JPH074348B2 - NMR imaging method - Google Patents
NMR imaging methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用した体内断層
撮影装置に関し、特に、体内の血流速度をイメージング
する技術に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an internal tomography apparatus using a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon, and more particularly to a technique for imaging blood flow velocity in the body.
血流イメージングの原理は、静止物体には影響を与え
ず、動きのある物体にのみ影響を与える傾斜磁場を、流
れの方向に印加し、流速に応じて異なる位相情報を付加
して計測しようとするものである。血液の流れている方
向に時刻τ1に傾斜磁場Gを印加し、その後適当な時刻
τ2に反転傾斜磁場(−G)を印加する。反転傾斜磁場
とは、大きさを変化させず、符号のみを逆転させた磁場
のことである。The principle of blood flow imaging is to apply a gradient magnetic field that does not affect a stationary object but only a moving object in the flow direction, and try to measure by adding different phase information depending on the flow velocity. To do. A gradient magnetic field G is applied at time τ 1 in the direction of blood flow, and then an inversion gradient magnetic field (−G) is applied at an appropriate time τ 2 . The reversal gradient magnetic field is a magnetic field whose sign is reversed without changing its magnitude.
静止物体は、動きがないため、時刻τ1とτ2で大きさ
は同じで符号が逆転した磁場を感じ、その影響は互いに
キヤンセルされ、傾斜磁場が全く印加されていない時と
同一の状態となる。一方、血液部分は、動きがあるた
め、時刻τ1とτ2では異なる磁場を感じ、その影響は
キヤンセルされず、スピンに位相の変化を与える。Since a stationary object has no motion, at time τ 1 and τ 2 , we feel magnetic fields with the same magnitude and opposite signs, the influences of which are mutually canceled and the same state as when no gradient magnetic field is applied. Become. On the other hand, the blood part feels different magnetic fields at times τ 1 and τ 2 due to movement, and its influence is not canceled and changes the phase of spin.
通常、スライス垂直方向をZ方向、画像横方向である読
み出し用傾斜磁場方向をx方向、画像縦方向である位相
エンコード方向をy方向と呼ぶ。以下、このx,y,z方向
で説明する。Usually, the slice vertical direction is called the Z direction, the readout gradient magnetic field direction that is the image horizontal direction is called the x direction, and the phase encoding direction that is the image vertical direction is called the y direction. Hereinafter, description will be made in the x, y, and z directions.
上記に述べた2組の傾斜磁場の組合せをフローエンコー
ドパルスと呼び、血流の測定で必ず用いるが、血流の向
きがz方向かx方向かで、その影響は異なる。その原因
を、第1図の撮影用パルスシーケンスにて説明する 図中、フローエンコードパルスと呼ばれるものは3種類
ある。GZに関して2種類、GXに関して1種類である。GZ
はパルス102が1組、そしてパルス105が1組である。パ
ルス105は1つのパルスしかないが、同時に180゜パルス
104が印加されているので、同等な働きがある。先程述
べた原理に従いパルス102と105の傾斜磁場による2回の
位相回りを生じる。The combination of the two sets of gradient magnetic fields described above is called a flow encode pulse and is always used in blood flow measurement, but its effect differs depending on whether the blood flow direction is the z direction or the x direction. The cause will be described in the imaging pulse sequence in FIG. 1. In the figure, there are three types called flow encode pulses. There are two types for G Z and one type for G X. G Z
Has one set of pulses 102 and one set of pulses 105. There is only one pulse 105, but 180 ° pulse at the same time
Since 104 is applied, it has an equivalent function. In accordance with the principle described above, the gradient magnetic fields of the pulses 102 and 105 generate two phase rotations.
それに対して、GXに関するパルス103及び107がx方向の
フローエンコードパルスである。しかし、これはz方向
の場合と異なり、計測信号108を読み出し中の傾斜磁場
となつている。従つてx方向の血流は、計測中に周波数
を変化させる。個々のスピンに注目すると複雑な動きを
するが、血管全体の血流を考えると、z方向と同様な流
速に比例した位相回りになる。On the other hand, the pulses 103 and 107 relating to G X are flow encode pulses in the x direction. However, this is different from the case of the z direction, which is the gradient magnetic field during reading of the measurement signal 108. Therefore, the blood flow in the x direction changes frequency during measurement. Focusing on the individual spins, the movements are complicated, but considering the blood flow in the entire blood vessel, the phase turns around a phase proportional to the flow velocity similar to the z direction.
従来、x方向の血流測定に関して次のような発表があ
る。第1の方法は、デ.ジ.ノリス(D.G.Norris)の
「位相エンコードNMRフローイメージング」(Phase Enc
oded NMR Flow Imaging)である。計測時外に、z方向
と同様なフローエンコードを印加する。条件を変えて8
回撮影し、その方向にフーリエ変換すると速度分解能8
点の画像が得られる。Conventionally, the following announcements have been made regarding blood flow measurement in the x direction. The first method is to J. DGNorris "Phase Encoding NMR Flow Imaging" (Phase Enc
oded NMR Flow Imaging). The flow encode similar to the z direction is applied outside the measurement. Change the condition 8
If you take a picture twice and Fourier transform in that direction, the velocity resolution is 8
An image of the points is obtained.
また、第2の方法として、ヴイ.ジエイ.ウエデイーン
(V.J.Wedeen)の「位相表示による核磁気共鳴速度イメ
ージング」(NMR Velocity Imaging by Phase Displa
y)がある。これは、GXに関するパルス103と107を直接
利用する方法であるが、速度変化を見るために、パルス
107の位置をずらせて位相が位置に対して直線的に変化
するようにする。位相は2π毎にサイクリツクに変化す
るので、イメージングすると縞模様に見える。静止物体
では、縞はきれいな縦縞になるが、動きがあるとその大
きさに応じて縞が歪む。これから流速をパターンとして
見ることができる。Also, as a second method, V.I. Jay. VJWedeen's NMR Velocity Imaging by Phase Displa
y) This is a method of directly using the pulses 103 and 107 related to G X , but to see the speed change,
The position of 107 is shifted so that the phase changes linearly with respect to the position. Since the phase cyclically changes every 2π, it looks like a striped pattern when imaged. In a stationary object, the stripes are beautiful vertical stripes, but when there is motion, the stripes are distorted according to their size. From this, the flow velocity can be seen as a pattern.
いずれの方法も、定性的なイメージング法であり、定量
性に問題がある。Both methods are qualitative imaging methods and have a problem in quantitativeness.
また、第1の方法では、速度分解能を上げるためには撮
影枚数を増加させる必要があり、撮影時間を要するNMR
イメージソングでは、大きな問題となる。また、第2の
方法では、対象物にz方向の動きがあると、x方向と区
別できないため、xy平面内の動きだけの場合に限られ、
実用上大きな問題がある。Moreover, in the first method, it is necessary to increase the number of images to be taken in order to increase the speed resolution, and thus, it takes a long time to take an NMR.
Image songs are a big problem. Further, in the second method, if there is movement in the z direction of the object, it cannot be distinguished from the x direction, so it is limited to the case of only movement in the xy plane.
There is a big problem in practical use.
本発明の目的は、実用的でかつ定量的なx方向の血流速
度が測定可能の手段を提供することにある。An object of the present invention is to provide a practical and quantitative means capable of measuring the blood flow velocity in the x direction.
z方向の血流速の測定と同様に、x方向の血流速と位相
角度の関係を求める。これにより、x方向にのみ流れて
いる場合には、再生画像の位相から、血流速度が求ま
る。しかし、一般には、z方向(スライス垂直方向)の
流れを伴うことが多い。そこで、z方向では、フローエ
ンコードパルスが2組含まれていることに着目し、それ
ぞれの位相変化が逆転するようにGZを設定する。これに
より、GZをうまくコントロールすると、z方向の流速に
は無関係に、位相をほぼ零とすることができる。このよ
うなシーケンスで撮影を行うと、再生画像の位相からx
方向の流速を求めることができる。Similar to the measurement of the blood flow velocity in the z direction, the relationship between the blood flow velocity in the x direction and the phase angle is obtained. As a result, when the blood flows only in the x direction, the blood flow velocity can be obtained from the phase of the reproduced image. However, in general, there is often a flow in the z direction (vertical direction of the slice). Therefore, paying attention to the fact that two sets of flow encode pulses are included in the z direction, G Z is set so that the respective phase changes are reversed. Thus, if G Z is controlled well, the phase can be made almost zero regardless of the flow velocity in the z direction. When shooting is performed in such a sequence, x from the phase of the reproduced image
The flow velocity in the direction can be obtained.
第1図のシーケンスにおいて、x方向だけの動きがある
場合の流速と位相の関係は、次の通りである。In the sequence of FIG. 1, the relationship between the flow velocity and the phase when there is movement in the x direction is as follows.
θ=γGXvtPtI〔rad〕 (1) ここでγ:核磁気回転比 GX:x方向傾斜磁場傾き v:流速 tP:GX印加基本時間 tI:GX印加間隔 また、z方向の影響による位相回りを取り除くために、
極性を逆転したGZを印加するかわりに、通常のパルス10
5を印加し、さらにあらためて位相回りが逆になるフロ
ーエンコードパルスを付け加えてもよい。θ = γ G X vt P t I [rad] (1) where γ: nuclear magnetic rotation ratio G X : gradient of gradient magnetic field in x direction v: flow velocity t P : G X basic time t I : G X application interval In order to remove the phase rotation due to the influence of the z direction,
Instead of applying G Z with the polarity reversed, a normal pulse 10
5 may be applied, and a flow encode pulse whose phase rotation is reversed may be added again.
なお、動きとして血流について述べたが、もちろん心臓
など動きのある臓器についても同様に計測できる。Although the blood flow is described as the movement, it is of course possible to measure the moving organ such as the heart.
以下、実施例にもとづき本発明を詳細に説明する。第2
図は、本発明の一実施例のブロック構成図である。被検
体からNMR信号を検出するために発生させる各種パルス
及び磁場をコントロールするシーケンス制御部201よ
り、被検体の特定の核種を共鳴させるために発生する高
周波パルスの送信器202と、NMR信号の共鳴周波数を決定
する静磁場と強さ及び方向を任意にコントロールできる
傾斜磁場を発生させるための磁場制御部203と、被検体
から発生するNMR信号を検波後、計測を行う受信器205と
を制御し、受信器205から取り込んだ計測信号をもとに
処理装置206で画像再構成を行い、再構成された画像をC
RTデイスプレイ207に表示する。磁場駆動部204は、上記
磁場制御部203から出力されたコントロール信号に基づ
いて、計測に必要な磁場を発生させる。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples. Second
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. From the sequence control unit 201 that controls various pulses and magnetic fields generated to detect an NMR signal from the subject, a transmitter 202 of a high-frequency pulse generated to resonate a specific nuclide of the subject, and resonance of the NMR signal. A magnetic field control unit 203 for generating a static magnetic field that determines the frequency and a gradient magnetic field that can arbitrarily control the strength and direction, and controls the receiver 205 that performs measurement after detecting the NMR signal generated from the subject. , The image is reconstructed by the processing unit 206 based on the measurement signal acquired from the receiver 205, and the reconstructed image is
Display on RT Display 207. The magnetic field drive unit 204 generates a magnetic field required for measurement based on the control signal output from the magnetic field control unit 203.
以上の構成における本発明の実施手順を、第3図〜第4
図を用いて以下に説明する。ここでは、z方向における
位相変化のキヤンセル方法として、パルス105を逆転す
る方法を述べる。第3図は、本発明のために用いるパル
スシーケンス、第4図は、第3図のシーケンスを用いた
処理手順フローチヤートである。第4図に従つて説明す
る。The procedure for carrying out the present invention in the above configuration will be described with reference to FIGS.
It will be described below with reference to the drawings. Here, a method of reversing the pulse 105 will be described as a cancel method for phase change in the z direction. FIG. 3 is a pulse sequence used for the present invention, and FIG. 4 is a processing procedure flow chart using the sequence of FIG. It will be described with reference to FIG.
ステツプ401:第3図のパルスシーケンスに従い、位相エ
ンコード傾斜磁場(GY)306を256回変化させ、撮影す
る。通常のパルスシーケンスである第1図と異なるの
は、傾斜磁場(GZ)305の極性と印加時間である。極性
が傾斜磁場(GZ)302と反転しているのは、傾斜磁場(G
Z)302の流速による位相変化と傾斜磁場(GZ)305の流
速による位相変化をちようど反対方向にするためであ
る。傾斜磁場(GZ)305の印加時間を、高周波パルス幅3
04の約1.5倍にするとz方向の流速には無関係に位相は
零となる。Step 401: In accordance with the pulse sequence of FIG. 3, the phase encode gradient magnetic field (G Y ) 306 is changed 256 times and an image is taken. The difference from the normal pulse sequence shown in FIG. 1 is the polarity of the gradient magnetic field (G Z ) 305 and the application time. The polarity is reversed from the gradient magnetic field (G Z ) 302 because the gradient magnetic field (G Z )
This is because the phase change due to the flow velocity of Z Z ) 302 and the phase change due to the flow velocity of the gradient magnetic field (G Z ) 305 are in opposite directions. Gradient magnetic field (G Z ) 305 application time, high-frequency pulse width 3
When it is about 1.5 times 04, the phase becomes zero regardless of the flow velocity in the z direction.
ステツプ402:直交検波後見られる信号308は、装置の歪
によつて位相変化を受けているので補正する。位相に影
響を与える歪には、 NMR信号のサンプル位置原点ずれ 検出系の特性 静磁場の不均一性 がある。この補正は、すでに公知の方法を用いて補正で
きる〔佐野他:核磁気共鳴イメージングにおける位相歪
補正技術、昭和60年度電子通信学会総合全国大会〕。こ
れらの補正を行いながら、画像再生を行う。Step 402: The signal 308 seen after quadrature detection undergoes a phase change due to the distortion of the device, so it is corrected. The distortion that affects the phase includes the deviation of the origin of the sample position of the NMR signal, the characteristics of the detection system, and the nonuniformity of the static magnetic field. This correction can be performed by using a known method [Sano et al .: Phase distortion correction technology in nuclear magnetic resonance imaging, 1985 IEICE General Conference]. Image reproduction is performed while performing these corrections.
ステツプ403:前ステツプで得られるNMR画像は、次式で
示す複素信号となる。Step 403: The NMR image obtained in the previous step becomes a complex signal shown by the following equation.
(x,y)=R(x,y)+iI(x,y) 位相角度は、次式で算出できる。(X, y) = R (x, y) + i I (x, y) The phase angle can be calculated by the following equation.
この位相角度は、前に述べた通り、z方向の流速とは無
関係でx方向の流速に比例している。その関係式は、次
の通りである。 This phase angle is independent of the flow velocity in the z direction and is proportional to the flow velocity in the x direction, as described above. The relational expression is as follows.
θ=GXγvtPtI ここでGX:x方向の傾斜磁場強度 γ:核磁気回転比 tP:パルス303印加時間 tI:パルス303と307の印加間隔 このシーケンスでは、計測時間の関係からtPをある値よ
り小さくできない。位相角度θは、(−π)から(+
π)の間に限られるので、計測最大流速は、ここで限定
されてしまう。θ = G X γ vt P t I where G X : gradient magnetic field strength in the x direction γ: nuclear magnetic rotation ratio t P : application time of pulse 303 t I : application interval of pulse 303 and 307 Therefore, t P cannot be smaller than a certain value. The phase angle θ is (−π) to (+
Since it is limited during π), the maximum measurement flow velocity is limited here.
これを解決するシーケンスが、第5図である。第3図と
異なるの点は、(−GX)のパルス対501と503である。こ
のパルス対は、フローエンコードパルスであり、GXのパ
ルス対502と504とは極性が反対になつている。従つて、
流速による位相回り角度は、反対になり、同一の流速に
対して位相角度は、小さくなり、結果的にダイナミツク
レンジを広げることができる。A sequence for solving this is shown in FIG. The difference from FIG. 3 lies in the (−G X ) pulse pair 501 and 503. This pulse pair is a flow encode pulse and has the opposite polarity to the pulse pair 502 and 504 of G X. Therefore,
The phase rotation angle due to the flow velocity becomes opposite, and the phase angle becomes smaller for the same flow velocity, and as a result, the dynamic range can be widened.
また、動きのある部分の位相が変化する点に注目し、位
相が0゜からずれている部分を抽出することにより、血
管部の抽出を行うこともできる。It is also possible to extract the blood vessel portion by paying attention to the fact that the phase of the moving portion changes, and extracting the portion where the phase deviates from 0 °.
本発明によれば、1回の撮影で任意の方向に流れる血管
のx方向の流速成分のみを純粋に取り出すことができる
ので、定量性にすぐれるとともに、計測のスループツト
をあげることができる。According to the present invention, since only the flow velocity component in the x direction of a blood vessel flowing in an arbitrary direction can be taken out purely by one imaging, the quantitativeness is excellent and the measurement throughput can be improved.
第1図は通常のNMRイメージング装置で用いれれている
パルスシーケンスを示す図、第2図は本発明の一実施例
を示すブロツク構成図、第3図は本発明の撮影手順の一
例を示すパルスシーケンスを示す図、第4図は本発明を
実施するための処理手順を示すフローチヤート、第5図
はダイナミツクレンジを拡大するための撮影手順の一例
を示すパルスシーケンスを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a pulse sequence used in a normal NMR imaging apparatus, FIG. 2 is a block configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a pulse showing an example of an imaging procedure of the present invention. FIG. 4 is a flow chart showing a sequence, FIG. 4 is a flow chart showing a processing procedure for carrying out the present invention, and FIG. 5 is a pulse sequence showing an example of an imaging procedure for expanding the dynamic range.
Claims (4)
起因する位相角の変化が打ち消されて実質的にゼロにな
るように印加されるスライス選択用傾斜磁場を含む複数
の傾斜磁場を発生させ、発生させた磁場を撮影すべき対
象物に印加し、該対象物からすくなくとも1個のNMR信
号を選択的に検出し、該検出されたNMR信号にたいして
画像再構演算を含む所定の演算をおこなうことを特徴と
するNMRイメージング方法。1. A plurality of gradient magnetic fields including a static magnetic field, a high-frequency magnetic field, and a gradient magnetic field for slice selection, which is applied so that a change in phase angle due to movement of an object is canceled and becomes substantially zero. Generated magnetic field is applied to an object to be imaged, at least one NMR signal is selectively detected from the object, and predetermined operation including image reconstruction operation is performed on the detected NMR signal. An NMR imaging method characterized by:
発生用の90゜パルスと180゜パルスの印加時に印加する
特許請求の範囲第1項記載のNMRイメージング方法。2. The NMR imaging method according to claim 1, wherein the gradient magnetic field for slice selection is applied at the time of applying a 90 ° pulse and a 180 ° pulse for generating a high frequency magnetic field.
ルス印加時と180゜パルス印加時とに極性が異なるよう
に印加する特許請求の範囲第2項記載のNMRイメージン
グ方法。3. The NMR imaging method according to claim 2, wherein the gradient magnetic field for slice selection is applied so as to have different polarities when the 90 ° pulse is applied and when the 180 ° pulse is applied.
請求の範囲第1項記載のNMRイメージング方法。4. The NMR imaging method according to claim 1, wherein the movement of the object is blood flow in a blood vessel.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24881085A JPH074348B2 (en) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | NMR imaging method |
| DE8686108947T DE3686985T2 (en) | 1985-07-10 | 1986-07-01 | METHOD FOR GENERATING IMAGES BY MEANS OF MAGNETIC CORE RESONANCE. |
| EP86108947A EP0208236B1 (en) | 1985-07-10 | 1986-07-01 | Nmr imaging method |
| US07/170,695 US4844077A (en) | 1985-07-10 | 1988-03-14 | NMR imaging method |
| US07/725,514 USRE34495E (en) | 1985-07-10 | 1991-07-03 | NMR imaging method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24881085A JPH074348B2 (en) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | NMR imaging method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62109174A JPS62109174A (en) | 1987-05-20 |
| JPH074348B2 true JPH074348B2 (en) | 1995-01-25 |
Family
ID=17183742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24881085A Expired - Lifetime JPH074348B2 (en) | 1985-07-10 | 1985-11-08 | NMR imaging method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074348B2 (en) |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP24881085A patent/JPH074348B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62109174A (en) | 1987-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |