JPH0531093A - Ｍｒ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定系の中心周波数を、静磁場に応じた共鳴
周波数に一致させる調整を正確かつ容易に行なえるよう
改善する。 【構成】 所定周波数のキャリアを変調した励起パルス
を、静磁場中に置かれた被検体に対して照射し、その被
検体からのＮＭＲ信号を受信し、周波数シフタにより上
記のキャリアの周波数をシフトさせた信号を参照信号と
して上記受信ＮＭＲ信号を位相検波してその周波数を調
べる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気共
鳴）を利用してイメージングやスペクトロスコピを行な
うＭＲ装置に関し、とくに中心周波数調整機能を備えた
ＭＲ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲ装置では、非常に均一な静磁場空間
を必要とし、さらに、この静磁場空間の磁場強度に対応
した正確な共鳴周波数での励起および検波が必要であ
る。ところが、静磁場系の経時変化や、被検体による静
磁場の乱れあるいはケミカルシフトなどにより、静磁場
での実際の共鳴周波数と、測定系において定めた共鳴周
波数とのずれが生じることが避けられない。そこで、こ
れを補正するため、従来より、静磁場での共鳴周波数
と、測定系での共鳴周波数（中心周波数）とを一致させ
る調整が行なわれている。すなわち、実際の静磁場の強
度に対応した共鳴周波数がｆｒであるとするとして、こ
の周波数ｆｒのＲＦ信号を発生してこれを振幅変調した
上で励起パルスとして被検体に照射し、その後被検体か
ら発生する共鳴信号を受信し、これを位相検波した後、
フーリエ変換して周波数スペクトルを観測する。こうし
て観測された共鳴信号周波数がｆｒ＋Δｆのようにずれ
ていたとすると、測定系の中心周波数つまり励起パルス
のＲＦ周波数をΔｆだけずらし、実際の共鳴周波数と測
定系の中心周波数とが一致するようＲＦ信号発生回路を
調整するのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいて、測定系の中心周波数を、静磁場に応じた共鳴周
波数に一致させる調整を行なう場合、位相検波回路とし
て複素検波回路を使用している限り、測定系の中心周波
数と同一位置に生じるＤＣ雑音成分の影響を受けるとい
う問題があった。すなわち、信号成分は図３のＡで示す
ように測定系のＤＣオフセット成分などのＤＣ雑音成分
の上に乗った形で得られる。そのため、これをフーリエ
変換すると図３のＢのように、ＤＣ成分が中心周波数ｆ
ｒ（つまり位相検波に用いた参照信号周波数であり励起
パルスの周波数である）に生じる。そのため、これが信
号成分に重なるなど、影響を与え、その結果、信号成分
の周波数を正確に測定系の中心周波数に一致させる調整
が困難となるという不都合がある。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、ＤＣ雑音成分が
信号成分に影響を与えないように改善して、測定系の中
心周波数を静磁場に応じた共鳴周波数に一致させる調整
を正確かつ容易に行なえるようにしたＭＲ装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲ装置においては、所定周波数の
信号を変調した励起パルスを、静磁場中に置かれた被検
体に対して照射し、その被検体からのＮＭＲ信号を受信
し、位相検波してその信号の周波数を調べる際に、位相
検波のための参照信号として、上記励起パルスのキャリ
アの周波数をシフトさせたものを使用することが特徴と
なっている。ＤＣ成分は参照信号の周波数に現れ、この
周波数は励起パルスのキャリアの周波数とは別のものと
なっている。そして、実際の共鳴信号はキャリアの周波
数からずれた周波数に現れる。そのため、ＤＣ成分と共
鳴信号成分とを周波数的に分離することができ、ＤＣ成
分が信号成分に影響を与えないようにしながら、励起パ
ルスのキャリアの周波数調整が可能となる。その結果、
測定系の中心周波数調整を、容易にかつ正確に行なうこ
とができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例
にかかるＭＲ装置を示すブロック図で、まず、被検体１
１に送信コイル１２と受信コイル１３とが取り付けら
れ、これらが主マグネット１５により形成される静磁場
及びそれに重畳して形成される傾斜コイル１４による傾
斜磁場内に配置される。傾斜コイル１４は、直交３軸の
各方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場をそれぞれ独
立に発生することができるように構成されている。直交
３軸の傾斜磁場は、それぞれ、スライス厚さ方向に磁場
強度が傾斜しているスライス選択用傾斜磁場、スライス
面内の１方向に磁場強度が傾斜している位相エンコード
用傾斜磁場、およびスライス面内の他の方向に磁場強度
が傾斜している読み出し（周波数エンコード）用傾斜磁
場である。傾斜コイル１４には各方向の傾斜磁場に対応
する傾斜電源２１、２２、２３から電流が供給され、各
方向の傾斜磁場が形成される。傾斜コイル１４により所
定の波形の各傾斜磁場パルスが形成されるように、この
傾斜磁場電源２１〜２３の供給電流波形が傾斜磁場制御
装置２４により制御されている。

【０００７】他方、送信コイル１２には、高周波電源３
３から送られるＲＦ励起パルスが供給される。この励起
パルスは、周波数変換器３２において、シンセサイザ３
４からのＲＦ正弦波信号をキャリア信号として、ＲＦ波
形発生器３１からのｓｉｎｃ波形でＡＭ変調したもの
を、高周波電源３３により増幅したものである。

【０００８】被検体１１に送信コイル１２からＲＦパル
スを照射してその核スピンを励起した後発生するＮＭＲ
信号は受信コイル１３で受信される。なお、送信コイル
１２と受信コイル１３とを兼用とし、図示しない信号切
換器を用いて送信側の高周波電源３３と受信側の前置増
幅器３５とを切り換えることもできる。この受信ＮＭＲ
信号は前置増幅器３５により増幅された後、直交位相検
波器（複素検波器）３６で検波される。その際の参照信
号として、シンセサイザ３４から発生した信号が周波数
シフタ３８を経て周波数シフトされたものがこの直交位
相検波器３６に入力される。検波出力は次にＡ／Ｄ変換
器３７でデジタルデータに変換されてホストコンピュー
タ４１に取り込まれる。この直交位相検波器３６はＰＳ
Ｄ（Phase Sensitive Detector）方式の検波回路で、参
照信号と受信信号とをミキシングすることによって２つ
の信号の周波数の差を出力する。

【０００９】シーケンスコントローラ４２はホストコン
ピュータ４１の制御下、傾斜磁場制御装置２４に各傾斜
磁場パルスの波形情報と発生タイミング情報を与え、Ｒ
Ｆ波形発生器３１にＲＦパルスのｓｉｎｃ波形情報及び
発生タイミング情報を与えるとともに、シンセサイザ３
４にキャリア信号の周波数（共鳴周波数に対応する）に
関する情報を送り、さらに周波数シフタ３８の制御信号
を発生し、Ａ／Ｄ変換器３７のサンプルタイミングなど
を制御する。

【００１０】ホストコンピュータ４１には、表示装置と
キーボード装置などの入力装置とを有するコンソール４
３が接続されている。ホストコンピュータ４１に取り込
まれたデータは２次元フーリエ変換されることにより２
次元の画像が再構成され、その画像がコンソール４３の
表示装置に表示される。

【００１１】通常のイメージングを行なう際、シーケン
スコントローラ４２は、ホストコンピュータ４１の制御
の下でＲＦ励起パルスの照射および傾斜磁場パルス印加
のシーケンスをコントロールする。すなわち、励起パル
スを印加するときに同時に１軸方向の傾斜磁場（スライ
ス選択用傾斜磁場）を加え、その方向に直角な一つの薄
い平面（スライス面）を選択励起する。その後、その面
内の１軸方向の傾斜磁場（位相エンコード用傾斜磁場）
を加えて、その方向の位置情報を後に発生するエコー信
号の位相にエンコードする。また、その面内の他の軸方
向の傾斜磁場（読み出し用傾斜磁場）を、途中で反転す
るように加えることにより位相を揃えてエコー信号を発
生させ、同時にその方向の位置情報をエコー信号の周波
数にエンコードする。このエコー信号は直交位相検波器
３６で複素位相検波された後Ａ／Ｄ変換器３７により、
たとえば２５６点でサンプリングされデジタル信号に変
換されて１ラインのデータ（２５６個のデータの配列）
が得られる。そして、位相エンコード用傾斜磁場を変化
させながら再構成する画像の画素数に対応する数（画像
の画素数がたとえば縦、横方向にそれぞれ２５６個とす
ると２５６）だけ上記のパルスシーケンスを繰り返す。
この２５６の各ラインのデータを一方向に並べて、ホス
トコンピュータ４１により２次元フーリエ変換すれば、
上記のスライス面での画像が再構成されることになる。
この通常のイメージング時には、周波数シフタ３８はな
んらの周波数シフトを行なわないような状態に制御され
ている。

【００１２】一方、周波数測定系の中心周波数を調整す
る際は、傾斜磁場は発生しない状態とされる。この状態
で励起パルスのみが被検体１１に対して照射される。こ
のとき、シンセサイザ３４から周波数ｆｒの信号が発生
しているものとする。そこで、被検体１１は周波数ｆｒ
のＲＦ信号で励起されることになる。被検体１１の実際
の共鳴周波数がこの周波数からずれた周波数ｆｒ＋Δｆ
であるとすると、その周波数のエコー信号が被検体１１
から発生して受信されることになる。

【００１３】この調整時には、周波数シフタ３８が動作
しており、もとの周波数ｆｒの信号は周波数ｆｓにシフ
トされるものとする。この周波数ｆｓの信号は直交位相
検波器３６に参照信号として入力されている。

【００１４】その結果、図２のＡのようにＤＣ成分に信
号成分が乗っている場合、この直交位相検波器３６によ
ってＤＣ成分と信号成分とが周波数的に分離されること
になる。すなわち、この検波出力をＡ／Ｄ変換した後フ
ーリエ変換して周波数スペクトルを得ると図２のＢのよ
うになり、ＤＣ成分は参照信号の周波数ｆｓにおいて生
じる。これに対して、信号成分は周波数ｆｒ＋Δｆであ
るから、励起パルスのキャリア周波数ｆｒ付近において
生じることになる。そのため、周波数シフタ３８におけ
るシフト量を適当に定めることにより、信号成分とＤＣ
成分とを周波数スペクトル上で完全に分離することが可
能となる。

【００１５】こうして分離した状態で、周波数スペクト
ルを点線で示すようなウインドのみコンソール４３の表
示装置に表示すれば、信号成分のみを表示することがで
きて、ＤＣ成分にまったく影響されずに信号成分の周波
数のみを観測することができる。このようにして観測し
ながら、シンセサイザ３４を制御して発生周波数ｆｒが
実際の共鳴周波数に一致するように変化させれば調整は
終了する。この場合、ＤＣ成分の影響をまったく受けな
いので、周波数の観測は容易であり、正確な調整を行な
うことができる。

【００１６】

【発明の効果】この発明のＭＲ装置によれば、測定系の
中心周波数調整時に、ＤＣ雑音成分と信号成分とを周波
数的に離すことができるので、ＤＣ雑音成分に影響され
ずに調整することが可能となる。そのため、測定系の中
心周波数を静磁場に対応した実際の共鳴周波数に一致さ
せる調整が正確かつ容易に行なえるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】図１の動作説明のための波形図。

【図３】従来例の不具合を説明するための波形図。

【符号の説明】

１１ 被検体 １２ 送信コイル １３ 受信コイル １４ 傾斜コイル １５ 主マグネット ２１ スライス選択用傾斜磁場電源 ２２ 位相エンコード用傾斜磁場電源 ２３ 読み出し用傾斜磁場電源 ２４ 傾斜磁場制御装置 ３１ ＲＦ波形発生器 ３２ 周波数変換器 ３３ 高周波電源 ３４ シンセサイザ ３５ 前置増幅器 ３６ 直交位相検波器 ３７ Ａ／Ｄ変換器 ３８ 周波数シフタ ４１ ホストコンピュータ ４２ シーケンスコントローラ ４３ コンソール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定周波数の信号を発生する信号発生手
   段と、この所定周波数の信号を変調した励起パルスを、
   静磁場中に置かれた被検体に対して照射する手段と、被
   検体からのＮＭＲ信号を受信する手段と、受信信号を位
   相検波する検波手段と、上記の信号発生手段からの信号
   の周波数をシフトさせた上で上記検波手段に参照信号と
   して送る周波数シフト手段とを備えることを特徴とする
   ＭＲ装置。