JPH05503027A - 移動する被検体から生体内ｎｍｒデータを得る方法及び装置 - 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】 発明の分野 本発明は被検体の身体部分、例えば関節などが通路に沿って運動しているときの 生体内における核磁気共鳴データを得るための一般的な核磁気共鳴（ＮＭＲ）方 法及び装置に関する。

発明の背景 核磁気共鳴システムは公知であり、例えば米国特許第４８３０１０２号−グラノ ー、第４５６８８８０号−スギモト、及び第４５５８２７８号−ヤング等に示さ れている。核磁気共鳴分光（ＭＲ３）システムも又、公知であり米国特許第４８ ３２０３７号−グラノーに示されている。自然的に発生する生理的運動から人為 的な連動を減少させようとする人為運動補正方法は公知であり、周期的な呼吸又 は心筋運動をモニターし、ＮＭＲ装置の駆動サイクルを運動と同期させるために この情報を用いることを含んでいる。位相符号化の順序も人為的運動を減少する ように配列されている。モニター信号を用いる上記の人為運動補正方法は米国特 許第４７２４３８６号に開示されている。ＮＭＲの連続パルスと心臓の周期の同 期作動の方法及び装置はファン・エジャーモンド他の米国特許第４９０３７０４ 号に開示されている。

先行技術の装！では磁気共鳴像（ＭＨＩ）装置の心電図ゲートを用いることによ って、例えば心臓周期の種々の点における心臓の像を得ることは可能である。

心臓の動画像表示は心臓周期の異なる点において得られる像を用いて作製される 。このような技術は移動体の像を得るために自然の生理学的信号又はタイミング 信号が得られる自然的な周期運動の存在に転るものである。そして不随意的な周 期運動を受けない身体部分の像には応用できない。

又、関節のソユミレートされた運動は公知であり、この場合多数の静止した関節 のＮＭＲ像が関節の異なる空間的位置に関して得られるが、各機は関節が静止し ているときに得られるものである。そしてこれらの像は関節の運動をシュミレー トするために早い速度で連続して表示される。しかし、このような技術は関節運 動の間に得られるダイナミックな情報を捕えることはできない。そして関節の連 続運動の結果として運動時間の途中に起こるかも知れない変化の指示を提供する ことはできない。

先行技術の動的ＭＲＩは自然に発生する生理学的信号か又は患者の連動から得ら れるタイミング信号を用いる場合に限定されていた。このことはＭＲＩ技術の応 用を大幅に限定するものである０例えば動く人体の付属機関、例えば関節などの 像を得るためには、ＮＭＲシステムをゲートするのに用いることのできる自然発 生の生理学的信号はない。もし、運動の間だけ観察できる臨床的情報又は病理的 な情報があるならば、適正な診断のために運動の間の像的及び（又は）分光的情 報を得ることが重要である。簡単に云えばＮＭＲシステムをゲートする自然に発 生する生理学的信号がなければ、先行技術のＭＲＩとＭＲ３の技術は患者のくり 返し随意的又は誘導随意的に起こる運動の結果得られる動的情報を捕らえること はできない。

本発明の要約及び目的 例えば関節のような身体部分の運動の効果を生体内で検査するときに、先行技術 のＮＭＲ装置の場合に遭遇する上記の問題と欠点を解決し、改良されたＮＭＲの 方法と装置を提供することが本発明の１つの目的である。

自然に発生する生理学的な運動又は信号がないときに患者の随意的な又は誘導さ れた随意的な運動とＮＭＲのパルス列の駆動サイクルを同期させるためのゲート パルスを発生させる新規な手段を含む上記のタイプのＮＭＲ方法及び装置を提供 することが本発明の１つの目的である。

一定の通路に沿った身体部分のくり返し運動によって影響を受ける患者の一領域 から得られる動画像データ及び（又は）分光データであって、このような運動の 間得られるデータを得るためのＮＭＲ方法と装置を提供することが本発明の１つ の目的である。

１つの実施例では本発明のＮＭＲの方法及び装置は、関節のような身体部分の両 側に、被検者に取り付けることができ、互いに相対的に動くことができる第１及 び第２の支持部材からなり、関節が所定の通路に沿って動くように制限する支持 手段の使用を含んでいる。身体部分の運動は患者の呼吸及び不随意筋運動によっ て独立に制御される。支持手段は関節が前記通路に沿ってくり返し運動を行うた めにモータ駆動されてもよい。主タイミングパルスが支持手段の位置に従って発 生される。ＮＭＲ手段は関節の運動によって影響を受ける位置に磁場を発生させ 、そこでＮＭＲ現象を生しさせるように備えられている。ＮＭＲ現象は関節に直 接発生するか又は関節から離れた位置で、くり返し関節運動の影響を受ける位置 に発生するようにしてもよい。ＮＭＲ現象によって生じたＮＭＲ信号は検出され て、ＮＭＲ現象の発生及び検出に用いられたシーケンスによって像データ又は分 光データの何れかが得られる０本発明に用いることのできる多くのＭＨＩ及びＭ Ｒ３のためのＮＭＲシーケンスが知られている。関節の動画表示は関節が前記所 定の通路に沿って移動するときの多数の点における関節の分離された像を得て、 動画像を発生するために高速で像を連続表示することによって提供することがで きる。

更に、像又は分光的表示のデータは関節が所定の通路に沿って移動中の単一点に ついて得ることができる。このような作動の間に生じ得る生理学的な変化は、表 示の時間的変化において観察することができる。

図面の簡単な説明 本発明の上記及び他の目的並びに利点は付図を参照し、以下の説明によってより 良く理解できるであろう、ここで本発明は図面に示された実施例に限定されるも のではないことが理解できるであろう０図面には種々の観点において同じ部分に は同じ様な番号が付されている。

第１図は本発明の具体例であるＮＭＲ医療検査装置の斜視図とブロックダイヤグ ラムの組合せを示し、装置の一部は明確化のために除去しである。

第２図は第１図の装置の磁気共鳴像生成の動作を説明するために用いられるパル スシーケンス時間図表を示す。

第３図は第２図と同様なパルスシーケンス時間図表であるが、磁気共鳴分光検査 の動作を示す。

先ず第１図を説明すると、磁気共鳴像生成（ＭＨＩ）又は磁気共鳴分光（ＭＲ３ ）技術の何れかを用いて検査すべき関節に隣接する被検者に取付けることのでき る支持手段１０からなる本発明の新規なＮＭＲ検査装置が示されている。図面を 判り易くするため、被検者の下腕と手１２は点線で示され、ストランプ１４と１ ６で手首の裏側が支持手段に取付けられている。

支持手段ｌＯは、第１及び第２の相対的に移動できる支持部材２０及び２２を支 持するための基板部材１８を含み、支持部材２０及び２２の上面は基板部材１日 の上の同じレベルにある０脚部２４は第１の支持部材２０を基板部材１８の上方 の固定位置に支持する。第２支持部材２２は、基板部材１８に軸支されているシ ャフト軸２８の周りにピボット運動できるように、下方に延びているシャフト２ ６に固定されている。可動支持部材２２は被検者の手首のくり返しピボット運動 のためモータ３２の制御の下に矢印３０の方向に振動する。モータ３２は結合リ ンク３６によって可動部材２２に結合している往復運動するモータ軸３４を含ん でいる。結合リンク３６の両度対軸のピボット支持手段は、結合リンクをモータ 軸３４と第２の可動支持部材２２に結合する。モータ軸３４の矢印３８方向の前 進後退の直線運動は、第２可動支持部材２２の矢印方向のくり返し振動運動を生 し、これは上述のように被検者の手首関節の振動運動を生ずる。

関連するＮＭＲ装置の動作を制限するマスタータイミングパルスを発生するため のタイミング手段が提供されている。第１図に示されている代表的な装置では、 タイミング手段はピボット軸２６に固定されたタイミングシリンダ４０を含み、 このタイミングシリンダ４０はその外周面に縦方向に延びたタイミング線を備え ている。その１＠がタイミングシリンダに隣接している光フアイバ部材４２はフ ォトセル４４に接続されており、このフォトセル４４は支持部材２２の位置に従 って被検者の関節の位置に依存するマスタータイミングパルスを発生する。フォ トセル４４からのマスタータイミングパルスはＮＭＲ装置のシステム作動のタイ ミングを制御するためのシステムコントローラ４６に供給される。モータ３２の 作動は又、コントローラ４６のコントロールの下にある。先行技術のＮＭＲのよ うにシステムコントローラとしてコンピュータを用いてもよい。ＮＭＲ装置の磁 場空間内にある少くとも上記の装置の部分は非磁性材料で作られＮＭＲ作動に全 く電磁波干渉を生しさせないか或いは僅かしか生じさせないようにしている。

被検者体内にＮＭＲ現象を生しさせるための磁場を発生し、選択された領域から の磁気共鳴データを得るためのＮＭＲ現象によって生じるＮＭＲ装置は通常の設 計のものでもよい。図示の目的のためにＮＭＲ装置は検査領域５２、即ち図示さ れた装置では愚者の手首を含む領域を通って延びている強い、一般的には一様な 主磁場を発生する静磁場発生器５０を含んでいることが示されている。ラジオ周 波数（ＲＦ）送信コイル５４は領域５２において磁気共鳴を励起するため予め定 められた周波数で作動するＲＦパルス送信器５６によってラジオ周波数パルスを 供給される。勾配磁場発生手段６０に接続された勾配磁場コイル手段５８は領域 ５２に静的磁場と重なることになる勾配磁場を選択的に加えるのに用いられる。

勾配磁場コイル手段は３つの直交する方向を向いた物理的勾配Ｃ，，Ｃ，及びＧ ｚを発生するためのＸ、Ｙ、及びＺコイルを含んでおり、これらの物理的勾配は その任意の１つ又は組合せたスライス選択、位相及び周波数コード化のために用 いることができる。図示されたシステムでは勾配磁場発生手段６０は、それぞれ 、スライス、位相、周波数勾配、Ｇ−スライス、Ｇ−位相及びＧ−周波数を発生 するためのＸ、Ｙ及びＺコイルにスライス選択、位相符号化及び周波数符号化信 号を提供する。Ｇスライス勾配は領域５２内でスライス選択のために用いられ、 Ｇ位相及び０周波数勾配は選択されたスライス内の空間的位置をコード化する。

勾配磁場は静的磁場、ＲＦ磁場と共に愚者の内部にＮＭＲ現象を発生する。しば しば、しかし、ＭＨＩの目的にとって必ずしも必要ではないが、システムは水素 −１の共振周波数で作動される。

ＲＦ受信コイル６２はＮＭＲ現象の結果として生ずるＲＦ傷信号得るために備え られ、この信号はスイッチ６４に提供される。明らかに、希望するならば、ＲＦ 受信コイルは表面コイルとして構成されることができ、−４の設計では、しばし ば行なわれているようにトランンノトコイルと同様なコイルとすることもできる 。図で、スイッチロ４の実線で図示されている位置では受信々号は像形成システ ムに含まれている受信器６６に供給され、スイッチ６４の点線で示されている位 置では受信々号は分光システムに含まれている受信器６日に供給される。像形成 のためにＮＭＲ信号は受信され、受信器６６に供給され、そこで復調されてデジ タル信号形に変換される。

デジタル化されたエコー信号は受信器６６内に含まれる２ｂデータ形成マトリツ クスに加えられる。代表的には１つの像を形成するために複数のコード化ステン ブが必要である。

１つの像についての全位相コード化ステップが終了したときマトリックスに蓄積 されているデータは、例えば２次元高速フーリエ変換（２ｂＦＦＴ）を行うデジ タル計算機からなる像形成ユニット７０に供給される。ここで位相−周波数情報 は位置によってマツプ化されて像となり、各ビクセルの信号の振幅は像の明るさ を制御するのに用いられる。結果としてできた像はイメージメモリ７２に蓄積さ れる。

図示した装置では被検者の手首の関節はモータ３２の作動によって所定の通路に 沿って前後に振動し、関節が移動通路に沿った多数の異なった位置にあるときに 関節の像が得られる０例としてだけであるが、関節が第１図に示されているよう に中央の位置にあるときに像を得ることができ、そこから左右に１０度の間隔で ピボット運動したときも像を得ることができる。タイミングシリンダ４０のタイ ミングマークの角間隔は、ＮＭＲ装置の作動を制御するマスタータイミングパル スが発生される角変位！を決定し、従って像が得られる角度位置を制御すること になる。移動通路に沿った各位Ｉで得られる像は、動的表示変換器７４に供給さ れ、ここでは像メモリ７２から連続像が高速で読み取られ、スイッチ７６を経て 表示装置７８に運動する手首関節の運動像表示を提供する。

ＮＭＲ分光分光装動作のためにはスイッチ６４及び７６が図示された点線の位置 に動かされる。システムは水素−１、＊−３１、ナトリウム−２３、炭素１３等 の若干の元素について調整されている。受信器６日では、サンプルから受信コイ ル６２によって採取されたＲＦ傷信号復調されデジタル信号形に変換される。

受信器６日の出力は高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）８０によって周波数領域に変 換される０手首間節の振動運動の間、ＦＦＴ８０から得られた周波数スペクトル は、スペクトルメモリ８２に蓄積され、スイッチ７６を経て表示器７日に供給さ れる。この装置では手首関節がくり返し動く時間間隔の間発生する変化は表示器 で見ることができる。又、移動通路に沿った異なる位置における手首関節に関す る情報を得ることにより、異なる位置における手首のスペクトルの差も観察する ことができる。異なる位置における手首について得られたスペクトルの表示には 位置のラベルが付けられる。ＭＲＳシステムの制御要素のためのタイミングパル スはシステムコントローラ４６によって供給され、これは更にフォトセル４４か らマスタータイミングパルスを供給される。

第１図に示されたシステムの像モードにおける動作を第２図のパルスシーケンス 時間図表を参照して説明する。被検者の手首の動的像を得るために被検者の手は ストラップ１４によって可動支持部２２に取り付けられ、手首の上にある被検者 の腕はストラップ１６によって静止支持部２０の上に取り付けられる。

それからモータ３２が作動して手首関節の振動運動を行うために可動支持部２２ に振動運動を与え、その上に支持されている被検者の手を動かす。マスタータイ ミングパルス９２はピボット軸２６に取付けられたタイミングシリンダー４０上 のタイミングマークに反応するフォトセル４４の出力部に生ずる。図示のために マスタータイミングパルスは可動支持部材の回転の１０″ごとに生ずることが示 されており、そのタイミングパルスは関連するＮＭＲ装置の作動を制御するのに 用いるシステムコントローラ４６に供給される。再び、図示のためのみであるが 、スピンエコーバルスンーケンスを用いるＮＭＲ装置の動作が示されている。

このシーケンスは１８０°ＲＦパルスに追従された９０’ＲＦパルスの例を示す 。又、表示を簡単にするために単一スライス作動が示されている。もちろん、若 し望むならば、マルチスライス作動も用いることができる。

第２図に示されているようにタイミングパルス９２は手首関節の時計方向の１０ °の回転の時間Ｔ１において発生する。第２図における十及び−信号は手首の位 置の中心０°から時計方向及び反時計方向を示す。前記タイミングパルスに反応 して９０°ＲＦパルス９４がＲＦ送信コイル５４によって送信器５６から領域５ ２に加えられ、水素プロトンスピンの純磁化ベクトルの回転を９０°行なわせる 。同時にＲＦパルス動作の間、領域５２内のスライス選択のためスライス勾配磁 場が加えられる。次に、時間Ｔ！において位相符号化のために位相符号化勾配９ 日が加えられる。同時に周波数又は読出し勾装置００が加えられる０時間Ｔ。

では１８０’ＲＦパルス１０２及び位相勾配置０４が同時に加えられる。その後 、時間Ｔ４には、スピンを再位相化しスピンエコーを発生するために周波数勾配 １０６が加えられる０周波数勾配を加えている間、スピンエコー信号を集めるた め受信器６６は受信ゲート信号１０８によってゲートされる０次に、手首関節が 時計方向に２０°回転したときの時間Ｔ、では、手首の他の像を形成するのに用 いられる情報を得るため上記のパルスシーケンスがくり返される。良く判ること であるが、ここに含まれている簡略化されたパルスシーケンス時間図表には示さ れてないが実際には作動中に他の補償的勾配が加えられる。

マスタータイミングパルス９２の制御の下に時計方向及び反時計方向の両方の回 転の間の手首運動の各ｌＯ°間隔の像を形成するための情報が得られる。図示さ れた単一スライス作動では手首関節の中性点から両方向に３０’までの回転につ いて全体で１４枚の像の情報が得られた。手首の振動速度と十分な濃度（コント ラスト）の解像を得るために必要な最小くり返し時間Ｔ、とによって手首の各サ イクルについて１４枚の像情報を得ることは可能でないかも知れない。このよう な場合には変更タイミングパルスを用いて例えば７枚の像の情報を得、その排他 の変更パルスを用いて残りの７枚の像の情報を得ることができる。

よく理解できるようにスライスの選択と周波数（又は読出し）勾配は一定に保た れ、その間、位相符号化勾配は、完全な像を得るのに充分な情報を得るために多 （の異なるレベルにステップされる。受信器６６では信号は復調され、デジタル 信号形に変換される。受信器に含まれるデータ蓄積メモリに完全な像のデータが 集められたとき、このデータは像形成ユニット７０に送られ、ここでは２ＤＦＦ Ｔによりデータは２次元に変換される。２次元像データは像メモリ７２に蓄積さ れ、そこから個々の像を動画像に変換するために動的表示変換器７４に供給され る、動画像表示データはスイッチ７６を通って表示器７８に供給される。明らか に、２次のブレーバックのための情報の記録も考慮されている。

次に、ＭＲＳモードの分光動作を示す第３図のパルスシーケンス時間図表を説明 すると手首関節の時計方向への回転の間、時間Ｔ１に発生されるタイミングパル ス９２は、ＲＦパルス１１０を発生する結果となり、このＲＦパルス１１０は領 域５２に加えられ、例えば燐の核スピンをその平衡点位Ｉから遠ざけるように純 磁化ベクトルを回転させる。９０°ＲＦパルスを用いてもよい。ＲＦパルス作動 の間、同時にスライス勾配磁場１１２が領域５２内のスライス選択のために加え られる。

その後、時間Ｔ２において受信器６日は受信器コイル６２に発生したサンプルか らのＲＦ倍信号受信するため、受信ゲート信号１１４によってゲートされる。

（上述したように、ＭＲＳモードの作動のためにスイッチロ４と７６は点線位置 に動かされる。）時間Ｔ、では、パルスシーケンスは手首関節が時計方向に２０ °の位置に達するまで回転する間、分光情報を得るために（り返される。上記の ＭＲＩ動作モードと同様に手首の運動の各１０°間隔ごとに動作はくり返される 受信器６８では信号は復調されデジタル信号形に変換される。良く理解できるよ うに、燐のような元素から受信した信号は身体内に燐が自然に存在する量が小さ いために水素からの信号よりは実質的に弱い。ＳＮ比（ＳＮＲ）を改善するため に信号平均化法が一般に用いられるが、これはシーケンスが多数回くり返され、 受信々号は合計されて非ランダム信号がランダム信号よりも１かに大きな量に増 加するものである。平均化は受信器の中で行ってもよい、その後、ＦＦＴ８０に おいて周波数対振幅領域に変換するために高速フーリエ変換が行なわれる。ＦＦ Ｔ８０からの出力はメモリ８２及びスイッチ７６を経て表示器７８に送られ、選 択されたスライス間の異なる化学的物質を異なった周波数で識別する図式表示を 行う。

図示した分光的検査方法では試験される各関節位置において同様なスライス勾配 が用いられる。異なったスライスについては異なった手首位置において異なった スライス勾配を用いて検査してもよい。又、上記の分光検査プロセスを単にくり 返すだけで各手首位１について、２つ又はそれ以上の分光信号の組合せを得るこ とができる。これらの組合せは、手首の運動時間中に起こり得る変化を検査する のに用いられる。又、ＭＲ３信号の局地化を増加する他のパルス技術をサンプル の全スライスを含む図示された動作の代りに用いることもできる。標準的な局地 化技術は公知である。

ＮＭＲ検査の間、関節のくり返し機械運動の間に負荷を与えることは、単に被検 者の関節に曲げの力を加えるだけでよい。力の方向は被検者がこのような力を加 えることのできる任意の方向でよい。手首の関節については運動方向、運動と反 対の方向、或はこれらと垂直な方向の力の成分の全てが可能である。本発明の実 施に用いられる運動や負荷はテニスラケットのスイング、スライス切り、鋸切り 、縫物等の実生活の状況をノミュレートすることができる。

本発明は特許法の要求に従って詳細に説明したが、他の変形や改良は当業者にと っては自明のことである。上述のようにＮＭＲ装置は例示の目的のためだけに示 した第２図、第３図のパルスシーケンスを用いる動作に制限されるものではない 、実際にはスライス選択勾配の位相ずれ効果を補正するためにパルスノーケンス の中に補償勾配が含まれている。補償勾配の使用に加えてＮＭＲ装置の動作に用 いることのできる多くの他のパルスシーケンスが知られている。例えば第３図に 示されているＭＲ３動作は９０°のＲＦパルスのみを使用しているが第２図に示 されているタイプのスビンエコーシーケンズでは、スライス選択勾配に続いて１ ８０°パルスが適用され、その後、受信機はスピンエコーの発生の間ゲートオン される。

スピンエコー作動の代わりにフィールド又は勾配エコー技術を用いてもよく、こ れは再位相化を行うために磁場勾配が逆転されるものである。この技術は非常に 高速の走査、例えば３０　ｍ５ｅｃのような短いくり返し時間の走査を可能にす る。ＳＮ比を改善するためにしばしば９０°よりも小さいフリップ角が用いられ る。高速ＭＲ走査技術はＧＲＡＳＳ　（安定状態における勾配回復法）及びＦＬ ＡＳＨ（高速度低角度ショット）走査を含む。又、くり返し時間Ｔ、の間に第２ の１８０°パルスが加えられ、第２のスピンエコーが集められて分離して処理さ れるマルチエコー動作を用いることもできる。得られた第２の像は、第１と第２ のエコーの受信時間の間の関節の運動により、第１の像からずれている。そして この付加的な像は動的画像表示の中に含めることができる。更に、エコ一平面化 像作成法を用いることもでき、これは１つの送信−受信間隔内の一連の連続的な スピンエコーから完全な像の符号化が得られるものである。この動作によって所 定の取得ライン内の連続的なスピンエコーが、各送信−受信間隔を存するデータ の分離像を位相コード化するよりもむしろ位置情報をコード化するのに用いられ る。

この技Ａｍを用いるとマスタータイミングパルスによって始められた各送信−受 信作動について完全な像が得られる。

本発明では信号平均化法が、ＳＮ比を改善するために用いられ、この場合、運動 の間に身体部分が同し位１にあるときに得られるエコー信号が合計される。運動 する身体部分がそのくり返し運動の間、同し位Ｗにあるときはタイミング信号の 発生なしには、このような信号平均化は不可能である。信号平均化は全体の像が 短い時間周期内に発生されるようなエコ一平面化像形成法や他の技術を用いると きに特に重要である。

上述のように、マルチスライス動作は、もし望むならば次のような場合に用いる ことができる。すなわち、ＮＭＲ信号が必ずしも第１のスライスに隣接しない関 連するスライスから得られるように、ＲＦ中心周波数と異なる値についてのパル スノーケンスのくり返しを含むような動作の場合である。異なった周波数の１８ ０°ＲＦパルスを用いて、送信−受信期間の間、異なったスライスから加算的な 信号集積が行なわれる。

本発明は運動する関節の検査に限定されないことは明らかである。分光又は像信 号は関節それ自体から得ることなしに関節の運動によって影響を受ける身体部分 からも得ることができる。このような検査は運動関節の運動側又は静止側のどち らでも行うことができる。又ＮＭＲ像は図示されたように多数の位置にある替り に関節がその運動通路に沿った所定の１つの位置にあるときのことを考慮してい る。

手首以外の関節、例えば指、足指、肘、膝、顎、肩及び腰の関節のくり返し運動 も考慮している。関節運動を制御するために身体の他の部分を収容する支持手段 の変形は、当業者の能力の範囲内にある。又、本発明は実施例のように平面内の 振動運動に限られない。手首又は他の関節の２次元運動だけでな（，３次元運動 も考慮されている。使用された運動のタイプにかかわらず対応するタイミングパ ルスの間の人為的運動を最小にするために、関節は物理的に同じ位置にあること を必要とする。何故ならばこれらのＮＭＲパルスシーケンスは像を作るのに複数 の観点（又は位相コード化ステップ）を必要とするからである。又、マスタータ イミングパルスを発生する他の手段は可動支持手段と関連する関節の位置に依存 し、開いた又は閉したループシステムの何れかを含むように用いることができる 。もしステッピングモータ３２を用いるならば、そしてもしモータの軸位置とモ ータ駆動信号との間に直接の関係があるならばタイミング信号は可動支持部材に 付属している可動タイミングエレメントからよりもむしろモータ駆動信号から直 接得ることもできる。

流体モータ又は電気モータのような適当なモータ手段を用いることができる。

もしモータ手段が磁場の中に位置するならばＮＭＲ信号の生成及び検出に干渉し ないようなモータが必要とされる。もしＮＭＲ装置の磁場空間の外側で用いるな らば磁性材料を含むモータを用いることもできる。

もし、望むならば、患者が固定される支持手段の移動部分はモータ３２による代 わりに患者によって直接動かされてもよい。このような作動方法では、もし望む ならば、モータ３２と関連する結合手段は装置から除去することができる。この ような装置では可動支持部材２２は所定位置に向けて弾性的に力を加えられるか 又は衝撃吸収手段のような運動減衰手段に結合されて関節が運動通路に沿ってく り返し運動を行っている間、関節に負荷力を与える。しかし、ＮＭＲシステムの くり返し時間（ＴＲ）は、＠者に与えられる運動の速度によって変動する。又、 上述したようにＲＦコイル５４は送信及び受信の両方の目的に用いることができ る。従って別のＲＦコイル６２の必要性を省略することができる。

更に、ＮＭＲパルスシーケンスを位置と同期させるために用いる位置センサ手段 はＮＲＭシステムの動作と干渉しない限りは支持手段を必要としない独立のもの として使用することができる。

上述の及び他の同様な変形と改良は請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲 内に含まれることは勿論である。

要　約 像形成又は分光の目的で患者の運動する関節から生体内の核磁気共鳴データを得 る装！で、患者の手と下腕（１２）を支持するための支持台（１０）を含む。

支持台（１０）は固定部（２０）とモータ（３２）によって振動するピボット支 持の可動部（２２）を含む、ピボットシャフト（２６）はシャフト軸（２８）の 周りに矢印（３０）の方向にピボ７）運動するように可動部材（２２）を支持す る。ストラップ（１４）と（１６）は患者の手と下腕をそれぞれ支持台の固定部 と可動部に取付け、それによって患者の手首関節がモータ（３２）の作動中、所 定の通路に沿って振動するようにする。タイミングマークをその上に付したタイ ミングシリンダ（４０）がシャフト（２６）に取り付けられ、光フアイバ部材（ ４２）を通ったタイミングマークの像に反応するフォトセル（４４）によってマ スタータイミングパルスを発生させる。一般的な設計の核磁気共鳴装置が愚者の 手首の領域（５２）内に磁場を発生させ磁場によって作られた核磁気信号を検出 する。マスクタイミングパルスは手首関節の振動の間磁気共鳴装置の作動を制御 Ｈして手首の運動の通路に沿った異なる点において像信号と分光信号を作る。像 モードで作動している間、動いている手首関節の動画像表示が表示器（７８）で 表示される。分光モードではスペクトルデータが表示器（７８）に表示される。

国際調査報告　ｆ’ｃＴ／ＬＩＳ　９１１０７１７７

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．被検者の関節等のような身体部分の運動の効果を検査する以下の構成からな る医療用検査装置、 被検者に取り付けられ身体部分の運動を通路に沿って制御する支持手段、前記通 路に沿った身体部分の運動の間支持手段の位置によってマスタータイミングパル スを生成する手段、身体部分の運動の影響を受ける被検者の位置に適用するため に静的磁場及び高周波磁場を含む磁場を発生し、そこにＮＭＲ現象を発生させ、 前記ＮＭＲ現象によって発生されたＮＭＲ信号を検出するＮＭＲ手段、および前 記通路に沿った身体部分の運動の間、前記ＮＭＲ手段のくり返し動作のためにマ スタータイミングパルスに反応してＮＭＲ手段を制御する手段。
2. ２．前記制御手段が前記通路に沿った少なくとも１つの選択された位置における ＮＭＲのくり返し作動のための手段を含む請求項１に記載の医療検査装置。
3. ３．ＲＦ信号が前記ＮＭＲ手段によって検出され、そして前記ＮＭＲ手段は前記 ＲＦ信号に反応して像を作る手段を含む磁気共鳴像作成手段からなる請求項２に 記載の医療検査装置。
4. ４．前記ＲＦ信号がスピンエコー信号からなる請求項３に記載の医療検査装置。
5. ５．前記ＲＦ信号が勾配エコー信号からなる請求項３に記載の医療検査装置。
6. ６．ＮＭＲ手段を制御する前記手段は身体部分が前記通路に沿った多数の異なる 位置にあるときにＮＭＲ手段を作動させ、運動する身体部分が通路に沿った異な る位置にあるときの像を生成させる手段を含む請求項３に記載の医療検査装置。
7. ７．前記異なる位置にある運動する身体部分について得られた像の動的画像表示 を提供するための手段を含む請求項６に記載の医療検査装置。
8. ８．前記支持手段が非磁性的であり、少なくともその一部が前記ＮＭＲ手段によ って発生された磁場の中にある請求項１に記載の医療検査装置。
9. ９．身体部分を前記通路に沿って動かすように前記支持手段を作動させるための モータ手段を含む請求項１に記載の医療検査装置。
10. １０．前記支持手段が第１及び第２支持部材、前記支持部材を相互に移動するよ うに相互に連結する手段、前記第１及び第２の支持部材を被検者の関節の両側に 取付ける手段からなり、ＮＭＲ手段と第１支持部材は相対的に静止し、ＮＭＲ手 段と第２支持部材は装置の作動時相対的に移動可能である請求項１に記載の医療 検査装置。
11. １１．前記相互連結手段は、前記第１及び第２支持部材をピボット的に相互連結 する手段を含む請求項１０に記載の医療検査装置。
12. １２．前記ＮＭＲ手段は検出されたＮＭＲ信号に反応して分光データを生成する 磁気共鳴分光器手段からなる請求項１に記載の医療検査装置。
13. １３．被検者の関節等のような身体部分の運動の影響を受ける被検者の領域から 生体内ＮＭＲ信号を得る方法において、その領域内に磁気共鳴現象を生じさせ、 前記磁気共鳴現象に反応して磁気共鳴データを得るためのＮＭＲパルスシーケン スを有するＮＭＲ装置を用いる以下のステップからなる方法。 １つの通路に沿って身体部分の運動を生じさせること、前記通路に沿った身体部 分の運動の多数の点において前記通路に沿った身体部分の位置に反応してマスタ ータイミング信号を発生すること、身体部分の位置とＮＭＲパルスシーケンスを 同期させるためマスタータイミング信号を用いて身体部分が前記通路に沿った多 数の異なる位置にあるときに身体部分の運動の間、その領域から磁気共鳴データ を得ること。
14. １４．ＮＭＲ信号が前記身体部分を含む領域から得られる請求項１３に記載の方 法。
15. １５．磁気共鳴データを用いて前記異なる位置における身体部分の領域の分離し た像を形成すること、領域の動画像表示のために分離した像を連続的に表示する こと、を含む請求項１４に記載の方法。
16. １６．身体部分の運動を作り出すステップが前記患者と作動的に結合しているモ ータ手段によって前記身体部分を前記通路に沿って移動させることを含む請求項 １３に記載の方法。
17. １７．磁気共鳴データから分光データを得て、前記分光データを表示することを 含む請求項１３に記載の方法。
18. １８．前記磁気共鳴データを得る間、前記運動の少なくとも一部の間身体部分に 負荷の力を加えることを含む請求項１３に記載の方法。
19. １９．身体部分に負荷の力を加えるステップは被検者により身体部分に随意筋の 力を加えることを含む請求項１８に記載の方法。
20. ２０．身体部分の運動は被検者の随意筋作用によって行なわれる請求項１３に記 載の方法。