JPH0467848A - 磁気共鳴イメージング装置及びその静磁場強度測定表示方法 - 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と略記する）現
象を利用して被検体（人体）の所望部位の断層像を得る
磁気共鳴イメージング装置における静磁場強度を測定表
示する方法に関する。

〔従来の技術〕

磁気共鳴イメージング装置は、ＮＭＲ現象を利用して被
検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密度分
布、緩和時間分布等を計測して、その計測データから被
検体の任意断面を画像表示するものである。そして、従
来の磁気共鳴イメージング装置は、第２図に示すように
、被検体１に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段
（２゜３）と、上記被検体１の生体組織を構成する原子
の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を
照射する送信系４と、上記核磁気共鳴により放出される
高周波信号を検出する受信系５と、この受信系５で検出
した高周波信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理
系６とを備え、核磁気共鳴により放出される高周波信号
を計測するシーケンスに繰り返し行って断層像を得るよ
うになつていた。

このような磁気共鳴イメージング装置において、静磁場
発生手段の静磁場強度を測定するには、第１０図に示す
ように、静磁場発生手段としての静磁場発生磁石２内の
被検体を挿入すべき空間に静磁場測定用センサ２４を配
置し、この静磁場測定用センサ２４の検出信号を磁場測
定器２５へ入力して上記空間内の静磁場Ｓの強度を測定
し、この磁場測定器２５の出力信号を例えばペンレコー
ダ２６へ送出して上記静磁場Ｓの強度の経時変化を記録
していた。

また、最近、磁場発生手段の周囲の環境磁場変動を検出
し、この環境磁場変動と逆向きの補正磁場を発生して相
殺させるようにした磁気共鳴イメージング装置が特願昭
６３−１９５３９０号明細書で提案されている。この磁
気共鳴イメージング装置は、第６図に示すように、被検
体１に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段（２，
３）と。

上記被検体１の生体組織を構成する原子の原子核に核磁
気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送信系
４と、上記核磁気共鳴により放出される高周波信号を検
出する受信系５と、この受信系５で検出した高周波信号
を用いて画像再構成演算を行う信号処理系６と、上記磁
場発生手段（２゜３）の周囲の環境磁場変動を検出する
磁場センサ２１と、この磁場センサ２１からの検出信号
を増幅して補正電流を生成する補正制御回路２２と、こ
の補正制御回路２２からの補正電流を入力して上記環境
磁場変動と逆向きの補正磁場を発生する補正磁場コイル
２３とを備えて成る。

このような磁気共鳴イメージング装置においても、静磁
場発生手段の静磁場強度を測定するには、第１１図に示
すように、静磁場測定用センサ２４と、磁場測定器２５
と、ペンレコーダ２６とを用いて、静磁場発生磁石２内
の被検体を挿入すべき空間の静磁場Ｓの強度の経時変化
を測定記録していた。この場合、装置の操作者は、上記
ペンレコーダ２６に記録された測定結果を見て、静磁場
Ｓの経時変化が無くなるように補正制御回路２２内の増
幅器のゲインを調整し、補正磁場コイル２３により補正
磁場Ｆ′を発生させていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の静磁場強度の測定においては
、当該磁気共鳴イメージング装置の他に、第１０図及び
第１１図に示すように、静磁場測定用センサ２４と、磁
場測定器２５と、ペンレコーダ２６とを用いる必要があ
った。従って、全体として部品点数が増えると共に、構
造も複雑となるものであった。また、静磁場強度の経時
変化の状態は上記ペンレコーダ２６で記録することはで
きるが、その経時変化を定量化または数値化して表示ま
たは記録することはできなかった。従って、第１１図に
示す環境磁場変動に対処することができる磁気共鳴イメ
ージング装置においても、補正制御回路２２のゲイン調
整が適正にできないことがあった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決し、当該磁
気共鳴イメージング装置だけで静磁場強度を測定しその
経時変化を表示することができる静磁場強度測定表示方
法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による磁気共鳴イメ
ージング装置の静磁場強度測定表示方法は、被検体に静
磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、上記被検体
の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こ
させるために高周波信号を照射する送信系と、上記の核
磁気共鳴により放出される高周波信号を検出する受信系
と、この受信系で検出した高周波信号を用いて画像再構
成演算を行う信号処理系とを備えて成る磁気共鳴イメー
ジング装置において、上記信号処理系の演算手段により
、受信系で検出した高周波信号がら静磁場強度を演算し
て求め、この静磁場強度の値を信号処理系の画像表示手
段にグラフまたは数値で表示するものである。

【作　用〕

このように構成された磁気共鳴イメージング装置の静磁
場強度測定表示方法は、信号処理系の演算手段により、
受信系で検出した高周波信号がら静磁場強度を演算して
求め、この静磁場強度の値を上記信号処理系の画像表示
手段にグラフまたは数値で表示することによって、当該
磁気共鳴イメージング装置だけで静磁場強度を測定しそ
の経時変化を表示するように動作する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の静磁
場強度測定表示方法の手順を示すフローチャートであり
、第２図は本発明の方法が適用される磁気共鳴イメージ
ング装置の全体構成を示すブロック図である。この磁気
共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を
利用して被検体の断層像を得るもので、第２図に示すよ
うに、静磁場発生磁石２と、傾斜磁場発生系３と、送信
系４と、受信系５と、信号処理系６と、シーケンサ７と
、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えて成る。

上記静磁場発生磁石２は、被検体１の周りにその体軸方
向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させ
るもので、上記被検体１の周りのある広がりをもった空
間に永久磁石方式の磁場発生手段が配置されている。傾
斜磁場発生系３は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向に巻かれた傾
斜磁場コイル９と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁
場電源１０とから成り、上記シーケンサ７からの命令に
従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動する
ことにより、ｘ、ｙ、ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚを被検体１に印加するようになっている。この
傾斜磁場の加え方により、被検体１に対するスライス面
を設定することができる。

送信系４は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子
核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射す
るもので、高周波発振器１１と変調器１２と高周波増幅
器１３と送信側の高周波コイル１４ａとから成り、上記
高周波発振器１１がら出力された高周波パルスをシーケ
ンサ７の命令に従って変調器１２で振幅変調し、この振
幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１３で増幅し
た後に被検体１に近接して配置された高周波コイル１４
ａに供給することにより、高周波信号が上記被検体１に
照射されるようになっている。受信系５は、被検体ｌの
生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出される高周波
信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、受信側の高周波
コイル１４ｂと増幅器１５と直交位相検波器１６とＡ／
Ｄ変換器１７とから成り、上記送信側の高周波コイル１
４ａから照射された高周波信号による被検体１の応答の
高周波信号（ＮＭＲ信号）は被検体１に近接して配置さ
れた高周波コイル１４ｂで検出され、増幅器１５及び直
交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力して
ディジタル量に変換され、さらにシーケンサ７からの命
令によるタイミングで直交位相検波器１６によりサンプ
リングされた二基列の収集データとされ、その信号が信
号処理系６に送られるようになっている。

この信号処理系６は、ＣＰＵ８と、磁気ディスク１８及
び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ等のデイスプ
レィ２０とから成り、上記ＣＰＵ８でフーリエ変換、補
正係数計算像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強
度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られ
た分布を画像化してデイスプレィ２ｏに断層像として表
示するようになっている。また、シーケンサ７は、ＣＰ
Ｕ８の制御で動作し、被検体ｌの断層像のデータ収集に
必要な種々の命令を送信系４及び傾斜磁場発生系３並び
に受信系５に送り、上記エコー信号を計測するシーケン
スを発生する手段となるものである。

ここで１本発明の静磁場強度測定表示方法においては、
上記の構成の磁気共鳴イメージング装置において、信号
処理系６のＣＰＵ８により、受信系５で検出した高周波
信号がら静磁場強度を演算して求め、この静磁場強度の
値を信号処理系６のデイスプレィ２ｏにグラフまたは数
値で表示するものである。

次に、このような静磁場強度測定表示方法の手順につい
て、第１図に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、第２図において、静磁場発主磁石２の静磁場を発
生する空間に、被検体１の代りに核磁気共鳴を起こす擬
似物としてのファントムを挿入する。この状態で、第２
図に示す磁気共鳴イメージング装置の図示外の操作部に
より、信号処理系６のデイスプレィ２０に表示する静磁
場強度の範囲を入力する（第１図のステップ■）。

さらに、同じく上記の操作部により、静磁場強度の測定
の時間間隔を入力する（ステップ■）。

次に、第２図に示す送信系４を駆動し、その高周波コイ
ル１４ａから上記ファントムに対して高周波信号を照射
する（ステップ■）、そして、これによりファントム内
の核磁気共鳴によって放出される高周波信号を、第２図
に示す受信系５の高周波コイル１４ｂで検出する（ステ
ップ■）、これを第３図を用いて更に説明すると、まず
、同図（ｃ）に示すタイミング１で、同図（ａ）に示す
ように高周波信号Ａユをファントムへ照射する１次に、
第３図（ｃ）に示すタイミング２で一定時間だけ待ち、
その後のタイミング３で、同図（ａ）に示すように高周
波信号Ａ２を再びファントムへ照射する。その後、第３
図（ｃ）に示すタイミング４で一定時間だけ待ち１次の
タイミング５で、同図（ｂ）に示すように上記ファント
ムから放出される高周波信号Ｂ１を検出する。ここで、
上記タイミング１で照射する高周波信号Ａ、は、ファン
トムの磁化を９０度傾けるものであり、タイミング３で
照射する高周波信号Ａ２は、その磁化を１８０度傾ける
ものである。なお、上記タイミング３における高周波信
号Ａ、は省略してもよい。

次に、第２図に示す信号処理系６のＣＰＵ８により、上
記受信側の高周波コイル１４ｂで検出した高周波信号を
フーリエ変換する（ステップ■）。

このフーリエ変換とは、変換前の高周波信号に含まれる
周波数の分布を調べるものであり、例えば第４図（ａ）
に示す検出信号（第３図におけるタイミング５で検出し
た高周波信号に相当する）をフーリエ変換すると、第４
図（ｂ）に示すような周波数分布となる。この第４図（
ｂ）におけるピークの部分が、前記ファントムから放出
された高周波信号に最も多く含まれている周波数を示し
ている。

そして、このフーリエ変換後のデータのピーク周波数ｆ
０を上記ＣＰＵ８により演算する（ステップ■）。

ここで、ＮＭＲ現象では、前記ファントムが照射された
高周波信号を吸収した後に放出する高周波信号の周波数
ｆ０と、そのファントムが置かれている静磁場空間の静
磁場強度Ｈ０どの関係は、次式で与えられる。

ｆ、＝γＨ０・・・（１） この第（１）式において、γは核磁気回転比を表してお
り、共鳴、する原子核に固有の値である。そして、上記
第（１）式を変形して Ｈａ　”　Ｌ／γ　　　　　　　　　　・・・（２）と
すれば、静磁場強度Ｈ，が求まる。このとき、上記ファ
ントムから放出された高周波信号に最も多く含まれる周
波数ｆ、を求めるには、第４図（ｂ）において、振幅が
ピークとなる周波数を求めてもよいし、この周波数スペ
クトルの重心となる周波数を求めてもよい、そこで、第
２図に示すＣＰＵ８により、上記第（２）式に従って静
磁場強度Ｈ０を演算して求める（ステップ■）、そして
、この求めた静磁場強度Ｈ０の値を、第２図に示す信号
処理系６のデイスプレィ２０にグラフ表示する（ステッ
プ■）。

次に、ステップ■でこの静磁場強度の測定表示の処理が
終了要求を受けたか否か判断する。まだ終了要求を受け
ていないとすると、ステップ■は“ＮＯ”側へ進み、ス
テップ［相］に入る。このステップ［相］では、静磁場
強度の測定の時間間隔が前記ステップ■で入力された値
となるように、次の高周波信号の照射まで時間待ちをす
る。そして、この時間待ちの後にステップ■へ戻る。そ
の後、上述と全く同様にしてステップ■〜［相］を繰り
返し実行し、ファントムへの高周波信号の照射、ファン
トムから放出された高周波信号の検出、この検出信号の
フーリエ変換、ピーク周波数ｆ、の演算、静磁場強度Ｈ
０の演算、及びこの静磁場強度Ｈ６のデイスプレィ２０
へのグラフ表示を繰り返し行うことにより、第２図に示
す磁気共鳴イメージング装置における静磁場強度の経時
変化が測定でき、この測定結果が第５図に示すようにデ
イスプレィ２０の画面にグラフ表示される。

そして、この状態で、ステップ■において処理の終了要
求を受けたとすると、このステップ■は”ＹＥＳ”側へ
進み、静磁場強度の測定表示の処理を終了する。

第６図は本発明の静磁場強度測定表示方法が適用される
磁気共鳴イメージング装置の他の例を示す全体構成のブ
ロック図である。この磁気共鳴イメージング装置は、磁
場発生手段の周囲の環境磁場変動を検出し、この環境磁
場変動と逆向きの補正磁場を発生して上記環境磁場変動
と相殺させるようにしたもので、第６図に示すように、
静磁場発生磁石２の周囲の環境磁場変動を検出する磁場
センサ２１と、この磁場センサ２１からの検出信号を増
幅して補正電流を生成する補正制御口！ｊ８２２と、こ
の補正制御回路２２からの補正電流を入力して上記環境
磁場変動と逆向きの補正磁場Ｆ′を発生する補正磁場コ
イル２３とを付加して構成されている。そして、上記磁
気共鳴イメージング装置のＭａ！場所の近くを、例えば
電車、自動車あるいはエレベータなどが移動することに
よって生じる環境磁場変動を磁場センサ２１によって検
出し、その検出信号を補正制御回路２２で増幅して補正
電流を生成し、この補正電流を補正磁場コイル２３に供
給することによって、上記環境磁場変動と逆向きの補正
磁場Ｆ′を発生してその環境磁場変動と相殺させるよう
に動作する。

この場合、上記補正磁場コイル２３が発生する補正磁場
Ｆ′によって環境磁場変動を相殺させるために、補正制
御回路２２内の増幅器のゲインを調整する。このゲイン
の調整のために、第６図に示す磁気共鳴イメージング装
置においても、第１図に示すフローチャートの手順に従
って、静磁場発生磁石２の静磁場強度を測定しその経時
変化を表示する。そして、第６図に示す磁場センサ２１
で検出した環境磁場変動が例えば第７図（ａ）に示すよ
うなカーブである場合に、上記増幅器のゲインを適宜に
調整したときの補正磁場コイル２３による補正磁場Ｆ′
の経時変化が第７図（ｂ）に示すようなカーブとなった
ときは、第６図に示す静磁場発生磁石２が発生する静磁
場に第７図（ａ）に示す環境磁場変動と同図（ｂ）に示
す補正磁場の経時変化とを重畳した静磁場強度の経時変
化は、例えば第７図（ｃ）に示すようなカーブとなった
とする。

この例では、上記のゲイン調整による補正磁場の経時変
化（第７図（ｂ）参照）が、第７図（ａ）に示す環境磁
場変動のカーブと符号が逆で振幅がやや大きい状態であ
り、上記増幅器のゲインが大きすぎたものであって、第
７図（ｃ）に示すように静磁場強度は一定値とならない
。

次に、第８図（、）に示すように環境磁場変動はそのま
まの状態で、前記増幅器のゲインを適宜に調整したとき
の補正磁場Ｆ′の経時変化が例えば第８図（ｂ）に示す
ようなカーブとなり、この場合の静磁場強度の経時変化
が第８図（ｃ）に示すようなカーブとなったとする。こ
の例では、上記のゲイン調整による補正磁場の経時変化
（第８図（ｂ）参照）が、第８図（ａ）に示す環境磁場
変動のカーブと符号が逆で振幅がやや小さい状態であり
、上記増幅器のゲインが小さすぎたものであって、第８
図（ｃ）に示すようにやはり静磁場強度は一定値となら
ない。

次に、第９図（ａ）に示すように環境磁場変動はそのま
まの状態で、前記増幅器のゲインを適宜に調整したとき
の補正磁場Ｆ′の経時変化が例えば第９図（ｂ）に示す
ようなカーブとなり、この場合の静磁場強度の経時変化
が第９図（ｃ）に示すような直線状となったとする。こ
の例では、上記のゲイン調整による補正磁場の経時変化
（第９図（ｂ）参照）が、第９図（ａ）に示す環境磁場
変動のカーブと符号が逆で振幅が同一の状態であり、上
記増幅器のゲインが適正値であったものであって、第９
図（ｃ）に示すように静磁場強度は一定値となる。

従って、第９図（ｂ）に示すように、補正磁場の経時変
化が第９図（ａ）に示す環境磁場変動のカーブと符号が
逆で振幅が同一の状態となるように第６図に示す補正制
御回路２２内の増幅器のゲインを調整してやればよい。

さらに、第７図〜第９図の（ｃ）にそれぞれ示すように
、静磁場強度の経時変化の測定表示の後に、その測定中
での静磁場強度の「最大値」、「最小値」及び「最大値
−最小値」を第６図に示すＣＰＵ８で演算して求め、第
５図に示すように、デイスプレィ２０の画面の一部に表
示してもよい。そして、このように表示された「最大値
−最小値」の値が小さくなるように上記補正制御回路２
２内の増幅器のゲインを増加または減少させる。この場
合は、静磁場発生磁石２の静磁場強度の経時変化を定量
的な数値でデイスプレィ２０に表示し、その数値を見な
がら補正制御回路２２のゲイン調整ができるので、その
調整を迅速かつ適正に行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、信号処、理系６
の演算手段（８）により、受信系４で検出した高周波信
号から静磁場強度を演算して求め、この静磁場強度の値
を上記信号処理系６の画像表示手段（２０）にグラフま
たは数値で表示することｔこよって、当該磁気共鳴イメ
ージング装置だけで静磁場強度を測定しその経時変化を
表示することができる。従って、第１０図及び第１１図
に示すような静磁場測定用センサ２４及び磁場測定器２
５並びにペンレコーダ２６を別個に用いる必要はない。

このことから、当該磁気共鳴イメージング装置だけで足
り、部品点数が増えることがないと共に構造も複雑とな
ることはない。

また、静磁場強度の経時変化の状態を定電化または数値
化してデイスプレィ２０に表示することもできるので、
特に環境磁場変動に対処することができる磁気共鳴イメ
ージング装置において、上記環境磁場変動を相殺するた
めの補正磁場を調整するゲイン調整が迅速かつ適正に行
える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の静磁
場強度測定表示方法の手順を示すフローチャート、第２
図は本発明の方法が適用される磁気共鳴イメージング装
置の全体構成を示すブロック図、第３図は高周波信号の
照射及び検出動作を説明するためのタイミング線図、第
４図は検出した高周波信号に対してフーリエ変換した状
態を示すグラフ、第５図は測定した静磁場強度の経時変
化をデイスプレィにグラフ表示した状態を示す説明図、
第６図は本発明の方法が適用される磁気共鳴イメージン
グ装置の他の例を示す全体構成のブロック図、第７図〜
第９図は補正制御回路のゲイン調整により補正磁場を調
整し環境磁場変動を相殺する状態を説明するためのタイ
ミング線図、第１０図及び第１１図は従来例における静
磁場発生手段の静磁場強度を測定する状態を示す説明図
である。 １・・・被検体、　２・・・静磁場発生磁石、　３・・
・傾斜磁場発生系、　４・・・送信系、　５・・・受信
系。 ６・・・信号処理系、　　７・・・シーケンサ、　８・
・・ＣＰＵ、　　１４ａ・・・送信側の高周波コイル、
　１４ｂ・・・受信側の高周波コイル、　２０・・・デ
イスプレィ、２１・・・磁場センサ、　　２２・・・補
正制御回路、　２３・・・補正磁場コイル。 第 図 第 図 功Ａ弛友 （ｃ） 一一＼Ｘ−−〜ゝ−− ｉ＋誤場強浅の才６莞ｉｔ−’ｒｔイヒ第 図 一塊煙廖 （ｂ） −１、ｒ−一一一一 第 図 （ｃ） ネｔＰＬ昆場１経峙貧４し Ｉ７石ｉ４りｐｉｔのル時ｆ４Ｌ 第 １０図 ７６２１−２Ｊ Ｇ　０１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、
   上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気
   共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送信系と
   、上記の核磁気共鳴により放出される高周波信号を検出
   する受信系と、この受信系で検出した高周波信号を用い
   て画像再構成演算を行う信号処理系とを備えて成る磁気
   共鳴イメージング装置において、上記信号処理系の演算
   手段により、受信系で検出した高周波信号から静磁場強
   度を演算して求め、この静磁場強度の値を信号処理系の
   画像表示手段にグラフまたは数値で表示することを特徴
   とする磁気共鳴イメージング装置の静磁場強度測定表示
   方法。