
２００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１２１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の所で発生されるＲＦ
搬送波信号の周波数及び位相を示している。命令に従っ
て発生されたＲＦ搬送波は、変調器及びアップ・コンバ
ータ２０２に印加され、ここで、その振幅は、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おり、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
たディジタル値は又、オペレータ・コンソール１００か
ら変更可能であり、任意の所望のＲＦパルス包絡線を発
生することができる。
【００５３】出力２０５の所で発生された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器回路２０６によって減衰
される。減衰されたＲＦ励起パルスは、ＲＦコイル１５
２Ａを駆動する電力増幅器１５１へ印加される。送受信
器１２２のこの部分に関する更なる詳細については、米
国特許第４，９５２，８７７号に記載されている。
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器回路２０６によって減衰
される。減衰されたＲＦ励起パルスは、ＲＦコイル１５
２Ａを駆動する電力増幅器１５１へ印加される。送受信
器１２２のこの部分に関する更なる詳細については、米
国特許第４，９５２，８７７号に記載されている。
【００５４】図１及び図２について説明を続ける。被検
体によって発生された信号は、受信器コイル１５２Ｂに
よって捕えられ、前置増幅器１５３を介してもう１つの
受信信号増幅器２０７の入力へ印加される。受信信号増
幅器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。
体によって発生された信号は、受信器コイル１５２Ｂに
よって捕えられ、前置増幅器１５３を介してもう１つの
受信信号増幅器２０７の入力へ印加される。受信信号増
幅器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。
【００５５】受信される信号は、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の基準信号と混成す
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及び
信号プロセッサ２１０へ印加し、ディジタル検出器及び
信号プロセッサ２１０は、受信された信号に対応する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、ここで画像を再構成する
のに用いられる。本発明の好ましい実施例に採用されて
いるＥＰＩパルス・シーケンスを図３に示す。スライス
選択勾配パルス２５１の存在下で９０°ＲＦ励起パルス
２５０が印加されており、スライス内に横磁化を発生す
る。励起したスピンは、スライス選択勾配上の負のロー
ブ２５２によってリフェーズされ、次いで、ある時間間
隔が満了すると、１８０°ＲＦリフォーカシング・パル
ス２６０がスライス選択勾配パルス２６２の存在下で印
加される。このＥＰＩパルス・シーケンスの間には、参
照番号２５３に示すように、総数でＮy （例えば、Ｎy
＝１２８）の独立したＮＭＲエコー信号が収集される。
各々のＮＭＲエコー信号２５３は、個別に位相エンコー
ドされて、単調な順序でｋy 空間を走査する。
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の基準信号と混成す
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及び
信号プロセッサ２１０へ印加し、ディジタル検出器及び
信号プロセッサ２１０は、受信された信号に対応する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、ここで画像を再構成する
のに用いられる。本発明の好ましい実施例に採用されて
いるＥＰＩパルス・シーケンスを図３に示す。スライス
選択勾配パルス２５１の存在下で９０°ＲＦ励起パルス
２５０が印加されており、スライス内に横磁化を発生す
る。励起したスピンは、スライス選択勾配上の負のロー
ブ２５２によってリフェーズされ、次いで、ある時間間
隔が満了すると、１８０°ＲＦリフォーカシング・パル
ス２６０がスライス選択勾配パルス２６２の存在下で印
加される。このＥＰＩパルス・シーケンスの間には、参
照番号２５３に示すように、総数でＮy （例えば、Ｎy
＝１２８）の独立したＮＭＲエコー信号が収集される。
各々のＮＭＲエコー信号２５３は、個別に位相エンコー
ドされて、単調な順序でｋy 空間を走査する。
【００５６】ＮＭＲエコー信号２５３は、振動型読み出
し勾配２５５の印加によって発生されるグラディエント
・リコールド・エコーである。読み出しシーケンスは、
プリフェイジング読み出し勾配ローブ２５６で開始し、
読み出し勾配が正値と負値との間を振動するのと同時に
エコー信号２５３が発生される。各々の読み出し勾配パ
ルス２５５の最中に、各々のＮＭＲエコー信号２５３か
ら総数でＮx （例えば、Ｎx ＝１２８）のサンプルが採
取される。連続したＮy 個のＮＭＲエコー信号２５３
は、一連の位相エンコーディング勾配パルス２５８によ
って別個に位相エンコードされる。収集されるエコー信
号の前にプリフェイジング位相エンコーディング・ロー
ブ２５９が発生されて、中央のビュー（ｋy ＝０）を所
望のエコー時間（ＴＥ）の所に配置する。読み出し勾配
パルス２５５が極性をスイッチするのと同時に後続の位
相エンコーディングパルス２５８が発生され、これらの
パルス２５８は、位相エンコーディングをｋy 空間の全
体にわたって単調に上方に段階的に変化させる。
し勾配２５５の印加によって発生されるグラディエント
・リコールド・エコーである。読み出しシーケンスは、
プリフェイジング読み出し勾配ローブ２５６で開始し、
読み出し勾配が正値と負値との間を振動するのと同時に
エコー信号２５３が発生される。各々の読み出し勾配パ
ルス２５５の最中に、各々のＮＭＲエコー信号２５３か
ら総数でＮx （例えば、Ｎx ＝１２８）のサンプルが採
取される。連続したＮy 個のＮＭＲエコー信号２５３
は、一連の位相エンコーディング勾配パルス２５８によ
って別個に位相エンコードされる。収集されるエコー信
号の前にプリフェイジング位相エンコーディング・ロー
ブ２５９が発生されて、中央のビュー（ｋy ＝０）を所
望のエコー時間（ＴＥ）の所に配置する。読み出し勾配
パルス２５５が極性をスイッチするのと同時に後続の位
相エンコーディングパルス２５８が発生され、これらの
パルス２５８は、位相エンコーディングをｋy 空間の全
体にわたって単調に上方に段階的に変化させる。
【００５７】従って、ＥＰＩパルス・シーケンスの完了
時には、別個に位相エンコードされたＮy 個のＮＭＲエ
コー信号２５３の別個に周波数エンコードされたＮx 個
のサンプルが収集されている。ノン・スキップ・エコー
ＥＰＩ用の行フリッピング（row-flipping）の後に、こ
のＮx ×Ｎy の要素から成る複素数の配列が、その両方
の次元（ｋy 及びｋx ）に沿ってフーリエ変換されて、
その２つの次元（ｘ及びｙ）の各々に沿ったＮＭＲ信号
の大きさを示す画像データ・セットを発生する。
時には、別個に位相エンコードされたＮy 個のＮＭＲエ
コー信号２５３の別個に周波数エンコードされたＮx 個
のサンプルが収集されている。ノン・スキップ・エコー
ＥＰＩ用の行フリッピング（row-flipping）の後に、こ
のＮx ×Ｎy の要素から成る複素数の配列が、その両方
の次元（ｋy 及びｋx ）に沿ってフーリエ変換されて、
その２つの次元（ｘ及びｙ）の各々に沿ったＮＭＲ信号
の大きさを示す画像データ・セットを発生する。
【００５８】図４を詳細に見ると、図３のＥＰＩパルス
・シーケンスのスライス選択勾配波形を変更することに
より、本発明の第１の好ましい実施例が実現されてい
る。より具体的には、１８０°ＲＦパルスに関連した右
側の勾配クラッシャ２７２の直後に、台形の勾配ローブ
２７０が追加されている。補償用勾配ローブ２７０の面
積は、固定された持続時間と固定された立ち上がり時間
とを有しており、その振幅は、前述した式（２７）に従
って、スライスのｚ−オフセットに比例している。
・シーケンスのスライス選択勾配波形を変更することに
より、本発明の第１の好ましい実施例が実現されてい
る。より具体的には、１８０°ＲＦパルスに関連した右
側の勾配クラッシャ２７２の直後に、台形の勾配ローブ
２７０が追加されている。補償用勾配ローブ２７０の面
積は、固定された持続時間と固定された立ち上がり時間
とを有しており、その振幅は、前述した式（２７）に従
って、スライスのｚ−オフセットに比例している。
【００５９】図５を詳細に見ると、本発明の第２の好ま
しい実施例が、各々のＥＰＩパルス・シーケンスの最中
に、エコーの収集と収集との間でマクスウェル位相を補
償している。このことは、連続したエコー信号の読み出
しと読み出しとの間にスライス選択勾配ブリップ２７４
を追加することにより行われている。各々の勾配ブリッ
プ２７４の面積は、前述した式（２８）に従って算出さ
れている。
しい実施例が、各々のＥＰＩパルス・シーケンスの最中
に、エコーの収集と収集との間でマクスウェル位相を補
償している。このことは、連続したエコー信号の読み出
しと読み出しとの間にスライス選択勾配ブリップ２７４
を追加することにより行われている。各々の勾配ブリッ
プ２７４の面積は、前述した式（２８）に従って算出さ
れている。
【００６０】図６を詳細に見ると、本発明の第３の好ま
しい実施例が、各々のＥＰＩパルス・シーケンスの最中
にエコー信号が収集されるのと同時にマクスウェル位相
を補償している。このことは、各々のエコー信号の読み
出し中にスライス選択勾配ローブ２７６を追加すること
により行われている。これらの台形勾配ローブ２７６の
振幅は、前述した式（２９）によって決定されている。
しい実施例が、各々のＥＰＩパルス・シーケンスの最中
にエコー信号が収集されるのと同時にマクスウェル位相
を補償している。このことは、各々のエコー信号の読み
出し中にスライス選択勾配ローブ２７６を追加すること
により行われている。これらの台形勾配ローブ２７６の
振幅は、前述した式（２９）によって決定されている。
【００６１】図７を詳細に見ると、本発明の第４の好ま
しい実施例が、ＥＰＩパルス・シーケンスの読み出し部
分の最中にマクスウェル位相を補償している。このこと
は、読み出し時間の全体にわたって一定の低振幅のスラ
イス選択勾配２７８を追加することにより行われてい
る。本発明のこの実施例を用いる場合に、補償用勾配２
７８の振幅は、前述した式（３０）によって与えられて
いる。
しい実施例が、ＥＰＩパルス・シーケンスの読み出し部
分の最中にマクスウェル位相を補償している。このこと
は、読み出し時間の全体にわたって一定の低振幅のスラ
イス選択勾配２７８を追加することにより行われてい
る。本発明のこの実施例を用いる場合に、補償用勾配２
７８の振幅は、前述した式（３０）によって与えられて
いる。
【００６２】図８を詳細に見ると、本発明の第５の好ま
しい実施例において、補償用勾配磁場が読み出し方向に
印加されている。より明確に述べると、２極の勾配波形
２９５が、１８０°ＲＦパルス２６０に先立って読み出
し勾配によって発生されている。２極の勾配２９５の正
味の面積は、読み出し軸に沿った空間エンコーディング
に影響を与えないように、ゼロになっている。補償用の
２極の勾配波形２９５によって発生されるマクスウェル
位相は、中央のエコー（ｋy ＝０）が収集される点まで
は、交番型読み出し勾配２５５によって発生されるマク
スウェル位相に等しくなるように設定されている。この
振幅を、２極の勾配２９５の持続時間を延長することに
より減少させることもできる。
しい実施例において、補償用勾配磁場が読み出し方向に
印加されている。より明確に述べると、２極の勾配波形
２９５が、１８０°ＲＦパルス２６０に先立って読み出
し勾配によって発生されている。２極の勾配２９５の正
味の面積は、読み出し軸に沿った空間エンコーディング
に影響を与えないように、ゼロになっている。補償用の
２極の勾配波形２９５によって発生されるマクスウェル
位相は、中央のエコー（ｋy ＝０）が収集される点まで
は、交番型読み出し勾配２５５によって発生されるマク
スウェル位相に等しくなるように設定されている。この
振幅を、２極の勾配２９５の持続時間を延長することに
より減少させることもできる。
【００６３】図９を詳細に見ると、本発明が採用された
ときに達成される効果が、補正を行わない従来のＥＰＩ
パルス・シーケンスと比較されている。システムの等価
中心（即ち、ｚ＝０）の両側へ１４ｃｍにわたって位置
している１５のアキシャル・スライスが収集された。信
号強度は、矩形の関心領域内のすべてのピクセルについ
て画像強度を積分することにより測定された。実線２９
０によって示すように、未補正の画像についての信号低
下は、等価中心から１４ｃｍの距離において近似的に５
０％であった。他方、破線２９２によって示すように、
本発明の第１の好ましい実施例を用いて同じアキシャル
・スライスを収集するときには、有意の信号低下は存在
しない。
ときに達成される効果が、補正を行わない従来のＥＰＩ
パルス・シーケンスと比較されている。システムの等価
中心（即ち、ｚ＝０）の両側へ１４ｃｍにわたって位置
している１５のアキシャル・スライスが収集された。信
号強度は、矩形の関心領域内のすべてのピクセルについ
て画像強度を積分することにより測定された。実線２９
０によって示すように、未補正の画像についての信号低
下は、等価中心から１４ｃｍの距離において近似的に５
０％であった。他方、破線２９２によって示すように、
本発明の第１の好ましい実施例を用いて同じアキシャル
・スライスを収集するときには、有意の信号低下は存在
しない。
【図１】本発明を採用しているＭＲＩシステムのブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【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線図である。
受信器の電気ブロック線図である。
【図３】本発明が適用されるＥＰＩパルス・シーケンス
のグラフ図である。
のグラフ図である。
【図４】本発明の第１の好ましい方法を実行するために
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
【図５】本発明の第２の好ましい方法を実行するために
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
【図６】本発明の第３の好ましい方法を実行するために
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
【図７】本発明の第４の好ましい方法を実行するために
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
【図８】本発明の第５の好ましい方法を実行するために
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
図３のパルス・シーケンスに対して加えられる変更のグ
ラフ図である。
【図９】本発明が採用されているときに信号低下が補正
される様子を示すグラフ図である。
される様子を示すグラフ図である。
【図１０】ＥＰＩパルス・シーケンス内の読み出し勾配
波形の一部のグラフ図である。
波形の一部のグラフ図である。
１００ オペレータ・コンソール １０２ キーボード及び制御パネル １０４ 表示装置 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・ドライブ 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 システム制御部 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 変調器及びアップ・コンバータ ２０３ 基準周波数発生器 ２０６ 励起信号減衰器回路 ２０７ 受信信号増幅器 ２０８ ダウン・コンバータ ２０９ Ａ／Ｄ変換器 ２１０ ディジタル検出器及び信号プロセッサ ２５０ ９０°ＲＦ励起パルス ２５１、２６２ スライス選択勾配パルス ２５２ スライス選択勾配パルスの負のローブ ２５３ ＮＭＲエコー信号 ２５５ 振動型読み出し勾配 ２５６ プリフェイジング読み出し勾配ローブ ２５８ 位相エンコーディング勾配パルス ２５９ プリフェイジング位相エンコーディング・ロー
ブ ２６０ １８０°ＲＦリフォーカシング・パルス ２７０ 単一の補償用台形勾配ローブ ２７２ １８０°ＲＦパルスに対する右側の勾配クラッ
シャ ２７４ 収集間の一連の補償用スライス選択勾配ブリッ
プ ２７６ 収集中の一連の補償用スライス選択ローブ ２７８ 一定の低振幅の補償用スライス選択勾配 ２９０ 従来のＥＰＩシーケンスによる信号強度 ２９２ 本発明のシーケンスによる信号強度 ２９５ ２極の補償用勾配波形
ブ ２６０ １８０°ＲＦリフォーカシング・パルス ２７０ 単一の補償用台形勾配ローブ ２７２ １８０°ＲＦパルスに対する右側の勾配クラッ
シャ ２７４ 収集間の一連の補償用スライス選択勾配ブリッ
プ ２７６ 収集中の一連の補償用スライス選択ローブ ２７８ 一定の低振幅の補償用スライス選択勾配 ２９０ 従来のＥＰＩシーケンスによる信号強度 ２９２ 本発明のシーケンスによる信号強度 ２９５ ２極の補償用勾配波形
フロントページの続き (72)発明者 クシアオホング・ゾー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、フラ ンクリン、サウス・ライアン・グリーン・ コート、9517番 (72)発明者 マシュー・アブラハム・バーンスタイン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ワウ ケシャ、ローリンズ・ドライブ、413番 (72)発明者 ジョセフ・ケネス・メイアー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ミル ウォーキー、ノース・ウェイバリー・プレ イス、ナンバー705、1121番
Claims (7)
- 【請求項１】 パルス・シーケンスを用いて核磁気共鳴
画像を収集する際に核磁気共鳴システムにおいてイメー
ジング勾配により発生されるマクスウェル項に関連する
誤差を補償する方法であって、 （ａ） ＲＦ励起パルスを発生する工程と、 （ｂ） システムの等価中心からある距離（ｚ）に位置
しているスライス内のスピンを励起させるように前記Ｒ
Ｆ励起パルスと協働するスライス選択勾配を発生する工
程と、 （ｃ） 対応する一連の核磁気共鳴グラディエント・エ
コー信号を発生するように極性が交番している読み出し
勾配を発生する工程と、 （ｄ） 前記核磁気共鳴エコー信号を個別に空間エンコ
ードするように位相エンコーディング勾配を発生する工
程と、 （ｅ） 前記交番している読み出し勾配により前記核磁
気共鳴エコー信号内に発生されるマクスウェル位相を補
償する補償用勾配を発生する工程と、 （ｆ） 前記核磁気共鳴グラディエント・エコー信号を
収集すると共に該信号を用いて画像を再構成する工程と
を備えたマクスウェル項に関連する誤差を補償する方
法。 - 【請求項２】 前記補償用勾配は、前記スライス選択勾
配の一部を形成しており、該補償用勾配の寸法は、前記
交番している読み出し勾配の振幅及び前記システムの等
価中心からの前記スライスの前記距離（ｚ）により決定
されている請求項１に記載のマクスウェル項に関連する
誤差を補償する方法。 - 【請求項３】 前記補償用勾配は、前記読み出し勾配が
発生される前に発生される単一の勾配ローブである請求
項２に記載のマクスウェル項に関連する誤差を補償する
方法。 - 【請求項４】 前記補償用勾配は、前記交番している読
み出し勾配が発生されている時間の実質的に全体にわた
って発生される単一の勾配ローブである請求項２に記載
のマクスウェル項に関連する誤差を補償する方法。 - 【請求項５】 前記補償用勾配は、前記核磁気共鳴エコ
ー信号に対応していると共に該核磁気共鳴エコー信号の
収集と実質的に同時に発生される一連の勾配ローブであ
る請求項２に記載のマクスウェル項に関連する誤差を補
償する方法。 - 【請求項６】 前記補償用勾配は、前記収集される核磁
気共鳴エコー信号に対応しており且つ該核磁気共鳴エコ
ー信号の収集と収集との間に発生される一連の勾配ロー
ブである請求項２に記載のマクスウェル項に関連する誤
差を補償する方法。 - 【請求項７】 前記ＲＦ励起パルスの後に且つ前記核磁
気共鳴エコー信号の収集の前に、１８０°リフォーカシ
ングＲＦパルスが発生されており、前記補償用勾配は、
前記読み出し勾配の一部を形成していると共に前記１８
０°リフォーカシングＲＦパルスが発生される前に発生
されており、前記補償用勾配の正味の面積は、ゼロであ
る請求項１に記載のマクスウェル項に関連する誤差を補
償する方法。
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