JPH0243493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体の核磁気共鳴情報を得る診断
用核磁気共鳴装置に関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴現象を利用することにより、被検体
内の任意断層面内の特定原子核の密度及び緩和時
間に関する情報を被検体の外部より無侵襲に測定
し、医学的診断を可能とする情報を断層像として
表示するものとして診断用核磁気共鳴装置があ
る。

（発明が解決しようとする課題） 従来の診断用核磁気共鳴装置は、測定すべき被
検体内の断層面が、傾斜磁場コイルの決定する中
心点を通る面に制限されていた。このため、例え
ば複数の隣接するサジタル（Sagittal）像を得る
場合には、その都度、被検体を前記中心点に対し
て移動しなければならなかつた。従つて、一般に
診断用核磁気共鳴装置では特定の１枚断層像を得
るために傾斜磁場の傾斜方向を１回転させてデー
タを収集するのに長い時間を要するので、複数の
断層像を得ようとする場合には、更に長いデータ
収集時間を要し、その間に拘束される患者の負担
がきわめて大きく、また、迅速な診断情報の入手
ができなかつた。

この発明は前記事情に鑑みてなされたものであ
り、被検体を移動させることなく、任意方向かつ
任意位置の断層像を良好に得ることができ、ま
た、マルチスライス法を採用することもできる診
断用核磁気共鳴装置を安価に提供することを目的
とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、一様な静磁場に重畳される傾斜磁場
を発生する傾斜磁場コイルを有し、傾斜磁場強度
が０となる平面に存在する原子核による核磁気共
鳴信号を収集し、この信号に基づいて該平面の画
像を形成して診断に供するようにした診断用核磁
気共鳴装置において、前記傾斜磁場コイルに対応
して設けられ、前記傾斜磁場コイルによつて形成
される傾斜磁場を供給電流値に応じて平行移動す
ることで、前記傾斜磁場の強度が０となる平面を
該平面に直交する方向に移動し得る傾斜磁場移動
コイルと、この傾斜磁場移動コイルに電流を供給
する電源装置と、この電源装置から前記傾斜磁場
移動コイルに供給される電流値を制御することに
より、前記傾斜磁場強度が０となる平面の移動制
御を行う制御装置とを具備するものである。

（作用） 前記傾斜磁場強度が０となる平面の移動制御
を、前記傾斜磁場コイルに供給される電流値を制
御することで行うようにしている。

（実施例） 第１図にこの発明の一実施例を示す。

同図において、１で示すのは選択励起高周波パ
ルスを発生する発振器であり、２で示すのはＺ方
向に一様な静磁場H₀を被検体Ｐに印加する空心
磁場コイルであり、３で示すのは前記空心磁場コ
イル２を安定して動作させる安定化電源装置であ
り、４で示すのは高周波パルス磁場H₁をｙ方向
に発生させてこれを被検体Ｐに印加し、被検体Ｐ
からの核磁気共鳴信号を検出するプロ−ブヘツド
であり、５で示すのは発振器で発振した高周波パ
ルスを、プローブヘツド４を介して、被検体Ｐに
印加し、被検体Ｐ内の特定原子核により生ずる核
磁気共鳴信号を受信するところの、高周波スイツ
チと同調器との両機能を果すデユプレクサであ
り、６で示すのは前記プローブヘツド４で受信し
た核磁気共鳴信号を増幅する増幅器であり、７で
示すのは、増幅された核磁気共鳴信号をＡ／Ｄ変
換し、フーリエ変換を含むデータ処理を行うと共
に、発振器１に信号を送つて高周波パルスの発生
タイミングを制御し、傾斜磁場強度、傾斜磁場発
生タイミング、傾斜磁場の回転をも制御するデジ
タル演算制御装置であり、８で示すのは、測定結
果の表示、記録を行う表示記録装置であり、９で
示すのは傾斜磁場Gx，Gy，Gzを発生し、被検体
Ｐに印加する３組の傾斜磁場コイルであり、１０
で示すのは傾斜磁場が０となるxy面、yz面及び
zx面を空間的に平行移動させる３組の傾斜磁場
移動コイルであり、１１で示すのは傾斜磁場コイ
ル９に電流を流すための電源装置であり、１２で
示すのは傾斜磁場移動コイル１０に電流を流す電
源装置であり、これら電源装置１０，１１は前記
デジタル演算制御装置７により制御される。

傾斜磁場コイル９は、第２図に示すように、Ｚ
軸を中心にして相対向する一対の鞍型コイル９
Ｘ，９Ｘの２組をＺ軸に沿つて配置し、第３図に
示すように、Ｚ軸を中心にして相対向する一対の
鞍型コイル９Ｙ，９Ｙの２組を、Ｚ軸に沿うと共
に前記鞍型コイル９Ｘに対し90゜回転した位置に
配置し、第４図に示すように、Ｚ軸を中心とする
リング状の一対のソレノイドコイル９Ｚ，９Ｚを
Ｚ軸に沿つて配置してなり、鞍型コイル９Ｘに電
流を流すと、第５図における実線で示すように、
Ｚ方向に沿つて磁力線が向くと共に、ｘ＝０の点
では磁場強度が０であり、ｘ＞０では磁場強度が
正に増加し、ｘ＜０では磁場強度が負に増加する
傾斜磁場Gxが発生し、同様に、鞍型コイル９Ｙ
に電流を流すと、第６図における実線で示す傾斜
磁場Gyが発生し、ソレノイドコイル９Ｚに電流
を流すと、第７図における実線で示す傾斜磁場
Gzが発生するように構成されている。

また、傾斜磁場移動コイル１０は、第２図に示
すように、一対の鞍型コイル１０Ｘ，１０Ｘのそ
れぞれを、Ｚ軸に沿うと共に鞍型コイル９Ｘに重
ねるように配置し、第３図に示すように、一対の
鞍型コイル１０Ｙ，１０Ｙのそれぞれを、Ｚ軸を
沿うと共に鞍型コイル９Ｙに重ねるように配置
し、また、第４図に示すようにＺ軸を中心とする
リング状のソレノイドコイル１０Ｚを一対のソレ
ノイドコイル９Ｚ，９Ｚの一方に重ねるように配
置してなり、鞍型コイル１０Ｘ，１０Ｘに電流を
流すと、第５図に示すように、傾斜磁場Gxがｘ
軸方向に沿つてΔXだけ平行移動し、同様に、鞍
型コイル１０Ｙ，１０Ｙに電流を流すと、第６図
に示すように、傾斜磁場Gyがｙ軸方向に沿つて
ΔYだけ平行移動し、また、ソレノイドコイル１
０Ｚに電流を流すと、第７図に示すように傾斜磁
場GxがＺ軸方向に沿つてΔZだけ平行移動するよ
うに構成されている。

次に、以上構成の診断用核磁気共鳴装置の作用
について説明する。

先ず、空心磁場コイル２とその安定化電源装置
３によりＺ方向に静磁場H₀を印加した状態で、
被検体Ｐを空心磁場コイル２内に入れる。次い
で、発振器１で選択励起高周波パルスを発生さ
せ、デユプレクサー５及びプローブヘツド４を介
して被検体Ｐに高周波パルスH₁（ｙ方向）を加
え、被検体Ｐ内の特定原子核例えば水素原子核に
対して核磁気共鳴を起こさせる。ここで高周波パ
ルスH₁の印加に同期して、被検体Ｐの断層面P₁
のみを励起するため傾斜磁場コイル９による傾斜
磁場を印加する。例えば、第８図に示す横断断層
像の場合、第９図Ａに示す高周波パルスH₁に同
期して、第９図Ｂに示すようにソレノイドコイル
９Ｚに電流を流してＺ方向の傾斜磁場Gzを印加
する。スライス位置及びその厚みは、高周波パル
スH₁の搬送周波数と傾斜磁場Gzの傾斜角によつ
て決まる。例えば、高周波パルスの搬送周波数が
核磁気共鳴周波数と一致していれば、スライス面
は傾斜磁場強度がゼロとなるＺ＝０のzy面がス
ライス面P₁となる。これはソレノイドコイル１
０Ｚによる磁場が加わつていない場合であるが、
ソレノイドコイル対１０Ｚによる磁場を加える
と、第７図に示すように傾斜磁場Gzがゼロとな
るxy面がｚの正方向に移動するので、磁場強度
に対応してスライス面は、ｚの正方向に移動し、
スライス面は第９図に示すP₂，P₃となる。即ち、
被検体Ｐを移動させずにスライス面を電気的に移
動させることができる。

次いで、第９図Ｄに示すように、ｘ方向及びｙ
方向の傾斜磁場Gx，Gyを鞍型コイル９Ｘ，９Ｙ
によつて発生させ、そのベクトル和G_Rを加える
と、第９図Ｅに示すように、G_Rの方向への投影
信号に対応した核磁気共鳴信号（FID信号）が被
検体Ｐより発生する。これをプローブヘツド４に
て検出し、デユプレクサー５を介して増幅器６へ
入力して検波増幅する。検波増幅した核磁気共鳴
信号をデイジタル演算制御装置７にてＡ／Ｄ変換
し、G_Rの回転による各方向からの核磁気共鳴信
号を基にしてフーリエ変換を含む画像再構成を行
い、得られた再構成像を表示器８にて表示すると
共に必要に応じて記録する。またデイジタル演算
制御装置７は、画像再構成のみでなく、上記の高
周波パルスH₁の発生タイミング、傾斜磁場の回
転タイミング及びその強度並びに傾斜磁場移動コ
イル１０による平行移動磁場タイミング及びその
強度の制御を、発振器１、電源１１，１２を介し
て行う。

なお、第９図Ｂに示すように、負の方向に傾斜
磁場Gzを発生させるのは、励起するための磁場
の位相を補償するためである。

また、所望のサジタル断層像を得るための、第
１０図に示すようなスライス面P₁からの他のス
ライス面P₂，P₃への電気的移動は、第１１図Ｂ
に示すようにソレノイドコイル９Ｘに電流を流し
てｘ方向の傾斜磁場Gxを印加すると共にソレノ
イドコイル１０Ｘに電流を流し、ソレノイドコイ
ル１０Ｘに流す電流量を可変することにより行う
ことができる。そして、第１１図Ｄに示すよう
に、ｙ方向及びｚ方向の傾斜磁場Gy，Gzを鞍型
コイル９Ｘとソレノイドコイル９Ｚとで発生さ
せ、そのベクトル和Ｇ→ｙ＋Ｇ→ｚを加えると、第１
１図Ｅに示すように核磁気共鳴信号が得られ、横
断断層像の場合と同様にしてサジタル断層像を表
示器８に表示することができる。

更に、マルチスライス法を次のようにして行う
ことができる。第１２図のタイムチヤートに示す
ように、第８図に示すスライス面P₁につき傾斜
磁場の一傾斜方向での核磁気共鳴信号を収集した
後に、ソレノイドコイル１０Ｚによりスライス面
をP₁からP₂に移動させて核磁気共鳴信号を収集
し、この後再びソレノイドコイル１０Ｚによりス
ライス面をP₂からP₃に移動させて核磁気共鳴信
号を収集する。次いで、ソレノイドコイル１０Ｚ
の駆動によりスライス面をP₃からP₁に移動させ
た後、鞍型コイル９Ｘ，９Ｙの駆動により傾斜磁
場の傾斜方向を変え、その方向での核磁気共鳴信
号を収集する。このように、傾斜磁場の特定の傾
斜方向でスライス面P₁での核磁気共鳴信号を収
集した後にスライス面P₁において傾斜磁場の傾
斜方向を所定角度回転させるまでの期間中に、ス
ライス面をP₁からP₂，P₂からP₃へと順次に移動
させ、各スライス面P₂，P₃でそれぞれ核磁気共
鳴信号を収集するようにすると、スライス面P₁
で傾斜磁場の傾斜方向を１回転するのとほぼ同じ
時間内に他のスライス面P₂，P₃における断層像
再構成に必要な核磁気共鳴信号の収集を行うこと
ができ、短時間のうちにマルチスライスを行うこ
とができる。

このように本実施例装置では、傾斜磁場移動コ
イルへの供給電流を制御して傾斜磁場を移動させ
ることにより、被検体Ｐを移動させずにスライス
面を電気的に移動させることができる。ここで、
傾斜磁場ではなく、特開昭57−127834号の如く、
高周波パルスH₁の搬送周波数を制御するように
してもスライス面の電気的移動が可能であるが、
本実施例装置の場合、この搬送周波数制御を行う
場合に比して次のような利点がある。

第１に、従来装置に傾斜磁場コイルとその電源
を追加するだけの簡単な構成でよく、コスト的に
有利である。

即ち、高周波パルスH₁の搬送周波数制御を行
う場合、搬送波発生手段として、周波数可変なる
高安定発振器（シンセサイザと称される）を適用
しなければならず、このような発振器は非常に高
価であり、装置のコスト低下が期待できない。し
かし、本実施例装置の場合、スライス面の移動に
際して搬送周波数の変更を要しないので、搬送波
発生手段として水晶発振器等の安価なものを適用
できる。また、傾斜磁場移動コイル１０及びこれ
に電流を供給する電源装置１２は、傾斜磁場を発
生させるものではなく、傾斜磁場移動のための補
助的なものであるから、傾斜磁場移動コイル１２
での消費電力は比較的少なく、電源装置１２も小
型のものでよい。従つて本実施例装置は、高周波
パルスの周波数制御を行う場合に比してコスト低
下を容易に図ることができる。

第２に、核磁気共鳴信号を受信する受信系（プ
ローブヘツド４、デユプレクサー５、増幅器６等
がこれに属する）のでＳ／Ｎ比を高くできる。

即ち、高周波パルスH₁の搬送周波数制御を行
う場合、核磁気共鳴信号受信系は搬送周波数の変
化に対応できるよう比較的広帯域であることが必
要であるから、この受信系に混入するノイズもそ
れだけ多くなりＳ／Ｎ比が低下するが、本実施例
装置の場合、スライス面の移動に際して搬送周波
数の変更を要しないから受信系は狭帯域のもので
よく、上記の場合に比して、周波数帯域が狭い分
だけノイズが混入し難くなりＳ／Ｎ比が高くな
る。高Ｓ／Ｎ比であることは、良好な断層像を得
る上で有利となる。

以上、この発明の一実施例について詳述した
が、この発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、こ発明の要旨を変更しない範囲内で適宜に
変形して実施することができるのはいうまでもな
い。

前記実施例における高周波パルスは90゜選択励
起パルスであるとして動作説明を行つたが、この
発明においては、90゜−180゜パルスを用いて核磁
気共鳴信号としてエコー信号を収集する方式や、
180゜−90゜パルスを用いてT₁修飾した核磁気共鳴
信号を収集する方式を採用することもできる。ま
た静磁場を発生させる磁石装置としては、常電導
空心磁石、超電導空心磁石、常電導電磁石及び永
久磁石のいづれをも用いることもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、被検体を
移動させることなく、任意方向かつ任意位置の断
層像を得ることができ、また、マルチスライス法
を採用することもできる診断用核磁気共鳴装置を
安価に提供することができる。更に本発明によれ
ば、スライス面の移動に際して高周波パルスの周
波数の変更を要しないので受信系を狭帯域化で
き、Ｓ／Ｎ比の向上が図れるという効果をも奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略ブロツ
ク図、第２図から第４図までは傾斜磁場コイル及
び傾斜磁場移動コイルの形状と配置を示す説明
図、第５図から第７図までは傾斜磁場とその平行
移動とを示す説明図、第８図は横断断層像を得る
ためのスライス面の位置関係を示す説明図、第９
図はスライス面の位置を変える動作を説明するた
めのタイムチヤート、第１０図はサジタル断層像
を得るためのスライス面の位置関係を示す説明
図、第１１図はスライス面の位置を変える動作を
説明するためのタイムチヤート、並びに第１２図
はマルチスライス法による動作を説明するための
タイムチヤートである。 ７……デイジタル演算制御装置（制御装置）、
１０……傾斜磁場移動コイル、１２……電源装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一様な静磁場に重畳される傾斜磁場を発生す
   る傾斜磁場コイルを有し、傾斜磁場強度が０とな
   る平面に存在する原子核による核磁気共鳴信号を
   収集し、この信号に基づいて該平面の画像を形成
   して診断に供するようにした診断用核磁気共鳴装
   置において、前記傾斜磁場コイルに対応して設け
   られ、前記傾斜磁場コイルによつて形成される傾
   斜磁場を供給電流値に応じて平行移動すること
   で、前記傾斜磁場の強度が０となる平面を該平面
   に直交する方向に移動し得る傾斜磁場移動コイル
   と、この傾斜磁場移動コイルに電流を供給する電
   源装置と、この電源装置から前記傾斜磁場移動コ
   イルに供給される電流値を制御することにより、
   前記傾斜磁場強度が０となる平面の移動制御を行
   う制御装置とを具備することを特徴とする診断用
   核磁気共鳴装置。