JPH04361738A - Inspection device using nuclear magnetism resonance - Google Patents

Inspection device using nuclear magnetism resonance

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JPH04361738A
JPH04361738A JP3137528A JP13752891A JPH04361738A JP H04361738 A JPH04361738 A JP H04361738A JP 3137528 A JP3137528 A JP 3137528A JP 13752891 A JP13752891 A JP 13752891A JP H04361738 A JPH04361738 A JP H04361738A
Authority
JP
Japan
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magnetic field
magnetic resonance
nuclear magnetic
signal
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP3137528A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Yabusaki
薮崎 征雄
Munetaka Tsuda
宗孝 津田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3137528A priority Critical patent/JPH04361738A/en
Publication of JPH04361738A publication Critical patent/JPH04361738A/en
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Abstract

PURPOSE:To make image photographing with high sensitivity and high resolution and perform inspection noninvasively by using a solenoid in the form admitting a hand or wrist, and furnishing if necessary a mechanism to press this hand or wrist. CONSTITUTION:An electrode consisting of a Cu wire is enwrapped on a cylindrical bobbin 300, and a solenoid is fabricated. Fabrication will be easier if circular electrodes 320, 321, 322 are enwrapped on the bobbin 300 and connected aslant using electrodes 323, 324, because it eliminates need for forming spirally. The bobbin 300 is embodied in such a form that its side faces are open so as to admit the hand or wrist 201 of the person to undergo inspection. The bobbin 300 is equipped in its inside with airtight sacks for pressing 601, 602 made of a material with possibility of expansion and contraction, and air, etc., of an appropriate pressure is injected externally into these sacks so as to generate pressing. Thereby image photographing can be made with high sensitivity and high resolution, and inspection can noninvasively be conducted.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、生体中の水素や燐等か
らの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定
し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する、NM
R現象を用いた検査装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention measures nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as "NMR") signals from hydrogen, phosphorus, etc. in living organisms, and visualizes nuclear density distribution, relaxation time distribution, etc. N.M.
This invention relates to an inspection device using the R phenomenon.

【0002】0002

【従来の技術】従来、人体の頭部,腹部などの内部構造
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、NMR現象
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かった多種類の情報を取得で
きるようになってきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, X-ray CT and ultrasonic imaging devices have been widely used as devices for non-destructively inspecting internal structures such as the head and abdomen of a human body. In recent years, attempts to perform similar inspections using NMR phenomena have been successful, and it has become possible to obtain a wide variety of information that could not be obtained with X-ray CT or ultrasonic imaging devices.

【0003】まず、NMR現象の基本原理について以下
に簡単に説明する。原子核は陽子と中性子から構成され
、全体で角運動量Iで回転する核スピンとみなされる。
First, the basic principle of NMR phenomena will be briefly explained below. The atomic nucleus is composed of protons and neutrons, and is regarded as a nuclear spin that rotates with angular momentum I as a whole.

【0004】今、水素の原子核を取り上げて考えること
にする。水素原子核は1個の陽子からなりスピン量子数
1/2で表される回転をしている。陽子は正の電荷があ
るため原子核が回転するにともなって磁気モーメントμ
が生じ、原子核一つ一つを非常に小さな磁石と考える事
ができる。(例えば鉄のような強磁性体では上述した磁
石の方向が揃っているために全体として磁化が生じる。 一方、水素などでは上述した磁石の方向がバラバラで全
体としては磁化は生じない。しかし、この場合でも静磁
場Hを印加するとそれぞれの原子核は静磁場の方向に揃
うようになる。)水素原子核の場合にはスピン量子数は
1/2であるので−1/2と+1/2の二つのエネルギ
ー準位に分かれる。このエネルギー準位間の差ΔEは一
般的に次式で示される。
[0004] Let us now consider the hydrogen nucleus. The hydrogen nucleus consists of one proton and rotates as represented by the spin quantum number 1/2. Protons have a positive charge, so as the nucleus rotates, the magnetic moment μ
occurs, and each atomic nucleus can be thought of as a very small magnet. (For example, in a ferromagnetic material such as iron, magnetization occurs as a whole because the directions of the magnets mentioned above are aligned. On the other hand, in hydrogen etc., the directions of the magnets mentioned above are different and no magnetization occurs as a whole.However, Even in this case, if a static magnetic field H is applied, each atomic nucleus will align in the direction of the static magnetic field.) In the case of hydrogen nuclei, the spin quantum number is 1/2, so it is divided into -1/2 and +1/2. It is divided into two energy levels. This difference ΔE between energy levels is generally expressed by the following equation.

【0005】[0005]

【数1】ΔE=γhH/2π ここで、γ:磁気回転比,h:プランク定数,H:静磁
場強度である。
[Equation 1] ΔE=γhH/2π Here, γ: gyromagnetic ratio, h: Planck's constant, H: static magnetic field strength.

【0006】ところで、一般に原子核には静磁場Hによ
ってμ×Hの力が加わるために原子核は静磁場の軸の回
りを次式で示す角速度ω(ラーモア角速度)で歳差運動
する。
By the way, in general, since a force of μ×H is applied to an atomic nucleus by a static magnetic field H, the atomic nucleus precesses around the axis of the static magnetic field at an angular velocity ω (Larmor angular velocity) expressed by the following equation.

【0007】[0007]

【数2】ω=γH このような状態の系に周波数ωの電磁波(ラジオ波)を
印加すると核磁気共鳴現象が起こり、一般に原子核は数
1で表されるエネルギー差ΔEに相当するエネルギーを
吸収し、エネルギー準位が高い方に遷移する。この時種
々の原子核が多数存在していてもすべての原子核が核磁
気共鳴現象を起こすわけではない。これは原子核毎に磁
気回転比γが異なるために、数2で示される共鳴周波数
が原子核毎に異なり印加された周波数に対応するある特
定の原子核だけが共鳴するためである。
[Equation 2] ω = γH When an electromagnetic wave (radio wave) with a frequency of ω is applied to a system in this state, a nuclear magnetic resonance phenomenon occurs, and the atomic nucleus generally absorbs energy corresponding to the energy difference ΔE expressed by the equation 1. and transitions to a higher energy level. At this time, even if a large number of various atomic nuclei exist, not all of them cause nuclear magnetic resonance phenomena. This is because the gyromagnetic ratio γ differs for each atomic nucleus, so that the resonance frequency shown by Equation 2 differs for each atomic nucleus, and only a certain atomic nucleus corresponding to the applied frequency resonates.

【0008】次に、ラジオ波によって高い準位に遷移さ
せられた原子核はある時定数(緩和時間と呼ばれる)で
決まる時間の後に元の準位に戻る。この時にラジオ波に
よって高い準位に遷移させられた原子核から角周波数ω
の核磁気共鳴信号が放出される。
[0008]Next, the atomic nucleus that has been transitioned to a higher level by radio waves returns to its original level after a time determined by a certain time constant (called relaxation time). At this time, the angular frequency ω from the atomic nucleus transitioned to a higher level by the radio waves
A nuclear magnetic resonance signal is emitted.

【0009】ここで、上述した緩和時間は更にスピン−
格子緩和時間(縦緩和時間)T1 とスピン−スピン緩
和時間(横緩和時間)T2 に分けられる。一般に、固
体の場合にはスピン同士の相互作用が生じ易いためにス
ピン−スピン緩和時間T2 は短くなる。また、吸収し
たエネルギーはまずスピン系に、次に格子系に移ってい
くためスピン−格子緩和時間T1 はスピン−スピン緩
和時間T2 に比べて非常に大きい値となる。ところが
、液体の場合には分子が自由に運動しているためスピン
−スピンとスピン−格子のエネルギー交換の生じ易さは
同程度である。
[0009] Here, the above-mentioned relaxation time is further changed to spin-
It is divided into lattice relaxation time (longitudinal relaxation time) T1 and spin-spin relaxation time (transverse relaxation time) T2. Generally, in the case of a solid, interaction between spins is likely to occur, so the spin-spin relaxation time T2 becomes short. Furthermore, since the absorbed energy is first transferred to the spin system and then to the lattice system, the spin-lattice relaxation time T1 has a much larger value than the spin-spin relaxation time T2. However, in the case of a liquid, the molecules move freely, so the ease with which spin-spin and spin-lattice energy exchange occurs is about the same.

【0010】上述した現象は水素原子核以外にもリン原
子核,炭素原子核,ナトリウム原子核,フッ素原子核や
酸素原子核などについても同様である。
The above-mentioned phenomenon is the same for phosphorus, carbon, sodium, fluorine, oxygen, and the like in addition to hydrogen nuclei.

【0011】上述した基本原理に基づくNMR現象を用
いた検査装置においては、検査物体からの信号を分離・
識別する必要があるが、その一つに、検査物体に傾斜磁
場を印加し、物体各部の置かれた磁場を異ならせ、次に
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。この方法の
基本原理については、特開昭55−20495 号,ジ
ャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス誌(J.
Magn.Reson.)第18巻,第69〜83頁(
1975年),フィジックス・オブ・メディスン・アン
ド・バイオロジー誌(Phys.Med.&Biol.
)第25巻,第751〜756頁(1980年)等に報
告されているので詳細な説明は省略するが、以下にもっ
とも多く用いられているスピンエコーの手法について簡
単にその原理を説明する。
[0011] In an inspection device using the NMR phenomenon based on the basic principle described above, the signal from the inspection object is separated and
One way to do this is to apply a gradient magnetic field to the object to be inspected, to vary the magnetic field placed on each part of the object, and then to vary the resonant frequency or phase encode amount of each part to obtain position information. There is a way to get it. The basic principle of this method is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-20495, Journal of Magnetic Resonance (J.
Magn. Reason. ) Volume 18, pages 69-83 (
(1975), Physics of Medicine and Biology (Phys. Med. & Biol.
) Vol. 25, pp. 751-756 (1980), so a detailed explanation will be omitted, but the principle of the most commonly used spin echo technique will be briefly explained below.

【0012】図4の全体構成図に示すように被検者20
は静磁場Hを発生するコイル18と互いに直交する3方
向の傾斜磁場を発生するX,Y,Zの傾斜磁場コイル1
6,17,15(図5参照)と高周波磁場を発生する高
周波磁場コイル8の中に設置されている。ここで、静磁
場の方向をZ軸とする事が一般的であるから、XとY軸
は図4及び図5に示すようになる。ここで、被検者20
の横断面(X−Y面)を撮像するには図10に示すスピ
ンエコーシーケンスに従って傾斜磁場と高周波磁場を駆
動する。以下図10を用いて説明すると、期間Aでは被
検者20に傾斜磁場Gz を印加した状態で振幅変調さ
れた高周波電力を高周波コイル8に印加する。横断面の
磁場強度は静磁場Hと位置zの傾斜磁場強度zGz の
和H+zGz で示される。一方、振幅変調された周波
数ωの高周波電力は特定の周波数帯域ω±Δωを有して
いるので
As shown in the overall configuration diagram of FIG.
A coil 18 that generates a static magnetic field H and an X, Y, and Z gradient magnetic field coil 1 that generates gradient magnetic fields in three directions orthogonal to each other.
6, 17, and 15 (see FIG. 5), and are installed in a high-frequency magnetic field coil 8 that generates a high-frequency magnetic field. Here, since the direction of the static magnetic field is generally set as the Z axis, the X and Y axes are as shown in FIGS. 4 and 5. Here, subject 20
To image a cross section (X-Y plane) of , a gradient magnetic field and a high-frequency magnetic field are driven according to the spin echo sequence shown in FIG. To explain below using FIG. 10, in period A, amplitude-modulated high-frequency power is applied to the high-frequency coil 8 while a gradient magnetic field Gz is applied to the subject 20. The magnetic field strength in the cross section is expressed as the sum H+zGz of the static magnetic field H and the gradient magnetic field strength zGz at position z. On the other hand, since the amplitude modulated high frequency power of frequency ω has a specific frequency band ω±Δω,

【0013】[0013]

【数3】ω±Δω=γ(H+zGz) を満足するように周波数ωあるいは傾斜磁場強度Gz 
を選ぶ事で横断面の部分の水素原子核スピンを励起する
事になる。ここで、γは水素原子核の磁気回転比を示す
。 期間Bでは傾斜磁場Gy をΔtの間印加する事で先に
励起された核スピンはyの位置により
[Equation 3] The frequency ω or the gradient magnetic field strength Gz is adjusted to satisfy ω±Δω=γ(H+zGz)
By choosing , the hydrogen nuclear spin in the cross section will be excited. Here, γ indicates the gyromagnetic ratio of the hydrogen nucleus. In period B, by applying a gradient magnetic field Gy for a period of Δt, the previously excited nuclear spins change depending on the position of y.

【0014】[0014]

【数4】Δω′=γyGyΔt で示される周波数変移をその共鳴信号に起こす。期間D
で傾斜磁場Gx を印加した状態で共鳴信号を収集する
。 このとき、期間Aで励起された核スピンは位置xによっ
A frequency shift of Δω'=γyGyΔt is caused in the resonance signal. Period D
Resonant signals are collected while applying a gradient magnetic field Gx. At this time, the nuclear spin excited during period A is

【0015】[0015]

【数5】Δω″=γxGx で示される周波数差を有する事になる。期間Cは励起さ
れた核スピンのスピンエコーを得るために180度の高
周波磁界と傾斜磁場Gz が印加されている。期間Eは
核スピンが平衡に戻るまでの待ち時間である。期間Bの
傾斜磁場Gy の振幅値を256ステップ変化させて繰
り返し共鳴信号を収集すれば256×256のデータが
得られる。これらのデータを2次元フーリエ変換する事
で画像が得られる。
[Equation 5] There will be a frequency difference represented by Δω"=γxGx. During period C, a 180 degree high frequency magnetic field and a gradient magnetic field Gz are applied to obtain spin echoes of excited nuclear spins. Period E is the waiting time until the nuclear spin returns to equilibrium.If the amplitude value of the gradient magnetic field Gy in period B is changed by 256 steps and resonance signals are repeatedly collected, 256 x 256 data can be obtained. An image can be obtained by performing two-dimensional Fourier transformation.

【0016】上述したようなNMR現象を用いた検査装
置によるイメージングにおいては高周波磁場を発生ある
いは受信するコイルの効率を向上させることが、画質の
向上,撮像時間短縮につながる重要な課題となっている
[0016] In imaging using an inspection device that uses the NMR phenomenon as described above, improving the efficiency of the coil that generates or receives a high-frequency magnetic field is an important issue that will lead to improved image quality and shortened imaging time. .

【0017】ところで、NMR現象を用いた検査装置に
おけるSN比は、静磁場強度Hの1〜1.5 乗に比例
して増加するため、静磁場強度を少しでも高くし、SN
比の向上を図る試みがなされつつある。これまで用いら
れてきた送受信コイル(以下、単に「コイル」という)
は鞍型コイルである。しかし、静磁場強度の増加にとも
なって原子核の共鳴周波数も増大するため、コイルの自
己共鳴周波数とNMR周波数とが接近あるいは逆転する
状況が生じ、受信時における感度低下、あるいは送信時
における高周波磁場の発生効率低下という問題が発生す
るようになった。これに対してAlderman 等に
より新しい形状のコイル(「アルダーマン型コイル」と
呼ばれる)が提案され、上記問題点が解決されるように
なった。このコイルについては、ジャーナル・オブ・マ
グネティック・レゾナンス誌(J.Magn.Reso
n.)第36巻,第447〜451頁(1979年)に
詳細な記述がある。 図6,図7に示すようにアルダーマン型コイルはガード
リング電極131,132、アーム電極111,112
、アーム電極111に接続されたウイング電極121,
122,125,126、アーム電極112に接続され
たウイング電極123,124,127,128、ウイ
ング電極121,124間に設けられるキャパシタ14
1、ウイング電極122,123間に設けられるキャパ
シタ142、ウイング電極125,128間に設けられ
るキャパシタ143、ウイング電極126,127間に
設けられるキャパシタ144から構成される。図8に示
す同調・整合回路はキャパシタ201,202で構成さ
れており、図7のH,G点に接続される。図9は図6,
図7におけるアーム電極111,112及びウイング電
極121〜128とキャパシタ141〜144から構成
される外側の部分を平面に展開した図である。
By the way, the S/N ratio in an inspection device using the NMR phenomenon increases in proportion to the 1st to 1.5th power of the static magnetic field strength H. Therefore, by increasing the static magnetic field strength as much as possible, the S/N
Efforts are being made to improve the ratio. Transmitting/receiving coils that have been used so far (hereinafter simply referred to as "coils")
is a saddle-shaped coil. However, as the static magnetic field strength increases, the resonance frequency of the atomic nucleus also increases, resulting in a situation where the self-resonance frequency of the coil approaches or reverses the NMR frequency, resulting in a decrease in sensitivity during reception or an increase in the high-frequency magnetic field during transmission. This has led to the problem of reduced generation efficiency. In response, Alderman et al. proposed a coil with a new shape (referred to as an "Alderman coil"), which solved the above problems. This coil is described in the Journal of Magnetic Resonance (J. Magn. Resonance).
n. ) Vol. 36, pp. 447-451 (1979) has a detailed description. As shown in FIGS. 6 and 7, the Alderman type coil has guard ring electrodes 131, 132 and arm electrodes 111, 112.
, a wing electrode 121 connected to the arm electrode 111,
122, 125, 126, wing electrodes 123, 124, 127, 128 connected to the arm electrode 112, and a capacitor 14 provided between the wing electrodes 121, 124.
1, a capacitor 142 provided between wing electrodes 122 and 123, a capacitor 143 provided between wing electrodes 125 and 128, and a capacitor 144 provided between wing electrodes 126 and 127. The tuning/matching circuit shown in FIG. 8 is composed of capacitors 201 and 202, and is connected to points H and G in FIG. Figure 9 is Figure 6,
FIG. 8 is a plan view of the outer portion of FIG. 7 that includes arm electrodes 111, 112, wing electrodes 121-128, and capacitors 141-144.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は静磁場
Hが水平で静磁場方向に被検体を挿入する水平磁場方式
において高磁場すなわち高周波における受信感度の低下
及び高周波磁場の発生効率の低下という問題に関しては
有効なコイル構成である。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned prior art, in the horizontal magnetic field method in which the static magnetic field H is horizontal and the subject is inserted in the direction of the static magnetic field, there is a decrease in reception sensitivity in high magnetic fields, that is, high frequencies, and a decrease in the generation efficiency of the high-frequency magnetic field. Regarding the problem, it is an effective coil configuration.

【0019】しかし、局所的な場所(被検者の手または
手首)を対象にして高感度で撮像する場合については配
慮されていない。
However, no consideration is given to the case where a local location (hand or wrist of a subject) is imaged with high sensitivity.

【0020】本発明の目的は水平磁場方式において上記
従来技術が配慮していない局所的な場所(被検者の手ま
たは手首)を対象にした場合に高感度、高分解能に撮像
し検査を無侵襲に行うことが出来るコイルを提供する事
にある。
[0020] The purpose of the present invention is to image with high sensitivity and high resolution when targeting a local location (hand or wrist of a subject) that the above-mentioned conventional technology does not take into consideration in the horizontal magnetic field method, thereby eliminating the need for examination. The purpose of this invention is to provide a coil that can be used invasively.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、手または手首が入る形状のソレノイドコイルを用い
、必要に応じて手または手首を圧迫する機構を設けた。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a solenoid coil shaped to accommodate the hand or wrist is used, and a mechanism for compressing the hand or wrist as necessary is provided.

【0022】[0022]

【作用】一般に核磁気共鳴を用いた検査装置では静磁場
の方向とコイルの感度方向は直交していなければならな
い。水平磁場方式の核磁気共鳴を用いた検査装置では被
検体の挿入方向と静磁場の方向が一致してしまうために
、頭部,腹部用コイルに鞍型コイルなどが考案され用い
られてきた。しかし、手または手首を撮像する場合には
、核磁気共鳴の原理から対象とする部位からの磁束変化
を効率よく電気信号に変換できるソレノイドコイルが適
用可能である。即ち、手または手首は余り厚くないので
撮像部位がコイルの中に納まるような構成をとることが
出来る。また、コイルの内側に膨張収縮する機構を設け
手または手首を圧迫または動かないように固定する事が
可能となり分解能がよい画像を得る事が出来る。
[Operation] Generally, in an inspection apparatus using nuclear magnetic resonance, the direction of the static magnetic field and the direction of sensitivity of the coil must be perpendicular to each other. In an examination apparatus using horizontal magnetic field nuclear magnetic resonance, the direction of insertion of the subject and the direction of the static magnetic field coincide, so saddle-shaped coils have been devised and used as coils for the head and abdomen. However, when imaging a hand or wrist, a solenoid coil that can efficiently convert changes in magnetic flux from a target region into electrical signals based on the principle of nuclear magnetic resonance is applicable. That is, since the hand or wrist is not very thick, it is possible to adopt a configuration in which the imaging region is accommodated within the coil. Further, by providing a mechanism for expanding and contracting inside the coil, it is possible to fix the hand or wrist so as not to compress or move it, and it is possible to obtain an image with good resolution.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0024】図4は、本発明の一実施例であるNMRを
用いた検査装置の構成図である。図4において、5は制
御装置、6は高周波パルス発生器、7は電力増幅器、8
は高周波磁場を発生すると共に対象物体20から生ずる
信号を検出するための送受信兼用コイル、9は増幅器、
10は検波器、11は信号処理装置を示している。また
、12,13,14は、それぞれ、z方向及びこれに直
角の方向(x方向及びy方向)の傾斜磁場を発生させる
コイル、15,16,17はそれぞれ、上記コイル12
,13,14を駆動する電源部を示している。これらの
コイルにより発生する傾斜磁場により検査対象の置かれ
る空間の磁場分布を所望の傾斜を有する分布とするもの
である。図4ではコイル8,13,14の順に大きさが
小さくなっているように描いてあるが全体構成を示すた
めの便宜的なものでありこの大きさ、順番である必要は
ない。
FIG. 4 is a block diagram of an inspection apparatus using NMR, which is an embodiment of the present invention. In FIG. 4, 5 is a control device, 6 is a high-frequency pulse generator, 7 is a power amplifier, and 8
9 is a transmitting/receiving coil for generating a high frequency magnetic field and detecting a signal generated from the target object 20; 9 is an amplifier;
10 is a detector, and 11 is a signal processing device. Further, 12, 13, and 14 are coils that generate gradient magnetic fields in the z direction and the directions perpendicular to this (x direction and y direction), respectively, and 15, 16, and 17 are the coils 12, respectively.
, 13, 14 is shown. The gradient magnetic field generated by these coils is used to make the magnetic field distribution in the space where the inspection object is placed to have a desired gradient. In FIG. 4, the coils 8, 13, and 14 are depicted as decreasing in size in this order, but this is for convenience in showing the overall configuration, and it is not necessary that the coils be in this order.

【0025】制御装置5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ものである。高周
波パルス発生器6の出力は、電力増幅器7で増幅され、
上記コイル8を励振する。コイル8で受信された信号成
分は、増幅器9を通り、検波器10で検波後、信号処理
装置11で画像に変換される。
The control device 5 has a function of outputting various commands to each device at a constant timing. The output of the high frequency pulse generator 6 is amplified by a power amplifier 7,
The coil 8 is excited. The signal component received by the coil 8 passes through an amplifier 9, is detected by a detector 10, and is converted into an image by a signal processing device 11.

【0026】なお、静磁場の発生は、電源19により駆
動されるコイル18による。検査対象である被検者20
はベッド21上に載置され、上記ベッド21は支持台2
2上を移動可能に構成されている。
Note that the static magnetic field is generated by a coil 18 driven by a power source 19. Subject 20 to be tested
is placed on a bed 21, and the bed 21 is placed on a support stand 2.
It is configured to be movable on 2.

【0027】図5は図4に置ける傾斜磁場コイルの構成
及び流す電流の方向を示した一例である。コイル12で
z方向傾斜磁場を、コイル13でx方向傾斜磁場を、コ
イル14でy方向傾斜磁場を発生する例を示している。 コイル13とコイル14は同じ形のコイルであってz軸
回りに90度回転した構成をしている。実際にはコイル
12,13,14を一つの円筒形ボビンに巻いて用いら
れる。これらの傾斜磁場コイルは静磁場と同一方向(z
軸方向)磁場を発生し、それぞれz,x,y軸に沿って
直線勾配(傾斜)を持つ磁場を発生するものである。
FIG. 5 is an example showing the configuration of the gradient magnetic field coil in FIG. 4 and the direction of the current flowing therein. An example is shown in which the coil 12 generates a z-direction gradient magnetic field, the coil 13 generates an x-direction gradient magnetic field, and the coil 14 generates a y-direction gradient magnetic field. The coil 13 and the coil 14 have the same shape and are rotated 90 degrees around the z-axis. In reality, the coils 12, 13, and 14 are wound around a single cylindrical bobbin. These gradient coils are aligned in the same direction as the static magnetic field (z
It generates a magnetic field (in the axial direction) and has a linear gradient (inclination) along the z, x, and y axes, respectively.

【0028】本発明は、上記コイル8の改良に係わるも
のである。ここで、コイル8は、例えば頭部用コイルで
あれば直径300mm,長さ300mm程度の大きさを
有するものである。
The present invention relates to an improvement of the coil 8 described above. Here, the coil 8, if it is a head coil, has a diameter of about 300 mm and a length of about 300 mm.

【0029】本実施例ではコイル形状を円筒形として説
明するが、楕円形などの形状の変形も可能であり本発明
を規制するものではない。
In this embodiment, the coil shape will be described as a cylindrical shape, but it is possible to change the shape to an ellipse or the like, and this does not limit the scope of the present invention.

【0030】図1(a)は手または手首用コイルの一実
施例の概略を示した鳥瞰図である。図1(b)は図1(
a)に示す手または手首用コイルの等価回路図である。 図1では片手だけを対象にした場合を示しているが2組
用いて同時に両手を撮像する事も可能である。図1(a
)に示す実施例は円筒形ボビン300に銅線からなる電
極310を巻き付けた構成である。図1(a)に示す実
施例では電極310は銅線で構成した場合について示し
ているが、銅パイプ、銅箔または銅板で構成しても良い
。図1ではコイルとして3ターンのソレノイドコイルと
しているが、本発明はターン数を3ターンに限定する物
ではない。共鳴周波数と感度によってターン数を変化さ
せる必要がある場合がある。
FIG. 1(a) is a bird's eye view schematically showing one embodiment of a hand or wrist coil. Figure 1(b) is different from Figure 1(b).
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the hand or wrist coil shown in a). Although FIG. 1 shows the case where only one hand is targeted, it is also possible to use two sets to image both hands at the same time. Figure 1 (a
) has a configuration in which an electrode 310 made of copper wire is wound around a cylindrical bobbin 300. Although the embodiment shown in FIG. 1A shows the case where the electrode 310 is made of copper wire, it may be made of a copper pipe, copper foil, or copper plate. In FIG. 1, the coil is a three-turn solenoid coil, but the present invention does not limit the number of turns to three. The number of turns may need to be varied depending on the resonant frequency and sensitivity.

【0031】さらに、図1では電極310を螺旋状に巻
いた場合の構成を示しているが、図2に示すように円形
状の三つの電極320,321,322それぞれをまず
ボビン300に巻き付け互いの電極を電極323,32
4で斜めに接続するようにする。このようにする事によ
ってある角度をつけて電極310をボビン300に巻き
付け螺旋状の形状にする必要がなくなるために作成が容
易になる。
Furthermore, although FIG. 1 shows a configuration in which the electrode 310 is spirally wound, as shown in FIG. The electrodes of electrodes 323, 32
Make sure to connect diagonally with step 4. By doing so, it is not necessary to wind the electrode 310 around the bobbin 300 at a certain angle to form a spiral shape, which facilitates production.

【0032】図3は図1に示す手または手首用コイルに
被検者20の手または手首201が入っている状態の断
面図を模式的に示している。円筒形ボビン300は被検
者20の手または手首201が入るようにボビンの側面
が空いた構造になっている。図3から明らかなように円
筒形ボビン300の外側に電極320,321,322
を巻き付けた構成のため被検者20が電極320,32
1,322に直接触れる事で感電する心配はない。この
際、円筒形ボビン300の内側にクッションなどの緩衝
材を張り付ける事によって被検者20が快適に検査を受
けられるように出来る。さらに、緩衝材を肌触りの良い
材質とする事でより快適に検査を受けられるように出来
る。また、図1ではコイルのキャパシタによる分割は行
わない場合について示しているが、共鳴周波数が高くな
りコイルの同調がとれない場合や被検体の影響が大きい
場合にはキャパシタによってコイルを分割する事でこれ
らの問題を回避できる。このような構成の一実施例を図
11に示す。図11(a)に示す実施例では螺旋状のコ
イル3101〜3107、図11(b)に示す実施例で
は円形のコイル3201〜3203,3211〜321
3,3221〜3223それぞれについてキャパシタ4
01〜406,421〜426で分割した場合について
示している。図11(b)に示す実施例は全体の構成が
見やすくなるように図11(a)に示す構成を90度回
転した場合である。本実施例では電極の長さが等しくな
るようにキャパシタによる分割をしていないが、電極の
長さが等しくなるようにキャパシタで分割しても良い。 電極の長さが等しくなるようにキャパシタで分割すれば
、インダクタンスによる電位上昇ととキャパシタンスに
よる電位減少が互いに打ち消しあい電位を低く保つ事が
でき、被検体の影響をよりよく低減できる。キャパシタ
による分割数については共鳴周波数及び被検体による影
響の度合いによって適時変更する必要がある。
FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view of the hand or wrist 201 of the subject 20 inserted into the hand or wrist coil shown in FIG. The cylindrical bobbin 300 has a structure in which the side surface of the bobbin is open so that the hand or wrist 201 of the subject 20 can be inserted therein. As is clear from FIG. 3, there are electrodes 320, 321, 322 on the outside of the cylindrical bobbin 300.
Because of the configuration in which the electrodes 320 and 32 are wrapped around the
There is no need to worry about getting an electric shock by directly touching 1,322. At this time, by attaching a cushioning material such as a cushion to the inside of the cylindrical bobbin 300, the subject 20 can be examined comfortably. Furthermore, by using a material that is soft to the touch for the cushioning material, it is possible to make the examination more comfortable. In addition, although Figure 1 shows the case where the coil is not divided by capacitors, if the resonant frequency becomes high and the coil cannot be tuned, or if the influence of the test object is large, it is possible to divide the coil by capacitors. These problems can be avoided. An example of such a configuration is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 11(a), spiral coils 3101 to 3107 are used, and in the embodiment shown in FIG. 11(b), circular coils 3201 to 3203, 3211 to 321 are used.
3, capacitor 4 for each of 3221 to 3223
The case where the data is divided into 01 to 406 and 421 to 426 is shown. The embodiment shown in FIG. 11(b) is a case where the structure shown in FIG. 11(a) is rotated by 90 degrees so that the entire structure can be easily seen. In this embodiment, the electrodes are not divided by capacitors so that the lengths of the electrodes are equal, but the electrodes may be divided by capacitors so that the lengths of the electrodes are equal. If the electrodes are divided by a capacitor so that their lengths are equal, the increase in potential due to inductance and the decrease in potential due to capacitance cancel each other out, keeping the potential low, and the influence of the subject can be further reduced. The number of divisions by capacitors needs to be changed as appropriate depending on the resonance frequency and the degree of influence by the object.

【0033】図12は左右の手を同時に撮像する場合の
二組のコイルの接続方法を示した一実施例である。図1
2では2組のコイルの接続方法を示すのが目的であるた
め、コイルは1ターンのもの(500,501)で示し
た。具体的な構成は図1及び図2、図11に示すような
ものである。図12(a)は2組のコイルを直列に接続
する場合、また、図12(b)は2組のコイルを並列に
接続する場合について示している。各々の場合で接続を
二通り示しているのはそれぞれのコイル500,501
の磁束の向きが同じ方向の場合と反対の場合である。図
12のH,G点には図8で示す同調・整合回路を接続す
ることで同調及び整合をとれるのは従来と同様である。
FIG. 12 shows an embodiment showing a method of connecting two sets of coils when images of the left and right hands are taken simultaneously. Figure 1
2, the purpose is to show how to connect two sets of coils, so the coils are shown as one turn (500, 501). The specific configuration is as shown in FIGS. 1, 2, and 11. FIG. 12(a) shows a case where two sets of coils are connected in series, and FIG. 12(b) shows a case where two sets of coils are connected in parallel. In each case, two connections are shown for each coil 500, 501.
When the direction of magnetic flux is the same direction and when it is opposite. As in the conventional case, tuning and matching can be achieved by connecting the tuning/matching circuit shown in FIG. 8 to points H and G in FIG. 12.

【0034】図13は手または手首を圧迫する機構の概
略構成を示す断面図で、図3に示す断面図に対応させて
ある。図13では空気等の流体によって圧迫する機構の
概略構成断面図を示している。図13に示す実施例では
円筒形ボビン300の内側に伸縮する材料からなる圧迫
用気密袋601,602を設けそれぞれに外部から適当
な圧力の空気などの流体650(簡略化するために図1
3には図示していない)を注入する事で圧迫する構成を
示している。本実施例では説明のために圧迫用気密袋が
2個から構成される場合について示した。この気密袋の
個数を増減する事で部分的な圧迫等圧迫部位を自由に設
定できるようになる。また、この気密袋をいくつかの部
分に分割する事でより微妙な圧迫が可能となる。更に、
手全体を包み込むような気密袋を用いれば手全体に加わ
る圧力は均等にする事ができるし、空気などの注入も1
ヶ所で済み、構成も簡単なものにできる。このようにす
る事で動きが抑制され分解能の良い画像が得られる。以
上以外にも色々な変形が可能であり、本発明を規定する
ものではない。
FIG. 13 is a sectional view showing a schematic configuration of a mechanism for compressing a hand or wrist, and corresponds to the sectional view shown in FIG. 3. FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of a mechanism for compressing with fluid such as air. In the embodiment shown in FIG. 13, pressure airtight bags 601 and 602 made of an expandable material are provided inside a cylindrical bobbin 300, and a fluid 650 such as air at an appropriate pressure is applied from outside to each bag (for simplicity, FIG.
3 shows a configuration in which compression is performed by injecting (not shown). In this embodiment, for the sake of explanation, a case is shown in which the compression airtight bag is composed of two bags. By increasing or decreasing the number of airtight bags, it becomes possible to freely set pressure points such as partial pressure. Furthermore, by dividing this airtight bag into several parts, more delicate compression is possible. Furthermore,
By using an airtight bag that wraps around the entire hand, the pressure applied to the entire hand can be evened out, and air can also be injected.
It only takes one place, and the configuration can be made simple. By doing this, movement is suppressed and an image with good resolution can be obtained. Various modifications other than those described above are possible, and do not limit the present invention.

【0035】以上の説明では手または手首が入るボビン
300をベッド21などに固定する方法は示さなかった
が、ベッド21など撮像中動かないものにボビン300
を固定すればより完全に被検者20の動きを抑制でき分
解能良く撮像できるようになる。
In the above explanation, the method of fixing the bobbin 300 into which the hand or wrist is inserted was not shown to the bed 21 or the like, but if the bobbin 300 is fixed to the bed 21 or other object that does not move during imaging.
If it is fixed, the movement of the subject 20 can be more completely suppressed and images can be taken with good resolution.

【0036】以上の説明では個々について説明したが、
これらを組み合わせても良いことは言うまでもないこと
である。
[0036] In the above explanation, each individual was explained, but
It goes without saying that these may be combined.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、水平磁場方式の核磁気
共鳴を用いた検査装置において局所的な場所(被検者の
手または手首)を対象にした場合に高感度、高分解能に
撮像でき検査を無侵襲に行うことができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, images can be obtained with high sensitivity and high resolution when a local location (hand or wrist of a subject) is targeted in an examination device using horizontal magnetic field type nuclear magnetic resonance. Tests can be performed non-invasively.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例であるNMRを用いた検査装
置の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an inspection apparatus using NMR, which is an embodiment of the present invention.

【図5】傾斜磁場コイルの構成及び流す電流の方向を示
した図である。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a gradient magnetic field coil and the direction of flowing current.

【図6】アルダーマン型コイルの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an Alderman coil.

【図7】アルダーマン型コイルの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an Alderman coil.

【図8】同調・整合回路の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a tuning/matching circuit.

【図9】アルダーマン型コイルの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of an Alderman coil.

【図10】スピンエコー法のシーケンスの説明図である
FIG. 10 is an explanatory diagram of a spin echo method sequence.

【図11】キャパシタによる分割を行った場合の等価回
路図である。
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram when division is performed using capacitors.

【図12】2組のコイルの直列及び並列接続図である。FIG. 12 is a series and parallel connection diagram of two sets of coils.

【図13】手または手首を圧迫する機構の概略構成図で
ある。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a mechanism for compressing a hand or wrist.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…制御装置、6…高周波パルス発生器、7…電力増幅
器、8…送受信兼用コイル、9…増幅器、10…検波器
、11…信号処理装置、12,13,14…傾斜磁場を
発生させるコイル、18…静磁場を発生させるコイル、
15,16,17,19…電源部、20…被検者、20
1…手及び手首、21…ベッド、22…支持台、131
,132…ガードリング電極、111,112…アーム
電極、121〜128…ウィング電極、141〜144
,201,202,421〜426,401〜406…
キャパシタ、310,3101〜3107,3201〜
3203,3211〜3213,3221〜3223,
323,324,330〜332,334,335…電
極、601,602…圧迫用気密袋。
5... Control device, 6... High frequency pulse generator, 7... Power amplifier, 8... Transmitting/receiving coil, 9... Amplifier, 10... Detector, 11... Signal processing device, 12, 13, 14... Coil that generates a gradient magnetic field , 18... Coil that generates a static magnetic field,
15, 16, 17, 19...power supply section, 20...subject, 20
1...hand and wrist, 21...bed, 22...support stand, 131
, 132... Guard ring electrode, 111, 112... Arm electrode, 121-128... Wing electrode, 141-144
, 201, 202, 421-426, 401-406...
Capacitor, 310, 3101~3107, 3201~
3203, 3211-3213, 3221-3223,
323,324,330-332,334,335...electrode, 601,602...airtight bag for compression.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】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
信号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行
う計算機及び該計算機による演算の出力手段を有する核
磁気共鳴を用いた検査装置に於て、静磁場が水平方向の
場合における信号検出手段の内側に手または手首が入る
ようにしたことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装
置。
1. Magnetic field generating means for a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field, a signal detecting means for detecting a nuclear magnetic resonance signal from an object to be examined, a computer for calculating a detection signal of the signal detecting means, and a computer for calculating a detection signal of the signal detecting means. A nuclear magnetic resonance inspection apparatus using nuclear magnetic resonance having a means for outputting calculations by a computer, characterized in that a hand or wrist is placed inside the signal detecting means when the static magnetic field is in a horizontal direction. An inspection device using
【請求項2】上記信号検出手段として円筒面上に沿って
螺旋状に設けられた電流通路から成る磁束・電気変換手
段を用いた事を特徴とする請求項1記載の核磁気共鳴を
用いた検査装置。
2. Inspection using nuclear magnetic resonance according to claim 1, characterized in that the signal detection means uses magnetic flux/electricity conversion means consisting of a current path spirally provided along a cylindrical surface. Device.
【請求項3】上記信号検出手段として円筒面上に沿って
螺旋状または同心円上に設けられた複数の電流通路から
成り、それぞれの電流通路の先端が容量結合されている
一組または複数組の磁束・電気変換手段を用いた事を特
徴とする請求項1記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。
3. The signal detecting means comprises a plurality of current paths provided spirally or concentrically along a cylindrical surface, and the tip of each current path is capacitively coupled. 2. An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 1, characterized in that magnetic flux/electricity conversion means is used.
【請求項4】上記信号検出手段を複数個設け、それぞれ
を直列または並列に接続したことを特徴とする請求項1
記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。
4. Claim 1, characterized in that a plurality of the signal detection means are provided and each is connected in series or in parallel.
An inspection device using the described nuclear magnetic resonance.
【請求項5】上記信号検出手段の内側に手または手首圧
迫手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の核磁気
共鳴を用いた検査装置。
5. An examination apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 1, further comprising hand or wrist compression means provided inside said signal detection means.
【請求項6】上記圧迫手段として流体を用いたことを特
徴とする請求項5記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。
6. An examination apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 5, wherein a fluid is used as the compression means.
【請求項7】上記信号検出手段の内側に緩衝材を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の核磁気共鳴を用いた検
査装置。
7. An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 1, further comprising a buffer material provided inside said signal detection means.
【請求項8】上記信号検出手段の内側を肌触りの良い物
としたことを特徴とする請求項1記載の核磁気共鳴を用
いた検査装置。
8. An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 1, wherein the inside of said signal detection means is made of a material that is soft to the touch.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07373A (en) * 1993-03-18 1995-01-06 Univ California Intervention-type mri system and rf coil for the same system
WO2012165295A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 国立大学法人大阪大学 Resonance circuit

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