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    公开号:WO1987002569A1
    申请号:PCT/JP1986/000546
    申请日:1986-10-29
    公开日:1987-05-07
    发明作者:Kazuya Hoshino
    申请人:Yokogawa Medical Systems, Ltd.；
    IPC主号:G01R33-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] N M Rイメージング方法および装置
    [0003] (技術分野）
    [0004] 本発明は、 核磁気共鳴を利用して被検体の断層像を求めるイメージング方法および 装置の改良に関するもので、 さらに詳しくは、 フーリエ法により N M R信号を収集す ると のスキャン時間を短縮した N M Rイメージング方法および装置に関する。
    [0005] (背景技術） '
    [0006] N M Rイメージング装置は、 一様な静磁場 H Q を作る静磁場コイル及び静磁場 H Q と同一方向の磁場で X , y , zの各方向に夫々直線的な勾配をもつ磁場を作る勾配磁 場コイルから成る磁石部、 該磁石部で形成される磁場内に配置する被検体に高周波パ ルス （高周波電磁波） を加え、 被検体からの N M R信号を検出する送 ·受信部、 該送 •受信部及び前記磁石部の動作を制御したり、 検出データの処理をして画像表示する 制御♦画像処理部等を有している。
    [0007] このような N M Rイメージング装置において、 制御♦画像処理部の制御下で、 送♦ 受信部は、 飽和回復法 （Saturation Recovery 法： S R法） 又は反転回復法 （Iiwers ion Recovery法： I R法）で、 かつ、 マルチスライス法に基づくシーケンスによる高 周波パルスを出力する。 又、 制御 ·画像処理部は、 フーリエ法に基づくデータ収集を 行って画像再構成を行う。
    [0008] ところで、 上記高周波パルスシーケンスは、 励起したスピンの回復を自然の緩和過 程に頼っている。 従って、 スキャン時間中に占めるデータ観測時間の割合が低く、 時 間当りの SZNが低い。 又、 スピンの励起の間隔 T Rが、 スピンの回復を見込んで定 められているのでスキャン時間が長くなり、 被検体の体動によるアーティファク卜の 発生率も髙くなつている。 一方、 マルチスライス法においては、 同一のスキャン時間 で複数の画像を得ることができるが、 全体のスキャン時間は変らないので体動による アーティファクトに関しては無力である。
    [0009] S R法あるいは I R法でスキャン時間を短縮しょうとすれば、 位相エンコード （ス ピン♦ワープ） の回数を減らすことになるが、 これは N M R画像の空間分解能を低下 させる。 これらの問題を解決するために開発された手法として、 例えば、 特開昭 59-231438 号、 特開昭 60-29684号等に開示された F R ( Fast Recovery) 法がある。 この方法の 特徴は、 髙周波パルスシーケンスを、 スピンが熟平衡状態に回復するのを待たずに与 えて、 磁化 M (スピンの総和） を z軸方向に強制的に向けるようにした点にある。 即 ち、 F R法によるシーケンスは、 スキャンスピードを優先させ短い時間でスキャンを 完了するようにしたものである。 これによつて、 スキャン時間そのものを短縮するこ とがでぎる。
    [0010] しかし、 従来の N M Rイメージング装置にあっては、 スピンの熟平衡状態への回復 を強制的に行っているため、 本来、 緩和時間に強く依存している N M R画像のコン卜 ラス卜分解能を低下させるという問題があった。 即ち、 スキャン時間を短縮（高速化〉 すればするほど N M R画像のコントラス卜がつきにくくなるという問題があった。 (発明の開示）
    [0011] 本発明の目的は、 コントラス卜分解能、 空間分解能等の画質の低下を招くことなく スキャン時間を短縮できる N M Rイメージング方法および装置を提供することにある。 上記目的を達成する本発明の N M Rイメージング方法および装置は、 空間周波数の 低い領域に属するデータは通常のスキャン方法で収集し、 空間周波数の高い領域に属 するデータはデータ収集頻度の高いスキャン方法で収集し、 これら両方法でそれぞれ 収集されたデータから合成されたデータに基づいて画像再構成を行うものである。 (図面の簡単な説明）
    [0012] 第 1図は、 本発明の一実施例を示す構成図、
    [0013] 第 2図乃至第 4図は、 本発明の一実施例における動作の説明図ある。
    [0014] (発明を実施するための最良の形態〉
    [0015] 以下、 図面を参照し本発明について詳細に説明する。
    [0016] 第 1図は、 本発明の一実施例を示す構成図である。 マグネッ卜アセンブリ 1は、 内 部に被検体を挿入するための空間部分を有し、 この空間部分を取巻くようにして、 被 検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイルと、 勾配磁場を発生するための X , y , zの勾配磁場コイルと、 被検体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 R F送信コイルと、 被検体からの N MR信号を検出する受信コイル等が配置さ れている （図略） 。静磁場コイル、 勾配磁場コイル、 R F送信コイル、 及び受信コィ ルは、 夫々主磁場電源 2、 勾配磁場駆動回路 3、 R F電力増幅器 4及び前置増幅器 5 に接続されている。 シーケンス記憶回路 1 0は、 計算機 1 3からの指令に従って、 各 ビューごとにゲート変調回路 6を操作し、 予め記億しているそれぞれのシーケンスに 従って S R法又は F R法に基づく髙周波パルス信号を R F電力増幅器 4を通じて R F 送信コイルに印加する。 又、 シーケンス記憶回路 1 0は、 フーリエ法に基づくシーケ ンスに従って勾配磁場駆動回路 3、 ゲー卜変調回路 6及び A/D変換器 1 1を操作す る。：位相検波器 8は、 R F発振回路 7の出力を参照信号とし、 受信コイルで検出され 前置増幅器 5を介して送られてくる N M R信号を位相検波して AZD変換器 1 1に与 える。 AZD変換器 1 1は、 位相検波器 8を介して得られる N M R信号をアナログ♦ ディジタル変換して計算機 Ί 3に入力する。 計算機 Ί 3は、 操作コンソール Ί 2との 間で情報の授受を行い、 種々のスキャンシーケンスを実現するためにシーケンス記憶 回路 1 0の動作の切替えやメモリの書替えを行い、 A/D変換器 1 1からのデータを 用いて共鳴エネルギーに関する情報の分布を画像に再構成する演算等を行い、 再構成 像データを表示装置 9に出力する。
    [0017] 尚、 前記 S R法及び F R法夫々のシーケンスを計算機 Ί 3に記憶させ、 必要に応じ てシーケンス記憶回路 1 0のメモリを耋替えるようにしてもよい。
    [0018] 次に、 上記構成の動作について説明する。
    [0019] 一般的に、 コン卜ラス卜の分解能が問題となるのは、 比較的空間周波数の低いとこ ろ、 即ち、 比較的広い面積を持った部分である。 従って、 シーケンス記憶回路 1 0は、 計算機 1 3の制御の下に、 低い空間周波数に対応するワープ量の小さいビューに対し、 S R法に基づくシーケンス信号で各回路等を操作することにより、 第 2図に示す動作 を行う。 第 2図に示される動作の詳細は後述するが、 スピン ·ワープ法として公知の ものである。 このとき、 スキャンパラメータを所定の値に選択することにより、 目的 とする撮像部位におけるコン卜ラス卜を高くすることができる。
    [0020] 一方、 上記以外の高い空間周波数に対応するワープ量の大きいビュー、 すなわちコ ン卜ラス卜の分解能があまり問題とならない部分に対し、 シーケンス記億回路 1 0は、 F R法に基づくシーケンス信号で各回路等を操作することにより第 3図に示す動作を 行う。 第 3図に示される動作の詳細については後述するが、 F R法として公知のもの である。 これにより、 ワープ量の大きいビューでのデータ収集が短時間で行われる。 ワープ量に基づく S R法と F R法の間の切替えは、 計算機 Ί 3の制御の下に、 多少 のオーバラップ部分を設けて行われる。 このため、 両者の切替えによって収集データ に不連-続を生じさせることがない。 これらの各シーケンス信号によって収集されたデ ータは:—、,空間周波数領域で第 4図に示すように重み付け、 即ち、 空間周波数によるフ ィルタリングが行われた後合成される。 そして、 この合成されたデータを用いて従来 例と同じ方法によって画像再構成が行われる。 なお、 第 4図において位相エンコード 置とはワープ量のことであり、 これはまた収集されるデータの空間周波数に対応する。 このようにスキャンデータにおける空間周波数特性に合せてスキャンのシーケンス を選択することにより、 画像のコントラス卜分解能、 空間分解能等を低下させること なく画像を再構成することができる。 このとき、 空間周波数の高いデータをスキャン スピードの速い F R法で収集するので、 S R法で多少スキャン時間がかかっても全体 としてスキャン時間の短縮を実現することができる。 例えば、 F R法が S R法の 1 0 倍のスピードであるとすれば、 上記動作における高速化の程度は、 オーバラップを含 め、 全ビューの 2Z 1 0を S R法、 9 1 0を F R法で夫々スキャンしたとき、 全ス キャン時間は、 全て S R法でスキャンしたときの時間の
    [0021] 2/10+ 9/10X 1/10=29/100 =29%
    [0022] となる。
    [0023] さて、 第 2図および第 3図の動作の詳細について説明すれば、 次のとおりである。 第 2図のシーケンス…主磁場電源 2による均一な静磁場 Ho の下で、 シーケンス回 路 1 0は、 勾配磁場駆動回路 3及ぴゲー卜変調回路 6を操作して、 各勾配磁場及び高 周波パルスを発生すると共に、 AZD変換器 1 1を操作して位相検波器 8で検波され た N M R信号をディジタル信号に変換して計算機 1 3に入力する。 即ち、 スライス勾 配 G 7 をかけながら （第 2図 （ b ) ) 9 0° パルスを印加する （第 2図 （ a〉 ） 。 こ れにより、 被検体の特定のスライス面内のスピンだけが選択的に励起される。 次に、 スライス時に生じたスピンの位相ずれを回復するためのリフェーズ勾配 G7 (第 2図 ( b ) ) と、 後でエコー信号を発生させるためのディフヱーズ勾配 Gx (第 2図 （d ) ) 及びワープ勾配 Gy (第 2図 （ c ) ) を印加した後、 全ての勾配を切って 1 8 0。 パルスを印加する。 これにより、 スピンが反転し、 その後の読出し勾配 Gx の印加に より （第 2図 （d ) ) スピン ·エコー信号が得られる （第 2図 （e ) ) 。 このスピン ♦エコー信号は、 被検体のスピンから得られる信号強度の分布を 2次元フーリエ変換 した:ものの 1ラインに相当する。 ラインの選択は y勾配印加量、 即ち、 y勾配磁場 G y の大きさと、 その印加時間 Tw との積によって行われる。 以後、 勾配 Gy を変えて、 上記シーケンスを繰返すことにより画像再構成に必要なデータが収集される。
    [0024] 第 3図のシーケンス…時刻 1^ から時刻 t 2 の間における各回路の動作は、 基本的 には第 2図の場合と同じである。 ここではさらに、 スピン♦エコー信号が最大となる 時刻 t 2 に 9 0° パルスが印加される。 これにより、 スピンが熟平衡状態に回復する のを待たずに磁化 M (スピンの総和） が z軸方向に強制的に向けられ、 t 2 から時間 t d (縱緩和時間 T に比べて十分に短い時間） 経過後に磁化 Μが ζ軸に一致する。 これで 1回目のシーケンスが終了し以下順次ワープ量を変えて周様のシーケンスが繰 返される。 上記のように時刻 t に 9 0。 パルスを印加することによって、 1ビュー あたりのデータ収集時間を短縮し、 結局全スキャン時間を短縮することができる。 尚、 本発明は、 上記実施例に限定するものではなく、 例えば、 I R法と F R法との 組合せであってもよい。 又、 S R法のシーケンスを用い、 そのスキャンパラメータ、 洌ぇぱ、 繰返し時間 T R等がビューと共に変化するようにしてもよい。 即ち、 コン卜 ラス卜分解能や SZNにあまり寄与しない位相エンコード量の大きい部分は、 繰返し 時間 T Rを短くしてスキャンスピードを上げ、 位相エンコード量の小さい部分では繰 返し時間 T Rを通常の値に戻すようにしてもよい。
    [0025] 以上、 本発明を実施するための最良に形態について説明したが、 この発明が属する 技術の分野の通常の知識を有する者にとって、 下記の請求の範囲を逸脱することなく 種々の変形をすることが容易である。
    权利要求:
    Claims
    請求の範囲 . 被検体に、 静磁場と X, yおよび z方向の勾配磁場と高周波電磁波とを印加して フーリエ法によりスピンのワープ量をビュー毎に変化させながら被検体の NMR信号 を測定し、 この NMR信号に基づいて被検体の断面像を再構成する NMRィメ一ジン グ方法において、
    スヒンのヮープ量が小さいビューについては、 通常のピュ一時間で N M R信号を測 定すること、
    スピンのワープ量が大きいピューについては、 通常よりも短縮されたビュー時間で
    NMR信号を測定すること、 および
    これらの測定によって得られたデータから合成されたデータに基づいて被検体の断 面像を再構成すること
    を特徴とする N MRイメージング方法。
    2. スピンのワープ量が小さいピューについての、 通常のピュー時間での NMR信号 の測定と、 スピンのワープ量が大きいビューについての、 通常よりも短縮されたビュ 一時間での N MR信号の測定とが、 ある範囲のスピンワープ量について重複している、 請求の範囲 1項に記載の N M Rィメ一ジング方法。
    3. 通常のビュー時間での NMR信号の測定によって得られたデータと、 通常よりも 短縮されたビュー時間での NMR信号の測定によって得られたデータとについて、 同 一のスピードワープ量について重複する部分が重み付け加算される、 請求の範囲 2項 に記載の N MRイメージング方法。
    4. 通常のビュー時間での NMR信号の測定が SR法であり、 通常よりも短縮された ビュー時間での NMR信号の測定が FR法である請求の範囲 1項に記載の N MRィメ 一ジング方法。
    5. 通常のビュー時間での NMR信号の測定が I R法であり、 通常よりも短縮された ビュー時間での NMR信号の測定が FR法である請求の範囲 Ί項に記載の NMRィメ 一ジング方法。
    6. 被検体に静磁場を印加する手段 （ Ί ) (2) と、 被検体にフーリエ法に基づく X, yおよび z方向の勾配磁場を印加する手段 （1〉 （3) と、 被検体に高周波電磁波を 印加する手段 （Ί ) (4) (6) ( 7) と、 被検体の NMR信号を測定する手段 （ Ί )
    (5) (8) ( Ί 1 ) と、 測定された NMR信号に基づいて被検体の断'面像を再構成 する手段 （13〉 とを有する NMRイメージング装置において、
    スピンのワープ量が小さいビューについては通常のビュー時間で N MR信号を測定 する手段 （10) 、
    スピンのワープ量が大きいピューについては通常よりも短縮されたビュー時間で N MR信号を測定する手段 （ Ί◦)、 および
    これら測定手段によってそれぞれ得られたデータから合成データを作成し、 この合 成データに基づいて被検体の断面像を再構成する手段 （ 13)
    を具備することを特徴とする N MRイメージング装置。
    7. 通常のビュー時間で N MR信号を測定する手段は SR法による測定手段であり、 通常よりも短縮されたビュー時間で N MR信 ¾を測定する手段は FR法による測定手 段である請求の範囲 6項に記載の NMRイメージング装置。
    8. 通常のピュー時間で NMR信号を測定する手段は I R法による測定手段であり、 通常よりも短縮されたビュー時間で N MR信号を測定する手段は FR法による測定手 段である請求の範囲 6項に記載の N MRイメージング裝置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
    1987-05-07| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
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    1987-06-30| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1986906448 Country of ref document: EP |
    1987-11-11| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1986906448 Country of ref document: EP |
    1992-04-09| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1986906448 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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