JPH0690931A - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - Google Patents

核磁気共鳴を用いた検査装置

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JPH0690931A
JPH0690931A JP4247619A JP24761992A JPH0690931A JP H0690931 A JPH0690931 A JP H0690931A JP 4247619 A JP4247619 A JP 4247619A JP 24761992 A JP24761992 A JP 24761992A JP H0690931 A JPH0690931 A JP H0690931A
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JP
Japan
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magnetic resonance
testee
nuclear magnetic
magnetic field
head
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JP4247619A
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Inventor
Yukio Yabusaki
征雄 薮崎
Munetaka Tsuda
宗孝 津田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は被検者に少しでも楽に検査を受
けられるように出来るMRI装置を提供することに有
る。 【構成】頚椎とプローブとの間に空気などの流体が入る
袋状のものを設置した構成にした。 【効果】本発明によれば、局部的な荷重を分散させるこ
とが出来、長時間の検査を苦痛なく受けることが出来る
ようになる。又、被検者が自分で流入量を調節できるの
でより各個人の体型に合った形状にすることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。)。
【0005】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。
【0006】〔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。
【0007】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。
【0008】〔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。
【0009】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。
【0010】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T
2 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。
【0011】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。
【0012】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(図3参照)。
【0013】図1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
3,14,12(図2参照)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X,Y,
Z傾斜磁場コイルを駆動する電源が16,17,15で
ある。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1及び図2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3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3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±Δ
ωを有しているので 〔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
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 〔数4〕Δω′=γyGy Δt 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
て 〔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。
【0014】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被検者と直接接するプ
ローブのマンマシンインターフェイスが重要な課題とな
っている。例えば頭部を固定する場合にヘッドレストが
被検者の体型に合っていないなどの状態ではMRIによ
る検査は比較的長時間同じ姿勢でいる必要が有ることか
ら苦痛を伴いどうしても動いてしまう。頭部を固定する
一つの方法としてX線CT装置用の頭部固定装置が特開
昭63−156608号に詳細な記載がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はCT撮
影時における撮影の度に断層部位がずれてしまうという
問題を解決するには有効な構成である。しかし、撮像部
位の再現という面に主眼がおかれており、被検者に対す
る配慮はされていないという問題点が有る。即ち、MR
Iでは検査に比較的長時間かかり、被検者は検査中は動
かないでいる必要が有る。検査中に動いてしまうと画像
の流れが生じたり、ひどい場合には診断が出来なくなっ
てしまうことが有る。このような場合には再度撮像する
ことになるが、被検者にとっては撮影時間が更に長くな
り、同じ姿勢でじっとしている時間が伸びるので余計に
動きやすくなってしまう。本発明の目的は被検者に少し
でも楽に検査を受けられるように出来るMRI装置を提
供することに有る。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、特に頚椎の検査において頚椎とプローブとの間に空
気などの流体が入る袋状のものを設置することで達成で
きる。更に、その袋状のものに被検者自信で空気などの
流体を出し入れできるようにすることでより快適な姿勢
で検査を受けられるように出来る。
【0017】
【作用】頚椎の検査では一般にベッド点板と首との間に
隙間が出来てしまう。そのためこのままの状態では検査
中に局部的に荷重がかかり長時間の検査では苦痛になっ
てくる。そこでこの隙間に空気などの流体が入る袋状の
ものを設置し、その中に空気などの流体を出し入れする
ことで前記隙間を無くすことが出来る。空気などの流体
であるため前記隙間の形状に合ったように変形し、局部
的な荷重を分散させることが出来る。又、被検者が自分
で流入量を調節できるのでより各個人の体型に合った形
状にすることが出来る。
【0018】
【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。
【0019】図1は、送受信を1つのコイルで行うシン
グルコイル方式水平磁場型MRI装置概略構成図であ
る。図1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。本実施例ではコイル8を送受信兼
用コイルとしているが、送信及び受信を別々のコイルで
行っても良い。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1ではコイル13,1
4,8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,順番にこだわる必要はない。
【0020】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。
【0021】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。本実施例では静磁場の発生
はコイル18による常電導方式としたが、励磁時以外は
電源19が不要な超電導方式でも良い。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22上を移動可能に構成されている。
【0022】図2は図1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。
【0023】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、例えば頭部用あるいは
頚椎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。
【0024】以下本発明の一実施例を図を用いて詳細に
説明する。図4は頭部用あるいは頚椎用コイル8に被検
者20の頭部が入った状態の軸断面図である。被検者2
0の頭部は頭受け50で支持されている。本実施例では
頭受け50上で被検者20の首に当たる部分に伸縮自在
な材質から成る袋60を設置した一実施例を示した。袋
60に空気などの流体を注入することで頭受け50と被
検者20の首との間の隙間の形状に合った状態で隙間を
埋め、枕を用いたのと同様に被検者20の首に荷重が一
様にかかるように作用する。従って、被検者20は長時
間同じ姿勢でいることの苦痛が軽減され比較的長時間動
かずに検査を受けることが出来る。また、本実施例では
示さないが袋60に空気などの流体を検査前のセッティ
ング時に被検者自身が注入あるいは排出できるようにす
ることでより被検者20が快適な状態にすることが出来
る。更に、図4に示す実施例では被検者20の頭部の額
部分と顎の部分も同様な構成の袋70,71で圧迫する
ことで被検者20を頭部用あるいは頚椎用コイル8に固
定できるように構成した。袋70,71で被検者20の
頭部を上から圧迫することで被検者20の頭部が頭受け
50に押し付けられるようになり固定することが出来
る。
【0025】以上の説明では組み合わせた場合について
説明したが、これらを個々に用いて構成しても良いこと
は言うまでもないことである。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、局部的な荷重を分散さ
せることが出来、長時間の検査を苦痛なく受けることが
出来るようになる。又、被検者が自分で流入量を調節で
きるのでより各個人の体型に合った形状にすることが出
来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】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。
【図3】スピンエコー法シーケンスの説明図である。
【図4】本発明の一実施例の軸断面図である。
【符号の説明】
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、15,16,17,19…電源
部、18…静磁場を発生させるコイル、20…被検者、
21…ベッド、22…支持台。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9219−2J G01N 24/02 H

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、前記信号検出手段の
    内側に被検体を局部的に支持する手段を設けたことを特
    徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
  2. 【請求項2】上記支持手段として流体を用いたことを特
    徴とする請求項1に記載の核磁気共鳴を用いた検査装
    置。
  3. 【請求項3】上記支持手段として流体を被検者自身が調
    節できるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の
    核磁気共鳴を用いた検査装置。
  4. 【請求項4】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3に記載の核磁気共鳴を用いた
    検査装置。
  5. 【請求項5】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4に記載の核磁気共鳴を
    用いた検査装置。
  6. 【請求項6】上記信号検出手段の内側に被検体圧迫手段
    を設けたことを特徴とする請求項1に記載の核磁気共鳴
    を用いた検査装置。
  7. 【請求項7】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6に記載の核磁気共鳴を用いた検査装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006110043A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Hitachi Medical Corp 磁気共鳴イメージング装置における磁界発生装置
JP2014073294A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Toshiba Corp Rfコイル装置、及び、磁気共鳴イメージング装置
WO2023171929A1 (ko) * 2022-03-11 2023-09-14 주식회사 씨비에이치 다기능 침대형 장치

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