JPH0316853B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0316853B2 JPH0316853B2 JP60191528A JP19152885A JPH0316853B2 JP H0316853 B2 JPH0316853 B2 JP H0316853B2 JP 60191528 A JP60191528 A JP 60191528A JP 19152885 A JP19152885 A JP 19152885A JP H0316853 B2 JPH0316853 B2 JP H0316853B2
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- seconds
- pulse
- echo signal
- time
- center
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、核磁気共鳴撮像装置（以下核磁気共
鳴をNMRと略す）に関し、特に緩和時間T1、
T2およびプロトン密度ρの計算画像を求める手
段の改善に関するものである。
鳴をNMRと略す）に関し、特に緩和時間T1、
T2およびプロトン密度ρの計算画像を求める手
段の改善に関するものである。
（従来の技術）
従来より、NMR撮像装置において、測定した
画像から医学上有用とされている縦緩和時間T1
値に関する画像（T1像）や横緩和時間T2値に関
する画像（T2像）を求める技法があつた。
画像から医学上有用とされている縦緩和時間T1
値に関する画像（T1像）や横緩和時間T2値に関
する画像（T2像）を求める技法があつた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、このT1像とT2像は次のように
別々の方法により求められていた。
別々の方法により求められていた。
T1像については、例えば、次のようにして
計算される。第５図に示すような反転回復法
（Ｉ nversin Recovery法：以下IR法と略す）
とスピンエコー法（Spin Echo法：以下SE法
と略す）とを併せて適用したIRSE法と、第６
図に示すような飽和回復法（Saturation
Recovery：以下SR法と略す）とSE法とを併
せて適用したSRSE法により、各１枚ずつの原
画像を得、この２枚の画像と、信号強度の近似
式を用いて計算する。
計算される。第５図に示すような反転回復法
（Ｉ nversin Recovery法：以下IR法と略す）
とスピンエコー法（Spin Echo法：以下SE法
と略す）とを併せて適用したIRSE法と、第６
図に示すような飽和回復法（Saturation
Recovery：以下SR法と略す）とSE法とを併
せて適用したSRSE法により、各１枚ずつの原
画像を得、この２枚の画像と、信号強度の近似
式を用いて計算する。
SRSE法は第６図に示すように90゜パルス印加
の後に180゜パルスを印加してエコー信号を得る
ようにしたパルスシーケンスで、90゜パルスか
らエコー信号の中心までの時間をTs、90゜パル
ス印加から次のビユーでの90゜パルス印加まで
の時間をTrとしている。
の後に180゜パルスを印加してエコー信号を得る
ようにしたパルスシーケンスで、90゜パルスか
らエコー信号の中心までの時間をTs、90゜パル
ス印加から次のビユーでの90゜パルス印加まで
の時間をTrとしている。
また、IRSE法は第５図に示すように第６図
のSRSE法の各90゜パルスの前にインバージヨ
ン・リカバリ用の180゜パルスを印加するように
したパルスシーケンスで、インバージヨン・リ
カバリ用の180゜パルスの印加から90゜パルスの
印加までの時間をTd、90゜パルスからエコー信
号の中心までの時間をTs、インバージヨン・
リカバリ用の180゜パルスの印加から次のビユー
での180゜パルスの印加までの時間をTrとしてい
る。
のSRSE法の各90゜パルスの前にインバージヨ
ン・リカバリ用の180゜パルスを印加するように
したパルスシーケンスで、インバージヨン・リ
カバリ用の180゜パルスの印加から90゜パルスの
印加までの時間をTd、90゜パルスからエコー信
号の中心までの時間をTs、インバージヨン・
リカバリ用の180゜パルスの印加から次のビユー
での180゜パルスの印加までの時間をTrとしてい
る。
SRSE法での信号強度の理論式ISRは
ISR＝Io・exp（−Ts／T2）｛１−２・exp（−Tr／T1＋T
s／2T1）＋exp（−Tr／T1）｝ また、IRSE法での信号強度の理論式IIRは IIR＝Io・exp（−Ts／T2）｛１−２・exp（−Td／T1）
＋２・exp（−Tr／T1＋Ts／2T1） −exp（−Tr／T1）｝ である。
s／2T1）＋exp（−Tr／T1）｝ また、IRSE法での信号強度の理論式IIRは IIR＝Io・exp（−Ts／T2）｛１−２・exp（−Td／T1）
＋２・exp（−Tr／T1＋Ts／2T1） −exp（−Tr／T1）｝ である。
この理論式に対し、ここで、Tr≫T1として
exp（−Tr／T1）＝０とすれば、 ISR≒Io・exp（−Ts／T2） IIR≒Io・exp（−Ts／T2）｛１ −２・exp（−Td／T1）｝ ゆえに、 IIR／ISR＝１−２・exp（−Td／T1） T1＝Td／ln｛2ISR／（ISR−IIR）｝ この式からT1値を求める。
exp（−Tr／T1）＝０とすれば、 ISR≒Io・exp（−Ts／T2） IIR≒Io・exp（−Ts／T2）｛１ −２・exp（−Td／T1）｝ ゆえに、 IIR／ISR＝１−２・exp（−Td／T1） T1＝Td／ln｛2ISR／（ISR−IIR）｝ この式からT1値を求める。
T2像を求める場合は、例えば、刊行物「映
像情報（Ｍ）」1984年６月号（Vol.16No.11）の
第570頁ないし第576頁に記載されたCPMG法
により複数個のエコーデータからT1、ρを消
去して最小２乗法によりT2値を求めるように
している。
像情報（Ｍ）」1984年６月号（Vol.16No.11）の
第570頁ないし第576頁に記載されたCPMG法
により複数個のエコーデータからT1、ρを消
去して最小２乗法によりT2値を求めるように
している。
なお、１回のデータ収集で複数個のエコーデ
ータを連続的に取り出しT2値を求め得るよう
にしたCP法では、印加するパルスの長さが不
完全であればその誤差がエコーを得るに従い累
積され、結果としてT2値に誤差を生ずると言
う欠点があつたが、CPMG法と呼ばれるパル
スシーケンスはこれを解決したもので、第７図
に示すように90゜パルスの後に180゜パルスをｎ
回繰返し印加してｎ個のエコーを発生させるよ
うにしたパルスシーケンスである。
ータを連続的に取り出しT2値を求め得るよう
にしたCP法では、印加するパルスの長さが不
完全であればその誤差がエコーを得るに従い累
積され、結果としてT2値に誤差を生ずると言
う欠点があつたが、CPMG法と呼ばれるパル
スシーケンスはこれを解決したもので、第７図
に示すように90゜パルスの後に180゜パルスをｎ
回繰返し印加してｎ個のエコーを発生させるよ
うにしたパルスシーケンスである。
このような手法による従来の方法においては次
のような欠点があつた。
のような欠点があつた。
(1) T1像とT2像がそれぞれ別個に求められてお
り、T1、T2、ρの計算画像が同時に得られな
い。
り、T1、T2、ρの計算画像が同時に得られな
い。
(2) 近似式を用いているため正確な値が求まらな
い。
い。
(3) Tr＃T1の条件のためTrを長くしなければな
らず、全スキヤンタイムが長い。
らず、全スキヤンタイムが長い。
(4) 原画像のスキヤンパラメータが最適化されて
おらず、与えられた条件下で最良の計算画像が
求まらない。
おらず、与えられた条件下で最良の計算画像が
求まらない。
(5) スライス形状の影響のため系統誤差がある。
本発明の目的は、この様な点に鑑み、NMR撮
像装置において、複数個の原画像から短時間に高
精度なT1、T2、ρ計算画像を同時に求め得るよ
うなNMR撮像装置を提供することにある。
像装置において、複数個の原画像から短時間に高
精度なT1、T2、ρ計算画像を同時に求め得るよ
うなNMR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、核
磁気共鳴撮像装置において、計算画像用の新しい
パルスシーケンスを考案し、IRnSE法とFRmSE
法（FRはFast Recovery法の略）により撮像し、
この撮像から（ｎ＋ｍ）枚の画像を求め、この画
像からT1、T2、ρ像を計算するものとし、かつ
この場合のIRnSE法とFRmSE法における各スキ
ヤンパラメータは、注目する範囲のT1、T2、ρ
計算画像の評価関数が最良となるように選定され
ていることを特徴とする。
磁気共鳴撮像装置において、計算画像用の新しい
パルスシーケンスを考案し、IRnSE法とFRmSE
法（FRはFast Recovery法の略）により撮像し、
この撮像から（ｎ＋ｍ）枚の画像を求め、この画
像からT1、T2、ρ像を計算するものとし、かつ
この場合のIRnSE法とFRmSE法における各スキ
ヤンパラメータは、注目する範囲のT1、T2、ρ
計算画像の評価関数が最良となるように選定され
ていることを特徴とする。
（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ｘ勾配磁場コイ
ル、ｙ勾配磁場コイル、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。
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ｘ勾配磁場コイ
ル、ｙ勾配磁場コイル、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。
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。
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。
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回
路、２１は位相検波されたプリアンプからの波形
信号を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。
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回
路、２１は位相検波されたプリアンプからの波形
信号を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は波形メモリ２１からの信号を受け、所定
の信号処理を施して断層像を得るコンピユータ、
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。
の信号処理を施して断層像を得るコンピユータ、
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。
３０は操作卓で、コンピユータ１１と連結さ
れ、本装置に必要な各種の情報を入力するための
入力手段である。
れ、本装置に必要な各種の情報を入力するための
入力手段である。
この様な構成における計算画像作成の手順につ
いて次に説明する。
いて次に説明する。
ここでは、本発明による新規なIRnSE法と
FRmSE法のパルスシーケンスを用い、IR3SE法
で求めた３画像を、FR4SE法により求めた４画
像の計７画像から、T1、T2、ρ像を計算する場
合を例にとつて説明する。
FRmSE法のパルスシーケンスを用い、IR3SE法
で求めた３画像を、FR4SE法により求めた４画
像の計７画像から、T1、T2、ρ像を計算する場
合を例にとつて説明する。
なお、IR3SE法は、第２図に示すように、
IRSE法に準ずるパルスシーケンスであるが、一
つのビユーにおいて、180゜(2)パルスを繰返し３回
印加して、３つのエコー信号を得るようにした方
式である。また、FR4SE法とは、第３図に示す
ようなパルスシーケンスを採用した方式である。
すなわち、SRSE法において最後（この場合は、
第４番目）のエコー信号を得た後、180゜パルスの
印加と、更にそれに続く90゜パルスと180゜パルス
の印加により磁化を強制的に主磁場方向へ向け、
磁化の平衡状態への回復時間を短縮するようにし
たことを特徴とするパルスシーケンスによりエコ
ー信号を得るマルチエコー法である。
IRSE法に準ずるパルスシーケンスであるが、一
つのビユーにおいて、180゜(2)パルスを繰返し３回
印加して、３つのエコー信号を得るようにした方
式である。また、FR4SE法とは、第３図に示す
ようなパルスシーケンスを採用した方式である。
すなわち、SRSE法において最後（この場合は、
第４番目）のエコー信号を得た後、180゜パルスの
印加と、更にそれに続く90゜パルスと180゜パルス
の印加により磁化を強制的に主磁場方向へ向け、
磁化の平衡状態への回復時間を短縮するようにし
たことを特徴とするパルスシーケンスによりエコ
ー信号を得るマルチエコー法である。
(1) パルスシーケンス
第２図及び第３図のパルスシーケンスについ
て更に詳しく説明すれば次の通りである。
て更に詳しく説明すれば次の通りである。
90゜パルスと第１エコー信号の中心までの間
隔Ts1、第１エコー信号以後の各エコー信号の
中心間隔Ts2、第４エコー信号の中心その後に
与えられる90゜パルスまでの間隔Ts3、第１の
180゜パルス（インバージヨン・リカバリ用の
180゜パルス）から90゜パルスの印加までの間隔
Td、繰返し時間Trはそれぞれ任意に選ぶこと
ができる。これらの時間管理はコントローラ１
３で行われ、その時間設定は操作卓３０を使用
して行うことができる。
隔Ts1、第１エコー信号以後の各エコー信号の
中心間隔Ts2、第４エコー信号の中心その後に
与えられる90゜パルスまでの間隔Ts3、第１の
180゜パルス（インバージヨン・リカバリ用の
180゜パルス）から90゜パルスの印加までの間隔
Td、繰返し時間Trはそれぞれ任意に選ぶこと
ができる。これらの時間管理はコントローラ１
３で行われ、その時間設定は操作卓３０を使用
して行うことができる。
180゜(1)パルスはスピン反転用の180゜パルス
180゜(2)はスピンエコー用180゜パルスで、パルス
誤差を小さくするためにどちらも90゜-45・
270゜-45・90゜-45のコンポジツト・パルスを使用
している。
180゜(2)はスピンエコー用180゜パルスで、パルス
誤差を小さくするためにどちらも90゜-45・
270゜-45・90゜-45のコンポジツト・パルスを使用
している。
IR3SE法では各ビユーごとの180゜パルス数は
偶数である。
偶数である。
なお、各パルスの度数に付したサフイツクス
値は励起用90゜パルスとの位相差を表わし、こ
れらのパルスは非選択パルスである。
値は励起用90゜パルスとの位相差を表わし、こ
れらのパルスは非選択パルスである。
励起用90゜パルスは、選択パルスであり、ガ
ウシアン変調されたものである。
ウシアン変調されたものである。
このような90゜パルスないし180゜パルスの印
加は次のようにして行われる。すなわち、コン
トローラ１３の制御のもとにゲート変調回路１
７を通して得た所定の90゜パルス又は180゜パル
ス信号を電力増幅器１８を介してRF送信コイ
ル４に与え、対象物に印加するRF磁場を発生
させる。
加は次のようにして行われる。すなわち、コン
トローラ１３の制御のもとにゲート変調回路１
７を通して得た所定の90゜パルス又は180゜パル
ス信号を電力増幅器１８を介してRF送信コイ
ル４に与え、対象物に印加するRF磁場を発生
させる。
他方、勾配磁場については次の通りである。
ｘ方向の勾配磁場Gxは、プロジエクシヨン勾
配で、ａは180゜パルスによるスライス面外のノ
イズを消去するためのスポイラである。
ｘ方向の勾配磁場Gxは、プロジエクシヨン勾
配で、ａは180゜パルスによるスライス面外のノ
イズを消去するためのスポイラである。
ｚ方向勾配磁場Gzはスライス勾配、ｙ方向
勾配磁場Gyはワープ勾配で、ｂは180゜パルス誤
差によるアーテイフアクトを消去するためのス
ポイラである。また、ｃはビユー間の相関を取
除くためのスポイラである。
勾配磁場Gyはワープ勾配で、ｂは180゜パルス誤
差によるアーテイフアクトを消去するためのス
ポイラである。また、ｃはビユー間の相関を取
除くためのスポイラである。
各勾配磁場の印加はコントローラ１３により
制御される。
制御される。
上記のようなパルスシーケンスにより発生す
る各エコー信号は受信コイル５で検出される。
受信コイルで検出されたスピンエコー信号は、
プリアンプ１９、位相検波回路２０を経て波形
メモリ２１に蓄えられる。
る各エコー信号は受信コイル５で検出される。
受信コイルで検出されたスピンエコー信号は、
プリアンプ１９、位相検波回路２０を経て波形
メモリ２１に蓄えられる。
(2) 信号強度式について
IR3SE法の信号強度式は
Io＝CIR3（T1／Tr）［１−2exp（−Td／T1）2exp（−Tr
／T1＋Ts1／T1t3Ts2／2T1） −2exp（−Tr／T1＋Ts1／T1＋Ts2／2T1）＋2exp（−T
r／T1＋Ts1／2T1）−exp（−Tr／T1）］・ρ として、第１エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2） 第２エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−Ts2／T2） 第３エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−2Ts2／T2） である。
／T1＋Ts1／T1t3Ts2／2T1） −2exp（−Tr／T1＋Ts1／T1＋Ts2／2T1）＋2exp（−T
r／T1＋Ts1／2T1）−exp（−Tr／T1）］・ρ として、第１エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2） 第２エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−Ts2／T2） 第３エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−2Ts2／T2） である。
ここでCIR3はスライス形状の影響を表わす
関数で、次のように求められる。
関数で、次のように求められる。
スライス形状の影響を含まない信号強度式
をFn（Tr、Ts、T1、T2、ρ）とする。
をFn（Tr、Ts、T1、T2、ρ）とする。
(イ) 磁北の倒れる角度がα゜のときの信号強度
はパルスシーケンスが１個の90゜パルスと
寄数個の180゜パルスから構成されたもので
ある場合には、 sina／１＋cosa・exp（−Tr／T1）・Fn
（Tr1、Ts、T1、T2、ρ）…(1) となる。
はパルスシーケンスが１個の90゜パルスと
寄数個の180゜パルスから構成されたもので
ある場合には、 sina／１＋cosa・exp（−Tr／T1）・Fn
（Tr1、Ts、T1、T2、ρ）…(1) となる。
(ロ) ガウシアン90゜パルスを用いていれば、
スライス中央から距離Ｚの点でのαは α＝（π／２）exp（−22） …(2) となる。
スライス中央から距離Ｚの点でのαは α＝（π／２）exp（−22） …(2) となる。
(ハ) (1)式を(2)式によりＺで積分すればスライ
ス形状の影響を含んだ信号強度が高まり、
次式となる。
ス形状の影響を含んだ信号強度が高まり、
次式となる。
Fn（Tr、Ts、T1、T2、ρ）∫sin｛（π／
２）exp（−Z2）｝／１＋cos｛（π／２）exp（Z2）｝e
xp（−Tr／T1）dZ…(3) (3)式の積分は（T1／Tr）のみの関数で
あるので、この値をCodd（T1／Tr）と書
く。
２）exp（−Z2）｝／１＋cos｛（π／２）exp（Z2）｝e
xp（−Tr／T1）dZ…(3) (3)式の積分は（T1／Tr）のみの関数で
あるので、この値をCodd（T1／Tr）と書
く。
(ニ) CoddはT1／Trのみの関数なので、必要
なT1／Trの範囲で数値積分によりCoddを
求め、この値からCoddをT1／Trの多項式
として求めることができる。
なT1／Trの範囲で数値積分によりCoddを
求め、この値からCoddをT1／Trの多項式
として求めることができる。
以上から、スライス形状の影響を含んだ信
号強度式Fs（Tr、Ts、T1、T2、ρ）は、Fn
と、スライス形状の影響を表わす係数Codd
との積として求まる。
号強度式Fs（Tr、Ts、T1、T2、ρ）は、Fn
と、スライス形状の影響を表わす係数Codd
との積として求まる。
Fs（Tr、Ts、T1、T2、ρ）＝Fn（Tr、Ts、T1
、T2、ρ）COdd（T1／Tr） ここで、Coddは、例えば0.2＜T1／Tr＜
10.0の場合には Codd＝8.1537E−６（T1／Tr）6 −2.95086E−４（T1／Tr）5 ＋4.27675E−３（T1／Tr）4 −3.17902E−２（T1／Tr）3 ＋1.29262E−１（T1／Tr）2 −2.8554E−１（T1／Tr） ＋1.0557 パルスシーケンスが１つの90゜パルスと偶
数個の180゜パルスから構成されたものである
場合には、スライス形状の影響を含まない信
号強度式をFnとすれば、磁化が倒れる角度
がα゜のときの信号強度は sind／１−cosα・exp（−Tr／T1）・Fn …(4) となり、以下上述の場合と同様に計算可能で
ある。
、T2、ρ）COdd（T1／Tr） ここで、Coddは、例えば0.2＜T1／Tr＜
10.0の場合には Codd＝8.1537E−６（T1／Tr）6 −2.95086E−４（T1／Tr）5 ＋4.27675E−３（T1／Tr）4 −3.17902E−２（T1／Tr）3 ＋1.29262E−１（T1／Tr）2 −2.8554E−１（T1／Tr） ＋1.0557 パルスシーケンスが１つの90゜パルスと偶
数個の180゜パルスから構成されたものである
場合には、スライス形状の影響を含まない信
号強度式をFnとすれば、磁化が倒れる角度
がα゜のときの信号強度は sind／１−cosα・exp（−Tr／T1）・Fn …(4) となり、以下上述の場合と同様に計算可能で
ある。
例えば、ガウシアン90゜パルスを用いてい
れば、0.2＜T1／T2＜10.0で、スライス形状
の影響を表わす係数Cevenは Ceven＝−2.4203E−（T1／Tr）5 ＋5.6861E−４（T1／Tr）4 −3.6523E−３（T1／Tr）3 −1.0071E−２（T1／Tr）2 ＋3.2162E−１（T1／Tr） ＋0.9178 である。
れば、0.2＜T1／T2＜10.0で、スライス形状
の影響を表わす係数Cevenは Ceven＝−2.4203E−（T1／Tr）5 ＋5.6861E−４（T1／Tr）4 −3.6523E−３（T1／Tr）3 −1.0071E−２（T1／Tr）2 ＋3.2162E−１（T1／Tr） ＋0.9178 である。
以上がガウシアン90゜パルスを用いた場合
の計算であるが、他の90゜パルスを用いた場
合でもスライス中央から距離Ｚの点での90゜
パルスにより磁化が倒れる角度αが求まれば
同様に計算できる。
の計算であるが、他の90゜パルスを用いた場
合でもスライス中央から距離Ｚの点での90゜
パルスにより磁化が倒れる角度αが求まれば
同様に計算できる。
FR4SE法の信号強度式は
Io＝［１−exp｛−（Tr−Ts1−3Ts2−Ts3）／T1｝］・
ρ／［１−exp｛−Tr−Ts、 −3Ts2−Ts3）／T1−（Ts1＋3Ts2＋Ts3）／T2｝］ として、第１エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2） 第２エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−Ts2／T2） 第３エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−2Ts2／T2） 第４エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−2Ts2／T2） である。
ρ／［１−exp｛−Tr−Ts、 −3Ts2−Ts3）／T1−（Ts1＋3Ts2＋Ts3）／T2｝］ として、第１エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2） 第２エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−Ts2／T2） 第３エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−2Ts2／T2） 第４エコーは、 Io・exp（−Ts1／T2−2Ts2／T2） である。
(3) スキヤンパラメータの最適化
人体のT1、T2、ρ計算画像の評価関数が最
良となるスキヤンパラメータを誤差伝播の法則
により計算する。信号強度式には前記(2)の信号
強度式を用いる。
良となるスキヤンパラメータを誤差伝播の法則
により計算する。信号強度式には前記(2)の信号
強度式を用いる。
ここで、信号強度の理論式と、求める、T1、
T2、ρ値とから計算画像の評価関数を最良に
するスキヤンパラメータを求める手法について
説明する。ここでは評価関数として正規化した
標準偏差の和、すなわち、 σT1／T1＋σT2／T2＋σ〓／ρ ただし、σT1、σT2、σ〓は、T1、T2、ρの標準
偏差 を用いる。
T2、ρ値とから計算画像の評価関数を最良に
するスキヤンパラメータを求める手法について
説明する。ここでは評価関数として正規化した
標準偏差の和、すなわち、 σT1／T1＋σT2／T2＋σ〓／ρ ただし、σT1、σT2、σ〓は、T1、T2、ρの標準
偏差 を用いる。
７つの画像のスキヤンパラメータを〓1、〓
２、…、〓7、信号強度式をF1、F2、…、F7とす
れば、画像から最小２乗法により計算したT1、
T2、ρの値の共分散行列VT1T2〓は VT1T2〓＝（ATV-1 123Ａ）-1 ただし、V123は原画像の共分散行列で、原画
像の分散σ2は、平均値をｎ、サンプリング時間
をTaとして、σ2∝n-1Ta-1で表わされ、また
Ａは、 となる。
２、…、〓7、信号強度式をF1、F2、…、F7とす
れば、画像から最小２乗法により計算したT1、
T2、ρの値の共分散行列VT1T2〓は VT1T2〓＝（ATV-1 123Ａ）-1 ただし、V123は原画像の共分散行列で、原画
像の分散σ2は、平均値をｎ、サンプリング時間
をTaとして、σ2∝n-1Ta-1で表わされ、また
Ａは、 となる。
したがつて、T1、T2、ρの値の分散は
VT1T2〓の対角要素として求まる。
VT1T2〓の対角要素として求まる。
以上から、計算画像の評価関数が〓1、〓2、
…〓7、Ta1、Ta2、…、Ta7、n1、n2、…、n7 の関数として求まる。
…〓7、Ta1、Ta2、…、Ta7、n1、n2、…、n7 の関数として求まる。
このような原理に求づき、次のような手順に
より適切なスキヤンパラメータが求められる。
より適切なスキヤンパラメータが求められる。
信号強度の理論式を定める。
理論式と、測定したいT1、T2、ρの範囲
と、原画像の分散から、計算画像の評価関数
をスキヤンパラメータの関数として求める。
と、原画像の分散から、計算画像の評価関数
をスキヤンパラメータの関数として求める。
上記において計算画像の評価関数がスキ
ヤンパラメータの多変数関数として求まつた
ので、多変数関数の極値を求める方法（シン
プレツクス法等）により評価関数が最良とな
るスキヤンパラメータを求める。
ヤンパラメータの多変数関数として求まつた
ので、多変数関数の極値を求める方法（シン
プレツクス法等）により評価関数が最良とな
るスキヤンパラメータを求める。
このようにして求めたスキヤンパラメータ
の一例を示せば次の通りである。
の一例を示せば次の通りである。
トータルスキヤンタイムを600秒でスキ
ヤンする場合には IR3SE法においては Tr＝2.1秒 Td＝0.457秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.02秒 平均回数（AVE）＝１ FR4SE法においては Tr＝1.3秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.073秒 Ts3＝0.02秒 平均回数（AVE）＝２ トータルスキヤンタイムは300秒の場合 IR3SE法では Tr＝1.28秒 Td＝0.366秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.02秒 平均回数（AVE）＝１ FR4SE法では Tr＝1.1秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.073秒 Ts3＝0.02秒 平均回数（AVE）＝２ (4) 前記(3)のスキヤンパラメータで撮像する。
ヤンする場合には IR3SE法においては Tr＝2.1秒 Td＝0.457秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.02秒 平均回数（AVE）＝１ FR4SE法においては Tr＝1.3秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.073秒 Ts3＝0.02秒 平均回数（AVE）＝２ トータルスキヤンタイムは300秒の場合 IR3SE法では Tr＝1.28秒 Td＝0.366秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.02秒 平均回数（AVE）＝１ FR4SE法では Tr＝1.1秒 Ts1＝0.02秒 Ts2＝0.073秒 Ts3＝0.02秒 平均回数（AVE）＝２ (4) 前記(3)のスキヤンパラメータで撮像する。
すなわち、IR3SE法において、ワープロ勾配
（勾配磁場Gy）の互いに異なる所定のビユー
（ビユー数は例えば127）にわたつて上記のパラ
メータでスキヤンし、エコー信号を測定する。
測定採取したエコー信号を第１、第２及び第３
エコー信号群ごとに分け、コンピユータ１１を
使つてそれぞれ２次元画像を再構成して３枚の
原画像を得る。
（勾配磁場Gy）の互いに異なる所定のビユー
（ビユー数は例えば127）にわたつて上記のパラ
メータでスキヤンし、エコー信号を測定する。
測定採取したエコー信号を第１、第２及び第３
エコー信号群ごとに分け、コンピユータ１１を
使つてそれぞれ２次元画像を再構成して３枚の
原画像を得る。
次にFR4SE法において、ワープロ勾配（勾
配磁場Gy）の互いに異なる所定のビユー（ビ
ユー数は例えば127）にわたつて上記のパラメ
ータでスキヤンし、同様にエコー信号を測定し
波形メモリ２１に格納する。得られたデータを
第１、第２、第３及び第４エコー信号群ごとに
分け、同様にコンピユータ１１を使つてそれぞ
れ２次元画像に再構成して４枚の原画像を得
る。
配磁場Gy）の互いに異なる所定のビユー（ビ
ユー数は例えば127）にわたつて上記のパラメ
ータでスキヤンし、同様にエコー信号を測定し
波形メモリ２１に格納する。得られたデータを
第１、第２、第３及び第４エコー信号群ごとに
分け、同様にコンピユータ１１を使つてそれぞ
れ２次元画像に再構成して４枚の原画像を得
る。
(5) 前記(4)で知れれた７枚の原画像を用い、非線
形最小２乗法により、T1、T2、ρ像（計画画
像）を求める。（コンピユータ１１にて演算に
より求める。）。
形最小２乗法により、T1、T2、ρ像（計画画
像）を求める。（コンピユータ１１にて演算に
より求める。）。
以上の手法において、勾配磁場Gx、Gy、Gzと、
スライス、プロジエクシヨン、ワープロの関数は
任意である。
スライス、プロジエクシヨン、ワープロの関数は
任意である。
以上の手順により、T1、T2、ρの計算画像を
正確かつ同時に得ることができる。
正確かつ同時に得ることができる。
（他の実施例）
なお、本発明は上記実施例に限らず次のように
することができる。
することができる。
(1) パルスシーケンスとして、実施例では、90゜
パルスから第１エコー信号までの間隔をTs1、
第１エコー信号以後の各エコー信号間隔をTs2
としたが、これを、 90゜パルスから第１エコー信号までの間隔と、
第１エコー信号から第２エコー信号までの間隔
をそれぞれTs1、第２エコー信号から第３エコ
ー信号までの間隔及び第３エコー信号から第４
エコー信号までの間隔をTs2、それ以後の第
（2n−２）エコー信号から第（2n−１）エコー
信号までの間隔及び第（2n−１）エコー信号
から第2nエコー信号までの間隔（ただしｎ≧
３）をTsoとする。日の場合エコーで除くこと
ができる。
パルスから第１エコー信号までの間隔をTs1、
第１エコー信号以後の各エコー信号間隔をTs2
としたが、これを、 90゜パルスから第１エコー信号までの間隔と、
第１エコー信号から第２エコー信号までの間隔
をそれぞれTs1、第２エコー信号から第３エコ
ー信号までの間隔及び第３エコー信号から第４
エコー信号までの間隔をTs2、それ以後の第
（2n−２）エコー信号から第（2n−１）エコー
信号までの間隔及び第（2n−１）エコー信号
から第2nエコー信号までの間隔（ただしｎ≧
３）をTsoとする。日の場合エコーで除くこと
ができる。
更に、各エコー信号間隔を全く任意にしても
よい。
よい。
(2) ガウシアン変調の90゜パルス、コンポジツト
180゜パルスも実施例に限定されるものではな
く、他の90゜パルス、180゜パルスを用いてもよ
く、同様に計算画像を得ることができる。
180゜パルスも実施例に限定されるものではな
く、他の90゜パルス、180゜パルスを用いてもよ
く、同様に計算画像を得ることができる。
(3) 実施例では、IR3SE法とFR4SE法による撮
像から７つの画像を得、これをもとにT1、T2、
ρの各計算画像を求める場合を示したが、これ
に限定することなく、一般にIRnSE法と
「RmSE法による撮像から（ｎ＋ｍ）枚の画像
を得、これをもとにT1、T2、ρの各計算画像
を求めるようにしてもよい。
像から７つの画像を得、これをもとにT1、T2、
ρの各計算画像を求める場合を示したが、これ
に限定することなく、一般にIRnSE法と
「RmSE法による撮像から（ｎ＋ｍ）枚の画像
を得、これをもとにT1、T2、ρの各計算画像
を求め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。
うな効果がある。
近似式を用いないため正確な値を求めること
ができる。
ができる。
計数画像の分散を最小とするスキヤンパラメ
ータを用いることにより、所定の撮像時間で最
良の計算画像が決まる。
ータを用いることにより、所定の撮像時間で最
良の計算画像が決まる。
IRnSE法の180゜パルス数を偶数とすることに
より計算画像の標準偏差を小さくすることがで
きる。第４図は、種々のパルスシーケンスの組
合せについて、人体のT1、値の代表点での正
規化した標準偏差の総和を示したものである。
より計算画像の標準偏差を小さくすることがで
きる。第４図は、種々のパルスシーケンスの組
合せについて、人体のT1、値の代表点での正
規化した標準偏差の総和を示したものである。
このグラフから明らかなように、IRnSE法
（ｎは整数）の180゜強度式数が隅数の場合、標
準偏差が小さいことが分る。すなわち、IR4SE
法よりもIR3SE法を使用する方が良いことが分
かる。
（ｎは整数）の180゜強度式数が隅数の場合、標
準偏差が小さいことが分る。すなわち、IR4SE
法よりもIR3SE法を使用する方が良いことが分
かる。
FR法を用いることにより、他の方法より更
に標準偏差を小さくすることができる。第４図
において、IR3SE法、FR4SE法が最良である。
に標準偏差を小さくすることができる。第４図
において、IR3SE法、FR4SE法が最良である。
また、FR法を用いることにより、T1、T2、
の広い範囲で分散を小さくすることができる。
の広い範囲で分散を小さくすることができる。
180゜(2)パルスにコンポジツト・パルス90゜-45
270゜45・90゜-45を使用し、各エコー信号間の間
隔を、隣接する２つずつが等しくなるように設
定することにより、100゜パルス誤差を偶数エコ
ー信号で除去することができる。
270゜45・90゜-45を使用し、各エコー信号間の間
隔を、隣接する２つずつが等しくなるように設
定することにより、100゜パルス誤差を偶数エコ
ー信号で除去することができる。
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、第２図はIR3SE法のパルス
シーケンスを示す図、第３図はFR4SE法のパル
スシーケンスを示す図、第４図は種々のパルスシ
ーケンスの組合せについて、人体のT1、T2値の
代表点での正規化した標準偏差の総和を示す図、
第５図ないし第７図は従来のパルスシーケンスの
一例を示す図である。 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……ゲート変調
回路、１８……電力増幅器、１９……プリアン
プ、２０……位相検波回路、２１……波形メモ
リ、３０……操作卓。
例を示す要部構成図、第２図はIR3SE法のパルス
シーケンスを示す図、第３図はFR4SE法のパル
スシーケンスを示す図、第４図は種々のパルスシ
ーケンスの組合せについて、人体のT1、T2値の
代表点での正規化した標準偏差の総和を示す図、
第５図ないし第７図は従来のパルスシーケンスの
一例を示す図である。 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……ゲート変調
回路、１８……電力増幅器、１９……プリアン
プ、２０……位相検波回路、２１……波形メモ
リ、３０……操作卓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 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るようにした核磁気
共鳴撮像装置において、 緩和時間（T1、T2）又はプロトン密度（ρ）
の少なくともいずれか一つに関する計算画像を得
るための下記(イ)ないし(ハ)の機能を有する制御・演
算手段を具備したことを特徴とする核磁気共鳴撮
像装置。 記 (イ) 注目する範囲のT1、T2、ρ計算画像の評価
関数が最良となるIRnSE法（ｎは整数）と
FRmSE法（ｍは整数）のスキヤンパラメータ
を次のからの手順により求める。 信号強度の理論式を定める。 理論式と、測定したいT1、T2、ρの範囲
と原画像の分散から、計算画像の評価関数を
スキヤンパラメータの多変数関数として求め
る。 多変数関数の極値を求める方法を用い、上
記の処理において得られた評価関数が最良
となるスキヤンパラメータを求める。 (ロ) IRnSE法とFRmSE法とによるパルスシーケ
ンスにより前記(イ)で求めたスキヤンパラメータ
で撮像する。 (ハ) IRnSE法とFRmSE法による撮像から求めた
（ｎ＋ｍ）枚の画像からT1、T2、ρ像を計算す
る。 ２ 前記制御・演算手段は、IRnSE法においてそ
のパルスシーケンス中で180゜パルスが偶数回印加
されるように構成されたことを特徴とする請求項
１に記載の核磁気共鳴撮像装置。 ３ 前記制御・演算手段は、IR3SE法とFR4SE
法により撮像を行い７つの画像を得、この７つの
画像からT1、T2、ρ像を計算するように構成し
たことを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴
撮像装置。 ４ 前記制御・演算手段は、IR3SE法とFR4SE
法により撮像を行い７つの画像を得、この７つの
画像からT1、T2、ρ像を計算し、スキヤンパラ
メータとしては下記の値を用いるように構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴撮
像装置。 記 IR3SE法では 最初の180゜パルス印加から次のビユーの最初
の180゜パルス印加までの時間Trを2.1秒、最初
の180゜パルス印加から次の90゜パルス印加まで
の時間Tdを0.46秒、 前記90゜パルス印加から、その後に発生する
第１のエコー信号の中心までの時間Ts1を0.02
秒、第１エコー信号の中心から第２エコー信号
の中心まで、および第２エコー信号の中心から
第３エコー信号の中心までのそれぞれの時間
Ts2を0.02秒 として、所定のビユー数スキヤンする。 FR4SE法では 最初の90゜パルス印加から次のビユーの最初
の90゜パルス印加までの時間Trを1.3秒、 最初の90゜パルス印加から、その後に発生す
る第１のエコー信号の中心までの時間Ts1を
0.02秒、 第１エコー信号の中心から第２エコー信号の
中心までの時間Ts2を0.073秒、 最後のエコー信号の中心から第２の90゜パル
ス印加までの時間Ts3を0.02秒 として、所定のビユー数スキヤンする。 求める７つの画像は、IR3SE法とFR4SE法
を１対２の割合で平均して求める。 ５ 前記制御・演算手段は、IR3SE法とFR4SE
法により撮像を行い７つの画像を得、この７つの
画像からT1、T2、ρ像を計算し、スキヤンパラ
メータとしては下記の値を用いるように構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴撮
像装置。 記 IR3SE法では 最初の180゜パルス印加から次のビユーの最初
の180゜パルス印加までの時間Trを1.28秒、最初
の180゜パルス印加から次の90゜パルス印加まで
の時間Tdを0.37秒、 前記90゜パルス印加から、その後に発生する
第１のエコー信号の中心までの時間Ts1を0.02
秒、第１エコー信号の中心から第２エコー信号
の中心まで、および第２エコー信号の中心から
第３エコー信号の中心までのそれぞれの時間
Ts2を0.02秒 として、所定のビユー数スキヤンする。 FR4SE法では 最初の90゜パルス印加から次のビユーの最初
の90゜パルス印加までの時間Trを1.1秒、 最初の90゜パルス印加から、その後に発生す
る第１のエコー信号の中心までの時間Ts1を
0.02秒、 第１エコー信号の中心から第２エコー信号の
中心までの時間Ts2を0.073秒、 最後のエコー信号の中心から第２の90゜パル
ス印加までの時間Ts3を0.02秒 として、所定のビユー数スキヤンする。 求める７つの画像は、IR3SE法とFR4SE法
を１対１の割合で平均して求める。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60191528A JPS6264345A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 核磁気共鳴撮像装置 |
| US06/833,224 US4694250A (en) | 1985-02-27 | 1986-02-24 | Nuclear magnetic resonance imaging device |
| DE19863606220 DE3606220A1 (de) | 1985-02-27 | 1986-02-26 | Nmr-abbildungsvorrichtung |
| GB08604693A GB2173598B (en) | 1985-02-27 | 1986-02-26 | Nuclear magnetic resonance imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60191528A JPS6264345A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 核磁気共鳴撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6264345A JPS6264345A (ja) | 1987-03-23 |
| JPH0316853B2 true JPH0316853B2 (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=16276164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60191528A Granted JPS6264345A (ja) | 1985-02-27 | 1985-08-30 | 核磁気共鳴撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6264345A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025926A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Hitachi Medical Corp | Ｍｒｉ装置 |
| JP6033572B2 (ja) * | 2012-04-19 | 2016-11-30 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁気共鳴装置およびプログラム |
| US9618596B2 (en) * | 2012-07-02 | 2017-04-11 | Syntheticmr Ab | Methods and systems for improved magnetic resonance acquisition using a single acquisition type |
| US10073156B2 (en) | 2012-07-02 | 2018-09-11 | Syntheticmr Ab | Methods and systems for improved magnetic resonance acquisition |
| JP6687383B2 (ja) * | 2015-12-21 | 2020-04-22 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5983040A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
| JPS6024463A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Toshiba Corp | 核磁気共鳴映像法 |
| JPS6082841A (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-11 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 核磁気共鳴による検査装置 |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP60191528A patent/JPS6264345A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6264345A (ja) | 1987-03-23 |
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