(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検容積体（６）の診断用磁気共鳴装置でのパルスシーケンスの形成方法であって、空間的に９０°に等しくない角度だけ相互に回転された先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する方法において、先行勾配磁場と後続勾配磁場とを時間的に部分的に重畳して形成することを特徴とするパルスシーケンスの形成方法。
【請求項２】
先行勾配磁場のスイッチオフ側縁を後続勾配磁場のスイッチオン側縁と時間的に重畳させる請求項１記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項３】
先行勾配磁場と後続勾配磁場とを、それぞれ相互に垂直に配向された３つの勾配磁場成分（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）によってそれぞれ形成する請求項１記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項４】
先行勾配磁場と後続勾配磁場とを唯一の勾配系を用いて形成する請求項１〜３迄の何れか１記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項５】
少なくとも、先行勾配磁場と後続勾配磁場との時間的に重畳した領域内で、総和値として、先行勾配磁場の目標値と後続勾配磁場の目標値との加算から形成した目標値を、勾配系に供給する請求項４記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項６】
先行勾配磁場の目標値（ＧｘＡ，ＧｙＡ，ＧｚＡ）を、第１の結果ベクトルの方向で、所定ベクトルと第１の初期目標値（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）との第１の積として、第１の回転マトリックス（Ｄ１）と乗算して形成し、後続勾配磁場（ＧｘＢ，ＧｙＢ，ＧｚＢ）の目標値を、第２の結果ベクトルの方向で、所定ベクトルと第２の初期目標値（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）との第２の積として、第２の回転マトリックス（Ｄ２）と乗算して形成する請求項５記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項７】
第１の初期目標値（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）及び第２の初期目標値（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）が、それぞれ相互に独立した３つの初期目標値成分を有する請求項６記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項８】
第１の初期目標値（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）と第２の初期目標値（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）とを、第１の直交座標系内の各成分として形成する請求項６記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項９】
目標値（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）をデジタル形式で一時記憶し、前記一時記憶された値の選出したものを、ＤＭＡ制御形式又はインターラプトルーチン形式で読み出して、勾配系に供給する請求項８記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項１０】
第１の初期目標値の各成分（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）及び第２の初期目標値の各成分（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）を一時記憶し、該一時記憶時に、配属された初期目標値成分の時間的に順次連続する複数の値とは相互に無関係に、その都度一時記憶する請求項７〜９までの何れか１記載のパルスシーケンスの形成方法。
【請求項１１】
被検容積体（６）の診断用磁気共鳴装置でのパルスシーケンスの形成方法を実施するための診断用磁気共鳴装置であって、空間的に９０°に等しくない角度だけ相互に回転された先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段を有している診断用磁気共鳴装置において、先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段は、先行勾配磁場と後続勾配磁場とを時間的に部分的に重畳して形成するように構成されていることを特徴とする診断用磁気共鳴装置。
【請求項１２】
先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段は、先行勾配磁場のスイッチオフ側縁を後続勾配磁場のスイッチオン側縁と時間的に重畳させるように制御される請求項１１記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１３】
先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段によって、先行勾配磁場と後続勾配磁場とが、それぞれ相互に垂直に配向された３つの勾配磁場成分（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）によってそれぞれ形成される請求項１１又は１２記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１４】
先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段は、唯一の勾配系から形成されている請求項１１〜１３迄の何れか１記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１５】
少なくとも、先行勾配磁場と後続勾配磁場との時間的に重畳した領域内で、総和値として、先行勾配磁場の目標値と後続勾配磁場の目標値との加算から形成した目標値を、勾配系に供給する別の手段が設けられている請求項１４記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１６】
先行勾配磁場の目標値（ＧｘＡ，ＧｙＡ，ＧｚＡ）を、第１の結果ベクトルの方向で、所定ベクトルと第１の初期目標値（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）との第１の積として、第１の回転マトリックス（Ｄ１）と乗算して形成し、後続勾配磁場（ＧｘＢ，ＧｙＢ，ＧｚＢ）の目標値を第２の結果ベクトルの方向で、所定ベクトルと第２の初期目標値（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）との第２の積として、第２の回転マトリックス（Ｄ２）と乗算して形成する別の手段が設けられている請求項１５記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１７】
第１の初期目標値（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）及び第２の初期目標値（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）が、それぞれ相互に独立した３つの初期目標値成分を有する請求項１６記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１８】
第１の初期目標値（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）と第２の初期目標値（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）とは、第１の直交座標系内の各成分として形成されている請求項１６又は１７記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項１９】
目標値（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）はデジタル形式で結果緩衝メモリ（１０２，１０４，１０６）に記憶され、前記記憶された値から、ＤＭＡコントローラ又はインターラプトルーチンで読み出されて、勾配系に供給される請求項１８記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項２０】
第１の初期目標値の各成分（ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ）及び第２の初期目標値の各成分（ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ）用に一時緩衝記憶メモリ（８０，８２，８４，８６，８８，９０）が設けられており、該一時緩衝記憶メモリ（８０，８２，８４，８６，８８，９０）は、配属された初期目標値成分の時間的に順次連続する複数の値とは相互に無関係にその都度記憶される請求項１７〜１９迄の何れか１記載の診断用磁気共鳴装置。
【請求項２１】
先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段は、先行勾配磁場を用いて、飽和領域を固定させ、後行勾配磁場を用いて、前記飽和領域とは空間的にずれた診断領域又は別の飽和領域を固定させるように構成されている請求項１１〜２０迄の何れか１記載の装置診断用磁気共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検容積体の診断用磁気共鳴装置でのパルスシーケンスの形成方法であって、空間的に９０°に等しくない角度だけ相互に回転された先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する方法、及び、被検容積体の診断用磁気共鳴装置でのパルスシーケンスの形成方法を実施するための診断用磁気共鳴装置であって、空間的に９０°に等しくない角度だけ相互に回転された先行勾配磁場と後続勾配磁場とを形成する手段を有している診断用磁気共鳴装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
診断磁気共鳴技術では、複雑な測定方法のために、多数のアーチファクトが発生することがある。意図的にしろ、意図的でないにしろ、患者の運動は、磁気共鳴画像形成でのアーチファクトの原因であることが屡々である。画像形成に特に影響があるのは、心臓活動、血流又は一般的な流動体液、呼吸運動、意図的でない運動、例えば、蠕動、しゃっくり、又は、眼球運動、並びに偶然な、患者の動きである。これらの運動全てにより、画像障害が発生し、付加的に、位相エンコーディング方向での周期的な運動ゴースト画像が生じる。運動アーチファクトを最小にするために、幾つかの方法が開発されており、その方法の１つに、パルスシーケンスで、付加的なパルスを用いて予備飽和する方法がある。その際、運動する患者は、付加的な高周波パルスによって飽和され、その結果、その患者からは、本来の診断用パルスシーケンスのうちに、磁気共鳴信号は発生されない。従って、例えば、運動する腹壁の運動アーチファクトを抑圧することができる。飽和スライスは、一般的には、画像スライスと同じ方向ではないので、例えば、先行勾配磁場（それを用いて、飽和すべきスライスが特定される）と後続勾配磁場（別の飽和スライス又は本来の診断パルスシーケンスに属する）とが相互に回転させられる。従来のパルスシーケンスでは、勾配磁場の看過し得ない上昇及び下降時間のために、後続勾配磁場は、先行勾配磁場が完全に減衰して初めて発生される。
【０００３】
ヨーロッパ特許公開第０６３７７５６号公報には、ほぼ同時に、磁気共鳴画像形成用の多数のスライスを励起する方法及び装置が記載されている。そのために、複数の高周波パルスが、種々の周波数で、ほぼ同時に、即ち、最短可能時間間隔で、画像形成容積体内に送信され、そこで、スライス選択勾配磁場が発生される。種々の周波数によって、全て相互に平行に配向された同一スライス選択勾配の元で励起される。励起されたスライスから放射された磁気共鳴信号の、画像形成に必要な位置エンコーディングは、従来のように、相互に、且つ、スライス選択勾配に対して垂直に配向された位相エンコーディング勾配と読み出し勾配を用いて行われる。スライスの予備飽和及び反転のために、スピンエコーシーケンスで、磁気共鳴をほぼ同時に励起することが用いられる。しかし、この方法は、相互に平行に配向されたスライスに限定されている（画像形成のためであれ、又は、予備飽和のためであれ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、被検容積体の診断用磁気共鳴装置でのパルスシーケンスの形成の際、パルスシーケンスを時間的に短縮することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、先行勾配磁場と後続勾配磁場とを時間的に部分的に重畳して形成することにより解決される。
【０００６】
高周波パルスは、その都度、勾配磁場の時間的に一定の平坦部でのみ照射されるので、例えば、勾配磁場の側縁を、各勾配磁場が相互に妨害せずに、時間的に重畳して発生することができる。そうすることによって、信号収集が加速化され、パルスシーケンスの全必要時間を短縮することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
有利な実施例では、少なくとも、先行勾配磁場と後続勾配磁場との時間的に重畳した領域内で、総和値として、先行勾配磁場の目標値と後続勾配磁場の目標値との加算から形成した目標値を、勾配系に供給する。この加算は、制御コンピュータによって相応の制御プログラムの処理により実行することができる。
【０００８】
特に有利な実施例では、先行勾配磁場の目標値を、第１の結果ベクトルの方向で、所定ベクトルと第１の初期目標値との第１の積として、第１の回転マトリックスと乗算して形成し、後続勾配磁場の目標値を、第２の結果ベクトルの方向で、所定ベクトルと第２の初期目標値との第２の積として、第２の回転マトリックスと乗算して形成する。両結果ベクトルは、目標ベクトルに加算される。この目標ベクトルは、勾配系に出力することができる。
【０００９】
別の有利な実施例では、目標値を結果緩衝メモリに記憶し、このメモリから、ＤＭＡコントローラ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）又はインターラプトルーチンで読み出して、勾配系に供給する。結果緩衝メモリを中間接続することによって、目標値のリアルタイム出力を、予め実行すべき回転マトリックス乗算とは無関係にクロックパルス発生器によってトリガすることができるようになる。
【００１０】
別の有利な実施例では、第１の初期目標値の各成分及び第２の初期目標値の各成分を一時記憶する一時緩衝記憶メモリが設けられており、その際、一時緩衝記憶メモリは、配属された初期目標値成分の時間的に順次連続する複数の値とは相互に無関係に、その都度一時記憶する。
【００１１】
先行勾配磁場を用いて、飽和領域を固定させ、後行勾配磁場を用いて、前記飽和領域とは空間的にずれた診断領域又は別の飽和領域を固定させてもよい。
【００１２】
【実施例】
以下、図示の実施例を用いて本発明について説明する。
【００１３】
図１には、人体の解剖学的部分断面図及びアンギオグラフィを形成し、又は、機能的検査も実施することができる診断磁気共鳴装置が示されている。磁気共鳴装置は、コイル１〜４を有しており、該コイルの内部空間の、軸方向の被検容積部６に、ほぼ均一な高磁場強度の基底磁場が形成されている。被検容積部６内には、医療診断に用いる場合には、患者８の被検部分がある。被検容積部６には、独立した付加磁場の発生用の勾配コイル系が配属されている。付加磁場は、勾配磁場として、直交座標系１０の方向ｘ，ｙ，ｚでの、相互に垂直な磁場勾配を有している。図１には、わかり易くするために、勾配コイル１２及び１４しか示されておらず、このコイルは、一対の、対向し合った同形状の勾配コイルと一緒に、ｘ−方向の勾配の発生のために使用される。同形状の、ここには図示していない、ｙ−方向での勾配磁場の発生用の勾配コイルは、患者８に平行に、且つ、患者の上側並びに下側に配置されている。ｚ−方向での勾配磁場の発生用の勾配コイルは、患者８の頭端部及び脚端部の長手方向に対して横断方向に位置している。
【００１４】
更に、磁気共鳴装置は、更に１つの磁気共鳴信号の発生及び収集用に用いられる高周波アンテナ１６を有している。
【００１５】
一点鎖線１８によって囲まれたコイル１〜４、勾配コイル系及び高周波アンテナ１６は、本来の検査装置を構成し、この検査装置は、障害信号の影響を極めて受けないようにする必要があり、高周波遮蔽体によって囲まれている。一点鎖線１８は、高周波遮蔽体を示している。
【００１６】
磁気共鳴装置の、その他の構成要素は、高周波遮蔽体１８の外側に設けられている。磁気コイル１〜４の作動のために、直流電流源２０が設けられている。勾配電流給電部２２は、勾配コイル系に、勾配磁場の形成と消去のために必要な電流を給電する。勾配電流源２２及び勾配コイル系は、磁気共鳴装置の勾配系を一緒に構成する。高周波アンテナ１６は、送受信分波器２４（ここでは切り換えスイッチとして示されている）を介して信号発生及び信号収集用の高周波装置２６と接続されている。高周波装置２６は、受信増幅器２８と高周波送信器３０とを有している。磁気共鳴装置の作動は、制御コンピュータ３２によって制御され、この制御コンピュータには、場合によっては、ここには更に図示していない画像コンピュータを介してモニタ３４が接続されている。制御コンピュータ３２は、殊に、Ｇｘ，Ｇｙ及びＧｚで示されている勾配磁場の他の目標値を発生する。
【００１７】
図２には、勾配エコーパルスシーケンス（ここでは、ＦＬＡＳＨ−２Ｄ−シーケンス）に属する高周波信号及び初期勾配目標値が、その時間を対応して示されている。上側の時間軸４０は、パルスシーケンスで発生されて受信される高周波パルス乃至その充填体が示されている。時間軸４２に沿って、スライス選択勾配Ｇｓの時間特性が示されている。時間軸４４に沿って、時間特性において、読み出し勾配ＧＲが示されている。時間軸４６に沿って、位相エンコーディング勾配ＧＰの時間特性が示されている。勾配ＧＳ，ＧＲ，及びＧＰは、相互に垂直であり、その目標値は、第１の座標系（ＳＲＰ−座標系）の、いわゆる論理勾配値として、デジタル基準点として等距離間隔、例えば、１０μＳで位置している。時間点ｔに属する初期勾配目標値は、その都度、成分Ｇｓ（ｔ），ＧＲ（ｔ），ＧＰ（ｔ）を有する勾配ベクトルを形成する。実際の物理的勾配Ｇｘ，Ｇｙ及びＧｚは、両座標系相互を回転する座標変換によって、論理勾配ＧＳ，ＧＲ，ＧＰから得られる。この回転は、図３を用いて更に説明するように、相応の座標軸の方向のコサインを有する回転マトリックスでの論理勾配値ＧＳ，ＧＲ，ＧＰの乗算によって形成される。
【００１８】
第１の高周波送信パルス５０は、回転マトリックスＤ１を用いて勾配系用の目標値Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚに変換されるスライス選択勾配パルス５２と一緒に形成される。従って、所定のスライスが飽和され、その結果、本来の診断パルスシーケンスの間、スライスによって磁気共鳴信号は受信されない。診断用のパルスシーケンスは、時点ｔ１で開始し、その後、高周波送信パルス５０が減衰する。その際、初期目標値ＧＳ，ＧＲ及びＧＰは、実際の画像形成スライスの回転によって予め設定された他の回転マトリックスＤ２と乗算されて、相応の勾配目標値Ｇｘ，Ｇｙ及びＧｚが発生される。勾配パルス５２及び回転マトリックスＤ１によって定義された先行勾配磁場の時点ｔ１から時点ｔ２に至る迄の重畳領域５１は、勾配パルス５４及び５６及び回転マトリックスＤ２によって定義された後続勾配磁場によって形成される。スライス選択勾配パルス５４及び読み出し勾配パルス５６の第１の部分は、励起されたスピンを相応の方向にディフェージングするために使用される。読み出し勾配磁場がスイッチオフされた後、更にスイッチオンされたスライス選択勾配ＧＳの場合に、高周波励起パルス５８が、小さなフリップ角での励起のために送信される。スライス選択勾配ＧＳと読み出し勾配ＧＲの負のパルス６０及び６２とほぼ同時に、位相エンコーディング勾配パルス６４がスイッチオンされる。それから、読み出し勾配パルス６６の元で、磁気共鳴信号６８が受信される。勾配パルス７０，７２及び７４は、第１位相エンコーディング方向用のパルス列を終わらせる。それに続いて、種々の位相エンコーディング勾配ＧＰによって、矢印７６及び７８によって示されて、別の磁気共鳴信号が受信される。
【００１９】
図３には、概略図で、重畳勾配磁場の発生が示されている。一時緩衝記憶メモリ８０，８２，８４，８６，８８，９０は、それぞれ、相応の勾配の初期目標値で充填されている。その際、指標Ａは、先行勾配磁場に対して示されており、指標Ｂは、後続勾配磁場に対して示されている。指標Ｓは、論理スライス選択勾配に対して示されており、指標Ｒは、論理読み出し勾配に対して示されており、指標Ｐは、論理位相エンコーディング勾配に対して示されている。目標値は、ソフトウェアにより、フォームテーブルＦＯＲＭから相応のスケーリングファクタＳＫＡＬを用いて発生されるので、一時緩衝記憶メモリ８０，８２，８４，８６，８８及び９０を、それぞれ、時間的に順次連続した複数の値を用いて同じ勾配を記憶すると有利である。従って、例えば、それぞれ３０の時間的に順次連続した基準点（勾配磁場の時間経過特性で、３０×１０μｓ＝３００μｓの時間期間をカバーする）が、一時緩衝記憶メモリ８０，８２，８４，８６，８８及び９０に読み込まれる。その際、ＳＲＰ−座標系での初期目標値は、それぞれ、先行勾配磁場（指標Ａ）の場合、乗算段９２で、回転マトリックスＤ１と乗算され、後続勾配系（指標Ｂ）の場合、乗算段９４で、回転マトリックスＤ２と乗算される。回転マトリックス乗算の結果は、実際のｘ−，ｙ−，ｚ−座標系での先行勾配磁場（指標Ａ）及び後続勾配磁場（指標Ｂ）である。先行勾配磁場及び後続勾配磁場の値は、相応の加算段９６，９８，１００で加算され、勾配磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ用の目標値を形成する。目標値Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは、それぞれ、結果緩衝記憶メモリ１０２，１０４，１０６内に記憶される。結果緩衝記憶メモリは、切り換えバッファ又はＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  ｉｎ  −  Ｆｉｒｓｔ  ｏｕｔ）として構成することができる。従って、例えば、ＤＭＡコントローラ又はインターラプトルーチンは、例えば、１０μｓの勾配基準点ラスタにおいて、それぞれ３つの値を読み出し、勾配増幅器２２に供給され、それと同時に、新たな値が算出される。読み出しのために、３つの別個の読み出し指示部、例えば、３つのＤＭＡコントローラが使用される場合、勾配信号の種々の経過時間が勾配ハードウェア内で調整される。
【００２０】
一時緩衝記憶メモリ８０，８２，８４，８６，８８及び９０は、切り換え緩衝記憶メモリ又はＦＩＦＯメモリとして構成されている場合、第１のタスクは、この一時記憶メモリを充填し、第２のタスクは、マトリックス乗算及び加算を実行することができる。
【００２１】
この方法は、必要に応じて、勾配磁場を種々の調整により完全に重畳されるように構成してもよく、即ち、物理的勾配磁場は、論理勾配磁場から種々の回転マトリックスを用いて、続いて加算により形成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
信号収集が加速化され、パルスシーケンスの全必要時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】診断磁気共鳴装置の主要構成部分を示す図であり、
【図２】空間的に種々に配向され、且つ、時間的に部分的に重畳された勾配磁場で形成されるパルスシーケンスを示す図であり、
【図３】勾配系用の目標値の発生用の主要ステップのブロック図である。
【符号の説明】
１，２，３，４  コイル
６  被検容積体
８  患者
１０，１２  勾配コイル
１６  高周波アンテナ
１８  高周波シールド、一点鎖線
２０  直流電流源
２２  勾配電流給電源
２４  送受信分波器
２６  高周波装置
２８  受信増幅器
３０  高周波送信器
３２  制御コンピュータ
３４  モニタ
４０，４２，４４，４６  時間軸
５０  高周波送信パルス
５１  重畳領域
５２，５４  スライス選択勾配パルス、勾配パルス
５６  読み出し勾配パルス、勾配パルス
５８  高周波励起パルス
６０，６２  パルス
６４  位相エンコーディング勾配パルス
６６  読み出し勾配パルス
６８  磁気共鳴信号
７０，７２，７４  勾配パルス
７６，７８  矢印
８０，８２，８４，８６，８８，９０  一時記憶メモリ
９２，９４  乗算段
９６，９８，１００  加算段
１０２，１０４，１０６  結果緩衝記憶メモリ
ＧＳＡ，ＧＲＡ，ＧＰＡ；ＧＳＢ，ＧＲＢ，ＧＰＢ  初期目標値
Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ  目標値
ｔ１，ｔ２  時間点
【図１】
0004071852.tif 000002
【図２】
0004071852.tif 000003
【図３】
0004071852.tif 000004