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JP3400513B2 - MRI equipment - Google Patents
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JP3400513B2 - MRI equipment - Google Patents

MRI equipment

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JP3400513B2
JP3400513B2 JP34100693A JP34100693A JP3400513B2 JP 3400513 B2 JP3400513 B2 JP 3400513B2 JP 34100693 A JP34100693 A JP 34100693A JP 34100693 A JP34100693 A JP 34100693A JP 3400513 B2 JP3400513 B2 JP 3400513B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、NMR(核磁気共鳴)
現象を利用して被検体(人体)の所望部位の断層像を得
るMRI(磁気共鳴イメージング)装置に関し、特に、
被検体に照射する高周波磁場波形を生成する際に、周波
数方向に沿って高周波磁場の強度を変化させることが容
易に行えるMRI装置に関する。
The present invention relates to NMR (nuclear magnetic resonance).
By utilizing a phenomenon related to MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus for obtaining a tomographic image of a desired region of the object (human body), in particular,
When generating a high frequency magnetic field waveform to be applied to the subject, about the MRI apparatus can be easily be varied strength of the RF magnetic field along the frequency direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】MRI装置は、NMR現象を利用して被
検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密度分
布、緩和時間分布等を計測して、その計測データから被
検体の任意断面を画像表示するものである。そして、従
来のMRI装置は、被検体静磁場を与える静磁場発生
手段、この静磁場発生手段発生された静磁場方向及
びこれと直交する二方向に沿って傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段、この傾斜磁場発生手段駆動する傾
斜磁場電源、上記被検体に高周波磁場を送信すると共
に該被検体から放出されるエコー信号を検出する高周波
プローブ、この高周波プローブ高周波磁場を供給す
ると共に検出したエコー信号を処理する送受信機、上
記傾斜磁場の発生及び高周波磁場の送信を所定のパルス
シーケンスに従って制御する電子計算機を有し、さら
に上記検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行
い二次元画像を作成する信号処理系(図示省略)とを備
え、核磁気共鳴により放出されるエコー信号の計測を繰
り返し行って断層像を得るようになっていた。
2. Description of the Related Art An MRI apparatus measures the density distribution of nuclear spins, relaxation time distribution, etc. at a desired inspection site in an object using the NMR phenomenon, and images an arbitrary cross section of the object from the measured data. It is something to display. Then, the gradient magnetic field the conventional MRI apparatus, for generating a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, a gradient magnetic field along the two directions perpendicular to the static magnetic field direction and thereto which is generated by the static magnetic field generating means and generating means, a gradient magnetic field power supply for driving the gradient magnetic field generating means, a high-frequency probe for detecting echo signals emitted from the analyte sends a high frequency magnetic field to the subject, a high-frequency magnetic field to the high frequency probe includes a transceiver for processing the echo signal detected is supplied, and a computer for controlling the generation and transmission of high-frequency magnetic field of the gradient magnetic field according to a predetermined pulse sequence, image reconstruction using the further echo signals the detected Equipped with a signal processing system (not shown) that performs configuration calculation and creates a two-dimensional image, and repeats measurement of echo signals emitted by nuclear magnetic resonance It was supposed to obtain a tomographic image I.

【0003】このようなMRI装置において、被検体
高周波磁場を照射し、この高周波磁場によって磁気スピ
ンを励起する方法として、従来、搬送波をsinc関数で振
幅変調し、ある周波数帯域の高周波磁場強度の分布を均
一にして照射する方法が一般的に知られている。この方
法によると、励起された帯域内の磁気スピンの励起角
度、すなわちフリップ角の大きさが等しくなり、一定強
度の励起信号が得られるが、信号処理系で得られる画像
信号強度は、例えば血流情報の信号強度がスライス方向
で変化している場合はそれに従って変化し、表示される
断層像の画質が劣化することがあった。
In such a MRI apparatus irradiates <br/> frequency magnetic field to the subject, as a way to excite magnetic spins by the high-frequency magnetic field, conventionally, by amplitude-modulating a carrier wave with a sinc function, a certain frequency band A method of irradiating with a uniform distribution of high-frequency magnetic field strength is generally known. According to this method, the excitation angles of the magnetic spins in the excited band, that is, the magnitudes of the flip angles become equal, and an excitation signal of constant intensity is obtained, but the image signal intensity obtained by the signal processing system is When the signal intensity of the flow information changes in the slice direction, it changes accordingly, and the image quality of the displayed tomographic image may deteriorate.

【0004】これに対して、互いに直交する二種類の高
周波磁場の組み合わせにより高周波磁場強度を変化さ
せ、フリップ角の大きさを周波数方向に沿って直線的に
変化させる方法が、David Purdy, Geneva Cadena, and
Gerhard Laub,"The Design ofVariable Tip Angle Slab
Selection (TONE) Pulses for Improved 3-D MR Angio
graphy": 11th Magn.Reson.Med.Mtg.,882(1992)におい
て論じられている。この方法によると、周波数方向に移
動する磁気スピンからの励起信号が一定となり、例えば
血流情報の信号強度がスライス方向で変化している場合
でも、信号処理系で得られる画像信号強度を略一定とす
ることができ、表示される断層像の画質劣化を抑えるこ
とが可能となる。
On the other hand, a method of changing the strength of the high-frequency magnetic field by combining two kinds of high-frequency magnetic fields orthogonal to each other and linearly changing the magnitude of the flip angle along the frequency direction is David Purdy, Geneva Cadena. , and
Gerhard Laub, "The Design of Variable Tip Angle Slab
Selection (TONE) Pulses for Improved 3-D MR Angio
graphy ": 11th Magn.Reson.Med.Mtg., 882 (1992). According to this method, the excitation signal from the magnetic spin moving in the frequency direction becomes constant, and for example, the signal intensity of blood flow information. Even when is changing in the slice direction, the image signal intensity obtained by the signal processing system can be made substantially constant, and deterioration in image quality of the displayed tomographic image can be suppressed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような第
二の従来方法においては、互いに直交する二種類の高周
波磁場の組み合わせにより高周波磁場強度を変化させる
ため、二系統の高周波磁場発生手段を必要とし、装置構
成が複雑かつ大形化するものであった。あるいは、一系
統の高周波磁場発生手段の場合は、高周波磁場を互いに
直交する方向で2回照射する必要があり、計測のための
高周波磁場の照射時間が長くなるものであった。従っ
て、従来方法においては、周波数方向に沿って高周波磁
場の強度を変化させることが容易に行えないことがあっ
た。
However, in such a second conventional method, since the high-frequency magnetic field strength is changed by the combination of two types of high-frequency magnetic fields which are orthogonal to each other, two systems of high-frequency magnetic field generating means are required. However, the device configuration was complicated and large. Alternatively, in the case of the one-system high-frequency magnetic field generating means, it is necessary to irradiate the high-frequency magnetic field twice in the directions orthogonal to each other, which increases the irradiation time of the high-frequency magnetic field for measurement. Therefore, in the conventional method, it may not be possible to easily change the strength of the high-frequency magnetic field along the frequency direction.

【0006】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、一系統の高周波磁場発生手段で且つ1回の高周波
磁場の照射で、周波数方向に沿って高周波磁場の強度を
変化させることが容易に行えるMRI装置提供するこ
とを目的とする。
Therefore, the present invention addresses such a problem, and can change the strength of the high-frequency magnetic field along the frequency direction by one system of high-frequency magnetic field generating means and by one irradiation of the high-frequency magnetic field. It is an object to provide an MRI apparatus that can be easily performed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるMRI装置は、被検体に静磁場を与え
る静磁場発生手段と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生
手段と、この傾斜磁場発生手段を駆動する傾斜磁場電源
と、上記被検体に高周波磁場を送信すると共に該被検体
から放出されるエコー信号を検出する高周波プローブ
と、この高周波プローブに高周波磁場を供給すると共に
検出したエコー信号を処理する送受信機と、上記傾斜磁
場の発生及び高周波磁場の送信を制御する電子計算機と
を有するMRI装置において、上記電子計算機の制御に
より、中心周波数ωcの搬送波をガウス関数及びその中
心周波数ωcに対して異なる周波数シフト成分Δωを周
波数とする波形を用いて異なる振幅変調をした少なくと
も二つの高周波磁場を照射し、それらの高周波磁場の強
度分布を組み合わせて該高周波磁場の強度を変化させる
ものである。
In order to achieve the above object, an MRI apparatus according to the present invention comprises a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to a subject, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field, and this gradient. A gradient magnetic field power supply for driving the magnetic field generating means, a high frequency probe for transmitting a high frequency magnetic field to the subject and detecting an echo signal emitted from the subject, and an echo detected by supplying a high frequency magnetic field to the high frequency probe In an MRI apparatus having a transceiver for processing a signal and an electronic computer for controlling the generation of the gradient magnetic field and the transmission of a high frequency magnetic field, the carrier of the central frequency ωc is controlled by the Gaussian function and
A frequency shift component Δω different from the heart frequency ωc
The intensity of the high-frequency magnetic field is changed by irradiating at least two high-frequency magnetic fields, which are subjected to different amplitude modulation using a wave number waveform, and combining the intensity distributions of the high-frequency magnetic fields.

【0008】[0008]

【0009】また、上記異なる振幅変調をした少なくと
も二つの高周波磁場は、中心周波数ωcの正弦波形又は
余弦波形の搬送波をガウス関数を用いて振幅変調した第
一の高周波磁場と、中心周波数ωcの正弦波形又は余弦
波形の搬送波をガウス関数及びその中心周波数ωcに対
して異なる周波数シフト成分Δωを周波数とする少なく
とも1個の余弦波を用いて振幅変調した第二の高周波磁
場と、中心周波数ωcの余弦波形又は正弦波形の搬送波
をガウス関数及びその中心周波数ωcに対して異なる周
波数シフト成分Δωを周波数とする少なくとも1個の正
弦波を用いて振幅変調した第三の高周波磁場とのうち少
なくとも二つであり、それらの高周波磁場の強度を変化
させるのは、周波数領域において上記中心周波数ωcに
ピークを持つ第一の高周波磁場の強度分布と、その中心
周波数ωcに対して周波数シフトした位置にピークを持
つ第二の高周波磁場の強度分布と、同じく中心周波数ω
cに対して周波数シフトした位置にピークを持つ第三の
高周波磁場の強度分布とのうち少なくとも二つの強度分
布を組み合わせることにより、周波数方向に沿って高周
波磁場の強度を変化させるものである。
Further, said different at least two high-frequency magnetic field amplitude modulated has a first high-frequency magnetic field the carrier sine wave or cosine wave of the center frequency ωc amplitude modulated with a Gaussian function, of the center frequency ωc sine A second high-frequency magnetic field in which a carrier wave of a waveform or a cosine waveform is amplitude-modulated using at least one cosine wave having a frequency shift component Δω different from the Gaussian function and its center frequency ωc, and a cosine of the center frequency ωc. At least two of a third high-frequency magnetic field in which a carrier wave of a waveform or a sine wave is amplitude-modulated by using a Gaussian function and at least one sine wave having a frequency shift component Δω different from the center frequency ωc as a frequency. There is a change in the strength of the high frequency magnetic field of the first high frequency magnetic field having a peak at the center frequency ωc in the frequency domain. And degree distribution, and intensity distribution of the second high-frequency magnetic field having a peak at a position shifted in frequency with respect to the center frequency .omega.c, also the center frequency ω
By combining at least two intensity distributions of the intensity distribution of the third high-frequency magnetic field having a peak at a position shifted in frequency with respect to c, the intensity of the high-frequency magnetic field is changed along the frequency direction.

【0010】さらに、上記少なくとも二つの高周波磁場
を同時に照射した場合に相当する高周波磁場を、振幅変
調と位相変調とによって合成し、1回の照射で周波数方
向に沿って高周波磁場の強度を変化させるものである。
Further , a high frequency magnetic field corresponding to the case where at least two high frequency magnetic fields are simultaneously irradiated is combined by amplitude modulation and phase modulation, and the strength of the high frequency magnetic field is changed along the frequency direction by one irradiation. It is a thing.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図1は本発明によるMRI装置の全体
構成を示すブロック図である。このMRI装置は、NM
R現象を利用して被検体の所望部位の断層像を得るもの
で、図1に示すように、静磁場発生手段2,2と、傾斜
磁場発生手段3,3と、傾斜磁場電源4と、高周波プロ
ーブ5と、送受信機6と、電子計算機7とを有して成
る。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is a block diagram showing the overall configuration of an MRI apparatus according to the present invention. This MRI device is
The R phenomenon is used to obtain a tomographic image of a desired portion of a subject. As shown in FIG. 1, static magnetic field generating means 2 and 2, gradient magnetic field generating means 3 and 3, a gradient magnetic field power source 4, It has a high frequency probe 5, a transceiver 6, and a computer 7.

【0012】上記静磁場発生手段2は、被検体1の周り
にその体軸方向又は体軸と直交する方向に均一な静磁場
を発生させるもので、例えば静磁場コイルから成り、上
記被検体1の周りのある広がりをもった空間に配置され
ている。傾斜磁場発生手段3は、上記静磁場発生手段2
で発生された静磁場方向及びこれと直交する二方向に沿
って磁場強度にそれぞれ傾斜をつけるための傾斜磁場を
発生するもので、例えばX,Y,Zの三軸方向に巻かれ
た傾斜磁場コイルから成る。また、傾斜磁場電源4は、
上記傾斜磁場発生手段3を駆動するために電力を供給す
るものである。そして、上記傾斜磁場発生手段3による
傾斜磁場の加え方により、被検体1に対するスライス面
を設定することができる。
The static magnetic field generating means 2 generates a uniform static magnetic field around the subject 1 in the body axis direction or in a direction orthogonal to the body axis, and is composed of, for example, a static magnetic field coil, and the subject 1 It is located in a spacious space around the. The gradient magnetic field generating means 3 is the static magnetic field generating means 2 described above.
For generating a gradient magnetic field for inclining the magnetic field strength along the direction of the static magnetic field generated in (1) and two directions orthogonal to this, for example, a gradient magnetic field wound in three axial directions of X, Y, Z Composed of coils. Further, the gradient magnetic field power source 4 is
Electric power is supplied to drive the gradient magnetic field generating means 3. Then, the slice plane for the subject 1 can be set by the method of applying the gradient magnetic field by the gradient magnetic field generating means 3.

【0013】高周波プローブ5は、上記被検体1に高周
波磁場を送信すると共に該被検体1から放出されるエコ
ー信号を検出するもので、図示省略したが、被検体1の
生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさ
せるために高周波信号を照射する送信側の高周波コイル
と、その被検体1の生体組織の核磁気共鳴により放出さ
れるエコー信号を検出する受信側の高周波コイルとを内
蔵している。また、送受信機6は、上記高周波プローブ
5に高周波磁場を供給すると共に検出したエコー信号を
処理するもので、例えば送信側の高周波発振器と変調器
と高周波増幅器とを有し、且つ受信側の増幅器と直交位
相検波器とA/D変換器とを有している。
The high-frequency probe 5 transmits a high-frequency magnetic field to the subject 1 and detects an echo signal emitted from the subject 1. Although not shown in the figure, the atoms constituting the biological tissue of the subject 1 are not shown. A high-frequency coil on the transmitting side that irradiates a high-frequency signal to cause nuclear magnetic resonance in the nuclei of the above, and a high-frequency coil on the receiving side that detects an echo signal emitted by the nuclear magnetic resonance of the biological tissue of the subject 1. Built-in. The transceiver 6 supplies a high-frequency magnetic field to the high-frequency probe 5 and processes the detected echo signal. For example, the transceiver 6 includes a high-frequency oscillator on the transmission side, a modulator, and a high-frequency amplifier, and an amplifier on the receiving side. And a quadrature detector and an A / D converter.

【0014】そして、電子計算機7は、上記傾斜磁場の
発生及び高周波磁場の送信を所定のパルスシーケンスに
従って制御するもので、前記傾斜磁場電源4及び送受信
機6に制御信号を送出するようになっている。なお、図
示は省略したが、高周波プローブ5及び送受信機6で検
出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行い二次元
画像を作成する信号処理系を備えており、核磁気共鳴に
より放出されるエコー信号の計測を繰り返し行って被検
体1の断層像を得るようになっている。
The electronic computer 7 controls the generation of the gradient magnetic field and the transmission of the high frequency magnetic field according to a predetermined pulse sequence, and sends a control signal to the gradient magnetic field power source 4 and the transceiver 6. There is. Although not shown, a signal processing system for creating a two-dimensional image by performing image reconstruction calculation using the echo signals detected by the high frequency probe 5 and the transceiver 6 is emitted by nuclear magnetic resonance. The echo signal is repeatedly measured to obtain a tomographic image of the subject 1.

【0015】次に、上記のように構成されたMRI装置
における高周波磁場波形の生成について説明する。ま
ず、第一の実施例による高周波磁場波形の生成につい
て、図2を参照して説明する。図2は周波数領域におけ
る高周波磁場のプロファイルを示すグラフであり、ここ
では周波数ωの方向に沿って高周波磁場強度F(ω)が直
線的に変化する例を示している。まず、正弦波形の搬送
波は、中心周波数をωcとすると数1のように表され
る。
Next, the MRI apparatus configured as described above
The generation of the high frequency magnetic field waveform will be described. First, the generation of the high frequency magnetic field waveform according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing a profile of a high frequency magnetic field in the frequency domain, and here shows an example in which the high frequency magnetic field strength F (ω) linearly changes along the direction of the frequency ω. First, a carrier wave having a sinusoidal waveform is expressed as in Equation 1 when the center frequency is ωc.

【数1】sin(ωct)[Equation 1] sin (ωct)

【0016】上記数1をガウス関数を用いて振幅変調
し、フーリエ変換すると次の数2が得られる。
## EQU1 ## The following equation 2 is obtained by subjecting the above equation 1 to amplitude modulation using a Gaussian function and Fourier transform.

【数2】 ここで、aは定数、jは虚数単位である。そして、上記
数2の結果を示すと、図2(a)のようになる。図2
(a)において、F(ω)は高周波磁場の強度を表し、励
起時の磁気スピンのフリップ角の大きさに対応してい
る。すなわち、ある帯域幅の磁気スピンが、周波数ωc
を中心として図2(a)に示すフリップ角の分布をもっ
て励起されることを意味している。以下、この分布を高
周波磁場のプロファイルと呼ぶ。そして、このプロファ
イルが上記中心周波数ωcの正弦波形の搬送波をガウス
関数を用いて振幅変調した第一の高周波磁場H1とな
る。
[Equation 2] Here, a is a constant and j is an imaginary unit. Then, the result of Equation 2 is shown in FIG. Figure 2
In (a), F (ω) represents the strength of the high-frequency magnetic field and corresponds to the magnitude of the flip angle of the magnetic spin during excitation. That is, the magnetic spin of a certain bandwidth is
It means that excitation is performed with the distribution of flip angles shown in FIG. Hereinafter, this distribution will be referred to as a high-frequency magnetic field profile. Then, this profile becomes the first high-frequency magnetic field H 1 obtained by amplitude-modulating the sine-wave carrier having the center frequency ωc by using the Gaussian function.

【0017】次に、中心周波数ωcからの周波数シフト
成分をΔωとし、次に示す波形をフーリエ変換すると数
3が得られる。
Next, the frequency shift component from the center frequency ωc is set to Δω, and the following waveform is Fourier-transformed to obtain Equation 3.

【数3】 さらに、中心周波数ωcからの周波数シフト成分を2Δ
ωとし、次に示す波形をフーリエ変換すると数4が得ら
れる。
[Equation 3] Furthermore, the frequency shift component from the center frequency ωc is 2Δ
When ω is used and the following waveform is Fourier-transformed, Formula 4 is obtained.

【数4】 そこで、上記の数3と数4の結果を重ね合わせると、図
2(b)に示すようなプロファイルとなる。そして、こ
のプロファイルが中心周波数ωcの正弦波形の搬送波を
ガウス関数及びその中心周波数ωcに対して2個の異な
る周波数シフト成分Δωを周波数とする少なくとも1個
の余弦波を用いて振幅変調した第二の高周波磁場H2
なる。
[Equation 4] Therefore, by superimposing the results of Equations 3 and 4 above, a profile as shown in FIG. 2B is obtained. Then, this profile amplitude-modulates a sine-wave carrier having a center frequency ωc by using a Gaussian function and at least one cosine wave having two different frequency shift components Δω with respect to the center frequency ωc. Of the high frequency magnetic field H 2 .

【0018】次に、前記数3と同様に、中心周波数ωc
からの周波数シフト成分をΔωとし、次に示す波形をフ
ーリエ変換すると数5が得られる。
Next, as in the case of the equation 3, the center frequency ωc
When the frequency shift component from is set to Δω and the waveform shown below is Fourier-transformed, equation 5 is obtained.

【数5】 さらに、前記数4と同様に、中心周波数ωcからの周波
数シフト成分を2Δωとし、次に示す波形をフーリエ変
換すると数6が得られる。
[Equation 5] Further, as in the case of the equation 4, the frequency shift component from the center frequency ωc is set to 2Δω, and the following waveform is subjected to the Fourier transform to obtain the equation 6.

【数6】 そこで、上記の数5と数6の結果を重ね合わせると、図
2(c)に示すようなプロファイルとなる。そして、こ
のプロファイルが中心周波数ωcの余弦波形の搬送波を
ガウス関数及びその中心周波数ωcに対して2個の異な
る周波数シフト成分Δωを周波数とする少なくとも1個
の正弦波を用いて振幅変調した第三の高周波磁場H3
なる。
[Equation 6] Therefore, by superimposing the results of the above equations 5 and 6, a profile as shown in FIG. 2C is obtained. Then, this profile amplitude-modulates the carrier of the cosine waveform of the center frequency ωc by using a Gaussian function and at least one sine wave whose frequency is two different frequency shift components Δω with respect to the center frequency ωc. Of high frequency magnetic field H 3 .

【0019】この場合、図2(b)では周波数ωcを中
心としてプロファイルの極性が同一であり、図2(c)
では周波数ωcを中心としてプロファイルの極性が反転
していることが分かる。このことに着目すると、上記の
数2から数6の各項に適当な係数を掛けて重ね合わせる
ことにより、勾配をもった高周波磁場のプロファイルが
得られることが分かる。上記の係数を例えばA1,A2
3,B1,B2とし、数2から数6までを加えると、次
の数7が得られる。
In this case, in FIG. 2 (b), the polarities of the profile are the same with the frequency ωc as the center, and FIG.
Shows that the polarity of the profile is inverted around the frequency ωc. Focusing on this, it can be seen that a profile of the high-frequency magnetic field having a gradient can be obtained by multiplying the respective terms of the above equations 2 to 6 by multiplying them by an appropriate coefficient. If the above coefficients are, for example, A 1 , A 2 ,
When A 3 , B 1 and B 2 are used and the formulas 2 to 6 are added, the following formula 7 is obtained.

【数7】 [Equation 7]

【0020】従って、上記各項の係数を周波数方向に順
に、−(A2−B2)<−(A1−B1)<−A3<−(A1
+B1)<−(A2+B2)となるようにすれば、図2
(d)に示すような勾配をもったプロファイルを実現す
ることができる。そのためには、各係数を例えばA1
2=A3<0,B2>B1>0とすればよい。そして、上
記のプロファイルが、第一の高周波磁場H1と第二の高
周波磁場H2と第三の高周波磁場H3とを照射して、周波
数領域において上記中心周波数ωcにピークを持つ第一
の高周波磁場H1の強度分布と、その中心周波数ωcに対
して周波数シフトした位置にピークを持つ第二の高周波
磁場H2の強度分布と、同じく中心周波数ωcに対して周
波数シフトした位置にピークを持つ第三の高周波磁場H
3の強度分布とを組み合わせることにより、周波数方向
に沿って強度を変化させた高周波磁場H4となる。な
お、図2(d)は模擬的に示したグラフであり、各パラ
メータの最適化によりなめらかな高周波磁場H4のプロ
ファイルとすることができる。
[0020] Therefore, in order coefficient of each term the frequency direction, - (A 2 -B 2) <- (A 1 -B 1) <- A 3 <- (A 1
If it is set such that + B 1 ) <− (A 2 + B 2 ), then FIG.
It is possible to realize a profile having a gradient as shown in (d). For that purpose, each coefficient is, for example, A 1 =
A 2 = A 3 <0, B 2 > B 1 > 0. Then, the above-mentioned profile irradiates the first high-frequency magnetic field H 1 , the second high-frequency magnetic field H 2 and the third high-frequency magnetic field H 3, and has a peak at the center frequency ωc in the frequency region. The intensity distribution of the high-frequency magnetic field H 1 and the intensity distribution of the second high-frequency magnetic field H 2 having a peak at a position shifted in frequency with respect to the center frequency ωc, and a peak at a position similarly shifted in frequency with respect to the center frequency ωc. Third high frequency magnetic field H to have
By combining with the intensity distribution of 3 , the high-frequency magnetic field H 4 whose intensity is changed along the frequency direction is obtained. Note that FIG. 2D is a simulated graph, and it is possible to obtain a smooth profile of the high-frequency magnetic field H 4 by optimizing each parameter.

【0021】さらに、前記数7の左辺は、次の数8のよ
うに整理される。
Further, the left side of the equation 7 is organized as the following equation 8.

【数8】 これは振幅変調と位相変調とを組み合わせることによ
り、一系統の高周波磁場発生手段だけで所望のプロファ
イルが得られることを示しており、本発明の特徴の一つ
である。
[Equation 8] This shows that a desired profile can be obtained only by one system of high-frequency magnetic field generating means by combining amplitude modulation and phase modulation, which is one of the features of the present invention.

【0022】図4に上記数8において導かれた位相φ
(t)の計算例を示す。図4より、位相変化は直線式で近
似できることが分かり、その場合、高周波磁場電源の駆
動は一定の周波数と直線的に位相を変化させる制御機能
だけで足りる。しかしながら、直線近似によって得られ
るプロファイルが所要のプロファイルとして満足できな
い場合には、時々刻々位相を任意の値に変化させる制御
機能により、数8を実施する必要がある。
FIG. 4 shows the phase φ derived in the above equation 8.
An example of calculation of (t) is shown. It can be seen from FIG. 4 that the phase change can be approximated by a linear expression, and in that case, the driving of the high frequency magnetic field power supply is sufficient with a control function of changing the phase linearly at a constant frequency. However, if the profile obtained by the linear approximation is not satisfied as the required profile, it is necessary to execute the equation 8 by the control function of changing the phase to an arbitrary value moment by moment.

【0023】さらに、上記数8の右辺を次の数9のよう
に考えると、高周波磁場波形の合成は、位相変調を行わ
ずに振幅変調だけで可能なことが分かる。
Further, considering the right side of the above equation 8 as the following equation 9, it can be seen that the synthesis of the high frequency magnetic field waveform can be performed only by the amplitude modulation without performing the phase modulation.

【数9】 [Equation 9]

【0024】次に、第二の実施例による高周波磁場波形
の生成について、図3を参照して説明する。図3は周波
数領域における高周波磁場のプロファイルを示すグラフ
であり、ここでは上記第一の実施例での数2から数6に
おける搬送波波形の正弦波と余弦波とを置換しても、前
記数7から数8と同様な結果が導かれることを示す。そ
こで、数2から数6における搬送波波形の正弦波と余弦
波とを置換すると、それぞれ次の数10から数14が得
られる。
Next, the high frequency magnetic field waveform according to the second embodiment
Will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing a profile of a high-frequency magnetic field in the frequency domain. Here, even if the sine wave and the cosine wave of the carrier waveform in the expressions 2 to 6 in the first embodiment are replaced, the expression 7 is obtained. It is shown that results similar to those of Eq. Then, by substituting the sine wave and the cosine wave of the carrier waveform in the equations 2 to 6, the following equations 10 to 14 are obtained, respectively.

【数10】 [Equation 10]

【数11】 [Equation 11]

【数12】 [Equation 12]

【数13】 [Equation 13]

【数14】 [Equation 14]

【0025】そして、上記の数10から数14の各項に
適当な係数を掛けて重ね合わせることにより、勾配をも
った高周波磁場のプロファイルが得られる。上記の係数
を例えばC1,C2,C3,D1,D2とし、数10から数
14までを加えると、次の数15が得られる。
Then, by multiplying the respective terms of the above equations 10 to 14 by an appropriate coefficient and superimposing them, a profile of the high frequency magnetic field having a gradient can be obtained. When the above coefficients are set to C 1 , C 2 , C 3 , D 1 and D 2, and the equations 10 to 14 are added, the following equation 15 is obtained.

【数15】 さらに、上記数15の右辺は、次の数16のように整理
される。
[Equation 15] Further, the right side of the above equation 15 is arranged as the following equation 16.

【数16】 [Equation 16]

【0026】従って、上記各項の係数を周波数方向に順
に、(C2+D2)<(C1+D1)<C3<(C1−D1
<(C2−D2)となるようにすれば、最終的に図3
(d)に示すような勾配をもったプロファイルを実現す
ることができる。そのためには、各係数を例えばC1
2=C3>0,D2<D1<0とすればよい。そして、前
記数8と上記数16の比較により、第一の実施例と同様
の結果が導かれることが分かる。ここで、数10の結果
としての第一の高周波磁場H1′を図3(a)に、数1
1及び数12の結果としての第二の高周波磁場H2′を
図3(b)に、数13及び数14の結果としての第三の
高周波磁場H3′を図3(c)に、さらに数16の結果
として最終的に得られる高周波磁場H4′を図3(d)
に示す。
Therefore, the coefficients of the above terms are sequentially arranged in the frequency direction (C 2 + D 2 ) <(C 1 + D 1 ) <C 3 <(C 1 -D 1 ).
If (C 2 −D 2 ) is satisfied, finally, as shown in FIG.
It is possible to realize a profile having a gradient as shown in (d). For that purpose, each coefficient is, for example, C 1 =
C 2 = C 3 > 0 and D 2 <D 1 <0. Then, it is understood that the same result as that of the first embodiment can be obtained by comparing the above-mentioned equation 8 with the above-mentioned equation 16. Here, the first high-frequency magnetic field H 1 ′ as a result of Equation 10 is shown in FIG.
The second high-frequency magnetic field H 2 ′ as a result of the equations 1 and 12 is shown in FIG. 3 (b), and the third high-frequency magnetic field H 3 ′ as a result of equations 13 and 14 is shown in FIG. 3 (c). The high-frequency magnetic field H 4 ′ finally obtained as a result of Equation 16 is shown in FIG.
Shown in.

【0027】ここで、数16についても第一の実施例
同様に、位相変化を直線式で近似することが可能であ
る。
Here, also with respect to the equation 16, the phase change can be approximated by a linear equation as in the first embodiment .

【0028】なお、図2及び図3の実施例の説明におい
ては、周波数シフトの成分が±Δω,±2Δωの波形を
重ね合わせたものとしたが、本発明はこれに限らず、そ
れ以外の周波数シフト成分を有する複数の波形を重ね合
わせたものとしてもよい。
In the description of the embodiments shown in FIGS. 2 and 3, the waveforms whose frequency shift components are ± Δω and ± 2Δω are superposed, but the present invention is not limited to this, and other than that. A plurality of waveforms having frequency shift components may be superposed.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
傾斜磁場の発生及び高周波磁場の送信を制御する電子計
算機の制御により、中心周波数ωcの搬送波をガウス関
数及びその中心周波数ωcに対して異なる周波数シフト
成分Δωを周波数とする波形を用いて異なる振幅変調を
した少なくとも二つの高周波磁場を照射し、それらの高
周波磁場の強度分布を組み合わせて該高周波磁場の強度
を変化させることができる。従って、一系統の高周波磁
場発生手段で、周波数方向に沿って高周波磁場の強度を
変化させることが容易に行えると共に、装置構成も簡単
かつ小形化することができる。
Since the present invention is constructed as described above,
By controlling the computer that controls the generation of the gradient magnetic field and the transmission of the high frequency magnetic field, the carrier of the center frequency ωc is Gaussian
Different frequency shifts for the number and its center frequency ωc
Different amplitude modulation is performed using a waveform whose frequency is the component Δω.
At least irradiating the two high-frequency magnetic field has, it is possible to vary the strength of the RF magnetic field by combining the intensity distribution of their high frequency magnetic field. Therefore, the intensity of the high-frequency magnetic field can be easily changed along the frequency direction with the one-system high-frequency magnetic field generating means, and the device configuration can be simplified and downsized.

【0030】また、上記少なくとも二つの高周波磁場を
同時に照射した場合に相当する高周波磁場を、振幅変調
と位相変調とによって合成し、1回の照射で周波数方向
に沿って高周波磁場の強度を変化させることにより、
系統の高周波磁場発生手段で且つ1回の高周波磁場の照
射で、周波数方向に沿って高周波磁場の強度を変化させ
ることが容易に行える。このことから、計測のための高
周波磁場の照射時間を短縮化することができる。
Further, a high-frequency magnetic field corresponds to the case of irradiating said at least two high-frequency magnetic field simultaneously, synthesized by the amplitude modulation and phase modulation, varying the intensity of the high frequency magnetic field along a frequency direction in a single irradiation This makes it possible to easily change the intensity of the high-frequency magnetic field along the frequency direction by one-system high-frequency magnetic field generation means and by applying the high-frequency magnetic field once. From this, the irradiation time of the high frequency magnetic field for measurement can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明によるMRI装置の全体構成を示すブ
ロック図である。
Is a block diagram showing the overall configuration of an MRI apparatus according to the invention, FIG.

【図2】 第一の実施例による高周波磁場波形の生成
おいて、周波数領域における高周波磁場のプロファイル
を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a profile of a high frequency magnetic field in a frequency domain in the generation of the high frequency magnetic field waveform according to the first embodiment .

【図3】 第二の実施例による高周波磁場波形の生成
おいて、周波数領域における高周波磁場のプロファイル
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a profile of a high frequency magnetic field in a frequency domain in the generation of the high frequency magnetic field waveform according to the second embodiment .

【図4】 第一の実施例における位相変調の位相変化の
状態を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a phase change state of phase modulation in the first embodiment .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被検体 2…静磁場発生手段 3…傾斜磁場発生手段 4…傾斜磁場電源 5…高周波プローブ 6…送受信機 7…電子計算機 H1,H1′…第一の高周波磁場 H2,H2′…第二の高周波磁場 H3,H3′…第三の高周波磁場 H4,H4′…合成した高周波磁場1 ... subject 2 ... static magnetic field generating means 3 ... gradient magnetic field generating means 4 ... gradient magnetic field power source 5 ... RF probe 6 ... transceiver 7 ... computer H 1, H 1 '... first high-frequency magnetic field H 2, H 2 ′ ... second high-frequency magnetic field H 3 , H 3 ′ ... third high-frequency magnetic field H 4 , H 4 ′ ... synthesized high-frequency magnetic field

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−269107(JP,A) 特開 平5−154132(JP,A) 特開 平7−227387(JP,A) David Purdy,et.a l.,The Design of V ariable Tip Angle Slab Selection(TON E)Pulses for Impro ved 3−D MR Angiogr aphy,11th Magn. Res on.Med.Mtg.,米国,1992 年,882頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ───Continuation of front page (56) References JP-A-5-269107 (JP, A) JP-A-5-154132 (JP, A) JP-A-7-227387 (JP, A) David Purdy, et. a. , The Design of V aria Tip Angle Slab Selection (TON E) Pulses for Improved 3-D MR Angiography, 11th Magn. Res on. Med. Mtg. , USA, 1992, p. 882 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/055 JISST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、この傾斜
磁場発生手段を駆動する傾斜磁場電源と、上記被検体に
高周波磁場を送信すると共に該被検体から放出されるエ
コー信号を検出する高周波プローブと、この高周波プロ
ーブに高周波磁場を供給すると共に検出したエコー信号
を処理する送受信機と、上記傾斜磁場の発生及び高周波
磁場の送信を制御する電子計算機とを有するMRI装置
において、 上記電子計算機の制御により、中心周波数ωcの搬送波
をガウス関数及びその中心周波数ωcに対して異なる周
波数シフト成分Δωを周波数とする波形を用いて異なる
振幅変調をした少なくとも二つの高周波磁場を照射し、
それらの高周波磁場の強度分布を組み合わせて該高周波
磁場の強度を変化させることを特徴とするMRI装置。
1. A static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to a subject, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field, a gradient magnetic field power source for driving the gradient magnetic field generating means, and a high frequency magnetic field for transmitting to the subject. A high-frequency probe that detects an echo signal emitted from the subject, a transceiver that supplies a high-frequency magnetic field to the high-frequency probe and processes the detected echo signal, and generates the gradient magnetic field and transmits the high-frequency magnetic field. In an MRI apparatus having a controlling electronic computer, a carrier wave having a center frequency ωc is controlled by controlling the electronic computer.
For different Gaussian functions and their center frequencies ωc.
Different using a waveform whose frequency is the wave number shift component Δω
Irradiate at least two high-frequency magnetic fields with amplitude modulation ,
An MRI apparatus characterized by changing the intensity of the high-frequency magnetic field by combining the intensity distributions of the high-frequency magnetic fields.
【請求項2】上記異なる振幅変調をした少なくとも二つ
の高周波磁場は、中心周波数ωcの正弦波形又は余弦波
形の搬送波をガウス関数を用いて振幅変調した第一の高
周波磁場と、中心周波数ωcの正弦波形又は余弦波形の
搬送波をガウス関数及びその中心周波数ωcに対して異
なる周波数シフト成分Δωを周波数とする少なくとも1
個の余弦波を用いて振幅変調した第二の高周波磁場と、
中心周波数ωcの余弦波形又は正弦波形の搬送波をガウ
ス関数及びその中心周波数ωcに対して異なる周波数シ
フト成分Δωを周波数とする少なくとも1個の正弦波を
用いて振幅変調した第三の高周波磁場とのうち少なくと
も二つであり、 それらの高周波磁場の強度を変化させるのは、周波数領
域において上記中心周波数ωcにピークを持つ第一の高
周波磁場の強度分布と、その中心周波数ωcに対して周
波数シフトした位置にピークを持つ第二の高周波磁場の
強度分布と、同じく中心周波数ωcに対して周波数シフ
トした位置にピークを持つ第三の高周波磁場の強度分布
とのうち少なくとも二つの強度分布を組み合わせること
により、周波数方向に沿って高周波磁場の強度を変化さ
せる ことを特徴とする請求項1記載のMRI装置。
2. The at least two high-frequency magnetic fields having different amplitude modulations have a sine waveform or a cosine wave having a center frequency ωc.
Amplitude-modulated carrier wave of shape using Gaussian function
Frequency magnetic field and sine or cosine waveform with center frequency ωc
The carrier is different from the Gaussian function and its center frequency ωc.
With a frequency shift component Δω of
A second high-frequency magnetic field whose amplitude is modulated using a number of cosine waves,
Gauze the carrier of cosine or sine waveform with center frequency ωc.
Frequency function and its center frequency ωc.
At least one sine wave whose frequency is the ft component Δω
At least of the third high-frequency magnetic field that was amplitude-modulated using
There are also two, and it is the frequency range that changes the strength of those high-frequency magnetic fields.
The first high value with a peak at the center frequency ωc in the range
Frequency magnetic field strength distribution and frequency around its center frequency ωc
Of the second high-frequency magnetic field with a peak at the wavenumber-shifted position
Intensity distribution and frequency shift for center frequency ωc
Intensity distribution of the third high-frequency magnetic field with a peak at the selected position
Combining at least two intensity distributions of
Changes the strength of the high-frequency magnetic field along the frequency direction.
MRI apparatus according to claim 1, characterized in that.
【請求項3】上記少なくとも二つの高周波磁場を同時に
照射した場合に相当する高周波磁場を、振幅変調と位相
変調とによって合成し、1回の照射で周波数方向に沿っ
て高周波磁場の強度を変化させることを特徴とする請求
項1又は2記載のMRI装置。
3. The at least two high frequency magnetic fields are simultaneously applied.
Amplitude modulation and phase
Modulation and synthesis, along with the frequency direction with one irradiation
The MRI apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the intensity of the high-frequency magnetic field is changed by changing the intensity .
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
David Purdy,et.al.,The Design of Variable Tip Angle Slab Selection(TONE)Pulses for Improved 3−D MR Angiography,11th Magn. Reson.Med.Mtg.,米国,1992年,882頁

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