JP2018183292A - Magnetic resonance imaging device - Google Patents
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Abstract
【課題】電源の最大出力の低下を防ぎながら、選択飽和パルスの連続照射を可能にするMRI装置を提供する。【解決手段】送信コイルは複数チャンネルを含み、電源は系統が複数ある。系統は、チャンネルの1以上にそれぞれ接続され、かつ、デューティ比に応じて最大出力に制限がある。このような系統から複数のチャンネルに順にそれぞれ高周波電力パルスを供給し、複数のチャンネルから順に高周波磁場パルスを照射させることにより送信コイル全体として所定値以下の非照射時間で複数発連続的に高周波磁場パルスを照射させた場合に、各系統のデューティ比が所定値以下になるように、系統の数が設定されている。【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MRI apparatus capable of continuous irradiation of selective saturation pulses while preventing a decrease in the maximum output of a power source. A transmission coil includes a plurality of channels, and a power supply has a plurality of systems. The system is connected to one or more of the channels, and the maximum output is limited according to the duty ratio. By supplying high-frequency power pulses to a plurality of channels in order from such a system and irradiating the high-frequency magnetic field pulses in order from a plurality of channels, a plurality of continuous high-frequency magnetic fields are continuously emitted in a non-irradiation time of a predetermined value or less for the entire transmission coil. The number of systems is set so that the duty ratio of each system becomes equal to or less than a predetermined value when a pulse is applied. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、磁気共鳴撮像装置における磁化移動法または飽和移動法を用いた計測技術に関する。 The present invention relates to a measurement technique using a magnetization transfer method or a saturation transfer method in a magnetic resonance imaging apparatus.
磁気共鳴撮像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置は、強く安定した磁場(静磁場)中に置かれた被検体に含まれる水素原子核が、特定周波数の電磁波(高周波磁場)に共鳴する核磁気共鳴現象を利用し、被検体内部の情報を画像化する診断装置である。生体で検出できる水素原子核からの信号の殆どは、水から得られるものである。生体組織内の水密度や核磁気共鳴状態の変化速度(緩和時間)など様々な要因によって水の信号強度が変化する為、疾患等によって生じた生体内組織の構造変化や性状変化などの情報を水の信号の強度変化として計測して画像化することが可能である。検出対象とする情報の種類に応じて、様々なMR撮像法が提案されている。 A magnetic resonance imaging (MRI) apparatus is a nuclear magnetic resonance phenomenon in which hydrogen nuclei contained in a subject placed in a strong and stable magnetic field (static magnetic field) resonate with an electromagnetic wave (high frequency magnetic field) of a specific frequency. Is a diagnostic apparatus that images information inside a subject. Most of the signals from hydrogen nuclei that can be detected by living bodies are obtained from water. Since the signal strength of water changes due to various factors such as the water density in the living tissue and the change rate (relaxation time) of the nuclear magnetic resonance state, information such as structural changes and changes in properties of the living tissue caused by diseases, etc. It is possible to measure and image as a change in water signal intensity. Various MR imaging methods have been proposed depending on the type of information to be detected.
近年、化学交換飽和移動(Chemical Exchange dependent Saturation Transfer:CEST)イメージングと呼ばれるMR撮像法が注目を集めており、生体内化合物(代謝物質)のマッピングやpH等の生体内情報の検出が可能に成ると期待されている。このCESTイメージングは、磁化移動法や飽和移動法として以前より知られていたコントラスト原理に基づく撮像法である。従来の代謝物質計測法であるMRS(Magnetic Resonance Spectroscopy)やMRSI(Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging)が低濃度物質である生体内代謝物質に関する情報を直接検出対象としているのに対して、CESTイメージングは高濃度物質である水の信号変化を通じて、間接的に高感度に生体内代謝物質が観測できる方法である。 In recent years, an MR imaging method called chemical exchange dependent transfer (CEST) imaging has attracted attention, and it enables mapping of in vivo compounds (metabolites) and detection of in vivo information such as pH. It is expected. The CEST imaging is an imaging method based on a contrast principle that has been known as a magnetization transfer method or a saturation transfer method. Whereas MRS (Magnetic Resonance Spectroscopy) and MRSI (Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging), which are conventional metabolite measurement methods, directly detect information on in-vivo metabolites that are low-concentration substances, CEST imaging has a high concentration. This is a method that allows in-vivo metabolites to be observed with high sensitivity indirectly through changes in the water signal.
CESTイメージングの具体的な計測方法としては、まずプリパルスとして、対象とする化合物に含まれる化学交換可能なプロトンの共鳴周波数をもつ高周波磁場パルス(選択飽和パルス)を複数発被検体に照射(狭帯域照射)し、化学交換可能なプロトンを飽和状態とさせる。例えば、パルス長35msのガウス型パルスを選択飽和パルスとして40発被検体に照射する。次に、選択的に飽和状態にされたプロトンが、化学交換によって周囲の自由水のプロトンと入れ替わり、自由水プロトンからの磁気共鳴信号が低下(ネガティブコントラスト)するので、それを通常のMRIパルスシーケンス(例えば1ショット2次元ファーストスピンエコー法のパルスシーケンス)により計測する。この計測を、選択飽和パルスの照射周波数を連続的に変化させながら繰り返すことにより、対象とする化合物に含まれる化学変換可能なプロトンの共鳴周波数と自由水の共鳴周波数とにおいて信号低下を示す二峰性(多峰性)の信号変化曲線(Zスペクトル)を得ることができる。 As a specific measurement method of CEST imaging, first, as a prepulse, a plurality of subjects are irradiated with a high frequency magnetic field pulse (selective saturation pulse) having a resonance frequency of a chemically exchangeable proton contained in a target compound (narrow band). Irradiation) to saturate chemically exchangeable protons. For example, 40 subjects are irradiated with a Gaussian pulse having a pulse length of 35 ms as a selective saturation pulse. Next, selectively saturated protons are replaced by protons in the surrounding free water by chemical exchange, and the magnetic resonance signal from the free water protons decreases (negative contrast), which is converted into a normal MRI pulse sequence. (For example, a one-shot two-dimensional fast spin echo pulse sequence). By repeating this measurement while continuously changing the irradiation frequency of the selective saturation pulse, two peaks showing a signal decrease at the resonance frequency of the proton that can be chemically converted in the target compound and the resonance frequency of free water. A characteristic (multimodal) signal change curve (Z spectrum) can be obtained.
例えば、CESTシーケンスを用いて鶏卵の卵白に含まれるAmide基プロトンを計測する場合、プリパルス(選択飽和パルス)の送信周波数を「卵白に含まれるAmide基プロトンの共鳴周波数(平均値)である+3.5 ppm」に設定し、磁気共鳴信号の低下を計測する。この計測を選択飽和パルスの送信周波数を連続的に変化させながら繰り返すことにより、Amide基プロトンの共鳴周波数「+3.5ppm」と自由水プロトンの共鳴周波数「0ppm」とで信号低下を示す左右非対称な変化特性を有するZスペクトルが得られる。 For example, when the Amide group proton contained in the egg white of a chicken egg is measured using the CEST sequence, the transmission frequency of the pre-pulse (selective saturation pulse) is “the resonance frequency (average value) of the Amide group proton contained in the egg white + 3. Set to 5 ppm "and measure the decrease in magnetic resonance signal. By repeating this measurement while continuously changing the transmission frequency of the selective saturation pulse, the resonance frequency “+3.5 ppm” of the Amide group proton and the resonance frequency “0 ppm” of the free water proton are asymmetrical indicating a signal drop. A Z spectrum with varying properties is obtained.
また、CESTシーケンスを用いて鶏卵の卵白に含まれるAmide基プロトンを計測する場合、選択飽和パルスの送信周波数が−3.5 ppm時と+3.5 ppm時での信号の磁気共鳴信号の差分信号であるAPT(Amide Proton Transfer)信号を用いて、APT強調画像と呼ばれる画像を生成することも可能である。APT信号は、式(1)で表される。
(数1)
APT信号=(Ssat−3.5 ppm−Ssat+3.5 ppm)/S0 ・・・(1)
ここで、Ssat−3.5 ppmとSsat+3.5 ppmは、それぞれ飽和パルスの送信周波数が−3.5 ppm時と+3.5 ppm時に計測された磁気共鳴信号であり、S0は飽和パルスをオフにして撮像した信号である。
In addition, when measuring the Amide group proton contained in the egg white of the egg using the CEST sequence, the difference signal of the magnetic resonance signal of the signal when the transmission frequency of the selective saturation pulse is −3.5 ppm and +3.5 ppm It is also possible to generate an image called an APT weighted image using an APT (Amide Proton Transfer) signal. The APT signal is expressed by Expression (1).
(Equation 1)
APT signal = (S sat−3.5 ppm− S sat + 3.5 ppm ) / S 0 (1)
Here, S sat -3.5 ppm and S sat +3.5 ppm are magnetic resonance signals measured when the transmission frequency of the saturation pulse is −3.5 ppm and +3.5 ppm, respectively, and S 0 is saturated. This is a signal imaged with the pulse turned off.
鶏卵についてCESTイメージングを行ってAPT強調画像を得た場合、APT強調画像において、卵白の部分にのみ強い信号値を示す画素が見られ、APTに起因する信号増加がAmide基プロトンを含む卵白部分でのみ生じていることを確認できる。 When CEST imaging is performed on a chicken egg to obtain an APT-weighted image, pixels showing a strong signal value only in the egg white portion are observed in the APT-weighted image, and the signal increase due to APT is observed in the egg white portion including the Amide group proton. It can be confirmed that only has occurred.
CESTイメージングで得られる磁気共鳴信号の強度は、完全な飽和状態に到る迄は選択飽和パルスの照射エネルギーに比例して低減するため、選択飽和パルスとして比較的照射時間の長いパルスが多数送信される。このとき、選択飽和パルスの送信間隔において非送信時間(デッドタイム)をできるだけ発生させないようにすることが望ましいため、非特許文献1には、送信コイルとして2チャンネル独立駆動型コイルを用い、各チャンネルを別々の電源装置に接続し、2チャンネルのコイルから交互送信を行わせる構成が開示されている。
Since the intensity of the magnetic resonance signal obtained by CEST imaging decreases in proportion to the irradiation energy of the selective saturation pulse until the saturation state is reached, many pulses having a relatively long irradiation time are transmitted as the selective saturation pulse. The At this time, since it is desirable not to generate a non-transmission time (dead time) as much as possible in the transmission interval of the selective saturation pulse, Non-Patent
上述したように、化学交換可能なプロトンの信号強度は、選択飽和パルスの照射エネルギーに比例して低減(飽和)するため、短時間で完全な飽和状態にするためには、照射エネルギーの大きな選択飽和パルスをデッドタイム(非照射時間)をほとんどなくして連続的に照射することが望ましい。 As described above, the signal intensity of chemically exchangeable protons is reduced (saturated) in proportion to the irradiation energy of the selective saturation pulse. Therefore, in order to achieve complete saturation in a short time, a large irradiation energy is selected. It is desirable to irradiate the saturation pulse continuously with almost no dead time (non-irradiation time).
しかしながら、一般的なMRI装置の高周波電源は、エネルギーがあまり大きくない高周波パルスを送信コイルから連続的に照射させることはできるが、大電力の高周波パルスをデッドタイムをほどんどなくして連続的に照射させる仕様には設計されていない。そのため、一般的なMRI装置用の高周波電源は、CESTイメージング用の選択飽和パルス用の高周波電力パルスを連続的に出力させると、徐々に出力が低下する傾向がある。このように高周波電源の出力が徐々に低減すると、所望のエネルギーの選択飽和パルスを照射することができず、化学交換可能なプロトンを所定の時間内に飽和させることができない。 However, a high-frequency power source of a general MRI apparatus can continuously irradiate a high-frequency pulse with less energy from a transmission coil, but continuously irradiates a high-power high-frequency pulse with little dead time. It is not designed to be used. Therefore, when a high frequency power supply for a general MRI apparatus continuously outputs a high frequency power pulse for a selective saturation pulse for CEST imaging, the output tends to gradually decrease. When the output of the high-frequency power supply is gradually reduced in this manner, it is impossible to irradiate a selective saturation pulse of desired energy, and it is not possible to saturate chemically exchangeable protons within a predetermined time.
本発明の目的は、電源の最大出力の低下を防ぎながら、選択飽和パルスの連続照射を可能にするMRI装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an MRI apparatus that enables continuous irradiation of a selective saturation pulse while preventing a decrease in the maximum output of a power source.
上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は、被検体に高周波磁場パルスを照射する送信コイルと、送信コイルに接続されて高周波電力パルスを供給する電源とを有する。送信コイルは、複数チャンネルを含み、電源は、系統が複数あり、系統は、チャンネルの1以上にそれぞれ接続され、かつ、デューティ比に応じて最大出力に制限がある。このような系統から複数のチャンネルに順にそれぞれ高周波電力パルスを供給し、複数のチャンネルから順に高周波磁場パルスを照射させることにより送信コイル全体として所定値以下の非照射時間で複数発連続的に高周波磁場パルスを照射させた場合に、各系統のデューティ比が所定値以下になるように、系統の数が設定されている。 In order to achieve the above object, an MRI apparatus of the present invention includes a transmission coil that irradiates a subject with a high-frequency magnetic field pulse, and a power source that is connected to the transmission coil and supplies a high-frequency power pulse. The transmission coil includes a plurality of channels, the power supply has a plurality of systems, the systems are respectively connected to one or more of the channels, and the maximum output is limited according to the duty ratio. By supplying high-frequency power pulses sequentially to a plurality of channels from such a system and sequentially irradiating the high-frequency magnetic field pulses from the plurality of channels, a plurality of high-frequency magnetic fields are continuously generated in a non-irradiation time equal to or less than a predetermined value as the entire transmission coil The number of systems is set so that the duty ratio of each system is less than or equal to a predetermined value when pulses are irradiated.
本発明によれば、電源の最大出力の低下を防ぎながら、選択飽和パルスの連続照射を可能にするMRI装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the MRI apparatus which enables continuous irradiation of a selective saturation pulse can be provided, preventing the fall of the maximum output of a power supply.
本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described.
<<第1の実施形態>>
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1の実施形態のMRI装置は、図1に示したように、被検体1に高周波磁場パルスを照射する送信コイル5と、送信コイルに接続されて高周波電力パルスを供給する電源7とを少なくとも備えている。送信コイル5は、例えば図2(a)に示すように、複数チャンネル5−1〜5−4を含む。電源7は、複数の系統(例えば、7−1〜7−4)を有する。系統7−1〜7−4の数は、複数であれば、チャンネル5−1〜5−4の数と異なっていてもよい。系統7−1〜7−4は、チャンネル5−1〜5−4の1以上にそれぞれ接続されている。また、系統7−1〜7−4は、デューティ比に応じて最大出力に制限がある。
As shown in FIG. 1, the MRI apparatus of the first embodiment includes at least a
なお、ここでいう系統7−1〜7−4は、それぞれの出力値が相互に影響を与えない、すなわち、一つの系統が最大出力を出力中に、他の系統から最大出力を出力できる構造であればよい。よって、各系統が電気的に完全に独立な構成であってもよいし、一部が共有された構造であってもよい。 In addition, the systems 7-1 to 7-4 referred to here have a structure in which the respective output values do not affect each other, that is, one system can output the maximum output from another system while the system outputs the maximum output. If it is. Therefore, each system may have a completely electrically independent configuration, or may have a structure in which a part is shared.
系統7−1〜7−4は、接続されているチャンネルにそれぞれ高周波電力パルスを供給する。このとき、例えば図3(b)に示すように、送信コイル5全体として、所定値以下の非照射時間TDで複数発連続的に高周波磁場パルスが照射されるように、系統7−1〜7−4から接続されているチャンネル(5−1〜5−4)に高周波電力パルスを供給した場合、各系統7−1〜7−4のデューティ比が所定値以下になるように、系統7−1〜7−4の数が設定されている。言い換えるならば、各チャンネル(5−1〜5−4)に供給される高周波電力パルスのデューティ比が、図3(b)のように所定値以下になるようにチャンネル(5−1〜5−4)の数が設定されている。上述のデューティ比は、25%以下であることが望ましい。
The systems 7-1 to 7-4 supply high-frequency power pulses to the connected channels, respectively. In this case, for example, as shown in FIG. 3 (b), the
このように、本実施形態のMRI装置では、電源の系統から出力され、チャンネルに入力される高周波電力パルスのデューティ比に依存して、電源の系統の最大出力が変化することに着目し、デューティ比を所定値以下にして最大出力の低減を抑制する。その際、本実施形態では、高周波磁場パルスの非照射時間を増加させるのではなく、送信コイルのチャンネル数(系統数)を増加させる構成とする。これにより、CESTイメージングの選択飽和パルスのような大きなエネルギーの高周波磁場パルスを、送信コイル5全体として、複数発連続的に照射できる。
Thus, in the MRI apparatus of this embodiment, paying attention to the fact that the maximum output of the power supply system changes depending on the duty ratio of the high-frequency power pulse output from the power supply system and input to the channel, The ratio is set to a predetermined value or less to suppress the reduction in maximum output. At this time, in this embodiment, the non-irradiation time of the high-frequency magnetic field pulse is not increased, but the number of channels (number of systems) of the transmission coil is increased. As a result, a high-frequency magnetic field pulse having a large energy, such as a selective saturation pulse for CEST imaging, can be continuously emitted as a whole for the
通常の高周波用電源7は、デューティ比(=τ/T,ただし、Tは、高周波電力パルスを連続送信する場合の1周期の時間、τは、高周波電力パルスの連続送信時間)の上限を50〜90%程度としている仕様のものが多い。しかしながら実際には、この上限は出力強度に依存し、CESTイメージング用の選択飽和照射パルスのように、エネルギーの大きな高周波磁場パルスを複数発連続送信させる場合には、出力可能な最大出力はデューティ比によって上限が決まる。出力可能な最大出力とデューティ比との関係の一例を表1に示す。表1から明らかなようにデューティ比が大きくなると、最大出力が大きく低下する。このため、大きなデューティ比で大出力の高周波電力パルスを電源から出力させると、実際には次第に出力エネルギーが低下してしまう。具体的には、表1に示した電源では、デューティ比10%の場合の最大出力を100%とした場合、デューティ比50%の最大出力は、10%にまで低下する。
本実施形態のMRI装置では、この現象に考慮し、各系統(7−1〜7−4)のデューティ比が所定値以下になるように、系統(7−1〜7−4)の数が設定されているため、個々の系統のデューティ比を所定値以下に抑制でき、各系統(7−1〜7−4)からチャンネル(5−1〜5−4)に必要な出力の高周波電力パルスを出力することができる。これにより、CESTイメージングの選択飽和パルスとして所望するエネルギーの高周波磁場パルスを図3(b)のように、送信コイル5全体として複数発連続的に照射することができる。 In the MRI apparatus of the present embodiment, in consideration of this phenomenon, the number of systems (7-1 to 7-4) is set so that the duty ratio of each system (7-1 to 7-4) is not more than a predetermined value. Since it is set, the duty ratio of each system can be suppressed to a predetermined value or less, and the high frequency power pulse of the output required from each system (7-1 to 7-4) to the channel (5-1 to 5-4) Can be output. As a result, a plurality of high frequency magnetic field pulses having desired energy as selective saturation pulses for CEST imaging can be continuously emitted as a whole as shown in FIG. 3B.
本実施形態のMRI装置では、チャンネル(5−1〜5−4)の数および系統(7−1〜7−4)の数は、設計時に決定された固定の数であってもよいし、複数のチャンネルおよび系統の中から、所定のデューティ比の条件を満たすように、系統から高周波電力パルスを供給するチャンネルを選択部(後述する計算機9)が選択する構成であってもよい。チャンネル数および系統数が設計時に決定された固定数とする構成である場合、一例としては、系統数およびチャンネル数をそれぞれ4以上とし、チャンネルごとに系統に接続されている構成とする。また、系統から高周波電力パルスを供給するチャンネルを選択部(後述する計算機9)が選択する構成とする場合、一例としては、送信コイル5は複数チャンネルを含み、電源7は系統が複数あり、系統はチャンネルにそれぞれ接続された構成とし、選択部が、チャンネルに供給される高周波電力パルスのデューティ比が所定値以下になるように、系統から高周波電力パルスを供給するチャンネル数を設定するように構成する。
In the MRI apparatus of the present embodiment, the number of channels (5-1 to 5-4) and the number of systems (7-1 to 7-4) may be fixed numbers determined at the time of design, The configuration may be such that the selection unit (
以下、本実施形態のMRI装置の全体の構造について説明する。 Hereinafter, the overall structure of the MRI apparatus of this embodiment will be described.
図1は、本実施形態のMRI装置の構成を示すブロック図である。MRI装置は、上述した送信コイル5および電源7の他に、被検体1が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場コイル2と、互いに直交する3方向の傾斜磁場を与えるための傾斜磁場コイル3と、被検体1から発生する磁気共鳴信号を受信する受信用高周波コイル6(以下、単に受信コイルという)と、静磁場均一度を調整するシムコイル4と、を備える。なお、シムコイル4は、必ずしも備えていなくてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the MRI apparatus of this embodiment. The MRI apparatus includes, in addition to the
静磁場コイル2は、MRI装置の構造に応じて、種々の形態のものが採用される。例えば、図4(a)は、静磁場コイル2として、ソレノイドコイル(トンネル型磁石)を用いて静磁場を発生する水平磁場方式のMRI装置100の例である。図4(b)は、開放感を高めるために磁石(静磁場コイル2)を上下に分離したハンバーガー型(オープン型)の垂直磁場方式のMRI装置200の例である。また、図4(c)は、図4(a)と同じトンネル型磁石(静磁場コイル2)を用いるMRI装置であるが、磁石の奥行を短くし且つ斜めに傾けることによって、開放感を高めたMRI装置300の例である。なお、これらは一例であり、本実施形態のMRI装置はこれらの形態に限定されるものではなく、装置の形態やタイプを問わず、公知の各種のMRI装置の形態を採用することができる。
Various types of static magnetic field coils 2 are employed according to the structure of the MRI apparatus. For example, FIG. 4A shows an example of a horizontal magnetic field
傾斜磁場コイル3及びシムコイル4には、それぞれ傾斜磁場用電源12及びシム用電源13が接続され、これらにより電力が供給されることにより、被検体1が配置された空間に傾斜磁場および静磁場均一度を補正する磁場をそれぞれ印加する。送信コイル5には、高周波用電源(送信機)7から高周波電力パルスが供給され、送信コイル5から高周波磁場パルスが被検体1に照射される。受信コイル6は、被検体1が発生した核磁気共鳴信号を検出し、検出した信号は、受信機8を通して計算機9に送られる。なお、本実施形態では送信コイル5と受信コイル6とに別個のものを用いる場合を例にあげて説明するが、送信コイル5と受信コイル6との機能を兼用する1つのコイルで構成してもよい。
A gradient magnetic
計算機9は、予め登録されているプログラム、または、ユーザからの指示に従って、受信機8を介して得た磁気共鳴信号に対して様々な演算処理を行ないスペクトル情報や画像情報を生成する。計算機9には、表示装置10、記憶装置11、シーケンス制御装置14、および入力装置15などが接続されている。表示装置10は、計算機9が生成したスペクトル情報や画像情報をオペレータに表示するインタフェースである。入力装置15は、計計測条件や演算処理に必要な条件、パラメータ等をオペレータが入力するためのインタフェースである。記憶装置11には、計算機9が生成したスペクトル情報や画像情報、入力装置15を介して入力された情報等が必要に応じて記録される。
The
シーケンス制御装置14は、傾斜磁場用電源12、シム用電源13、高周波磁場用電源7及び受信機9の動作を制御し、傾斜磁場パルス、高周波磁場パルスの印加および核磁気共鳴信号の受信のタイミング、ならびに、印加量等を制御する。タイミングの制御は、撮像方法によって予め設定されているパルスシーケンスと呼ばれるタイムチャートに従って行う。使用するパルスシーケンスの選択、それぞれの印加量等の詳細な条件は、予めプログラムとして記憶装置11に登録されるか、または、ユーザから入力装置15を介して指示される。
The
つぎに、本実施形態の送信コイル5の構造例について説明する。本実施形態では、送信コイル5として、それぞれ独自に被検体1に高周波磁場(RF)を送信する複数のチャンネルを備えた多チャンネルコイルを用いる。上述した図2(a)の送信コイル5は、チャンネル5−1、5−2、5−3、5−4の4つのコイルが4チャンネルを構成している。この構成の送信コイル5を用いて、図2(a)のように配置された被検体1に対して高周波磁場パルスを照射した場合、被検体1の頭頂部側から見て、右上部はチャンネル5−1のコイルの発生する高周波磁場が支配的な領域となり、右下部はチャンネル5−2、左下部はチャンネル5−3、左上部はチャンネル5−4のコイルが各々発生する高周波磁場が支配的な領域となる。なお、チャンネル5−1、5−2、5−3、5−4の4つのコイルは、傾斜磁場コイル3と送信コイル5との間の磁場干渉を防止するRFシールド5−sにより覆われている。
Next, a structural example of the
図2(b)は、4チャンネルの送信コイル5の別の例である。図2(b)の送信コイル5は、チャンネル5−1a、5−1b、5−1c、5−1dが1チャンネル目(5−1)として同期して高周波磁場パルスを照射し、チャンネル5−2a、5−2b、5−2c、5−2dが2チャンネル目(5−2)、チャンネル5−3a、5−3b、5−3c、5−3dが3チャンネル目(5−3)、チャンネル5−4a、5−4b、5−4c、5−4dが4チャンネル目(5−4)として各々同期して高周波磁場パルスを照射するよう、それぞれ電源7から高周波電力パルスを動作を行う。この構成のコイルを用いて、例えば1チャンネル目(5−1)の5つのチャンネル5−1a、5−1b、5−1c、5−1dのコイルから同時に高周波磁場パルスを被検体1に照射した場合、各チャンネル5−1a、5−1b、5−1c、5−1dの発生する高周波磁場パルスが被検体1の全体に均等に照射される。
FIG. 2B is another example of the 4-
図2(a)、(b)の両コイルとも、各チャンネルから送信される高周波磁場パルスの振幅および位相は、個々独立に計算機9により設定される。本実施形態の電源(送信機)7を構成する系統7−1〜7−4は、計算機9からの制御(シーケンス制御装置14経由)に従って、各チャンネル5−1、5−2、5−3、5−4に独立に高周波電力パルスを送信する。この時、各チャンネル5−1、5−2、5−3、5−4に給電する高周波磁場電源7の系統7−1〜7−4は、少なくとも最大出力値が相互に影響を及ぼさない構造であるため、各系統7−1〜7−4のデューティ比や、デューティ比に応じた最大出力値は、系統ごとに独立に設定でき、最大出力値が表1のように制限を受ける際も系統ごとに独立に制限を受ける。
In both coils of FIGS. 2A and 2B, the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field pulse transmitted from each channel are set independently by the
つぎに、本実施形態のMRI装置で実行するCEST用パルスシーケンスの一例を図5を用いて説明する。図5のパルスシーケンスの前半部分が、選択飽和を行う為のプリパルスシーケンス51である。図5のプリパルスシーケンス51は、パルス長35msのガウス型パルス(選択飽和パルス)151を40発連続的に照射する例を表している。このパルス長35msのガウス型パルス151の励起帯域(半値幅)は0.5ppm程度である。このプリパルスシーケンス51を照射された被検体1のプロトンのうち、このガウス型パルス151の送信周波数を中心周波数とする帯域幅0.5ppmの帯域を共鳴周波数とするプロトンが共鳴状態となり、高周波磁場のエネルギーを吸収する。これによって、各プロトンが持つ上向きのスピンと下向きのスピンの比に変化が生じる。この選択飽和パルス(ガウス型パルス)151を多数照射して、プロトンが吸収するエネルギー量が或る一定量を越えた場合、各プロトンが持つ上向きのスピンと下向きのスピンの比が1となり、磁気共鳴信号を発生する巨視的磁化がゼロとなる(この選択飽和パルス151を照射された狭帯域に共鳴周波数が含まれるプロトンは完全な飽和状態になる)。ガウス型パルス151の送信周波数を、Amide基(−NH)プロトンの共鳴周波数(平均値)である+3.5 ppmに設定した場合、「Amide基プロトン」が選択飽和パルス151が多数照射されることにより飽和状態になる。「Amide基プロトン」と「通常の殆どのMRI信号を発生している水(自由水)に含まれるプロトン」との間では常時一定の割合(速度)でプロトン交換が生じているため、飽和状態にあるプロトンが水に含まれるプロトンに置き換わり、水から発生するMRI信号が減少する。この減少したMRI信号を、図5のパルスシーケンスの後半の計測用パルスシーケンス52により計測する。図5のパルスシーケンスを、選択飽和パルス151の送信周波数を例えば+6.0ppmから−6.0ppmまで0.5ppm間隔で変化させながら繰り返す。
Next, an example of a CEST pulse sequence executed by the MRI apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. The first half of the pulse sequence of FIG. 5 is a pre-pulse sequence 51 for performing selective saturation. A pre-pulse sequence 51 in FIG. 5 represents an example in which 40 Gaussian pulses (selective saturation pulse) 151 having a pulse length of 35 ms are continuously emitted. The excitation band (half width) of the
計測用パルスシーケンス52は、通常のMR像が計測可能なパルスシーケンスであれば何でもよく、基本的なパルスシーケンスであるスピンエコー法やグラジエントエコー法等を用いることができる。ただし、CESTイメージングでは上述のように選択飽和パルス151の送信周波数を少しづつ変化させて、その都度、図5のパルスシーケンス全体を行う必要があるため、計測用パルスシーケンス52は、出来るだけ短い計測時間で画像を得られるパルスシーケンスであることが望ましい。例えば、1ショット2次元ファーストスピンエコー法や1ショット2次元エコープラナー法等の1ショットで画像計測が可能なパルスシーケンスを計測用パルスシーケンス52として用いることができる。また、複数回計測を必要とするパルスシーケンスやマルチスライス用パルスシーケンス、3次元空間計測用パルスシーケンスを用いても構わない。
The measurement pulse sequence 52 may be any pulse sequence that can measure a normal MR image, and a basic pulse sequence such as a spin echo method or a gradient echo method may be used. However, in CEST imaging, it is necessary to change the transmission frequency of the
なお、上記プリパルスシーケンス51としては、「パルス長が35msで、波形種がガウス型の選択飽和パルス151で、照射数40発」という具体的な数値や名称を挙げたが、多少でも飽和状態に近付けることが可能なプリパルスシーケンスであれば、パルス長や波形種や照射数を自由に選択して組み合わせることが可能である。
In addition, as the pre-pulse sequence 51, a specific numerical value and a name such as “the pulse length is 35 ms, the waveform type is a Gauss type
次に、CEST用パルスシーケンスのプリパルスシーケンス51において、選択飽和パルス151を多数照射する際の、チャンネル毎の出力について図3(a)〜(c)を用いてさらに説明する。図3(a)〜(c)はいずれも、図2(a),(b)のような4チャンネル5−1〜5−4のコイルを用いてプリパルスシーケンス51を実行する場合のパルスシーケンスを示している。図3(a)は比較例であり、4チャンネルに1つの系統の電源を接続し、全てのチャンネルに同時に高周波電力パルスを供給し、選択飽和パルスの同時照射を行う場合のパルスシーケンスを表している。図3(b)は本実施形態のデューティ比を20%程度に低減したプリパルスシーケンスである。図3(c)は、デューティ比を50%以下に低減しつつ、かつ、選択飽和パルス151の磁場分布の均一度を向上させたプリパルスシーケンスである。なお、図3(a)〜(c)においては説明を分かり易くするために、選択飽和パルス151の波形としてガウス波の代わりに矩形波を用いる例を示している。また、電源7の各系統7−1〜7−4の最大出力が、デューティ比に依存して上述の表1のように制限を受けるため、選択飽和パルス151の出力も実際には時間経過とともに制限値(表1の最大出力値)まで徐々に低減するが、図3(a)〜(c)では一定の高さのパルスとして表している。
Next, in the pre-pulse sequence 51 of the CEST pulse sequence, the output for each channel when a large number of
比較例の図3(a)のパルスシーケンスは、4チャンネル5−1〜5−4の全てから常に同時に連続照射を行う構成である。このため、高周波磁場電源7のデューティ比は70%等の高い比率となり、連続照射した場合には、最大出力値がデューティ比に応じて制限を受ける。例えば、電源7の性能が、上述した表1に示したものである場合、デューティ比70%であるため、デューティ比10%の場合の最大出力の7%の出力しか得られない。
The pulse sequence shown in FIG. 3A of the comparative example has a configuration in which continuous irradiation is always performed simultaneously from all four channels 5-1 to 5-4. For this reason, the duty ratio of the high-frequency magnetic
これに対して、本実施形態の図3(b)のパルスシーケンスでは、4チャンネル5−1〜5−4のコイルにそれぞれ系統7−1〜7−4を接続し、各チャンネルから順繰りに選択飽和パルス151を照射する。これにより、電源7の各系統7−1〜7−4のデューティ比を20%程度の比較的低い比率とできるため、最大出力値による制限が緩和される。例えば、電源7の各系統7−1〜7−4の性能が、上述した表1に示したものである場合、デューティ比20%であるため、デューティ比10%の場合の最大出力の50%の出力を得ることができる。
On the other hand, in the pulse sequence of FIG. 3B of the present embodiment, the systems 7-1 to 7-4 are connected to the coils of the four channels 5-1 to 5-4, respectively, and the channels are selected sequentially.
なお、図3(b)のパルスシーケンスの場合、4チャンネル5−1〜5−4から順次選択飽和パルス151を照射するため、1回の照射で被検体1の全体に選択飽和パルス151を照射することはできず、4回の照射によってはじめて被検体1の全体に選択飽和パルス151を照射することになるが、CEST用のプリパルスシーケンス51としては問題ない。選択飽和パルス151が照射された領域のプロトンは、照射されたエネルギー量に応じた量のプロトンが飽和するため、飽和したプロトンが元に状態に戻る前に、すべてのプロトンを飽和させるのに十分な数(エネルギー)の選択飽和パルス151を照射できればよい。そのため、各チャンネルから順次選択飽和パルス151を照射しても、プリパルスシーケンス51の間にすべてのプロトンを飽和させることができる。
In the case of the pulse sequence of FIG. 3B, since the
通常のMRI計測時には、プロトンスピンの励起用高周波磁場および反転用高周波磁場の空間均一度を向上させる為、高周波磁場分布を正負の符号付き値で足し合わせた結果の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)を均一度指標として、所定値以上の均一度が得られるように高周波磁場パルスの振幅や位相を設定する。本実施形態のCEST用の選択飽和パルス151の場合、各選択飽和パルス151の高周波磁場分布の絶対値(二乗和の平方根)を足し合わせ、得られた絶対値和の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)を均一度指標として、所定値以上の均一度が得られるように、選択飽和パルス151の照射条件(振幅および位相の少なくとも一方)を設定すればよい。
In normal MRI measurement, in order to improve the spatial uniformity of the proton spin excitation high frequency magnetic field and inversion high frequency magnetic field, the standard deviation (or maximum value) of the result of adding the high frequency magnetic field distribution with positive and negative signed values is used. Using the minimum value as a uniformity index, the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field pulse are set so that a uniformity greater than a predetermined value can be obtained. In the case of the CEST
また、本実施形態では、図3(b)のように4チャンネルから順次選択飽和パルス151を送信するため、4回の照射を1セットと考えて、各照射時の高周波磁場分布の絶対値を足し合わせ、得られた絶対値和の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)を均一度指標として、選択飽和パルス151の照射条件(振幅および位相の少なくとも一方)の最適化を行うことにより、均一性をより向上させることが可能となる。
In this embodiment, since the
なお、図3(b)の例では、4チャンネルから逐次送信を行う際に、「チャンネル1送信 → チャンネル2送信 → チャンネル3送信 → チャンネル4送信 → チャンネル1送信 → ・・・」の様にチャンネル番号の順に送信を繰り返す場合について述べたが、チャンネル番号とは関係なく、コイル特性に応じた最適な順番で逐次送信を行っても良い。
In the example of FIG. 3B, when performing sequential transmission from the four channels, the channel is “
一方、図3(c)は、4チャンネル5−1〜5−4のコイルを用いて「チャンネル1+チャンネル3」のセット1と「チャンネル2+チャンネル4」のセット2をデューティ比50%以下で交互送信するパルスシーケンスである。これにより、各系統7−1〜7−4をデューティ比50%以下にしつつ、各セット内の2チャンネル間で振幅・位相の調整を行う事によってRFシミングを行うことができる。例えば、各セット内の2チャンネルから照射される高周波磁場分布の絶対値を足し合わせ、得られた絶対値和の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)等を均一度指標として、均一度の最適化(選択飽和パルスの振幅および位相の少なくも一方の調整)を行うことにより、均一性をより向上させることが可能となる。これにより、最大出力の低下を防ぎつつ、高周波磁場の空間均一度を改善することが可能となるため、CESTイメージングが実施される多くの高静磁場MRI装置(例えば、静磁場強度3.0T)で生じやすい高周波磁場パルスの磁場の空間分布に起因するCEST信号の分布を抑制することができる。
On the other hand, FIG. 3 (c) uses the coils of four channels 5-1 to 5-4 to alternate between
つぎに、本実施形態のMRI装置において、CESTイメージングを行う場合の各部の動作を図6のフローチャートを用いて説明する。計算機9は、予め内蔵するメモリに格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、図6のフローの動作を実現するように各部を制御する。まず、計算機9は、MRI計測を行う操作者に対して、MRI装置内に被検体1をセッティングするよう促す(ステップ601)。例えば、表示装置10に被検体1のセッティングを促す表示をする。これにより、操作者が被検体1をセッティングしたならば、計算機9は、入力装置15を介して、操作者から計測条件の設定を受け付ける。例えば、表示装置10に図7に示すような表示画面を計算機9が表示し、操作者から計測シーケンスの種類を受け付ける。具体的には、SEシーケンス、FSEシーケンス、CESTシーケンス等、受付可能なシーケンスを表示し、操作者による選択を計算機9が受け付ける。操作者が、計測シーケンスとしてCESTを選択した場合には、一般的な計測パラメータの入力を受け付ける。さらに、計算機9は、必要に応じて、CEST用選択飽和パルス151を送信する全チャンネル数や、選択飽和パルス151を送信する時のRFシミングの要否の選択を操作者から受け付ける(ステップ602)。
Next, in the MRI apparatus of this embodiment, the operation of each unit when performing CEST imaging will be described with reference to the flowchart of FIG. The
次に、操作者が計測ボタンをクリックしたことを計算機9が受け付けた場合(ステップ603)、計算機9は、シーケンス制御装置14に前計測を実行させる(ステップ604)。この前計測には、CEST用飽和選択パルス送信時の各チャンネルの送信条件(振幅・位相)を決定するのに必要な高周波磁場分布の計測が実施される。この前計測で得られた高周波磁場分布データ、選択飽和パルス151を送信する全チャンネル数およびRFシミングの要否等に基づき、計算機9は、CEST用飽和パルス送信時の各チャンネルの送信条件(振幅・位相)を算出する(ステップ605)。この調整後の送信条件を計算機9はシーケンス制御装置14に設定し、シーケンス制御装置がCESTイメージングの本計測を実行する(ステップ606,607)。RFシミングを行う場合、計算機(演算部)9は、高周波磁場パルスの高周波磁場分布から均一度指標を算出し、均一度指標に基づいて均一度が所定値以上になるように、高周波磁場パルスの振幅および位相の少なくとも一方を公知の手法により算出(最適化)する。
Next, when the
また、計算機9は、ステップ602において、操作者が所望するデューティ比の値または最大出力値の設定を操作者から受け付けてもよい。この場合、計算機(選択部)9は、ステップ602においてデューティ比の値を受け付けた場合には、ステップ605において、チャンネルに供給される高周波電力パルスのデューティ比が受け付けた値以下になるように、高周波電力パルスを供給するチャンネル数を設定(選択)する。また、計算機9は、ステップ602において最大出力値の設定を操作者から受け付けた場合には、予め内蔵するメモリに格納しておいた表1を参照して、設定された最大出力値に対応するデューティ比を求め、チャンネルに供給される高周波電力パルスのデューティ比が受け付けた値以下になるように、高周波電力パルスを供給するチャンネル数を設定(選択)すればよい。これにより、操作者が所望するデューティ比または最大出力で、CESTイメージングを行うことができる。
Further, in
上記の例では、選択飽和パルス151にプリパルスシーケンス51の後に、計測シーケンス52として、通常のMRI計測を行う場合の例について述べたが、計測シーケンス52として、MRS(Magnetic Resonance Spectroscopy)やMRSI(Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging)、アンギオグラフィー等の計測を行っても良い。
In the above example, an example in which normal MRI measurement is performed as the measurement sequence 52 after the pre-pulse sequence 51 for the
また上記の例では、選択飽和パルス151を複数チャンネルを有する送信コイルで照射する構成について述べたが、4チャンネル交互送信のRFシミング等に関しては、疑似飽和用高周波磁場パルスを照射する撮像パルスシーケンス(例えば、Magnetic Resonance Spectroscopy法、Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging法、Magnetization Transfer Magnetic Resonance Angiography法、Magnetic Resonance Decoupling法)に対しても適用することが可能である。
In the above example, the configuration in which the
また上記の例では、複数チャンネルを有する送信コイルで照射する場合、磁場の均一度指標に関して、逐次照射(4チャンネル5−1〜5−4から順次選択飽和パルス151を照射すること)の際のチャンネル数と同数の高周波磁場分布を足し合わせる場合について述べたが、チャンネル数と異なる数の高周波磁場分布を足し合わせてもよい。例えば、4チャンネル逐次照射を行う際も、6回順繰りに繰り返す逐次照射を1セットと考えて、各照射時の高周波磁場分布の絶対値を足し合わせ、得られた絶対値和の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)を均一度指標として、所定値以上の均一度が得られるように選択飽和パルスの振幅および位相の少なくとも一方を設定することにより、均一性をより向上させることが可能となる。
Further, in the above example, when irradiation is performed with a transmission coil having a plurality of channels, regarding the uniformity index of the magnetic field, during sequential irradiation (irradiating the
上述してきたように、本実施形態によれば、送信コイルとして複数チャンネルを有する独立駆動型コイルを用いるMRI装置において、高周波磁場パルスを複数発連続的に送信する際に、最大出力を所定値以下に低下させることなく、実質連続照射を可能となる。 As described above, according to the present embodiment, in an MRI apparatus using an independent drive type coil having a plurality of channels as a transmission coil, when a plurality of high-frequency magnetic field pulses are continuously transmitted, the maximum output is a predetermined value or less. It is possible to perform substantially continuous irradiation without lowering to a low level.
また本実施形態によれば、送信コイルとして4チャンネル以上を有するコイルを備えたMRI装置において、高周波磁場パルスを複数発連続的に送信する際に、図3(c)のように2チャンネル以上をセットとして交互に照射もしくは順繰りに照射を行い、各セットの複数チャンネル間で高周波磁場の振幅・位相の調整を行うこと(RFシミング)によって、高周波磁場の空間均一度を改善することが可能となる。 In addition, according to the present embodiment, when transmitting a plurality of high-frequency magnetic field pulses continuously in an MRI apparatus including a coil having four or more channels as a transmission coil, two or more channels are transmitted as shown in FIG. It is possible to improve the spatial uniformity of the high-frequency magnetic field by performing irradiation alternately or sequentially as a set and adjusting the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field between multiple channels of each set (RF shimming). .
さらに本実施形態によれば、選択飽和パルスの空間均一度を向上させる際に、各チャンネルの高周波磁場分布の絶対値(二乗和の平方根)を足し合わせ、得られた絶対値和の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)を均一度指標として振幅および位相の少なくとも一方の設定を行うことにより、均一性をより向上させることが可能となる。4チャンネルからそれぞれ順番に送信を行う際も、4回の照射を1セットと考えて、各照射時の高周波磁場分布の絶対値を足し合わせ、得られた絶対値和の標準偏差(もしくは、最大値と最小値など)を均一度指標として最適化を行うことにより、均一性をより向上させることが可能となる。 Furthermore, according to the present embodiment, when improving the spatial uniformity of the selective saturation pulse, the absolute value (square root of the sum of squares) of the high-frequency magnetic field distribution of each channel is added, and the standard deviation of the obtained absolute value sum ( Alternatively, the uniformity can be further improved by setting at least one of the amplitude and the phase using the maximum value and the minimum value as the uniformity index. When transmitting sequentially from the four channels, considering four irradiations as one set, the absolute values of the high-frequency magnetic field distribution at each irradiation are added together, and the standard deviation of the sum of absolute values obtained (or the maximum) It is possible to further improve the uniformity by performing optimization using the value and the minimum value as the uniformity index.
静磁場強度3.0テスラのMRI装置上で、人体頭部を対象に、上記図5に示すCESTパルスシーケンス(TR=5000ms、エコータイム=6ms、マトリクス数=128×128、エコー数:128エコー/ショット)を実行した際に得られた選択飽和パルス151の高周波磁場分布図をシミュレーションにより求めた。その結果を、図8に示す。
CEST pulse sequence shown in FIG. 5 (TR = 5000 ms, echo time = 6 ms, matrix number = 128 × 128, echo number: 128 echoes on the human head on an MRI apparatus having a static magnetic field strength of 3.0 Tesla / Shot), a high-frequency magnetic field distribution map of the
図8(a)は、比較例であり、送信コイル5として2チャンネル型コイルを用い、選択飽和パルス151を複数発連続的に送信する際に両チャンネルから同時照射した時の高周波磁場分布を表した画像である。選択飽和パルス151の振幅および位相の少なくとも一方を調整して高周波磁場分布の均一度の最適化を行う際の均一度指標として、「位相を考慮した和」の標準偏差を用いた場合、計測結果から算出される高周波磁場分布の標準偏差(USD)が0.1302であった。
FIG. 8A is a comparative example, and shows a high-frequency magnetic field distribution when a two-channel type coil is used as the
図8(b)は、比較例であり、送信コイル5として図2(a)の4チャンネル型コイルを用い、選択飽和パルス151を複数発連続的に送信する際に全チャンネルを、図3(a)のように、同時照射した時の高周波磁場分布を表した画像である。選択飽和パルス151の振幅および位相の少なくとも一方を調整して高周波磁場分布の均一度の最適化を行う際の均一度指標として、「位相を考慮した和」の標準偏差を用いた。計測結果から算出される高周波磁場分布の標準偏差が0.1162となり、2チャンネルコイルを使用した場合に比べ、均一度が向上する事が示されている。
FIG. 8B is a comparative example. When the 4-channel type coil shown in FIG. 2A is used as the
図8(c)は、送信コイル5として図2(a)の4チャンネル型コイルを用い、選択飽和パルス151を複数発連続的に送信する際に図3(c)に示した2チャンネルずつの交互照射(4チャンネル交互照射と呼ぶ)を行った時の高周波磁場分布を表した画像である。選択飽和パルス151の振幅および位相の少なくとも一方を調整して高周波磁場分布の均一度の最適化を行う際の均一度指標として、「位相を考慮した和」の標準偏差を用いた。計測結果から算出される高周波磁場分布の標準偏差が0.1031となり、4チャンネル同時照射を行った場合に比べ、均一度が向上する事が示されている。
8 (c) uses the 4-channel type coil of FIG. 2 (a) as the
図8(d)は、送信コイル5として図2(a)の4チャンネル型コイルを用い、選択飽和パルス151を複数発連続的に送信する際に図3(b)に示した逐次照射を行った時の高周波磁場分布を表した画像である。選択飽和パルス151の振幅および位相の少なくとも一方を調整して高周波磁場分布の均一度の最適化を行う際の均一度指標として、「位相を考慮した和」の標準偏差を用いた。計測結果から算出される高周波磁場分布の標準偏差が0.0774となり、図8(c)の4チャンネル交互照射を行った場合に比べ、均一度が向上する事が示されている。
8 (d) uses the 4-channel type coil of FIG. 2 (a) as the
図8(e)は、送信コイル5として図2(a)の4チャンネル型コイルを用い、選択飽和パルス151を複数発連続的に送信する際に図3(c)に示した2チャンネルずつの交互照射(4チャンネル交互照射)を行った時の高周波磁場分布を表した画像である。図8(c)の場合とは異なり、選択飽和パルス151の振幅および位相の少なくとも一方を調整して高周波磁場分布の均一度の最適化を行う際の均一度指標として「絶対値での和」の標準偏差を用いた。計測結果から算出される高周波磁場分布の標準偏差が0.1012となり、均一度指標として「位相を考慮した和」の標準偏差を用いた図8(c)の場合に比べ、僅かに均一度が向上する事が示されている。
FIG. 8 (e) uses the 4-channel type coil of FIG. 2 (a) as the
図8(f)は、送信コイルとして図2(a)の4チャンネル型コイルを用い、選択飽和パルス151を複数発連続的に送信する際に図3(b)に示した逐次照射を行った時の高周波磁場分布を表した画像である。図8(d)の場合とは異なり、選択飽和パルス151の振幅および位相の少なくとも一方を調整して高周波磁場分布の均一度の最適化を行う際の均一度指標として、「絶対値での和」の標準偏差を用いている。計測結果から算出される高周波磁場分布の標準偏差が0.0629となり、均一度指標として「位相を考慮した和」の標準偏差を用いた4チャンネル逐次照射を行った場合(図8(d))に比べ、多少均一度が向上する事が示されている。
FIG. 8 (f) uses the 4-channel type coil of FIG. 2 (a) as the transmission coil, and the sequential irradiation shown in FIG. 3 (b) was performed when a plurality of
なお、上述したように、4チャンネル型コイルによる逐次照射を用いて、CESTパルスシーケンス(TR=5000ms、エコータイム=6ms、マトリクス数=128×128、エコー数:128エコー/ショット)を実行する図8(d)、(f)の場合(デューティ比25%)の高周波磁場の実際の出力は、表1を参照すると、2チャンネル型コイルによる交互照射を行う図8(a)の場合(デューティ比50%)に比べ、約3倍(すなわち約10%から約32%)に増大させることが可能となる。このため、選択飽和パルスの照射エネルギー(時間積分値)に比例するCEST信号(APT信号)も増加させることが可能となる。 As described above, a CEST pulse sequence (TR = 5000 ms, echo time = 6 ms, number of matrices = 128 × 128, number of echoes: 128 echoes / shot) is performed using sequential irradiation with a 4-channel type coil. The actual output of the high-frequency magnetic field in the cases of 8 (d) and (f) (duty ratio 25%) is as shown in FIG. 8 (duty ratio) in FIG. 50%) can be increased about three times (that is, about 10% to about 32%). For this reason, it is possible to increase the CEST signal (APT signal) proportional to the irradiation energy (time integration value) of the selective saturation pulse.
1:被検体、2:静磁場コイル、3:傾斜磁場コイル、4:シムコイル、5:送信コイル、5−1〜5−4:チャンネル、5−s:シールド、6:受信コイル、7:電源、7−1〜7−4:系統、8:受信機、9:計算機、10:表示装置、11:記憶装置、12:傾斜磁場用電源、13:シム用電源、14:シーケンス制御装置、15:入力装置、100:MRI装置、151:選択飽和パルス、51:プリパルスシーケンス、52:計測用パルスシーケンス、200:MRI装置、300:MRI装置、RF:高周波磁場、Gz:Z軸方向の傾斜磁場、Gy:Y軸方向の傾斜磁場、Gx:X軸方向の傾斜磁場、TR:繰り返し時間、A/D:磁気共鳴信号を受信してA/D変換する時間。 1: subject, 2: static coil, 3: gradient coil, 4: shim coil, 5: transmission coil, 5-1 to 5-4: channel, 5-s: shield, 6: reception coil, 7: power supply 7-1 to 7-4: System, 8: Receiver, 9: Computer, 10: Display device, 11: Storage device, 12: Power supply for gradient magnetic field, 13: Power supply for shim, 14: Sequence control device, 15 : Input device, 100: MRI device, 151: selective saturation pulse, 51: pre-pulse sequence, 52: pulse sequence for measurement, 200: MRI device, 300: MRI device, RF: high-frequency magnetic field, Gz: gradient magnetic field in Z-axis direction , Gy: gradient magnetic field in the Y-axis direction, Gx: gradient magnetic field in the X-axis direction, TR: repetition time, A / D: time for receiving a magnetic resonance signal and performing A / D conversion.
Claims (10)
前記送信コイルは、複数チャンネルを含み、
前記電源は、系統が複数あり、前記系統は、前記チャンネルの1以上にそれぞれ接続され、かつ、デューティ比に応じて最大出力に制限があり、
前記系統から複数の前記チャンネルに順にそれぞれ前記高周波電力パルスを供給し、複数の前記チャンネルから順に前記高周波磁場パルスを照射させることにより前記送信コイル全体として所定値以下の非照射時間で複数発連続的に前記高周波磁場パルスを照射させた場合に、前記各系統のデューティ比が所定値以下になるように、前記系統の数が設定されていることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 A transmission coil that irradiates a subject with a high-frequency magnetic field pulse, and a power source that is connected to the transmission coil and supplies a high-frequency power pulse;
The transmission coil includes a plurality of channels,
The power supply has a plurality of systems, the systems are respectively connected to one or more of the channels, and the maximum output is limited according to the duty ratio,
The high-frequency power pulse is sequentially supplied to the plurality of channels from the system, and the high-frequency magnetic field pulse is sequentially irradiated from the plurality of channels, thereby continuously generating a plurality of shots with a non-irradiation time equal to or less than a predetermined value as the entire transmission coil. The number of the systems is set so that the duty ratio of each system becomes a predetermined value or less when the high frequency magnetic field pulse is irradiated to the magnetic resonance imaging apparatus.
前記送信コイルは、複数チャンネルを含み、
前記電源は、系統が複数あり、前記系統は、前記チャンネルにそれぞれ接続され、かつ、デューティ比に応じて最大出力に制限があり、
前記系統から複数の前記チャンネルに順にそれぞれ前記高周波電力パルスを供給し、複数の前記チャンネルから順に前記高周波磁場パルスを照射させることにより前記送信コイル全体として所定値以下の非照射時間で複数発連続的に前記高周波磁場パルスを照射させた場合に、前記チャンネルに供給される前記高周波電力パルスのデューティ比が所定値以下になるように、前記チャンネル数が設定されていることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 A transmission coil that irradiates a subject with a high-frequency magnetic field pulse, and a power source that is connected to the transmission coil and supplies a high-frequency power pulse;
The transmission coil includes a plurality of channels,
The power source has a plurality of systems, the systems are respectively connected to the channels, and the maximum output is limited according to the duty ratio,
The high-frequency power pulse is sequentially supplied to the plurality of channels from the system, and the high-frequency magnetic field pulse is sequentially irradiated from the plurality of channels, thereby continuously generating a plurality of shots with a non-irradiation time equal to or less than a predetermined value as the entire transmission coil. The number of channels is set so that the duty ratio of the high-frequency power pulse supplied to the channel is less than or equal to a predetermined value when the high-frequency magnetic field pulse is irradiated to the magnetic resonance imaging device. apparatus.
前記電源は、4以上の系統を有し、
前記送信コイルは、4以上のチャンネルを含み、前記チャンネルごとに前記系統に接続され、
前記4以上のチャンネルの各チャンネルから順に所定値以下の非照射時間で前記高周波磁場パルスを照射することにより、前記送信コイル全体として前記高周波磁場パルスを複数発連続的に照射することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 A transmission coil that irradiates a subject with a high-frequency magnetic field pulse, and a power source that is connected to the transmission coil and supplies a high-frequency power pulse;
The power source has four or more systems,
The transmission coil includes four or more channels, and is connected to the system for each channel,
A plurality of the high-frequency magnetic field pulses are continuously irradiated as the entire transmission coil by irradiating the high-frequency magnetic field pulses sequentially from each of the four or more channels with a non-irradiation time of a predetermined value or less. Magnetic resonance imaging apparatus.
前記送信コイルは、複数チャンネルを含み、
前記電源は、系統が複数あり、前記系統は、前記チャンネルにそれぞれ接続され、かつ、デューティ比に応じて最大出力に制限があり、
前記系統から複数の前記チャンネルに順にそれぞれ前記高周波電力パルスを供給し、複数の前記チャンネルから順に前記高周波磁場パルスを照射させることにより前記送信コイル全体として所定値以下の非照射時間で複数発連続的に前記高周波磁場パルスを照射させた場合に、前記選択部は、前記チャンネルに供給される前記高周波電力パルスのデューティ比が所定値以下になるように、前記高周波電力パルスを供給するチャンネル数を設定することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 A transmission coil that irradiates a subject with a high-frequency magnetic field pulse, a power source that is connected to the transmission coil and supplies a high-frequency power pulse, and a selection unit,
The transmission coil includes a plurality of channels,
The power source has a plurality of systems, the systems are respectively connected to the channels, and the maximum output is limited according to the duty ratio,
The high-frequency power pulse is sequentially supplied to the plurality of channels from the system, and the high-frequency magnetic field pulse is sequentially irradiated from the plurality of channels, thereby continuously generating a plurality of shots with a non-irradiation time equal to or less than a predetermined value as the entire transmission coil. When the high-frequency magnetic field pulse is irradiated to the channel, the selection unit sets the number of channels for supplying the high-frequency power pulse so that a duty ratio of the high-frequency power pulse supplied to the channel is equal to or less than a predetermined value. A magnetic resonance imaging apparatus.
前記高周波磁場パルスの高周波磁場分布の均一度を高めるために、前記高周波磁場パルスの振幅および位相の少なくとも一方を調整する演算部をさらに有し、
前記演算部は、前記複数のチャンネルから1チャンネルずつ順番に送信を行う際に、4つ以上の所定の数の連続照射された前記高周波磁場パルスを1セットとし、この1セットの高周波磁場パルスの高周波磁場分布から均一度指標を算出し、前記均一度指標に基づいて用いて前記高周波磁場パルスの振幅および位相の少なくとも一方を調整することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
In order to increase the homogeneity of the high-frequency magnetic field distribution of the high-frequency magnetic field pulse, it further has an arithmetic unit for adjusting at least one of the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field pulse,
The arithmetic unit, when transmitting one channel at a time from the plurality of channels, takes four or more predetermined numbers of the high-frequency magnetic field pulses that are continuously irradiated as one set, and the one set of high-frequency magnetic field pulses A magnetic resonance imaging apparatus, wherein a uniformity index is calculated from a high-frequency magnetic field distribution, and at least one of an amplitude and a phase of the high-frequency magnetic field pulse is adjusted based on the uniformity index.
前記送信コイルは、4以上のチャンネルを含み、2チャンネル以上の複数チャンネルを1セットとする複数のセットを有し、
前記電源は、系統が複数あり、前記系統は、前記チャンネルの1以上にそれぞれ接続され、かつ、デューティ比に応じて最大出力に制限があり、
前記1セットの前記複数チャンネルに同時に前記系統から前記高周波電力パルスを供給し、前記1セットの複数のチャンネルから同時に前記高周波磁場パルスを照射する動作を、前記セットごとに順に行うことにより、前記送信コイル全体として所定値以下の非照射時間で、前記高周波磁場パルスの同時照射を複数回連続的に行った場合に、前記各系統のデューティ比が所定値以下になるように、前記系統の数が設定されていることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 A transmission coil that irradiates a subject with a high-frequency magnetic field pulse, and a power source that is connected to the transmission coil and supplies a high-frequency power pulse;
The transmission coil includes a plurality of sets including four or more channels and one set of two or more channels.
The power supply has a plurality of systems, the systems are respectively connected to one or more of the channels, and the maximum output is limited according to the duty ratio,
The transmission is performed by sequentially performing the operation of supplying the high-frequency power pulse from the system to the plurality of channels of the one set and irradiating the high-frequency magnetic field pulse from the plurality of channels of the one set at the same time for each set. When the simultaneous irradiation of the high-frequency magnetic field pulse is continuously performed a plurality of times with a non-irradiation time equal to or less than a predetermined value as a whole coil, the number of the systems is set so that the duty ratio of each system is equal to or less than a predetermined value. A magnetic resonance imaging apparatus characterized by being set.
前記高周波磁場パルスの高周波磁場分布の均一度を高めるために、前記高周波磁場パルスの振幅および位相の少なくとも一方を調整する演算部をさらに有し、
前記演算部は、前記1セット内の前記複数のチャンネルからそれぞれ照射される高周波磁場パルスの高周波磁場分布から均一度指標を算出し、前記均一度指標に基づいて用いて前記高周波磁場パルスの振幅および位相の少なくとも一方を調整することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 9,
In order to increase the homogeneity of the high-frequency magnetic field distribution of the high-frequency magnetic field pulse, it further has an arithmetic unit for adjusting at least one of the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field pulse,
The calculation unit calculates a uniformity index from the high-frequency magnetic field distribution of the high-frequency magnetic field pulses irradiated from the plurality of channels in the set, and uses the high-frequency magnetic field pulse based on the uniformity index and A magnetic resonance imaging apparatus characterized by adjusting at least one of phases.
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