JPH01299543A - 核磁気共鳴を用いた検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴（以下、ｒＮＭＲＪという）を用
いた生体内の水素あるいはリンなどの分布を映像化する
装置及び方法に係り、特に、静磁場の時間変動による項
響を除去するのに好適な、ＮＭＲを用いた検査方法及び
装置に適する。

〔従来の技術〕

従来、人体の頭部、膜部などの内部構造を非破壊的に検
査する装置として、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置が広く利
用されてきている。近年、核磁気共鳴現像を用いて同様
の検査を行う試みが成功し、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置
では得られない情報を取得できることが明らかになって
きた。

核磁気共鳴現像を用いた検査装置において、検査物体か
らの信号を物体各部に対応させて分離・識別する必要が
ある。その１つに、検査物体に傾斜磁場を印加し、物体
各部の静磁場を異ならせ、これらにより各部の共鳴周波
数あるいはフェーズ・エンコード量を異ならせることで
位置の情報を得る方法がある。

その基本原理については、ジャーナル・オブ・マグネチ
ック・レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅ
ｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ　）誌、第２５巻（１９７５
）、第６９〜８３頁、あるいは、フィジックス・イン・
メゾシン・アンド・バイオロジー（Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｉ
ｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎａ＆　Ｂｉｏｌｏｇｙ）誌、第２５
巻（１９８０）、第７５１〜７５６頁に記載されている
のでここでは省略する。

このようなイメージングにおける静磁場発生手段として
は超伝導磁石を用いたものと常伝導磁石あるいは永久磁
石を用いたものがある。これらより発生する静磁場とし
ては、空間的な均一性が良好であること、時間的な値の
変動がきわめて小さいことが要求される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記の磁石のうち、常伝導磁石もしくは永久
を用いたものにおいては、静磁場の時間的変動が大きく
、それによる画質劣化が無視し得なくなるという問題が
ある。

本発明の目的は、この静磁場の時間変動による影響を除
去し、得られる画質を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、検査時間内における静磁場の時間
的変動を測定し、それに基いて検出信号の位置相変化を
補償することによって達成される。

〔作用〕

以下１本発明の動作原理について説明する。

第１図は、静磁場時間変動が存在する場合における。検
査対象のもつ巨視的磁化（以下、「磁化」という）の変
化を示したものである。三次元直交座４１　（ｘ’　ｒ
　ｙ’　＋　ｚ’　）は、Ｚ′軸を回転中心として一定
角速度ω０で回転する回転座標を表わしている。また、
ＨＯは静磁場ベクトルであり、２′軸と平行であるとす
る。

静磁場時間変動がない場合の時刻Ｔにおける磁化をＭと
する。もし、静磁場が時間的に変動すると、同じ時刻Ｔ
において磁化はある位相角θだけその位相が変化して阿
で示すようになる。

次に、実際に静磁場時間変動がある場合ににおけるＮＭ
Ｒ信号検出を考える。いま、上記時刻Ｔを含む時間内で
信号を検出するとする。

第２図はＮＭＲ信号の一例を示したものである。

時刻Ｔについて考えると、その時刻でサンプリングされ
た信号値Ｓ　（Ｔ）は、静磁場時間変動によってθだけ
位相が変化した磁化Ｍ′に基く値である。したがって、
式（１）のような処理をほどこすことにより、θの Ｓ　（Ｔ）ｅｘｐ　（−ｙθ）　　　・・・（１）影響
を除去することができる。

通常、ＮＭＲ信号は数多くの時刻においてサンプリング
されなければ意味がない。それぞれの時刻ｔｎにおける
θの値をθ（ｔｆｉ）とすると、θ（ｔｎ）の値は時刻
、検査に使用するシーケンス、静磁場の値の時間変化Ｈ
ｏ（ｔ）によって様々に変化する。

これらの要因をすべて考慮した上ですべてのサンプリン
グ値５（ｔｎ）に式（１）と同様にａｘｐ（ｙ　Ｏ（ｔ
ｎ））を乗算する。

以上のような処理を施した後に画像再生を行なえば、静
磁場の時刻変動がない場合と同様な画像を得ることがで
きる。

この手法を実行するためには、静磁場の時間変動Ｈｏ　
（ｔ　）の決定法が重要となる。そこで、次にＨｏ　（
ｔ　）の測定法について記述する。

Ｈｏ（ｔ）の測定には、実際の検査とのかねあいから１
次の２つの方法が考えられる。

■一連の検査対象の検査とは、別の時間に行なう。

■一連の検査対象の検査と、同時に行なう。

■は、静磁場時間変動が規則的であり実際の検査時にお
けるＨ　ｏ　（ｔ　）が適切に予測できる場合、検査に
要する時間を短縮するのに有効である。

■は、静磁場時間変動が不規則で予測が不可能場合に有
効である。

静磁場時間変動の大きさを実際の検査と同時に行なうた
めには、その検査時間内に静磁場測定のためのシーケン
スを挿入する必要がある。検査全体の時間をより短くす
るという要請から、むやみにそのシーケンスを挿入する
ことは望ましくない。

そこで、静磁場時間変動の割合に合わせて静磁場測定の
ための時間間隔を変化させる方法が有効である。

静磁場の値を測定するためには、傾斜磁場をかけないで
得られた検出信号のスペクトルより中心周波数の値を求
める方法が一般的である。この場合、検査対象自身から
発生するＮＭＲ信号を用いることもあるが、より節度よ
く静磁場の値を知るためには、信号を得る対象としてよ
り長い横緩和時間Ｔ２をもつ物質を用いることが望まし
い。

［実施例〕 第３図に本発明の一実施例である検査装置の構成図を示
す０図において、１は計算機、２は高周波パルス発生器
、３は電力増幅器、７は高周波磁場を発生させると同時
に対象物体１６から生ずる信号を検出するためのコイル
、５は増幅器、６は検波器、７は信号処理装置である。

また、８，９および１０は、それぞれ２方向およびこれ
に直角の方向の傾斜磁場を発生させるコイル、１１゜１
２．１３はそれぞれ上記コイル８，９．１０を駆動する
電源部である。

計算機１は各装置に種々の命令を一定のタイミングで出
力する機能を有する。高周波パルス発生器２の出力は電
力増幅器３で増幅され、上記コイル４を励磁する。該コ
イル４は前述の如く受信コイルを兼ねており、受信され
た信号成分は増幅器５を通り検波器６で検波後、計算機
１に入力され信号処理後デイスプレィ７で画像に変換さ
れる。

なお、静磁場の発生は電源１５により駆動されるコイル
１４で行う。検査対象である人体１６はベット１７上に
載置され、上記ベット１７は支持台１８上を移動可能な
ように構成されている。

第４図は、本発明の実施例において、一連の検査時間全
体における静磁場の変動に対する静磁場測定のための時
間隔の変化例を示したものである。

ある時間ｔＮにおけるＨｏ（ｔｓ）の値は、ｔＮよりも
前の時間ｔＮ−１＋　ｔｓ−ｘ＋　”’におけるＨｏ（
ｔ　Ｎ−１）　。

Ｈｏ（ｔ　Ｎ−ｚ）　ｒ・・・の値より適切な方法を用
いて推定することができる。もし実際に測定されたＨｏ
（ｔｒ＋）の値とその推定値との差が大きいときは、ｔ
Ｎ以降の静磁場測定のための時間間隔を短くする。逆に
その差が小いときは時間間隔を長くする。あるいは、ｔ
Ｎ、　ｔＮ−Ｉｓ　Ｈａ（ｔＮ）、　Ｈａ（ｔＮ−１）
より静磁場変動の割合を求め、その値が大きいときは時
間間隔を短かくし、反対に小さいときは時間間隔を短く
することも有効な方法である。

以上のようにして測定したＨｏ（ｔ）の測定値より、検
査時間内の任意の時間ｔにおけるＨｏ（ｔ）を決定する
。

本発明の実施例において、より長い横緩和時間Ｔ２をも
ち物質を用いて静磁場測定を行なう場合には、検査対象
の近傍にこの物質を置き、この物質のみ選択励過する。

ただしこの場合、この物質の位置における静磁場と検査
対象の位置におけるそれとの関係を明らかにしておく必
要がある６選択励起の方法としては。

■高周波磁場と傾斜磁場を組み合わせる方法。

■この物質をとり囲む高周波磁場発生コイルを用いる方
法。

がある。

次に、検査に使用するシーケンスを特定して、実際の信
号処理例を示す。

第５図は、通常のスピンエコーシーケンスとこのシーケ
ンスを実行している間の静磁場を時間変化Ｈｏ（ｔ）を
示した図である。ここで、Ｈａ（ｔ）は直線的に変化す
るとし、その傾きをＤＨｏとする。

図のように、ｔｌからＮＭＲ信号のサンプリングを開始
し、一定のサンプリング間隔で時間ｔｎまでｎ個のサン
プリングを行なうとする。

この場合、１１からｔ０間の任意の時間ｔｋでサンプリ
ングされたＮＭＲ信号値ｓ　（ｔｈ）に対して式（２） ％式％（２） に示す処理を行なう。この式でγは磁気回転比で核の種
類に固有の定数である。なお、一般の１ｌｏ（ｔ）の場
合には、式（２）は式（３）のように変更すればよい。

第５図に示すシーケンスを実行して画像を得るためには
、エンコード傾斜磁場の大きさを変化させるごとに１＝
０からシーケンスを実行しなければならない。従って、
静磁場時間変動が存在する場合には、Ｈｏ　（０）の傾
がエンコード傾斜磁場の値を変化させるごとに違ってく
ることが考えられる。この場合、無視できないスライス
位置の変化。

画像再生のためのフーリエ変換時における中心周波数の
ずれを生ずることになる可能性があるので。

適切な処理が必要となる。

次に１本発明の実施例として、化学シフトイメージング
における例を示す。化学シフトイメージングの基本原理
については、ラヂオロジー（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）誌、
第１５３巻（１９８４）、第１８９〜１９４頁、あるい
は、フィジックス・イン・メゾシン・アンド・バイオロ
ジー（Ｐｈｙｓｉｃｓｉｎ　Ｍｅｄｅｃｉｎｅ　＆　Ｂ
ｉｏｌｏｇｙ）誌、第３１巻（１９８６）、第７１３〜
７２０頁に記載されているのでここでは省略する。

化学シフトイメージングでは、数ｐｐｍ８度の共鳴周波
数差をもつ物質を分離するため、大きな静磁場時間変動
が存在する装置を用いて化学シフトイメージングを実行
する場合には、この影響を除去しないと５分離能は大幅
に低下することにある。

化学シフトイメージングでは、２枚もしくはそれ以上の
画像より分離画像を得る方法が一般的である。

従って、前処理として前記方法を用いてそれぞれのＮＭ
Ｒ信号を処理して画像再生をし、次に本処理としてそれ
らの画像を用いて分離処理を行なえば、静磁場時間変動
がない場合と同様の分離を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、静磁場、傾斜磁場、
および高周波磁場内におけるＮＭＲ現像を利用する検査
装置において、静磁場の検査時間内における時間変動が
無視できない場合でも、検査全体の時間をむやみに長く
することなくより正確にＨｏ（ｔ）を決定することがで
き、前記方法を用いて検出信号を処理することにより、
静磁場変動がない場合と同様の画像を得ることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は静磁場時間変動が存在する場合における磁化の
ふるまいを示す説明図、第２図は検査対象より得られる
検出信号・の例を示す波形図、第３図は本発明を実施す
るためのイメージング装置の構成を示すブロック図、第
４図は静磁場測定のための時間間隔の変化の例を示す説
明図、第５図は通常の検査シーケンスと静磁場時間変化
の例を同じ時間軸で示した波形図である。 １・・・計算機、２・・・高周波パルス発生器、３・・
・電力増幅器、４・・・検出コイル、５・・・増幅器、
６・・・検波器、７・・・信号処理装置、８・・・Ｚ方
向傾斜磁場発生コイル、９・・・Ｙ方向傾斜磁場発生コ
イル５１０・・・Ｘ方向傾斜磁場発生コイル、１１・・
・２方向傾斜磁場発生コイル駆動電源、１２・・・Ｙ方
向傾斜磁場発生コイル駆動電源、１３・・・Ｘ方向傾斜
磁場発生コイル駆動電源、１４・・・静磁場発生コイル
、１５・・・静磁場発生コイル駆動電源、１６・・・検
査対象（人体）、１７・・・ベット、１８・・・支持台
。 第　ｌ　幻 ＄　２　区 第　４　口 ＪｏＴＪ 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静磁場、傾斜磁場、及び高周波磁場の各磁場を発生
   せしめ、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出し、上記
   検出信号の演算を行ない、前記検査対象の直行座標点に
   おける核スピン情報をフーリエイメージング法により計
   測する核磁気共鳴を用いた検査方法において、上記静磁
   場の時間変動を測定し、その結果で上記検出信号を補正
   することにより静磁場変動の影響を除去することを特徴
   とする核磁気共鳴を用いた検査方法。 ２、静磁場測定の時間間隔をその時間変動の割合に応じ
   て変化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の核磁気共鳴を用いた検査方法。 ３、静磁場時間変動の測定を検査対象の検査と同時に行
   なうことを特とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気
   共鳴を用いた検査方法。 ４、静磁場時間変動の測定を検査対象の検査と別に行な
   うことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の核磁気共
   鳴を用いた検査方法。 ５、静磁場時間変動の測定を検査対象と比較してより長
   い横緩和時間を持つ別の物質を用いて行なうことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴を用いた
   検査方法。 ６、複数の画像処理を用いて処理を行なう場合、前処理
   としてそれぞれの画像デ〜タ測定時における静磁場時間
   変動の影響を除去した後に本処理を行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴を用いた検
   査方法。 ７、静磁場、傾斜磁場、及び高周波磁場の各磁場発生手
   段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する検号検
   出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行なう計
   算機及び該計算機による演算結果の出力手段と、前記検
   査対象の直行座標点における核スピン情報をフーリエイ
   メージング法により計測する手段と、上記静磁場発生手
   段による静磁場の時間変動を測定する手段と、上記静磁
   場の時間変動測定結果をもとに前記核磁気共鳴信号の検
   出信号を補正する手段を有してなることを特徴とする核
   磁気共鳴を用いた検査装置。