JPH11235325A - Ｍｒシステムの磁界補償方法および装置 - Google Patents
Ｍｒシステムの磁界補償方法および装置Info
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- JPH11235325A JPH11235325A JP10350846A JP35084698A JPH11235325A JP H11235325 A JPH11235325 A JP H11235325A JP 10350846 A JP10350846 A JP 10350846A JP 35084698 A JP35084698 A JP 35084698A JP H11235325 A JPH11235325 A JP H11235325A
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- magnetic field
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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
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＲシステムの磁界を補償する方法および装
置を提供する。 【解決手段】 ＭＲシステム中の補正回路についての補
償パラメータを異なる組のサンプル値に設定し、ＭＲシ
ステムを使用してパルス・シーケンスを実行して、磁界
に生じた誤差が測定される。測定された誤差を所定の多
項式に当てはめることによって、磁界に生じた誤差を補
償パラメータの関数として表す勾配誤差関数が計算され
る。勾配誤差関数の最小値を見付けることによって、最
適な１組の補償パラメータ値が計算される。ＮＭＲデー
タを取得するためにＭＲシステムの補正回路に最適な１
組のパラメータ値が使用される。
置を提供する。 【解決手段】 ＭＲシステム中の補正回路についての補
償パラメータを異なる組のサンプル値に設定し、ＭＲシ
ステムを使用してパルス・シーケンスを実行して、磁界
に生じた誤差が測定される。測定された誤差を所定の多
項式に当てはめることによって、磁界に生じた誤差を補
償パラメータの関数として表す勾配誤差関数が計算され
る。勾配誤差関数の最小値を見付けることによって、最
適な１組の補償パラメータ値が計算される。ＮＭＲデー
タを取得するためにＭＲシステムの補正回路に最適な１
組のパラメータ値が使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の分野は核磁気共鳴イ
メージング（ＭＲＩ）方法およびシステムである。更に
詳しく述べると、本発明はＭＲＩシステムで発生される
理想的でない磁界勾配を測定して補償することに関する
ものである。
メージング（ＭＲＩ）方法およびシステムである。更に
詳しく述べると、本発明はＭＲＩシステムで発生される
理想的でない磁界勾配を測定して補償することに関する
ものである。
【０００２】
【発明の背景】人体の組織のような物質が一様な磁界
（分極磁界Ｂ0 ）を受けたとき、組織内のスピンの個々
の磁気モーメントはこの分極磁界に揃おうとするが、そ
れらの固有のラーモア周波数で分極磁界の周りを無秩序
に歳差運動する。この物質すなわち組織がｘ−ｙ平面内
にあり且つラーモア周波数に近い周波数の磁界（励起磁
界Ｂ1 ）を受けた場合、正味の揃った磁気モーメントＭ
Z がｘ−ｙ平面の方へ回転すなわち傾いて、正味の横磁
気モーメントＭt を生じる。励起されたスピンによって
信号が放出される。この信号を励起信号Ｂ1 の終了後に
受信して処理することにより画像が形成される。
（分極磁界Ｂ0 ）を受けたとき、組織内のスピンの個々
の磁気モーメントはこの分極磁界に揃おうとするが、そ
れらの固有のラーモア周波数で分極磁界の周りを無秩序
に歳差運動する。この物質すなわち組織がｘ−ｙ平面内
にあり且つラーモア周波数に近い周波数の磁界（励起磁
界Ｂ1 ）を受けた場合、正味の揃った磁気モーメントＭ
Z がｘ−ｙ平面の方へ回転すなわち傾いて、正味の横磁
気モーメントＭt を生じる。励起されたスピンによって
信号が放出される。この信号を励起信号Ｂ1 の終了後に
受信して処理することにより画像が形成される。
【０００３】磁気共鳴のイメージングへの応用および局
在化分光法の多くの技術への応用は、線形磁界勾配を使
用して、特定の領域を選択的に励起し、またＮＭＲ信号
内の空間情報を符号化することに依存する。ＮＭＲ実験
の際、特別に選ばれた時間的な変化を持つ磁界勾配波形
が使用される。従って、理想的な磁界勾配波形からずれ
た磁界勾配波形が印加されると、画像の歪み、強度の損
失、ゴーストの発生などのアーティファクトが生じると
予想される。例えば、磁界勾配が選択的時間反転パルス
（すなわち、１８０°時間反転ＲＦパルス）中に一定で
ない場合は核スピンの不完全な位相戻し（rephasing ）
およびそれに伴う信号の損失が生じる。この影響は多エ
コー（カー・パーセル・ミーブーム・ジル）シーケンス
のその後のスピン・エコーにおいて酷くなる。更に、
（勾配パルスの終了後の残留減衰により）勾配磁界がゼ
ロであるべきときにゼロでない場合、意図しない位相分
散により、化学シフト・イメージング（ＣＳＩ）シーケ
ンスにおいてスペクトルに歪みが生じると共に、多エコ
ー・シーケンスにおいて不正確なスピン−スピン緩和時
間（Ｔ2 ）の決定が生じる。従って、当業者にとって、
時間変化磁界勾配が形成される精度が特に問題になる。
在化分光法の多くの技術への応用は、線形磁界勾配を使
用して、特定の領域を選択的に励起し、またＮＭＲ信号
内の空間情報を符号化することに依存する。ＮＭＲ実験
の際、特別に選ばれた時間的な変化を持つ磁界勾配波形
が使用される。従って、理想的な磁界勾配波形からずれ
た磁界勾配波形が印加されると、画像の歪み、強度の損
失、ゴーストの発生などのアーティファクトが生じると
予想される。例えば、磁界勾配が選択的時間反転パルス
（すなわち、１８０°時間反転ＲＦパルス）中に一定で
ない場合は核スピンの不完全な位相戻し（rephasing ）
およびそれに伴う信号の損失が生じる。この影響は多エ
コー（カー・パーセル・ミーブーム・ジル）シーケンス
のその後のスピン・エコーにおいて酷くなる。更に、
（勾配パルスの終了後の残留減衰により）勾配磁界がゼ
ロであるべきときにゼロでない場合、意図しない位相分
散により、化学シフト・イメージング（ＣＳＩ）シーケ
ンスにおいてスペクトルに歪みが生じると共に、多エコ
ー・シーケンスにおいて不正確なスピン−スピン緩和時
間（Ｔ2 ）の決定が生じる。従って、当業者にとって、
時間変化磁界勾配が形成される精度が特に問題になる。
【０００４】勾配磁界が分極磁界内の損失の多い構造、
例えば、恒温槽（超伝導磁石の場合）、シム・コイル・
システム、或いは勾配コイルとＲＦコイルとを結合させ
ないようにするためのＲＦ遮蔽体に結合する場合、磁界
勾配の形成に歪みが生じ得る。勾配磁界歪みの１つの源
は、これらの周囲構造における電流の誘起から及びシム
・コイルへのエネルギ損失から由来する。これらの誘起
される電流は渦電流として知られている。渦電流によ
り、典型的には、勾配コイルへの台形の電流パルスの印
加中に磁界勾配の指数関数的な上昇が生じると共に勾配
コイルへの台形の電流パルスの印加後に磁界勾配の指数
関数的な減衰が生じる。
例えば、恒温槽（超伝導磁石の場合）、シム・コイル・
システム、或いは勾配コイルとＲＦコイルとを結合させ
ないようにするためのＲＦ遮蔽体に結合する場合、磁界
勾配の形成に歪みが生じ得る。勾配磁界歪みの１つの源
は、これらの周囲構造における電流の誘起から及びシム
・コイルへのエネルギ損失から由来する。これらの誘起
される電流は渦電流として知られている。渦電流によ
り、典型的には、勾配コイルへの台形の電流パルスの印
加中に磁界勾配の指数関数的な上昇が生じると共に勾配
コイルへの台形の電流パルスの印加後に磁界勾配の指数
関数的な減衰が生じる。
【０００５】米国特許第４，６９８，５９１号明細書に
は、勾配電源装置内にアナログ・プリエンファシス・フ
ィルタを設けて、勾配コイルに供給される電流を成形す
ることにより、渦電流によって誘起される勾配磁界の歪
みを低減するように方法が開示されている。フィルタ
は、システムの較正の際に設定しなければならない多数
の指数関数的減衰部品および調節可能なポテンショメー
タを含んでいる。システムの較正の前に、未補正の磁界
勾配のインパルス応答を測定する測定技術が使用され、
次いでプリエンファシス・フィルタのポテンショメータ
の設定値が計算される。このような技術は米国特許第
４，９５０，９９４号明細書、米国特許第４，６９８，
５９１号明細書および米国特許第４，５９１，７８９号
明細書に説明されている。
は、勾配電源装置内にアナログ・プリエンファシス・フ
ィルタを設けて、勾配コイルに供給される電流を成形す
ることにより、渦電流によって誘起される勾配磁界の歪
みを低減するように方法が開示されている。フィルタ
は、システムの較正の際に設定しなければならない多数
の指数関数的減衰部品および調節可能なポテンショメー
タを含んでいる。システムの較正の前に、未補正の磁界
勾配のインパルス応答を測定する測定技術が使用され、
次いでプリエンファシス・フィルタのポテンショメータ
の設定値が計算される。このような技術は米国特許第
４，９５０，９９４号明細書、米国特許第４，６９８，
５９１号明細書および米国特許第４，５９１，７８９号
明細書に説明されている。
【０００６】エコー・プレイナー・イメージング（ＥＰ
Ｉ）のような一層高速のイメージング技術の開発と、こ
のような技術を支える一層高速の勾配用ハードウエアの
開発とに伴い、形成される勾配磁界の精度に対する要求
がより大きくなっている。より高速のイメージング法ほ
ど勾配磁界の短期間の不正確さに一層敏感であり、また
従来の補償方法がこれらの高速イメージング法のための
勾配波形に対して正確な補正を行えないことが判った。
Ｉ）のような一層高速のイメージング技術の開発と、こ
のような技術を支える一層高速の勾配用ハードウエアの
開発とに伴い、形成される勾配磁界の精度に対する要求
がより大きくなっている。より高速のイメージング法ほ
ど勾配磁界の短期間の不正確さに一層敏感であり、また
従来の補償方法がこれらの高速イメージング法のための
勾配波形に対して正確な補正を行えないことが判った。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、磁界勾配の誤差を測定し、こ
のような誤差を相殺するように勾配波形を補償する改良
方法を提供する。
のような誤差を相殺するように勾配波形を補償する改良
方法を提供する。
【０００８】更に詳しく述べると、本方法は、勾配補正
回路に用いられる補償パラメータが複数の勾配波形につ
いての複数のサンプル値に設定されたときに生じる勾配
誤差を測定するステップ、測定された勾配誤差を所定の
多項式に当てはめることによって、勾配誤差を補償パラ
メータの関数として表す勾配誤差関数を計算するステッ
プ、勾配誤差関数を最小にする補償パラメータを見付け
ることによって、最適な１組の補償パラメータ値を計算
するステップ、並びにＮＭＲデータを取得するためにＭ
Ｒシステムの勾配補正回路に最適なパラメータ値を使用
するステップを有する。
回路に用いられる補償パラメータが複数の勾配波形につ
いての複数のサンプル値に設定されたときに生じる勾配
誤差を測定するステップ、測定された勾配誤差を所定の
多項式に当てはめることによって、勾配誤差を補償パラ
メータの関数として表す勾配誤差関数を計算するステッ
プ、勾配誤差関数を最小にする補償パラメータを見付け
ることによって、最適な１組の補償パラメータ値を計算
するステップ、並びにＮＭＲデータを取得するためにＭ
Ｒシステムの勾配補正回路に最適なパラメータ値を使用
するステップを有する。
【０００９】本発明の目的は、ＭＲシステムによって発
生された勾配磁界の時間依存性の短期間誤差を補正する
ことである。生じた勾配誤差の性質については何ら仮定
を行わない。代わりに、勾配誤差が実際に、広範なサン
プル値に設定された補償パラメータを使用して測定され
る。この勾配誤差から、勾配誤差関数を最小にすること
によって最適な設定値を計算することが出来る。
生された勾配磁界の時間依存性の短期間誤差を補正する
ことである。生じた勾配誤差の性質については何ら仮定
を行わない。代わりに、勾配誤差が実際に、広範なサン
プル値に設定された補償パラメータを使用して測定され
る。この勾配誤差から、勾配誤差関数を最小にすること
によって最適な設定値を計算することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず図１には、本発明を採用する
好ましいＭＲＩシステムの主要構成要素が示されてい
る。このシステムの動作は、キーボード制御パネル１０
２および表示装置１０４を含む操作卓１００から制御さ
れる。リンク１１６を介して別個のコンピュータ・シス
テム１０７と通信する操作卓１００により、操作者はス
クリーン１０４上での画像の作成および表示を制御する
ことができる。コンピュータ・システム１０７には、バ
ックプレーンを介して相互に通信する多数のモジュール
が含まれている。これらのモジュールには、画像プロセ
ッサ・モジュール１０６、ＣＰＵモジュール１０８、お
よび画像データ・アレイを記憶するための（当業者には
フレーム・バッファとして知られている）メモリ・モジ
ュール１１３が含まれている。コンピュータ・システム
１０７は、画像データおよびプログラムの記憶のため
に、ディスク記憶装置１１１およびテープ駆動装置１１
２に結合されている。コンピュータ・システム１０７
は、高速直列リンク１１５を介して別個のシステム制御
器１２２と通信する。
好ましいＭＲＩシステムの主要構成要素が示されてい
る。このシステムの動作は、キーボード制御パネル１０
２および表示装置１０４を含む操作卓１００から制御さ
れる。リンク１１６を介して別個のコンピュータ・シス
テム１０７と通信する操作卓１００により、操作者はス
クリーン１０４上での画像の作成および表示を制御する
ことができる。コンピュータ・システム１０７には、バ
ックプレーンを介して相互に通信する多数のモジュール
が含まれている。これらのモジュールには、画像プロセ
ッサ・モジュール１０６、ＣＰＵモジュール１０８、お
よび画像データ・アレイを記憶するための（当業者には
フレーム・バッファとして知られている）メモリ・モジ
ュール１１３が含まれている。コンピュータ・システム
１０７は、画像データおよびプログラムの記憶のため
に、ディスク記憶装置１１１およびテープ駆動装置１１
２に結合されている。コンピュータ・システム１０７
は、高速直列リンク１１５を介して別個のシステム制御
器１２２と通信する。
【００１１】システム制御器１２２には、バックプレー
ンによって一緒に接続された一組のモジュールが含まれ
ている。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１
１９、および直列リンク１２５を介して操作卓１００に
接続されるパルス発生器モジュール１２１が含まれる。
このリンク１２５を介して、システム制御器１２２は操
作者から遂行すべき走査シーケンス（scan sequence ）
を示す指令を受ける。パルス発生器モジュール１２１は
システム構成要素を動作させて、所望の走査シーケンス
を実行させる。パルス発生器モジュール１２１は、発生
すべきＲＦパルスのタイミング、振幅および形状、なら
びにデータ取得窓のタイミングおよび長さを指示するデ
ータを作成する。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、走査中に発生すべき
勾配パルスのタイミングおよび形状を指示する。パルス
発生器モジュール１２１はまた生理的取得制御器１２９
から患者データも受ける。生理的取得制御器１２９は、
患者に接続された多数の異なるセンサからの信号、たと
えば電極からのＥＣＧ信号、またはふいごからの呼吸信
号を受ける。そして最後に、パルス発生器モジュール１
２１は走査室インタフェース回路１３３に接続される。
走査室インタフェース回路１３３は、患者および磁石シ
ステムの状態に対応する種々のセンサからの信号を受け
る。患者位置決めシステム１３４が走査のための所望の
位置に患者を動かすための指令を受けるのも、走査室イ
ンタフェース回路１３３を介して行われる。
ンによって一緒に接続された一組のモジュールが含まれ
ている。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１
１９、および直列リンク１２５を介して操作卓１００に
接続されるパルス発生器モジュール１２１が含まれる。
このリンク１２５を介して、システム制御器１２２は操
作者から遂行すべき走査シーケンス（scan sequence ）
を示す指令を受ける。パルス発生器モジュール１２１は
システム構成要素を動作させて、所望の走査シーケンス
を実行させる。パルス発生器モジュール１２１は、発生
すべきＲＦパルスのタイミング、振幅および形状、なら
びにデータ取得窓のタイミングおよび長さを指示するデ
ータを作成する。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、走査中に発生すべき
勾配パルスのタイミングおよび形状を指示する。パルス
発生器モジュール１２１はまた生理的取得制御器１２９
から患者データも受ける。生理的取得制御器１２９は、
患者に接続された多数の異なるセンサからの信号、たと
えば電極からのＥＣＧ信号、またはふいごからの呼吸信
号を受ける。そして最後に、パルス発生器モジュール１
２１は走査室インタフェース回路１３３に接続される。
走査室インタフェース回路１３３は、患者および磁石シ
ステムの状態に対応する種々のセンサからの信号を受け
る。患者位置決めシステム１３４が走査のための所望の
位置に患者を動かすための指令を受けるのも、走査室イ
ンタフェース回路１３３を介して行われる。
【００１２】パルス発生器モジュール１２１によって作
成される勾配波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器およびＧ
ｚ増幅器で構成される勾配増幅器システム１２７に印加
される。各勾配増幅器は、全体が参照符号１３９で表さ
れた集合体の中の対応する勾配コイルを励起することに
より、取得された信号を位置符号化するために使用され
る磁界勾配を生じさせる。勾配コイル集合体１３９は磁
石集合体１４１の一部を形成する。磁石集合体１４１に
は、分極用磁石１４０および全身用ＲＦコイル１５２が
含まれている。システム制御器１２２のトランシーバ・
モジュール１５０がパルスを発生する。これらのパルス
は、ＲＦ増幅器１５１により増幅され、送／受スイッチ
１５４によりＲＦコイル１５２に結合される。患者の中
の励起された核から放射される信号は同じＲＦコイル１
５２によって検知して、送／受スイッチ１５４を介して
前置増幅器１５３に結合することができる。増幅された
ＮＭＲ信号は、トランシーバ１５０の受信部で復調、フ
ィルタリングおよびディジタル化される。送／受スイッ
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、送信モードの間はＲＦ増幅器１５１
をコイル１５２に電気的に接続し、受信モードの間は前
置増幅器１５３をコイル１５２に電気的に接続する。送
／受スイッチ１５４により、別個のＲＦコイル（たとえ
ば、頭部コイルまたは表面コイル）を送信モードまたは
受信モードのいずれかで使用することも可能である。
成される勾配波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器およびＧ
ｚ増幅器で構成される勾配増幅器システム１２７に印加
される。各勾配増幅器は、全体が参照符号１３９で表さ
れた集合体の中の対応する勾配コイルを励起することに
より、取得された信号を位置符号化するために使用され
る磁界勾配を生じさせる。勾配コイル集合体１３９は磁
石集合体１４１の一部を形成する。磁石集合体１４１に
は、分極用磁石１４０および全身用ＲＦコイル１５２が
含まれている。システム制御器１２２のトランシーバ・
モジュール１５０がパルスを発生する。これらのパルス
は、ＲＦ増幅器１５１により増幅され、送／受スイッチ
１５４によりＲＦコイル１５２に結合される。患者の中
の励起された核から放射される信号は同じＲＦコイル１
５２によって検知して、送／受スイッチ１５４を介して
前置増幅器１５３に結合することができる。増幅された
ＮＭＲ信号は、トランシーバ１５０の受信部で復調、フ
ィルタリングおよびディジタル化される。送／受スイッ
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、送信モードの間はＲＦ増幅器１５１
をコイル１５２に電気的に接続し、受信モードの間は前
置増幅器１５３をコイル１５２に電気的に接続する。送
／受スイッチ１５４により、別個のＲＦコイル（たとえ
ば、頭部コイルまたは表面コイル）を送信モードまたは
受信モードのいずれかで使用することも可能である。
【００１３】ＲＦコイル１５２によってピックアップさ
れたＮＭＲ信号はトランシーバ・モジュール１５０によ
ってディジタル化され、システム制御器１２２の中のメ
モリ・モジュール１６０に転送される。走査が完了し
て、データ・アレイ全体がメモリ・モジュール１６０内
に取得されると、アレイプ・ロセッサ１６１がデータを
フーリエ変換して画像データのアレイを作成する。この
画像データは直列リンク１１５を介してコンピュータ・
システム１０７に伝えられて、そこでディスク・メモリ
１１１に記憶される。操作卓１００から受けた指令に応
動して、この画像データはテープ駆動装置１１２に保管
してもよく、あるいは画像プロセッサ１０６で更に処理
して操作卓１００に送り、表示装置１０４に表示しても
よい。
れたＮＭＲ信号はトランシーバ・モジュール１５０によ
ってディジタル化され、システム制御器１２２の中のメ
モリ・モジュール１６０に転送される。走査が完了し
て、データ・アレイ全体がメモリ・モジュール１６０内
に取得されると、アレイプ・ロセッサ１６１がデータを
フーリエ変換して画像データのアレイを作成する。この
画像データは直列リンク１１５を介してコンピュータ・
システム１０７に伝えられて、そこでディスク・メモリ
１１１に記憶される。操作卓１００から受けた指令に応
動して、この画像データはテープ駆動装置１１２に保管
してもよく、あるいは画像プロセッサ１０６で更に処理
して操作卓１００に送り、表示装置１０４に表示しても
よい。
【００１４】トランシーバ１５０のより詳細について
は、米国特許第４，９５２，８７７号明細書および同第
４，９２２，７３６号明細書を参照されたい。
は、米国特許第４，９５２，８７７号明細書および同第
４，９２２，７３６号明細書を参照されたい。
【００１５】本発明は、図１のＭＲＩシステムを定期的
に試験して、印加された磁界勾配の誤差を測定し、この
測定された誤差を相殺するために使用される補償回路値
を計算する。
に試験して、印加された磁界勾配の誤差を測定し、この
測定された誤差を相殺するために使用される補償回路値
を計算する。
【００１６】周知のように、勾配磁界の歪みは、図２に
示されているように電流パルス１４をプリエンファシス
・フィルタ２４に印加して、参照符号２６で示されるよ
うに電流パルスを予め歪ませることにより、相殺するこ
とが出来る。予め歪まされて増幅された電流パルス２８
が勾配コイル１３９に印加される結果、所望の矩形の磁
界勾配パルス１８が形成される。典型的なＭＲ用途で
は、勾配パルスはデカルト座標系の各々の軸に印加され
るので、本発明を実施するためのＭＲシステムは全ての
３つの軸に沿って補正を達成するためには機能的に図２
に示したものと同様な手段を有する。しかし、簡単のた
め、以下の説明では、唯１つの軸に沿った補正について
言及する。
示されているように電流パルス１４をプリエンファシス
・フィルタ２４に印加して、参照符号２６で示されるよ
うに電流パルスを予め歪ませることにより、相殺するこ
とが出来る。予め歪まされて増幅された電流パルス２８
が勾配コイル１３９に印加される結果、所望の矩形の磁
界勾配パルス１８が形成される。典型的なＭＲ用途で
は、勾配パルスはデカルト座標系の各々の軸に印加され
るので、本発明を実施するためのＭＲシステムは全ての
３つの軸に沿って補正を達成するためには機能的に図２
に示したものと同様な手段を有する。しかし、簡単のた
め、以下の説明では、唯１つの軸に沿った補正について
言及する。
【００１７】図２の電流パルスをどのように成形する
か、従って所望の形状にするためにプリエンファシス・
フィルタ２４をどのように構成するかを決定するため
に、先ず除去すべき歪みの性質を測定して分析するする
必要がある。各々がＭＲ活性物質、例えば、ほぼ０．４
ｃｃの０．５Ｍ ＣｕＳＯ4 を添加した水を入れた直径
１／４インチのアクリル管から成る２つのサンプルが、
勾配の原点「０」（すなわち、システムのアイソセンタ
ー）から距離「ｘ1 」および「ｘ2 」の所にそれぞれ配
置される。これらのサンプルは、磁界勾配パルスによる
歪みを測定するために使用されるＮＭＲ信号源として作
用する。図３は、１つのサンプルについて１つの軸でＮ
ＭＲ信号（ＦＩＤ）を発生するために用いられるパルス
・シーケンスを示す。前に示したように、パルス・シー
ケンスは、他の軸、すなわちそれに沿って補償を必要と
する勾配が印加される他の軸についても繰り返される。
か、従って所望の形状にするためにプリエンファシス・
フィルタ２４をどのように構成するかを決定するため
に、先ず除去すべき歪みの性質を測定して分析するする
必要がある。各々がＭＲ活性物質、例えば、ほぼ０．４
ｃｃの０．５Ｍ ＣｕＳＯ4 を添加した水を入れた直径
１／４インチのアクリル管から成る２つのサンプルが、
勾配の原点「０」（すなわち、システムのアイソセンタ
ー）から距離「ｘ1 」および「ｘ2 」の所にそれぞれ配
置される。これらのサンプルは、磁界勾配パルスによる
歪みを測定するために使用されるＮＭＲ信号源として作
用する。図３は、１つのサンプルについて１つの軸でＮ
ＭＲ信号（ＦＩＤ）を発生するために用いられるパルス
・シーケンスを示す。前に示したように、パルス・シー
ケンスは、他の軸、すなわちそれに沿って補償を必要と
する勾配が印加される他の軸についても繰り返される。
【００１８】測定シーケンスは、自由誘導減衰（ＦＩ
Ｄ）信号を発生させる９０°ＲＦパルスに印加によって
続けられる勾配パルスを有する。時間依存性磁界成分が
磁界勾配パルスによって何ら発生されない場合、サンプ
ル物体は磁界勾配パルスの全持続時間にわたって一様な
一定の磁界の中に浸かっている。その結果、ＦＩＤの瞬
時周波数は時間の関数として一定になる。しかしなが
ら、勾配パルスは図３に破線で示されているように時間
依存性磁界成分を含んでいる場合、サンプル物体におけ
る磁界はＦＩＤの間に変化し、またＦＩＤ信号の瞬時位
相および周波数も変化する。ＦＩＤ信号の導関数をとる
ことによって、勾配パルスに対するシステムの時間依存
性応答の大きさを測定することが出来る。勾配磁界にお
ける時間依存性応答すなわち誤差を測定するために使用
される方法についての更に詳しい説明は、１９９０年８
月２１日発行の米国特許第４，９５０，９９４号明細書
を参照されたい。
Ｄ）信号を発生させる９０°ＲＦパルスに印加によって
続けられる勾配パルスを有する。時間依存性磁界成分が
磁界勾配パルスによって何ら発生されない場合、サンプ
ル物体は磁界勾配パルスの全持続時間にわたって一様な
一定の磁界の中に浸かっている。その結果、ＦＩＤの瞬
時周波数は時間の関数として一定になる。しかしなが
ら、勾配パルスは図３に破線で示されているように時間
依存性磁界成分を含んでいる場合、サンプル物体におけ
る磁界はＦＩＤの間に変化し、またＦＩＤ信号の瞬時位
相および周波数も変化する。ＦＩＤ信号の導関数をとる
ことによって、勾配パルスに対するシステムの時間依存
性応答の大きさを測定することが出来る。勾配磁界にお
ける時間依存性応答すなわち誤差を測定するために使用
される方法についての更に詳しい説明は、１９９０年８
月２１日発行の米国特許第４，９５０，９９４号明細書
を参照されたい。
【００１９】図４は補償フィルタの好ましい実施態様を
示し、このフィルタは入力端子３００に接続された演算
増幅器３０１を含む。演算増幅器３０１の出力は母線３
０２に接続され、母線３０２は破線で示した複数の指数
回路３０３乃至３０５に対する入力として作用する。指
数回路３０３乃至３０５の出力は共通のフィルタ出力端
子３０６に接続され、フィルタ出力端子３０６は帰還抵
抗３０７を介して入力端子３００に接続される。３つの
指数回路３０３乃至３０５が示されているが、その数は
ＭＲ測定の結果および適切な結果を得るのに必要な精度
に依存して定められることが明らかであろう。
示し、このフィルタは入力端子３００に接続された演算
増幅器３０１を含む。演算増幅器３０１の出力は母線３
０２に接続され、母線３０２は破線で示した複数の指数
回路３０３乃至３０５に対する入力として作用する。指
数回路３０３乃至３０５の出力は共通のフィルタ出力端
子３０６に接続され、フィルタ出力端子３０６は帰還抵
抗３０７を介して入力端子３００に接続される。３つの
指数回路３０３乃至３０５が示されているが、その数は
ＭＲ測定の結果および適切な結果を得るのに必要な精度
に依存して定められることが明らかであろう。
【００２０】図４について更に説明すると、指数回路３
０３乃至３０５の各々は、その入力に結合コンデンサＣ
を含み、結合コンデンサＣは単極双投スイッチ３０８を
介して演算増幅器３０９に接続される。ポテンショメー
タＲｘがまた演算増幅器３０９の入力に接続されてい
て、コンデンサＣと共にＲＣ回路を構成する。別のポテ
ンショメータＲｙが演算増幅器３０９の出力に接続さ
れ、そのワイパー接点が抵抗Ｒｏを介してフィルタ出力
端子３０６に接続されている。ポテンショメータＲｘお
よびＲｙは適切な時定数τi およびオーバーシュート部
分αi を与えるように調節される。この調節は較正ステ
ップで行われ、較正ステップでは、スイッチ３０８が抵
抗Ｒｃを介して１０ボルト基準３１０を演算増幅器３０
９に印加するように切り換えられる。ポテンショメータ
Ｒｘが演算増幅器３０９の出力に所定の電圧Ｖ1 を供給
するように設定され、ポテンショメータＲｙがそのワイ
パーに所定の電圧Ｖ2 を供給するように設定される。所
定の電圧Ｖ1 およびＶ2 は、回路構成部品の値と共に、
τi およびαi の値を使用して、計算される。指数回路
３０３乃至３０５の各々は、このように別々に較正され
た後、スイッチ３０８がその動作位置にに戻される。従
って、補償フィルタは、その入力に印加される信号に補
償を与える１つ以上の指数回路を含む。当業者には明ら
かなように、他の勾配波形プリエンファシス方法を用い
ることが出来る。例えば、米国特許第５，２８９，１２
７号明細書に記載されているようにプリエンファシスを
ディジタル式に行うことが出来る。
０３乃至３０５の各々は、その入力に結合コンデンサＣ
を含み、結合コンデンサＣは単極双投スイッチ３０８を
介して演算増幅器３０９に接続される。ポテンショメー
タＲｘがまた演算増幅器３０９の入力に接続されてい
て、コンデンサＣと共にＲＣ回路を構成する。別のポテ
ンショメータＲｙが演算増幅器３０９の出力に接続さ
れ、そのワイパー接点が抵抗Ｒｏを介してフィルタ出力
端子３０６に接続されている。ポテンショメータＲｘお
よびＲｙは適切な時定数τi およびオーバーシュート部
分αi を与えるように調節される。この調節は較正ステ
ップで行われ、較正ステップでは、スイッチ３０８が抵
抗Ｒｃを介して１０ボルト基準３１０を演算増幅器３０
９に印加するように切り換えられる。ポテンショメータ
Ｒｘが演算増幅器３０９の出力に所定の電圧Ｖ1 を供給
するように設定され、ポテンショメータＲｙがそのワイ
パーに所定の電圧Ｖ2 を供給するように設定される。所
定の電圧Ｖ1 およびＶ2 は、回路構成部品の値と共に、
τi およびαi の値を使用して、計算される。指数回路
３０３乃至３０５の各々は、このように別々に較正され
た後、スイッチ３０８がその動作位置にに戻される。従
って、補償フィルタは、その入力に印加される信号に補
償を与える１つ以上の指数回路を含む。当業者には明ら
かなように、他の勾配波形プリエンファシス方法を用い
ることが出来る。例えば、米国特許第５，２８９，１２
７号明細書に記載されているようにプリエンファシスを
ディジタル式に行うことが出来る。
【００２１】本発明は、補償フィルタにおける最適な補
償パラメータτi およびαi を計算する方法である。こ
れを達成するプロセスが図５の流れ図に示されており、
それは図１のＭＲＩシステムについての較正手順として
実施される。
償パラメータτi およびαi を計算する方法である。こ
れを達成するプロセスが図５の流れ図に示されており、
それは図１のＭＲＩシステムについての較正手順として
実施される。
【００２２】勾配の歪みが渦電流のみによるものである
と仮定し、指数関数的応答を持つ線形システムを使用し
てこの歪みをモデル化できると仮定した従来の方法と異
なり、本発明の第１の目的は、補償パラメータ設定値の
関数として勾配歪みを実際に測定することである。処理
ブロック２００で示されているように、最初のステップ
は、補償パラメータτi およびαi の種々の設定値と勾
配歪み関数をサンプリングするために使用される種々の
勾配波形とをリスト（一覧表）にするスケジュールを作
成することである。好ましい実施態様では、各々のサン
プルの測定のために３つのτi の値および３つのαi の
値が必要とされる。６つの補償パラメータの各々は、予
想される最適値の両側の各々によく広がる複数の値に設
定されるべきであり、これらの設定値の組合せおよび順
列の全てが、全要因分析（full factorial experimen
t）と呼ばれるものでサンプリングされるべきである。
これは、３つのτi およびαi の各々について丁度３つ
の値で各々の補償パラメータをサンプリングするのに７
２９個の別々の測定値を必要とする。しかしながら、好
ましい実施態様では、Ｒ．Ｈ．マイヤーズおよびＤ．
Ｃ．モンゴメリイの著書「response Surface Metholog
y」（１９９５）に述べられているような中心複合設計
（central composite design）を使用して、各々の勾配
軸および各々の勾配波形について５３個のみの測定を必
要とするサンプル・スケジュールが作成される。
と仮定し、指数関数的応答を持つ線形システムを使用し
てこの歪みをモデル化できると仮定した従来の方法と異
なり、本発明の第１の目的は、補償パラメータ設定値の
関数として勾配歪みを実際に測定することである。処理
ブロック２００で示されているように、最初のステップ
は、補償パラメータτi およびαi の種々の設定値と勾
配歪み関数をサンプリングするために使用される種々の
勾配波形とをリスト（一覧表）にするスケジュールを作
成することである。好ましい実施態様では、各々のサン
プルの測定のために３つのτi の値および３つのαi の
値が必要とされる。６つの補償パラメータの各々は、予
想される最適値の両側の各々によく広がる複数の値に設
定されるべきであり、これらの設定値の組合せおよび順
列の全てが、全要因分析（full factorial experimen
t）と呼ばれるものでサンプリングされるべきである。
これは、３つのτi およびαi の各々について丁度３つ
の値で各々の補償パラメータをサンプリングするのに７
２９個の別々の測定値を必要とする。しかしながら、好
ましい実施態様では、Ｒ．Ｈ．マイヤーズおよびＤ．
Ｃ．モンゴメリイの著書「response Surface Metholog
y」（１９９５）に述べられているような中心複合設計
（central composite design）を使用して、各々の勾配
軸および各々の勾配波形について５３個のみの測定を必
要とするサンプル・スケジュールが作成される。
【００２３】再び図５について説明すると、次のステッ
プは、処理ブロック２０１で示されているように勾配波
形を作成し、処理ブロック２０２で示されているように
補償パラメータの各々のサンプル設定値で得られる勾配
誤差を測定することである。補償パラメータのサンプル
の組が補償フィルタ２４にダウンロードされた後、図３
のパルス・シーケンスが各々の測定のために使用され
る。取得されたＦＩＤ信号の位相の導関数が、補償パラ
メータのサンプルの組でｉ＝１．．．Ｎおよびｊ＝
１．．．Ｍとして各々の波形ｉおよび各々の時間間隔ｊ
について勾配誤差の大きさを測定するために計算され
る。
プは、処理ブロック２０１で示されているように勾配波
形を作成し、処理ブロック２０２で示されているように
補償パラメータの各々のサンプル設定値で得られる勾配
誤差を測定することである。補償パラメータのサンプル
の組が補償フィルタ２４にダウンロードされた後、図３
のパルス・シーケンスが各々の測定のために使用され
る。取得されたＦＩＤ信号の位相の導関数が、補償パラ
メータのサンプルの組でｉ＝１．．．Ｎおよびｊ＝
１．．．Ｍとして各々の波形ｉおよび各々の時間間隔ｊ
について勾配誤差の大きさを測定するために計算され
る。
【００２４】 Ｇerror(i,j)＝Ｇmeasured(i,j)−Ｇideal(i,j) 勾配が切り換えられた後の３つの時間間隔において生じ
る最大誤差が記録されて、その後に続く計算で使用され
る。第１の時間間隔は０〜２００マイクロ秒であり、第
２の時間間隔は２００〜５００マイクロ秒であり、第３
の時間間隔は５００〜１０００マイクロ秒である。勾配
誤差は、勾配駆動装置の非線形の作用および勾配コイル
１３９内の静電容量の影響を含めて、渦電流以外の多く
の因子によって引き起こされ、そしてこれらの因子は勾
配波形の階段状の変化に続く異なる時間間隔にわたって
勾配に影響を及ぼすことが判った。勾配増幅器の非線形
性および勾配コイル構造の異常が第１の時間間隔の間に
かなりの短期勾配誤差を生じることが判った。これらの
誤差は、渦電流誤差に特有の指数関数的減衰関数に測定
された勾配誤差を当てはめようと試みた従来の方法にお
いては、判明しておらず、すなわち補償されていなかっ
た。
る最大誤差が記録されて、その後に続く計算で使用され
る。第１の時間間隔は０〜２００マイクロ秒であり、第
２の時間間隔は２００〜５００マイクロ秒であり、第３
の時間間隔は５００〜１０００マイクロ秒である。勾配
誤差は、勾配駆動装置の非線形の作用および勾配コイル
１３９内の静電容量の影響を含めて、渦電流以外の多く
の因子によって引き起こされ、そしてこれらの因子は勾
配波形の階段状の変化に続く異なる時間間隔にわたって
勾配に影響を及ぼすことが判った。勾配増幅器の非線形
性および勾配コイル構造の異常が第１の時間間隔の間に
かなりの短期勾配誤差を生じることが判った。これらの
誤差は、渦電流誤差に特有の指数関数的減衰関数に測定
された勾配誤差を当てはめようと試みた従来の方法にお
いては、判明しておらず、すなわち補償されていなかっ
た。
【００２５】再び図５について説明すると、処理ブロッ
ク２００で作成されたスケジュールに載っている補償パ
ラメータの各々のサンプルの組で３つの勾配誤差値を測
定するループが確立される。このプロセスは、繰返し補
償パラメータを設定しＭＲＩシステムを動作させ、図３
のパルス・シーケンスを使用して勾配誤差を測定するも
のとして可視化することが出来る。補償パラメータは、
このサンプリング・プロセスの際に、求めようとしてい
る最適設定値を含んでいると考えられる或る範囲の値に
設定される。その結果得られた勾配誤差値は応答面の画
像を提供する、すなわちＭＲＩシステムが補償パラメー
タの異なる設定値にどのように応答するかを表す。更に
詳しく述べると、測定された勾配誤差は特定のＭＲＩシ
ステムの勾配誤差関数をサンプリングする。判定ブロッ
ク２０４で示されるように、このサンプリングが完了し
たとき、測定されたサンプル値から勾配誤差関数が計算
される。
ク２００で作成されたスケジュールに載っている補償パ
ラメータの各々のサンプルの組で３つの勾配誤差値を測
定するループが確立される。このプロセスは、繰返し補
償パラメータを設定しＭＲＩシステムを動作させ、図３
のパルス・シーケンスを使用して勾配誤差を測定するも
のとして可視化することが出来る。補償パラメータは、
このサンプリング・プロセスの際に、求めようとしてい
る最適設定値を含んでいると考えられる或る範囲の値に
設定される。その結果得られた勾配誤差値は応答面の画
像を提供する、すなわちＭＲＩシステムが補償パラメー
タの異なる設定値にどのように応答するかを表す。更に
詳しく述べると、測定された勾配誤差は特定のＭＲＩシ
ステムの勾配誤差関数をサンプリングする。判定ブロッ
ク２０４で示されるように、このサンプリングが完了し
たとき、測定されたサンプル値から勾配誤差関数が計算
される。
【００２６】図５において、勾配誤差関数は、処理ブロ
ック２０６において、サンプル値を多項式に当てはめる
ことによって計算される。多数の異なる多項式を使用す
ることが出来るが、好ましい実施態様では、６つの変数
を持つ二次方程式我使用される。というのは、二次項お
よび交叉項が勾配誤差関数を正確に定義するのに十分で
あると信じられるからである。数学的に表すと、方程式
は次の通りである。
ック２０６において、サンプル値を多項式に当てはめる
ことによって計算される。多数の異なる多項式を使用す
ることが出来るが、好ましい実施態様では、６つの変数
を持つ二次方程式我使用される。というのは、二次項お
よび交叉項が勾配誤差関数を正確に定義するのに十分で
あると信じられるからである。数学的に表すと、方程式
は次の通りである。
【００２７】 Ｇerror(i,j)＝Ｃ0(i,j)＋Ｃ1(i,j)τ1＋Ｃ2(i,j)τ2＋Ｃ3(i,j)τ3 ＋Ｃ4(i,j)α1＋Ｃ5(i,j)α2＋Ｃ6(i,j)α3＋Ｃ7(i,j)τ1 2 ＋Ｃ8(i,j)τ2 2＋Ｃ9(i,j)τ3 2＋Ｃ10(i,j)α1 2＋Ｃ11(i,j)α2 2 ＋Ｃ12(i,j)α3 2＋Ｃ13(i,j)τ1τ2＋Ｃ14(i,j)τ1τ3 ＋Ｃ15(i,j)τ1α1＋Ｃ16(i,j)τ1α2＋Ｃ17(i,j)τ1α3 ＋Ｃ18(i,j)τ2τ3＋Ｃ19(i,j)τ2α1＋Ｃ20(i,j)τ2α2 ＋Ｃ21(i,j)τ2α3＋Ｃ22(i,j)τ3α1＋Ｃ23(i,j)τ3α2 ＋Ｃ24(i,j)τ3α3＋Ｃ25(i,j)α1α2＋Ｃ26(i,j)α1α3 ＋Ｃ27(i,j)α2α3 従来、測定された誤差を多項式に当てはめるための多く
の方法が知られており、例えば、その幾つかの方法が、
「The American Statiscian ３２」１７−２２頁および
「Corrigennda３２」１４６頁に所載のＤ．Ｃ．ホアグ
リンおよびＲ．Ｅ．ウェルシュの論文「The Hat Matrix
in Regression and ANOVA」（１９７８）；「ASA1997
Proceedings of Statistical Computing Section」に所
載のＰ．Ｆ．ヴェルマン、Ｊ．シーマンおよびＩ．Ｅ．
アレンの論文「Evaluating PackageRegression Routine
s」（１９９７）；およびＳ．ワイスバーグの著書「App
lied Linear Regression」（ジョン・ワイリイ・アンド
・サンズ社、１９８０）に記載されている。
の方法が知られており、例えば、その幾つかの方法が、
「The American Statiscian ３２」１７−２２頁および
「Corrigennda３２」１４６頁に所載のＤ．Ｃ．ホアグ
リンおよびＲ．Ｅ．ウェルシュの論文「The Hat Matrix
in Regression and ANOVA」（１９７８）；「ASA1997
Proceedings of Statistical Computing Section」に所
載のＰ．Ｆ．ヴェルマン、Ｊ．シーマンおよびＩ．Ｅ．
アレンの論文「Evaluating PackageRegression Routine
s」（１９９７）；およびＳ．ワイスバーグの著書「App
lied Linear Regression」（ジョン・ワイリイ・アンド
・サンズ社、１９８０）に記載されている。
【００２８】当てはめ処理２０６の結果は、勾配誤差関
数について二次方程式を定める１組の係数Ｃk であり、
ここで、ｋ＝１、．．．．、２７である。この処理２０
６はＮＭ回、すなわちＮ個の勾配波形の各々について且
つＭ個の時間間隔の各々について１度ずつ実行される。
Ｍ組の係数が計算されたことが判定ブロック２０８で判
定されたとき、システムは判定ブロック２０９で計算を
更にＮ回行われたか判定する。その後、システムは勾配
誤差を最小にする補償パラメータ設定値を決定するため
に動作し続ける。
数について二次方程式を定める１組の係数Ｃk であり、
ここで、ｋ＝１、．．．．、２７である。この処理２０
６はＮＭ回、すなわちＮ個の勾配波形の各々について且
つＭ個の時間間隔の各々について１度ずつ実行される。
Ｍ組の係数が計算されたことが判定ブロック２０８で判
定されたとき、システムは判定ブロック２０９で計算を
更にＮ回行われたか判定する。その後、システムは勾配
誤差を最小にする補償パラメータ設定値を決定するため
に動作し続ける。
【００２９】図５において、処理ブロック２１０で示さ
れるように、勾配誤差関数の最小値を見付けることによ
って最適設定値が計算される。数式で表すと、
れるように、勾配誤差関数の最小値を見付けることによ
って最適設定値が計算される。数式で表すと、
【００３０】
【数１】
【００３１】が最小にされる。ここで、ｗ（ｉ，ｊ）は
結果が最適になるように選ばれる重み係数である。一例
として、ｗ（ｉ，ｊ）＝１を使用し得る。
結果が最適になるように選ばれる重み係数である。一例
として、ｗ（ｉ，ｊ）＝１を使用し得る。
【００３２】二次方程式として表された関数の最小値を
見付けることは、周知の問題であり、それについて多く
の周知の解法がある。好ましい実施態様では、非線形最
適化方法が使用され、これはマイクロソフト社からプロ
グラムとして商業上入手することが出来る。それは、商
標名「エクセル（ＥＸＣＥＬ）」の名前で販売されてい
る製品の一部である「ソルバー（ＳＯＬＶＥＲ）」とい
う名称の非線形最小自乗オプティマイザである。好まし
い実施態様では、３つの別々の時間間隔に対応して３つ
の別々の勾配誤差関数があり、これらの３つの別々の関
数の和が最小にされる。好ましい実施態様では、３つの
関数は全て等しく重み付けされるが、ＭＲＩシステムに
よっては、各々の時間間隔に異なる重み付けを行うこと
が好ましいこともあることが認識される。最小化プロセ
スの出力は１組の６つの補償パラメータ（α1 、α2 、
α3 、τ1 、τ2 およびτ3 ）である。これらは図１の
ＭＲＩシステムに使用されたとき勾配誤差を最小にす
る。この１組の最適な補償パラメータ値は、処理ブロッ
ク２１２で示されているようにプリエンファシス・フィ
ルタ２４を設定するために使用される。この最後のステ
ップは図４のアナログ回路内のポテンショメータを調節
することによって行われるが、他の補正回路も知られて
おり、ディジタル補正回路またはソフトウエアを用いる
ときは自動的に補正を行うことも出来る。
見付けることは、周知の問題であり、それについて多く
の周知の解法がある。好ましい実施態様では、非線形最
適化方法が使用され、これはマイクロソフト社からプロ
グラムとして商業上入手することが出来る。それは、商
標名「エクセル（ＥＸＣＥＬ）」の名前で販売されてい
る製品の一部である「ソルバー（ＳＯＬＶＥＲ）」とい
う名称の非線形最小自乗オプティマイザである。好まし
い実施態様では、３つの別々の時間間隔に対応して３つ
の別々の勾配誤差関数があり、これらの３つの別々の関
数の和が最小にされる。好ましい実施態様では、３つの
関数は全て等しく重み付けされるが、ＭＲＩシステムに
よっては、各々の時間間隔に異なる重み付けを行うこと
が好ましいこともあることが認識される。最小化プロセ
スの出力は１組の６つの補償パラメータ（α1 、α2 、
α3 、τ1 、τ2 およびτ3 ）である。これらは図１の
ＭＲＩシステムに使用されたとき勾配誤差を最小にす
る。この１組の最適な補償パラメータ値は、処理ブロッ
ク２１２で示されているようにプリエンファシス・フィ
ルタ２４を設定するために使用される。この最後のステ
ップは図４のアナログ回路内のポテンショメータを調節
することによって行われるが、他の補正回路も知られて
おり、ディジタル補正回路またはソフトウエアを用いる
ときは自動的に補正を行うことも出来る。
【００３３】従来の方法におけるようにその形について
仮定を行うよりも実際に勾配誤差関数を計算することに
よって、時間依存性勾配誤差を顕著に低減できることが
判った。本発明の方式は、勾配増幅器の非線形性および
勾配コイルの異常によって生じる誤差を補償するのに特
に優れている。
仮定を行うよりも実際に勾配誤差関数を計算することに
よって、時間依存性勾配誤差を顕著に低減できることが
判った。本発明の方式は、勾配増幅器の非線形性および
勾配コイルの異常によって生じる誤差を補償するのに特
に優れている。
【図１】本発明を用いるＭＲＩシステムのブロック図で
ある。
ある。
【図２】の一部を形成する勾配磁界発生素子のブロック
図である。
図である。
【図３】本発明の好ましい態様を実施するために図１の
ＭＲＩシステムによって用いられるパルス・シーケンス
を表すグラフである。
ＭＲＩシステムによって用いられるパルス・シーケンス
を表すグラフである。
【図４】図２内の１つのブロックを形成するプリエンフ
ァシス・フィルタの概略回路図である。
ァシス・フィルタの概略回路図である。
【図５】本発明を実施するために図１のＭＲＩシステム
で使用される較正プロセスの流れ図である。
で使用される較正プロセスの流れ図である。
１４ 電流パルス ２４ プリエンファシス・フィルタ １００ 操作卓 １０２ キーボード制御パネル １０４ 表示装置 １０６ 画像プロセッサ・モジュール １０７ コンピュータ・システム １０８ ＣＰＵモジュール １１１ ディスク記憶装置 １１２ テープ駆動装置 １１３ メモリ・モジュール １１９ ＣＰＵモジュール １２１ パルス発生器モジュール １２２ システム制御器 １２７ 勾配増幅器システム １２９ 生理的取得制御器 １３３ 走査室インタフェース回路 １３４ 患者位置決めシステム １３９ 勾配コイル集合体 １４０ 分極用磁石 １４１ 磁石集合体 １５０ トランシーバ・モジュール １５１ ＲＦ増幅器 １５２ 全身用ＲＦコイル １５３ 前置増幅器 １５４ 送／受スイッチ １６０ メモリ・モジュール １６１ アレイ・プロセッサ ３０３、３０４、３０５ 指数回路 ３０８ スイッチ ３０１、３０９ 演算増幅器
フロントページの続き (72)発明者 アレクサンダー・ガニン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ホワ イトフィッシュ・ベイ、ノース・レイク・ ドライブ、6100番
Claims (7)
- 【請求項１】 ＭＲシステムの磁界を補償する方法にお
いて、 Ａ）ＭＲシステム中の補正回路についての補償パラメー
タを１組のサンプル値に設定するステップ、 Ｂ）前記ＭＲシステムを使用してパルス・シーケンスを
実行して、磁界に生じた誤差を測定するステップ、 Ｃ）前記ステップＡおよびＢを繰り返して、異なる組の
サンプル値における磁界の誤差を測定するステップ、 Ｄ）前記の測定された誤差を所定の多項式に当てはめる
ことによって、磁界に生じた誤差を補償パラメータの関
数として表す勾配誤差関数を計算するステップ、 Ｅ）前記勾配誤差関数の最小値を見付けることによっ
て、最適な１組の補償パラメータ値を計算するステッ
プ、並びに Ｆ）ＮＭＲデータを取得するために前記ＭＲシステムの
補正回路に前記最適なパラメータ値を使用するステップ
を有することを特徴とする磁界補償方法。 - 【請求項２】 前記ステップＣにおいて前記異なる組の
サンプル値が中心複合設計を使用して選ばれる請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 前記多項式が二次方程式である請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 各々のサンプル内に６つの補償パラメー
タ値がある請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記ステップＢのパルス・シーケンスで
磁界の値を変更した後で、磁界に生じた誤差を測定誌、
前記ステップＤで対応する複数の勾配誤差関数を計算す
る請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記ステップＥで計算される前記最適な
１組の補償パラメータ値が、前記複数の勾配誤差関数を
使用して計算されるステップ請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 ＭＲシステムの磁界を補償する装置にお
いて、 Ａ）ＭＲシステム中の補正回路についての補償パラメー
タを１組のサンプル値に設定する手段、 Ｂ）前記ＭＲシステムを使用してパルス・シーケンスを
実行して、磁界に生じた誤差を測定する手段、 Ｃ）前記手段ＡおよびＢを順次繰り返し作動して、異な
る組のサンプル値における磁界の誤差を測定させる手
段、 Ｄ）前記の測定された誤差を所定の多項式に当てはめる
ことによって、磁界に生じた誤差を補償パラメータの関
数として表す勾配誤差関数を計算する手段、 Ｅ）前記勾配誤差関数の最小値を見付けることによっ
て、最適な１組の補償パラメータ値を計算する手段、並
びに Ｆ）ＮＭＲデータを取得するために前記ＭＲシステムの
補正回路に前記最適なパラメータ値を使用する手段を有
することを特徴とする磁界補償装置。
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| US08/990,610 US6025715A (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Method for compensating an MRI system for time dependent gradient field distortion |
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