(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させ、
前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影し、
前記プロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出し、
前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める、
ことを特徴とする勾配磁場測定方法。
【請求項２】
勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させ、
前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影し、
前記プロジェクションを構成するデータ数を補間によって増大し、
前記データ数を増大したプロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出し、
前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める、
ことを特徴とする勾配磁場測定方法。
【請求項３】
前記信号低下部分を前記プロジェクションの微分値に基づいて検出する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の勾配磁場測定方法。
【請求項４】
前記ファントムとして板状のものを用いる、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の勾配磁場測定方法。
【請求項５】
前記板状のファントムとして一端を前記勾配磁場の中心に合わせて前記勾配磁場中に設置したものを用いる、
ことを特徴とする請求項４に記載の勾配磁場測定方法。
【請求項６】
勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、
前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、
前記プロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、
前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段と、
を具備することを特徴とする勾配磁場測定装置。
【請求項７】
勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、
前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、
前記プロジェクションを構成するデータ数を補間によって増大する増大手段と、
前記データ数を増大したプロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、
前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段と、
を具備することを特徴とする勾配磁場測定装置。
【請求項８】
前記検出手段は前記信号低下部分を前記プロジェクションの微分値に基づいて検出する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の勾配磁場測定装置。
【請求項９】
前記ファントムとして板状のものを用いる、
ことを特徴とする請求項６ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の勾配磁場測定装置。
【請求項１０】
前記板状のファントムとして一端を前記勾配磁場の中心に合わせて前記勾配磁場中に設置したものを用いる、
ことを特徴とする請求項９に記載の勾配磁場測定装置。
【請求項１１】
静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて獲得した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、
前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、
前記プロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、
前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
【請求項１２】
静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて獲得した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、
前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、
前記プロジェクションを構成するデータ数を補間によって増大する増大手段と、
前記データ数を増大したプロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、
前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
【請求項１３】
前記検出手段は前記信号低下部分を前記プロジェクションの微分値に基づいて検出する、
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項１４】
前記求めた差に基づいて前記構成した画像を補正する補正手段、
を具備することを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項１５】
前記ファントムとして板状のものを用いる、
ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項１６】
前記板状のファントムとして一端を前記勾配磁場の中心に合わせて前記勾配磁場中に設置したものを用いる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の磁気共鳴撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、勾配磁場測定方法および装置並びに磁気共鳴撮影装置に関し、特に、勾配磁場の誤差を測定する方法および装置、並びに、そのような勾配磁場測定装置を備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間すなわち静磁場を形成した空間に撮影する対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
対象を正しく撮影するために、磁気共鳴撮影装置は勾配磁場を精度良く発生することが求められる。そこで、所定の精度の勾配磁場が発生しているどうかを測定によって確認することが行われる。勾配磁場の測定は、３次元的に位置が調節可能な磁気センサ（ｓｅｎｓｏｒ）およびその検出出力を測定する磁束計を用いて、勾配磁場空間内の各所の磁場強度を逐一計測することにより行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような勾配磁場測定は、磁気センサのダイナミックレンジ（ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ）や位置決め誤差等により、必ずしも精度の高い測定が行えない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、勾配磁場を精度良く測定する勾配磁場測定方法および装置、並びに、そのような勾配磁場測定装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させ、前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影し、前記プロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出し、前記検出した位置と前記指定した位置との差を求めることを特徴とする勾配磁場測定方法である。
【０００７】
この観点での発明では、指定した位置のスピンを飽和させて撮影したファントムのプロジェクションについて、信号低下部分の位置を検出し、この位置と指定位置との差を求める。
【０００８】
スピン飽和位置は周波数によって精度良く指定することができ、信号低下位置もプロジェクションから精度良く検出することができる。したがって、勾配磁場の直線性を高精度で測定することができる。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させ、前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影し、前記プロジェクションを構成するデータ数を補間によって増大し、前記データ数を増大したプロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出し、前記検出した位置と前記指定した位置との差を求めることを特徴とする勾配磁場測定方法である。
【００１０】
この観点での発明では、データ数を増大したプロジェクションについて信号低下部分を検出するので、信号低下部分の位置を精密に求めることができる。
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記信号低下部分を前記プロジェクションの微分値に基づいて検出することを特徴とする（１）または（２）に記載の勾配磁場測定方法である。
【００１１】
この観点での発明では、プロジェクションの微分値に基づいて信号低下部分を検出するので、位置検出を正確に行うことができる。
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記ファントムとして板状のものを用いることを特徴とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載の勾配磁場測定方法である。
【００１２】
この観点での発明では、板状のファントムを用いるのでファントムのボリュームが小さい。
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記板状のファントムとして一端を前記勾配磁場の中心に合わせて前記勾配磁場中に設置したものを用いることを特徴とする（４）に記載の勾配磁場測定方法である。
【００１３】
この観点での発明では、一端を前記勾配磁場の中心に合わせて用いるので、板状ファントムは長さが半分のもので良い。
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、前記プロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段とを具備することを特徴とする勾配磁場測定装置である。
【００１４】
この観点での発明では、指定した位置のスピンを飽和させて撮影したファントムのプロジェクションについて、信号低下部分の位置を検出し、この位置と指定位置との差を求める。
【００１５】
スピン飽和位置は周波数によって精度良く指定することができ、信号低下位置もプロジェクションから精度良く検出することができる。したがって、勾配磁場の直線性を高精度で測定することができる。
【００１６】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、前記プロジェクションを構成するデータ数を補間によって増大する増大手段と、前記データ数を増大したプロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段とを具備することを特徴とする勾配磁場測定装置である。
【００１７】
この観点での発明では、データ数を増大したプロジェクションについて信号低下部分を検出するので、信号低下部分の位置を精密に求めることができる。
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記検出手段は前記信号低下部分を前記プロジェクションの微分値に基づいて検出することを特徴とする（６）または（７）に記載の勾配磁場測定装置である。
【００１８】
この観点での発明では、プロジェクションの微分値に基づいて信号低下部分を検出するので、位置検出を正確に行うことができる。
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記ファントムとして板状のものを用いることを特徴とする（６）ないし（８）のうちのいずれか１つに記載の勾配磁場測定装置である。
【００１９】
この観点での発明では、板状のファントムを用いるのでファントムのボリュームが小さい。
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記板状のファントムとして一端を前記勾配磁場の中心に合わせて前記勾配磁場中に設置したものを用いることを特徴とする（９）に記載の勾配磁場測定装置である。
【００２０】
この観点での発明では、一端を前記勾配磁場の中心に合わせて用いるので、板状ファントムは長さが半分のもので良い。
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて獲得した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、前記プロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００２１】
この観点での発明では、指定した位置のスピンを飽和させて撮影したファントムのプロジェクションについて、信号低下部分の位置を検出し、この位置と指定位置との差を求める。
【００２２】
スピン飽和位置は周波数によって精度良く指定することができ、信号低下位置もプロジェクションから精度良く検出することができる。したがって、勾配磁場の直線性を高精度で測定することができる。
【００２３】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて獲得した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記勾配磁場中に設置したファントムについて勾配軸上で指定した位置のスピンを磁気共鳴を利用して飽和させる飽和手段と、前記勾配軸に垂直な方向における前記ファントムのプロジェクションを磁気共鳴を利用して撮影する撮影手段と、前記プロジェクションを構成するデータ数を補間によって増大する増大手段と、前記データ数を増大したプロジェクションの信号低下部分の前記勾配軸上の位置を検出する検出手段と、前記検出した位置と前記指定した位置との差を求める計算手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００２４】
この観点での発明では、データ数を増大したプロジェクションについて信号低下部分を検出するので、信号低下部分の位置を精密に求めることができる。
（１３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記検出手段は前記信号低下部分を前記プロジェクションの微分値に基づいて検出することを特徴とする（１１）または（１２）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２５】
この観点での発明では、プロジェクションの微分値に基づいて信号低下部分を検出するので、位置検出を正確に行うことができる。
（１４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記求めた差に基づいて前記構成した画像を補正する補正手段を具備することを特徴とする（１１）ないし（１３）のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２６】
この観点での発明では、勾配磁場の誤差に応じて画像を補正することにより、正確な画像を得ることができる。
（１５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記ファントムとして板状のものを用いることを特徴とする（１１）ないし（１４）のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２７】
この観点での発明では、板状のファントムを用いるのでファントムのボリュームが小さい。
（１６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記板状のファントムとして一端を前記勾配磁場の中心に合わせて前記勾配磁場中に設置したものを用いることを特徴とする（１５）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２８】
この観点での発明では、一端を前記勾配磁場の中心に合わせて用いるので、板状ファントムは長さが半分のもので良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００３０】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は、主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影する対象３００がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００３１】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象３００の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００３２】
勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種である。このような３種類の勾配磁場を発生するために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００３３】
３系統の勾配コイルは、互いに直交する３方向において静磁場に勾配を付与するための３つの勾配磁場をそれぞれ発生する。３方向のうちの１つは静磁場の方向（水平方向）であり、通常これをｚ方向とする。他の１つは垂直方向であり、通常これをｙ方向とする。残りの１つはｚ，ｙ方向に垂直な方向であり、通常これをｘ方向とする。x方向は水平面内でｚ方向に垂直であり、垂直面内でｙ方向に垂直である。以下、ｘ，ｙ，ｚを勾配軸ともいう。
【００３４】
ｘ，ｙ，ｚはいずれもスライス勾配磁場の勾配軸とすることができる。いずれか１つをスライス勾配磁場の勾配軸としたとき、残り２つのうちの１つをフェーズエンコード勾配磁場の勾配軸とし、他をリードアウト勾配磁場の勾配軸とする。以下、勾配磁場を単に勾配ともいい、勾配軸を単に軸ともいう。
【００３５】
本装置は、このような勾配磁場を測定する機能を備えている。勾配磁場の測定については、後にあらためて説明する。
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象３００の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する。
【００３６】
ＲＦコイル部１０８は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３７】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３８】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、対象３００の体内のスピンを励起する。
【００３９】
ＲＦコイル部１０８には、また、データ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０はＲＦコイル部１０８が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ  ｄａｔａ）として収集する。
【００４０】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００４１】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００４２】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は２次元フ−リエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フ−リエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の画像を生成（再構成）する。２次元フ−リエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００４３】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には、また、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４４】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。操作者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４５】
図２に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４６】
図２に示す装置は、図１に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
マグネットシステム１００’は、主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象３００がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００４８】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象３００の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００４９】
勾配コイル部１０６’は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス勾配磁場、リードアウト勾配磁場およびフェーズエンコード勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００５０】
３系統の勾配コイルは、互いに直交する３方向において静磁場にそれぞれ勾配を付与するための３つの勾配磁場をそれぞれ発生する。３方向のうちの１つは静磁場の方向（垂直方向）であり、通常これをｚ方向とする。他の１つは水平方向であり、通常これをｙ方向とする。残りの１つはｚ，ｙ方向に垂直な方向であり、通常これをｘ方向とする。x方向は垂直面内でｚ方向に垂直であり、水平面内でｙ方向に垂直である。以下、ｘ，ｙ，ｚを勾配軸ともいう。
【００５１】
ｘ，ｙ，ｚはいずれもスライス勾配の軸とすることができる。いずれか１つをスライス勾配の軸としたとき、残り２つのうちの１つをフェーズエンコード勾配の軸とし、他をリードアウト勾配の軸とする。
【００５２】
本装置は、このような勾配磁場を測定する機能を備えている。勾配磁場の測定については、後にあらためて説明する。
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信号を送信する。ＲＦコイル部１０８’は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８’は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００５３】
図３に、本装置で撮影を行うときのパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００５４】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５５】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。フリップアングル（ｆｌｉｐ  ａｎｇｌｅ）α°は９０°以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００５６】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒにより先ずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲの信号強度は、α°励起からエコータイム（ｅｃｈｏ  ｔｉｍｅ）ＴＥ後の時点で最大となる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００５７】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５８】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図４に示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００５９】
すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００６０】
同図に示すように、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【００６１】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐが印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズが行われる。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００６２】
スピン反転後、リードアウト勾配ＧｒでスピンをリフェーズしてスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲの信号強度は、９０°励起からＴＥ後の時点で最大となる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００６３】
なお、撮影に用いるパルスシーケンスはＧＲＥ法またはＳＥ法に限るものではなく、例えば、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のものであって良い。
【００６４】
データ処理部１７０は、ｋスペースのビューデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶し、また、表示部１８０で表示する。
【００６５】
勾配磁場の測定を行うときは、図５および図６に示すように、静磁場空間にファントム（ｐｈａｎｔｏｍ）４００を設置する。図５は、水平磁場用マグネットシステム１００にファントムを設置した例を示し、図６は、垂直磁場用マグネットシステム１００’にファントム４００を設置した例を示す。
【００６６】
ファントム４００としては例えば長方形の板状の物体を用いる。これによりファントム４００のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）を小さくすることができる。板状の物体はプロトン（ｐｒｏｔｏｎ）を均一な密度で含むものである。なお、ファントム４００は板状のものに限らず、球状あるいは立方体状のものであって良い。
【００６７】
ｚ方向の勾配磁場を測定する状態では、例えば図７に示すように、ファントム４００は、板面が静磁場空間のｘｚ面と平行になるように設置される。この状態では、ｘｚ面はファントム４００を板面に平行にスライスする面となる。ｘｚ面は撮影範囲すなわちイメージング領域（ｉｍａｇｉｎｇ  ａｒｅａ）である。ｘｚ面の中心Ｏは、静磁場空間の中心すなわちマグネットセンタ（ｍａｇｎｅｔ  ｃｅｎｔｅｒ）である。
【００６８】
ファントム４００は、一端がマグネットセンタＯに位置し、他端がｘｚ面のｚ方向の縁に位置する。なお、ファントム４００は、ｘｚ面の代わりにｙｚ面に合わせるようにしても良い。以下、ｘｚ面の例で説明するが、ｙｚ面の場合も同様になる。
【００６９】
ｘ方向の勾配磁場を測定する状態では、例えば図８に示すように、ファントム４００は、板面が静磁場空間のｘｚ面と平行になるように設置される。この状態では、ｘｚ面はファントム４００を板面に平行にスライスする面となる。ｘｚ面は撮影範囲すなわちイメージング領域である。ファントム４００は、一端がマグネットセンタＯに位置し、他端がｘｚ面のｘ方向の縁に位置する。なお、ファントム４００は、ｘｚ面の代わりにｘｙ面に合わせるようにしても良い。以下、ｘｚ面の例で説明するが、ｘｙ面の場合も同様になる。
【００７０】
ｙ方向の勾配磁場を測定する状態では、例えば図９に示すように、ファントム４００は、板面が静磁場空間のｘｙ面と平行になるように設置される。この状態では、ｘｙ面はファントム４００を板面に平行にスライスする面となる。ｘｙ面は撮影範囲すなわちイメージング領域である。ファントム４００は、一端がマグネットセンタＯに位置し、他端がｘｙ面のｙ方向の縁に位置する。なお、ファントム４００は、ｘｙ面の代わりにｙｚ面に合わせるようにしても良い。以下、ｘｙ面の例で説明するが、ｙｚ面の場合も同様になる。
【００７１】
ファントム４００は、図示しない調節可能な支持手段で支持され、板面の向きが異なる上記の３つの設置状態をとることが可能となっている。ファントム４００の長さは勾配軸の長さの半分となっている。通常、勾配磁場はマグネットセンタＯに関して対象となるから、測定はマグネットセンタＯの片側だけで済ますことができる。したがって、ファントム４００の長さを半分に短縮し全体を小型化することができる。
【００７２】
マグネットセンタＯに関して反対側の勾配磁場を測定するときは、それに合わせてファントム４００の配置を変えれば良い。なお、ファントム４００の長さは勾配軸の全長と同じにしても良いのはもちろんである。その場合は、勾配軸の全長にわたる測定を行うことが可能になる。
【００７３】
このようなファントムを用いる勾配磁場測定の原理について説明する。図１０に破線で示すように、勾配磁場強度Ｂは、理想的には、マグネットセンタＯからの距離ｄに応じて直線的に変化するべきものであるが、現実的には例えば実線で示すように理想特性に対して誤差を持つ。
【００７４】
スピンのラーモア（Ｌａｒｍｏｒ）周波数は磁場強度に比例するので、勾配磁場の下ではスピンの周波数も同じ勾配を有し、スピンの周波数ｆとマグネットセンタＯからの距離ｄとの関係は図１１に示すようになる。したがって、理想的な勾配磁場の下でマグネットセンタＯから距離ｄ１に位置すべき、周波数ｆ１のスピンは、実際は距離ｄ２に位置することになる。
【００７５】
このため、周波数ｆ１でＲＦ励起を行ったとき、距離ｄ１に位置するスピンが励起されずに距離ｄ２に位置するスピンが励起される。このような周波数の距離依存性を勾配磁場の測定に利用する。
【００７６】
例えばｚ方向の勾配磁場を測定するときは、図１２に示すように、ファントム４００が存在するｘｚ面において、ｚ勾配を印加した状態で周波数ｆ１によるスピンの飽和（サチュレーション：ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）を行う。
【００７７】
スピンの飽和は、図１３に示すように、ｚ勾配Ｇｚの下で、周波数ｆ１のＲＦパルスＲＦによりスピンを励起し、次いで強大な勾配磁場Ｇｓｔでスピンの位相を分散させる処置である。これによって、スピンはその後のＲＦ励起に対して実質的に不感になる。以下、スピンの飽和をＳＡＴともいう。
【００７８】
周波数ｆ１によるＳＡＴによって、ファントム４００におけるＳＡＴバンド（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｂａｎｄ）は、マグネットセンタＯから距離ｄ１の本来の位置ではなく、距離ｄ２の位置に生じる。
【００７９】
このようなＳＡＴを行いつつ、ファントム４００について前述のような磁気共鳴撮影を行う。そして、得られた画像について、ｚ軸に垂直な方向でのプロジェクション（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、すなわち、ｚ軸上のプロジェクションを求める。
【００８０】
これによって、例えば図１４に示すように、距離ｄを横軸とし信号強度ｉを縦軸とするプロジェクションが得られる。プロジェクションは、距離ｄ２の位置にＳＡＴによる信号低下部分を有する。
【００８１】
信号低下部分は本来距離ｄ１の位置に生じるべきであるが、勾配が理想的でないことにより位置誤差が生じる。そこで、予めわかっている距離ｄ１と実際の距離ｄ２との差により、勾配磁場の誤差を求めることができる。
【００８２】
信号低下部分の位置を検出するにあたり、距離ｄによるプロジェクションの微分値を計算する。これによって、例えば図１５に示すような、距離と微分値の関係が得られる。このような微分値について、プロジェクションの両端に相当する微分値を除き、途中における２つのピーク（ｐｅａｋ）についてマグネットセンタＯからの距離ａ，ｂを求める。そして、距離ａ，ｂの平均値ｃをＳＡＴ中心までの距離ｄ２とする。
【００８３】
このようにプロジェクションの微分を利用することにより、ＳＡＴバンドの中心までの距離ｄ２を正確に求めることができる。これに対して、距離ｄ１は周波数ｆ１によって正確に規定される。したがって、位置誤差すなわち勾配誤差を正確に求めることができる。
【００８４】
プロジェクションの微分は、補間演算等により距離方向のデータ数を増加させてから行うのが、信号低下部分の位置を精度良く検出する点で好ましい。なお、信号低下部分の検出は微分によらずに適宜の閾値に基づいて検出するようにしても良いのはいうまでもない。
【００８５】
以上のような測定を、周波数ｆ１を順次変更しながら行い、ｚ軸上の複数の位置における勾配誤差を求める。ｙ軸およびｘ軸についても、図８および図９に示したファントム配置により、上記と同様な測定をそれぞれ行う。これによって３軸における勾配磁場の誤差をそれぞれ求めることができる。
【００８６】
図１６に、本装置によりｚ勾配磁場を測定するときの動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。ｙ勾配磁場およびｘ勾配磁場の測定もこれに準じる。
先ず、ステップ（ｓｔｅｐ）９０２でファントムをイメージング領域に設置する。これによって、例えば図７に示したようなファントム設置状態になる。
【００８７】
次に、ステップ９０４で、ＳＡＴバンド位置ｄ１を設定する。ＳＡＴバンド位置ｄ１の設定に対応して、ＳＡＴ用のＲＦ周波数ｆ１が定まる。
次に、ステップ９０６で、ＳＡＴ付パルスシーケンスを用いて撮影（イメージング）を行う。この動作を行うマグネットシステム１００（１００’）、勾配駆動部１３０およびＲＦ駆動部１４０からなる部分は、本発明における飽和手段の実施の形態の一例である。
【００８８】
次に、ステップ９０８で、撮影した画像（イメージ）についてｚ軸へのプロジェクションを求める。この動作を行うデータ処理部１７０は、マグネットシステム１００（１００’）ないしからなる部分とともに、本発明における撮影手段の実施形態の一例である。
【００８９】
次に、ステップ９１０で、ｚ方向の補間によりプロジェクションデータを増大する。この動作を行うデータ処理部１７０は、本発明における増大手段の実施形態の一例である。
【００９０】
次に、ステップ９１２で、プロジェクションを距離ｄに関して微分し、次に、ステップ９１４で、微分値からプロジェクションにおけるＳＡＴバンドの位置ｄ２を求める。
【００９１】
次に、ステップ９１６で次式により誤差を求める。
ε１＝ｄ１−ｄ２
この動作を行うデータ処理部１７０は、本発明における計算手段の実施形態の一例である。
【００９２】
次に、ステップ９１８で、全ての測定を終了したかどうかを判定し、否である場合はステップ９０４に戻る。そして、ステップ９０４でＳＡＴバンドの位置を更新し、以下、新たなＳＡＴバンドについて上記と同様な測定を行う。
【００９３】
全ての測定を終了したときは、ステップ９２０で、勾配特性を表示部１８０に表示する。表示はグラフや数値等によって行われる。
求めた勾配磁場の誤差はメモリに記憶しされ、再構成画像の補正に使用する。これによって、対象３００に関する正確な画像を得ることができる。画像の補正はデータ処理部１７０で行う。データ処理部１７０は、本発明における補正手段の実施の形態の一例である。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、勾配磁場を精度良く測定する勾配磁場測定方法および装置、並びに、そのような勾配磁場測定装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図３】図１または図２に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】図１または図２に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図７】ファントムの設置状態を示す模式図である。
【図８】ファントムの設置状態を示す模式図である。
【図９】ファントムの設置状態を示す模式図である。
【図１０】勾配磁場の特性の一例を示すグラフである。
【図１１】勾配磁場の下でのスピンの周波数と距離の関係の一例を示すグラフである。
【図１２】ファントムにおけるＳＡＴバンドの模式図である。
【図１３】ＳＡＴ用のパルスシーケンスを示す図である。
【図１４】ファントムのプロジェクションを示すグラフである。
【図１５】ファントムのプロジェクションの微分値を示すグラフである。
【図１６】勾配磁場測定動作のフロー図である。
【符号の説明】
１００，１００’  マグネットシステム
１０２  主磁場コイル部
１０２’  主磁場マグネット部
１０６，１０６’  勾配コイル部
１０８，１０８’  ＲＦコイル部
１３０  勾配駆動部
１４０  ＲＦ駆動部
１５０  データ収集部
１６０  制御部
１７０  データ処理部
１８０  表示部
１９０  操作部
３００  対象
４００  ファントム
５００  クレードル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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