磁気共鳴の空間的情報の取得方法

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【発明の名称】	磁気共鳴の空間的情報の取得方法
【発明者】	【氏名】上野照剛【氏名】入口紀男
【要約】	【課題】高周波磁界が不均一であってもこれを補償した磁気共鳴画像情報を得ることが可能な手段を提供すること。【解決手段】フリップ角を微小にした磁気共鳴情報を取得する第１のステップと、フリップ角をθにした磁気共鳴情報を取得する第２のステップと、フリップ角を２・θにした磁気共鳴情報を取得する第３のステップと、第１のステップ、第２のステップ、および、第３のステップでの磁気共鳴信号の強度を夫々Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂として、Ｉ₁²／（Ｉ₀・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ））なる式で演算を行った信号強度に対応する情報を得る第４のステップとを含む磁気共鳴の空間的情報の取得方法である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】静磁場中に被検査体を置き、該静磁場の方向に対して垂直な方向を有する高周波磁界を印加することによって前記被検査体内の原子核スピンを励起し、励起された原子核スピンの巨視的磁化のフリップ角（Ｅｕｌｅｒｎｕｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅ）が一定となように前記高周波磁界を発生させるための電力を与えて磁気共鳴を発生させ、発生させた磁気共鳴による磁気共鳴信号に基づいて、被検査体の磁気共鳴の空間的情報を取得する方法において、前記フリップ角を微小にするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第１のステップと、前記フリップ角をθにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第２のステップと、前記フリップ角を２・θにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第３のステップと、前記第１のステップ、第２のステップ、および、第３のステップで得られた磁気共鳴情報における磁気共鳴信号の強度を夫々Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂として、Ｉ₁²／（Ｉ₀・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ））なる式で演算を行った信号強度に対応する情報を得る第４のステップとを含むことを特徴とする磁気共鳴の空間的情報の所得方法。
【請求項２】静磁場中に被検査体を置き、該静磁場の方向に対して垂直な方向を有する高周波磁界を印加することによって前記被検査体内の原子核スピンを励起し、励起された原子核スピンの巨視的磁化のフリップ角（Ｅｕｌｅｒｎｕｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅ）が一定となように前記高周波磁界を発生させるための電力を与えて磁気共鳴を発生させ、発生させた磁気共鳴による磁気共鳴信号に基づいて、被検査体の磁気共鳴の空間的情報を取得する方法において、前記フリップ角を微小にするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第１のステップと、前記フリップ角をθにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第２のステップと、前記フリップ角を２・θにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第３のステップと、前記第１のステップ、第２のステップ、および、第３のステップで得られた磁気共鳴情報における磁気共鳴信号の強度を夫々Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂として、Ｉ₁⁴／（Ｉ₀・Ｉ₂²・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ）² ）なる式で演算を行った信号強度に対応する情報を得る第４のステップとを含むことを特徴とする磁気共鳴の空間的情報の取得方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴（エムアール、Magnetic Resonance、ＭＲ）の原理を利用して、磁気共鳴画像、磁気共鳴分光曲線等の磁気共鳴の空間的情報を取得する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴周波数（ν₀＝（１／２π）ω₀）は、原子核の種類に固有の物理量であり、磁気共鳴周波数ν₀は、周囲の磁束密度（磁場強度Ｂ₀）に比例する（ν₀＝（１／２π）γＢ₀、γは原子核の種類に固有の磁気回転比）。例えば、人体に多量に含まれる水素原子核（¹Ｈ、プロトン）の磁気共鳴周波数は、磁束密度１Ｔ（テスラ）の静磁場中では約４２（ＭＨｚ）である。
【０００３】プロトンは、この共鳴周波数で歳差運動を行い、歳差運動を行うプロトンが複数集まると、静磁場の磁界方向に、いわゆる巨視的磁化が発生する。そして、静磁場の磁界方向と垂直な方向の磁場を発生するＲＦ（radio frequency ）コイルに電力を供給して歳差運動と同一の周波数の高周波磁界を発生させたときに、巨視的磁化が基準方向（静磁場の方向）から傾斜する。
【０００４】この傾斜角度θはフリップ角と称され、ＲＦコイルへの電力供給量に応じて変化する。そして、巨視的磁化のフリップ角θが一定、例えば９０°であるような電力をＲＦコイルに与えると、ＲＦコイルには９０°傾斜した巨視的磁化の作用によって、ファラデーの電磁誘導の原理に基づき起電力が発生し、この起電力が磁気共鳴信号となる。
【０００５】もちろん、巨視的磁場の傾斜角は９０°でなくても良く、０°以外であれば巨視的磁場の正弦成分（ sinθ）が存在すれば、起電力は発生する。もちろん、フリップ角θが９０°であるときは sinθ＝１となり、最大の起電力が発生する。
【０００６】そして、この磁気共鳴信号を検出して、磁気共鳴画像や磁気共鳴分光曲線が作成される。磁気共鳴画像の作成を行なうには、まず、巨視的磁化のフリップ角を例えば９０°とするための電力をＲＦコイルに供給するとともに、スライス位置を決めるためのスライス選択傾斜磁場コイルに電力供給を行なう。さらに、位相エンコード傾斜磁場コイルへ電力供給を行う。このとき、位相エンコード傾斜磁場コイルへの電力供給をＮ回（Ｎは整数）繰り返すことによって、位相エンコードコイルへの電力供給量が徐々に変化するようにして、徐々に傾斜磁場を変化させていくようにしている。さらに、読み出し傾斜磁場コイル（リードアウトコイル）への電力供給を行ないながら、ＲＦコイルによって検出された共鳴信号を検出し、検出された信号に対して、二次元のフーリエ変換等のアルゴリズムを用いた処理を行なうことによって、被検査体の磁気共鳴画像を作成する。
【０００７】また、磁気共鳴分光曲線の作成を行なうには、まず、巨視的磁化のフリップ角を例えば９０°とするための電力をＲＦコイルに供給するとともに、スライス位置を決めるためのスライス選択傾斜磁場コイルに電力供給を行なう。このスライス選択傾斜磁場コイルへの電力供給は空間的に三方向について行って、空間中の特定箇所を関心体積として定めるようにして、さらに、このスライス位置に対してＲＦコイルによって検出された信号に対して、一次元のフーリエ変換等のアルゴリズムを用いた処理を行なうことによって、被検査体の磁気共鳴分光曲線を作成する。なお、以上の処理は公知の技術である磁気共鳴映像法や磁気共鳴分光法の一例の概要を述べたにすぎない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、巨視的磁化のフリップ角を被検査体中で一定、例えば９０°とするタめには、ＲＦコイルに所定量の電力を供給して、被検査体中で均一な高周波磁界を発生させることが必要である。
【０００９】しかしながら、現実には、ＲＦコイルを構成する導電性の巻回物（導体リング）に高周波電流を流して高周波磁界を発生させると、導体リングの中心近房では均一な高周波磁界が得られるものの、導体リングの巻回部近傍では高周波磁界が均一にならないため正確な磁気共鳴画像を得ることはできなかった。
【００１０】しかも、有限の長さの導体リングを用いてＲＦコイルをどのように設計しようとも、被検査体全体に渡って均一な高周波磁界を加えるようにするのは困難であることが知られていた。
【００１１】本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した情報を得ることが可能な手段を提供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１に係る発明によれば、静磁場中に被検査体を置き、該静磁場の方向に対して垂直な方向を有する高周波磁界を印加することによって前記被検査体内の原子核スピンを励起し、励起された原子核スピンの巨視的磁化のフリップ角（Ｅｕｌｅｒｎｕｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅ）が一定となように前記高周波磁界を発生させるための電力を与えて磁気共鳴を発生させ、発生させた磁気共鳴による磁気共鳴信号に基づいて、被検査体の磁気共鳴の空間的情報を取得する方法において、前記フリップ角を微小にするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第１のステップと、前記フリップ角をθにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第２のステップと、前記フリップ角を２・θにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第３のステップと、前記第１のステップ、第２のステップ、および、第３のステップで得られた磁気共鳴情報における磁気共鳴信号の強度を夫々Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂として、Ｉ₁²／（Ｉ₀・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ））なる式で演算を行った信号強度に対応する情報を得る第４のステップとを含むことを特徴とする磁気共鳴の空間的情報の取得方法が提供される。
【００１３】これによれば、フリップ角を微小にした磁気共鳴情報、フリップ角をθにした磁気共鳴情報、および、フリップ角を２・θにした磁気共鳴情報の夫々に対応する磁気共鳴信号強度Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂を用いて、自由誘導減衰（Free InductionDecay,FID) 信号を取得して磁気共鳴画像を得る際にフリップ角θに依存しない情報を得られるような演算を行うので、例えばフィールドエコー法を用いて磁気共鳴画像を得る際に、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが可能となる。
【００１４】また、請求項２に係る発明によれば、静磁場中に被検査体を置き、該静磁場の方向に対して垂直な方向を有する高周波磁界を印加することによって前記被検査体内の原子核スピンを励起し、励起された原子核スピンの巨視的磁化のフリップ角（Ｅｕｌｅｒｎｕｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅ）が一定となように前記高周波磁界を発生させるための電力を与えて磁気共鳴を発生させ、発生させた磁気共鳴による磁気共鳴信号に基づいて、被検査体の磁気共鳴の空間的情報を取得する方法において、前記フリップ角を微小にするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第１のステップと、前記フリップ角をθにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第２のステップと、前記フリップ角を２・θにするように電力を与えて磁気共鳴情報を取得する第３のステップと、前記第１のステップ、第２のステップ、および、第３のステップで得られた磁気共鳴情報における磁気共鳴信号の強度を夫々Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂として、Ｉ₁⁴／（Ｉ₀・Ｉ₂²・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ）² ）なる式で演算を行った信号強度に対応する情報を得る第４のステップとを含むことを特徴とする磁気共鳴の空間的情報の取得方法が提供される。
【００１５】これによれば、フリップ角を微小にした磁気共鳴情報、フリップ角をθにした磁気共鳴情報、および、フリップ角を２・θにした磁気共鳴情報の夫々に対応する磁気共鳴信号強度Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂を用いて、再収束（Refocused ）信号を取得して磁気共鳴の空間的情報を得る際にフリップ角θに依存しない情報を得られるような演算を行うので、例えばスピンエコー法を用いて磁気共鳴画像を得る際に、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の理解の容易化を図るため、まず、本発明の目的を図示説明し、その後にブロック図を参照して、本発明の具体的な実施方法について説明する。
【００１７】図１は、静磁場Ｂ₀中に被検査体２をおき、ＲＦコイル１によってこの被検査体２に、静磁場Ｂ₀に垂直な方向の高周波磁場Ｂ₁を印加した様子を示している。そして、この被検査体２は、ＲＦコイル１に比べて大きなものを想定している。ここで、被検査体２のＲＦコイル１を含む面での断面上の最も長い距離が、ＲＦコイル１の半径以上であれば、通常、被検査体２は、ＲＦコイル１に比べて大きなものであるといえる。
【００１８】さて、このような被検査体２に対しては、ＲＦコイル１によって均一な高周波磁場Ｂ₁を印加することは困難であり、ＲＦコイル１中心近傍では比較的磁界強度が小さく、一方、ＲＦコイル１の巻回部近傍では比較的磁界強度が大きい。
【００１９】一般に、巨視的磁場が倒れる角周波数ω_fは、ω_f＝γ・Ｂ_rfとなるため、ＲＦコイル１に巨視的磁場が所定の角度だけ倒れるように電力を供給しても、ＲＦコイル１中心近傍での巨視的磁場の傾き角度θ₄は、ＲＦコイル１の巻回部近傍での巨視的磁場の傾き角度θ₃より大きくなる。
【００２０】したがって、傾斜した巨視的磁場の静磁場Ｂ₀と垂直な成分（点線矢印で図示）は被検査体２の場所で異なってしまい、このことは、被検査体２に対する巨視的磁場が所定の角度だけ倒れるようにＲＦコイル１に電力を供給しても巨磁気共鳴信号の検出レベルに差が生じてしまうことを意味する。
【００２１】そこで、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが必要であり、発明者等はこれを解決する手段を提案するに至った。以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。図２は、本発明に係る方法を実施するためのシステム構成を示すブロック図である。被検査体５０を載置する架台６０が配設されており、この回りには、ある方向に静磁場Ｂ₀を発生させるコイルであるＢ₀コイル７８と、ＲＦコイル７０と、位相エンコード傾斜磁場コイルとして機能するＧ_Pコイル７２と、スライス位置を定めるスライス選択傾斜磁場コイルとして機能するＧ_Sコイル７６と、読み出し傾斜磁場コイル（リードアウトコイル）として機能するＧ_rコイル７４とが設置されている。なお、被検査体５０に対する磁気共鳴映像を得るための各コイルの有効な設置態様は、公知の技術にて開示されている。
【００２２】また、Ｂ₀コイル７８、Ｇ_rコイル７４、Ｇ_Sコイル７６、および、Ｇ_Pコイル７２の夫々には、Ｂ₀電源３６、Ｇ_r電源３４、Ｇ_S電源３２、および、Ｇ_P電源３０が、電力供給可能に接続されている。Ｇ_r電源３４、Ｇ_S電源３２、および、Ｇ_P電源３０は、与えられた起動信号に応じて、対応するコイルに電力を供給する。
【００２３】ＲＦコイル７０には、与えられた起動信号に応じて起動する出力パワーアンプ４２と自身との接続動作、または、検出プリアンプ４４と自身との接続動作を、与えられた制御信号により交互に行うスイッチング回路４０が接続されている。
【００２４】出力パワーアンプ４２とＲＦコイル７０とが接続されることによって、出力パワーアンプ４２からＲＦコイル７０への電力供給が可能となり、一方、検出プリアンプ４４とＲＦコイル７０とが接続されることによって、ＲＦコイル７０で得られる磁気共鳴信号が検出プリアンプ４４で増幅され、さらに、この増幅信号は、中間アンプ４６で増幅されてコンピュータ１０に供給されるようになっているタイミングコントローラ２０は、与えられた動作開始信号に応じて、Ｇ_r電源３４、Ｇ_S電源３２、Ｇ_P電源３０、および、出力パワーアンプ４２の起動信号やスイッチング回路４０の制御信号を、所定のタイミングで供給する。
【００２５】コンピュータ１０には、各種のコマンドを与えるためのキーボード１２と、画像処理結果等を表示するディスプレイ１４が接続されていて、タイミングコントローラ２０への動作開始信号の供給や、中間アンプ４６の出力信号をフーリエ変換して磁気共鳴画像を求める処理を含む本発明に係る処理を行う。コンピュータ１０は、例えば、動作プログラムを内蔵したＲＯＭ等の記憶媒体、ワークエリアとして機能するＲＡＭ、および、動作プログラムにしたがった動作を行うＣＰＵ等の電子デバイスにて実現可能である。
【００２６】さて、このシステムの動作を説明する。なお、以下、磁気共鳴画像の処理について具体的に説明するが、もちろん、磁気共鳴分光曲線の作成にも適用可能である。まず、フィールドエコー法を用いた磁気共鳴画像の取得処理を利用した実施の形態について、図５のフローチャートと図３のタイミングチャートを参照して説明する。
【００２７】ステップＳ５００において、フリップ角が１０°程度の微小角（「ｍ・θ」とする）として画像取得処理を行う。まず、オペレータが、キーボード１２を操作して動作開始のコマンドを与えると、コンピュータ１０は、タイミングコントローラ２０に動作開始信号を与える。
【００２８】タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と出力パワーアンプ４２とを接続させ、さらに、図３のタイミングチャートに示すように、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対してフリップ角「ｍ・θ」に相当するパルス（α°＝ｍ・θ）を供給するようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_pコイル７６への電力供給をさせる。
【００２９】さらに、Ｇ_P電源３０に起動信号を与えて、Ｇ_P電源３０に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給をさせる。なお、磁気共鳴画像を取得するためには、図３のタイミングチャートで示される動作を、１回目からＮ回目（Ｎは、例えば２５６）までＮ回繰り返す必要があり（即ち、Ｔｒの期間での動作を繰り返す）、Ｇ_P電源３０は、Ｎ回の繰り返し動作によって、徐々に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給量を多くするようにしてある。なお、実際には、このＮ回の繰り返しを、さらに、Ｍ回（Ｍは、例えば２５６）繰り返して画像を得る。
【００３０】次に、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と検出プリアンプ４４を接続させ、さらに、図３のタイミングチャートに示すように、Ｇ_r電源３４に起動信号を与えて、Ｇ_r電源３４に、Ｇ_rコイル７４への電力供給をさせながら、ＲＦコイル７０で検出された共鳴信号を検出プリアンプ４４に導く。検出プリアンプ４４で増幅された信号は、さらに、中間アンプ４６で増幅されてコンピュータ１０に送られ、コンピュータ１０は、２次元（ｐ方向およびｒ方向）のフーリエ変換等の公知のアルゴリズムを用いた処理を行って、被検査体５０のフリップ角「ｍ・θ」での磁気共鳴画像を取得する。コンピュータ１０は内蔵された図示しないメモリ（記憶手段）に各画素でのエコー信号の強度情報を格納しておく。
【００３１】なお、フィールドエコー法では、Ｇ_rコイル７４への電力供給を行うとき、図中ａからｂでは、空間的に磁場が不均一になってスピンがばらばらになり、ある所では速くまた他のある所では遅くまわりマクロ的には巨視的磁化は零になるが、図中ｃからｄでＧ_rコイル７４によって発生させる磁場を反転させると、斜線部Ａと斜線部Ｂとの面積が等しくなる点ｅで、Ｇ_rコイル７４によって発生させた磁場がキャンセルされる。よって、ｂからｃで速くまわっていたスピンはｄからｅでは遅くなるとともに、ｂからｃで遅くまわっていたスピンはｄからｅでは速くなるため、点ｅで再度、巨視的磁化が結ばれて磁気共鳴信号が発生する。
【００３２】次に、ステップＳ５１０において、被検査体５０のフリップ角θでの磁気共鳴画像を得る。この処理では、タイミングコントローラ２０は、フリップ角θでの磁気共鳴画像を得るように、出力パワーアンプ４２を起動する点に特徴があり、これ以外の点では、ステップＳ５００での処理と変わるところがない。まず、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と出力パワーアンプ４２とを接続させ、さらに、図３のタイミングチャートに示すように、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対してフリップ角θに相当するパルス（α°＝θ）を供給するようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_pコイル７６への電力供給をさせる。
【００３３】さらに、Ｇ_P電源３０に起動信号を与えて、Ｇ_P電源３０に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給をさせる。なお、磁気共鳴画像を取得するためには、図３のタイミングチャートで示される動作を、１回目からＮ回目（Ｎは、例えば２５６）までＮ回繰り返す必要があり（即ち、Ｔｒの期間での動作を繰り返す）、Ｇ_P電源３０は、Ｎ回の繰り返し動作によって、徐々に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給量を多くするようにしてある。なお、実際には、このＮ回の繰り返しを、さらに、Ｍ回（Ｍは、例えば２５６）繰り返して画像を得る。
【００３４】次に、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と検出プリアンプ４４を接続させ、さらに、図３のタイミングチャートに示すように、Ｇ_r電源３４に起動信号を与えて、Ｇ_r電源３４に、Ｇ_rコイル７４への電力供給をさせながら、ＲＦコイル７０で検出された共鳴信号を検出プリアンプ４４に導く。検出プリアンプ４４で増幅された信号は、さらに、中間アンプ４６で増幅されてコンピュータ１０に送られ、コンピュータ１０は、２次元（ｐ方向およびｒ方向）のフーリエ変換等の公知のアルゴリズムを用いた処理を行って、被検査体５０のフリップ角「θ」での磁気共鳴画像を取得する。コンピュータ１０は内蔵された図示しないメモリ（記憶手段）に各画素でのエコー信号の強度情報を格納しておく。
【００３５】さらに、ステップＳ５２０において、被検査体５０のフリップ角「２・θ」での磁気共鳴画像を取得する。なお、この処理は、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と出力パワーアンプ４２とを接続させ、さらに、図３のタイミングチャートに示すように、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対してフリップ角「２・θ」に相当するパルス（α°＝２・θ）を供給するようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_pコイル７６への電力供給をさせ、以下、ステップＳ５１０と同様な処理を行えばよい。コンピュータ１０は内蔵された図示しないメモリ（記憶手段）に各画素でのエコー信号の強度情報を格納しておく。
【００３６】そして、ステップＳ５３０においては、コンピュータ１０は、ステップＳ５００の処理、ステップＳ５１０の処理、および、ステップＳ５２０の処理で得られてメモリ内に格納しておいた夫々のエコー信号の強度情報を用いて、高周波磁場の不均一を補正するための画像処理を行う。なお、この処理は全画素に対して画素単位に行えばよい。
【００３７】以下、この処理内容について説明する。フィールドエコーの信号強度Ｉ_FEは、以下の式１で与えられることが知られている。
Ｉ_FE＝ρ・θ_s・ｓｉｎθ・（１－ｅｘｐ（－Ｔ_r／Ｔ₁））・ｅｘｐ（－Ｔ_e／Ｔ_2s）（式１）
ここで、ｅｘｐは自然対数の底のべき乗、θはフリップ角、Ｔ_r（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｔｉｍｅ）は繰り返し時間（図３に図示）、Ｔ₁は物質の縦緩和時間、Ｔ_eは励起から信号取得までの時間（図３に図示）、Ｔ_2s（ティーツースター）は物質の横緩和時間Ｔ₂に周囲の磁場不均一を考慮して短くなった時間、θ_sはフリップ角θに比例する変数である。
【００３８】今、「（１－ｅｘｐ（－Ｔ_r／Ｔ₁））・ｅｘｐ（－Ｔ_e／Ｔ_2s）＝定数＝Ｘ」とすれば、式１は「Ｉ_FE＝ρ・θ_s・ｓｉｎθ・Ｘ」となる。また、θ_s＝ｎ・θとする。
【００３９】ステップＳ５００、５１０、５２０で取得した画像における、ある画素に対するフィールドエコーの信号強度を夫々、Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂とすると以下のようになる。即ち、Ｉ₀＝ρ・Ｘ・（ｎ・θ）・ｓｉｎｍθ＝ρ・Ｘ・ｎ・ｍ・θ²（ｍθは微小なためｓｉｎｍθをｍθで近似）、Ｉ₁＝ρ・Ｘ・（ｎ・θ）・ｓｉｎθ、Ｉ₂＝ρ・Ｘ・（ｎ・θ）・ｓｉｎ２θ＝２・ρ・Ｘ・（ｎ・θ）・ｓｉｎθ・ｃｏｓθとなる。
【００４０】したがって、「Ｉ₁²／（Ｉ₀・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ））」を求めると以下のようになる。
Ｉ₁²／（Ｉ₀・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ））＝（ρ・Ｘ・（ｎ・θ）・ｓｉｎθ）² ／（（ρ・Ｘ・ｎ・ｍ・θ²）・（１－（ｃｏｓθ）² ）＝ρ・Ｘ・ｎ／ｍとなる。
【００４１】これによれば、フリップ角θに依存しない画像情報を得られるようになり、コンピュータ１０は、このような画像処理を画素毎に行って得られた画像情報をディスプレイ１４に表示する。このようにして、フィールドエコー法を用いて磁気共鳴画像を得る際に、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが可能となる。
【００４２】次に、スピンエコー法を用いた磁気共鳴画像の取得処理を利用した実施の形態について、図５のフローチャートと図４のタイミングチャートを参照して説明する。
【００４３】ステップＳ５００において、フリップ角が１０°程度の微小角（「ｍ・θ」とする）として画像取得処理を行う。まず、オペレータが、キーボード１２を操作して動作開始のコマンドを与えると、コンピュータ１０は、タイミングコントローラ２０に動作開始信号を与える。
【００４４】タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と出力パワーアンプ４２とを接続させ、さらに、図４のタイミングチャートに示すように、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対してフリップ角「ｍ・θ」に相当するパルス（α°＝ｍ・θ）を供給するようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_pコイル７６への電力供給をさせる。
【００４５】さらに、Ｇ_P電源３０に起動信号を与えて、Ｇ_P電源３０に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給をさせる。なお、磁気共鳴画像を取得するためには、図４のタイミングチャートで示される動作を、１回目からＮ回目（Ｎは、例えば２５６）までＮ回繰り返す必要があり（即ち、Ｔｒの期間での動作を繰り返す）、Ｇ_P電源３０は、Ｎ回の繰り返し動作によって、徐々に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給量を多くするようにしてある。なお、実際には、このＮ回の繰り返しを、さらに、Ｍ回（Ｍは、例えば２５６）繰り返して画像を得る。
【００４６】さらに、タイミングコントローラ２０は、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対し１８０°パルスを与えるようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_Sコイル７６への電力供給をさせる。
【００４７】次に、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と検出プリアンプ４４を接続させ、さらに、図４のタイミングチャートに示すように、Ｇ_r電源３４に起動信号を与えて、Ｇ_r電源３４に、Ｇ_rコイル７４への電力供給をさせながら、ＲＦコイル７０で検出された共鳴信号を検出プリアンプ４４に導く。検出プリアンプ４４で増幅された信号は、さらに、中間アンプ４６で増幅されてコンピュータ１０に送られ、コンピュータ１０は、２次元（ｐ方向およびｒ方向）のフーリエ変換等の公知のアルゴリズムを用いた処理を行って、被検査体５０のフリップ角「ｍ・θ」での磁気共鳴画像を取得する。コンピュータ１０は内蔵された図示しないメモリ（記憶手段）に各画素でのエコー信号の強度情報を格納しておく。
【００４８】次に、ステップＳ５１０において、被検査体５０のフリップ角θでの磁気共鳴画像を得る。この処理では、タイミングコントローラ２０が、フリップ角θでの磁気共鳴画像を得るように、出力パワーアンプ４２を起動する点に特徴があり、これ以外の点では、ステップＳ５００での処理と変わるところがない。まず、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と出力パワーアンプ４２とを接続させ、さらに、図４のタイミングチャートに示すように、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対してフリップ角θに相当するパルス（α°＝θ）を供給するようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_pコイル７６への電力供給をさせる。
【００４９】さらに、Ｇ_P電源３０に起動信号を与えて、Ｇ_P電源３０に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給をさせる。なお、磁気共鳴画像を取得するためには、図４のタイミングチャートで示される動作を、１回目からＮ回目（Ｎは、例えば２５６）までＮ回繰り返す必要があり（即ち、Ｔｒの期間での動作を繰り返す）、Ｇ_P電源３０は、Ｎ回の繰り返し動作によって、徐々に、Ｇ_Pコイル７２への電力供給量を多くするようにしてある。なお、実際には、このＮ回の繰り返しを、さらに、Ｍ回（Ｍは、例えば２５６）繰り返して画像を得る。
【００５０】さらに、タイミングコントローラ２０は、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対し１８０°パルスを与えるようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_Sコイル７６への電力供給をさせる。
【００５１】次に、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と検出プリアンプ４４を接続させ、さらに、図４のタイミングチャートに示すように、Ｇ_r電源３４に起動信号を与えて、Ｇ_r電源３４に、Ｇ_rコイル７４への電力供給をさせながら、ＲＦコイル７０で検出された共鳴信号を検出プリアンプ４４に導く。検出プリアンプ４４で増幅された信号は、さらに、中間アンプ４６で増幅されてコンピュータ１０に送られ、コンピュータ１０は、２次元（ｐ方向およびｒ方向）のフーリエ変換等の公知のアルゴリズムを用いた処理を行って、被検査体５０のフリップ角「θ」での磁気共鳴画像を取得する。コンピュータ１０は内蔵された図示しないメモリ（記憶手段）に各画素でのエコー信号の強度情報を格納しておく。
【００５２】さらに、ステップＳ５２０において、被検査体５０のフリップ角「２・θ」での磁気共鳴画像を取得する。なお、この処理は、タイミングコントローラ２０は、スイッチング回路４０に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０と出力パワーアンプ４２とを接続させ、さらに、図４のタイミングチャートに示すように、出力パワーアンプ４２に制御信号を与えて、ＲＦコイル７０に対してフリップ角「２・θ」に相当するパルス（α°＝２・θ）を供給するようにするとともに、スライス位置を決めるためにＧ_S電源３２に起動信号を与えて、Ｇ_S電源３２に、Ｇ_pコイル７６への電力供給をさせ、以下、ステップＳ５１０と同様な処理を行えばよい。コンピュータ１０は内蔵された図示しないメモリ（記憶手段）に各画素でのエコー信号の強度情報を格納しておく。
【００５３】そして、ステップＳ５３０においては、コンピュータ１０は、ステップＳ５００の処理、ステップＳ５１０の処理、および、ステップＳ５２０の処理で得られてメモリ内に格納しておいた夫々のエコー信号の強度情報を用いて、高周波磁場の不均一を補正するための画像処理を行う。なお、この処理は全画素に対して画素単位に行えばよい。
【００５４】以下、この処理内容について説明する。スピンエコーの信号強度Ｉ_sEは、以下の式２で与えられることが知られている。
Ｉ_sE＝ρ・θ_s・ｓｉｎθ・ｓｉｎ²（θ_r／２）・（１－ｅｘｐ（－Ｔ_r／Ｔ₁））・ｅｘｐ（－Ｔ_e／Ｔ₂）（式２）
ここで、ｅｘｐは自然対数の底のべき乗、θはフリップ角、θ_rはスピン反転角、Ｔ_r（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｔｉｍｅ）は繰り返し時間（図４に図示）、Ｔ₁は物質の縦緩和時間、Ｔ_eは励起から信号取得までの時間（図４に図示）、Ｔ₂（ティーツー）は物質の横緩和時間、θ_sはフリップ角θに比例する変数である。
【００５５】今、「（１－ｅｘｐ（－Ｔ_r／Ｔ₁））・ｅｘｐ（－Ｔ_e／Ｔ₂）＝定数＝Ｙ」とすれば、式２は「Ｉ_sE＝ρ・θ_s・ｓｉｎθ・ｓｉｎ²（θ_r／２）・Ｙ」となる。また、θ_s＝ｎ・θ、θ_r＝４θとする。
【００５６】ステップＳ５００、５１０、５２０で取得した画像における、ある画素に対するフィールドエコーの信号強度を夫々、Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂とすると以下のようになる。即ち、Ｉ₀＝ρ・Ｙ・（ｎ・θ）・ｓｉｎｍθ・ｓｉｎ²２θ＝４・ρ・Ｙ・ｎ・ｍ・θ²・ｓｉｎ²θ・ｃｏｓ²θ（ｍθは微小なためｓｉｎｍθをｍθで近似）、Ｉ₁＝４・ρ・Ｙ・ｎ・θ・ｓｉｎ³θ・ｃｏｓ²θ、Ｉ₂＝８・ρ・Ｙ・ｎ・θ・ｓｉｎ³θ・ｃｏｓ³θとなる。
【００５７】したがって、「Ｉ₁⁴／（Ｉ₀・Ｉ₂²・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ）²）」を求めると以下のようになる。
Ｉ₁⁴／（Ｉ₀・Ｉ₂²・（１－（Ｉ₂／（２・Ｉ₁））² ）² ）＝（６４・ρ⁴ ・Ｙ⁴ ・ｎ⁴・θ⁴・ｓｉｎ¹²θ・ｃｏｓ¹²θ）／（（４・ρ・Ｙ・ｎ・θ²・ｍ・ｓｉｎ²θ・ｃｏｓ²θ）・（６４・ρ²・Ｙ²・ｎ²・θ²・ｓｉｎ⁶θ・ｃｏｓ⁶θ）・（ｓｉｎ²θ）² ）＝ρ・Ｙ・ｎ／（４ｍ）となる。
【００５８】これによれば、フリップ角θに依存しない画像情報を得られるようになり、コンピュータ１０は、このような画像処理を画素毎に行って得られた画像情報をディスプレイ１４に表示する。このようにして、スピンエコー法を用いて磁気共鳴画像を得る際に、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが可能となる。
【００５９】以上説明してきたように、本発明の実施の形態によれば、ＲＦコイルにより被検査対に印加されるる高周波磁場に不均一が生じても、これを補償して画像情報を得ることが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、フリップ角を微小にした磁気共鳴情報、フリップ角をθにした磁気共鳴情報、および、フリップ角を２・θにした磁気共鳴情報の夫々に対応する磁気共鳴信号強度Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂を用いて、ＦＩＤ信号を取得して磁気共鳴の空間的情報を得る際にフリップ角θに依存しない情報を得られるような演算を行うので、例えばフィールドエコー法を用いて磁気共鳴画像を得る際に、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが可能となる。
【００６１】また、請求項２に係る発明によれば、フリップ角を微小にした磁気共鳴情報、フリップ角をθにした磁気共鳴情報、および、フリップ角を２・θにした磁気共鳴情報の夫々に対応する磁気共鳴信号強度Ｉ₀、Ｉ₁、Ｉ₂を用いて、再収束信号を取得して磁気共鳴画像を得る際にフリップ角θに依存しない画像情報を得られるような演算を行うので、例えばスピンエコー法を用いて磁気共鳴画像を得る際に、高周波磁界が不均一であってもこれを補償した画像情報を得ることが可能となる。

【出願人】	【識別番号】３９００２２９１０【氏名又は名称】シーメンス旭メディテック株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１０月３日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】森哲也（外３名）
【公開番号】	特開平１１－１０４１０７
【公開日】	平成１１年（１９９９）４月２０日
【出願番号】	特願平９－２７１５７５