JPS6095337A - 核磁気共鳴映像装置 - Google Patents

核磁気共鳴映像装置

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JPS6095337A
JPS6095337A JP58204326A JP20432683A JPS6095337A JP S6095337 A JPS6095337 A JP S6095337A JP 58204326 A JP58204326 A JP 58204326A JP 20432683 A JP20432683 A JP 20432683A JP S6095337 A JPS6095337 A JP S6095337A
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gradient magnetic
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magnetic resonance
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武田 隆三郎
Takeshi Shudo
主藤 剛
Takeshi Miyajima
宮島 剛
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385Systems 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分岐〕 本発明は、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場と傾
斜磁場とをパルス的に印加して被検体に核磁り共鳴(以
下NMRと称す)を生起させ、このNMR現象を映像化
する核磁気共鳴映像装置に関する。
〔発明の背景〕
パルスNMRについては公知であシ、その詳細はrpu
lse and pourier Transform
 N M R,J1971 T、 C,FARRAR,
E、 B、 BECKER著Academic pre
ss等を参照されたい。
核磁気共鳴映像装置(以下N sRN映像装置と称す)
は、空間情報を得るために均一な静磁場に重畳して次の
(1)式により与えられる空間の各位置に対応した強度
の磁場(以下傾斜磁場と称す)を印加する。
H=Ho 十G−・x十G y・Y 十G −・z−(
1)ただし、ここにHOは静磁場の大きさで6J)、G
、、G、、G、はそれぞれx、y、z方向ノ傾斜磁場の
傾斜の大きさを示している。なお、一般に静磁場の方向
を2方向とし、との静磁場の方向に直交した面内にX方
向とX方向を設けている。
上記の磁場を印加されたときに水素原子核、す々わち陽
子のNMRが生ずる共鳴周波数ωは、磁気回転比rと磁
場Hとの積によって得られる。すなわち、傾斜磁場Hが
印加されている空間の各点に対応する共鳴周波数ωは、
次の(2)式によシ与えられる。
ω=ω0+γG x ・X+γG、−Y+rG*−Z 
−(2)ここで、取シ扱いの簡単化のため、傾斜磁場が
X方向にだけ存在する場合について説明する。他の方向
についても同様に考えることができる。
傾斜磁場がX方向にだけ存在するため、Gア=G、=0
でらシ、(1) 、 ’ (2)式は次のごとく表わさ
れる。
H=Ho 十G−・X −(3) ω=ω。+γG8・X ・・・(4) 上記において、X方向には静磁場が存在しないため、ま
た一般に共鳴信号はω0との相対周波数Δωとして処理
されるので、実際に観測される信号は次の(5)式のよ
うになる。
Δω=γ・GxX ・・・(5) ところで、傾斜磁場の印加に際しては、コイルのインダ
クタンスや電源の容量の制約から、所定の磁場強度を得
るのに必然的に時間遅れを伴う。
このため、(3)式で与えられる磁場強度に達するまで
に時間を要し、磁場強度が一定になるまで(5)式で与
えられる相対周波数Δωが定まらない。すなわち、共鳴
周波数ΔωがXの値(空間位置)と対応しなくなり、必
要とする空間位置情報が得られない。
一方、磁化ベクトルは、(4)式で与えられる共鳴周波
数で回転するため、傾斜磁場の時間遅れは、(6)式で
与えられる位相口シを生ずる。
θ =f ω dtt ・・・(6) ただし、θは静磁場と直交する面での位相回りである。
位相は、傾斜磁場が零である位置の磁化ベクトルを基準
に見ると、共鳴周波数がXの値とともに変化するため、
(7)式で示すようにX値に比例して変化する。
Δ θ = x f r G Jリ d七i’ −(7
)これを防ぐには、高周波磁場照射からデータ取込みま
での間に磁化ベクトルが経験する傾斜磁場強度の積分量
((7)式)を零にすればよい。このためには、目的の
傾斜磁場の大きさG8を印加する前に、逆極性の−08
を印加する方法が有効である。この方法を第1図によっ
て説明すると、タイミングc 、 fの間の逆極性傾斜
磁場の効果(積分値)と、タイミングf、hの間の正極
性傾斜磁場の効果(MR分値)が互いに打消し合う時点
を、データ取込み開始タイミング点りとする方法である
なお、タイミングa 、 b間に印加する高周波磁場は
、スピン−格子緩和時間の情報を得るためのものである
しかしながら、この方法においても、傾斜磁場の立上υ
(立下り)の単位時間当りの変化量が一定であるため、
第2図に示すように、傾斜磁場強度が増大するにしたが
い、傾斜磁場の積分量が零となる点がり、からh2へと
遅れてくることは明らかである。
すなわち、傾斜磁場強度の変化によって同一のタイミン
グをもってデータの取込みを行うことができない欠点が
ある。
〔発明の目的〕
本発明は、傾斜磁場の立上シ時間、立下り時間を傾斜磁
場強度によらず所定の値にすることにより、傾斜磁場強
度の変化と関係なく傾斜磁場の印加から一定のタイミン
グをもってN M [(、信号を取込むことができるN
MR映像装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、傾斜磁場の立上り、立下シ特性を必要とする
傾斜磁場強度又は、傾斜磁場強度の変化率に比例して傾
斜磁場発生装置の出力を制御し、傾斜磁場の立上り時間
および立下シ時間が傾斜磁場強度によらず一定になるよ
うにし、傾斜磁場の印加に対してNMR,信号の取込み
のタイミングを傾斜磁場強度によらず所定の値になるよ
うにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を以下図面を用いて説明する。
第3図は、本発明に係るNMR映像装置の実施例の傾斜
磁場制御のブロック図である。第3図においてコンピュ
ータ1には、傾斜磁場の情報を格納するメモリ2とD/
A変換器3とが接続されている。D、/A変換器3の出
力側には定電流電源4が接続され、定電流電源4に接続
された傾斜磁場コイル5によって傾斜磁場を発生する。
メモリ2には、あらかじめ必要とする傾斜磁場の情報が
データとして作成され、書き込まれる。
例えば、第4図に示すようにメモリ2には、傾斜磁場の
振幅情報と波形情報とが書き込まれる。なお、図におい
てはデータをアドレスに対して直線(連続な関数)をも
って表記しているが、実際は各アドレスに対して、離数
的なディジタル道をもって与える。さらに、各データは
、傾斜磁場の時間系列に従って順次アドレスに書き込む
傾斜磁場の発生の際には第5図に示すようにコンピュー
タ1が、準備段階としてアドレス値をリセットする。次
に、メモリ2から傾斜磁場の振幅情報Aと波形情報Bを
読み出す。この2つの情報を乗算、又は必要に応じて演
算を加え、出力情報Cを得る。これを傾斜磁場制御信号
としてD/A変換器3へ出力する。その後、コンピュー
タlはアドレス値を更新し、適当な時間待ちを入れて同
じ動作をデータが書き込まれている最終アドレス値まで
行う。
一方、コンピュータ1よシ出力した傾斜磁場制御信号C
は、D/A変換器3において直ちにアナログ信号に変換
され、この信号の大きさに応じて定電流電源4の電流値
を設定して、傾斜磁場コイル5に流れる電流を制御して
必要な傾斜磁場を得ることができる。
第6図は、NMR信号を発生させるパルスシーケンスの
一例でおる。図示しない高周波磁場発生装置によ、99
0度励起パルス(高周波磁場パルス)を被検体に印加し
たあと、一定時間傾斜磁場を印加する。続いて極性の反
転した傾斜磁場を被検体に印加すると、この傾斜磁場の
磁場強度と印加時間との積が、最初の傾斜磁場強度と印
加時間との積に等しくなったところでNMR伯号の中心
がくる。すなわち、 h 1 1 −Halt++Ha+jz+ Hotis= Hazj
4+Hazls2 2 2 ・・・(8) となる点にNMR信号の中心がくる。
さらに(8)式を整理すると(9)式のようになる。
1 1 1 Ha(−t1+tz+ ta)=Hoz(t<+ts)
 −(9)2 2 2 (9)式においてHo+ とHogが同じ割合で変化す
るとき、’I + ”2 + tS r t4を一定値
にしておけば、t5 も一定値となる。そこで、立上シ
および立下9の単位時間当シの変化量をKとすると、a
I t、=tS =□ ・・・鵠 B 14=□ ・・・(111 に したがって、Ho+ 、Ho2の変化に比例してKを変
化させることによシ、’I + ’3 r 14を一定
にすることができる。そして、tSが一定であればtl
lも一定の値となシ、NMR信号の取込みタイミングを
一定にすることができる。すなわち、傾斜磁場の立上り
、立下りの単位時間当りの変化量を傾斜磁場強度(又は
傾斜磁場強度の変化率)に比例して変化させ、傾斜磁場
の立上り時間および立下シ時間を傾斜磁場強度によらず
一定にすることにより、NMFL信号の取込みタイミン
グを一定にできる。そして、この立上り時間及び立下り
時間は、任意に設定できる。このようにして得たNMR
信号、即ち被検体の磁化分布は、図示しない表示装置に
映像として映し出される。
なお、メモリ2に書き込む傾斜磁場の情報は、コンピュ
ータlが行う演算に関連して、第4図に示した例に限る
ことなく、自由に書き込むことも可能である。また、傾
斜磁場の情報として振幅と波形の2つの情報を持たなく
とも、傾斜磁場の情報として必要な数だけの波形を書き
込んでおくことも可能である。また、実施例によれば、
傾斜磁場制御信号(出力情報)の変化が急峻でないので
、傾斜磁場コイルは従来のものよりインダクタンスが大
きくともよく、同じ傾斜磁場強度を得るのに、定電流電
源の容量を小さくすることができる効果がろる。
さらに、傾斜磁場の制御は、メモリ2内に1゛き込まれ
た情報によシ行うため、その情報を書き換えることによ
υ、容易に傾斜磁場の制御値を変化させることができる
効果もある。また、情報の書き換えによって、印加する
傾斜磁場は、台形に限らず自由な波形を得ることができ
る効果もある。
本発明の他の実施例を、第7図、第8図に示す。
第7図では、第3図に示した実施例に加えて、メモリ2
にカウンタ6、コンピュータ1とメモリ2の出力に乗算
器7とが設けられ、D/A変換器3に接続されている。
メモリ2には、傾斜磁場の極性を含めた、波形情報をあ
らかじめ書き込んでおく。傾斜磁場を発生させるときは
、コンピュータ1が、スタート信号をカウンタ6に出力
する。カウンタ6は、メモリ2のアドレスを逐次更新し
、傾斜磁場の波形情報を乗算器7に出力する。同時にコ
ンピュータ1は、傾斜磁場の振幅情報を乗算器7に出力
する。
乗算器7は、1人力された波形情報と振幅情報との積を
傾斜磁場制御信号として定電流電源4に与え行なうのに
対して、乗算器7がアナログ演算を行う場合の構成を示
したものである。本実施例においては、傾斜磁場の波形
の演算処理をコンピュータでなく回路で実現している。
このだめ、高速な処理が可能となるばかりでなく、コン
ピュータの作業が減少するため、他の処理を同時に行う
ことも可能となる効果がある。
本発明の更に他の実施例を、第9図に示す。コンピュー
タ1の出力はD/A変換器3でアナログ信号に変換され
微分回路8に入力される。微分回路8の出力にはピーク
ホールド回路10、さらに定電流回路11が接続され、
コンテンプ12を充放電する。定電流電源4は、コンデ
ンサ12の両端の電圧によシ駆動され、傾斜磁場コイル
5に電流を流し傾斜磁場を発生する。また、微分回路8
の入力と定電流回路11の出力の電圧とは比較器9によ
って比較され、その出力がピークホールド回路をリセッ
トする。
以下動作を第10図に示す波形をもとにして説明する。
コンピュータ1は、傾斜磁場の振幅と極性の情報を発生
し、D、/A変換器3に出力する(第10図(5))。
D/A変換器3は、ディジタル信号を直ちにアナログ信
号に変換し、微分回路8と比較器9に入力する。微分回
路8は、入力の変化量と極性を出力する(第10図(2
))。これを次のピークホールド回路10で極性と振幅
を保持する(第10図0)。定電流回路11は、ピーク
ホールド回路lOの出力電圧に応じた電流をコンデンサ
12に流す。これにより、コンデンサ12の両端の電圧
は直線的に変化するウ一方、コンデンサ12の両端の電
圧は、比較器9のもう一方に入力され、入力電圧と比較
される。そして、コンテ/す120両端の電圧が入力端
子と等しくなると比較器9は、ピークホールド回路10
にリセット信号を送り、ピークホールド回路10の出力
が零になる。同時に、定電流回路11の出力も零になり
、コンデンサ12の両端の電圧が保持される(第10図
り)。定電流電源4は、コンテンプ12の両端の電圧値
に応じた電流を傾斜磁場コイル5に流し、必要な傾斜磁
場を得る。この回路もコンデンサ12の充放電による傾
斜磁場の波形情報とコンピュータ1より送り出される傾
斜磁場の振幅情報とを、比較器9などの回路によって演
算処理していると見なすことができる。本実施例では、
コンピュータ1のもつ傾斜磁場の情報としては、その振
幅情報だけで必要とする傾斜磁場制御信号を得ることが
できる効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、傾斜磁場の立上り
時間、立下り時間を傾斜磁場強度によらず所定の値にす
ることによシ、傾斜磁場強度が変化しても傾斜磁場の印
加から一定のタイミングでN M a信号を取込むこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の傾斜磁場の印加方法の例を示す図、第2
図は従来の傾斜磁場の印加方法による信号取込みタイミ
ングのずれが生ずる理由を示す図、第3図は本発明に係
るNMR映像装置の傾斜磁場制御の実施例を示すブロッ
ク図、第4図は前記実施例による傾斜磁場の情報の一例
を示す図、第5図は前記実施例におけるコンピュータの
動作を示す流れ図、第6図は前記実施例における傾斜磁
場のシーケンスを示す図、第7図及び第8図は本発明に
係るNMR映像装置の傾斜磁場制御の他の実施例を示す
図、第9図は本発明に係るNMR映像装置の傾斜磁場制
御の更に他の実施例のブロック図、第10図いン〜第1
0図(C))は第9図に示した傾斜磁場制御方法による
傾斜磁場の情報の一例を示す図である。 l・・・コンピュータ、2・・・メモリ、3・・・D/
A変換器、4・・・定電流電源、5・・・傾斜磁場コイ
ノペ6・・・カウンタ、7・・・乗算器、8・・・微分
回路、9・・・比較器、10・・ピークホールド回路、
11・・・定電流回路、12・・・コンデンサ。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 翳2図 第6図 も冑図 も8図 躬9図 [− [− 宿10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、被検体が置かれる空間に一様な磁場を発生させる静
    磁場発生装置と、前記空間の位置によって強度の異なる
    磁場を発生させる傾斜磁場発生装置と、前記被検体に核
    磁気共鳴現象を生起させる高周波磁場発生装置と、前記
    核磁気共鳴現象から前記被検体の磁化分布を検出する磁
    化分布検出装置と、この磁化分布検出装置の検出信号に
    応じて磁化分布を表示する表示装置とを備えた核磁気共
    鳴映像装置において、前記傾斜磁場発生装置に傾斜磁場
    の傾斜の大きさを与えるとともに、傾斜磁場の傾斜の大
    きさによらず前記傾斜磁場発生装置を介して前記傾斜磁
    場の立上げ時間及び立下げ時間を所定の値にする制御装
    置を設けたことを特徴とする核磁気共鳴映像装置。
JP58204326A 1983-10-31 1983-10-31 核磁気共鳴映像装置 Granted JPS6095337A (ja)

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JP58204326A JPS6095337A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 核磁気共鳴映像装置

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JP58204326A JPS6095337A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 核磁気共鳴映像装置

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JPS6095337A true JPS6095337A (ja) 1985-05-28
JPH0436696B2 JPH0436696B2 (ja) 1992-06-17

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JP (1) JPS6095337A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6319136A (ja) * 1986-07-10 1988-01-26 日本電子株式会社 イメ−ジ装置の勾配コイル励磁回路
JPH01223947A (ja) * 1988-03-01 1989-09-07 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6319136A (ja) * 1986-07-10 1988-01-26 日本電子株式会社 イメ−ジ装置の勾配コイル励磁回路
JPH01223947A (ja) * 1988-03-01 1989-09-07 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング装置

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JPH0436696B2 (ja) 1992-06-17

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