JPH0439858B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、核磁気共鳴（以下これをNMRと略
称する）現象を利用して、被検体内における特定
原子核分布などを被検体外部より非破壊的に求
め、被検体の所望の検査部位の断面像を再構成し
出力するようにした核磁気共鳴撮像装置に関し、
特にコンポジツトパルスの最適化に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来より上記のようなNMR撮像装置はよく知
られており、180°パルスを用いる撮像法、特にマ
ルチエコー法、で目的部位の断層像を観測する方
法もまたよく知られている。

ところで、そのようなマルチエコー法でアーテ
イフアクトがなくかつ理論通りの信号強度を持つ
画像を得ようとしたとき、静磁場不均一やRF強
度不均一による180°パルスの誤差は大きな問題と
なる。

この180°パルス誤差を軽減する有力な方法とし
て、180°コンポジツトパルスを用いる方法があ
る。180°コンポジツトパルスとは、例えば、A.J.
Shoka、and、R.Freeman、”Composite Pulses
with Dual Compensation、”J.Magn.Reson.、
Vol.55、487、1983に記載されているように、位
相を変えた複数のパルス列であり、180°パルスと
同様の働きをするものである。例えば、90°x・
α°y・90°xのパルス列はαの値によらず180°コン
ポジツトパルスとなる。

しかしながら、その特性は第５図ないし第８図
に示されるようにαの値により大きく変化する。

第５図ないし第８図は各パルスの静磁場不均
一、高周波パルス（RFパルス）強度不均一に対
する特性（スピンの反転効率）を示すものであ
る。各図において、横軸には静磁場の誤差（変動
量）、縦軸にはRFパルツ強度の変動誤差をとり、
第５図には単純な180°パルスについての特性が示
され、以下第６図、７図、８図にはぞれぞれ、 90°x・180°y・90°x、 90°x・243°y・90°x、 90°x・270°y・90°x のコンポジツトパルスの特性が示さている。

これらの図から、コンポジツトパルスを用いる
ことにより、パルス誤差は大きく改善されること
が分る。また、RF強度不均一が大きい場合は
90°x・180°y・90°xコンポジツトパルスを、静磁
場不均一が大きい場合は90°x・243°y・90°xコン
ポジツトパルスを用いた方が良いことが分る。

このように撮像領域の不均一特性によりαの値
を選ぶ必要がある。

本発明の目的は、この様な点に鑑み、90°x・
α°y・90°x形式のコンポジツトパルスを用いる場
合であつて、装置の不均一特性や、撮像対象物、
撮像部位の違いに応じてコンポジツトパルスの前
記αの値を最適化することのできる核磁気共鳴撮
像装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この様な目的を達成するために本発明では、
NMR撮像装置において、180°の高周波パルスと
して、90°x・α°y・90°xのコンポジツトパルスを
使用すると共に、そのαの値を撮像条件に応じた
値に設定する機能を有するよう構成したことを特
徴とする。

（実施例） 以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。第
１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施例を
示す要部構成図である。図において、１はマグネ
ツトアセンブリで、内部には対象物を挿入するた
めの空間部分（孔）が設けられ、この空間部分を
取巻くようにして、対象物に一様静磁場Hoを印
加する主磁場コイル２と、勾配磁場を発生するた
めの勾配磁場コイル３（個別に勾配磁場を発生す
ることができるように構成された×勾配磁場コイ
ル、ｙ勾配磁場コイルおよびＺ勾配磁場コイルよ
り構成される）と、対象物内の原子核のスピンを
励起するための高周波パルスを与えるRF送信コ
イル４と、対象物からのNMR信号を検出する受
信用コイル５等が配置されている。

主磁場コイルは静磁場制御回路１５に、Gx、
Gy、Gz各勾配磁場コイルは勾配磁場制御回路１
４に、RF送信コイルは電力増幅器１８に、そし
てNMR信号の受信用コイルはプリアンプ１９
に、それぞれ接続されている。

１３はコントローラで、勾配磁場や高周波磁場
の発生シーケンスを制御すると共に得られた
NMR信号を波形メモリ２１に取込むために必要
な制御を行う。

１７はゲート変調回路、１６は高周波信号を発
生する高周波発振器である。ゲート変調回路１７
は、コントローラ１３からの制御信号により高周
波発振器１６が出力した高周波信号を適宜に変調
し、所定の位相の高周波パルスを生成する。この
高周波パルスはRF電力増幅器１８を通してRF送
信コイル４に加えられる。

１９は検出コイル５から得られるNMR信号を
増幅するプリアンプ、２０は高周波発振器の出力
信号を参照してNMR信号を位相検波する位相検
波回路、２１は位相検波されたプリアンプからの
波形信号の記憶する波形メモリで、ここにはＡ／
Ｄ変換器を含んでいる。

１１はコンピユータで、波形メモリ２１から読
み出した信号に対し所定の信号処理を施して共鳴
周波数成分を得る機能、コントローラ１３にRF
パルス高およびRFパルス長を設定する機能、前
記共鳴周波数成分の所定とバンド幅内の成分が最
小となるように90°x・α°y・90°xパルス中のα°パ
ルスのRFパルス高およびRFパルス長を調整する
機能、およびNMR信号から断層像を再構成され
る機能を有する。なお、コンピユータ１１には本
装置に必要な各種の情報を入力するための入力手
段（図示せず）が接続され、オペレータによる適
宜な情報入力が可能となつている。

１２は得られた断層像を表示するテレビジヨン
モニタのような表示器である。

この様な構成において、マグネツトアセンブリ
１の中に配置された対象物にRFパルスおよび磁
場を与えてNMR信号を発生させ、これを位相検
波し、この信号を用いてコンピユータ１１での処
理により対象物の組織に関する画像を再構成し、
表示器に表示するという撮像装置の一般的な動作
については、従来のNMR撮像装置の動作と同様
であり、しかもその動作は本願発明とは直接関係
が薄いので、ここではその動作についての詳細な
説明は省略する。

以下に本発明の特徴とする動作について、第２
図を参照して詳しく説明する。

(1) 勾配磁場ｃと共に90°x・α°y・90°xコンポジ
ツトパルスをａを印加し対象物の磁化を励起す
る。磁化の倒れる角度と位置の関係は第３図に
示すようになる。なお、勾配磁場の方向は実際
の撮像でのスライス勾配の方向を用いる。

(2) 勾配磁場印加を止め、エコー信号を得るた
め、90°x・α°y・90°xコンポジツトパルスｂ（単
純な180°パルスでもよい）を印加する。

(3) 前記勾配磁場ｃと同方向、同極性の勾配磁場
ｄを印加し、エコー信号ｅを受信する。得られ
る信号の周波数と強度の関係は第３図ホのよう
な関係にある。すなわち、磁化の倒れる角度が
90°のとき信号強度は最大となり、磁化の倒れ
る角度が正確に180°のとき信号強度は零とな
る。

RFパルスの強度不均一のためエコー信号の
RFパルスの中心周波数成分（周波数foの成分）
も零とはならない。そしてRFパルスの強度不
均一に対するパルス誤差が小さくなればなるほ
ど、エコー信号のRFパルスの中心周波数成分
はより小さくなる。

一方、Ｚ＝０の点から外れると、パルスの印
加時に勾配磁場ｃにより静磁場がずれているた
め、その周波数成分とは零とならない。静磁場
不均一に対するパルス誤差が小さいほど周波数
成分は小さくなる。

(4) 所定のバンド幅（第３図ホにおいて示すΔf
の幅）内の周波数成分が最小となるようにコン
ポジツトパルスにおけるαを調整（最適化）す
る。

この場合のバンド幅は当該装置の撮像範囲の
静磁場不均一に応じて定められるもので、不均
一度が大きればバンド幅Δfも広く、小さけれ
ば狭くする。

なお、前記実施例ではエコー信号を用いた
が、他のNMR信号、例えばFID（free
induction decay）信号を用いてもよい。

また、第４図に示すように90°x・α°y・90°x
のコンポジツトパルスを複数回印加するように
しておき、第ｎ番目に発生したエコー信号にの
み注目してこれが最大となるようにαの値を調
整するようにしてもよい。ｎが大きいほど高精
度に調整できる。

また、装置の静磁場不均一、RFパルス強度
不均一データおよび特性データ（第６図ないし
第８図）から、撮像範囲内の各点でのコンポジ
ツトパルスの反転効率が分る。したがつて、例
えば撮像範囲での反転効率の和が最大となるコ
ンポジツトパルスを選ぶことにより、最適化す
ることができる。

また、撮像範囲に対する最適なαの値を予め
求めて置き（その値をコンピユータ内のメモリ
に記憶するようにしてもよい）、撮像操作の際
に指定された撮像範囲に対応するαの値を読
み、使用するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果がある。

撮像ごとに最適なコンポジツトパルスを選ぶこ
とができるので、装置の静磁場不均一、RFパル
ス強度不均一の影響を最小にすることができる。

例えば、アキシヤル面でRFパルス強度不均一
が大きい場合は、α180°となる。一方サジタル
面では静磁場不均一が大きい場合、サジタル面の
撮像にα180°のコンポジツトパルスを用いても
パルス誤差はほとんど改善されない。しかし、本
発明の装置によればα243°のコンポジツトパル
スを用いることができ、パルス誤差は大きく改善
される。

パルス誤差を小さくすることはマルチエコー法
や、T₁、T₂、プロトン密度の各計算画像におい
て重要である。本発明によれば的確にパルス誤差
を小さくすることができるので、実用上の効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施
例を示す要部構成図、第２図は動作を説明するた
めの各部の波形図、第３図は磁化の倒れる角度と
信号強度の関係を説明するための図、第４図は本
発明の他の実施例を示す各部の波形図、第５図な
いし第８図は180°パルスを与えた時の静磁場不均
一とRFパルス強度不均一に対するスピンの反転
効率を示す図である。 １……マグネツトアセンブリ、２……主磁場コ
イル、３……勾配磁場コイル、４……RF送信コ
イル、５……受信用コイル、１１……コンピユー
タ、１２……表示器、１３……コントローラ、１
４……勾配磁場制御回路、１５……静磁場制御回
路、１６……高周波発振器、１７……ゲート回
路、１８……電力増幅器、１９……プリアンプ、
２０……位相検波器、２１……波形メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象物に磁場を印加する手段と、対象物に高
   周波パルスを印加する手段と、核磁気共鳴信号を
   受信する手段と、前記受信された信号を用いて対
   象物の組織に関する画像を得るためのコンピユー
   タと、前記得られた画像を表示するための表示器
   と、各部を制御するために必要な制御信号を発生
   するコントローラを備え、対象物に高周波パルス
   および磁場を印加して核磁気共鳴信号を発生さ
   せ、この信号を用いて対象物の組織に関する画像
   を得、これを表示器に表示することのできる核磁
   気共鳴撮像装置において、 前記コンピユータとコントローラが、180°の高
   周波パルスとして、 90°x・α°y・90°xのコンポジツトパルスを使用
   すると共にそのαの値を撮像条件に応じた値に設
   定する機能を有するように構成されたことを特徴
   とする核磁気共鳴撮像装置。 ２ 前記αの値として、装置の静磁場不均一およ
   びRFパルス強度不均一の値並びに前記コンポジ
   ツトパルスの特性から撮像範囲の情報に基づいて
   決定した最適なαの値を使用するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気
   共鳴撮像装置。 ３ 前記コントローラの制御により、前記コンポ
   ジツトパルスを勾配磁場と共に印加し、続いてこ
   の勾配磁場と同方向の勾配磁場を印加してその時
   に発生するNMR信号を観測し、 前記コンピユータにより、このNMR信号の所
   定の周波数成分または所定のバンド幅内の成分の
   値を求め、 前記コントローラにより、前記求められた値が
   最小となるように前記コンポジツトパルスにおけ
   るαの値を調整するように構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴撮像
   装置。 ４ 前記コントローラの制御により、選択90°パ
   ルスを印加してスライス面内の磁化を励起し、そ
   の後複数回前記コンポジツトパルスを印加し、こ
   れにより発生するスライス面内の磁化によるスピ
   ンエコー信号を受信し、 前記コンピユータにより、前記スピンエコー信
   号の強度を求め、 前記コントローラにより、前記求められたスピ
   ンエコー信号の強度が最大となるように前記コン
   ポジツトパルスにおけるαの値を調整するように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の核磁気共鳴撮像装置。 ５ 測定したNMR信号をもとに各撮像範囲に対
   する最適なαの値を前記コンピユータにより求
   め、かつ記憶しておき、撮像時には指定される撮
   像範囲に対応したαの値を読み出してこれを使用
   するように構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の核磁気共鳴撮像装置。