JP2983219B2 - 像の領域拡大のための装置 - Google Patents
像の領域拡大のための装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/4833—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective excitation of the volume of interest, e.g. selecting non-orthogonal or inclined slices
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、残響平面像（EPI）システムに関し、特
に像の所望領域に領域拡大を形成する装置に関する。
に像の所望領域に領域拡大を形成する装置に関する。
「従来の技術およびその問題点」 残響平面像（EPI）は、超高速のために実時間の動画
を形成できることが公知である。P.マンスフィールド氏
の物理学会誌C10,L55,1977年参照。しかし、現行のEPI
システムで得られた解像力は、より遅い画像処理方法に
基づく例えば現行の核磁気共鳴画像（MRI）装置と比較
した時に、貧弱である。
を形成できることが公知である。P.マンスフィールド氏
の物理学会誌C10,L55,1977年参照。しかし、現行のEPI
システムで得られた解像力は、より遅い画像処理方法に
基づく例えば現行の核磁気共鳴画像（MRI）装置と比較
した時に、貧弱である。
「問題点を解決するための手段」 本発明の目的は、解像力に本来の利点を持ったEPI技
術（即ちズームできる像）によって形成された像の真の
迅速領域拡大を提供することである。
術（即ちズームできる像）によって形成された像の真の
迅速領域拡大を提供することである。
本発明は、以下のａ）〜ｊ）の手段からなり、少なく
とも２ショットプロセスによるエコープラナー法によっ
て得られる像の領域拡大のための装置である。
とも２ショットプロセスによるエコープラナー法によっ
て得られる像の領域拡大のための装置である。
ａ）RFパルスに続く短い期間反転し断面を規定する勾配
磁場Gzの存在下で、画像化する対象物の断面を選択する
ために第１の選択的RFパルスα゜を加える手段、ｂ）第
１のエコー信号列を発生するために、前記勾配磁場Gzに
よって規定される断面に直交する勾配方向を有する連続
的な交番勾配磁場Gyを繰り返し加える手段、ｃ）対象物
から得られるエコー信号における異なるサンプル要素か
らの信号の相対的な位相の寄与が異なるように、エコー
信号に対して異なる寄与となるように、前記勾配磁場Gy
に直交すると共に、選択された断面に平行な勾配方向を
有する勾配磁場Gxを前記勾配磁場Gyと同時に加える手
段、ｄ）前記第１のエコー信号列を検出するとともに、
これから第１の画像信号を得る手段、ｅ）ストリップの
幅が勾配の大きさと180゜RF制御パルスに含まれる周波
数スペクトラムに依存する、前記断面内のストリップの
磁化を反転さえるために、ストリップを選択する勾配磁
場Gxを存在する下で選択的180゜RF制御パルスを加える
手段、ｆ）消去パルスとして勾配磁場Gzを加える手段、
ｇ）画像化する対象物の断面を再選択するために、断面
を規定する勾配磁場Gzの存在下で第２の選択的RFパルス
β゜を加える手段、ｈ）対象物から得られる第２のエコ
ー信号列を発生するために、上記構成要素ｂ）,c）によ
って指定されたように勾配磁場Gx,Gyを再度加える手
段、ｉ）前記第２のエコー信号列を検出するとともに、
これから第２の画像信号を得る手段、及びｊ）前記手段
ｅ）によって選択されたストリップに限定された画像信
号を得るために前記第１の画像信号と第２の画像信号と
の差を取るとともにその相違から画像を構成する手段
と、個別に観察したとき第１及び第２の画像信号は折り
畳みが生じ、選択されたストリップの領域拡大を生じる
ように、勾配磁場Gxの勾配の振幅を増大する手段 第１の実施例においては、定義領域は、通常方形の結
像場内の中央区分を形成し、この中央区分が伸長された
完全結像場を占めさせている。
磁場Gzの存在下で、画像化する対象物の断面を選択する
ために第１の選択的RFパルスα゜を加える手段、ｂ）第
１のエコー信号列を発生するために、前記勾配磁場Gzに
よって規定される断面に直交する勾配方向を有する連続
的な交番勾配磁場Gyを繰り返し加える手段、ｃ）対象物
から得られるエコー信号における異なるサンプル要素か
らの信号の相対的な位相の寄与が異なるように、エコー
信号に対して異なる寄与となるように、前記勾配磁場Gy
に直交すると共に、選択された断面に平行な勾配方向を
有する勾配磁場Gxを前記勾配磁場Gyと同時に加える手
段、ｄ）前記第１のエコー信号列を検出するとともに、
これから第１の画像信号を得る手段、ｅ）ストリップの
幅が勾配の大きさと180゜RF制御パルスに含まれる周波
数スペクトラムに依存する、前記断面内のストリップの
磁化を反転さえるために、ストリップを選択する勾配磁
場Gxを存在する下で選択的180゜RF制御パルスを加える
手段、ｆ）消去パルスとして勾配磁場Gzを加える手段、
ｇ）画像化する対象物の断面を再選択するために、断面
を規定する勾配磁場Gzの存在下で第２の選択的RFパルス
β゜を加える手段、ｈ）対象物から得られる第２のエコ
ー信号列を発生するために、上記構成要素ｂ）,c）によ
って指定されたように勾配磁場Gx,Gyを再度加える手
段、ｉ）前記第２のエコー信号列を検出するとともに、
これから第２の画像信号を得る手段、及びｊ）前記手段
ｅ）によって選択されたストリップに限定された画像信
号を得るために前記第１の画像信号と第２の画像信号と
の差を取るとともにその相違から画像を構成する手段
と、個別に観察したとき第１及び第２の画像信号は折り
畳みが生じ、選択されたストリップの領域拡大を生じる
ように、勾配磁場Gxの勾配の振幅を増大する手段 第１の実施例においては、定義領域は、通常方形の結
像場内の中央区分を形成し、この中央区分が伸長された
完全結像場を占めさせている。
第２の実施例においては、定義領域が完全結像場の幅
の1/4である区分を備えている。好ましくは、４個の像
が画像領域で実施され、各画像領域が定義された1/4区
分の選択によって相互に異なり、結像場のどの1/4区分
も拡大させている。
の1/4である区分を備えている。好ましくは、４個の像
が画像領域で実施され、各画像領域が定義された1/4区
分の選択によって相互に異なり、結像場のどの1/4区分
も拡大させている。
好ましくは、向上した像の生成後の回復のため、向上
に先立って完全な画像を参照するために、全部の像が電
気的に恒久的に記憶されている。
に先立って完全な画像を参照するために、全部の像が電
気的に恒久的に記憶されている。
本発明は、選択的180゜RF制御パルスを加算し、最適
な磁場勾配を発生して拡大領域を形成する電子制御手段
を含む残響平面像の領域拡大装置も提供している。
な磁場勾配を発生して拡大領域を形成する電子制御手段
を含む残響平面像の領域拡大装置も提供している。
勿論、本発明は、残響平面像装置と、定義領域で少な
くとも第１及び第２の像を実施する実施手段とを含み、 この実施手段は、第２の結像工程において、第１及び
第２の像を記憶する追加の180゜RF制御信号手段を用い
て像の所望部分を形成する手段と、これら２個の像を合
同する手段と、合同工程の後情報を右に拡張して、定義
領域での拡大画像を形成する手段とを備えた像向上装置
を提供している。
くとも第１及び第２の像を実施する実施手段とを含み、 この実施手段は、第２の結像工程において、第１及び
第２の像を記憶する追加の180゜RF制御信号手段を用い
て像の所望部分を形成する手段と、これら２個の像を合
同する手段と、合同工程の後情報を右に拡張して、定義
領域での拡大画像を形成する手段とを備えた像向上装置
を提供している。
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明
する。
する。
「実施例」 選択的励起によってスライス選択後、輝点化残響平面
像（BEPI）による通常の未拡大単一スライス像（ガロウ
エイ、グランネル及びマンスフィルド氏の物理学会誌C
7,L457,1974年参照）においては、核信号が一連のΔ関
数パルスの形態において理想的に方形波で変調されたｙ
磁場勾配Gy及びｘ磁場勾配Gxに展開できている。実際、
台形近似波形がGy用に使用されるが、Gxが短期間印加さ
れ、輝点中に一定である。選択パルスタイミング及び磁
場勾配は第１図に示している。図示のように、Gyの初期
位相は、＋ve或は−veでよい。Gx輝点が全部＋ve或は−
veでよい。従って、核信号Ｓ（ｔ）毎に４種の可能性即
ちS++、S+-、S-+、及びS--があり、各々が単一ショット
像を発生できる。
像（BEPI）による通常の未拡大単一スライス像（ガロウ
エイ、グランネル及びマンスフィルド氏の物理学会誌C
7,L457,1974年参照）においては、核信号が一連のΔ関
数パルスの形態において理想的に方形波で変調されたｙ
磁場勾配Gy及びｘ磁場勾配Gxに展開できている。実際、
台形近似波形がGy用に使用されるが、Gxが短期間印加さ
れ、輝点中に一定である。選択パルスタイミング及び磁
場勾配は第１図に示している。図示のように、Gyの初期
位相は、＋ve或は−veでよい。Gx輝点が全部＋ve或は−
veでよい。従って、核信号Ｓ（ｔ）毎に４種の可能性即
ちS++、S+-、S-+、及びS--があり、各々が単一ショット
像を発生できる。
スライス選択後時間ｔで回転基準枠の自由誘導減衰信
号Ｓ（ｔ）は、通常次式で求められる。
号Ｓ（ｔ）は、通常次式で求められる。
Ｓ（ｔ）＝Ｓ（ｋ）＝r.p.∫ ρ（ｒ）exp［ｋ，ｒ］
ｄｒ （１） 但し、ρ（ｒ）は、位置ｒでのスライス内のスピン密
度であり、ｋが次式で求められる往復空間波ベクトルで
ある。（マンスフィルド及びグラネル氏の物理学会誌C
6,L422,1973年、1975年物理学レビュー12,3618、ユング
レン氏の磁気共鳴誌の54,338,1983年参照）。
ｄｒ （１） 但し、ρ（ｒ）は、位置ｒでのスライス内のスピン密
度であり、ｋが次式で求められる往復空間波ベクトルで
ある。（マンスフィルド及びグラネル氏の物理学会誌C
6,L422,1973年、1975年物理学レビュー12,3618、ユング
レン氏の磁気共鳴誌の54,338,1983年参照）。
但し、γは磁気／ジャイロ比であり、Gx（ｔ′）及び
Gy（ｔ′）が線形時間依存磁場磁場勾配である。
Gy（ｔ′）が線形時間依存磁場磁場勾配である。
第２図は、前述した種々の磁場勾配合同物に対応する
ｋ空間の種々の往路を示している。ｋ空間マップのフー
リエ変換（FT）形成においては、ｋ曲線の矢印が全部同
一方向に指示することが必要である。これは、２つの方
法、第１に２個の実験を迅速に連続して形成することに
よって、第２にGyの初期位相を反転することによって達
成される。両者の実験からの信号振幅を等しくさせるた
めには、第１及び第２の選択パルスが各々45゜及び90゜
の章動角を持たなければならない。その後、これら２個
の信号残響列が編集され、組み継ぎされて、スピン展開
が全正或は負の磁場勾配のいずれかで効果的に発生する
２個の信号を発生する。これら組み継ぎ信号のky曲線は
全部負から正或は逆である。フーリエ変換発生された２
個の像は、相互に反転した鏡像である。しかし、像空間
における反復における共加算はSN比で 改良されている。上記の手順は２個のショット像工程で
あり、標準EPIに類似している。
ｋ空間の種々の往路を示している。ｋ空間マップのフー
リエ変換（FT）形成においては、ｋ曲線の矢印が全部同
一方向に指示することが必要である。これは、２つの方
法、第１に２個の実験を迅速に連続して形成することに
よって、第２にGyの初期位相を反転することによって達
成される。両者の実験からの信号振幅を等しくさせるた
めには、第１及び第２の選択パルスが各々45゜及び90゜
の章動角を持たなければならない。その後、これら２個
の信号残響列が編集され、組み継ぎされて、スピン展開
が全正或は負の磁場勾配のいずれかで効果的に発生する
２個の信号を発生する。これら組み継ぎ信号のky曲線は
全部負から正或は逆である。フーリエ変換発生された２
個の像は、相互に反転した鏡像である。しかし、像空間
における反復における共加算はSN比で 改良されている。上記の手順は２個のショット像工程で
あり、標準EPIに類似している。
第２の手順は真性ワンショット像のプロセスである。
ここで、信号残響（エコー）は、90゜章動角或は他の任
意の低角度∝゜を持つ一選択パルスの後、好適な図示し
ない電子メモリに記憶される。同一方向を指示する全ｋ
曲線を得るためには交互残響からの時間占有信号が反復
される。この編集された減衰信号はその後一次元FTを使
用してフーリエ交換される。この結像工程はBEPI或はBE
ST（Blipped Echo−planar Single−pulse Technique）
として後に参照される。
ここで、信号残響（エコー）は、90゜章動角或は他の任
意の低角度∝゜を持つ一選択パルスの後、好適な図示し
ない電子メモリに記憶される。同一方向を指示する全ｋ
曲線を得るためには交互残響からの時間占有信号が反復
される。この編集された減衰信号はその後一次元FTを使
用してフーリエ交換される。この結像工程はBEPI或はBE
ST（Blipped Echo−planar Single−pulse Technique）
として後に参照される。
方形波磁場勾配変調は、個別の残響の存続時間に亙っ
て余り重要でない信号減衰である時に、離散信号サンプ
リング毎に編集BEPI時間信号が次の離散関数に等価であ
る。
て余り重要でない信号減衰である時に、離散信号サンプ
リング毎に編集BEPI時間信号が次の離散関数に等価であ
る。
Ｓ± ＋（ｔ） ＝ΣΣΔｘΔｙρ1mcos［ｌΔωｗ＋ｍΔωｙ］ｔ
（３） 但し、１及びｍが整数であり、ρ1mが１の密度、領域
ΔｘΔｙを有する第1mピクセルである。
（３） 但し、１及びｍが整数であり、ρ1mが１の密度、領域
ΔｘΔｙを有する第1mピクセルである。
サンプリング期間Ｔに亙る第３式の離散フーリエ変換
は、次の離散点間隔と、 Δωｐ＝Δωｘ＝２π/T＝γΔxGx （４） 次の棒状間隔と、 Δωｙ＝γΔyGy （５） を持つ棒状スペクトルを得ている。スペクトル成分の未
重複にとっては、次の条件を満足しなければならない。
Δωｙ＝ＬΔωｘ （６） 但し、ここでのＬ及び以下のＭは、結像場のスパンで
ある１及びｍの最大数である。
は、次の離散点間隔と、 Δωｐ＝Δωｘ＝２π/T＝γΔxGx （４） 次の棒状間隔と、 Δωｙ＝γΔyGy （５） を持つ棒状スペクトルを得ている。スペクトル成分の未
重複にとっては、次の条件を満足しなければならない。
Δωｙ＝ＬΔωｘ （６） 但し、ここでのＬ及び以下のＭは、結像場のスパンで
ある１及びｍの最大数である。
像を記載する点の合計数は次の通りである。
Ｐ＝LM （７） 上記から、全像配列を取り扱うに要求される合計帯域
幅は次の通りである。
幅は次の通りである。
ΔωpP＝LMΔωｘ＝ＭΔωｙ （８） 第１図及び第４式及び第５式を参照すると、複合FT毎に
次の通りに書き換えられる。
次の通りに書き換えられる。
Ｔ＝τＰ＝Ｍτｙ （９） 但し、τはサンプリング間隔であり、ｙ磁場勾配残響
がモジュロ２τｙである。
がモジュロ２τｙである。
我々がズームEPI（ZEPI）として参照する本発明によ
るズーム効果は、次のように達成される。
るズーム効果は、次のように達成される。
結像場が幅ａの長方形であるとする。結像場を示す合
計周波数と共に第８式から、正規BEPI用の要求磁場勾配
強度を次のように示される。
計周波数と共に第８式から、正規BEPI用の要求磁場勾配
強度を次のように示される。
Gy＝ＭΔωy/γａ＝LMΔωx/γａ＝２πLM/γaT （10） 正方形の結像場Ｌ＝Ｍにとって、第10式は定数Ｔ毎に
像配列寸法ＭにおけるGyの２乗従属数を予言している。
像配列寸法ＭにおけるGyの２乗従属数を予言している。
ZEPIにおいては目的が大形像配列に通常関連する空間
的解像度の改善を小形固定配列寸法で達成することであ
る。この場合、棒状空間Δωｙが第10式において一定で
あり、従ってGyがＭに対して直接比例する。第８式及び
ズーム像においても同様であり、像を完全に記述するに
要求される全帯域幅がM2よりむしろＭに比例する。ｙ棒
状空間従って磁場勾配変調期間の事実は、ｘ磁場勾配の
広域化の増加が像を重複或は位置合わせさせる手段を変
化させない。これらの点は棒状の実施例及び特定配列毎
に期待される広域化のスペクトルの実施例に最良に示さ
れている。第3a図は、64×64の像スペクトルを示してい
る。上記定義としての標的場が満足され、データ収集が
第８式に従って制限された帯域幅と仮定する。第3b図
は、二倍に拡大された時のズーム像スペクトルを示して
いる。幾つかの像情報は、受信器の帯域幅外にあり、固
定長帯域幅毎に失ってしまう。しかし、64×128データ
点が捕捉されるように帯域幅及びサンプリング率の両者
をダブらせて、128×64ピクセル像が構成できる。この
像が広域化の外形の重複によって多重化（折畳）された
加工像を含んでいる。第3c図は128×128用の像スペクト
ルを示している。第3b図に明白な重複は、ｙ磁場勾配ス
イッチ期間の変化を伴うより広い棒状配置共存によって
除去される。
的解像度の改善を小形固定配列寸法で達成することであ
る。この場合、棒状空間Δωｙが第10式において一定で
あり、従ってGyがＭに対して直接比例する。第８式及び
ズーム像においても同様であり、像を完全に記述するに
要求される全帯域幅がM2よりむしろＭに比例する。ｙ棒
状空間従って磁場勾配変調期間の事実は、ｘ磁場勾配の
広域化の増加が像を重複或は位置合わせさせる手段を変
化させない。これらの点は棒状の実施例及び特定配列毎
に期待される広域化のスペクトルの実施例に最良に示さ
れている。第3a図は、64×64の像スペクトルを示してい
る。上記定義としての標的場が満足され、データ収集が
第８式に従って制限された帯域幅と仮定する。第3b図
は、二倍に拡大された時のズーム像スペクトルを示して
いる。幾つかの像情報は、受信器の帯域幅外にあり、固
定長帯域幅毎に失ってしまう。しかし、64×128データ
点が捕捉されるように帯域幅及びサンプリング率の両者
をダブらせて、128×64ピクセル像が構成できる。この
像が広域化の外形の重複によって多重化（折畳）された
加工像を含んでいる。第3c図は128×128用の像スペクト
ルを示している。第3b図に明白な重複は、ｙ磁場勾配ス
イッチ期間の変化を伴うより広い棒状配置共存によって
除去される。
２個の実験的ズーム手順は、以下に記載され、ｘ磁場
勾配が増加した時に発生する上記の参照された像折畳効
果を効果的に除去している。両者の手順は、初期スライ
ス選択プラス選択180゜パルス毎に90゜或は低角度の選
択パルスを使用している。
勾配が増加した時に発生する上記の参照された像折畳効
果を効果的に除去している。両者の手順は、初期スライ
ス選択プラス選択180゜パルス毎に90゜或は低角度の選
択パルスを使用している。
第１手順ZEPI−２は、変形二重BEPI実験であり、第４
図に示している。これ及び第１図間の相違は、２個のBE
PI実験間に挟まれた選択180゜パルスである。これは、
ｘ磁場勾配パルスと共に、ズーム区分選択工程を構成す
る。通常、180゜パルスに追従する信号が存在しない。
しかし、残余信号からの干渉に対する予めの注意とし
て、ｙ軸或はｚ軸に沿い、或はxyz合成軸に沿うであろ
う短期間のバースト磁場勾配クエンチ或はスクランブル
パルスが好ましく使用される。従って、ズーム区分選択
工程が迅速に第2BEPI実験で追従される。スライス選択
パルスα及びβは、低速反復実験毎に各々45゜及び90゜
でよく、或は低角度章動パルスでよい。いずれの場合に
おいても、これら角度が次の式を満足しなければならな
い（マンスフィルド氏の1984年磁場共鳴医療1,370）。
図に示している。これ及び第１図間の相違は、２個のBE
PI実験間に挟まれた選択180゜パルスである。これは、
ｘ磁場勾配パルスと共に、ズーム区分選択工程を構成す
る。通常、180゜パルスに追従する信号が存在しない。
しかし、残余信号からの干渉に対する予めの注意とし
て、ｙ軸或はｚ軸に沿い、或はxyz合成軸に沿うであろ
う短期間のバースト磁場勾配クエンチ或はスクランブル
パルスが好ましく使用される。従って、ズーム区分選択
工程が迅速に第2BEPI実験で追従される。スライス選択
パルスα及びβは、低速反復実験毎に各々45゜及び90゜
でよく、或は低角度章動パルスでよい。いずれの場合に
おいても、これら角度が次の式を満足しなければならな
い（マンスフィルド氏の1984年磁場共鳴医療1,370）。
tan∝＝sinβ （11） 低角度ではα＝βである。
もし、ZEPI−１或はZEPI−２が高速反復モードに応用
されたならば、手順の最後にスライス選択180゜RFパル
スを含むことが好ましい。これは不均一スピン格子緩和
法から、結像品質における関連磁場勾配を持つ連続ズー
ム実験において交互の長手スピン磁化をなくしている。
されたならば、手順の最後にスライス選択180゜RFパル
スを含むことが好ましい。これは不均一スピン格子緩和
法から、結像品質における関連磁場勾配を持つ連続ズー
ム実験において交互の長手スピン磁化をなくしている。
選択的180゜RFパルスは直ちにZEPI−１手順に追従す
べきであり、選択180゜RFパルスは直ちにZEPI−２の二
発（２ショット）実験に追従すべきである。
べきであり、選択180゜RFパルスは直ちにZEPI−２の二
発（２ショット）実験に追従すべきである。
ズーム手順は第５図を参照して良く理解される。第5a
図はズーム実験の前半からのBEP像を示している。＋は
像の信号位相を示している。第5b図は実験の後半からの
BEP像を示している。選択180゜パルスは、示すように像
のウエル定義区分における信号位相を反転させる。２個
の像の引算が中央区分のみを残し、その後ｘ軸に沿って
伸長されて、全体の像視野を満配にさせる。これは単純
にｘ磁場勾配を増加させることによって実施される。も
し、別々に目視されたならば、ズーム実験の各半分から
の像がｘ軸に沿って折畳まれて示される。しかし、これ
ら像の共引算が完全に加工像を除去している。ｙ軸に沿
う像の伸長は、受信器の固定した帯域幅を持ってｙ磁場
勾配を増加して単純に達成される。像の上部及び底での
像データは、ろ過（フィルタ）帯域幅外に押しやられ、
視界から見えなくなる。勿論、これら損失データは、ｘ
或はｙ磁場勾配を増加させないで、受信器の帯域幅及び
サンプル点の合計数を増加させて保持してもよい。この
場合、全伸長像マトリクスは時間或は磁場勾配強度のい
ずれかにおいて余分の間接費を掛けないで供給できる。
しかし、このような研究は、大規模なデータ配列、特に
大規模なフーリエ変換の処理を伴っている。しかし、概
略的に前述しているように、二倍ズーム毎に配列寸法が
二重になっている。これは、二倍における像解像度の増
加がデータ配列寸法及びｙ磁場勾配強度の四重化を意味
する標準BEPI或はEPIと対照的である。
図はズーム実験の前半からのBEP像を示している。＋は
像の信号位相を示している。第5b図は実験の後半からの
BEP像を示している。選択180゜パルスは、示すように像
のウエル定義区分における信号位相を反転させる。２個
の像の引算が中央区分のみを残し、その後ｘ軸に沿って
伸長されて、全体の像視野を満配にさせる。これは単純
にｘ磁場勾配を増加させることによって実施される。も
し、別々に目視されたならば、ズーム実験の各半分から
の像がｘ軸に沿って折畳まれて示される。しかし、これ
ら像の共引算が完全に加工像を除去している。ｙ軸に沿
う像の伸長は、受信器の固定した帯域幅を持ってｙ磁場
勾配を増加して単純に達成される。像の上部及び底での
像データは、ろ過（フィルタ）帯域幅外に押しやられ、
視界から見えなくなる。勿論、これら損失データは、ｘ
或はｙ磁場勾配を増加させないで、受信器の帯域幅及び
サンプル点の合計数を増加させて保持してもよい。この
場合、全伸長像マトリクスは時間或は磁場勾配強度のい
ずれかにおいて余分の間接費を掛けないで供給できる。
しかし、このような研究は、大規模なデータ配列、特に
大規模なフーリエ変換の処理を伴っている。しかし、概
略的に前述しているように、二倍ズーム毎に配列寸法が
二重になっている。これは、二倍における像解像度の増
加がデータ配列寸法及びｙ磁場勾配強度の四重化を意味
する標準BEPI或はEPIと対照的である。
第２の領域像拡大手順（ZEPI−１）は、１つのBEPIの
みを使用し、像の縁をこぼれるｘ軸に沿う伸長データが
回復できないように失わない限り真性のズーム方法であ
る。これはｙ磁場勾配伸長用の場合でない。帯域幅及び
サンプリングの同じ条件が適用される。パルス手順タイ
ミング図が第６図に示している。パルスを持つ初期スラ
イドを選択後、選択された信号がｘ磁場勾配における振
幅をゼロに減衰することを許容する。これがオンである
間に、結像場内のズームされた区分を形成する選択180
゜パルスが印加されている。これらズーム区分内のスピ
ンのみがスピン残響において再度合焦される。スピン残
響の頂点で、信号が単発工程におけるBEPIによって試験
される。ｘ磁場勾配の増加によって、再合焦された区分
からの信号がｘ軸に沿って伸長されて、結像場を埋めて
もよい。区分の外部の結像場から分与される信号がない
ので、折畳効果が存在しない。ｙ軸に沿う伸長が第１の
ズーム方法に関して固定された受信器の帯域幅を持つｙ
磁場勾配の増加を要求している。この実験の低反復率バ
ージョンにおいては、スライス選択パルス章動角が90゜
である。
みを使用し、像の縁をこぼれるｘ軸に沿う伸長データが
回復できないように失わない限り真性のズーム方法であ
る。これはｙ磁場勾配伸長用の場合でない。帯域幅及び
サンプリングの同じ条件が適用される。パルス手順タイ
ミング図が第６図に示している。パルスを持つ初期スラ
イドを選択後、選択された信号がｘ磁場勾配における振
幅をゼロに減衰することを許容する。これがオンである
間に、結像場内のズームされた区分を形成する選択180
゜パルスが印加されている。これらズーム区分内のスピ
ンのみがスピン残響において再度合焦される。スピン残
響の頂点で、信号が単発工程におけるBEPIによって試験
される。ｘ磁場勾配の増加によって、再合焦された区分
からの信号がｘ軸に沿って伸長されて、結像場を埋めて
もよい。区分の外部の結像場から分与される信号がない
ので、折畳効果が存在しない。ｙ軸に沿う伸長が第１の
ズーム方法に関して固定された受信器の帯域幅を持つｙ
磁場勾配の増加を要求している。この実験の低反復率バ
ージョンにおいては、スライス選択パルス章動角が90゜
である。
ZEPI−１及びZEPI−２手順の両者が実務的に試行され
た。第７図は、各々がZEPI−１実験における種々の段階
に対応する種々の虚像を示している。第7.1図は、未ズ
ームBEPI像であり、対象場が成熟虚像として参照される
種々の形状及び寸法のボトル及び管の集合体を備えてい
る。第7.2図は成熟虚像の縦長一部をズームした選択区
分（定義領域）を示している。第7.3図は、ズーム区分
を選択しないで拡大した像であり、ｘ軸における折畳加
工像が明確に示されている。第7.4図は、折畳加工像が
ない全ズーム実験である。この場合、像拡大がxy両軸に
沿って２倍である。第7.1図の上部右側領域の小さな管
の集合体の解像度が非常に向上していることに注目すべ
きである。各管は、回りに1.5mm間隔を持って5mmの直径
を有している。この像の基本空間解像度がこの集合体の
管を判別できる3mmである。この管の同じ集合体が第7.4
図の完全にズームされた像で明確に判別される。
た。第７図は、各々がZEPI−１実験における種々の段階
に対応する種々の虚像を示している。第7.1図は、未ズ
ームBEPI像であり、対象場が成熟虚像として参照される
種々の形状及び寸法のボトル及び管の集合体を備えてい
る。第7.2図は成熟虚像の縦長一部をズームした選択区
分（定義領域）を示している。第7.3図は、ズーム区分
を選択しないで拡大した像であり、ｘ軸における折畳加
工像が明確に示されている。第7.4図は、折畳加工像が
ない全ズーム実験である。この場合、像拡大がxy両軸に
沿って２倍である。第7.1図の上部右側領域の小さな管
の集合体の解像度が非常に向上していることに注目すべ
きである。各管は、回りに1.5mm間隔を持って5mmの直径
を有している。この像の基本空間解像度がこの集合体の
管を判別できる3mmである。この管の同じ集合体が第7.4
図の完全にズームされた像で明確に判別される。
第８図は、生きた子豚を隔膜を通して実施したZEPI−
２横断図を示している。第8.1図及び第8.3図は心臓の種
々のレベルでの未ズームBEPI横断図である。第8.2図及
び第8.4図は対応のズーム像であり、主要心房及び組織
の改良された解像度を示している。これらズーム像は、
128個の単発パルスの平均値であり、4MHzのラーモア操
作周波で累算するために２分掛かっている。
２横断図を示している。第8.1図及び第8.3図は心臓の種
々のレベルでの未ズームBEPI横断図である。第8.2図及
び第8.4図は対応のズーム像であり、主要心房及び組織
の改良された解像度を示している。これらズーム像は、
128個の単発パルスの平均値であり、4MHzのラーモア操
作周波で累算するために２分掛かっている。
第９図は、第８図と同じ横断図の像を示しているが、
交互ZEPI−１手順で得られた像を示している。
交互ZEPI−１手順で得られた像を示している。
本発明は、標準EPI及び標準BEPI像が配列寸法として
移植するにより困難であるが、解像度が上昇しているの
で有益である。これは、ｍ×ｍ配列毎に、要求された磁
場勾配強度がm2として変化するからである。しかし、本
発明によるズーム結像変数は要求された磁場勾配強度が
ｍとして変化するのみである。
移植するにより困難であるが、解像度が上昇しているの
で有益である。これは、ｍ×ｍ配列毎に、要求された磁
場勾配強度がm2として変化するからである。しかし、本
発明によるズーム結像変数は要求された磁場勾配強度が
ｍとして変化するのみである。
本発明によるズームの基本原理は固定の像配列寸法に
よって働くことである。従って、空間解像度の改良は目
標領域のより小さい領域を領域拡大することによって達
成される。２種のズームバージョンは、前にZEPI−１及
びZEPI−２を記載している。ZEPI−２においては、全伸
長データ組がズーム手順の僅かな変更で回復できる。こ
れは、例えば、64×64ピクセル配列を持つズーム実験が
磁場勾配駆動器に追加の仕様を与えないで、128×128ピ
クセル配列に改造できることを意味している。２倍以上
のズームが可能であるが、ｘ軸の二重或は三重に折畳ま
れるので、全マトリックスデータ組が回復できない。ZE
PI−１において、全伸長データの組の半分のみがｙ軸に
沿って回復できる。ズーム区分外にはみ出たｘ軸を沿う
伸長データを全く回復できない。
よって働くことである。従って、空間解像度の改良は目
標領域のより小さい領域を領域拡大することによって達
成される。２種のズームバージョンは、前にZEPI−１及
びZEPI−２を記載している。ZEPI−２においては、全伸
長データ組がズーム手順の僅かな変更で回復できる。こ
れは、例えば、64×64ピクセル配列を持つズーム実験が
磁場勾配駆動器に追加の仕様を与えないで、128×128ピ
クセル配列に改造できることを意味している。２倍以上
のズームが可能であるが、ｘ軸の二重或は三重に折畳ま
れるので、全マトリックスデータ組が回復できない。ZE
PI−１において、全伸長データの組の半分のみがｙ軸に
沿って回復できる。ズーム区分外にはみ出たｘ軸を沿う
伸長データを全く回復できない。
両者のズームバージョンは、実際に試行して良好な結
果が得られた。非常に迅速に移動する標的にとっては、
ZEPI−１が結像時間に殆ど２倍の減少の利点を提供して
いる。これは、改良解像度に漸増的顕著になる倍数、像
の横ブレを防止する際に重要である。
果が得られた。非常に迅速に移動する標的にとっては、
ZEPI−１が結像時間に殆ど２倍の減少の利点を提供して
いる。これは、改良解像度に漸増的顕著になる倍数、像
の横ブレを防止する際に重要である。
ZEPI−２は、より遅く、標的の動作が遅い時に非常に
有用である。二倍にズームした時には、より高解像度で
の全結像場が回復できるので有益である。
有用である。二倍にズームした時には、より高解像度で
の全結像場が回復できるので有益である。
更に、ズーム原理の変形は、４個の分離画像で生成で
きる256×256ピクセルと、64×256基本配列寸法とを備
えた像が可能である。好適な高ｘ磁場勾配では四重折畳
が発生する。しかし、これは、前述の二重折畳の場合と
同様に解決できる。本発明の更なる実施例によれば、こ
れは、４個の区画の各々において、像における４個の隣
接区分に各々を選択的に反転して達成される。これら区
分がA,B,C,Dと指標されていると仮定する（第10a図参
照）。ｘ磁場勾配は、選択された区分の幅が四重折畳を
持つ64点に等しくなるまで、増加する。像は、次のよう
に４個の区画の各々毎に全４個の区分からの信号を備え
ている。
きる256×256ピクセルと、64×256基本配列寸法とを備
えた像が可能である。好適な高ｘ磁場勾配では四重折畳
が発生する。しかし、これは、前述の二重折畳の場合と
同様に解決できる。本発明の更なる実施例によれば、こ
れは、４個の区画の各々において、像における４個の隣
接区分に各々を選択的に反転して達成される。これら区
分がA,B,C,Dと指標されていると仮定する（第10a図参
照）。ｘ磁場勾配は、選択された区分の幅が四重折畳を
持つ64点に等しくなるまで、増加する。像は、次のよう
に４個の区画の各々毎に全４個の区分からの信号を備え
ている。
1.−Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ 2. Ａ−Ｂ＋Ｃ＋Ｄ 3. Ａ＋Ｂ−Ｃ＋Ｄ 4. Ａ＋Ｂ＋Ｃ−Ｄ 次のパターンにおける信号を共加算して、 −１＋２＋３＋４＝4A １−２＋３＋４＝4B １＋２−３＋４＝4C １＋２＋３−４＝4D 像の各領域は、全像が単一256×256配列に構成できるよ
うに、完全に回復できる。ズーム選択縁に沿う像におけ
る折り目が最適化された選択反転手順を使用して最少化
してもよい。
うに、完全に回復できる。ズーム選択縁に沿う像におけ
る折り目が最適化された選択反転手順を使用して最少化
してもよい。
もし、全結像工程が形成にｍ個のショットを実施した
ならば、ｍ1/2の信号雑音比の改良が得られる。この実
施例においては、２倍の改良が得られた。
ならば、ｍ1/2の信号雑音比の改良が得られる。この実
施例においては、２倍の改良が得られた。
ｙ磁場勾配波形は理想的に方形波である。この場合、
信号は、反復空間波ベクトルの等しいインクリント（増
量）kyがサンプル点間に発生するように線形的にサンプ
ルされる。実際において、切り替わり磁場勾配は、第４
図に示すように台形の波形を形成するスリューレートを
持っている。このような場合において、信号サンプル
は、全体の等しい増量Δkyが理想の場合と同様のサンプ
ル点間にあるように、傾斜領域において非線形に配列さ
れてもよい。どの周期的ｙ磁場勾配波形は、例えば正弦
波或は三角波が図示の波形の代わりに使用されてもよ
く、この磁場勾配下で展開する核信号がΔkyの等しい増
量を発生する好適な信号サンプリングパターンで非線形
的にサンプリングされる。
信号は、反復空間波ベクトルの等しいインクリント（増
量）kyがサンプル点間に発生するように線形的にサンプ
ルされる。実際において、切り替わり磁場勾配は、第４
図に示すように台形の波形を形成するスリューレートを
持っている。このような場合において、信号サンプル
は、全体の等しい増量Δkyが理想の場合と同様のサンプ
ル点間にあるように、傾斜領域において非線形に配列さ
れてもよい。どの周期的ｙ磁場勾配波形は、例えば正弦
波或は三角波が図示の波形の代わりに使用されてもよ
く、この磁場勾配下で展開する核信号がΔkyの等しい増
量を発生する好適な信号サンプリングパターンで非線形
的にサンプリングされる。
サンプリング時間は、次のように選択されなければな
らない。
らない。
ｎ＝1,2,3・・・、但し、tnは、t0＝０から開始した
信号サンプリング回数である。
信号サンプリング回数である。
ZEPI−１及びZEPI−２の両者の変形は、生成される振
幅像よりむしろモジュラス像を許容して、更に記載され
る。
幅像よりむしろモジュラス像を許容して、更に記載され
る。
目的は、第２図の０から０′までのＫ空間スキャンの
開始点を効果的に移動させる（第１図、第４図及び第６
図でドットでマークされた）追加の負のｘ磁場勾配パル
スを導入することである。これは、両者のズーム実験に
おいて、全Ｋ平面がスキャンされたことを意味してい
る。振幅FTよりむしろ電力FTが振幅残響列（これは低信
号振幅から始まり、減衰する前に最大値に増大する、第
１図、第４図及び第６図のドット残響包絡線参照）に形
成される。この変化の効果は生成像が信号位相に独立し
ていることである。これは局所場の不均質殆ど依存しな
い実験を形成する。これらズーム像のモジュラスバージ
ョンをＺ−MEPI−１及びＺ−MEPI−２として各々参照す
る。
開始点を効果的に移動させる（第１図、第４図及び第６
図でドットでマークされた）追加の負のｘ磁場勾配パル
スを導入することである。これは、両者のズーム実験に
おいて、全Ｋ平面がスキャンされたことを意味してい
る。振幅FTよりむしろ電力FTが振幅残響列（これは低信
号振幅から始まり、減衰する前に最大値に増大する、第
１図、第４図及び第６図のドット残響包絡線参照）に形
成される。この変化の効果は生成像が信号位相に独立し
ていることである。これは局所場の不均質殆ど依存しな
い実験を形成する。これらズーム像のモジュラスバージ
ョンをＺ−MEPI−１及びＺ−MEPI−２として各々参照す
る。
像が位相に依存しないので、Ｚ−MEPI−２用、四折り
用及より高倍率用に要求される加算及び減算が時間デー
タに形成されなければならない。Ｚ−MEPI−１は信号の
加算及び減算が要求されない。
用及より高倍率用に要求される加算及び減算が時間デー
タに形成されなければならない。Ｚ−MEPI−１は信号の
加算及び減算が要求されない。
これら技術の更なる応用は、化学シフト結像用であ
る。両者のZEPI技術、例えば第１図、第４図及び第６図
のZEPI−１及びZEPI−２は、Gx磁場勾配輝点の除去で単
純化される。像のｘ軸に沿う空間情報が化学シフト情報
で置換される。結果は、カラムを構成する一連のボリュ
ーム要素からのNMH化学シフトスペクトルである。カラ
ムの断面寸法は、ズームスライス選択手順によって決定
される。カラムに沿う空間情報が直交方向の化学シフト
情報によって、変調されたGy磁場勾配の応用で得られ
る。それ故、結果は、一軸に沿う化学シフト情報を持つ
二次元マップであり、第二寸法に沿うｙ空間情報がズー
ム手順によって定義された操縦量が得られる。
る。両者のZEPI技術、例えば第１図、第４図及び第６図
のZEPI−１及びZEPI−２は、Gx磁場勾配輝点の除去で単
純化される。像のｘ軸に沿う空間情報が化学シフト情報
で置換される。結果は、カラムを構成する一連のボリュ
ーム要素からのNMH化学シフトスペクトルである。カラ
ムの断面寸法は、ズームスライス選択手順によって決定
される。カラムに沿う空間情報が直交方向の化学シフト
情報によって、変調されたGy磁場勾配の応用で得られ
る。それ故、結果は、一軸に沿う化学シフト情報を持つ
二次元マップであり、第二寸法に沿うｙ空間情報がズー
ム手順によって定義された操縦量が得られる。
第１図は本発明による単一或は二重輝点残響平面像（BE
PI）実施例のパルス及びタイミング図、第２図は第１図
の実施例を示すＫ空間のマップ図、第３図は広域化棒状
スペクトルのスケッチ図、第４図は本発明の第１実施例
用のパルス及びタイミング図、第５図は本発明の画像区
画の代表例図、第６図は本発明による第２実施例のパル
ス及びタイミング図、第７〜９図は種々の実施結果のオ
シロ波形を示す写真であり、第10図は四重折り畳みのズ
ーム実験の原理図である。
PI）実施例のパルス及びタイミング図、第２図は第１図
の実施例を示すＫ空間のマップ図、第３図は広域化棒状
スペクトルのスケッチ図、第４図は本発明の第１実施例
用のパルス及びタイミング図、第５図は本発明の画像区
画の代表例図、第６図は本発明による第２実施例のパル
ス及びタイミング図、第７〜９図は種々の実施結果のオ
シロ波形を示す写真であり、第10図は四重折り畳みのズ
ーム実験の原理図である。
フロントページの続き (72)発明者 ロジャー ジョン オーディジー イギリス国 ノッティンガム ＮＧ２ ５ＨＷ ウェスト ブリッヂフォード プライオリィ ロード 70 (72)発明者 ロナルド ジョン コクソン イギリス国 ノッティンガム ウォラト ン トレンビィー ガーデン 10 (56)参考文献 特開 昭60−150739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−185149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−198044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89176（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】以下のａ）〜ｊ）の手段からなり、少なく
とも２ショットプロセスによるエコープラナー法によっ
て得られる像の領域拡大のための装置。 ａ）RFパルスに続く短い期間反転し断面を規定する勾配
磁場Gzの存在下で、画像化する対象物の断面を選択する
ために第１の選択的RFパルスα゜を加える手段、 ｂ）第１のエコー信号列を発生するために、前記勾配磁
場Gzによって規定される断面に直交する勾配方向を有す
る連続的な交番勾配磁場Gyを繰り返し加える手段、 ｃ）対象物から得られるエコー信号における異なるサン
プル要素からの信号の相対的な位相の寄与が異なるよう
に、エコー信号に対して異なる寄与となるように、前記
勾配磁場Gyに直交すると共に、選択された断面に平行な
勾配方向を有する勾配磁場Gxを前記勾配磁場Gyと同時に
加える手段、 ｄ）前記第１のエコー信号列を検出するとともに、これ
から第１の画像信号を得る手段、 ｅ）ストリップの幅が勾配の大きさと180゜RF制御パル
スに含まれる周波数スペクトラムに依存する、前記断面
内のストリップの磁化を反転さえるために、ストリップ
を選択する勾配磁場Gxを存在する下で選択的180゜RF制
御パルスを加える手段、 ｆ）消去パルスとして勾配磁場Gzを加える手段、 ｇ）画像化する対象物の断面を再選択するために、断面
を規定する勾配磁場Gzの存在下で第２の選択的RFパルス
β゜を加える手段、 ｈ）対象物から得られる第２のエコー信号列を発生する
ために、上記構成要素ｂ）,c）によって指定されたよう
に勾配磁場Gx,Gyを再度加える手段、 ｉ）前記第２のエコー信号列を検出するとともに、これ
から第２の画像信号を得る手段、及び ｊ）前記手段ｅ）によって選択されたストリップに限定
された画像信号を得るために前記第１の画像信号と第２
の画像信号との差を取るとともにその相違から画像を構
成する手段と、個別に観察したとき第１及び第２の画像
信号は折り畳みが生じ、選択されたストリップの領域拡
大を生じるように、勾配磁場Gxの勾配の振幅を増大する
手段 - 【請求項２】勾配磁場Gxは一瞬加えられるものである請
求項１記載の像の領域拡大のための装置。 - 【請求項３】勾配磁場Gxは、連続的な交番勾配磁場Gyの
極性変化の度に一瞬加えられる請求項２記載の像の領域
拡大のための装置。 - 【請求項４】tanα＝sinβの関係にある第1,第２の選択
的RFパルスα゜，β゜の章動角を発生する手段を備える
請求項１記載の像の領域拡大のための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8711379 | 1987-05-14 | ||
| GB878711379A GB8711379D0 (en) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | Echo planar imaging systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021236A JPH021236A (ja) | 1990-01-05 |
| JP2983219B2 true JP2983219B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=10617316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63116767A Expired - Lifetime JP2983219B2 (ja) | 1987-05-14 | 1988-05-13 | 像の領域拡大のための装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0291282B1 (ja) |
| JP (1) | JP2983219B2 (ja) |
| DE (1) | DE3854824T2 (ja) |
| GB (2) | GB8711379D0 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01170446A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-05 | Yokogawa Medical Syst Ltd | 核磁気共鳴画像診断装置の領域制限方法 |
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