JPH039728A - Nmr分光装置の静磁場調整方法 - Google Patents
Nmr分光装置の静磁場調整方法Info
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- JPH039728A JPH039728A JP1144086A JP14408689A JPH039728A JP H039728 A JPH039728 A JP H039728A JP 1144086 A JP1144086 A JP 1144086A JP 14408689 A JP14408689 A JP 14408689A JP H039728 A JPH039728 A JP H039728A
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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。
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]
この発明は、核磁気共鳴(NMR)を用いて高分解能に
NMRスペクトルを測定するNMR分光装置における静
磁場調整方法に関し、特に短時間で自動的且つ高精度に
補正コイルの出力電流を決定できるNMR分光装置の静
磁場調整方法に関するものである。
NMRスペクトルを測定するNMR分光装置における静
磁場調整方法に関し、特に短時間で自動的且つ高精度に
補正コイルの出力電流を決定できるNMR分光装置の静
磁場調整方法に関するものである。
[従来の技術]
第3図は、例えば、永井輝夫編rMRI診断学」(朝食
書店、1988年11月25日発行)の第59頁に記載
された一般的なNMR分光装置を簡略化して示すブロッ
ク図である。
書店、1988年11月25日発行)の第59頁に記載
された一般的なNMR分光装置を簡略化して示すブロッ
ク図である。
図において、(1)は近似的に均一な強度分布を有する
Z軸方向の静磁場Bzを発生する超電導磁石、(2)は
静磁場Bzの強度分布を更に均一に補正するための複数
の補正コイル、(3)は高周波エネルギ(例えば、高周
波磁場パルス)を送信すると共にNMR信号を受信する
高周波コイル、(4)は超電導磁石(1)及び高周波コ
イル(3)内に挿入されるファントムと呼ばれる試料、
(5)は補正コイル(2)を個別に駆動するための複数
の補正コイルミ源、(6)は高周波コイル(3)に接続
されて信号の送受信を行う高周波送受信器、(7)は補
正コイル電源(5)及び高周波送受信器(6)を制御す
る制御回路、(8)は制御回路(7)に接続された計算
機である。
Z軸方向の静磁場Bzを発生する超電導磁石、(2)は
静磁場Bzの強度分布を更に均一に補正するための複数
の補正コイル、(3)は高周波エネルギ(例えば、高周
波磁場パルス)を送信すると共にNMR信号を受信する
高周波コイル、(4)は超電導磁石(1)及び高周波コ
イル(3)内に挿入されるファントムと呼ばれる試料、
(5)は補正コイル(2)を個別に駆動するための複数
の補正コイルミ源、(6)は高周波コイル(3)に接続
されて信号の送受信を行う高周波送受信器、(7)は補
正コイル電源(5)及び高周波送受信器(6)を制御す
る制御回路、(8)は制御回路(7)に接続された計算
機である。
次に、第3図に示したNMR分光装置の動作について説
明する。尚、NMRスペクトルを得るための制御シーケ
ンスは、計′!!、機(8)から制御回路(7)に予め
伝送されており、制御回路(7)は、制御シーケンスを
高速に実行するものとする。
明する。尚、NMRスペクトルを得るための制御シーケ
ンスは、計′!!、機(8)から制御回路(7)に予め
伝送されており、制御回路(7)は、制御シーケンスを
高速に実行するものとする。
まず、高周波コイル(3)内に試験管内の溶液等からな
る試料(4)を挿入し、超電導磁石(1)及び補正コイ
ル(2)により、高均一化された静磁場Bzを印加する
。
る試料(4)を挿入し、超電導磁石(1)及び補正コイ
ル(2)により、高均一化された静磁場Bzを印加する
。
制御回路(7)の制御下で、高周波送受信器(6)から
高周波コイル(3)に高周波パルスを送信すると、試験
管内の溶液等からなる試料(4〉に高周波磁場パルス(
RFパルス)が印加される。
高周波コイル(3)に高周波パルスを送信すると、試験
管内の溶液等からなる試料(4〉に高周波磁場パルス(
RFパルス)が印加される。
公知のように、試料(4)内の特定の核スピンに対して
共鳴条件を満足する周波数のRFパルスを印加すると、
直後に試1(4)からのNMR信号を観測することがで
きる。従って、NMR信号を、高周波コイル(3)から
高周波送受信器(6)を介して受信し、計算機(8)に
おいてNMR信号をフーリエ変換することにより、対象
とする核スピンのNMRスペクトルを求めることができ
る。
共鳴条件を満足する周波数のRFパルスを印加すると、
直後に試1(4)からのNMR信号を観測することがで
きる。従って、NMR信号を、高周波コイル(3)から
高周波送受信器(6)を介して受信し、計算機(8)に
おいてNMR信号をフーリエ変換することにより、対象
とする核スピンのNMRスペクトルを求めることができ
る。
このとき、試料(4)のNMRスペクトルを高分解能で
測定するためには、試料(4)内の静磁場B 7゜の分
布を高均一化することが必要である。
測定するためには、試料(4)内の静磁場B 7゜の分
布を高均一化することが必要である。
次に、従来のNMR分光装置の静磁場調整方法について
説明する。
説明する。
オペレータは、試料(4)を挿入後、上述のシーケンス
で得られるNMRスペクトルを観測しながら、補正コイ
ル(2)の磁場出力を調整する6即ち、NMRスペクト
ルが最もシャープになるように、補正コイル(2)の磁
場出力の@調整を、手動で繰り返す。
で得られるNMRスペクトルを観測しながら、補正コイ
ル(2)の磁場出力を調整する6即ち、NMRスペクト
ルが最もシャープになるように、補正コイル(2)の磁
場出力の@調整を、手動で繰り返す。
このとき、上記文献の第43頁に記載されているように
、補正コイル(2)は、13種類程度の異なる静磁場分
布を生成するコイル集合体からなり、XY 、Z、XY
、YZ、ZX、X2−YZ、y2−z2.z2−X2
.XYZ、Z2.Z’ 、Z”に比例する静磁場を出力
するようになっている。
、補正コイル(2)は、13種類程度の異なる静磁場分
布を生成するコイル集合体からなり、XY 、Z、XY
、YZ、ZX、X2−YZ、y2−z2.z2−X2
.XYZ、Z2.Z’ 、Z”に比例する静磁場を出力
するようになっている。
従って、オペレータは、13種類の補正コイル(2)を
微調整しなければならず、経験の浅いオペレータにとっ
ては、全ての補正コイル(2)を完全に調整することは
困難である。
微調整しなければならず、経験の浅いオペレータにとっ
ては、全ての補正コイル(2)を完全に調整することは
困難である。
[発明が解決しようとする課題]
従来のNMR分光装置の静磁場調整方法は以上のように
、オペレータの手動により、補正コイル(2)の磁場出
力を繰り返し調整し、静磁場Bzを高均一化しているの
で、多くの労力を必要とし、ときには数時間以上に及ぶ
調整時間を要するという問題点があった。
、オペレータの手動により、補正コイル(2)の磁場出
力を繰り返し調整し、静磁場Bzを高均一化しているの
で、多くの労力を必要とし、ときには数時間以上に及ぶ
調整時間を要するという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、静磁場の均一度を、短時間で自動的且つ高精
度に調整可能なNMR分光装置の静磁場調整方法を得る
ことを目的とする。
たもので、静磁場の均一度を、短時間で自動的且つ高精
度に調整可能なNMR分光装置の静磁場調整方法を得る
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明に係るNMR分光装置の静磁場調整方法は、試
料内の化学シフトスペクトル映像を求める第1ステップ
と、化学シフl−スペクトル映像に基づいて空間静磁場
分布を求める第2ステップと、空間静磁場分布に基づい
て空間誤差分布を求める第3ステップと、空間誤差分布
を相殺するように補正コイルの通電電流を決定する第4
ステップとを含むものである。
料内の化学シフトスペクトル映像を求める第1ステップ
と、化学シフl−スペクトル映像に基づいて空間静磁場
分布を求める第2ステップと、空間静磁場分布に基づい
て空間誤差分布を求める第3ステップと、空間誤差分布
を相殺するように補正コイルの通電電流を決定する第4
ステップとを含むものである。
[作用]
この発明においては、試料内部の空間静磁場分布に基づ
いて、複数の補正コイルの通電電流を自動的に最適化す
る。
いて、複数の補正コイルの通電電流を自動的に最適化す
る。
[実施例]
以下、この発明の一実施例を図について説明する。尚、
この発明が適用されるNMR分光装置は第3図に示した
通りであり、計算fi(8)内のプログラムが変更され
ていればよい。
この発明が適用されるNMR分光装置は第3図に示した
通りであり、計算fi(8)内のプログラムが変更され
ていればよい。
第1図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図、
第2図はこの発明に用いられる化学シフトスペクトル映
像を求めるためのパルスシーケンス図である。
第2図はこの発明に用いられる化学シフトスペクトル映
像を求めるためのパルスシーケンス図である。
次に、第1図〜第3図を参照しながら、この発明の一実
施例について説明する。
施例について説明する。
第1ステップS1
まず、試料(4)を挿入した状態で、第2図のパルスシ
ーケンスに従い、90°、180°のRFパルス^1、
^2と共に、X、Y、Z方向の傾斜磁場パルスGx、G
y、GZを印加して、試料(4)のNMR信号を受信し
、このNMR信号に基づいて、試料(4)内の化学シフ
トスペクトル映像を求める。このとき、2=0としたX
Y千面、x=0としりY Z 平面、Y=OとしたZX
平面、及び斜めにスライスした平面の最低限4枚の映像
を用いることが好ましい。
ーケンスに従い、90°、180°のRFパルス^1、
^2と共に、X、Y、Z方向の傾斜磁場パルスGx、G
y、GZを印加して、試料(4)のNMR信号を受信し
、このNMR信号に基づいて、試料(4)内の化学シフ
トスペクトル映像を求める。このとき、2=0としたX
Y千面、x=0としりY Z 平面、Y=OとしたZX
平面、及び斜めにスライスした平面の最低限4枚の映像
を用いることが好ましい。
尚、化学シフトNMR映像を求めるパルスシーケンスは
、例えばrNMR医学」(第4巻、1号、1984年)
の第18頁〜第25頁のrNMRイメージにおける静磁
場不均一性の影響」(関原謙介他)に記載されているよ
うに公知である。
、例えばrNMR医学」(第4巻、1号、1984年)
の第18頁〜第25頁のrNMRイメージにおける静磁
場不均一性の影響」(関原謙介他)に記載されているよ
うに公知である。
ここでは、傾斜磁場パルスG x 、G y 、 G
zを発生する傾斜磁場コイルとして、補正コイル(2)
のうちのx 、y 、zに比例する磁場を出力するX補
正コイル、X補正コイル、2補正コイルが用いられてい
るので、各傾斜磁場パルスGx、Gy、Gzと共に、時
間的に一定のバイアス磁場bx、 by、bzが重畳さ
れている。
zを発生する傾斜磁場コイルとして、補正コイル(2)
のうちのx 、y 、zに比例する磁場を出力するX補
正コイル、X補正コイル、2補正コイルが用いられてい
るので、各傾斜磁場パルスGx、Gy、Gzと共に、時
間的に一定のバイアス磁場bx、 by、bzが重畳さ
れている。
傾斜磁場パルスGx、Gy、Gzの印加時において+
X、Y、z補正コイルには、立ち上がり時間が0.1m
秒〜10m秒程度のパルス電流が通電されるので、これ
らの補正コイル(2)を励磁する各補正コイル電源(5
)の周波数帯域は、それぞれ1. k II z〜I
OOk It z程度に選ばれなくてはならない。
X、Y、z補正コイルには、立ち上がり時間が0.1m
秒〜10m秒程度のパルス電流が通電されるので、これ
らの補正コイル(2)を励磁する各補正コイル電源(5
)の周波数帯域は、それぞれ1. k II z〜I
OOk It z程度に選ばれなくてはならない。
又、超電導磁石(1)内の低温シールド!(図示せず)
に磁束が鎖交したときに、渦電流により好ましくない磁
場が発生するので、この磁場を相殺するために、補正コ
イル電源(5)には、X、Y、z補正コイルで発生する
傾斜磁場パルスの波形整形用の位相補償回路が内蔵され
ている。この位相補償回路は、渦電流補正回路として良
く知られている。
に磁束が鎖交したときに、渦電流により好ましくない磁
場が発生するので、この磁場を相殺するために、補正コ
イル電源(5)には、X、Y、z補正コイルで発生する
傾斜磁場パルスの波形整形用の位相補償回路が内蔵され
ている。この位相補償回路は、渦電流補正回路として良
く知られている。
尚、x、Y、Z補正コイルを公知のアクティブシールド
型で構成した場合は、渦電流補正回路は不要となる。
型で構成した場合は、渦電流補正回路は不要となる。
第2スーツブS2
次に、第1ステップS1で得られた化学シフトスペクト
ル映像に基づき、NMRスペクトルのシフト量から空間
分布求め、各空間位置のNMRスペクトルのピーク位置
から、試料(4)内の空間静磁場分布B z(x、y、
z)をイメージング計算により求める。
ル映像に基づき、NMRスペクトルのシフト量から空間
分布求め、各空間位置のNMRスペクトルのピーク位置
から、試料(4)内の空間静磁場分布B z(x、y、
z)をイメージング計算により求める。
即ち、試料(4)に豊富に含まれる水()+20)のス
ペクトルのピーク位置の空間分布から、空間静磁場分布
B z(x、y、z)を計算により求められる。
ペクトルのピーク位置の空間分布から、空間静磁場分布
B z(x、y、z)を計算により求められる。
又、試料(4)に基準物買例えば1重水(D 20 ”
)を溶液として添加し、重水素りの化学シフト周波数(
スペクトルのピーク位置)の空間分布を測定すれば、同
様に試料(4)内の空間静磁場分布が計算により求めら
れる。この場合、重水素りの吸収スペクトルのピークが
測定対象のスペクトルのピークから離れているので、測
定しやすいという利点がある。
)を溶液として添加し、重水素りの化学シフト周波数(
スペクトルのピーク位置)の空間分布を測定すれば、同
様に試料(4)内の空間静磁場分布が計算により求めら
れる。この場合、重水素りの吸収スペクトルのピークが
測定対象のスペクトルのピークから離れているので、測
定しやすいという利点がある。
LILi工1因
次に、空間静磁場分布Bz(x、y、z)の中心座標か
らの空間誤差分布ΔB(に、y 、z)を、各座標につ
いて求める。即ち、中心座標(0,0,0>の空間静磁
場分布の値をBz(0,0,0>とすれば、 ΔB (x、y、z) = B z(x、y、z) −
B z(0,0,0>から計算される。
らの空間誤差分布ΔB(に、y 、z)を、各座標につ
いて求める。即ち、中心座標(0,0,0>の空間静磁
場分布の値をBz(0,0,0>とすれば、 ΔB (x、y、z) = B z(x、y、z) −
B z(0,0,0>から計算される。
剃A)jヒ汀乙蓮
各補正コイル(2)に供給すべき補正用の通電電流1
i (i=1〜13)を、空間nrli場分布Bz(x
、y、z)の誤差、即ち空間誤差分布ΔB (x、y、
z)を相殺するように決定する。
i (i=1〜13)を、空間nrli場分布Bz(x
、y、z)の誤差、即ち空間誤差分布ΔB (x、y、
z)を相殺するように決定する。
ここでは、最小二乗法を用いて、
が最小となるように各通電電流Iiを決定する。
この通電電流Iiは、各補正コイル(2)の磁場出力に
相当する。尚、計算に用いられる空間位置は、例えば、
X、Y、Z方向についてそれぞれ1o点とし、10x
10x 10(−1000)点とする6又、上記計算中
で用いられるB i(x、y、z)は、i−1〜13に
対応する各補正コイル(2)に、IAの通電電流を供給
したときに発生する空間静磁場分布であり、実測しても
よいが、計算により予め求めることができる。
相当する。尚、計算に用いられる空間位置は、例えば、
X、Y、Z方向についてそれぞれ1o点とし、10x
10x 10(−1000)点とする6又、上記計算中
で用いられるB i(x、y、z)は、i−1〜13に
対応する各補正コイル(2)に、IAの通電電流を供給
したときに発生する空間静磁場分布であり、実測しても
よいが、計算により予め求めることができる。
尚、第1ステップS1で得られた4枚の映像のうち、X
Y平面の映像を用いることにより、7項のない補正コイ
ル(X、Y、XY、X2−Y2)の補正が可能となり、
YZ平面の映像を用いることにより、X項のない補正コ
イル(Y、Z、YZ、Y2−Z2.Z2.Z’、Z’)
(1)補正が可能となり、空間的に斜めにスライスし
た平面を用いることにより、xYzの補正コイルの補正
が可能となる。従って、4枚の映像に基づいて、各補正
コイル(2)の通電電流Iiが最適化される。
Y平面の映像を用いることにより、7項のない補正コイ
ル(X、Y、XY、X2−Y2)の補正が可能となり、
YZ平面の映像を用いることにより、X項のない補正コ
イル(Y、Z、YZ、Y2−Z2.Z2.Z’、Z’)
(1)補正が可能となり、空間的に斜めにスライスし
た平面を用いることにより、xYzの補正コイルの補正
が可能となる。従って、4枚の映像に基づいて、各補正
コイル(2)の通電電流Iiが最適化される。
このように、各補正コイル(2)のf&適な磁場出力即
ち通電電流Iiが決定されるので、磁場均一度の調整を
自動的に行うことができ、I?′P磁場Bzの高均一化
を短時間に実現することができる。
ち通電電流Iiが決定されるので、磁場均一度の調整を
自動的に行うことができ、I?′P磁場Bzの高均一化
を短時間に実現することができる。
尚、上記実施例では、補正コイル(2)が傾斜磁場コイ
ルを兼ねるようにしたが、X、Y、Z方向の傾斜磁場コ
イルを独立に設置してもよい、この場合、傾斜磁場コイ
ルによる第2図のバイアス磁場bx、by、bzは不要
となる。
ルを兼ねるようにしたが、X、Y、Z方向の傾斜磁場コ
イルを独立に設置してもよい、この場合、傾斜磁場コイ
ルによる第2図のバイアス磁場bx、by、bzは不要
となる。
[発明の効果]
以上のようにこの発明によれば、試料内の化学シフI〜
スペクトル映像を求める第1ステップと、化学シフトス
ペクトル映像に基づいて空間静磁場分布を求める第2ス
テップと、空間静磁場分布に基づいて空間誤差分布を求
める第3ステップと、空間誤差分布を相殺するように補
正コイルの通電電流を決定する第4ステップとを含み、
試料内部の空間静磁場分布に基づいて複数の補正コイル
の通電電流を最適化するようにしたので、静磁場の均一
度を短時間で自動的且つ高精度に調整可能なNMR分光
装置の静磁場調整方法が得られる効果がある。
スペクトル映像を求める第1ステップと、化学シフトス
ペクトル映像に基づいて空間静磁場分布を求める第2ス
テップと、空間静磁場分布に基づいて空間誤差分布を求
める第3ステップと、空間誤差分布を相殺するように補
正コイルの通電電流を決定する第4ステップとを含み、
試料内部の空間静磁場分布に基づいて複数の補正コイル
の通電電流を最適化するようにしたので、静磁場の均一
度を短時間で自動的且つ高精度に調整可能なNMR分光
装置の静磁場調整方法が得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図、
第2図はこの発明に用いられる化学シフト映像を求める
ためのパルスシーケンス図、第3図は一般的なNMR分
光装置を示すブロック図である。 (2)・・・補正コイル (4)・・・試料Bz・
・・静磁場 Bz(x、y、z)・・・空間静磁場分布ΔB (x、
y、z)・・空間誤差分布11・・・通電電流 Sl・−・第1ステップ Sl・・・第2ステップ
S3・・第3ステップ S4・・・第4ステップ尚
、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 2:ネ甫’f〕イル 4゛S式こ半+ Bz;肴中鴇場
第2図はこの発明に用いられる化学シフト映像を求める
ためのパルスシーケンス図、第3図は一般的なNMR分
光装置を示すブロック図である。 (2)・・・補正コイル (4)・・・試料Bz・
・・静磁場 Bz(x、y、z)・・・空間静磁場分布ΔB (x、
y、z)・・空間誤差分布11・・・通電電流 Sl・−・第1ステップ Sl・・・第2ステップ
S3・・第3ステップ S4・・・第4ステップ尚
、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 2:ネ甫’f〕イル 4゛S式こ半+ Bz;肴中鴇場
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の補正コイルの磁場出力を調整し、前記補正コイル
内の試料に対して空間的に高均一化された静磁場を発生
させるためのNMR分光装置の静磁場調整方法において
、 前記試料内の化学シフトスペクトル映像を求める第1ス
テップと、 前記化学シフトスペクトル映像に基づいて空間静磁場分
布を求める第2ステップと、 前記空間静磁場分布に基づいて空間誤差分布を求める第
3ステップと、 前記空間誤差分布を相殺するように前記補正コイルの通
電電流を決定する第4ステップと、を含むことを特徴と
するNMR分光装置の静磁場調整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1144086A JPH039728A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | Nmr分光装置の静磁場調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1144086A JPH039728A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | Nmr分光装置の静磁場調整方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH039728A true JPH039728A (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=15353910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1144086A Pending JPH039728A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | Nmr分光装置の静磁場調整方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH039728A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007325665A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
JP2015039635A (ja) * | 2013-08-21 | 2015-03-02 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | 種々の形式のシムコイルを使用する磁気共鳴トモグラフィシステムの特に患者に適応した静磁場均一化方法 |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP1144086A patent/JPH039728A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007325665A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
JP2015039635A (ja) * | 2013-08-21 | 2015-03-02 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | 種々の形式のシムコイルを使用する磁気共鳴トモグラフィシステムの特に患者に適応した静磁場均一化方法 |
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