JPH0377737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、RFコイルに供給するRFパルスの最
適条件を設定するための核磁気共鳴断層撮影装置
のRFパルス調整装置に関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴（以下NMRという）現象を用いて
特定原子核に注目した被検体の断層像を得る
NMR−CTは従来から知られている。このNMR
−CTの原理の概要を簡単に説明する。

原子核は磁気を帯びた回転している独楽と見る
ことができるが、それを例えばｚ軸方向の静磁場
H₀の中におくと、前記の原子核は次式で示す角
速度ω₀で歳差運動をする。これをラーモアの歳
差運動という。

ω₀＝γH₀ 但し、γ：核磁気回転比 今、静磁場のあるｚ軸に垂直な軸、例えばｘ軸
に高周波コイルを配置し、xy面内で回転する前
記の角周波数ω₀の高周波回転磁場を印加すると
磁気共鳴が起り、静磁場H₀のもとでゼーマン分
裂をしていた原子核の集団は共鳴条件を満足する
高周波磁場によつて準位間の遷移を生じ、エネル
ギー準位の高い方の準位に遷移する。ここで、核
磁気回転比γは原子核の種類によつて異なるので
共鳴周波数によつて当該原子核を特定することが
できる。更にその共鳴の強さを測定すれば、その
原子核の存在量を知ることができる。共鳴後緩和
時間を呼ばれる時定数で定まる時間の間に高い準
位へ励起された原子核は低い準位へ戻つてエネル
ギーの放射を行う。

このNMRの現象の観測方法の中パルス法につ
いて第４図を参照しながら説明する。

前述のように共鳴条件を満足するRFパルス
（H₁）を静磁場（ｚ軸）に垂直な（ｘ軸）方向に
印加すると、第４図イに示すように磁化ベクトル
Ｍは回転座標系でω′＝γH₁の角周波数でzy面内で
回転を始める。今パルス幅をt_Dとすると、H₀か
らの回転角θは次式で表わされる。

θ＝γH₁t_D …(1) 磁化ベクトルをＺ軸から倒す動きをするパルスを
励起パルスと呼び、特に、(1)式においてθ＝90°
となるようなH₁t_Dをもつパルスを90°パルスと呼
ぶ。この励起パルス直後では磁化ベクトルＭは第
４図ロのようにxy面をω₀で回転していることに
なり、例えばｘ軸においたコイルに誘導起電力を
生じる。しかし、この信号は時間と共に減衰して
いくので、この信号を自由誘導減衰信号（FID信
号）と呼ぶ。FID信号をフーリエ変換すれば周波
数領域での信号が得られる。次に第４図ハに示す
ように励起パルスからτ時間後θ＝180°になるよ
うなパルス幅の第２のパルス（反転パルス）を加
えるとばらばらになつていた磁気モーメントがτ
時間後−ｙ方向で再び焦点を合わせて信号が観測
される。この信号をエコー信号と呼んでいる。こ
のエコー信号の強度を測定して所望の像を得るこ
とができる。NMRの共鳴条件は ν＝γH₀／2π で与えられる。ここで、νは共鳴周波数、H₀は
静磁場の強さである。従つて共鳴周波数は磁場の
強さに比例することが分る。このため静磁場に線
形の磁場勾配を重畳させて、位置によつて異なる
強さの磁場を与え、共鳴周波数を変化させて位置
情報を得るNMRイメージングの方法がある。こ
の内スピン．ワープ法について説明する。この手
法に用いる高周波磁場及び勾配磁場印加のパルス
シーケンスを第５図に示す。イ図において、ｘ，
ｙ，ｚ軸にそれぞれG_x，G_y，G_zの磁場を与え、
高周波磁場をｘ軸に印加する状態を示している。
ロ図はそれぞれの磁場を印加するタイミングを示
す図である。図において、RFは高周波の回転磁
場で、励起パルスと反転パルスをｘ軸に印加す
る。G_xはｘ軸に印加する固定の勾配磁場、G_yは
ｙ軸に印加する時間によつて振幅を変化させる勾
配磁場、Gzはｚ軸に印加する固定の勾配磁場で
ある。信号は励起パルス後のFID信号と反転パル
ス後のエコー信号を示している。期間は各軸に与
える勾配磁場の信号の時期を示すために設けてあ
る。期間１において励起パルスとスライス勾配に
よつてｚ＝０を中心とするｚ軸に垂直な断層撮影
におけるスライス面内のスピンが選択的に励起さ
れる。期間２のデイフエーズ勾配はスピンの位相
を乱れさせて反転パルスで反転させるためのもの
で、Gz^-はスライス勾配によつて乱れたスピンの
位相を元に戻すためのものである。期間２ではｙ
方向の位置に比例してスピンの位相をずらしてや
る所謂ワープと称せられる勾配磁場のためのワー
プ信号を印加する。その強度は毎周期異なるよう
に制御される。期間３において反転パルスを与え
て再び磁気モーメントを揃え、期間４において読
み出し勾配を与えてエコー信号を観察する。

ところで、従来のRFパルス（励起パルス）の
調整方法は、RFパルスの出力のある値をキーボ
ードにより数値入力し、その時得られるエコー信
号の強度を表示装置に数値表示させ、次に、RF
パルスの出力の次の値をキーボードにより数値入
力し、その時得られるエコー信号の強度を表示装
置に数値表示させるという操作を繰り返すもので
あつた。

（発明が解決しようとする問題点） このように、キーボードにより、RFパルスの
出力値の入力を繰り返すのは操作が面倒であり、
又、最大のエコー信号強度のピーク値を与えた
RFパルスの出力値を最適なRFパルスの出力値と
して選ぶ（決定する）には、キーボードで入力し
たRFパルスの各出力値とその時のエコー信号強
度のピーク値とを対応づけて記憶若しくは記憶し
ておかねばならず、RFパルス調整作業が煩雑で
あり、多くの時間も要していた。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、RFパルス調整時におけるRFパ
ルスの出力値を簡単に入力でき、且つ、最大のエ
コー信号強度のピーク値を与えたRFパルスの出
力値を容易に把握できる、核磁気共鳴断層撮影装
置のRFパルス調整装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題を解決する本発明は、表示画面上にカ
ーソルを表示可能な表示手段と、該表示手段のカ
ーソルを表示画面上で一方向に移動可能な操作コ
ンソールと、前記表示手段のカーソルの位置に対
応してRFパルスの出力値を設定する設定手段と、
該設定手段により設定されたRFパルスの出力値
によるプリスキヤンシーケンスをシーケンス記憶
回路に選択させるシーケンス制御手段と、前記設
定手段により設定された各RFパルスの出力値に
よるプリスキヤンにて得られた、エコー信号強度
のピーク値を、前記表示手段のカーソルの移動方
向と直角な方向をエコー信号強度を示す軸とし
て、前記カーソルの位置毎に、前記表示手段の表
示画面上にプロツトし、表示させる表示制御手段
と、 を具備したことを特徴とするものである。

（作用） プリスキヤン時に表示画面上のカーソルを移動
して特定の位置を選択するだけで、RFパルスの
出力値を簡単に入力でき、そのカーソル位置に対
応したRFパルスの出力値によるプリスキヤンが
行われ、該プリスキヤンにて得られたエコー信号
強度のピーク値が、カーソルの移動方向と直角な
方向をエコー信号強度を示す軸として、カーソル
の位置毎に、前記表示手段の表示画面上にプロツ
トされ表示される。このため、表示画面を見てい
るだけで、最大のエコー信号強度のピーク値を与
えたカーソル位置即ちRFパルスの出力値を容易
に把握できる。

（実施例） 第２図は本発明の一実施例（NMR−CTの構
成も含む）を示す要部構成図である。図におい
て、１は内部に被検体を挿入するための空間部分
を有し、この空間部分を取り巻くようにして、被
検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイルと、
勾配磁場を発生するｘ，ｙ，z3軸の勾配磁場コイ
ルと、被検体内の原子核のスピンを励起するため
のRFパルスを与えるRF送信コイルと、被検体か
らのNMR信号を検出する受信コイル等が配置さ
れているマグネツトアセンブリで、静磁場コイ
ル，勾配磁場コイル，RF送信コイル及び受信コ
イルは、それぞれ静磁場電源２、勾配磁場駆動回
路３，RF電力増幅器４及び前置増幅器５に接続
されている。シーケンス記憶回路６は計算機７の
指令に従つてゲート変換回路８に変調信号を入力
して、RF発振回路９からのRF出力信号を変調さ
せる。１０はRF発振回路９の出力を参照信号と
して前置増幅器５の受信信号出力を位相検波する
位相検波器で、AD変換器１１は位相検波器１０
の出力信号をデイジタル信号に変換して計算機７
に入力する。１２は計算機７に種々のパルスシー
ケンスを実現させるための指示及び種々の設定値
等を入力するための操作コンソール、１３は第１
図のようなRFパルス調整のための画面や計算機
７により再構成された画像を表示する表示装置で
ある。この第１図において、イ図はプリスキヤン
時に操作コンソール１２によりｘ軸方向（図の横
方向）に移動されるカーソル２２が表示されてい
る表示画面２１の図、ロ図はプリスキヤン開始後
カーソル２２をｘ軸方向に移動させた時の表示画
面の図である。ロ図において、２３はエコー像
で、これは、カーソル２２を移動させて各カーソ
ル位置に対応したRFパルスの出力値によるプリ
スキヤンを行い、各プリスキヤンにて得られたエ
コー信号強度のピーク値（○印）を、表示画面２
１上にプロツトした状態を示している。

上記のように構成された実施例の装置の動作を
説明する。NMR−CTがプリスキヤンを始める
と、RF発振回路９は被検体内の原子核のスピン
を励起する周波数（ラーモア周波数）の信号を発
生し、ゲート変調回路８で実際に被検体に印加さ
れる波形に変調される。その出力の大きさは操作
コンソール１２上のトラツクボールで入力され、
その入力に基づいて計算機７から出力されるパル
ス波で規定される。又、操作コンソール１２のト
ラツクボールによる入力に基づき計算機７は表示
装置１３に信号を送り、第１図イに示すように表
示画面２１上にカーソル２２を表示させる。操作
コンソール１２のトラツクボールにより、第１図
イのカーソル２２を右側に移動させると計算機７
はトラツクボールの位置に従つて振幅の大きなパ
ルスをシーケンス記憶回路６に出力し、シーケン
ス記憶回路６は振幅の大きなパルスをゲート変調
回路８に送つて、RF発振回路９からのRF信号を
変調させる。トラツクボールを動かすとトラツク
ボールの偏移量に応じてカーソルの位置が定ま
り、それに応じた変調信号の大きさが定まつて、
RFパルスの出力の大きさが決定される。

変調された高周波信号はRF電力増幅器４によ
つて増幅され、マグネツトアセンブリ１のRF送
信コイルにより被検体に印加される。被検体内の
原子核スピンは印加されたRFパルスにより励起
されNMR信号を発生する。このNMR信号は、
マグネツトアセンブリ１内の受信コイルで受信さ
れ、前置増幅器５で増幅された後、位相検波器１
０により位相検波される。

検波された信号はAD変換器１１においてデイ
ジタル信号に変換され、計算機７で強度計算され
る。この強度計算によつて得られたNMR信号の
強度は第１図ロに示すように表示装置１３の表示
画面２１のカーソル上にNMR信号の強度に比例
したｙ軸上の位置にプロツトされる。カーソルを
移動させることによりRFパルスの出力を変化さ
せることは(2)式のH₁を変化させることであつて、
H₁の変化に伴つてθが変化する。励起パルスの
場合、次の励起パルスを印加するまでの時間にス
ピンの緩和が十分なされた場合はθが90°になつ
た時最大のエコー信号が得られるので、表示装置
１３に表示される、エコー信号強度のピーク値を
プロツトしたエコー像２３を観察した時、エコー
信号強度のピーク値が最大を示すカーソル２２の
位置が、θ＝90°になるRFパルスの出力の位置で
あつて、求める位置である。

このようにして、オペレータは操作コンソール
１２のトラツクボールを動かし、カーソル２２の
位置を種々選択して、そこでのエコー信号強度の
ピーク値を表示画面２１上にプロツトさせ、この
プロツトされたエコー像２３を観察することによ
り容易に最大のNMR信号を得るRFパルスの出
力が求められる。

本実施例によれば、RFパルス調整の際に、ト
ラツクボールでRFパルスの値を入力するので、
テンキーのようなキーボードで数値入力する不便
さがなくなり、RFパルス出力とエコー信号強度
との分布のグラフを表示画面上で見ながらピーク
を見付けることにより、容易に、最適な励起パル
スの出力を求めることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。RFパルスの出力調整をトラツクボールで
行つたが、第３図に示すようなキーを用いてカー
ソルを動かしてもよい。図において、２５は押す
ことによつてカーソルを左へ移動させる左行キー
で、２６はカーソルを右へ移動させる右行キーで
ある。RFパルスの出力を大きくする時は右行キ
ー２６を押し、RFパルスの出力を小さくする時
は左行キー２５を押せばよい。又、励起パルスを
調整してθ＝90°を求めたが、反転パルスを調整
してθ＝180°を求めるようにしてもよい。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、
プリスキヤン時に表示画面上のカーソルを移動し
て特定の位置を選択するだけで、RFパルスの出
力値を簡単に入力でき、そのカーソル位置に対応
したRFパルスの出力値によるプリスキヤンが行
われ、該プリスキヤンにて得られたエコー信号強
度のピーク値が、カーソルの移動方向と直角な方
向をエコー信号強度を示す軸として、カーソルの
位置毎に、前記表示手段の表示画面上にプロツト
され表示される。このため、表示画面を見ている
だけで、最大のエコー信号強度のピーク値を与え
たカーソル位置即ちRFパルスの出力値を容易に
把握できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例でのプリスキヤン時
の表示画面の図、第２図は本発明の一実施例の要
部構成図、第３図は本発明の操作コンソールのカ
ーソル移動手段の他の実施例の図、第４図は
NMR−CTのパルス法の原理の説明図、第５図
はNMR−CTの３軸に印加するパルスシーケン
スの図である。 １……マグネツトアセンブリ、２……静磁場電
源、３……勾配磁場駆動回路、４……RF電力増
幅器、５……前置増幅器、６……シーケンス記憶
回路、７……計算機、８……ゲート変調回路、９
……RF発振回路、１０……位相検波器、１１…
…AD変換器、１２……操作コンソール、１３…
…表示装置、２４，２５……キー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ RFコイルに供給するRFパルスの最適条件を
   設定するための核磁気共鳴断層撮影装置のRFパ
   ルス調整装置において、 表示画面上にカーソルを表示可能な表示手段
   と、 該表示手段のカーソルを表示画面上で一方向に
   移動可能な操作コンソールと、 前記表示手段のカーソルの位置に対応してRF
   パルスの出力値を設定する設定手段と、 該設定手段により設定されたRFパルスの出力
   値によるプリスキヤンシーケンスをシーケンス記
   憶回路に選択させるシーケンス制御手段と、 前記設定手段により設定された各RFパルスの
   出力値によるプリスキヤンにて得られた、エコー
   信号強度のピーク値を、前記表示手段のカーソル
   の移動方向と直角な方向をエコー信号強度を示す
   軸として、前記カーソルの位置毎に、前記表示手
   段の表示画面上にプロツトし、表示させる表示制
   御手段と、 を具備したことを特徴とする核磁気共鳴断層撮影
   装置のRFパルス調整装置。