JP3011682B2 - 核磁気共鳴による浅い体積部の検査装置 - Google Patents
核磁気共鳴による浅い体積部の検査装置Info
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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- G01R33/3808—Magnet assemblies for single-sided MR wherein the magnet assembly is located on one side of a subject only; Magnet assemblies for inside-out MR, e.g. for MR in a borehole or in a blood vessel, or magnet assemblies for fringe-field MR
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴による
浅い深さの体積部の検査装置に関する。本発明は、これ
に限るものではないが、特に医薬（皮膚病学）、化粧
品、農産物等の分野における、核磁気共鳴による結像及
び分光学に一つの利用用途を見い出す。本発明は、特
に、非常にかさのある物体の表面領域を観察するのに効
果があり、特に皮膚のインビボでの検査範囲において、
浅い深さの表面要素（surface element）を検査するの
に効果がある。同様にして、かかる装置は、目、耳の内
部、脳の表層部並びに浅い深さの任意の他の部位を検査
するのに用いることができる。
浅い深さの体積部の検査装置に関する。本発明は、これ
に限るものではないが、特に医薬（皮膚病学）、化粧
品、農産物等の分野における、核磁気共鳴による結像及
び分光学に一つの利用用途を見い出す。本発明は、特
に、非常にかさのある物体の表面領域を観察するのに効
果があり、特に皮膚のインビボでの検査範囲において、
浅い深さの表面要素（surface element）を検査するの
に効果がある。同様にして、かかる装置は、目、耳の内
部、脳の表層部並びに浅い深さの任意の他の部位を検査
するのに用いることができる。
【０００２】本発明において、浅い深さの体積部の検査
とは、表面の検査（例えば皮膚の検査では数ｍｍの深さ
の検査）からより大なる深さ（数ｃｍまでの範囲があり
得る）の体積部の検査までが範囲となり得る。検査され
る領域の体積は２、３ｃｍ3から二三百ｃｍ3まで変わり
得る。
とは、表面の検査（例えば皮膚の検査では数ｍｍの深さ
の検査）からより大なる深さ（数ｃｍまでの範囲があり
得る）の体積部の検査までが範囲となり得る。検査され
る領域の体積は２、３ｃｍ3から二三百ｃｍ3まで変わり
得る。
【０００３】
【従来の技術】ＮＭＲ装置は、将来は日常の診断で広く
使われることになろう。これを用いれば、特にヒトの体
の全器官を実際にディスプレイ表示することが可能にな
る。このような装置は、その技術が所望の強度に依存す
る磁石によって形成される静磁場を用いている。コイル
によってつくり出され、磁場グラジエントを持つ磁場は
体積部の空間における全ての点の位置を割り出すことを
可能にする。無線周波数アンテナでＮＭＲ信号の励起と
受信ができる。これらの場の組合せにより、０．５ｍｍ
のオーダーの空間的解像度の解剖学的像を得ることがで
きる。
使われることになろう。これを用いれば、特にヒトの体
の全器官を実際にディスプレイ表示することが可能にな
る。このような装置は、その技術が所望の強度に依存す
る磁石によって形成される静磁場を用いている。コイル
によってつくり出され、磁場グラジエントを持つ磁場は
体積部の空間における全ての点の位置を割り出すことを
可能にする。無線周波数アンテナでＮＭＲ信号の励起と
受信ができる。これらの場の組合せにより、０．５ｍｍ
のオーダーの空間的解像度の解剖学的像を得ることがで
きる。
【０００４】これらの装置の実際の開発は、当初から、
患者が入れられる「全身」装置が主である。観察が望ま
れる領域は後で患者を囲む装置の中央部に位置させられ
る。更に最近、ヒトの体の全体ではなくて、ある特定の
領域だけを検査する新しい型式の装置が出現した。この
場合、磁場を発生させるシステムは一般に、患者の全体
を入れるのではなく体の関連部位のみを入れるのに充分
な限られた径のアクセスを持つ。このような装置は、例
えば欧州特許公開１７６３５３号公報に記載されてい
る。この装置は、比較的小さい寸法の特定領域（膝、手
首、胸部等）を検査するために用いられている。しか
し、例えば患者の肩のあざを検査するときのように、物
体あるいは大きなサイズの体の小さい領域を観測するこ
とが望まれるときは、これを用いることはできなかっ
た。この場合は、患者の全身を「全身」装置に入れる必
要がある。
患者が入れられる「全身」装置が主である。観察が望ま
れる領域は後で患者を囲む装置の中央部に位置させられ
る。更に最近、ヒトの体の全体ではなくて、ある特定の
領域だけを検査する新しい型式の装置が出現した。この
場合、磁場を発生させるシステムは一般に、患者の全体
を入れるのではなく体の関連部位のみを入れるのに充分
な限られた径のアクセスを持つ。このような装置は、例
えば欧州特許公開１７６３５３号公報に記載されてい
る。この装置は、比較的小さい寸法の特定領域（膝、手
首、胸部等）を検査するために用いられている。しか
し、例えば患者の肩のあざを検査するときのように、物
体あるいは大きなサイズの体の小さい領域を観測するこ
とが望まれるときは、これを用いることはできなかっ
た。この場合は、患者の全身を「全身」装置に入れる必
要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の２種の装置にお
いて、主磁場を発生するシステム、及び磁場グラジエン
ト並びに無線周波数送信／受信システムの寸法は、患者
もしくは部分を検査する物体の体積に直接的に関連して
いる。米国特許第４８７０３６３号公報は、一空間方向
に沿う磁場グラジエントを形成するシステムが開放面の
同一の側に全体的に位置せしめられる一方、検査を受け
る体が開放面の他の側に位置せしめられている装置を記
載している。このようなシステムは、主磁場及び他の２
方向への磁場グラジエントが発生させられ、無線周波数
送信／受信がなされる「全身」タイプの装置に一体化さ
れている。更に、上述した装置は、全て、重く、かさば
り、非常に高価であるという欠点を有している。
いて、主磁場を発生するシステム、及び磁場グラジエン
ト並びに無線周波数送信／受信システムの寸法は、患者
もしくは部分を検査する物体の体積に直接的に関連して
いる。米国特許第４８７０３６３号公報は、一空間方向
に沿う磁場グラジエントを形成するシステムが開放面の
同一の側に全体的に位置せしめられる一方、検査を受け
る体が開放面の他の側に位置せしめられている装置を記
載している。このようなシステムは、主磁場及び他の２
方向への磁場グラジエントが発生させられ、無線周波数
送信／受信がなされる「全身」タイプの装置に一体化さ
れている。更に、上述した装置は、全て、重く、かさば
り、非常に高価であるという欠点を有している。
【０００６】欧州特許公開第０５１２３４５号公報に
は、高解像度及び高速磁気共鳴による結像を得る方法と
装置が記載されている。このような装置は、典型的に
は、磁場を発生する一組のコイル、無線周波数送信／受
信システム、及び直交座標の３方向における磁場グラジ
エントシステムを具備し、これらシステムの全てが被検
査表面の同じ側、この場合は地球の表面側に配設されて
いる。この文献によれば、磁場は被検査表面に対して直
交している。このような配置ではシステムの可能性が限
られ、特に装置の寸法に限界がある。これは、例えば、
医師による手術に装置が使用されなければならない場合
には、特にしかりである。その上、信号測定が受信シス
テムの幾何構造のために特に複雑である。
は、高解像度及び高速磁気共鳴による結像を得る方法と
装置が記載されている。このような装置は、典型的に
は、磁場を発生する一組のコイル、無線周波数送信／受
信システム、及び直交座標の３方向における磁場グラジ
エントシステムを具備し、これらシステムの全てが被検
査表面の同じ側、この場合は地球の表面側に配設されて
いる。この文献によれば、磁場は被検査表面に対して直
交している。このような配置ではシステムの可能性が限
られ、特に装置の寸法に限界がある。これは、例えば、
医師による手術に装置が使用されなければならない場合
には、特にしかりである。その上、信号測定が受信シス
テムの幾何構造のために特に複雑である。
【０００７】米国特許第５３９０６７３号公報は、磁場
グラジエントが空間の一方向においてのみ形成される欠
点を主に持つ磁気共鳴による結像装置を記載している。
事実、このようなシステムは、検査される表面に直交す
る方向の自然のグラジエントに組み合わされた均質磁場
から導かれる非均質磁場から表面結像を得ることを可能
にする。このようなシステムの範囲は、特にその画像解
像度が限られている。更に、先の文献の装置の同様に、
磁場は検査表面に直交している。
グラジエントが空間の一方向においてのみ形成される欠
点を主に持つ磁気共鳴による結像装置を記載している。
事実、このようなシステムは、検査される表面に直交す
る方向の自然のグラジエントに組み合わされた均質磁場
から導かれる非均質磁場から表面結像を得ることを可能
にする。このようなシステムの範囲は、特にその画像解
像度が限られている。更に、先の文献の装置の同様に、
磁場は検査表面に直交している。
【０００８】被検査表面に直交する磁場を用いているこ
とは別にして、欧州特許公開第０１８６９９８号公報に
記載された装置は、均質の磁場並びに磁場グラジエント
を形成するのに同一の手段を用いている。このような装
置では、高解像度の画像を得ることは特に難しい。更
に、直交座標空間の３方向に磁場グラジエントをつくり
だし、迅速に切り換えることもまた極めて困難である。
とは別にして、欧州特許公開第０１８６９９８号公報に
記載された装置は、均質の磁場並びに磁場グラジエント
を形成するのに同一の手段を用いている。このような装
置では、高解像度の画像を得ることは特に難しい。更
に、直交座標空間の３方向に磁場グラジエントをつくり
だし、迅速に切り換えることもまた極めて困難である。
【０００９】米国特許第４７２１９１４号公報では、送
信／受信システムが患者の頭部の廻り中に配されたコイ
ルによって構成されている。その上、磁場グラジエント
がないことから、かかる装置を局所的な分光計測に用い
ることは制限される。
信／受信システムが患者の頭部の廻り中に配されたコイ
ルによって構成されている。その上、磁場グラジエント
がないことから、かかる装置を局所的な分光計測に用い
ることは制限される。
【００１０】しかして、本発明の目的の一つは、（ｉ）
従来の装置とは異なり、閉塞もしくは準閉塞構造体内に
患者の全身もしくは部分を入れる必要がなく、（ｉｉ）
特に、大きさ、解像度、速度、信頼性、複雑性及びコス
トの点で、従来の装置について述べた欠点がない、ＮＭ
Ｒ装置を提供することである。
従来の装置とは異なり、閉塞もしくは準閉塞構造体内に
患者の全身もしくは部分を入れる必要がなく、（ｉｉ）
特に、大きさ、解像度、速度、信頼性、複雑性及びコス
トの点で、従来の装置について述べた欠点がない、ＮＭ
Ｒ装置を提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、装置サイズが、患者
の解剖学的制約（胸郭または膝の径）にもはや関連せ
ず、被検査領域の体積にのみ関連し、領域が属する体も
しくは他の物体の寸法とは無関係である装置を提供する
ことにある。
の解剖学的制約（胸郭または膝の径）にもはや関連せ
ず、被検査領域の体積にのみ関連し、領域が属する体も
しくは他の物体の寸法とは無関係である装置を提供する
ことにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、比較的低重量及
び小寸法で、よってフレキシビリティが充分にあり、使
用が簡単で、従来の装置とは異なるコストのコンパクト
な検査装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、以下の詳細な説明に記載する。
び小寸法で、よってフレキシビリティが充分にあり、使
用が簡単で、従来の装置とは異なるコストのコンパクト
な検査装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、以下の詳細な説明に記載する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
目的は、被検査体積部が配される均質静磁場Ｂ0を形成
する手段（４，２１）と、空間の三方向に磁場グラジエ
ントを形成する磁場グラジエント形成システム（５，２
２，２４，２４）と、無線周波数送信／受信システム
（６，２５）とを具備し、磁場Ｂ0を形成する手段と、
磁場グラジエント形成システムと無線周波数変換／受信
システムが開放面（３０）の同一の側に位置せしめられ
る一方、被検査体積部が該面の他の側に位置せしめられ
た、核磁気共鳴による浅い体積部の検査装置によって達
成される。本発明にあっては、磁場Ｂ0は開放面（３
０）に平行な方向を有している。このような構造にする
と、受信システムの幾何構造を単純化することができる
ので、信号計測が単純化される。このような単純化は、
低強度磁場を用いる場合は、特に大幅なものとなる。こ
の単純化は装置の全体コストを大幅に低減する。
目的は、被検査体積部が配される均質静磁場Ｂ0を形成
する手段（４，２１）と、空間の三方向に磁場グラジエ
ントを形成する磁場グラジエント形成システム（５，２
２，２４，２４）と、無線周波数送信／受信システム
（６，２５）とを具備し、磁場Ｂ0を形成する手段と、
磁場グラジエント形成システムと無線周波数変換／受信
システムが開放面（３０）の同一の側に位置せしめられ
る一方、被検査体積部が該面の他の側に位置せしめられ
た、核磁気共鳴による浅い体積部の検査装置によって達
成される。本発明にあっては、磁場Ｂ0は開放面（３
０）に平行な方向を有している。このような構造にする
と、受信システムの幾何構造を単純化することができる
ので、信号計測が単純化される。このような単純化は、
低強度磁場を用いる場合は、特に大幅なものとなる。こ
の単純化は装置の全体コストを大幅に低減する。
【００１４】しかして、従来の装置と比較して、特にか
さばらず、複雑ではなく、より経済的な構造を得ること
ができる。
さばらず、複雑ではなく、より経済的な構造を得ること
ができる。
【００１５】開放面に平行な均質磁場の形成手段は、フ
ェライト等の材料、または鉄−ネオジム−ホウ素等の鉄
−希土類合金から形成されている永久磁石を具備してな
るものとすることができる。有利には、磁場の均質性
は、平面コイル、もしくは強磁性材料（鉄）及び／また
は小なる永久磁石の何れかで構成されているいわゆる
「粗調整（shimming）」システムを用いることにより改
善することができる。
ェライト等の材料、または鉄−ネオジム−ホウ素等の鉄
−希土類合金から形成されている永久磁石を具備してな
るものとすることができる。有利には、磁場の均質性
は、平面コイル、もしくは強磁性材料（鉄）及び／また
は小なる永久磁石の何れかで構成されているいわゆる
「粗調整（shimming）」システムを用いることにより改
善することができる。
【００１６】他の態様によれば、均質磁場形成手段は、
電流が横断する銅もしくはアルミニウム線によって形成
された抵抗磁石を具備してなる。また、他の態様では、
均質磁場形成手段は、超電導磁石を具備する。好ましく
は、超電導磁石は、ヘリウム低温保持装置によって低温
（典型的には４oＫのオーダーまで）に維持される。
電流が横断する銅もしくはアルミニウム線によって形成
された抵抗磁石を具備してなる。また、他の態様では、
均質磁場形成手段は、超電導磁石を具備する。好ましく
は、超電導磁石は、ヘリウム低温保持装置によって低温
（典型的には４oＫのオーダーまで）に維持される。
【００１７】本発明の更に他の態様では、その面の一部
において、磁石が被検査体積部と直接対向している。
において、磁石が被検査体積部と直接対向している。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の重要な特徴は、磁場Ｂ0
を形成する手段と、磁場グラジエント形成システムと、
無線周波数送信／受信システムとが開放面の同一の側に
位置せしめられる一方、被検査体積部が該面の他の側に
位置せしめられていることである。この開放面は観察さ
れる体積体に対向して位置させられる装置の表面を指
す。本願において、「開放面」とは、体を検査位置に置
いたときに、体もしくは被検査体の一部を囲むことがで
きる閉塞した輪郭は何ら持たない表面を意味するものと
理解される。しかして、被検査物体は、それを囲むシス
テム内には全体としてあるいは部分的に導入されない
で、装置の表面に対向して配設される。典型的には、そ
のような表面は平坦な形状で簡単に形成することができ
る。他の表面形状も可能であり、例えば僅かにドーム状
の表面、もしくは体または体の一部の形状に適合させら
れた表面などである。
を形成する手段と、磁場グラジエント形成システムと、
無線周波数送信／受信システムとが開放面の同一の側に
位置せしめられる一方、被検査体積部が該面の他の側に
位置せしめられていることである。この開放面は観察さ
れる体積体に対向して位置させられる装置の表面を指
す。本願において、「開放面」とは、体を検査位置に置
いたときに、体もしくは被検査体の一部を囲むことがで
きる閉塞した輪郭は何ら持たない表面を意味するものと
理解される。しかして、被検査物体は、それを囲むシス
テム内には全体としてあるいは部分的に導入されない
で、装置の表面に対向して配設される。典型的には、そ
のような表面は平坦な形状で簡単に形成することができ
る。他の表面形状も可能であり、例えば僅かにドーム状
の表面、もしくは体または体の一部の形状に適合させら
れた表面などである。
【００１９】理論的な観点では、静磁場と磁場グラジエ
ントに蓄積される磁力エネルギーがそれらを発生させる
システムの体積に直接関係することを思い出すことは価
値がある。しかして、操作に供されるエネルギーが弱く
なればなるほど、装置はコンパクト化し、軽量になり安
価になる。事実、磁場に蓄積される磁気エネルギーはＢ
2.Ｖ（ここでＢは制御場の強度、Ｖは磁場が形成される
体積である）のオーダーである。更に、「Magnetic Res
onance in Medicine（医学における磁気共鳴）」（Vol.
2 p24, 1985）において刊行された「Design data for e
fficient axialgradient coils: application to NMR i
maging」と題する Saint Jalmes 等による刊行物に記載
されているように、磁場グラジエントの操作に必要な電
力Ｐは、Ｇ2.Ｄ5／△Ｔ（ここで、Ｇは磁場のグラジエ
ントの強度、Ｄはコイルの特性寸法、△Ｔは切り替え期
間である）の関数である。しかして、磁場及びグラジエ
ントの強度を固定して、蓄積及び切り替えエネルギーを
最小にするには、ＶとＤを低減させる、つまり磁場が形
成されるところの体積を低減することが必要である。
ントに蓄積される磁力エネルギーがそれらを発生させる
システムの体積に直接関係することを思い出すことは価
値がある。しかして、操作に供されるエネルギーが弱く
なればなるほど、装置はコンパクト化し、軽量になり安
価になる。事実、磁場に蓄積される磁気エネルギーはＢ
2.Ｖ（ここでＢは制御場の強度、Ｖは磁場が形成される
体積である）のオーダーである。更に、「Magnetic Res
onance in Medicine（医学における磁気共鳴）」（Vol.
2 p24, 1985）において刊行された「Design data for e
fficient axialgradient coils: application to NMR i
maging」と題する Saint Jalmes 等による刊行物に記載
されているように、磁場グラジエントの操作に必要な電
力Ｐは、Ｇ2.Ｄ5／△Ｔ（ここで、Ｇは磁場のグラジエ
ントの強度、Ｄはコイルの特性寸法、△Ｔは切り替え期
間である）の関数である。しかして、磁場及びグラジエ
ントの強度を固定して、蓄積及び切り替えエネルギーを
最小にするには、ＶとＤを低減させる、つまり磁場が形
成されるところの体積を低減することが必要である。
【００２０】これら理論的な面を考慮して、装置（参照
符号５０を付す）が製作され、その第１の形態が図１に
示されるが、これにより、体もしくはより大きな物体２
のある領域もしくは部分１の検査が可能になる。典型的
には、上述したように、そのような領域の容積は数ｃｍ
3から数百ｃｍ3まで変化し得、領域が位置する深さは数
ｍｍから数ｃｍまで変化する。本発明のシステムは、シ
ステムから患者を離間させることを意図したチャンバ３
内に、検査領域１の体積部に対する結像及び／または分
光測定を許容する、強度Ｂ0と空間中の充分な均質性を
持つ静磁場を形成し得るいわゆる平面磁石４を具備して
なる。本発明の他の本質的な特徴は、磁場Ｂ0が表面３
０に平行であることである。装置５０は体積部１に対向
して位置せしめられ、検査は上記で定義したような開放
面を形成するチャンバ３の表面３０を通してなされる。
主場の磁石を形成するために用いられる技術は、磁場の
強度Ｂ0並びに検査領域の体積に依存する。
符号５０を付す）が製作され、その第１の形態が図１に
示されるが、これにより、体もしくはより大きな物体２
のある領域もしくは部分１の検査が可能になる。典型的
には、上述したように、そのような領域の容積は数ｃｍ
3から数百ｃｍ3まで変化し得、領域が位置する深さは数
ｍｍから数ｃｍまで変化する。本発明のシステムは、シ
ステムから患者を離間させることを意図したチャンバ３
内に、検査領域１の体積部に対する結像及び／または分
光測定を許容する、強度Ｂ0と空間中の充分な均質性を
持つ静磁場を形成し得るいわゆる平面磁石４を具備して
なる。本発明の他の本質的な特徴は、磁場Ｂ0が表面３
０に平行であることである。装置５０は体積部１に対向
して位置せしめられ、検査は上記で定義したような開放
面を形成するチャンバ３の表面３０を通してなされる。
主場の磁石を形成するために用いられる技術は、磁場の
強度Ｂ0並びに検査領域の体積に依存する。
【００２１】例として、０．３Ｔ以下の力に対して、フ
ェライト等の材料、もしくはサマリウム−コバルトもし
くは鉄−ネオジム−ホウ素等の鉄−希土類合金等の材料
混合物で形成された永久磁石を用いることができるであ
ろう。磁束線のチャネリングは軟鉄によってなすことが
できる。この出力レンジでは、電流が横断する銅もしく
はアルミニウム線を具備してなるタイプの抵抗磁石を用
いることもできるであろう。
ェライト等の材料、もしくはサマリウム−コバルトもし
くは鉄−ネオジム−ホウ素等の鉄−希土類合金等の材料
混合物で形成された永久磁石を用いることができるであ
ろう。磁束線のチャネリングは軟鉄によってなすことが
できる。この出力レンジでは、電流が横断する銅もしく
はアルミニウム線を具備してなるタイプの抵抗磁石を用
いることもできるであろう。
【００２２】０．５Ｔを越える磁場力に対しては、超電
導タイプの磁石を用いるのが好ましい。好ましくは、そ
のような超電導磁石は、典型的には４oＫのオーダーで
ある温度にこれを維持するシステム内に入れられる。例
としては、ヘリウム低温保持装置を、装置に組み込んで
用いる。
導タイプの磁石を用いるのが好ましい。好ましくは、そ
のような超電導磁石は、典型的には４oＫのオーダーで
ある温度にこれを維持するシステム内に入れられる。例
としては、ヘリウム低温保持装置を、装置に組み込んで
用いる。
【００２３】磁場の均質性は、例えば平面磁石（２０、
図３）に隣接して配され、平面素子（surface elemen
t）の形態に形成されている「粗調整（shimming）」シ
ステム（２１、図３）を用いて改善される。このような
システムはアクティブまたはパッシブである。アクティ
ブシステムの場合は、平面コイルによって形成される。
パッシブシステムの場合は、磁性材料及び／または小さ
な永久磁石によって構成される。
図３）に隣接して配され、平面素子（surface elemen
t）の形態に形成されている「粗調整（shimming）」シ
ステム（２１、図３）を用いて改善される。このような
システムはアクティブまたはパッシブである。アクティ
ブシステムの場合は、平面コイルによって形成される。
パッシブシステムの場合は、磁性材料及び／または小さ
な永久磁石によって構成される。
【００２４】また、装置５０は、空間の三方向の磁場グ
ラジエントを形成することを可能にする一組のコイル５
を有する。例としては、米国特許第４８７０３６３号公
報に記載された技術を用いることができ、そこでは、空
間の一方向における磁場グラジエントが、主磁場Ｂ0の
方向に直交して延びる平面に対して対称の少なくとも２
つの巻線を具備するコイルによって構成されており、各
巻線は、主磁場の方向に直交する平面に位置し、磁場の
方向に相互に離間し、適当な方法で相互に接続された少
なくとも２の巻回部を具備している。有利には、本説明
の最初の部分で検討した幾つかの装置とは異なって、磁
場グラジエントは、磁場Ｂ0の方向と実質的に同一直線
状をなす。
ラジエントを形成することを可能にする一組のコイル５
を有する。例としては、米国特許第４８７０３６３号公
報に記載された技術を用いることができ、そこでは、空
間の一方向における磁場グラジエントが、主磁場Ｂ0の
方向に直交して延びる平面に対して対称の少なくとも２
つの巻線を具備するコイルによって構成されており、各
巻線は、主磁場の方向に直交する平面に位置し、磁場の
方向に相互に離間し、適当な方法で相互に接続された少
なくとも２の巻回部を具備している。有利には、本説明
の最初の部分で検討した幾つかの装置とは異なって、磁
場グラジエントは、磁場Ｂ0の方向と実質的に同一直線
状をなす。
【００２５】他の実施形態では、空間における３の直交
座標方向の磁場グラジエントは、１９９２年１２月８日
に主張され、「Module a bobinages de gradients plat
s trimensionnels et a antenne refroidie pour I'IRM
a haute resolution spatiale（フラット三次元グラジ
エントコイルと冷却アンテナを持つ高解像度空間磁気共
鳴像用モジュール）」と題され、医療磁気共鳴協会会議
（Congress of the Society of Magnetic Resonance in
Medicine）の抄録本（Book of Abstracts）第３巻第１
３６１頁において１９９３年に刊行された Doctorate o
f Science of Mlle. Coeur-Joly 論文に記載されている
方法によって有利には得られる。典型的には、グラジエ
ントＧzのコンフィグレーションは、４０Ａの電流で８
０ｍＴ／ｍの磁場強度を与えるようなものである。１２
０Ｈｚで測定される自己インダクタンスは５．３２ｍＨ
で、１Ａの電流を送り込むことにより測定される抵抗は
４４６ｍΩである。Ｙ軸に沿っては、グラジエントＧy
が４０Ａの電流に対して７０ｍＴ／ｍである。自己イン
ダクタンスは１２０Ｈｚで１．７８ｍＨであり、抵抗は
１Ａで３２５ｍΩである。Ｘ軸に沿っては、グラジエン
トＧxが４０Ａの電流に対して３５ｍＴ／ｍである。自
己インダクタンスは１２０Ｈｚで０．９５ｍＨであり、
抵抗は１Ａで２８３ｍΩである。完全なシステムは、長
さ３６ｃｍ、幅２５ｃｍ、厚み６ｃｍで、１０Ｋｇのオ
ーダーの重さである。一辺４ｃｍの球形体積に対して９
３％のオーダーの直線性を有している。
座標方向の磁場グラジエントは、１９９２年１２月８日
に主張され、「Module a bobinages de gradients plat
s trimensionnels et a antenne refroidie pour I'IRM
a haute resolution spatiale（フラット三次元グラジ
エントコイルと冷却アンテナを持つ高解像度空間磁気共
鳴像用モジュール）」と題され、医療磁気共鳴協会会議
（Congress of the Society of Magnetic Resonance in
Medicine）の抄録本（Book of Abstracts）第３巻第１
３６１頁において１９９３年に刊行された Doctorate o
f Science of Mlle. Coeur-Joly 論文に記載されている
方法によって有利には得られる。典型的には、グラジエ
ントＧzのコンフィグレーションは、４０Ａの電流で８
０ｍＴ／ｍの磁場強度を与えるようなものである。１２
０Ｈｚで測定される自己インダクタンスは５．３２ｍＨ
で、１Ａの電流を送り込むことにより測定される抵抗は
４４６ｍΩである。Ｙ軸に沿っては、グラジエントＧy
が４０Ａの電流に対して７０ｍＴ／ｍである。自己イン
ダクタンスは１２０Ｈｚで１．７８ｍＨであり、抵抗は
１Ａで３２５ｍΩである。Ｘ軸に沿っては、グラジエン
トＧxが４０Ａの電流に対して３５ｍＴ／ｍである。自
己インダクタンスは１２０Ｈｚで０．９５ｍＨであり、
抵抗は１Ａで２８３ｍΩである。完全なシステムは、長
さ３６ｃｍ、幅２５ｃｍ、厚み６ｃｍで、１０Ｋｇのオ
ーダーの重さである。一辺４ｃｍの球形体積に対して９
３％のオーダーの直線性を有している。
【００２６】直交座標系空間の三方向の磁場グラジエン
トシステムの他の例は、磁気共鳴ジャーナル（Journal
of Magnetic Resonance）９４，４７１−４８５に発表
された「新型平面グラジエントコイル（A novel Type o
f Surface Gradient Coil）」なる論文に記載されてい
る。このような磁場グラジエントシステムは例えばアク
リル板上に構築される。Ｘ及びＺ方向に沿うグラジエン
ト（Ｇx、Ｇz）に対する巻線２２、２３（図２及び３）
は、板の一側に配され、Ｙ方向に沿うグラジエント（Ｇ
y）に対する巻線２４は他の側に配設されている。全て
の導線はエポキシ樹脂で被覆されている。幾何構造例と
しては、２０巻回の巻線がＸ、Ｙ方向に沿うグラジエン
トに対して用いられ、３０巻回がＧzコイルに対して用
いられる。導線の直径は、Ｇxに対して０．７ｍｍで、
ＧyとＧzに対して０．５５ｍｍである。例示としては、
コイルはエナメル銅線によって形成される。インダクタ
ンスと抵抗はＧxについては１．８ｍＨと１．５Ωで、
Ｇyに対しては１．６ｍＨと１．５Ωで、Ｇzに対しては
１．２ｍＨと１．５Ωである。無線周波数平面巻線２５
は磁場グラジエントシステム上に配設されることがで
き、ファラデーシールドが、それら２つの間の相互作用
を防ぐためにその間に配設される。他の構成も所望の出
力に応じて考えられる。他の実施形態では、磁場グラジ
エントのコイルはプリント回路の形態に形成できる。
トシステムの他の例は、磁気共鳴ジャーナル（Journal
of Magnetic Resonance）９４，４７１−４８５に発表
された「新型平面グラジエントコイル（A novel Type o
f Surface Gradient Coil）」なる論文に記載されてい
る。このような磁場グラジエントシステムは例えばアク
リル板上に構築される。Ｘ及びＺ方向に沿うグラジエン
ト（Ｇx、Ｇz）に対する巻線２２、２３（図２及び３）
は、板の一側に配され、Ｙ方向に沿うグラジエント（Ｇ
y）に対する巻線２４は他の側に配設されている。全て
の導線はエポキシ樹脂で被覆されている。幾何構造例と
しては、２０巻回の巻線がＸ、Ｙ方向に沿うグラジエン
トに対して用いられ、３０巻回がＧzコイルに対して用
いられる。導線の直径は、Ｇxに対して０．７ｍｍで、
ＧyとＧzに対して０．５５ｍｍである。例示としては、
コイルはエナメル銅線によって形成される。インダクタ
ンスと抵抗はＧxについては１．８ｍＨと１．５Ωで、
Ｇyに対しては１．６ｍＨと１．５Ωで、Ｇzに対しては
１．２ｍＨと１．５Ωである。無線周波数平面巻線２５
は磁場グラジエントシステム上に配設されることがで
き、ファラデーシールドが、それら２つの間の相互作用
を防ぐためにその間に配設される。他の構成も所望の出
力に応じて考えられる。他の実施形態では、磁場グラジ
エントのコイルはプリント回路の形態に形成できる。
【００２７】無線周波数送信／受信巻線２５に関する限
りは、これは、観察される領域１に対向する磁場グラジ
エントコイル２２、２３、２４に隣接して配設される。
例としては、このような平面アンテナは、Ackerman 等
（Nature 283, pp 167-170, 1980）によって記載されて
いる。皮膚のイメージング及びＺ軸方向に沿う磁場Ｂ0
の場合の操作に特に好適な形態は、J. Bittoun、H. Sai
nt Jalmes、B. Querleux等によって記載さてている（Ra
diology Review 1996, pp457-460）。この刊行物に記載
されている例は受信モードでのみ働く。しかし、２つの
ダイオードによって構成されているピーククリッパシス
テムを削除して、送信モードでも用いることができるよ
うにすることで十分である。直径３ｃｍの閉回路が直径
４ｍｍの同軸銅管によって得られる。アンテナは外部コ
ンデンサによって共鳴周波数に同調される。内部導体が
コンデンサを介してアンテナをプリアンプに接続するた
めに用いられる一方、アースは閉回路の中央点に配設さ
れる。このような構成は、アンテナにおける抵抗損失並
びに患者における誘電体損失を最小化する。
りは、これは、観察される領域１に対向する磁場グラジ
エントコイル２２、２３、２４に隣接して配設される。
例としては、このような平面アンテナは、Ackerman 等
（Nature 283, pp 167-170, 1980）によって記載されて
いる。皮膚のイメージング及びＺ軸方向に沿う磁場Ｂ0
の場合の操作に特に好適な形態は、J. Bittoun、H. Sai
nt Jalmes、B. Querleux等によって記載さてている（Ra
diology Review 1996, pp457-460）。この刊行物に記載
されている例は受信モードでのみ働く。しかし、２つの
ダイオードによって構成されているピーククリッパシス
テムを削除して、送信モードでも用いることができるよ
うにすることで十分である。直径３ｃｍの閉回路が直径
４ｍｍの同軸銅管によって得られる。アンテナは外部コ
ンデンサによって共鳴周波数に同調される。内部導体が
コンデンサを介してアンテナをプリアンプに接続するた
めに用いられる一方、アースは閉回路の中央点に配設さ
れる。このような構成は、アンテナにおける抵抗損失並
びに患者における誘電体損失を最小化する。
【００２８】本発明に係るシステムのこれら全ての要素
は、信号を取得して演算しイメージまたはスペクトルを
形成するコンピュータタイプの計算手段７を備えた電子
装置によって制御される。これらの要素はＮＭＲ装置に
おいて通常用いられている種類のものであり、更なる詳
細な説明は必要ではないであろう。
は、信号を取得して演算しイメージまたはスペクトルを
形成するコンピュータタイプの計算手段７を備えた電子
装置によって制御される。これらの要素はＮＭＲ装置に
おいて通常用いられている種類のものであり、更なる詳
細な説明は必要ではないであろう。
【００２９】図２及び３は、本発明に係る装置５０の他
の２つの実施形態を示すもので、主磁場を発生させる磁
石２０が計測領域１に直接対向する一部の表面３１を持
つように設計されている。しかして、図３に示す例で
は、磁石２０は、観察領域１に直接対向する中央部３１
を有している。ＮＭＲ装置の他の部材（粗調整コイル２
１、磁場グラジエントコイル２２、２３、２４及び無線
周波数送信／受信アンテナ２５）は、中央部３１の回り
中か、何れかの側に配設されている。図２の例では、磁
石２０にはＮＭＲ装置の他の部材（粗調整コイル２１、
磁場グラジエントコイル２２、２３、２４及び無線周波
数送信／受信アンテナ２５）が配設される中央凹部が形
成されている。このようにして、磁石は、表面の周縁部
３２において開放面に対向している。
の２つの実施形態を示すもので、主磁場を発生させる磁
石２０が計測領域１に直接対向する一部の表面３１を持
つように設計されている。しかして、図３に示す例で
は、磁石２０は、観察領域１に直接対向する中央部３１
を有している。ＮＭＲ装置の他の部材（粗調整コイル２
１、磁場グラジエントコイル２２、２３、２４及び無線
周波数送信／受信アンテナ２５）は、中央部３１の回り
中か、何れかの側に配設されている。図２の例では、磁
石２０にはＮＭＲ装置の他の部材（粗調整コイル２１、
磁場グラジエントコイル２２、２３、２４及び無線周波
数送信／受信アンテナ２５）が配設される中央凹部が形
成されている。このようにして、磁石は、表面の周縁部
３２において開放面に対向している。
【００３０】図４に示す装置５０は、図１と同様である
が、機器用のダクト１０が磁場システムの軸に配置され
ており、介入術がなされている領域のイメージを見なが
ら、外科医が手術する（例えば生検を実施する）ことが
できる。このような特徴は図２及び図３の装置において
も同様に考えられる。
が、機器用のダクト１０が磁場システムの軸に配置され
ており、介入術がなされている領域のイメージを見なが
ら、外科医が手術する（例えば生検を実施する）ことが
できる。このような特徴は図２及び図３の装置において
も同様に考えられる。
【００３１】図５は、本発明に係る装置５０の重要な利
点を例示するものである。確かに、コンパクトで比較的
小さなサイズと重さ（典型的には５００ｋｇ未満）のた
めに、検査装置を、医師が患者４２の領域４１に直接対
向するように容易に装置を移動させることができるよう
に、操作アーム４０に取り付けることができる。患者４
２は検査テーブル上に横たわらせられ、患者と医学実務
者との双方に対して検査をより快適なものとする。その
完全に解放された構造のため、この種の装置は、閉所恐
怖症を煩う患者を検査するのに特に適している。同様に
して、検査装置を固定柱に設けても良く、その場合は、
患者を例えば座らせた後、装置に相対して移動させる。
点を例示するものである。確かに、コンパクトで比較的
小さなサイズと重さ（典型的には５００ｋｇ未満）のた
めに、検査装置を、医師が患者４２の領域４１に直接対
向するように容易に装置を移動させることができるよう
に、操作アーム４０に取り付けることができる。患者４
２は検査テーブル上に横たわらせられ、患者と医学実務
者との双方に対して検査をより快適なものとする。その
完全に解放された構造のため、この種の装置は、閉所恐
怖症を煩う患者を検査するのに特に適している。同様に
して、検査装置を固定柱に設けても良く、その場合は、
患者を例えば座らせた後、装置に相対して移動させる。
【００３２】発明の好適な実施形態を参照しながら本発
明の装置を説明した。発明の精神から逸脱しないで、種
々の変形例をかかる実施形態に持ち込むことができるこ
とは明らかである。
明の装置を説明した。発明の精神から逸脱しないで、種
々の変形例をかかる実施形態に持ち込むことができるこ
とは明らかである。
【図１】 本発明の検査装置の第１の実施形態を示す概
略図である。
略図である。
【図２】 本発明の検査装置の第２の実施形態を示す概
略図である。
略図である。
【図３】 本発明の検査装置の第３の実施形態を示す概
略図である。
略図である。
【図４】 本発明の検査装置の第４の実施形態を示す概
略図である。
略図である。
【図５】 装置を選択領域に隣接させるための操作シス
テム上に本発明の装置を設けた状態を示す図である。
テム上に本発明の装置を設けた状態を示す図である。
１…体の一部 ２…体もしくは物体 ４、２１…平面磁石（静磁場形成手段） ５、２２、２３、２４…磁場グラジエント形成システム ２１…粗調整（シミング）システム ３０…開放面 ５０…本発明の検査装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−79954（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−20834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−122851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−24831（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (15)
- 【請求項１】 被検査体積部が配される均質静磁場Ｂ0
を形成する手段（４，２１）と、空間の三方向に磁場グ
ラジエントを形成する磁場グラジエント形成システム
（５，２２，２３，２４）と、無線周波数送信／受信シ
ステム（６，２５）とを具備し、磁場Ｂ0を形成する手
段と磁場グラジエント形成システムと無線周波数送信／
受信システムが開放面（３０）の同一の側に位置せしめ
られる一方、被検査体積部が該開放面の他側に位置せし
められた、核磁気共鳴による浅い体積部の検査装置にお
いて、上記磁場Ｂ0が上記開放面（３０）に平行な方向
を有していることを特徴とする検査装置。 - 【請求項２】 磁場Ｂ0の均質性を改良する粗調整シス
テム（２１）を更に具備し、該粗調整システム（２１）
が被検査体積部からは遠い開放面の側に位置せしめられ
ていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。 - 【請求項３】 粗調整システムが、コイル、もしくは強
磁性材料（鉄）及び／または永久磁石の何れかにより、
形成されていることを特徴とする請求項２記載の検査装
置。 - 【請求項４】 均質磁場形成手段（４，２１）が永久磁
石を具備してなることを特徴とする請求項１ないし３の
何れか１項に記載の検査装置。 - 【請求項５】 上記永久磁石が、フェライト等の材料も
しくは鉄−ネオジム−ホウ素等の鉄−希土類合金等の材
料混合物から形成されていることを特徴とする請求項４
記載の検査装置。 - 【請求項６】 均質磁場形成手段（４，２１）が、電流
が横断する銅もしくはアルミニウム線によって形成され
た抵抗磁石を具備してなることを特徴とする請求項１な
いし３の何れか１項に記載の検査装置。 - 【請求項７】 均質磁場形成手段（４，２１）が超電導
形式の磁石を具備してなることを特徴とする請求項１な
いし３の何れか１項に記載の検査装置。 - 【請求項８】 超電導磁石がヘリウム低温保持装置によ
って４oＫのオーダーの温度まで冷却されることを特徴
とする請求項７記載の検査装置。 - 【請求項９】 空間の三直交方向に磁場グラジエントを
形成するシステムがエナメル銅線によって形成された３
本のコイル（２２，２３，２４）構成体を含むことを特
徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の検査装
置。 - 【請求項１０】 空間の三直交方向に磁場グラジエント
を形成するシステムがプリント回路の形態であることを
特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の検査
装置。 - 【請求項１１】 磁石が少なくとも一部（３１，３２）
において被検査体積部と直接対向していることを特徴と
する請求項１ないし１０の何れか１項に記載の検査装
置。 - 【請求項１２】 磁石が上記開放面（３０）の中央部
（３１）において、被検査体に直接対向していることを
特徴とする請求項１１に記載の検査装置。 - 【請求項１３】 磁石が上記開放面（３０）の周縁部
（３２）において、被検査体に直接対向していることを
特徴とする請求項１１に記載の検査装置。 - 【請求項１４】 被検査体積部（１）への器具のアクセ
スを可能にするためのダクト（１０）を装置の軸線に備
えてなることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか
１項に記載の検査装置。 - 【請求項１５】 上記体積部（１）がインビボで観測さ
れ、ヒトの皮膚の一部、目、耳または能の表層部により
形成されていることを特徴とする請求項１ないし１４の
何れか１項に記載の検査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9611943 | 1996-10-01 | ||
| FR9611943A FR2754066B1 (fr) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | Dispositif d'examen d'un volume de faible profondeur par resonance magnetique nucleaire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10108848A JPH10108848A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3011682B2 true JP3011682B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=9496230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9267242A Expired - Fee Related JP3011682B2 (ja) | 1996-10-01 | 1997-09-30 | 核磁気共鳴による浅い体積部の検査装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6091241A (ja) |
| EP (1) | EP0834747A3 (ja) |
| JP (1) | JP3011682B2 (ja) |
| CA (1) | CA2215504C (ja) |
| FR (1) | FR2754066B1 (ja) |
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| GB9808219D0 (en) | 1998-04-17 | 1998-06-17 | British Tech Group | Magnetic gradient projection |
| CA2356322A1 (en) * | 1998-12-23 | 2000-06-29 | Peter D. Jakab | Magnetic resonance scanner with electromagnetic position and orientation tracking device |
| JP4045769B2 (ja) * | 2001-10-10 | 2008-02-13 | 株式会社日立製作所 | 磁場発生装置及びこれを用いるｍｒｉ装置 |
| US6977503B2 (en) * | 2003-02-10 | 2005-12-20 | Quantum Magnetics, Inc. | System and method for single-sided magnetic resonance imaging |
| DE102005024479B3 (de) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Bruker Biospin Gmbh | Probenkopf für Kernresonanz-Messungen |
| US20120010497A1 (en) * | 2009-04-02 | 2012-01-12 | Ehman Richard L | Single-Sided Magnetic Resonance Imaging System Suitable for Performing Magnetic Resonance Elastography |
| EP2736409A4 (en) * | 2011-07-28 | 2015-04-22 | Brigham & Womens Hospital | Systems and methods for mobile magnetic resonance measurements of lung properties |
| US9429673B2 (en) | 2012-09-21 | 2016-08-30 | Vista Clara Inc. | Surface-based NMR measurement |
| US9964501B2 (en) * | 2014-11-05 | 2018-05-08 | Gersh Z. Taicher | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods |
| US10281536B2 (en) * | 2015-12-21 | 2019-05-07 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for hand-held magnetic resonance imaging |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024831A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | 横河メデイカルシステム株式会社 | 核磁気共鳴検出器 |
| US4721914A (en) * | 1984-05-01 | 1988-01-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus for unilateral generation of a homogeneous magnetic field |
| US4608991A (en) * | 1984-09-26 | 1986-09-02 | Southwest Research Institute | Method for in-vivo NMR measurements in the human breast to screen for small breast cancer in an otherwise healthy breast |
| GB8432439D0 (en) * | 1984-12-21 | 1985-02-06 | Oxford Magnet Tech | Magnet assembly |
| JPS62106756A (ja) * | 1985-11-06 | 1987-05-18 | 日本電子株式会社 | 核磁気共鳴装置 |
| JPS63229037A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 核磁気共鳴装置 |
| FR2612641B1 (fr) * | 1987-03-19 | 1989-06-09 | Oreal | Appareil pour l'examen d'un corps par resonance magnetique nucleaire par des methodes lentes et rapides, notamment pour l'examen de la couche superficielle de ce corps, dispositif pour creer un gradient de champ magnetique pour un tel appareil, et application a l'imagerie de la peau du corps humain |
| US5160888A (en) * | 1991-04-29 | 1992-11-03 | Bruker Instruments, Inc. | Method and apparatus for one sided magnetic resonance imaging |
| US5304930A (en) * | 1993-02-01 | 1994-04-19 | Panacea Medical Laboratories | Remotely positioned MRI system |
| GB2276945B (en) * | 1993-04-08 | 1997-02-26 | Oxford Magnet Tech | Improvements in or relating to MRI magnets |
| US5390673A (en) * | 1994-01-14 | 1995-02-21 | Cordata, Incorporated | Magnetic resonance imaging system |
| US5757186A (en) * | 1996-02-23 | 1998-05-26 | Western Atlas International, Inc. | Nuclear magnetic resonance well logging apparatus and method adapted for measurement-while-drilling |
-
1996
- 1996-10-01 FR FR9611943A patent/FR2754066B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-12 EP EP97402122A patent/EP0834747A3/fr not_active Withdrawn
- 1997-09-30 CA CA002215504A patent/CA2215504C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-30 JP JP9267242A patent/JP3011682B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-01 US US08/941,734 patent/US6091241A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0834747A2 (fr) | 1998-04-08 |
| FR2754066B1 (fr) | 1998-10-30 |
| JPH10108848A (ja) | 1998-04-28 |
| US6091241A (en) | 2000-07-18 |
| CA2215504C (fr) | 2001-07-24 |
| EP0834747A3 (fr) | 2000-03-29 |
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