JPH0527418B2 - - Google Patents

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（以下これをNMRと略
称する）現像を利用して、被検体内における特定
原子核分布などを被検体外部より非破壊的に求
め、被検体の所望の検査部位の断面像を再構成し
出力するようにした核磁気共鳴撮像装置に関し、
特に静磁場の安定化に関するものである。

（従来の技術） 従来より上記のようなNMR撮像装置はよく知
られており、静磁場中に設置された測定対象物
（被検体）についてのアーテイフアクトのない理
論通りの信号強度を持つ画像を得るためには、静
磁場が安定している必要があることはよく知られ
ている。

そして静磁場の変動を検知し、静磁場の変動を
補正して磁界強度を一定に保持することが行われ
ている。従来、変調磁場発生コイルや高周波コイ
ル（RFコイルという）を含むプローブを静磁場
中に設置して磁場強度を測定する方法があるが、
この方法ではそのようなプローブの設置がRF不
均一ないし静磁場不均一の原因となるという欠点
がある。

静磁場強度の変動を測定する他の方式の一つと
して、本願出願人が既に提案している方式がある
（特願昭59−79659）。この方式は、被検体の近傍
に予め性質の分かつた物質（フアントム）を配置
して静磁場の強度を測定し、この測定値を基準に
して、磁場強度の制御、演算値の補正または位相
検波器の基準周波数の制御を行うようにしたもの
である。

しかしながら、この方式においては、プロジエ
クシヨンを用いるが、被検体とフアントムとのプ
ロジエクシヨンが完全に分離しているようなビユ
ーが少なくとも一つはかならず必要であり、その
ため任意のスライスに対応するのが困難である。

また、プロジエクシヨンから、中心周波数、さ
らにそれから磁場強度を求める計算が必要であ
り、さらにスピンワープ法ではワープ量の大きい
ビユーで信号が小さくなつて高精度な測定ができ
ないという問題がある。

また本願出願人が別途特許出願（特願昭59−
79660）した別な方式では、前記と同様な原理に
基づくものであるが、フアントムは使用しないで
被検体そのものを励起し、そこから発生する
NMR信号を利用して計算により静磁場の強度を
求めるようにしたものである。しかしながら、こ
の方式では、静磁場強度測定の際に撮像面を励起
してしまうために画像生成用NMR信号の強度に
重大な影響を与え、画像のコントラストが変化
し、またアーテイフアクトの原因にもなるという
問題がある。

本発明の目的は、このような問題点を解消する
もので、プロトン磁力計などの磁場測定装置を必
要とせず、プローブなどを静磁場中におくことな
く、静磁場変動が測定可能な核磁気共鳴撮像装置
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） このような目的を達成するために本発明では、
核磁気共鳴撮像装置において、選択励起パルスに
より撮像部位以外を励起し、得られたNMR信号
の周波数を測定し、この周波数の測定結果から静
磁場変動を測定する手段を設けたことを特徴とす
る。

（実施例） 以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。第
１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施例を
示す要部構成図である。図において、１はマグネ
ツトアセンブリで、内部には被検体を挿入するた
めの空間部分（孔）が設けられ、この空間部分を
取巻くようにして、被検体に一様静磁場H₀を印
加する静磁場発生用コイル２と、勾配磁場を発生
するための勾配磁場発生用コイル３（個別に勾配
磁場を発生することができるように構成されたｘ
勾配磁場発生コイル、ｙ勾配磁場発生コイルおよ
びｚ勾配磁場発生コイルより構成される）と、被
検体内の原子核のスピンを励起するための高周波
パルスを与えるRF送信コイル４と、被検体から
のNMR信号を検出する受信用コイル５等が配置
されている。６は静磁場測定用のフアントムで、
静磁場発生用コイル２の中に配置されている。

静磁場発生用コイルは静磁場制御回路１５に、
Gx，Gy，Gz各勾配磁場コイルは勾配磁場制御回
路１４に、RF送信コイルは電力増幅器１８に、
そしてNMR信号の受信用コイルはプリアンプ１
９に、それぞれ接続されている。

１３はコントローラで、勾配磁場や高周波磁場
の発生シーケンスを制御すると共に得られた
NMR信号を波形メモリ２１に取込むために必要
な制御を行う。

１７はゲート変調回路、１６は高周波信号を発
生する高周波発振器である。ゲート変調回路１７
は、コントローラ１３からの制御信号により高周
波発振器１６が出力した高周波信号を適宜に変調
し、所定の位相の高周波パルスを生成する。この
高周波パルスはRF電力増幅器１８を通してRF送
信コイル４に加えられる。

１９は検出コイル５から得られるNMR信号を
増幅するプリアンプ、２０は高周波発振器の出力
信号を参照してNMR信号を位相検波する位相検
波回路、２１は位相検波されたプリアンプからの
波形信号を記憶する波形メモリで、ここにはＡ／
Ｄ変換器を含んでいる。

１１はコンピユータで、波形メモリ２１から読
み出した信号に対し所定の信号処理を施して共鳴
周波数成分を得る機能、コントローラ１３にRF
パルス高およびRFパルス長を設定する機能、お
よびNMR信号から断層像を再構成する機能を有
する。なお、コンピユータ１１には本装置に必要
な各種の情報を入力するための入力手段（図示せ
ず）が接続され、オペレータによる適宜な情報入
力が可能となつている １２は得られた断層像を表示するテレビジヨン
モニタのような表示器である。

２２は周波数測定回路で、コントローラ１３か
らのトリガーでプリアンプ１９の出力（NMR信
号）の周波数を測定し、測定値に対応する電圧を
出力する。静磁場制御回路１５は周波数測定回路
２２からの電圧を受け静磁場強度の変動を補正す
るように離散的にフイードバツク制御を行う。

この様な構成において、一般的な撮像動作、す
なわち、マグネツトアセンブリ１の中に配置され
た被検体にRFパルスおよび磁場を与えてNMR
信号を発生させ、これを位相検波し、この信号を
用いてコンピユータ１１での処理により被検体の
組織に関する画像を再構成し、表示器に表示する
という撮像装置の一般的な動作については、従来
のNMR撮像装置の動作と同様であり、しかもそ
の動作は本願発明とは直接関係が薄いので、ここ
ではその動作についての詳細な説明は省略する。

以下に本発明の特徴とする動作について説明す
る。

コントローラ１３の管理により、撮像シーケン
スの待ち時間に磁場測定を行う。なお、待ち時間
とは所定のNMR信号を受信してから、次のビユ
ー開始までの時間である。静磁場測定用フアント
ム６は第２図に示すように静磁場発生コイル２に
より生じた静磁場中に配置されている。

(1) 第３図に示すように勾配磁場b⁺（この場合は
Ｙ軸方向の勾配磁場）と共に選択励起RFパル
スａを印加し、フアントム６のみを励起する。
続いて必要なら磁化の位相を合わせるために勾
配磁場b^-を印加してリフエーズを行う。

(2) コントローラ１３により、勾配磁場の印加を
停止し、周波数測定回路２２に測定開始のトリ
ガｅを送る。

(3) フアントムからのNMR信号ｄの周波数を測
定し、結果を静磁場制御回路１５へ送る。この
ときの周波数ωは、フアントムの磁気回路比を
γ、静磁場強度をH₀とすると、 ω＝γH₀ である。この場合γの値が予め分かつているた
め、周波数ωを測定することによつて静磁場強
度を知ることができる。そして測定された磁場
強度が所定の強度から変動している場合には静
磁場制御回路１５によりコイルの駆動電流を調
整しその変動分を補正する。

(4) 必要ならばフアントムのNMR信号を消すた
めに、第２図に示すように勾配磁場ｃを印加す
る。

(5) 必要ならば前記(1)ないし(4)を待ち時間中に繰
り返す。

以上の動作により静磁場強度を測定し、かつあ
る所定の強度に自動的に調整することができる。

なお、実施例では静磁場測定用フアントムを用
いる例を示したが、フアントムを用いないで、撮
像対象物のNMR信号を用いるようにしてもよ
い。この場合、選択励起RFパルスにより第４図
に示すように撮像面４１以外の部位４２を励起し
（図示の場合であれば、Ｚ軸方向の勾配磁場を印
加する）、そのNMR信号の周波数を測定する。

また、実施例では周波数の測定には専用回路を
用いたが、これに限らずコンピユータ１１におい
て高速フーリエ変換等の処理を用いてソフトウエ
ア的に求めるようにすることも可能である。

更に、静磁場発生コイルには調整用のシムコイ
ル設け、静磁場制御回路にはシム電流制御回路を
備え、周波数測定結果に基づいてシム電流を調整
して静磁場の変動を補正するようにすることも可
能である。

また、高周波発振器に、NMR信号の周波数測
定結果を受け発振周波数を共鳴周波数変動に追従
させるようにした手段を持たせ、静磁場の変動の
影響を受けない画像データが得られるようにする
こともできる。

また、コンピユータ１１において、NMR信号
の周波数測定結果を参照し、静磁場変動によるア
ーテイフアクトを除くように構成することもでき
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果がある。

(1) プロトン磁力計などの磁場測定装置を必要と
せず、またプローブなどを静磁場中に置く必要
がなく、RF不均一、静磁場不均一の原因とな
らない。

(2) マルチスライス法により、被検体の撮像部と
は別な部位または測定用のフアントムのみを励
起するため、撮像部に影響を与えることがな
い。したがつて、画像のコントラスト変化やア
ーテイフアクト発生を防止することができる。

(3) 待ち時間に測定するため、撮像中でもリアル
タイムに測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るNMR撮像装置の一実施
例を示す要部構成図、第２図はフアントムの配置
状態を説明するための図、第３図は磁場測定動作
時のタイムチヤート、第４図は本発明の他の実施
例を示すための励起部分説明図である。 １……マグネツトアセンブリ、２……静磁場発
生用コイル、３……勾配磁場発生用コイル、４…
…RF送信コイル、５……受信用コイル、６……
静磁場測定用フアントム、１１……コンピユー
タ、１２……表示器、１３……コントローラ、１
４……勾配磁場制御回路、１５……静磁場制御回
路、１６……高周波発振器、１７……ゲート回
路、１８……電力増幅器、１９……プリアンプ、
２０……位相検波器、２１……波形メモリ、２２
……周波数測定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体に靜磁場および勾配磁場を印加する手
   段と前記靜磁場を制御する靜磁場制御回路と被検
   体に高周波パルスを印加する手段を備え、磁場お
   よび高周波パルス印加により被検体からNMR信
   号を得、この信号を用いて被検体の組織に関する
   画像を求めるようにした核磁気共鳴撮像装置にお
   いて、 前記靜磁場を印加する手段に接続された靜磁場
   発生用のコイルの中に配置され、靜磁場を測定す
   るためのフアントムと、 勾配磁場と共に選択励起RFパルスを印加して
   前記フアントムのみを励起し、続いてその勾配磁
   場の印加を停止しフアントムから発生するNMR
   信号の周波数を測定する周波数測定回路 を備え、 前記周波数測定回路で得た測定結果に基づき靜
   磁場強度を検出し靜磁場変動のある場合にはコイ
   ルの駆動電流または靜磁場微調整用のシム電流を
   調整するか、あるいは前記高周波パルスの発振周
   波数をフアントムから得られたNMR信号の共鳴
   周波数に追従させるか、あるいは靜磁場変動によ
   るアーテイフアクトを除くように画像を補正する
   ように構成した ことを特徴とする核磁気共鳴撮像装置。