JP2016168087A - Temperature measurement method and magnetic field measurement method - Google Patents

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高志 東
Takashi Azuma
高志 東
国相 劉
Kunisuke Ryu
国相 劉
修 瀧澤
Osamu Takizawa
修 瀧澤
秀人 栗林
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秀人 栗林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature measurement method that can measure temperature change in a subject by using a material with characteristics where resonant frequency is hard to change with a temperature change and the resonant frequency changes by magnetic variation are newly discovered.SOLUTION: A temperature measurement method includes: a step of converting a magnetic resonance signal f(t) detected from a subject into a frequency spectrum F(ω) by application of a high frequency magnetic field including the resonant frequency of water, and converting a magnetic resonance signal f(t) detected from the subject into a frequency spectrum F(ω) by application of a high frequency magnetic field including the resonant frequency of a phosphorus compound; a step of acquiring a frequency fcorresponding to the resonant frequency of water from the frequency spectrum F(ω), and acquiring a frequency fcorresponding to the resonant frequency of the phosphorus compound from the frequency spectrum F(ω); and a step of detecting a temperature change according to a difference between a variation amount Δfof the frequency fand a variation amount Δfof the frequency fby using correlation between a variation amount of the resonant frequency of water and a temperature.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本開示は、被検体内部の非侵襲的な温度計測方法および磁場計測方法に関し、特に、リン化合物の特性に基づいた温度計測方法および磁場計測方法に関する。   The present disclosure relates to a noninvasive temperature measurement method and a magnetic field measurement method inside a subject, and more particularly, to a temperature measurement method and a magnetic field measurement method based on characteristics of a phosphorus compound.

近年、被検体内部の温度を非侵襲的に計測をすることが可能なMRI(Magnetic Resonance Imaging)が開発されている。たとえば、非特許文献1は、静磁場中にある水の共鳴周波数が温度に依存して変化することを利用して脳内の温度を非侵襲的に計測する方法を開示している。   In recent years, MRI (Magnetic Resonance Imaging) capable of noninvasively measuring the temperature inside a subject has been developed. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method for noninvasively measuring the temperature in the brain using the fact that the resonance frequency of water in a static magnetic field changes depending on the temperature.

Rounald J.T.Corbett他,“Validation of a Noninvasive Method to Measure Brain Temperature In Vivo Using 1H NMR Spectroscopy”,Journal of Neurochemistry, 1995 Mar, 64(3), 1224-30Rounald J.T.Corbett et al., “Validation of a Noninvasive Method to Measure Brain Temperature In Vivo Using 1H NMR Spectroscopy”, Journal of Neurochemistry, 1995 Mar, 64 (3), 1224-30

水の共鳴周波数は、温度の他にも様々な要因に依存して変化する。他の要因としては、たとえば、磁場変化が挙げられる。非特許文献1に開示される温度計測方法は、このような磁場変化による共鳴周波数の変化を排除するために、N−アセチルアスパラギン酸(NAA)を用いる。NAAの共鳴周波数は、温度変化の影響を受けにくく、磁場変化の影響を受けやすい。一方で、水の共鳴周波数は、上述したように、温度変化と磁場変化との両方の影響を受けやすい。そのため、NAAの共鳴周波数を基準として、水の共鳴周波数に着目すれば、磁場変化等の影響を少なくすることができる。これにより、非特許文献1に開示される温度計測方法は、脳内の温度を高精度に計測する。   The resonant frequency of water varies depending on various factors besides temperature. Another factor is, for example, a magnetic field change. The temperature measurement method disclosed in Non-Patent Document 1 uses N-acetylaspartic acid (NAA) in order to eliminate such a change in resonance frequency due to a change in magnetic field. The resonance frequency of NAA is not easily affected by temperature changes and is easily affected by magnetic field changes. On the other hand, the resonance frequency of water is easily affected by both the temperature change and the magnetic field change as described above. Therefore, if attention is paid to the resonance frequency of water on the basis of the resonance frequency of NAA, the influence of a magnetic field change or the like can be reduced. Thereby, the temperature measurement method disclosed in Non-Patent Document 1 measures the temperature in the brain with high accuracy.

しかしながら、脳内のNAAは、場所や個人差によって絶対量が増減するため、場合によっては、NAAの磁気共鳴信号の検出が困難であることがある。また、脳以外のNAAが存在しない部位に対しては、この方法で温度を計測することができない。そのため、NAAと同様の特性を有する他の物質の発見が望まれている。すなわち、温度変化によって共鳴周波数が変化しにくく、磁場変化によって共鳴周波数が変化し、生体内に広く存在する他の物質(以下、「基準物質」ともいう。)の発見が望まれている。   However, since the absolute amount of NAA in the brain increases and decreases depending on the location and individual differences, in some cases, it may be difficult to detect the magnetic resonance signal of NAA. In addition, the temperature cannot be measured by this method for a part where there is no NAA other than the brain. Therefore, discovery of other substances having the same characteristics as NAA is desired. That is, the resonance frequency hardly changes due to a temperature change, and the resonance frequency changes due to a magnetic field change, and it is desired to discover other substances (hereinafter also referred to as “reference substances”) that are widely present in the living body.

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、温度変化によって共鳴周波数が変化しにくく、磁場変化によって共鳴周波数が変化する特性が新たに発見された物質を用いて被検体の内部の温度変化を計測することが可能な温度計測方法を提供することである。他の局面における目的は、温度変化によって共鳴周波数が変化しにくく、磁場変化によって共鳴周波数が変化する特性が新たに発見された物質を用いて被検体を含む領域の磁場変化を計測することが可能な磁場計測方法を提供することである。   The present disclosure has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present disclosure is to discover a characteristic in which the resonance frequency hardly changes due to a temperature change and the resonance frequency changes due to a magnetic field change. To provide a temperature measurement method capable of measuring a temperature change inside a subject using a substance. The purpose of other aspects is to measure the magnetic field change in the region including the subject using a substance that has been found to have a characteristic in which the resonance frequency does not change easily due to temperature changes and the resonance frequency changes due to magnetic field changes. It is to provide a simple magnetic field measurement method.

ある局面に従うと、温度計測方法は、静磁場中に存在する被検体に対して、水の共鳴周波数を含む第1高周波磁場を印加し(選択的高周波磁場の印加によるボクセル信号収集を含む)、第1高周波磁場の印加後に、リン化合物の共鳴周波数を含む第2高周波磁場を印加するステップと、第1高周波磁場の印加によって被検体から検出される磁気共鳴信号を、周波数ごとの信号強度を示す第1周波数スペクトルに変換するとともに、第2高周波磁場の印加によって被検体から検出される磁気共鳴信号を第2周波数スペクトルに変換するステップと、第1周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、水の共鳴周波数に相当する第1周波数を取得するとともに、第2周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する第2周波数を取得するステップと、水の共鳴周波数の変化量と温度との間の相関関係を利用して、第1周波数の変化量と、第2周波数の変化量との差に応じた温度変化を検出するステップとを備える。   According to an aspect, a temperature measurement method applies a first high-frequency magnetic field including a resonance frequency of water to a subject existing in a static magnetic field (including voxel signal collection by applying a selective high-frequency magnetic field), After applying the first high-frequency magnetic field, a step of applying a second high-frequency magnetic field including the resonance frequency of the phosphorus compound, and a magnetic resonance signal detected from the subject by the application of the first high-frequency magnetic field indicate the signal intensity for each frequency. A step of converting the magnetic resonance signal detected from the subject by application of the second high-frequency magnetic field into the second frequency spectrum while converting to the first frequency spectrum, and a signal intensity relatively high in the first frequency spectrum. The first frequency corresponding to the resonance frequency of water is acquired, and the signal intensity is relatively high from the second frequency spectrum, and the resonance frequency of the phosphorus compound is The difference between the amount of change in the first frequency and the amount of change in the second frequency is obtained using the correlation between the step of obtaining the second frequency corresponding to the number and the amount of change in the resonant frequency of water and the temperature. Detecting a temperature change according to the above.

好ましくは、印加するステップは、第1高周波磁場の印加の停止後に連続して、第2高周波磁場を印加する。   Preferably, the applying step applies the second high-frequency magnetic field continuously after the application of the first high-frequency magnetic field is stopped.

好ましくは、検出するステップは、第1周波数の変化量から第2周波数の変化量を差分し、当該差分の結果に応じた温度変化を検出する。   Preferably, the detecting step subtracts the change amount of the second frequency from the change amount of the first frequency, and detects a temperature change according to the result of the difference.

好ましくは、リン化合物は、ホスホクレアチンを含む。
他の局面に従うと、磁場計測方法は、静磁場中に存在する被検体に対して、リン化合物の共鳴周波数を含む高周波磁場を印加するステップと、高周波磁場の印加によって被検体から検出される磁気共鳴信号を、周波数ごとの信号強度を示す周波数スペクトルに変換するステップと、周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数を取得するステップと、リン化合物の共鳴周波数の変化量と磁場強度との間の相関関係を利用して、周波数の変化量に応じた磁場変化を検出するステップとを備える。
Preferably, the phosphorus compound includes phosphocreatine.
According to another aspect, a magnetic field measurement method includes applying a high-frequency magnetic field including a resonance frequency of a phosphorus compound to a subject existing in a static magnetic field, and magnetism detected from the subject by applying the high-frequency magnetic field. Converting the resonance signal into a frequency spectrum indicating the signal intensity for each frequency; obtaining a frequency having a relatively high signal intensity from the frequency spectrum and corresponding to a resonance frequency of the phosphorus compound; Detecting a magnetic field change according to the frequency change amount using a correlation between the change amount of the resonance frequency and the magnetic field strength.

ある局面において、温度変化によって共鳴周波数が変化しにくく、磁場変化によって共鳴周波数が変化する特性が新たに発見された物質を用いて被検体の内部の温度変化を計測することができる。   In one aspect, it is possible to measure a temperature change inside a subject using a substance in which a resonance frequency is hardly changed by a temperature change and a characteristic in which the resonance frequency is changed by a magnetic field change is newly found.

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。   The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.

第1の実施の形態に従うMRIの外観を示した図である。It is the figure which showed the external appearance of MRI according to 1st Embodiment. 温度を変化させ、かつ磁場を一定にした場合における、水、NAA、および有機リン酸の化学シフトを示した図である。It is the figure which showed the chemical shift of water, NAA, and organic phosphoric acid when changing temperature and making a magnetic field constant. 温度を変化させ、かつ磁場を一定にした場合における、水、NAA、および無機リン酸の化学シフトの時間的な変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the chemical shift of water, NAA, and inorganic phosphoric acid when changing temperature and making a magnetic field constant. 温度を一定にし、かつ磁場を変化させた場合における、有機リン酸およびNAAの共鳴周波数の時間的な変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the resonant frequency of organic phosphoric acid and NAA when temperature is made constant and a magnetic field is changed. 温度を一定にし、かつ磁場を変化させた場合における、無機リン酸およびNAAの共鳴周波数の時間的な変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the resonant frequency of inorganic phosphoric acid and NAA when temperature is fixed and a magnetic field is changed. 第1の実施の形態に従うMRIの主要な構成を示した図である。It is the figure which showed the main structures of MRI according to 1st Embodiment. 被検体に印加する高周波磁場のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of the high frequency magnetic field applied to a subject. 第1の実施の形態に従う計算機システムによる温度計測方法を概略的に示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed roughly the temperature measurement method by the computer system according to 1st Embodiment. 人の頭部におけるリン化合物の周波数スペクトルをグラフとして示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum of the phosphorus compound in a human head as a graph. 第1の実施の形態に従う温度計測方法による温度計測結果を示す図である。It is a figure which shows the temperature measurement result by the temperature measuring method according to 1st Embodiment. 第1の実施の形態に従う温度計測方法で検出された脳内の温度分布を示した図である。It is the figure which showed the temperature distribution in the brain detected with the temperature measurement method according to 1st Embodiment. 第1の実施の形態に従う計算機システムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a part of process which the computer system according to 1st Embodiment performs. 第1の実施の形態に従う計算機システムの主要なハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main hardware constitutions of the computer system according to 1st Embodiment. 第2の実施の形態に従う計算機システムによる磁場計測方法を概略的に示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed roughly the magnetic field measuring method by the computer system according to 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に従う計算機システムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a part of process which the computer system according to 2nd Embodiment performs.

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。また、以下で説明する各実施の形態または変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated. Each embodiment or modification described below may be selectively combined as appropriate.

<新たな基準物質>
上述したように、温度変化によって共鳴周波数が変化しにくく、磁場変化によって共鳴周波数が変化する、NAAに代わる物質(すなわち、基準物質)が望まれている。発明者らは、リン化合物が新たな基準物質となり得ることを発見した。
<New reference materials>
As described above, there is a demand for a substance (that is, a reference substance) in place of NAA in which the resonance frequency hardly changes due to a temperature change and the resonance frequency changes due to a magnetic field change. The inventors have discovered that phosphorus compounds can be new reference materials.

図1〜図5を参照して、リン化合物が新たな基準物質となり得る根拠について説明する。図1は、MRI100の外観を示した図である。発明者らは、MRI100を用いてリン化合物が基準物質となり得ることについての実験を行なった。当該実験では、MRI100として、シーメンス(登録商標)社製のMAGENTOM 7Tが用いられた。   With reference to FIG. 1 to FIG. 5, the basis on which a phosphorus compound can become a new reference substance will be described. FIG. 1 is a diagram showing the appearance of the MRI 100. The inventors conducted experiments on the possibility that phosphorus compounds can serve as reference substances using MRI100. In this experiment, MAGENTOM 7T manufactured by Siemens (registered trademark) was used as MRI100.

その結果、発明者らは、リン化合物の共鳴周波数が、温度変化によらずほぼ一定であることを新たに発見した。さらに、発明者らは、磁場変化によるリン化合物の共鳴周波数の変化が、NAAの共鳴周波数の変化と類似することを新たに発見した。   As a result, the inventors newly discovered that the resonance frequency of the phosphorus compound is almost constant regardless of the temperature change. Furthermore, the inventors have newly discovered that the change in the resonance frequency of the phosphorus compound due to the change in the magnetic field is similar to the change in the resonance frequency of the NAA.

図2〜図5には、その実験結果が示されている。図2は、温度を変化させ、かつ磁場を一定にした場合における、水(典型的には、プロトン(H))、NAA、および有機リン酸の共鳴周波数の時間的な変化(以下、「化学シフト」ともいう。)を示した図である。図2の実験では、NAAと、有機リン酸の一種であるホスホクレアチン(PCr)との混合水溶液がファントムとして使用された。 The experimental results are shown in FIGS. FIG. 2 shows a temporal change in resonance frequencies of water (typically proton ( 1 H)), NAA, and organophosphate when the temperature is changed and the magnetic field is kept constant (hereinafter, “ It is also referred to as “chemical shift”. In the experiment of FIG. 2, a mixed aqueous solution of NAA and phosphocreatine (PCr), which is a kind of organic phosphoric acid, was used as a phantom.

図2のグラフ51の横軸は、時間変化を示す。グラフ51の縦軸は、化学シフトを示す。グラフ51には、時間「0」を基準とする各物質の化学シフトが実験結果として示されている。グラフ51に示されるように、NAAおよび有機リン酸の化学シフトは、水の化学シフトよりも小さい。また、有機リン酸の化学シフトは、NAAの化学シフトと同様に、温度変化によらずほぼ一定である。   The horizontal axis of the graph 51 in FIG. The vertical axis of the graph 51 indicates the chemical shift. In the graph 51, the chemical shift of each substance with reference to time “0” is shown as an experimental result. As shown in graph 51, the chemical shift of NAA and organophosphoric acid is smaller than the chemical shift of water. Further, the chemical shift of organic phosphoric acid is almost constant regardless of the temperature change, similar to the chemical shift of NAA.

図3は、温度を変化させ、かつ磁場を一定にした場合における、水、NAA、および無機リン酸の化学シフトの時間的な変化(すなわち、化学シフト)を示した図である。図3の実験では、NAAと、無機リン酸の一種であるリン酸二水素ナトリウム二水和物との混合水溶液がファントムとして使用された。   FIG. 3 is a diagram showing temporal changes (that is, chemical shifts) of chemical shifts of water, NAA, and inorganic phosphoric acid when the temperature is changed and the magnetic field is kept constant. In the experiment of FIG. 3, a mixed aqueous solution of NAA and sodium dihydrogen phosphate dihydrate, which is a kind of inorganic phosphoric acid, was used as a phantom.

図3のグラフ53の横軸は、時間変化を示す。グラフ53の縦軸は、化学シフトを示す。グラフ53には、時間「0」を基準とする各物質の化学シフトが実験結果として示されている。グラフ53に示されるように、NAAおよび無機リン酸の化学シフトは、水の化学シフトよりも小さい。また、無機リン酸の化学シフトは、NAAの化学シフトと同様に、温度変化によらずほぼ一定である。   The horizontal axis of the graph 53 in FIG. The vertical axis of the graph 53 indicates the chemical shift. In the graph 53, the chemical shift of each substance with respect to time “0” is shown as an experimental result. As shown in graph 53, the chemical shift of NAA and inorganic phosphoric acid is smaller than the chemical shift of water. In addition, the chemical shift of inorganic phosphoric acid is almost constant regardless of the temperature change, similar to the chemical shift of NAA.

図2および図3の実験結果から、有機リン酸や無機リン酸等のリン化合物の共鳴周波数は、温度に依存せずほぼ一定であることが確認された。   From the experimental results of FIG. 2 and FIG. 3, it was confirmed that the resonance frequency of phosphorus compounds such as organic phosphoric acid and inorganic phosphoric acid was almost constant without depending on temperature.

図4は、温度を一定にし、かつ磁場の自然ドリフト時における、有機リン酸およびNAAの共鳴周波数の時間的な変化を示した図である。図4のグラフ55,57の横軸は、時間を示す。グラフ55の縦軸は、化学シフトを示す。グラフ57の縦軸は、有機リン酸の化学シフトとNAAの化学シフトとの差を示す。   FIG. 4 is a diagram showing temporal changes in the resonance frequency of organic phosphoric acid and NAA when the temperature is constant and the magnetic field is naturally drifted. The horizontal axis of the graphs 55 and 57 in FIG. 4 indicates time. The vertical axis of the graph 55 indicates chemical shift. The vertical axis of the graph 57 indicates the difference between the chemical shift of organophosphoric acid and the chemical shift of NAA.

グラフ55に示されるように、有機リン酸およびNAAは、磁場が自然ドリフトする環境下では、化学シフトの変化の傾向が類似している。また、グラフ57に示されるように、有機リン酸の化学シフトとNAAの化学シフトとの差は、±0.002ppmで収まっている。このことからも、有機リン酸およびNAAで化学シフトの変化の傾向がほぼ同じであることを確認できる。   As shown in the graph 55, organic phosphoric acid and NAA have similar chemical shift changes in an environment where a magnetic field naturally drifts. Further, as shown in the graph 57, the difference between the chemical shift of organic phosphoric acid and the chemical shift of NAA is within ± 0.002 ppm. From this, it can be confirmed that the tendency of the chemical shift change is almost the same between the organic phosphoric acid and NAA.

図5は、温度を一定にし、かつ磁場の自然ドリフト時における、無機リン酸およびNAAの共鳴周波数の時間的な変化を示した図である。図5のグラフ59,61の横軸は、時間を示す。グラフ59の縦軸は、化学シフトを示す。グラフ61の縦軸は、有機リン酸の化学シフトとNAAの化学シフトとの差を示す。   FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in the resonance frequencies of inorganic phosphoric acid and NAA when the temperature is kept constant and the magnetic field is naturally drifted. The horizontal axis of the graphs 59 and 61 in FIG. 5 indicates time. The vertical axis of the graph 59 indicates the chemical shift. The vertical axis of the graph 61 indicates the difference between the chemical shift of organophosphoric acid and the chemical shift of NAA.

グラフ59に示されるように、無機リン酸およびNAAは、磁場が自然ドリフトする環境下では、化学シフトの変化の傾向が類似している。また、グラフ61に示されるように、無機リン酸の化学シフトとNAAの化学シフトとの差は、±0.0007ppmで収まっている。このことからも、無機リン酸およびNAAで化学シフトの変化の傾向がほぼ同じであることを確認できる。   As shown in graph 59, inorganic phosphoric acid and NAA have similar chemical shift changes in an environment where the magnetic field naturally drifts. Moreover, as shown in the graph 61, the difference between the chemical shift of inorganic phosphoric acid and the chemical shift of NAA is within ± 0.0007 ppm. This also confirms that the tendency of change in chemical shift is almost the same between inorganic phosphoric acid and NAA.

図4および図5の実験結果から、有機リン酸や無機リン酸等のリン化合物の共鳴周波数は、磁場が変化する環境下ではNAAと同じように変化することとが確認された。   From the experimental results of FIGS. 4 and 5, it was confirmed that the resonance frequency of phosphorus compounds such as organic phosphoric acid and inorganic phosphoric acid changes in the same manner as NAA in an environment where the magnetic field changes.

以上の実験結果から、リン化合物の共鳴周波数は、NAAと同様に、温度不変性と磁場可変性とを有することが示された。このことは、リン化合物がNAAに代わる新たな基準物質となり得ることを示している。   From the above experimental results, it was shown that the resonance frequency of the phosphorus compound has temperature invariance and magnetic field variability, similar to NAA. This indicates that phosphorus compounds can be a new reference material to replace NAA.

発明者らの知る限り、リン化合物の上記特性を示す先行技術文献は存在しない。このことは、以下のような事情が背景にあったものと考えられる。   As far as the inventors know, there is no prior art document showing the above properties of phosphorus compounds. This is thought to be due to the following circumstances.

リン化合物の磁気共鳴信号は非常に微弱であり、この磁気共鳴信号を正確に捉えること自体が困難であった。しかしながら、今回の実験では、7T(テラス)の超高磁場の静磁場強度を発生することが可能なMRIが用いられ、リン化合物の磁気共鳴信号を高精度に捉えることができた。このような世界最先端のMRIは、装置自体が高価である等の理由により、日本国内でもほとんど普及していない。超高性能なMRIを用いなければリン化合物の上記特性を確認することができなかったことが、当該特性が発見されていなかった理由の一つである考えられる。   The magnetic resonance signal of the phosphorus compound is very weak, and it has been difficult to accurately capture the magnetic resonance signal. However, in this experiment, MRI capable of generating an extremely high magnetic field strength of 7T (terrace) was used, and the magnetic resonance signal of the phosphorus compound could be captured with high accuracy. The world's most advanced MRI has hardly been used in Japan because the device itself is expensive. The fact that the above properties of the phosphorus compound could not be confirmed without using ultra-high performance MRI is considered to be one of the reasons that the properties were not found.

リン化合物において新たに発見された特性は、様々なことに応用され得る。たとえば、当該特性は、被検体内部の温度計測方法や磁場計測方法に応用され得る。以下では、当該温度計測方法を利用する第1の実施の形態に従うMRI100と、当該磁場計測方法を利用する第2の実施の形態に従うMRI100とについて順に説明する。   The newly discovered properties in phosphorus compounds can be applied in various ways. For example, the characteristic can be applied to a temperature measurement method and a magnetic field measurement method inside the subject. Hereinafter, the MRI 100 according to the first embodiment using the temperature measurement method and the MRI 100 according to the second embodiment using the magnetic field measurement method will be described in order.

<第1の実施の形態>
[MRI100]
図6および図7を参照して、第1の実施の形態に従うMRI100の装置概要について説明する。図6は、MRI100の主要な構成を示した図である。図7は、被検体Sに印加する高周波磁場のタイミングを示す図である。
<First Embodiment>
[MRI100]
With reference to FIG. 6 and FIG. 7, an outline of the apparatus of MRI 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing the main configuration of the MRI 100. FIG. 7 is a diagram illustrating the timing of the high-frequency magnetic field applied to the subject S.

図6に示されるように、MRI100は、静磁場磁石1と、傾斜磁場コイル2と、送信部3と、送信コイル4と、受信コイル5と、受信部6と、電源10と、シーケンス制御部13と、寝台20と、天板21と、計算機システム200とを備える。   As shown in FIG. 6, the MRI 100 includes a static magnetic field magnet 1, a gradient magnetic field coil 2, a transmission unit 3, a transmission coil 4, a reception coil 5, a reception unit 6, a power supply 10, and a sequence control unit. 13, a bed 20, a top board 21, and a computer system 200.

静磁場磁石1は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石1としては、たとえば、永久磁石、超伝導磁石等が用いられる。好ましくは、静磁場磁石1としては、7T程度の静磁場強度を発生するものが用いられる。なお、静磁場磁石1の静磁場強度は、7T程度に限定されない。静磁場強度は、条件や環境が最適化されれば、7T以下(たとえば、1.5T程度、3T程度)であってもよい。あるいは、静磁場強度は、7T以上であってもよい。   The static magnetic field magnet 1 is a magnet formed in a hollow cylindrical shape, and generates a uniform static magnetic field in an internal space. As the static magnetic field magnet 1, for example, a permanent magnet or a superconducting magnet is used. Preferably, a magnet that generates a static magnetic field strength of about 7T is used as the static magnetic field magnet 1. The static magnetic field strength of the static magnetic field magnet 1 is not limited to about 7T. The static magnetic field strength may be 7T or less (for example, about 1.5T, about 3T) if the conditions and environment are optimized. Alternatively, the static magnetic field strength may be 7T or more.

傾斜磁場コイル2は、中空の円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石1の内側に配置される。この傾斜磁場コイル2は、互いに直交するX,Y,Z軸にそれぞれ対応する3つのコイルが組み合わされて形成されている。これら3つのコイルは、電源10から個別に電流供給を受けて、X,Y,Z軸のそれぞれに沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Z軸方向は、静磁場と同方向とする。   The gradient magnetic field coil 2 is a coil formed in a hollow cylindrical shape, and is disposed inside the static magnetic field magnet 1. The gradient magnetic field coil 2 is formed by combining three coils respectively corresponding to the X, Y, and Z axes orthogonal to each other. These three coils are individually supplied with current from the power supply 10 and generate gradient magnetic fields whose magnetic field strengths change along the X, Y, and Z axes, respectively. The Z-axis direction is the same direction as the static magnetic field.

傾斜磁場コイル2によって発生するX,Y,Z軸の各々の傾斜磁場は、たとえば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Geおよびリードアウト用傾斜磁場Grにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。   The gradient magnetic fields of the X, Y, and Z axes generated by the gradient magnetic field coil 2 correspond to, for example, the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr, respectively. The slice selection gradient magnetic field Gs is used to arbitrarily determine an imaging section. The phase encoding gradient magnetic field Ge is used to change the phase of the magnetic resonance signal in accordance with the spatial position. The readout gradient magnetic field Gr is used for changing the frequency of the magnetic resonance signal in accordance with the spatial position.

送信部3は、シーケンス制御部13による制御のもと、ラーモア周波数に対応する高周波信号を送信コイル4に送信する。送信コイル4は、傾斜磁場コイル2の内側に配置され、高周波信号(RF(Radio Frequency)信号)を送信部3から受けて、被検体Sに高周波磁場を印加する。   The transmission unit 3 transmits a high-frequency signal corresponding to the Larmor frequency to the transmission coil 4 under the control of the sequence control unit 13. The transmission coil 4 is disposed inside the gradient magnetic field coil 2, receives a high-frequency signal (RF (Radio Frequency) signal) from the transmission unit 3, and applies a high-frequency magnetic field to the subject S.

本実施の形態においては、送信部3は、水の共鳴周波数を含む高周波磁場(以下、「水用高周波磁場」ともいう。)と、リン化合物の共鳴周波数を含む高周波磁場(以下、「リン用高周波磁場」ともいう。)とを送信コイル4に交互に発生させる。   In the present embodiment, the transmission unit 3 includes a high-frequency magnetic field including a resonance frequency of water (hereinafter also referred to as “water high-frequency magnetic field”) and a high-frequency magnetic field including a resonance frequency of a phosphorus compound (hereinafter referred to as “phosphorus-use magnetic field”). Are also generated in the transmission coil 4 alternately.

好ましくは、送信コイル4は、水用高周波磁場の印加時には、水の共鳴周波数を基準とする所定バンド幅(たとえば、±2000Hz)で水用高周波磁場を印加する。これにより、水以外の物質から放射される磁気共鳴信号が排除され、後述の受信コイル5は、水の磁気共鳴信号を精度よく受信することができる。また、送信コイル4は、リン用高周波磁場の印加時には、リン化合物の共鳴周波数を中心とする所定バンド幅(たとえば、±3000Hzまたは±4000Hz)で水用高周波磁場を印加する。これにより、リン化合物以外の物質から放射される磁気共鳴信号が排除され、後述の受信コイル5は、リン化合物の磁気共鳴信号を精度よく受信することができる。   Preferably, when applying the high frequency magnetic field for water, the transmission coil 4 applies the high frequency magnetic field for water with a predetermined bandwidth (for example, ± 2000 Hz) based on the resonance frequency of water. Thereby, magnetic resonance signals radiated from substances other than water are eliminated, and the receiving coil 5 described later can receive the magnetic resonance signals of water with high accuracy. Further, when the high frequency magnetic field for phosphorus is applied, the transmission coil 4 applies the high frequency magnetic field for water with a predetermined bandwidth (for example, ± 3000 Hz or ± 4000 Hz) centering on the resonance frequency of the phosphorus compound. Thereby, magnetic resonance signals radiated from substances other than the phosphorus compound are eliminated, and the receiving coil 5 described later can accurately receive the magnetic resonance signals of the phosphorus compound.

好ましくは、図7に示されるように、送信部3は、水用高周波磁場の印加の停止後に連続して、リン用高周波磁場を印加する。これにより、後述の受信コイル5は、水とリン化合物との磁気共鳴信号を、ほぼ同じタイミングで、ほぼ同じ環境下で取得することができる。送信コイル4は、たとえば、水用高周波磁場およびリン用高周波磁場を5秒ずつ交互に印加する。なお、リン化合物の種類によっては磁気共鳴信号が微弱である可能性があるので、リン用高周波磁場は、複数回印加されてもよい。あるいは、リン用高周波磁場の印加時間は、水用高周波磁場の印加時間よりも長くてもよい。   Preferably, as shown in FIG. 7, the transmission unit 3 applies the high frequency magnetic field for phosphorus continuously after the application of the high frequency magnetic field for water is stopped. Thereby, the receiving coil 5 to be described later can acquire magnetic resonance signals of water and the phosphorus compound at substantially the same timing and in substantially the same environment. For example, the transmission coil 4 alternately applies a high-frequency magnetic field for water and a high-frequency magnetic field for phosphorus every 5 seconds. Since the magnetic resonance signal may be weak depending on the type of phosphorus compound, the high frequency magnetic field for phosphorus may be applied multiple times. Alternatively, the application time of the high frequency magnetic field for phosphorus may be longer than the application time of the high frequency magnetic field for water.

受信コイル5は、複数のチャンネルの磁気共鳴信号を受信することが可能なものが用いられる。本実施の形態では、受信コイル5は、水用高周波磁場の印加によって被検体Sから放出される磁気共鳴信号と、リン用高周波磁場の印加によって被検体Sから放出される磁気共鳴信号との少なくとも2つの磁気共鳴信号を受信する。受信コイル5は、受信した磁気共鳴信号を受信部6に出力する。一例として、受信コイル5には、QED社製のMulti-Nuclear Loop Coilが用いられる。   The receiving coil 5 is capable of receiving magnetic resonance signals of a plurality of channels. In the present embodiment, the receiving coil 5 includes at least a magnetic resonance signal emitted from the subject S by application of the high frequency magnetic field for water and a magnetic resonance signal emitted from the subject S by application of the high frequency magnetic field for phosphorus. Two magnetic resonance signals are received. The receiving coil 5 outputs the received magnetic resonance signal to the receiving unit 6. As an example, the receiving coil 5 is a Multi-Nuclear Loop Coil manufactured by QED.

受信部6は、シーケンス制御部13による制御のもと、受信コイル5から出力される磁気共鳴信号をA/D(Analog-to-Digital)変換することで、時間領域の信号データを生成する。受信部6によって生成される信号データには、上述したスライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge、およびリードアウト用傾斜磁場Grによって、k空間におけるPE(Phase Encode)方向、RO(Read Out)方向、SE(Slice Encode)方向の位置を示す成分がエンコードされる。   The receiving unit 6 generates time-domain signal data by performing A / D (Analog-to-Digital) conversion on the magnetic resonance signal output from the receiving coil 5 under the control of the sequence control unit 13. The signal data generated by the receiving unit 6 includes the above-described slice selection gradient magnetic field Gs, phase encoding gradient magnetic field Ge, and readout gradient magnetic field Gr, and the PE (Phase Encode) direction in the k space, RO (Read A component indicating a position in the Out) direction and SE (Slice Encode) direction is encoded.

シーケンス制御部13は、計算機システム200から送信されるシーケンス実行データにしたがって送信部3、受信部6、および電源10を駆動することによって、被検体Sの画像を生成するためのデータ収集を行なう。シーケンス実行データとは、被検体Sから生データを収集するためのパルスシーケンスを定義する情報である。より具体的には、シーケンス実行データは、電源10によって傾斜磁場コイル2に供給される電源の強さや電力を供給するタイミング、送信部3が送信コイル4に送信する高周波信号のレベルや高周波信号を送信するタイミング、受信部6が磁気共鳴信号を検出するタイミング等、データ収集を行なうための手順を定義した情報である。   The sequence control unit 13 collects data for generating an image of the subject S by driving the transmission unit 3, the reception unit 6, and the power supply 10 according to the sequence execution data transmitted from the computer system 200. The sequence execution data is information that defines a pulse sequence for collecting raw data from the subject S. More specifically, the sequence execution data includes the strength of the power supplied to the gradient magnetic field coil 2 by the power supply 10 and the timing of supplying power, the level of the high-frequency signal transmitted from the transmission unit 3 to the transmission coil 4, and the high-frequency signal. This is information defining a procedure for collecting data such as a transmission timing and a timing at which the receiving unit 6 detects a magnetic resonance signal.

シーケンス制御部13は、電源10、送信部3および受信部6を駆動して被検体Sをスキャンした結果、受信部6から生データが送信されると、その生データを計算機システム200へ転送する。   When the raw data is transmitted from the reception unit 6 as a result of scanning the subject S by driving the power source 10, the transmission unit 3, and the reception unit 6, the sequence control unit 13 transfers the raw data to the computer system 200. .

寝台20には、被検体Sが載置される天板21が取り付けられている。天板21は、被検体Sが載置された状態で傾斜磁場コイル2の空洞(撮像口)内へ挿入される。通常、この寝台20は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置される。   A couchtop 21 on which the subject S is placed is attached to the bed 20. The top plate 21 is inserted into the cavity (imaging port) of the gradient magnetic field coil 2 with the subject S placed thereon. Normally, the bed 20 is installed so that the longitudinal direction is parallel to the central axis of the static magnetic field magnet 1.

計算機システム200は、MRI100の全体制御を行なう。たとえば、計算機システム200は、上述した各部を駆動することで、データ収集や画像再構成等を行なう。計算機システム200は、収集したデータに基づいて、被検体の温度計測や磁場計測を行なう。   The computer system 200 performs overall control of the MRI 100. For example, the computer system 200 performs data collection, image reconstruction, and the like by driving the above-described units. The computer system 200 performs temperature measurement and magnetic field measurement of the subject based on the collected data.

[温度計測方法]
図8を参照して、リン化合物の上記特性を利用した温度計測方法について説明する。図8は、計算機システム200による温度計測方法を概略的に示した概念図である。計算機システム200は、機能構成として、FFT(Fast Fourier Transform)部251,252と、抽出部253,254と、算出部255,256と、差分部257と、検出部258と、特定部260とを含む。
[Temperature measurement method]
With reference to FIG. 8, a temperature measurement method using the above characteristics of the phosphorus compound will be described. FIG. 8 is a conceptual diagram schematically showing a temperature measurement method by the computer system 200. The computer system 200 includes, as functional configurations, FFT (Fast Fourier Transform) units 251 and 252, extraction units 253 and 254, calculation units 255 and 256, a difference unit 257, a detection unit 258, and a specification unit 260. Including.

FFT部251は、水用高周波磁場の印加によって被検体から検出される磁気共鳴信号f(t)を、周波数ごとの信号強度を示す周波数スペクトルF(ω)に変換する。すなわち、FFT部251は、時間領域の磁気共鳴信号f(t)を、周波数領域の周波数スペクトルF(ω)に変換する。一例として、当該変換処理には、高速フーリエ変換が用いられる。 The FFT unit 251 converts the magnetic resonance signal f H (t) detected from the subject by the application of the high frequency magnetic field for water into a frequency spectrum F H (ω) indicating the signal intensity for each frequency. That is, the FFT unit 251 converts the time-domain magnetic resonance signal f H (t) into a frequency spectrum F H (ω) in the frequency domain. As an example, fast Fourier transform is used for the conversion process.

FFT部252は、リン用高周波磁場の印加によって被検体から検出される磁気共鳴信号f(t)を周波数スペクトルF(ω)に変換する。すなわち、FFT部252は、時間領域の磁気共鳴信号f(t)を、周波数領域の周波数スペクトルF(ω)に変換する。一例として、当該変換処理には、高速フーリエ変換が用いられる。 The FFT unit 252 converts the magnetic resonance signal f P (t) detected from the subject by applying the high frequency magnetic field for phosphorus into the frequency spectrum F P (ω). That is, the FFT unit 252 converts the magnetic resonance signal f P (t) in the time domain into a frequency spectrum F P (ω) in the frequency domain. As an example, fast Fourier transform is used for the conversion process.

抽出部253は、周波数スペクトルF(ω)の中から信号強度が相対的に高く、水の共鳴周波数に相当する周波数f1Hを抽出する。より具体的には、抽出部253は、水の共鳴周波数を中心とする所定範囲のスペクトルの中から最大の信号強度を選択し、選択された信号強度に対応する周波数を、水の共鳴周波数に相当する周波数f1Hとして抽出する。 The extraction unit 253 extracts a frequency f 1H having a relatively high signal intensity from the frequency spectrum F H (ω) and corresponding to the resonance frequency of water. More specifically, the extraction unit 253 selects the maximum signal intensity from a predetermined range of spectrum centered on the resonance frequency of water, and sets the frequency corresponding to the selected signal intensity as the resonance frequency of water. Extracted as the corresponding frequency f 1H .

抽出部254は、周波数スペクトルF(ω)の中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数f1Pを抽出する。より具体的には、抽出部254は、リン化合物の共鳴周波数を中心とする所定範囲のスペクトルの中から最大の信号強度を選択し、選択された信号強度に対応する周波数を、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数f1Pとして抽出する。 The extraction unit 254 extracts the frequency f 1P having a relatively high signal intensity from the frequency spectrum F P (ω) and corresponding to the resonance frequency of the phosphorus compound. More specifically, the extraction unit 254 selects the maximum signal intensity from a spectrum in a predetermined range centered on the resonance frequency of the phosphorus compound, and sets the frequency corresponding to the selected signal intensity to the resonance of the phosphorus compound. Extracted as a frequency f 1P corresponding to the frequency.

算出部255は、水の共鳴周波数の時間的な変化量Δf(すなわち、化学シフト)を算出する。たとえば、算出部255は、周波数f1Hよりも前に取得された水の共鳴周波数である周波数f0Hを周波数f1Hから差分することで変化量Δfを算出する。 The calculation unit 255 calculates the temporal change amount Δf H (that is, chemical shift) of the resonance frequency of water. For example, calculator 255 calculates the amount of change Delta] f H by subtracting the frequency f 0H a resonance frequency of the obtained water before the frequency f IH from the frequency f IH.

算出部256は、リン化合物の時間的な変化量Δf(すなわち、化学シフト)を算出する。たとえば、算出部256は、周波数f1Pよりも前に取得されたリン化合物の共鳴周波数である周波数f0Pを周波数f1Pから差分することで変化量Δfを算出する。 The calculation unit 256 calculates the temporal change amount Δf P (that is, chemical shift) of the phosphorus compound. For example, calculator 256 calculates the amount of change Delta] f P by subtracting the frequency f 0P is a resonance frequency of the phosphorus compound obtained before the frequency f 1P from the frequency f 1P.

なお、周波数f0Hと周波数f0Pとは、同じタイミングまたはほぼ同じタイミングで検出される。あるいは、周波数f0Hと周波数f0Pとは、予め設定されていてもよい。周波数f1Hと周波数f1Pとは、同じタイミングまたはほぼ同じタイミングで検出される。 The frequency f 0H and the frequency f 0P are detected at the same timing or almost the same timing. Alternatively, the frequency f 0H and the frequency f 0P may be set in advance. The frequency f 1H and the frequency f 1P are detected at the same timing or almost the same timing.

ここで、図9を参照して、算出部256による算出処理についてさらに詳細に説明する。図9は、周波数スペクトルF(ω)をグラフ64として示した図である。グラフ64の横軸は、化学シフトを示す。グラフ64の縦軸は、磁気共鳴信号の強度を示す。 Here, the calculation process by the calculation unit 256 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing the frequency spectrum F P (ω) as a graph 64. The horizontal axis of the graph 64 indicates chemical shift. The vertical axis of the graph 64 indicates the intensity of the magnetic resonance signal.

グラフ64の横軸は、過去の所定タイミングにおけるリン化合物の共鳴周波数を基準とする化学シフトを示す。すなわち、0ppmからのズレがリン化合物の化学シフトに相当する。算出部256は、0ppmを中心とする所定範囲(たとえば、±5ppm)のスペクトルの中から最大となる信号強度を選択する。図9の例では、最大スペクトル64Aが選択される。算出部256は、最大スペクトル64Aに対応する化学シフトの値を変化量Δfとする。 The horizontal axis of the graph 64 indicates a chemical shift based on the resonance frequency of the phosphorus compound at a predetermined timing in the past. That is, the deviation from 0 ppm corresponds to the chemical shift of the phosphorus compound. The calculation unit 256 selects the maximum signal intensity from a spectrum in a predetermined range (for example, ± 5 ppm) centered at 0 ppm. In the example of FIG. 9, the maximum spectrum 64A is selected. Calculating unit 256, the value of chemical shift corresponding to the maximum spectral 64A and variation Delta] f P.

再び図8を参照して、差分部257は、算出部255によって算出されたΔfと算出部256によって算出されたΔfとの差を変化量ΔfH−P算出する。上述したように、水の共鳴周波数は、温度と磁場との両方に依存する。リン化合物の共鳴周波数は、上述の実験結果で示したように、温度には依存せず、磁場には依存する。そのため、リン化合物の共鳴周波数の変化量を基準として、水の共鳴周波数の変化量に着目すれば、磁場変化の影響を除外することができる。すなわち、変化量ΔfH−Pは、温度変化のみによって生じた共鳴周波数の変化量を示す。 Referring to FIG. 8 again, the difference unit 257 calculates a change amount Δf H−P as a difference between Δf H calculated by the calculation unit 255 and Δf P calculated by the calculation unit 256. As described above, the resonance frequency of water depends on both temperature and magnetic field. As shown in the above experimental results, the resonance frequency of the phosphorus compound does not depend on the temperature but depends on the magnetic field. Therefore, if the amount of change in the resonance frequency of water is focused on the basis of the amount of change in the resonance frequency of the phosphorus compound, the influence of the magnetic field change can be excluded. That is, the change amount Δf H−P indicates the change amount of the resonance frequency caused only by the temperature change.

検出部258は、水の共鳴周波数の変化量と温度との間の相関関係を利用して、変化量ΔfH−Pに応じた温度変化を検出する。水の共鳴周波数は、1℃の変化で約0.01ppm(より具体的には、0.0104ppm)変化することが知られている。検出部258は、変化量ΔfH−Pを相関値「0.01ppm/℃」で除算し、その除算結果を被検体の温度変化として検出する。 The detection unit 258 detects a temperature change according to the change amount Δf H−P using a correlation between the change amount of the resonance frequency of water and the temperature. It is known that the resonance frequency of water changes by about 0.01 ppm (more specifically, 0.0104 ppm) with a change of 1 ° C. Detector 258, a variation Delta] f H-P divided by the correlation value "0.01 ppm / ° C." and detects the division result as a change in temperature of the object.

特定部260は、共鳴周波数f(t)が放出された被検体の位置を特定する。より具体的には、傾斜磁場コイル2(図6参照)は、上述したように、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Geおよびリードアウト用傾斜磁場Grを発生する。特定部260は、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge、およびリードアウト用傾斜磁場Grによって、k空間におけるPE方向、RO方向、SE方向の位置を示す成分をエンコードする。特定部260は、エンコード結果に基づいて、共鳴周波数f(t)が放出された被検体の位置を特定する。当該位置情報は、たとえば、3次元の座標(x,y,z)で示される。 The specifying unit 260 specifies the position of the subject from which the resonance frequency f H (t) has been emitted. More specifically, the gradient magnetic field coil 2 (see FIG. 6) generates the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr, as described above. The specifying unit 260 encodes components indicating positions in the PE direction, the RO direction, and the SE direction in the k space by the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr. The specifying unit 260 specifies the position of the subject from which the resonance frequency f H (t) is emitted based on the encoding result. The position information is indicated by, for example, three-dimensional coordinates (x, y, z).

特定部260により、被検体内(たとえば、脳内)の単位領域ごとに、水およびリン化合物の共鳴周波数を特定することができる。これにより、検出部258は、被検体内の単位領域ごとに温度変化を検出することができる。   The identifying unit 260 can identify the resonance frequency of water and the phosphorus compound for each unit region in the subject (for example, in the brain). Thereby, the detection unit 258 can detect a temperature change for each unit region in the subject.

[実験結果]
図10を参照して、本実施の形態に従う温度計測方法による温度計測結果について説明する。図10は、本温度計測方法による温度計測結果を示す図である。
[Experimental result]
With reference to FIG. 10, the temperature measurement result by the temperature measurement method according to the present embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating a temperature measurement result obtained by this temperature measurement method.

図10(A)には、本温度計測方法による温度計測結果と、光ファイバー温度計による温度計測結果との比較結果が示されている。グラフ63の横軸は、時間変化を示す。グラフ63の縦軸は、時間「0」を基準とする無機リン酸水溶液の温度変化を示す。温度変化65は、光ファイバー温度計で無機リン酸水溶液の温度を計測した結果である。温度変化67は、本温度計測方法で無機リン酸水溶液の温度を計測した結果である。   FIG. 10 (A) shows a comparison result between the temperature measurement result by this temperature measurement method and the temperature measurement result by the optical fiber thermometer. The horizontal axis of the graph 63 represents a change with time. The vertical axis of the graph 63 indicates the temperature change of the inorganic phosphoric acid aqueous solution with respect to the time “0”. The temperature change 65 is a result of measuring the temperature of the inorganic phosphoric acid aqueous solution with an optical fiber thermometer. The temperature change 67 is a result of measuring the temperature of the inorganic phosphoric acid aqueous solution by this temperature measurement method.

グラフ63に示されるように、光ファイバー温度計によって検出された温度変化65と、本温度計測方法によって検出された温度変化67とは、同じような傾向を示している。温度変化65,67と間で若干の差が生じているが、本温度計測方法を利用すると、少なくとも、相対的な温度変化が生じていることは検出され得る。温度算出時に用いた相関値(上述の「0.01ppm/℃」)が本温度計測処理に合わせて最適化されると、温度検出精度は、さらに改善され得る。グラフ63の結果により、リン化合物の上記特性が温度計測処理に応用できることが示された。   As shown in the graph 63, the temperature change 65 detected by the optical fiber thermometer and the temperature change 67 detected by this temperature measurement method show the same tendency. Although there is a slight difference between the temperature changes 65 and 67, it can be detected that at least a relative temperature change has occurred by using this temperature measurement method. If the correlation value (“0.01 ppm / ° C.” described above) used at the time of temperature calculation is optimized for this temperature measurement process, the temperature detection accuracy can be further improved. The result of graph 63 indicates that the above-described characteristics of the phosphorus compound can be applied to the temperature measurement process.

図10(B)には、有機リン酸を基準物質とする温度計測方法と、NAAを基準物質とする温度計測方法とが示されている。グラフ71の横軸は、時間変化を示す。グラフ71の縦軸は、時刻「0」を基準とする水溶液の温度変化を示す。当該水溶液には、有機リン酸とNAAとが含まれる。温度変化73は、有機リン酸を基準物質とした温度計測結果である。温度変化75は、NAAを基準物質とする温度計測結果である。   FIG. 10B shows a temperature measurement method using organophosphoric acid as a reference material and a temperature measurement method using NAA as a reference material. The horizontal axis of the graph 71 indicates a change with time. The vertical axis of the graph 71 indicates the temperature change of the aqueous solution with respect to time “0”. The aqueous solution contains organic phosphoric acid and NAA. The temperature change 73 is a temperature measurement result using organophosphoric acid as a reference substance. The temperature change 75 is a temperature measurement result using NAA as a reference material.

グラフ71に示されるように、温度変化73と温度変化75とは、同じような傾向を示している。グラフ71の結果により、有機リン酸がNAAの代わりの基準物質となり得ることが示された。   As shown in the graph 71, the temperature change 73 and the temperature change 75 show the same tendency. The results in graph 71 show that organophosphoric acid can serve as a reference material instead of NAA.

[温度計測結果の出力態様]
図11を参照して、本温度計測処理による温度計測結果の出力態様の一例について説明する。図11は、本温度計測方法で検出された脳内の温度分布を示した図である。
[Output mode of temperature measurement result]
With reference to FIG. 11, an example of the output mode of the temperature measurement result by this temperature measurement process is demonstrated. FIG. 11 is a diagram showing the temperature distribution in the brain detected by this temperature measurement method.

温度計測結果は、たとえば、計算機システム200(図6参照)に備えられる表示部205に表示される。一例として、表示部205には、異なるタイミングで計測された脳内の温度分布220A,220Bが表示される。   The temperature measurement result is displayed on, for example, the display unit 205 provided in the computer system 200 (see FIG. 6). As an example, the display 205 displays temperature distributions 220A and 220B in the brain measured at different timings.

たとえば、温度分布220A,220Bは、温度ごとに関連付けられている色で示される。たとえば、温度が高いほど暖色系の色(たとえば、赤色)が用いられ、温度が低いほど寒色系の色(たとえば、青色)が用いられる。温度分布220A,220Bが並べて表示されることで、脳内の時間的な温度変化が一見で理解され得る。   For example, the temperature distributions 220A and 220B are indicated by colors associated with each temperature. For example, a warm color (for example, red) is used as the temperature is high, and a cold color (for example, blue) is used as the temperature is low. By displaying the temperature distributions 220A and 220B side by side, temporal temperature changes in the brain can be understood at a glance.

また、表示部205には、指標画像222が表示される。指標画像222は、温度と色との対応関係を示す。診断医は、指標画像222に示される色と、温度分布220A,220Bとを比較することで、脳内における温度を一見して理解することができる。   In addition, an index image 222 is displayed on the display unit 205. The index image 222 shows the correspondence between temperature and color. The diagnostician can understand the temperature in the brain at a glance by comparing the color shown in the index image 222 with the temperature distributions 220A and 220B.

なお、図11では、温度分布220A,220Bが並べて表示されている例が示されているが、温度分布220A,220Bのいずれか一方だけが表示されてもよい。この場合、診断医は、脳内における空間的な温度変化を一見して理解することができる。   Although FIG. 11 shows an example in which the temperature distributions 220A and 220B are displayed side by side, only one of the temperature distributions 220A and 220B may be displayed. In this case, the diagnostician can understand the spatial temperature change in the brain at a glance.

また、図11では、異なるタイミングで得られた温度分布220A,220Bが並べて表示されているが、脳内の異なる領域の温度分布が並べて表示されてもよい。これにより、診断医は、脳内の場所ごとの温度分布を比較しやすくなる。   In FIG. 11, the temperature distributions 220A and 220B obtained at different timings are displayed side by side, but the temperature distributions of different regions in the brain may be displayed side by side. This makes it easier for the diagnostician to compare the temperature distribution for each location in the brain.

さらに、図11では、脳内の絶対的な温度が検出結果として表示されているが、脳内の相対的な温度が検出結果として表示されてもよい。たとえば、診断医は、温度分布220A,220Bに対してタッチ操作等で特定の位置を指示する。計算機システム200は、指定位置を基準とした脳内の相対的な温度を計算し、その計算結果に応じて温度分布220A,220Bの表示を更新する。一例として、指定位置よりも温度が高い部分については暖色系の色(たとえば、赤色)を表示する。指定位置よりも温度が低い部分については寒色系の色(たとえば、青色)を表示する。このとき、指標画像222に示される温度と色との対応関係も更新される。   Further, in FIG. 11, the absolute temperature in the brain is displayed as the detection result, but the relative temperature in the brain may be displayed as the detection result. For example, the diagnostician instructs a specific position on the temperature distributions 220A and 220B by a touch operation or the like. The computer system 200 calculates the relative temperature in the brain with reference to the designated position, and updates the display of the temperature distributions 220A and 220B according to the calculation result. As an example, a warm color (for example, red) is displayed for a portion whose temperature is higher than the designated position. For a portion whose temperature is lower than the designated position, a cool color (for example, blue) is displayed. At this time, the correspondence between the temperature and the color shown in the index image 222 is also updated.

[計算機システム200の制御構造]
図12を参照して、第1の実施の形態に従う計算機システム200の制御構造について説明する。図12は、第1の実施の形態に従う計算機システム200が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図12の処理は、計算機システム200のCPU(Central Processing Unit)202が温度計測プログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
[Control structure of computer system 200]
A control structure of computer system 200 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart showing a part of processing executed by computer system 200 according to the first embodiment. The processing in FIG. 12 is realized by a CPU (Central Processing Unit) 202 of the computer system 200 executing a temperature measurement program. In other aspects, some or all of the processing may be performed by circuit elements or other hardware.

ステップS20において、CPU202は、リン化合物の共鳴周波数を含む高周波磁場(すなわち、リン用高周波磁場)を被検体に印加するための制御信号を送信部3(図6参照)に送る。これにより、リン用高周波磁場が被検体に印加される。   In step S20, the CPU 202 sends a control signal for applying a high-frequency magnetic field including the resonance frequency of the phosphorus compound (that is, a high-frequency magnetic field for phosphorus) to the subject to the transmission unit 3 (see FIG. 6). Thereby, the high frequency magnetic field for phosphorus is applied to the subject.

ステップS22において、CPU202は、リン用高周波磁場の印加によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。CPU202は、上述のFFT部252(図8参照)として、受信した時間領域の磁気共鳴信号を周波数領域の周波数スペクトルに変換する。   In step S <b> 22, the CPU 202 receives a magnetic resonance signal emitted from the subject due to application of the high frequency magnetic field for phosphorus. As the above-described FFT unit 252 (see FIG. 8), the CPU 202 converts the received magnetic resonance signal in the time domain into a frequency spectrum in the frequency domain.

ステップS24において、CPU202は、上述の抽出部254(図8参照)として、周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数を抽出する。CPU202は、上述の算出部256(図8参照)として、過去に得られたリン化合物の共鳴周波数と、現在のリン化合物の共鳴周波数との間の差を算出する。当該差がリン化合物の共鳴周波数の化学シフトに相当する。   In step S24, the CPU 202 extracts a frequency corresponding to the resonance frequency of the phosphorous compound from the frequency spectrum as the above-described extraction unit 254 (see FIG. 8). The CPU 202 calculates the difference between the resonance frequency of the phosphorus compound obtained in the past and the current resonance frequency of the phosphorus compound as the calculation unit 256 (see FIG. 8). This difference corresponds to the chemical shift of the resonance frequency of the phosphorus compound.

ステップS30において、CPU202は、水の共鳴周波数を含む高周波磁場(すなわち、水用高周波磁場)を被検体に印加するための制御信号を送信部3(図6参照)に送る。これにより、水用高周波磁場が被検体に印加される。   In step S30, the CPU 202 sends a control signal for applying a high-frequency magnetic field including the resonance frequency of water (that is, a high-frequency magnetic field for water) to the subject to the transmission unit 3 (see FIG. 6). Thereby, the high frequency magnetic field for water is applied to the subject.

ステップS32において、CPU202は、水用高周波磁場の印加によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。CPU202は、上述のFFT部251(図8参照)として、受信した時間領域の磁気共鳴信号を周波数領域の周波数スペクトルに変換する。   In step S <b> 32, the CPU 202 receives a magnetic resonance signal emitted from the subject by applying the high frequency magnetic field for water. As the above-described FFT unit 251 (see FIG. 8), the CPU 202 converts the received time-domain magnetic resonance signal into a frequency spectrum in the frequency domain.

ステップS34において、CPU202は、上述の抽出部253(図8参照)として、周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、水の共鳴周波数に相当する周波数を抽出する。CPU202は、上述の算出部255(図8参照)として、過去に得られた水の共鳴周波数と、現在の水の共鳴周波数との間の差を算出する。当該差が水の共鳴周波数の化学シフトに相当する。   In step S <b> 34, the CPU 202 extracts a frequency corresponding to the resonance frequency of water from the frequency spectrum as the above-described extraction unit 253 (see FIG. 8). CPU202 calculates the difference between the resonance frequency of the water obtained in the past, and the resonance frequency of the present water as the above-mentioned calculation part 255 (refer FIG. 8). This difference corresponds to a chemical shift in the resonance frequency of water.

ステップS40において、CPU202は、上述の差分部257(図8参照)として、ステップS34で算出された水の化学シフトから、ステップS24で算出されたリン化合物の化学シフトを差分する。   In step S40, the CPU 202 calculates the chemical shift of the phosphorus compound calculated in step S24 from the chemical shift of water calculated in step S34 as the above-described difference unit 257 (see FIG. 8).

ステップS50において、CPU202は、上述の検出部258(図8参照)として、水の共鳴周波数の変化量と温度との間の相関関係(たとえば、「0.01ppm/℃」)を利用して、ステップS40で算出された差に応じた温度変化を検出する。典型的には、CPU202は、当該差を相関係数「0.01ppm/℃」で除算する。   In step S50, the CPU 202 uses a correlation (for example, “0.01 ppm / ° C.”) between the amount of change in the resonance frequency of water and the temperature as the above-described detection unit 258 (see FIG. 8). A temperature change corresponding to the difference calculated in step S40 is detected. Typically, the CPU 202 divides the difference by the correlation coefficient “0.01 ppm / ° C.”.

ステップS60において、CPU202は、本実施の形態に従う温度計測処理を終了するか否かを判断する。たとえば、CPU202は、検査対象である全領域に対する温度計測処理を終えたときに本温度計測処理を終了する。CPU202は、検査対象である全領域に対する温度計測処理を終えたと判断した場合(ステップS60においてYES)、本温度計測処理を終了すると判断する。そうでない場合には(ステップS60においてNO)、CPU202は、制御をステップS20に戻す。   In step S60, CPU 202 determines whether or not to end the temperature measurement process according to the present embodiment. For example, the CPU 202 ends the temperature measurement process when the temperature measurement process for all the areas to be inspected is completed. When CPU 202 determines that the temperature measurement process for all the areas to be inspected has been completed (YES in step S60), CPU 202 determines to end this temperature measurement process. If not (NO in step S60), CPU 202 returns control to step S20.

なお、水用高周波磁場およびリン用高周波磁場を印可する順番は、任意である。すなわち、図12に示されるように、リン用高周波磁場が印可された後に、水用高周波磁場が印可されてもよいし、図7に示されるように、水用高周波磁場が印可された後に、リン用高周波磁場が印可されてもよい。   The order of applying the high frequency magnetic field for water and the high frequency magnetic field for phosphorus is arbitrary. That is, as shown in FIG. 12, the high frequency magnetic field for phosphorus may be applied after the high frequency magnetic field for phosphorus is applied, or after the high frequency magnetic field for water is applied as shown in FIG. A high frequency magnetic field for phosphorus may be applied.

[計算機システム200のハードウェア構成]
図13を参照して、第1の実施の形態に従う計算機システム200のハードウェア構成の一例について説明する。図13は、計算機システム200の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。図13に示されるように、計算機システム200は、ROM(Read Only Memory)201と、CPU202と、RAM(Random Access Memory)203と、ネットワークI/F(インタフェース)204と、表示部205と、記憶装置210とを含む。
[Hardware Configuration of Computer System 200]
An example of the hardware configuration of computer system 200 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram illustrating a main hardware configuration of the computer system 200. As shown in FIG. 13, the computer system 200 includes a ROM (Read Only Memory) 201, a CPU 202, a RAM (Random Access Memory) 203, a network I / F (interface) 204, a display unit 205, and a storage. Device 210.

ROM201は、オペレーティングシステム(OS:Operating System)、計算機システム200で実行される制御プログラム等を格納する。CPU202は、オペレーティングシステムや計算機システム200の制御プログラム等の各種プログラムを実行することで、計算機システム200の動作を制御する。RAM203は、ワーキングメモリとして機能し、プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。   The ROM 201 stores an operating system (OS), a control program executed by the computer system 200, and the like. The CPU 202 controls the operation of the computer system 200 by executing various programs such as an operating system and a control program for the computer system 200. The RAM 203 functions as a working memory and temporarily stores various data necessary for program execution.

ネットワークI/F204は、アンテナ(図示しない)を介して、他の通信機器との間でデータを送受信する。他の通信機器は、たとえば、サーバ、その他の通信機能を有する装置等を含む。計算機システム200は、アンテナを介して、本実施の形態に従う各種の処理を実現するためのプログラムをダウンロードできるように構成されてもよい。   The network I / F 204 transmits / receives data to / from other communication devices via an antenna (not shown). Other communication devices include, for example, a server and other devices having communication functions. The computer system 200 may be configured to download a program for realizing various processes according to the present embodiment via an antenna.

表示部205は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、またはその他の表示機器等を含む。表示部205は、タッチセンサ(図示しない)と組み合わされてタッチパネルとして構成されてもよい。これにより、診断医は、MRI100に対する操作をタッチパネル上で行なうことが可能になる。   The display unit 205 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL (Electro Luminescence) display, or other display devices. The display unit 205 may be configured as a touch panel in combination with a touch sensor (not shown). As a result, the diagnostician can perform operations on the MRI 100 on the touch panel.

記憶装置210は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置等の記憶媒体である。一例として、記憶装置210は、本実施の形態に従う各種の処理を実現するための温度計測プログラム212とを保持する。   The storage device 210 is a storage medium such as a hard disk or an external storage device. As an example, the storage device 210 holds a temperature measurement program 212 for realizing various processes according to the present embodiment.

温度計測プログラム212は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、任意のプログラムと協働して本実施の形態に従う温度計測処理が実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う計算機システム200の趣旨を逸脱するものではない。さらに、本実施の形態に従う温度計測プログラム212によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、計算機システム200とサーバとが協働して、本実施の形態に従う温度計測処理を実現するようにしてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバが本実施の形態に従う温度計測処理を実現する、所謂クラウドサービスの形態で計算機システム200が構成されてもよい。   The temperature measurement program 212 may be provided by being incorporated in a part of an arbitrary program, not as a single program. In this case, temperature measurement processing according to the present embodiment is realized in cooperation with an arbitrary program. Even such a program that does not include some modules does not depart from the spirit of the computer system 200 according to the present embodiment. Furthermore, part or all of the functions provided by temperature measurement program 212 according to the present embodiment may be realized by dedicated hardware. Furthermore, the computer system 200 and the server may cooperate to realize the temperature measurement process according to the present embodiment. Furthermore, the computer system 200 may be configured in a so-called cloud service form in which at least one server realizes the temperature measurement process according to the present embodiment.

[小括]
上述の実験によって、発明者らは、温度が変化する環境下ではリン化合物の共鳴周波数がほぼ一定であることを発見した。また、発明者らは、磁場が変化する環境下ではリン化合物の共鳴周波数がNAAと同じように変化することを発見した。一方で、水の共鳴周波数は、温度変化と磁場変化との両方の影響を受けやすい。そのため、リン化合物の共鳴周波数の変化量を基準として、水の共鳴周波数の変化量に着目すれば、磁場変化の影響を除外することができる。
[Brief Summary]
Through the above-described experiment, the inventors have found that the resonance frequency of the phosphorus compound is almost constant in an environment where the temperature changes. The inventors have also found that the resonance frequency of a phosphorus compound changes in the same manner as NAA in an environment where the magnetic field changes. On the other hand, the resonance frequency of water is susceptible to both temperature and magnetic field changes. Therefore, if the amount of change in the resonance frequency of water is focused on the basis of the amount of change in the resonance frequency of the phosphorus compound, the influence of the magnetic field change can be excluded.

本実施の形態に従う温度計測方法は、このような原理に基づいて、水の共鳴周波数の変化量と、リン化合物の共鳴周波数の変化量との差を算出する。そして、当該温度計測方法は、水の共鳴周波数の変化量と温度との間の相関関係を利用して、当該差に応じた温度変化を検出する。これにより、被検体内においてNAAが存在しない場所であっても、リン化合物が存在する場所であれば、正確に温度が計測され得る。   Based on such a principle, the temperature measurement method according to the present embodiment calculates the difference between the amount of change in the resonance frequency of water and the amount of change in the resonance frequency of the phosphorus compound. And the said temperature measurement method detects the temperature change according to the said difference using the correlation between the variation | change_quantity of the resonance frequency of water, and temperature. Accordingly, even if the NAA is not present in the subject, the temperature can be accurately measured if the phosphorus compound is present.

<第2の実施の形態>
[概要]
第1の実施の形態では、リン化合物において新たに発見された特性を温度計測処理に応用していた。これに対して、第2の実施の形態では、リン化合物の当該特性を磁場計測処理に応用する。
<Second Embodiment>
[Overview]
In the first embodiment, the newly discovered characteristics of the phosphorus compound are applied to the temperature measurement process. On the other hand, in the second embodiment, the characteristic of the phosphorus compound is applied to the magnetic field measurement process.

上述したように、リン化合物の共鳴周波数は、磁場の変化に応じて変化する。一方で、リン化合物の共鳴周波数は、温度に依存せずほぼ一定である。そのため、リン化合物の共鳴周波数の変化量は、磁場の強度を示す指標となり得る。特に、温度が変化する環境下では、リン化合物の共鳴周波数の変化量が有効な指標になり得る。第2の実施の形態に従う磁場計測方法は、リン化合物の共鳴周波数における温度不変性と磁場可変性とを利用して、磁場の変化量を計測する。   As described above, the resonance frequency of the phosphorus compound changes according to the change of the magnetic field. On the other hand, the resonance frequency of the phosphorus compound is almost constant without depending on the temperature. Therefore, the amount of change in the resonance frequency of the phosphorus compound can be an index indicating the strength of the magnetic field. In particular, in an environment where the temperature changes, the amount of change in the resonance frequency of the phosphorus compound can be an effective index. The magnetic field measurement method according to the second embodiment measures the amount of change in the magnetic field using temperature invariance and magnetic field variability at the resonance frequency of the phosphorus compound.

本磁場計測方法は、図4および図5の実験結果を応用したものであり、磁場計測装置等に応用され得る。当該磁場計測装置は、たとえば、MRI100等の磁場発生装置の点検時に利用される。一例として、MRI100の静磁場磁石1(図6参照)が点検対象となる。上述したように、静磁場磁石1としては、超伝導磁石や永久磁石等が用いられる。超伝導磁石や永久磁石によって印加される静磁場は、時間の経過とともに劣化する。上記磁場計測装置は、このような劣化を点検することができ、その点検結果に基づいて、磁場発生装置が正常に動作しているか否かを判断することができる。当該点検においては、たとえば、リン化合物を含んだ水溶液や人体に存在するリン化合物が利用される。リン化合物を含んだ水溶液が利用される場合には、静磁場磁石1の安定性が点検され得る。人体に存在するリン化合物が利用される場合には、MRI100の動作時における性能が評価され得る。   This magnetic field measurement method applies the experimental results of FIGS. 4 and 5 and can be applied to a magnetic field measurement apparatus or the like. The magnetic field measurement device is used when checking a magnetic field generation device such as the MRI 100, for example. As an example, the static magnetic field magnet 1 (see FIG. 6) of the MRI 100 is an inspection target. As described above, a superconducting magnet or a permanent magnet is used as the static magnetic field magnet 1. A static magnetic field applied by a superconducting magnet or a permanent magnet deteriorates with time. The magnetic field measurement apparatus can check such deterioration, and can determine whether or not the magnetic field generator is operating normally based on the check result. In the inspection, for example, an aqueous solution containing a phosphorus compound or a phosphorus compound existing in the human body is used. When an aqueous solution containing a phosphorus compound is used, the stability of the static magnetic field magnet 1 can be checked. When a phosphorus compound existing in the human body is used, the performance of the MRI 100 during operation can be evaluated.

また、磁場計測装置は、磁場発生装置の使用時に異常が発生していることを検出するために応用され得る。これにより、磁場発生装置に異常が発生したことを早期に発見することができ、磁場計測装置を停止する等の対処を早急に行なうことができる。   Further, the magnetic field measurement device can be applied to detect that an abnormality has occurred when the magnetic field generation device is used. As a result, it is possible to detect at an early stage that an abnormality has occurred in the magnetic field generation device, and it is possible to quickly take measures such as stopping the magnetic field measurement device.

[磁場計測方法]
図14を参照して、リン化合物の上記特性を利用した磁場計測方法について説明する。図14は、第2の実施の形態に従う計算機システム200による磁場計測方法を概略的に示した概念図である。計算機システム200は、機能構成として、FFT部282と、抽出部284と、算出部286と、検出部288と、特定部290とを含む。
[Magnetic field measurement method]
With reference to FIG. 14, the magnetic field measurement method using the said characteristic of a phosphorus compound is demonstrated. FIG. 14 is a conceptual diagram schematically showing a magnetic field measurement method by computer system 200 according to the second embodiment. The computer system 200 includes an FFT unit 282, an extraction unit 284, a calculation unit 286, a detection unit 288, and a specifying unit 290 as functional configurations.

FFT部282は、リン用高周波磁場の印加によって被検体から検出される磁気共鳴信号f(t)を周波数スペクトルF(ω)に変換する。すなわち、FFT部282は、時間領域の磁気共鳴信号f(t)を、周波数領域の周波数スペクトルF(ω)に変換する。一例として、当該変換処理には、高速フーリエ変換が用いられる。 The FFT unit 282 converts the magnetic resonance signal f P (t) detected from the subject by applying the high frequency magnetic field for phosphorus into the frequency spectrum F P (ω). That is, the FFT unit 282 converts the magnetic resonance signal f P (t) in the time domain into a frequency spectrum F P (ω) in the frequency domain. As an example, fast Fourier transform is used for the conversion process.

抽出部284は、周波数スペクトルF(ω)の中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数f1Pを抽出する。より具体的には、抽出部284は、リン化合物の共鳴周波数を中心とする所定範囲のスペクトルの中から最大となる信号強度を選択し、選択された信号強度に対応する周波数を、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数f1Pとして抽出する。 The extraction unit 284 extracts the frequency f 1P having a relatively high signal intensity from the frequency spectrum F P (ω) and corresponding to the resonance frequency of the phosphorus compound. More specifically, the extraction unit 284 selects the maximum signal intensity from a spectrum in a predetermined range centering on the resonance frequency of the phosphorus compound, and the frequency corresponding to the selected signal intensity is selected from the phosphorus compound. Extracted as a frequency f 1P corresponding to the resonance frequency.

算出部286は、リン化合物の時間的な変化量Δf(すなわち、化学シフト)を算出する。たとえば、算出部286は、周波数f1Pよりも前に取得されたリン化合物の共鳴周波数である周波数f0Pを周波数f1Pから差分する。 The calculation unit 286 calculates the temporal change amount Δf P (that is, chemical shift) of the phosphorus compound. For example, calculator 286 difference frequency f 0P is a resonance frequency of the phosphorus compound obtained before the frequency f 1P from the frequency f 1P.

検出部288は、リン化合物の共鳴周波数の変化量と磁場強度との間の相関関係を利用して、変化量Δfに応じた磁場変化を検出する。 Detector 288 uses the correlation between the change amount and the magnetic field strength of the resonant frequency of the phosphorus compounds, for detecting the magnetic field change in accordance with the amount of change Delta] f P.

特定部290は、共鳴周波数f(t)が放出された被検体の位置を特定する。より具体的には、傾斜磁場コイル2(図6参照)は、上述したように、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Geおよびリードアウト用傾斜磁場Grを発生する。特定部290は、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge、およびリードアウト用傾斜磁場Grによって、k空間におけるPE方向、RO方向、SE方向の位置を示す成分をエンコードする。特定部290は、エンコード結果に基づいて、共鳴周波数f(t)が放出された被検体の位置を特定する。当該位置情報は、たとえば、3次元の座標(x,y,z)で示される。 The specifying unit 290 specifies the position of the subject from which the resonance frequency f P (t) has been emitted. More specifically, the gradient magnetic field coil 2 (see FIG. 6) generates the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr, as described above. The specifying unit 290 encodes components indicating positions in the PE direction, the RO direction, and the SE direction in the k space by the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr. The specifying unit 290 specifies the position of the subject from which the resonance frequency f P (t) is emitted based on the encoding result. The position information is indicated by, for example, three-dimensional coordinates (x, y, z).

特定部290により、被検体の単位領域ごとにリン化合物の共鳴周波数を特定することができる。これにより、検出部288は、被検体の単位領域ごとに磁場変化を検出することができる。   The identifying unit 290 can identify the resonance frequency of the phosphorus compound for each unit region of the subject. Accordingly, the detection unit 288 can detect a magnetic field change for each unit region of the subject.

[計算機システム200の制御構造]
図15を参照して、第2の実施の形態に従う計算機システム200の制御構造について説明する。図15は、第2の実施の形態に従う計算機システム200が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図15の処理は、計算機システム200のCPU202が温度計測プログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
[Control structure of computer system 200]
With reference to FIG. 15, the control structure of computer system 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing a part of processing executed by computer system 200 according to the second embodiment. The processing in FIG. 15 is realized by the CPU 202 of the computer system 200 executing a temperature measurement program. In other aspects, some or all of the processing may be performed by circuit elements or other hardware.

ステップS70において、CPU202は、リン化合物の共鳴周波数を含む高周波磁場(すなわち、リン用高周波磁場)を被検体に印加するための制御信号を送信部3(図6参照)に送る。これにより、リン用高周波磁場が被検体に印加される。   In step S70, the CPU 202 sends a control signal for applying a high-frequency magnetic field including the resonance frequency of the phosphorus compound (that is, a high-frequency magnetic field for phosphorus) to the subject to the transmission unit 3 (see FIG. 6). Thereby, the high frequency magnetic field for phosphorus is applied to the subject.

ステップS72において、CPU202は、リン用高周波磁場の印加によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。CPU202は、上述のFFT部282(図14参照)として、受信した時間領域の磁気共鳴信号を周波数領域の周波数スペクトルに変換する。   In step S72, the CPU 202 receives a magnetic resonance signal emitted from the subject due to application of the high-frequency magnetic field for phosphorus. As the above-described FFT unit 282 (see FIG. 14), the CPU 202 converts the received time-domain magnetic resonance signal into a frequency spectrum in the frequency domain.

ステップS74において、CPU202は、上述の抽出部284(図14参照)として、周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数を抽出する。CPU202は、上述の算出部286(図14参照)として、過去に得られたリン化合物の共鳴周波数と、現在のリン化合物の共鳴周波数との間の差を算出する。当該差がリン化合物の共鳴周波数の化学シフトに相当する。   In step S74, the CPU 202 extracts a frequency corresponding to the resonance frequency of the phosphorous compound from the frequency spectrum as the above-described extraction unit 284 (see FIG. 14). The CPU 202 calculates a difference between the resonance frequency of the phosphorus compound obtained in the past and the current resonance frequency of the phosphorus compound as the calculation unit 286 (see FIG. 14). This difference corresponds to the chemical shift of the resonance frequency of the phosphorus compound.

ステップS80において、CPU202は、上述の検出部288(図14参照)として、リン化合物の共鳴周波数の変化量と磁場強度との間の相関関係を利用して、周波数の変化量に応じた磁場変化を検出する。   In step S80, the CPU 202 uses the correlation between the change amount of the resonance frequency of the phosphorus compound and the magnetic field intensity as the detection unit 288 (see FIG. 14), and changes the magnetic field according to the change amount of the frequency. Is detected.

ステップS90において、CPU202は、本実施の形態に従う磁場計測処理を終了するか否かを判断する。たとえば、CPU202は、検査対象である全領域に対する磁場計測処理を終えたときに本磁場計測処理を終了する。CPU202は、検査対象である全領域に対する磁場計測処理を終えたと判断した場合(ステップS80においてYES)、本磁場計測処理を終了すると判断する。そうでない場合には(ステップS80においてNO)、CPU202は、制御をステップS70に戻す。   In step S90, CPU 202 determines whether or not to end the magnetic field measurement process according to the present embodiment. For example, the CPU 202 ends the magnetic field measurement process when the magnetic field measurement process for all the areas to be inspected is completed. If the CPU 202 determines that the magnetic field measurement processing has been completed for all the areas to be inspected (YES in step S80), the CPU 202 determines to end the magnetic field measurement processing. If not (NO in step S80), CPU 202 returns control to step S70.

[小括]
以上のようにして、第2の実施の形態では、リン化合物の共鳴周波数における温度不変性と磁場可変性とを利用して、磁場の変化量を計測する。第2の実施の形態における磁場計測方法は、温度変化に影響されないので、正確に磁場を計測することが可能になる。
[Brief Summary]
As described above, in the second embodiment, the amount of change in the magnetic field is measured using temperature invariance and magnetic field variability at the resonance frequency of the phosphorus compound. Since the magnetic field measurement method in the second embodiment is not affected by temperature change, it is possible to accurately measure the magnetic field.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 静磁場磁石、2 傾斜磁場コイル、3 送信部、4 送信コイル、5 受信コイル、6 受信部、10 電源、13 シーケンス制御部、20 寝台、21 天板、51,53,55,57,59,61,63,64,71 グラフ、64A 最大スペクトル、65,67,73,75 温度変化、100 MRI、200 計算機システム、201 ROM、202 CPU、203 RAM、204 ネットワークI/F、205 表示部、210 記憶装置、212 温度計測プログラム、220A,220B 温度分布、222 指標画像、251,252,282 FFT部、253,254,284 抽出部、255,256,286 算出部、257 差分部、258,288 検出部、260,290 特定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Static magnetic field magnet, 2 Gradient magnetic field coil, 3 Transmission part, 4 Transmission coil, 5 Reception coil, 6 Reception part, 10 Power supply, 13 Sequence control part, 20 Bed, 21 Top plate, 51,53,55,57,59 , 61, 63, 64, 71 graph, 64A maximum spectrum, 65, 67, 73, 75 temperature change, 100 MRI, 200 computer system, 201 ROM, 202 CPU, 203 RAM, 204 network I / F, 205 display unit, 210 storage device, 212 temperature measurement program, 220A, 220B temperature distribution, 222 index image, 251, 252, 282 FFT unit, 253, 254, 284 extraction unit, 255, 256, 286 calculation unit, 257 difference unit, 258, 288 Detection unit, 260, 290 identification unit.

Claims (5)

静磁場中に存在する被検体に対して、水の共鳴周波数を含む第1高周波磁場を印加し、前記第1高周波磁場の印加後に、リン化合物の共鳴周波数を含む第2高周波磁場を印加するステップと、
前記第1高周波磁場の印加によって前記被検体から検出される磁気共鳴信号を、周波数ごとの信号強度を示す第1周波数スペクトルに変換するとともに、前記第2高周波磁場の印加によって前記被検体から検出される磁気共鳴信号を第2周波数スペクトルに変換するステップと、
前記第1周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、水の共鳴周波数に相当する第1周波数を取得するとともに、前記第2周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する第2周波数を取得するステップと、
水の共鳴周波数の変化量と温度との間の相関関係を利用して、前記第1周波数の変化量と、前記第2周波数の変化量との差に応じた温度変化を検出するステップとを備える、温度計測方法。
A step of applying a first high frequency magnetic field including a resonance frequency of water to a subject existing in a static magnetic field, and applying a second high frequency magnetic field including a resonance frequency of a phosphorus compound after the application of the first high frequency magnetic field. When,
A magnetic resonance signal detected from the subject by application of the first high-frequency magnetic field is converted into a first frequency spectrum indicating a signal intensity for each frequency, and detected from the subject by application of the second high-frequency magnetic field. Converting the magnetic resonance signal to a second frequency spectrum;
The signal intensity is relatively high from the first frequency spectrum and a first frequency corresponding to the resonance frequency of water is acquired, and the signal intensity is relatively high from the second frequency spectrum. Obtaining a second frequency corresponding to the resonant frequency;
Detecting a temperature change according to a difference between the change amount of the first frequency and the change amount of the second frequency using a correlation between the change amount of the resonance frequency of water and the temperature; A temperature measurement method provided.
前記印加するステップは、前記第1高周波磁場の印加の停止後に連続して、前記第2高周波磁場を印加する、請求項1に記載の温度計測方法。   The temperature measurement method according to claim 1, wherein the applying step applies the second high-frequency magnetic field continuously after the application of the first high-frequency magnetic field is stopped. 前記検出するステップは、前記第1周波数の変化量から前記第2周波数の変化量を差分し、当該差分の結果に応じた温度変化を検出する、請求項1または2に記載の温度計測方法。   3. The temperature measurement method according to claim 1, wherein the detecting step includes subtracting a change amount of the second frequency from a change amount of the first frequency and detecting a temperature change according to a result of the difference. 前記リン化合物は、ホスホクレアチンを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の温度計測方法。   The temperature measurement method according to claim 1, wherein the phosphorus compound includes phosphocreatine. 静磁場中に存在する被検体に対して、リン化合物の共鳴周波数を含む高周波磁場を印加するステップと、
前記高周波磁場の印加によって前記被検体から検出される磁気共鳴信号を、周波数ごとの信号強度を示す周波数スペクトルに変換するステップと、
前記周波数スペクトルの中から信号強度が相対的に高く、リン化合物の共鳴周波数に相当する周波数を取得するステップと、
リン化合物の共鳴周波数の変化量と磁場強度との間の相関関係を利用して、前記周波数の変化量に応じた磁場変化を検出するステップとを備える、磁場計測方法。
Applying a high-frequency magnetic field including a resonance frequency of a phosphorus compound to a subject existing in a static magnetic field;
Converting a magnetic resonance signal detected from the subject by application of the high-frequency magnetic field into a frequency spectrum indicating a signal intensity for each frequency;
Obtaining a frequency corresponding to the resonance frequency of the phosphorus compound, the signal intensity of which is relatively high from the frequency spectrum;
A magnetic field measurement method comprising: detecting a magnetic field change corresponding to the change amount of the frequency using a correlation between the change amount of the resonance frequency of the phosphorus compound and the magnetic field intensity.
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