JPH0767853A - 磁気共鳴映像装置及び方法 - Google Patents

磁気共鳴映像装置及び方法

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JPH0767853A
JPH0767853A JP6141586A JP14158694A JPH0767853A JP H0767853 A JPH0767853 A JP H0767853A JP 6141586 A JP6141586 A JP 6141586A JP 14158694 A JP14158694 A JP 14158694A JP H0767853 A JPH0767853 A JP H0767853A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 時間的に変化する電界を発生することによっ
て磁界の傾斜を生成し、１つの物体のリアルタイムな画
像を発生するＭＲＩ装置を提供する。 【構成】 ＭＲＩ装置において、互いに平行に設けられ
かつ円筒形状で形成された複数本の導体ワイヤと、上記
複数本の導体ワイヤを上記導体ワイヤの一端で接続する
第１のリング導体と、上記複数本の導体ワイヤを上記導
体ワイヤの一端と反対の他端で接続する第２のリング導
体と、上記物体のラーモア周波数よりも低い第１の周波
数を有し、時間的に変化する電界を発生するための手段
と、上記第１の周波数よりも非常に低い第２の空間周波
数で、上記時間的に変化する電界を互いに対向するワイ
ヤの対の間に連続的に印加するための手段とを備え、上
記時間的に変化する電界は上記物体において線形の磁界
の傾斜を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴映像装置（磁
気共鳴イメージング装置）及び方法に関し、より詳しく
は、映像体における傾斜した磁界を発生する装置及び方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に図示されかつ、参照文献としてこ
こに含まれる米国特許第４，９５２，８７８号において
開示された磁気共鳴映像装置（以下、ＭＲＩ装置とい
う。）のような従来技術のＭＲＩ装置は、均一な静止磁
界Ｈ0を発生するための磁石システム２と磁石供給電源
６とを備える。磁石システム４と供給電源８とは、傾斜
した磁界を発生し、高周波増幅器１２に接続された高周
波コイル１０は無線周波数の交番磁界を発生する。磁石
システム２と磁石供給電源６によって発生された均一な
磁界Ｈ0はｚ軸に沿って映像体内に形成され、当該物体
内にｚ軸に沿って整列するような傾向で複数の核を生じ
させる。当該複数の核は、次の数１に従ってそれらのラ
ーモア周波数でｚ軸の回りで歳差運動をする。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここで、ω0は磁界強度Ｈ0におけるラーモ
ア（Larmor）周波数であり、γは磁気回転比又は回転磁
気比である。磁気回転比γは定数であり、原子よりも小
さい特定の粒子又は分子の特性を示す。例えば、水の陽
子に対する磁気回転比γは４．２６ｋＨｚ／ガウスであ
る。従って、１．５テスラの分極磁界Ｈ0において、水
の陽子の共鳴（共振）周波数又はラーモア周波数は約６
３．９ＭＨｚである。典型的な映像化（イメージング）
のシーケンスにおいては、複数の高周波コイル１０はラ
ーモア周波数ω0に中心周波数を有する高周波信号を発
生するために用いられる。この高周波信号と組み合わせ
たときに、磁界の勾配又は傾斜Ｇzは、ラーモア周波数
ω0で中心周波数を有する共鳴周波数を有するｘ−ｙ平
面に沿った物体を介して選択されたスライス（薄い一切
れ）におけるただ複数の核が励起されエネルギーを吸収
するように、複数の勾配コイル４を用いて発生される。
次いで、勾配コイル４は、ｘ軸とｙ軸に沿って磁界の傾
斜を生成するために用いられる。一般的に言えば、ｘ軸
の勾配Ｇxは、周波数によって連続的に歳差運動する複
数の核を空間的に符号化し、ｙ軸の勾配Ｇyは上記複数
の核をパルス位相符号化するために用いられる。
【０００５】複数の高周波コイル１０は図２において図
示されているように、“鳥かご”又は“リスかご”の形
状の設計で形成することができる。他の高周波コイルの
設計はまた、米国特許第４，７１７，８８１号と、米国
特許第４，７５７，２９０号と、米国特許第４，８３
３，４０９号と、米国特許第４，９１６，４１８号と、
米国特許第５，０１７，８７２号と、米国特許第５，０
４１，７９０号と、米国特許第５，０５７，７７８号
と、米国特許第５，０８１，４１８号のような文献にお
いて公知である。複数の高周波コイル１０は、当該コイ
ルの複数本のアンテナワイヤ３０にわたってラーモア周
波数の近傍の周波数で回転する円偏波の高周波磁界を発
生する。複数の高周波コイル１０はまた、物体からの複
数の信号を検出するために用いられ、上記検出された複
数の信号を信号増幅器１４及び位相検出整流器１６を介
して通過させ、制御装置１８に出力する。
【０００６】上記の処理の説明は、以下に詳細に与えら
れる。複数の核のスピンは、次の数２によって磁気回転
比γを用いてそれらの磁気モーメントμｂに関係してい
る。当該明細書において、本来記号の上に上線を引くバ
ーを、記号の次に続いてｂを付しており、例えば、記号
μに続いてｂを付してμｂとしている。
【０００７】
【数２】
【０００８】図３を参照すれば、１個の核１は磁気モー
メント３を有する。すべてのスピンには次の数３によっ
て定義される全体の周囲の磁界Ｈｂが印加されている。
【０００９】
【数３】
【００１０】全体の磁界Ｈｂの結果として、トルクＴｂ
は各スピン上に生成される。図３を参照すれば、全体の
磁界Ｈｂは核１上にトルクＴｂを生成して、複数の核１
に対して歳差運動を生じさせる。生成されたトルクＴｂ
は次の数４によって定義される。
【００１１】
【数４】
【００１２】上記の数式を代入しかつそれを変形するこ
とによって次の数５及び数６を得る。
【００１３】
【数５】 又は
【数６】
【００１４】上記数６から、各スピンの微分の空間的な
位相増分ｄΦｂは、各スピンΦｂの方向と、磁気回転比
γによって乗算された周囲の磁界Ｈｂとのクロス乗積
（交差積、外積、又はベクトル積ともいう。）に関係し
ている。上記の数式を代入することによって次の数７及
び数８を得る。
【００１５】
【数７】 又は
【数８】
【００１６】ここで、ｄθｂはｚ軸に垂直な軸の回りの
μｂの歳差運動の空間位相の微分増分であり、ｄφｂは
ｚ軸７の回りのμｂの歳差運動の空間位相の微分増分で
ある。従って、各磁気モーメントμｂの時間的に変化す
る（時変）角度の関係は印加される周囲の磁界Ｈｂによ
って制御される。ｉｂｈx＋ｊｂｈyがラーモア周波数で
φｂと同期して回転しているとき、μｂの微分増分ｄθ
ｂが生成される。しばしば、複数の高周波コイル１０は
ｉｂｈx＋ｊｂｈyの値を選択的に選ぶことによってラー
モア周波数ω0で回転するそのような円偏波高周波磁界
を生成するために用いられる。結果として、相互作用の
エネルギーＷmは上記複数のスピンに伝送され、次の数
９と数１０とによって与えられる。
【００１７】
【数９】
【数１０】
【００１８】もし複数のスピンが、ｉｂｈx＋ｊｂｈyに
印加の前に最小のエネルギーＷmの状態を緩和、弛緩又
は軽減させることを可能にする周囲を取り巻く媒体に接
続されるならば、複数のスピンの離散的な体積又は容積
に対するθｂの平均値は最小値となるであろう。このと
き、ある離散的な体積における各磁気モーメントμｂの
ベクトル和は、ｚ軸に沿って整列している正味の磁化Ｍ
ｂを生成するであろう。ｚ軸に垂直な軸の回りにｉｂｈ
x＋ｊｂｈyによって生成された複数のスピンθｂの歳差
運動は、上記正味の磁化Ｈmと、空間位相φを有する横
断面の成分の磁化ＭTｂとを与える。横断面の磁化ＭTｂ
の強度は、各離散的なサンプルの体積におけるスピンの
数と、これらの複数のスピンの以前の励起と弛緩の履歴
との関数である。横断面の磁化ＭTｂは、自由空間の誘
電率μ0の誘電体を介した全体の回転する磁束密度ＢTｂ
の強度の成分である。ここで、
【００１９】
【数１１】
【００２０】もしアンテナループがｚ軸に垂直なその領
域ベクトルを用いて置かれるならば、当該アンテナルー
プはＢTｂの時間導関数に比例しかつ、当該導通性アン
テナループの幾何形状の関数であり、それぞれＢTｂの
たった１つの値を含んでいる離散的なサンプルの体積の
空間的な分布の関数である、アンテナループに誘起する
電圧を有するであろう。この関数的な依存性は、マック
スウエル−ファラディーの方程式と、実験によって決定
することができる当該アンテナの幾何形状のベクトル受
信磁界とによって与えられる。上記横断面の磁化ＭTｂ
は、次の数１２及び数１３で示すように瞬時の回転周波
数を有する。
【００２１】
【数１２】
【数１３】
【００２２】磁極のベクトル磁界Ｇｂはｈzの勾配又は
傾斜として定義され、次の数１４に従って決定される。
【００２３】
【数１４】
【００２４】図１を参照して上述したように、複数の勾
配磁石４又は他のタイプの“勾配コイル”は、画像体の
各離散的な成分に対する空間的なアドレスを提供する。
数１４によって定義される成分Ｇx，Ｇy及びＧzを有す
る磁極のベクトル磁界Ｇｂは、より長いパルス間隔にわ
たって複数の勾配コイルを駆動することによって、もし
くは、上記駆動電流の振幅をインクリメントすることに
よって、連続的にインクリメントされる。上記画像体か
らの複数の信号はフーリエ変換又は他の積分変換によっ
て解析され、これによって、複素平面において横断面の
磁化ＭTｂの空間的なアドレスの数学的な表現を生成す
る。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多くの
従来技術における問題は、当該画像を生成するために必
要な時間が、例えば約６分のように、比較的長いという
ことである。この時間中に、例えば患者である画像化さ
れるべき物体は、じっと動かないままにしている必要が
ある。
【００２６】従来技術のＭＲＩ装置はまた、傾斜した磁
界が生成される方法による欠点を有している。例えば図
１の電源供給システム８と勾配磁石システム４のよう
な、傾斜した磁界を発生するシステムはこれらの電流の
振幅を精密に制御しながら、大電流を高速パルス化する
必要がある。大電流のパルス化は、しばしば耳栓でブロ
ックする必要があるドシンドシンと強打するような、い
わゆるパウンディングノイズ（pounding noise）を生成
する。多くのタイプのＭＲＩパルスシーケンスはある画
像を走査するために必要な時間を減少させることを援助
することができるが、これらの電源供給システムにおけ
る回路は、大電流の精密な制御を提供するために、非常
に高価であるとともに、極めて複雑になる。
【００２７】多くのＭＲＩシステムにおける付加的な問
題は、それらが放射再構築画像捕捉技術に対して十分に
線形的である回転する傾斜した磁界を発生することがで
きないということである。従って、これらのＭＲＩシス
テムは、そのような放射再構築のような技術によって複
数の画像を生成することができないが、この代わりに、
１つの画像を生成するために、２次元又は３次元のフー
リエ級数の一部が省略されたフーリエ級数とフーリエ変
換にたよる必要がある。
【００２８】従来技術のＭＲＩシステムはさらに、複数
の傾斜した磁界は所望された線形の傾斜した磁界の１次
の近似のみに対して生成されるという欠点を有してい
る。生成された傾斜した磁界はただ単に、上記所望され
た線形の磁界を近似するので、従来技術のシステムにお
いて用いられる画像再構築システムの幾つかは、その結
果として上記欠点を有していた。
【００２９】従って、本発明の目的は、上記従来技術に
おける他の問題点を同様の問題点を解決することができ
るＭＲＩ装置を提供することにある。本発明の１つの目
的は、複数の線形の磁界の傾斜を発生することができる
装置を提供することにある。本発明の１つの目的はま
た、時間的に変化する複数の電界を発生することによっ
て複数の磁界の傾斜を生成する装置を提供することにあ
る。本発明の別の目的は、１つの物体の“リアルタイ
ム”な画像を発生する装置を提供することにある。本発
明のもう１つの目的は、放射再構築技術によって１つの
物体の画像を発生する装置を提供することにある。本発
明のまたもう１つの目的は、２次元又は３次元のフーリ
エ変換にたよる必要なしに１つの画像を発生することが
でき、１つの物体から検出された複数の信号を処理する
代替の方法を使用するＭＲＩ装置を提供することにあ
る。本発明のまた別の目的は、磁気共鳴を含む他のアプ
リケーションにおけるのと同様に分光学においても有用
である複数の磁界の傾斜を発生するための装置を提供す
ることにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の装置は、物体の磁気共鳴映像化において用いるため
に複数の磁界の傾斜を発生するための装置であって、互
いに平行に設けられかつ円筒形状で形成された複数の導
体ワイヤと、上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワ
イヤの一端で接続する第１のリング導体と、上記複数の
導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と反対の他端
で接続する第２のリング導体と、上記物体のラーモア周
波数よりも低い第１の周波数を有し、時間的に変化する
電界を発生するための手段と、上記第１の周波数よりも
非常に低い第２の空間周波数で、上記時間的に変化する
電界を互いに対向するワイヤの対の間に連続的に印加す
るための手段とを備え、上記時間的に変化する電界は上
記物体において線形の磁界の傾斜を発生することを特徴
とする。
【００３１】また、請求項２記載の装置は、請求項１記
載の装置において、上記複数の導体ワイヤは、上記ラー
モア周波数に同調された鳥かご形状で設けられているこ
とを特徴とする。さらに請求項３記載の装置は、請求項
１記載の装置において、さらに、上記ラーモア周波数の
近傍の周波数で中心を有する周波数を有する高周波磁界
を発生するための手段と、上記高周波磁界を上記複数の
導体ワイヤに印加するための手段とを備え、上記高周波
磁界は円偏波となり、上記複数の導体ワイヤの回りで回
転することを特徴とする。またさらに、請求項４記載の
装置は、請求項１記載の装置において、さらに、上記複
数の導体ワイヤの間の上記第１のリング導体上に接続さ
れ、上記複数の導体ワイヤを上記ラーモア周波数の近傍
の周波数に同調させるための第１の組の複数のフィルタ
と、上記印加するための手段と上記第１のリング導体と
の間に接続され、上記第１の周波数を通過させるととも
に、上記ラーモア周波数をろ波除去するための第２の組
のフィルタとを備えたことを特徴とする。また、請求項
５記載の装置は、請求項１記載の装置において、上記複
数の導体ワイヤは上記物体によって発生された複数の信
号を検出し、上記装置はさらに、上記物体の画像を生成
するために、上記検出された複数の信号を処理するため
の手段を備えたことを特徴とする。
【００３２】本発明に係る請求項６記載のＭＲＩ装置
は、物体の画像を生成するためのＭＲＩ装置であって、
第１の軸に沿って均一な磁界を発生するための手段と、
上記均一な磁界と上記物体によって決定されたラーモア
周波数に等しい第１の周波数を有する第１の変調された
電圧を発生するための手段と、上記第１の周波数よりも
低い第２の周波数を有する第２の変調された電圧を発生
するための手段と、上記第１の電圧と上記第２の電圧と
を受信し、上記第１の周波数を有する第１の電界と、上
記第２の周波数を有する第２の電界とを発生するための
手段と、上記第１の電圧と上記第２の電圧とを選択的に
上記受信するための手段に印加するための制御手段と、
上記第１の電圧と上記第２の電圧の印加の後に、上記物
体によって放射された複数の信号を検出するための手段
とを備え、上記第２の電界は、上記物体において線形の
磁界の傾斜を生成し、上記制御手段はさらに、上記検出
された複数の信号を処理して画像を発生するための手段
を備えたことを特徴とする。
【００３３】また、請求項７記載のＭＲＩ装置は、請求
項６記載のＭＲＩ装置において、上記第１の電界とを上
記第２の電界とを発生するための手段は、互いに平行に
設けられかつ円筒形状で形成された複数の導体ワイヤ
と、上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一
端で接続するための第１のリング導体と、上記複数の導
体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と反対の他端で
接続するための第２のリング導体とを備え、上記第１の
電界は、上記ラーモア周波数で上記複数の導体ワイヤの
回りで回転し、上記第２の電界は、上記第２の周波数よ
り非常に低い第３の周波数で上記複数の導体ワイヤの回
りで回転することを特徴とする。
【００３４】さらに、請求項８記載のＭＲＩ装置は、請
求項６記載のＭＲＩ装置において、上記第１の電界と上
記第２の電界とを発生するための手段はまた上記検出す
るための手段であることを特徴とする。またさらに、請
求項９記載のＭＲＩ装置は、請求項６記載のＭＲＩ装置
において、上記処理するための手段は、上記物体の画像
を生成するための放射再構築技術を用いることを特徴と
する。また、請求項１０記載のＭＲＩ装置は、請求項６
記載のＭＲＩ装置において、上記処理するための手段
は、上記検出された複数の信号を処理して上記物体の画
像を生成するときに、ベッセル関数を含む少なくとも１
つのルックアップテーブルを用いることを特徴とする。
さらに、請求項１１記載のＭＲＩ装置は、請求項６記載
のＭＲＩ装置において、上記処理するための手段は、上
記検出された複数の信号を処理して上記物体の画像を生
成するときに、ゾンマーフェルトの積分に対する解を含
む少なくとも１つのルックアップテーブルを用いること
を特徴とする。
【００３５】またさらに、請求項１２記載のＭＲＩ装置
は、請求項６記載のＭＲＩ装置において、上記検出する
ための手段は、上記第２の電圧が第１の極性を有すると
きに上記複数の信号を検出し、上記第２の電圧が上記第
１の極性とは反対の第２の極性を有するときに上記複数
の信号を検出し、上記制御手段は、互いに反対の極性で
検出された上記複数の信号を加算し、これによって、上
記複数の信号におけるエラー成分をキャンセルすること
を特徴とする。また、請求項１３記載のＭＲＩ装置は、
請求項６記載のＭＲＩ装置において、上記検出するため
の手段は、上記第２の電圧が第１の極性を有するときに
上記複数の信号を検出し、上記第２の電圧が上記第１の
極性とは反対の第２の極性を有するときに上記複数の信
号を検出し、上記制御手段は、互いに反対の極性で検出
された上記複数の信号を引き算して上記複数の信号にお
けるエラー成分を決定し、上記エラー成分は上記画像の
品質を制御するために用いられることを特徴とする。
【００３６】本発明に係る請求項１４記載の方法は、物
体の磁気共鳴映像化において用いるために複数の磁界の
傾斜を発生するための方法であって、複数の導体ワイヤ
を互いに平行でかつ円筒形状で設けることと、上記複数
の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端で第１のリ
ング導体を用いて接続するステップと、上記複数の導体
ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と反対の他端で第
２のリング導体を用いて接続するステップと、上記物体
のラーモア周波数よりも低い第１の周波数を有し、時間
的に変化する電界を発生するステップと、上記第１の周
波数よりも非常に低い第２の周波数で、上記時間的に変
化する電界を互いに対向するワイヤの対の間に連続的に
印加するステップとを含み、上記時間的に変化する電界
は上記物体において線形の磁界の傾斜を発生することを
特徴とする。
【００３７】また、請求項１５記載の複数の磁界の傾斜
を発生するための方法は、請求項１４記載の方法におい
て、上記複数の導体ワイヤを、上記ラーモア周波数に同
調させるステップをさらに含むことを特徴とする。さら
に、請求項１６記載の複数の磁界の傾斜を発生するため
の方法は、請求項１４記載の方法において、さらに、上
記ラーモア周波数の近傍の周波数で中心を有する周波数
を有する高周波磁界を発生するステップと、上記高周波
磁界を上記複数の導体ワイヤに印加するステップとを含
み、上記高周波磁界は円偏波となり、上記複数の導体ワ
イヤの回りで回転することを特徴とする。
【００３８】さらに、請求項１７記載の複数の磁界の傾
斜を発生するための方法は、請求項１４記載の方法にお
いて、さらに、上記複数の導体ワイヤを上記ラーモア周
波数の近傍の周波数に同調させるための第１の組の複数
のフィルタを、上記複数の導体ワイヤの間の上記第１の
リング導体上に接続するステップと、上記第１の周波数
を通過させるとともに、上記ラーモア周波数をろ波除去
するための第２の組のフィルタを、上記印加するための
手段と上記第１のリング導体との間に接続するステップ
とを備えたことを特徴とする。
【００３９】またさらに、請求項１８記載の複数の磁界
の傾斜を発生するための方法は、請求項１４記載の方法
において、さらに、上記複数の導体ワイヤを用いて、上
記物体によって発生された複数の信号を検出するステッ
プと、上記物体の画像を生成するために、上記検出され
た複数の信号を処理するステップとを含むことを特徴と
する。
【００４０】本発明に係る請求項１９記載の方法は、磁
気共鳴を用いて物体の画像を発生するための方法であっ
て、第１の軸に沿って均一な磁界を発生するステップ
と、上記均一な磁界と上記物体によって決定されたラー
モア周波数に等しい第１の周波数を有する第１の変調さ
れた電圧を発生するステップと、上記第１の周波数より
も低い第２の周波数を有する第２の変調された電圧を発
生するステップと、上記第１の電圧と上記第２の電圧と
を受信し、上記第１の周波数を有する第１の電界と、上
記第２の周波数を有する第２の電界とを発生するステッ
プと、上記第１の電圧と上記第２の電圧とを選択的に上
記受信するための手段に印加するステップと、上記第１
の電圧と上記第２の電圧とを選択的に印加するステップ
の後に、上記物体によって放射された複数の信号を検出
するステップと、上記検出された複数の信号を処理して
上記物体の画像を発生するステップとを含み、上記第２
の電界は、上記物体において線形の磁界の傾斜を発生す
ることを特徴とする。
【００４１】また、請求項２０記載の画像を発生するた
めの方法は、請求項１９記載の方法において、複数の導
体ワイヤを互いに平行でかつ円筒形状で設けるステップ
と、上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一
端で第１のリング導体を用いて接続するステップと、上
記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と反
対の他端で第２のリング導体を用いて接続するステップ
とを含み、上記第１の電界は、上記ラーモア周波数で上
記複数の導体ワイヤの回りで回転し、上記第２の電界
は、上記第２の周波数より非常に低い第３の周波数で上
記複数の導体ワイヤの回りで回転することを特徴とす
る。
【００４２】さらに、請求項２１記載の画像を発生する
ための方法は、請求項１９記載の方法において、上記第
１の電界と上記第２の電界とを発生するステップは、上
記複数の信号を検出するステップをまた実行するアンテ
ナ構造によって実行されることを特徴とする。またさら
に、請求項２２記載の画像を発生するための方法は、請
求項１９記載の方法において、上記処理するステップ
は、上記物体の画像を生成するための放射再構築技術を
用いることを特徴とする。また、請求項２３記載の画像
を発生するための方法は、請求項１９記載の方法におい
て、上記処理するステップは、上記検出された複数の信
号を処理して上記物体の画像を生成するときに、ベッセ
ル関数を含む少なくとも１つのルックアップテーブルを
用いることを特徴とする。さらに、請求項２４記載の画
像を発生するための方法は、請求項１９記載の方法にお
いて、上記処理するステップは、上記検出された複数の
信号を処理して上記物体の画像を生成するときに、ゾン
マーフェルトの積分に対する解を含む少なくとも１つの
ルックアップテーブルを用いることを特徴とする。
【００４３】またさらに、請求項２５記載の画像を発生
するための方法は、請求項１９記載の方法において、上
記複数の信号を検出するステップは、上記第２の電圧が
第１の極性を有するときと、上記第２の電圧が上記第１
の極性とは反対の第２の極性を有するときに、上記複数
の信号を検出するステップを含み、上記複数の信号を処
理して画像を発生するステップは、上記検出された複数
の信号におけるエラー成分をキャンセルするために、互
いに反対の極性で検出された上記複数の信号を加算する
ステップを含むことを特徴とする。さらに、請求項２６
記載の画像を発生するための方法は、請求項１９記載の
方法において、上記複数の信号を検出するステップは、
上記第２の電圧が第１の極性を有するときと、上記第２
の電圧が上記第１の極性とは反対の第２の極性を有する
ときに上記複数の信号を検出するステップを含み、上記
複数の信号を処理して画像を発生するステップは、上記
検出された複数の信号におけるエラー成分を決定するた
めに、互いに反対の極性で検出された上記複数の信号を
引き算するステップを含み、上記エラー成分は上記画像
の品質を制御するために用いられることを特徴とする。
【００４４】
【作用】前述及び他の目的を達成するために、本発明に
よれば、ここで以下において具体化され広く記述される
ように、本発明の装置は、ｚ軸に沿って方向が向けられ
た均一な磁界を発生するための磁石又は電磁石システ
ム、もしくは従来のシステムを備える。複数のワイヤ
は、ラーモア周波数ω0の近傍の周波数で同調された典
型的な“鳥のかご”又は“リスのかご”の形状で形成さ
れかつ、ｚ軸に沿って互いに平行となるように設けられ
る。
【００４５】ラーモア周波数ω0の近傍の周波数で中心
周波数を有する円偏波高周波磁界は、それが複数のワイ
ヤ導体の回りで回転するように発生される。上記ラーモ
ア周波数ω0よりも低い周波数ωpを有する正弦波電圧源
は、角度の空間的な周波数ωsで、ちょうど対向する複
数のワイヤ導体の両端に、空間的な円筒の調波又は高調
波（ハーモニック）としてシーケンシャルで印加され、
ここで、ωsは周波数ω0及びωpよりも非常に低い。
【００４６】周波数ωpの電圧源によって発生された電
流密度は、周期的にかつ空間的に順序づけされた磁界に
おいて各スピンの位相を変化する目的のために、１つの
磁界を生成する。複数の核の横断面の磁化ＭTｂは、上
記複数のワイヤ導体によって検出された高周波信号を生
成した後、信号処理のための制御装置に印加される。
【００４７】
【発明の効果】上記制御装置は、解析接続（analytic c
ontinuation）によって複素“Ｋ”平面の原点で、大き
な信号対雑音比を有し高速で繰り返された連続的な解析
関数として信号を解析することができる。また、上記制
御装置は、上記受信された複数の信号を、放射再構築に
よって横断面の磁化ＭTｂの和の高速で回転する観測図
の連続する組として解析することができる。横断面の磁
化ＭTｂの決定は、ベッセル関数を用いて又はゾンマー
フェルトの積分に対する解を用いて実行することがで
き、これら両方の方法はルックアップテーブルの使用を
可能にする。
【００４８】従って、本発明は、時間的に変化する複数
の電界を高周波コイルアッセンブリに印加することによ
って必要な複数の磁界の傾斜を発生することができる。
それ故、従来の“勾配コイル”はもはや、ＭＲＩ装置を
用いる複数の画像の形成において必要性はなくなる。し
かしながら、時間的に変化する複数の電界が従来の勾配
コイルとともに用いられているので、本発明の装置は、
必ずしも従来の勾配コイルを除去しない。例えば、複数
の電界によって生成された複数の傾斜した磁界は、従来
の複数の勾配コイルを用いて発生された位相符号化の幾
つかの位相をずらし、その性能を高めるために用いるこ
とができる。この結果として、ＭＲＩ装置によって発生
された画像は、より狭くすることができ、従って、当該
装置は興味のある特定の領域に焦点をあてるとともに、
すべての他の領域を排除又は除外することができる。
【００４９】本発明の付加的な目的や利点、及び新しい
特徴は、詳細後述された説明において記述され、この説
明を読み又は本発明を実用化することによって当業者に
明らかになるであろう。本発明の目的や利点は添付の特
許請求の範囲によって実現されかつ達成される。
【００５０】
【実施例】以下、添付の図面に図示された例である本発
明の好ましい実施例を詳細に説明する。図４を参照すれ
ば、本発明のＭＲＩ装置は、均一な静止磁界Ｈ0を発生
するための磁石システム２と、動作電力を用いて上記磁
石システム２に対して電源供給するための供給電源６と
を備える。この磁石システム２は冷却管２７を介して冷
却装置２６への接続を必要とする超伝導タイプ又は超電
導タイプのものであってもよい。しかしながら、本発明
は、この特定のタイプの磁石システム２に限定されず、
とって代わって、例えば永久磁石や永久でない抵抗型磁
石などの他のタイプの磁石システムを用いるようにして
もよい。
【００５１】位相検出整流器１６は、発振器２４からの
信号を受信し、その出力を制御装置１８に供給する。制
御装置１８は、制御装置１８の制御のもと制御される変
調器２０とともに、ラーモア周波数の近傍の周波数で変
調された信号を生成し、当該生成された信号は高周波増
幅器１２を用いて増幅された後、インターフェース回路
１５に供給される。
【００５２】インターフェース回路１５は、図２に図示
されているような、振幅及び位相制御ネットワーク４２
を備えてもよい。インターフェース回路１５は、高周波
コイルアッセンブリ１３の一部を形成する複数の導体ワ
イヤ３０のそれぞれに印加される複数の電圧を個々に制
御する。好ましくは、インターフェース回路１５は、ラ
ーモア周波数ω0の近傍の周波数で中心を有する周波数
を有し、上記高周波コイルアッセンブリ１３の複数の導
体ワイヤ３０にわたって回転する円偏波高周波磁界を発
生する。
【００５３】制御装置１８はまた、制御装置１８によっ
て制御される第２の変調器１７とともに、周波数ωpで
正弦波電圧を生成する。この信号はインターフェース回
路１５に印加される前に低周波増幅器１９によって増幅
される。インターフェース回路１５は、図５において図
式的な形式で図示されかつ、上記正弦波電圧から複数の
電界を発生するための回路５０を備える。回路５０は、
電圧源Ｖpからその端子の間で、好ましくはＶpｓｉｎ
（ωpｔ）に等しい正弦波電圧信号である電圧を受信す
るための多相同期発生器５２を備える。多相同期発生器
５２は、電圧信号Ｖpを周波数ωsで回転し、当該電圧信
号Ｖpを、図５に図示されている１次巻線の回転周波数
ωsの空間的な円筒の調波（高調波）関数として、対向
する導体ワイヤ３０の各対に連続的に印加する。
【００５４】対向する複数の導体ワイヤ３０を有するコ
イルアッセンブリ１３は、例えば図２に図示されるよう
に、従来の“鳥かご”又は“リスかご”の形状で形成す
るようにしてもよい。上記コイルアッセンブリ１３は、
ラーモア周波数ω0の近傍の周波数で発生された円偏波
高周波磁界が複数の導体ワイヤ３０の回りで回転するよ
うにラーモア周波数ω0の近傍の周波数に同調される。
第１の組の複数の分離フィルタＺ1はラーモア周波数ω0
の近傍の周波数で発生された円偏波の複数の電圧をろ波
除去するために用いられ、上記複数の導体ワイヤ３０と
多相同期発生器５２の複数の接点との間に接続される。
もう１つの組の複数のフィルタＺ3はコイルアッセンブ
リ１３の１つのリング導体３４上の複数の導体ワイヤ３
０の間に接続される。これらのフィルタＺ3は、ラーモ
ア周波数の近傍の周波数の複数の電圧がコイルアッセン
ブリ１３の回りで回転しかつ、例えば電圧信号Ｖpのよ
うな他の複数の信号がコイルアッセンブリ１３の回りい
回転することを防止するように、コイルアッセンブリ１
３をラーモア周波数ω0の近傍の周波数に同調させる。
ラーモア周波数ω0と、電圧信号Ｖpの周波数ωpと、多
相同期発生器が回転するときの周波数ωsとが次の数１
５の関係を満足するように選択される。
【００５５】
【数１５】
【００５６】電気機械的な多相同期発生器５２の形状は
ただ単に図式的に描かれているが、好ましくはトランジ
スタなどの半導体装置を用いた固体回路を用いて構成さ
れる。例えば、多相同期発生器５２は、振幅及び位相制
御ネットワークと、一時的な周波数ωpを有する複数の
正弦波電圧の空間的な円筒の調波アレイを生成する電圧
分配ネットワークとに置き換えてもよい。このとき、当
該電圧分配ネットワークは、複数の正弦波電圧のアレイ
を、対向する複数の導体ワイヤ３０に、角度の空間的な
周波数ωsで周期的に印加してもよい。これらの複数の
電圧は、空間的な角度αにわたって、周期的に印加され
る。ここで、
【００５７】
【数１６】
【００５８】一方、周波数ω0とωpとを有する電磁界を
伝送するためにコイルアッセンブリ１３を用いて、コイ
ルアッセンブリ１３はまた、好ましくは、画像化すべき
１つの物体における複数の核によって放射される複数の
高周波信号を検出するための受信機として用いる。上記
高周波コイルアッセンブリ１３を用いて検出された複数
の信号は、例えば送信又は位相変調のために意図された
もののような、所望されない複数の周波数や所望されな
い複数の信号をろ波除去するための１組の複数のフィル
タＺ2に通過される。上記検出された複数の信号は高周
波増幅器１４を用いて増幅され、整流器１６を用いて整
流され、次いで、モニター２２上に表示される物体の画
像を構築又は構成するために、制御装置１８において処
理される。
【００５９】図４及び図５に図示された実施例は、例え
ば、図１における勾配コイル４のような、従来の“勾配
コイル”を含んでいない。とって代わって、本実施例
は、高周波パルスを送信するための、また、複数の磁界
の傾斜を生成するための高周波コイルアッセンブリ１３
を用いる。これらの複数の傾斜が生成されるときの方
法、並びに、上記検出された複数の信号が処理されると
きの方法は以下に詳細に記述されるであろう。次の数１
７によって示されるように、傾斜した磁界Ｇｂは磁界Ｈ
ｂのｚ成分ｈzの勾配になるように定義される。
【００６０】
【数１７】
【００６１】結果として、以下次の数１８と数１９とを
参照して、傾斜した磁界Ｇｂの回転がゼロに等しくなる
必要があり、ストークスの定理を用いて、傾斜した磁界
Ｇｂの閉じられた線積分はまたゼロに等しくなる必要が
ある。上記傾斜した磁界Ｇｂの回転はゼロに等しくなる
が、磁界Ｈｂの回転はゼロに等しくならない。すなわ
ち、次の数１８及び数１９の通りである。
【００６２】
【数１８】 並びに、
【数１９】
【００６３】ここで、デカルト座標系又はカルテシアン
座標系においては、微分パスの成分ｄＬｂは次の数２０
のように定義される。
【００６４】
【数２０】
【００６５】従って、上記印加された磁界Ｈｂのｚ成分
ｈzと傾斜した磁界Ｇｂとの関係は次の数２１で表され
る。
【００６６】
【数２１】
【００６７】次いで、次の数２２で表される円筒の対称
性を仮定する。
【００６８】
【数２２】
【００６９】従って、傾斜した磁界Ｇｂと磁界Ｈｂとの
間の関係は次の数２３で表されるという結論を得ること
ができる。
【００７０】
【数２３】
【００７１】磁界Ｈｂのｚ成分ｈzと上記印加された電
界Ｅｂとの間の関係はまた決定することができる。複数
のマックスウエルの方程式の１つから、次の数２４に示
すように、電流密度Ｊｂは磁界Ｈｂの回転に等しいとい
うことが知られている。
【００７２】
【数２４】
【００７３】さらに、数２５において示すように、全体
の電流密度ＪTｂは多くの成分からなる。
【００７４】
【数２５】
【００７５】ここで、
【数２６】Ｊiｂ＝印加された（電源の）電流密度； Ｊieｂ＝有効導通電流密度 ＝（σs＋ωpε''）Ｅｂ；
【数２７】Ｊdcｂ＝有効変位電流密度 ＝ｊωpε'Ｅｂ；
【数２８】ε＝媒体の複素誘電率ε ＝ε'−ｊε''； 並びに、 σs＝静的導電率。
【００７６】電界Ｅｂは次の数２９に示すように指数関
数の形式で定義される。
【００７７】
【数２９】 ここで、
【数３０】
【００７８】電源の自由な領域を仮定し、上記印加され
る電流密度Ｊiｂはゼロであり、全体の電流密度ＪTｂが
次の数３１の形式に変形される。
【００７９】
【数３１】
【００８０】より一般的な項で表された全体の電流密度
ＪTｂは次の数３２のようになる。
【００８１】
【数３２】
【００８２】勾配Ｇｂと磁界Ｈｂのｚ成分ｈzとの間の
関係（数２１）と、傾斜した磁界Ｇｂと磁界との関係
（数２３）とを用いることによって、磁界Ｈｂのｚ成分
ｈzは次の数３３に示すように、電界Ｅｂの項で表わす
ことができる。
【００８３】
【数３３】
【００８４】従って、傾斜した磁界Ｇｂを定義する磁界
Ｈｂのｚ成分ｈzは複数の電界を物体に印加することに
よって発生することができる。所望されたｚ成分ｈzと
電界Ｅｂとの間の関係、従って、傾斜した磁界Ｇｂと電
界Ｅｂとの関係は数３３によって決定される。この関係
を理解することを援助するために、２枚の大きな導電板
の間に印加される電圧Ｖによって発生される一様な又は
均一な電界Ｅｂを考える。この２枚の導電板はｘ軸に対
して垂直であって、ｚ軸に対して平行であり、距離Ｄだ
け離れている。このとき、この電圧Ｖによって生成され
る複数の電界の成分は次の数３４に従って決定される。
【００８５】
【数３４】
【００８６】位相φを時間の関数として解くために数１
２を積分することによって、次の数３５を得る。
【００８７】
【数３５】
【００８８】次いで、数３３からの磁界Ｈｂのｚ成分ｈ
zの値を代入しかつ解くことによって、時間の調波（ハ
ーモニック）の形式で表される次の数３６を得る。
【００８９】
【数３６】
【００９０】もしくは、リアルタイムな形式で次の数３
７を得る。
【００９１】
【数３７】
【００９２】複素（ｘ，ｊｙ）平面におけるｄｘｄｙの
領域を有する物体における各成分によって生成される横
断面（横軸）の磁束密度ＢTｂは次の数３８のように知
られている。
【００９３】
【数３８】
【００９４】従って、ｄｘｄｙの各成分によってコイル
アッセンブリ１３に誘起される電圧は、次の数３９によ
って表される。
【００９５】
【数３９】
【００９６】この数３９を積分しかつ上記誘起された電
圧を解くことによって次の数４０を得る。
【００９７】
【数４０】
【００９８】数４０において、ｖ0（ｔ）は制御装置１
８によって解析されたコイルアッセンブリ１３によって
検出された出力電圧である。上記数４０における成分Ｂ
(y,t)は制御装置１８によってまた決定された空間と時
間の位相変調機能である。ｖ0（ｔ）とＢ(y,t)は変数で
あると知られているので、数４０を解くことによって、
成分Ａ(y)を決定することができ、従って、横断面の磁
化ＭTｂの放射を決定することができる。このことは、
当該画像の放射再構築の１つの観測図を与える。もし上
記数４０が例えばフーリエ変換などの複素空間変換の形
式になっているならば、上記複素Ｋ平面における解析的
な連続したセグメントを決定することができる。
【００９９】この点までにおいて、あたかも複数の電界
が２枚の平行導体板から発生されたかのように、横断面
の磁化ＭTｂが決定されている。図４の実施例は複数の
導体ワイヤ３０を有しているので、対向する導体ワイヤ
３０の各対は、当該物体におけるある微小の成分に対す
る１対の導体板を近似するであろう。当業者の１人の技
術内である等角写像変換（又は共形変換）を実行するこ
とによって、一般化された直交する直線状の空間は、位
相符号化電界Ｅｂが画像化すべき物体の周囲の回りでｚ
軸に平行に配置される複数の導体のアレイによって生成
されることができるように、コーシー−ライマンの状態
方程式（Cauchy-Reimann condition equations）を介し
て直交する曲線空間に変換される。各磁化成分ＭTｂの
空間アドレスはまた、同じ等角写像変換（又は共形変
換）の形式に書き換えることができる。等角写像変換の
目的は、２枚の平行導体板によって定義される関係を、
図４の実施例において存在している関係に変換すること
にある。
【０１００】次に、空間の角度αだけ複数の導体ワイヤ
３０の回りに電圧源Ｖpの電圧をゆっくりと回転するこ
とによって、放射再構築の観測図の連続した組が発生さ
れる。各観測図は、多数の画像の時間平均であり、これ
によって、信号対雑音比が改善される。電圧源Ｖpの電
圧の回転はまた、複素“Ｋ”平面の原点において中心を
有し、近接して所定の間隔だけ離れた複数のラインの
“ｎ枚の葉のバラ（n-leaved rose）”のパターンを発
生するにつれて目に見えるように視覚化又は画像化され
る。空間的な分布ＭTｂは連続的に計算することがで
き、これによって画像化されるべき物体に対して高周波
エネルギーを同時に印加し又は当該物体からの高周波エ
ネルギーを受信しながら、仮想的（バーチャル）であっ
て“リアルタイムな”画像を形成することができる。横
断面の磁化ＭTｂを決定するための代替方法は、ベッセ
ル関数の使用を含む。平行する導体板の解析に話を戻す
と、時間の関数としての位相φは次の数４１によって表
わすことができる。
【０１０１】
【数４１】
【０１０２】磁界Ｈｂのｚ成分ｈzに対する表現に置き
換えした後、位相の関数φは次の数４２のようにリアル
タイムで表わすことができる。
【０１０３】
【数４２】
【０１０４】また、横断面の磁束密度ＢTｂは次の数４
３に等しいことが知られている。
【０１０５】
【数４３】
【０１０６】もし１つのコイルがｘ−ｚ平面において置
かれるならば、電圧Ｖ(t)は次の数４４に等しいよう
に、当該コイルにおいて誘起されるであろう。
【０１０７】
【数４４】
【０１０８】上記数４２はφに対する表現を提供するの
で、上記数４４におけるｓｉｎφは次の数４５に示すよ
うに拡張することができる。
【０１０９】
【数４５】
【０１１０】上記数４５において、変数Ａ及びω0はそ
れぞれ、次の数４６に示すように定義される。
【０１１１】
【数４６】
【０１１２】ベッセル関数を用いて、表現ｓｉｎφは次
の数４７及び数４８に示すように、表わすことができ
る。
【０１１３】
【数４７】 並びに、
【数４８】
【０１１４】従来のシステムにおいては、自由誘起減衰
（崩壊）信号は、従来の勾配コイルによって吸収ライン
を広げることによって生成される。上記自由誘起減衰信
号は、勾配の傾斜に対して垂直に放射された横断面の磁
化ＭTｂのフーリエ係数である。これに対して、図４の
実施例においては、電界Ｅｂは位相の増分を変調し、ラ
ーモア周波数で中心を有するラインスペクトルを生成す
る。ラインスペクトルの複数の振幅は、ベッセル関数の
次数が各調波の次数でありかつベッセル関数の振幅が電
界Ｅｂに対して垂直な傾斜に沿った放射の各成分の位置
に比例する、ベッセル関数によって重み付けされた電界
Ｅｂに沿ってとられた磁化ＭTの放射の積分に等しい。
上記ラインスペクトルにおける各調波ｎに対して、上記
コイルアッセンブリ１３によって検出された上側と下側
の側波帯の電圧出力の和は次の数４９で表される。
【０１１５】
【数４９】 ここで、
【数５０】
【０１１６】上記数４９と数５０とから、横断面の磁化
ＭTｂの放射を決定することができる。一旦横断面の磁
化ＭTｂの放射が決定されると、当業者の１人の能力の
範囲内で物体の画像を発生することができる。制御装置
１８が上記検出された複数の信号を処理して１つの物体
の画像を発生するときの第３の方法は、ゾンマーフェル
トの積分を使用することによってなされる。コイルアッ
センブリ１３によって検出された出力である横断面の磁
界密度ＢTｂは次の数５３に示すように等しくなる。
【０１１７】
【数５３】
【０１１８】横断面の磁界密度ＢTｂのフーリエ変換を
実行することによって次の数５４を得ることができる。
【０１１９】
【数５４】
【０１２０】従って、もし次の変数がそれぞれ次の数５
５で定義されるならば、
【０１２１】
【数５５】
【０１２２】このとき、数５４の一部分は次の数５６に
よって示されるように、ゾンマーフェルトの積分に簡略
化することができる。
【０１２３】
【数５６】
【０１２４】従って、数５４はさらに次の数５７の形式
に簡単化することができる。
【０１２５】
【数５７】
【０１２６】ここで、Ｚn（ρ）はゾンマーフェルトの
積分に対する解である。コイルアッセンブリ１３を用い
て検出された電圧の周波数の内容は変数Ｇ（Ｗ）を決定
するであろう。また、ｙとｎのそれぞれの値を用いて、
制御装置１８は、ゾンマーフェルトの積分の種々の解に
対する公知の複数のルックアップテーブルと複数の方法
を用いることによって、Ｚn（ρ）の値を決定すること
ができる。従って、横断面の磁化ＭTｂを決定すること
ができ、かつ当該物体の画像を発生することができる。
【０１２７】本発明のもう１つの実施例が図６において
図示されている。この図６において図示されているよう
に、ＭＲＩ装置は、勾配コイル４と、傾斜した磁界を発
生するための供給電源８との従来技術の組を備える。こ
のＭＲＩ装置はさらに、複数の電界によって複数の傾斜
した磁界を発生する本発明に係る図４に図示された回路
を備える。図６のＭＲＩ装置は、図４の実施例と同様で
あるが、また、インターフェース回路１５と、変調器１
７と、高周波増幅器１９とを備える。複数の電界によっ
て生成された傾斜した磁界は、図６の実施例において、
従来の複数の勾配コイルによって発生された複数の傾斜
した磁界の幾つかを高め、又はその位相をずらすために
用いることができる。このことは、１つの画像が物体の
ただ単に小さい領域のものとして所望されるアプリケー
ションにおいては有益である。複数の電界によって生成
される複数の傾斜した磁界は、従来の複数の勾配コイル
によって生成された複数の傾斜した磁界と結合し、これ
によって結果として得られる複数の傾斜した磁界は、物
体におけるただ単に小さい領域に対して作用する。従っ
て、当該物体のその小さい所望された部分を明らかにす
るように視覚化しかつ、物体の他のすべての部分を削除
した物体のより狭い画像が生成される。
【０１２８】高周波コイルアッセンブリ１３はまた、複
素誘電率の不均一性又は不均等性を補正して訂正するた
めに、また、異方性を補正して訂正するために用いるこ
とができる。これらのエラーは、上記印加される電界の
極性に依存して、“勾配の傾斜”を互いに反対の方向で
水平方向にシフトする、物体における不均一な複素誘電
率から生じるものである。従って、不均一な複素誘電率
の誘電体は高周波コイルアッセンブリ１３によって生成
された複数の磁界の傾斜をゆがませて歪ませ、これによ
って上記複数の傾斜した磁界を非線形にすることができ
る。高周波コイルアッセンブリ１３がどのようにこれら
のエラーを訂正するかを説明するために、まず第１に、
次の数５８で表される位相φに対する表現を考える。
【０１２９】
【数５８】
【０１３０】ｒ＋ｊｓに等しくなるように第１の座標系
Ｔを定義すると、第１の検出された位相φ1は次の数５
９に等しくなる。
【０１３１】
【数５９】
【０１３２】従って、ここで、変数Ｃ(r)は次の数６０
のように定義される。
【０１３３】
【数６０】 並びに、
【数６１】
【０１３４】Ｃ(r)に対する表現を数５９に置き換える
と、第１の検出された位相φ1に対する表現は次の数６
２に示すようになる。
【０１３５】
【数６２】
【０１３６】もしｕ＋ｊｖに等しくなるように第２の座
標系Ｗを定義すれば、第２の検出された位相φ2は次の
数６３に等しくなる。
【０１３７】
【数６３】
【０１３８】従って、ここで、変数Ｃ(u)は次の数６４
で表され、数６４においてＣは数６５で表される。
【０１３９】
【数６４】 並びに、
【数６５】
【０１４０】次いで、Ｃ(u)に対する表現を数６３に置
き換えた後、上記第２の検出された位相φ2に対する表
現は次の数６６のようになる。
【０１４１】
【数６６】
【０１４２】もし２つの座標系Ｔ及びＷはそれぞれ、上
記印加された複数の電圧が反対の極性を有するときに生
じる反対の極性を有する複数の電界によって定義される
ならば、このとき、２つの座標系における次の複数の変
数は次の数６７の表現に従って、相互に関連づけされ
る。
【０１４３】
【数６７】Ｔ＝−Ｗ；ｒ＝−ｕ；ｓ＝−ｖ；Ｅs＝−Ｅv
【０１４４】数６６を用いて、上記第２の検出された位
相φ2に対する表現は次の数６８の形式に変更すること
ができる。
【０１４５】
【数６８】
【０１４６】上記数６８は次の数６９の形式に簡略化す
ることができる。
【０１４７】
【数６９】
【０１４８】次の数７０が真実で正確であるので、
【０１４９】
【数７０】
【０１５０】上記第１の検出された位相φ1と上記第２
の検出された位相φ2との和は次の数７１に示すように
表される。
【０１５１】
【数７１】
【０１５２】上記数７１はエラー信号によって影響を受
けない訂正された位相信号である。また、上記第１の検
出された位相φ１と上記第２の検出された位相φ２との
間の差は次の数７２のように表される。
【０１５３】
【数７２】
【０１５４】上記数７２は、位相で符号化された信号
（又は位相符号化信号）からエラー信号を分離すること
を示している。上記印加された複数の電圧が互いに反対
の極性を有するものであるとき、上記複数の検出された
信号を引き算することによって、物体における不均一性
や異方性によって生じるエラーをキャンセルすることが
できる。従って、訂正された信号がより少ない歪を有す
るので、当該画像は改善される。
【０１５５】本発明の利点は、複数の傾斜した磁界は時
間的に変化する電圧Ｖpを高周波コイルアッセンブリ１
３に印加することによって生成されるので、従来のＭＲ
Ｉ装置における高価であって複雑な複数の勾配コイルは
もはや必要がないということである。時間的に変化する
電圧Ｖpの結果として、複数の電界は物体において発生
され、不均一な曲線を有し時間的に変化する磁界を発生
する。従って、本発明の装置は複数の線形の磁界の傾斜
を生成する。
【０１５６】本発明のもう１つの利点は、上記検出され
た複数の信号の処理は、２次元又は３次元の一部が省略
又は削除されたフーリエ級数、又はフーリエ変換に限定
されないということである。むしろ、本発明の装置は、
放射技術によって上記検出された複数の信号を処理して
もよいし、横断面の磁化ＭTｂを解くために、ベッセル
関数又はゾンマーフェルトの積分に対する解を用いても
よい。
【０１５７】本発明のもう１つの利点は、幾つかの画像
の生成物が除去、削除又は無視されるということであ
る。本発明は、もしもう一つの傾斜した磁界が上記印加
された電界の方向に沿って印加されないならば、全く位
相の分散又は離散が生じないので、複素誘電率の一成分
であるがｚ軸と上記傾斜した磁界Ｇｂとの両方に対して
垂直である上記印加された電界を用いて、複数のスピン
の電荷と質量との相互作用から生じる複数のスピンの周
期的な変位によって生じる画像の生成物を生成すること
はない。図６の実施例におけるようにこれらの傾斜した
磁界を結合することによって、画像化される物体の体積
（又は画像体）における複数のスピンの幾つかを選択的
にその位相をずらすことができる。
【０１５８】画像はまた、印加された複数の電圧が反対
の極性を有するときに、位相で符号化された複数の信号
を検出することによって本発明を用いて改善することが
できる。上記印加された複数の電圧が反対の極性を有す
るときに検出された位相で符号化された複数の信号をと
もに加算することによって、上記複数の信号のエラー成
分は互いにキャンセルされ、これによって、訂正された
位相で符号化された信号を生成する。エラー信号はま
た、位相で符号化された２つの信号を互いに引き算する
ことによって位相で符号化された信号から分離するよう
にしてもよい。この訂正された位相で符号化された信号
はもはやエラー信号を含まないので、この訂正された位
相で符号化された信号はほとんど歪を有せず、これによ
って、物体の改善された画像を生成する。
【０１５９】本発明の好ましい実施例の前述の説明は図
示や説明の目的のために示している。本発明を、ここで
開示された精密な形式に徹底的に網羅させ又は限定させ
ることは意図されていない。多くの変形例や別の実施例
が、上記の開示の教えを参照して可能である。例えば、
複数の実施例は高周波パルスを使用するシステムを参照
して説明しているが、本発明は、連続的な波動のシステ
ムに等しく適用することができる。さらに、一定の周波
数ωpを有する電圧Ｖpを印加するよりはむしろ、上記印
加された電圧Ｖpの周波数を、物体の複素誘電体の分散
の共鳴を見つけだすために、また、物体における複素誘
電体を測定するために、変化してもよい。
【０１６０】また、複数の電界は１つの画像の発生のた
めの複数の磁界の傾斜を生成するために用いられてきた
が、複数の電界はまた画像の一部分を破壊するように機
能する複数の磁界の傾斜を発生するために用いることが
できる。従って、興味の無い物体の一部分を明らかにし
ない又は画像化しない、より狭い画像を発生することが
できる。１つの画像をより狭くするときの技術は分光学
において用いることができるが、これによって、特定の
種類のスピンの数を言い当てることができる。また、こ
の技術を用いることによって、特定の種類の荷電又は帯
電した粒子の移動度を識別することができる。
【０１６１】さらには、複数の電界を用いる複数の磁界
の傾斜の発生は、１つの物体を画像化することのほか
に、磁気共鳴を有する複数のアプリケーションを有す
る。例えば、磁気共鳴装置はまた、他の可能性のあるパ
ラメータの振幅と同様に、くだものが新鮮であるか否
か、チョコレートバーが凍って溶けたか否かを決定する
ために用いることができる。本発明はこれら他の磁気共
鳴のアプリケーションに等しく適用することができる。
【０１６２】本発明の原理やそれらの実用的なアプリケ
ーションを最善で説明するために、複数の実施例が選択
されかつ説明されているが、これによって、当業者は本
発明や種々の実施例を最善で利用することを可能にし、
特定の使用に最適である種々の変形例を考えることがで
きる。本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によっ
てのみ限定されるということが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の磁気共鳴映像装置のブロック図で
ある。
【図２】 従来技術の高周波コイルアッセンブリの斜視
図である。
【図３】 処理を行う核スピンの斜視図である。
【図４】 本発明に係る第１の実施例の磁気共鳴映像装
置のブロック図である。
【図５】 複数の電界によって複数の磁界の傾斜を発生
するために用いられる回路の斜視図である。
【図６】 本発明に係る第２の実施例の磁気共鳴映像装
置のブロック図である。
【符号の説明】
２…磁石システム、 ６…供給電源、 １２…高周波増幅器、 １３…高周波コイルアッセンブリ、 １４…高周波増幅器、 １５…インターフェース回路、 １６…位相検出整流器、 １７…変調器、 １８…制御装置、 １９…低周波増幅器、 ２０…変調器、 ２２…モニタ、 ２４…発振器、 ２６…冷却装置、 ２７…冷却管、 ３０…導体ワイヤ、 ３４…リング導体、 ４２…振幅及び位相制御ネットワーク、 ５０…回路、 ５２…多相同期発生器、 Ｚ1…分離フィルタ、 Ｚ2，Ｚ3…フィルタ。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体の磁気共鳴映像化において用いるた
    めに複数の磁界の傾斜を発生するための装置であって、 互いに平行に設けられかつ円筒形状で形成された複数の
    導体ワイヤと、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端で
    接続する第１のリング導体と、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と
    反対の他端で接続する第２のリング導体と、 上記物体のラーモア周波数よりも低い第１の周波数を有
    し、時間的に変化する電界を発生するための手段と、 上記第１の周波数よりも非常に低い第２の空間周波数
    で、上記時間的に変化する電界を互いに対向するワイヤ
    の対の間に連続的に印加するための手段とを備え、 上記時間的に変化する電界は上記物体において線形の磁
    界の傾斜を発生することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 上記複数の導体ワイヤは、上記ラーモア
    周波数に同調された鳥かご形状で設けられていることを
    特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 上記装置はさらに、 上記ラーモア周波数の近傍の周波数で中心を有する周波
    数を有する高周波磁界を発生するための手段と、 上記高周波磁界を上記複数の導体ワイヤに印加するため
    の手段とを備え、 上記高周波磁界は円偏波となり、上記複数の導体ワイヤ
    の回りで回転することを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 上記装置はさらに、 上記複数の導体ワイヤの間の上記第１のリング導体上に
    接続され、上記複数の導体ワイヤを上記ラーモア周波数
    の近傍の周波数に同調させるための第１の組の複数のフ
    ィルタと、 上記印加するための手段と上記第１のリング導体との間
    に接続され、上記第１の周波数を通過させるとともに、
    上記ラーモア周波数をろ波除去するための第２の組のフ
    ィルタとを備えたことを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 上記複数の導体ワイヤは上記物体によっ
    て発生された複数の信号を検出し、 上記装置はさらに、 上記物体の画像を生成するために、上記検出された複数
    の信号を処理するための手段を備えたことを特徴とする
    請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 物体の画像を生成するためのＭＲＩ装置
    であって、第１の軸に沿って均一な磁界を発生するため
    の手段と、 上記均一な磁界と上記物体によって決定されたラーモア
    周波数に等しい第１の周波数を有する第１の変調された
    電圧を発生するための手段と、 上記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２
    の変調された電圧を発生するための手段と、 上記第１の電圧と上記第２の電圧とを受信し、上記第１
    の周波数を有する第１の電界と、上記第２の周波数を有
    する第２の電界とを発生するための手段と、 上記第１の電圧と上記第２の電圧とを選択的に上記受信
    するための手段に印加するための制御手段と、 上記第１の電圧と上記第２の電圧の印加の後に、上記物
    体によって放射された複数の信号を検出するための手段
    とを備え、 上記第２の電界は、上記物体において線形の磁界の傾斜
    を生成し、 上記制御手段はさらに、上記検出された複数の信号を処
    理して画像を発生するための手段を備えたことを特徴と
    するＭＲＩ装置。
  7. 【請求項７】 上記第１の電界とを上記第２の電界とを
    発生するための手段は、 互いに平行に設けられかつ円筒形状で形成された複数の
    導体ワイヤと、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端で
    接続するための第１のリング導体と、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と
    反対の他端で接続するための第２のリング導体とを備
    え、 上記第１の電界は、上記ラーモア周波数で上記複数の導
    体ワイヤの回りで回転し、 上記第２の電界は、上記第２の周波数より非常に低い第
    ３の周波数で上記複数の導体ワイヤの回りで回転するこ
    とを特徴とする請求項６記載のＭＲＩ装置。
  8. 【請求項８】 上記第１の電界と上記第２の電界とを発
    生するための手段はまた上記検出するための手段である
    ことを特徴とする請求項６記載のＭＲＩ装置。
  9. 【請求項９】 上記処理するための手段は、上記物体の
    画像を生成するための放射再構築技術を用いることを特
    徴とする請求項６記載のＭＲＩ装置。
  10. 【請求項１０】 上記処理するための手段は、上記検出
    された複数の信号を処理して上記物体の画像を生成する
    ときに、ベッセル関数を含む少なくとも１つのルックア
    ップテーブルを用いることを特徴とする請求項６記載の
    ＭＲＩ装置。
  11. 【請求項１１】 上記処理するための手段は、上記検出
    された複数の信号を処理して上記物体の画像を生成する
    ときに、ゾンマーフェルトの積分に対する解を含む少な
    くとも１つのルックアップテーブルを用いることを特徴
    とする請求項６記載のＭＲＩ装置。
  12. 【請求項１２】 上記検出するための手段は、上記第２
    の電圧が第１の極性を有するときに上記複数の信号を検
    出し、上記第２の電圧が上記第１の極性とは反対の第２
    の極性を有するときに上記複数の信号を検出し、 上記制御手段は、互いに反対の極性で検出された上記複
    数の信号を加算し、これによって、上記複数の信号にお
    けるエラー成分をキャンセルすることを特徴とする請求
    項６記載のＭＲＩ装置。
  13. 【請求項１３】 上記検出するための手段は、上記第２
    の電圧が第１の極性を有するときに上記複数の信号を検
    出し、上記第２の電圧が上記第１の極性とは反対の第２
    の極性を有するときに上記複数の信号を検出し、 上記制御手段は、互いに反対の極性で検出された上記複
    数の信号を引き算して上記複数の信号におけるエラー成
    分を決定し、上記エラー成分は上記画像の品質を制御す
    るために用いられることを特徴とする請求項６記載のＭ
    ＲＩ装置。
  14. 【請求項１４】 物体の磁気共鳴映像化において用いる
    ために複数の磁界の傾斜を発生するための方法であっ
    て、 複数の導体ワイヤを互いに平行でかつ円筒形状で設ける
    ことと、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端で
    第１のリング導体を用いて接続するステップと、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と
    反対の他端で第２のリング導体を用いて接続するステッ
    プと、 上記物体のラーモア周波数よりも低い第１の周波数を有
    し、時間的に変化する電界を発生するステップと、 上記第１の周波数よりも非常に低い第２の周波数で、上
    記時間的に変化する電界を互いに対向するワイヤの対の
    間に連続的に印加するステップとを含み、 上記時間的に変化する電界は上記物体において線形の磁
    界の傾斜を発生することを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 上記複数の導体ワイヤを、上記ラーモ
    ア周波数に同調させるステップをさらに含むことを特徴
    とする請求項１４記載の複数の磁界の傾斜を発生するた
    めの方法。
  16. 【請求項１６】 上記方法はさらに、 上記ラーモア周波数の近傍の周波数で中心を有する周波
    数を有する高周波磁界を発生するステップと、 上記高周波磁界を上記複数の導体ワイヤに印加するステ
    ップとを含み、 上記高周波磁界は円偏波となり、上記複数の導体ワイヤ
    の回りで回転することを特徴とする請求項１４記載の複
    数の磁界の傾斜を発生するための方法。
  17. 【請求項１７】 上記方法はさらに、 上記複数の導体ワイヤを上記ラーモア周波数の近傍の周
    波数に同調させるための第１の組の複数のフィルタを、
    上記複数の導体ワイヤの間の上記第１のリング導体上に
    接続するステップと、 上記第１の周波数を通過させるとともに、上記ラーモア
    周波数をろ波除去するための第２の組のフィルタを、上
    記印加するための手段と上記第１のリング導体との間に
    接続するステップとを備えたことを特徴とする請求項１
    ４記載の複数の磁界の傾斜を発生するための方法。
  18. 【請求項１８】 上記方法はさらに、 上記複数の導体ワイヤを用いて、上記物体によって発生
    された複数の信号を検出するステップと、 上記物体の画像を生成するために、上記検出された複数
    の信号を処理するステップとを含むことを特徴とする請
    求項１４記載の複数の磁界の傾斜を発生するための方
    法。
  19. 【請求項１９】 磁気共鳴を用いて物体の画像を発生す
    るための方法であって、 第１の軸に沿って均一な磁界を発生するステップと、 上記均一な磁界と上記物体によって決定されたラーモア
    周波数に等しい第１の周波数を有する第１の変調された
    電圧を発生するステップと、 上記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２
    の変調された電圧を発生するステップと、 上記第１の電圧と上記第２の電圧とを受信し、上記第１
    の周波数を有する第１の電界と、上記第２の周波数を有
    する第２の電界とを発生するステップと、 上記第１の電圧と上記第２の電圧とを選択的に上記受信
    するための手段に印加するステップと、 上記第１の電圧と上記第２の電圧とを選択的に印加する
    ステップの後に、上記物体によって放射された複数の信
    号を検出するステップと、 上記検出された複数の信号を処理して上記物体の画像を
    発生するステップとを含み、 上記第２の電界は、上記物体において線形の磁界の傾斜
    を発生することを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 上記方法は、 複数の導体ワイヤを互いに平行でかつ円筒形状で設ける
    ステップと、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端で
    第１のリング導体を用いて接続するステップと、 上記複数の導体ワイヤを上記複数の導体ワイヤの一端と
    反対の他端で第２のリング導体を用いて接続するステッ
    プとを含み、 上記第１の電界は、上記ラーモア周波数で上記複数の導
    体ワイヤの回りで回転し、 上記第２の電界は、上記第２の周波数より非常に低い第
    ３の周波数で上記複数の導体ワイヤの回りで回転するこ
    とを特徴とする請求項１９記載の画像を発生するための
    方法。
  21. 【請求項２１】 上記第１の電界と上記第２の電界とを
    発生するステップは、上記複数の信号を検出するステッ
    プをまた実行するアンテナ構造によって実行されること
    を特徴とする請求項１９記載の画像を発生するための方
    法。
  22. 【請求項２２】 上記処理するステップは、上記物体の
    画像を生成するための放射再構築技術を用いることを特
    徴とする請求項１９記載の画像を発生するための方法。
  23. 【請求項２３】 上記処理するステップは、上記検出さ
    れた複数の信号を処理して上記物体の画像を生成すると
    きに、ベッセル関数を含む少なくとも１つのルックアッ
    プテーブルを用いることを特徴とする請求項１９記載の
    画像を発生するための方法。
  24. 【請求項２４】 上記処理するステップは、上記検出さ
    れた複数の信号を処理して上記物体の画像を生成すると
    きに、ゾンマーフェルトの積分に対する解を含む少なく
    とも１つのルックアップテーブルを用いることを特徴と
    する請求項１９記載の画像を発生するための方法。
  25. 【請求項２５】 上記複数の信号を検出するステップ
    は、上記第２の電圧が第１の極性を有するときと、上記
    第２の電圧が上記第１の極性とは反対の第２の極性を有
    するときに、上記複数の信号を検出するステップを含
    み、 上記複数の信号を処理して画像を発生するステップは、
    上記検出された複数の信号におけるエラー成分をキャン
    セルするために、互いに反対の極性で検出された上記複
    数の信号を加算するステップを含むことを特徴とする請
    求項１９記載の画像を発生するための方法。
  26. 【請求項２６】 上記複数の信号を検出するステップ
    は、上記第２の電圧が第１の極性を有するときと、上記
    第２の電圧が上記第１の極性とは反対の第２の極性を有
    するときに上記複数の信号を検出するステップを含み、 上記複数の信号を処理して画像を発生するステップは、
    上記検出された複数の信号におけるエラー成分を決定す
    るために、互いに反対の極性で検出された上記複数の信
    号を引き算するステップを含み、上記エラー成分は上記
    画像の品質を制御するために用いられることを特徴とす
    る請求項１９記載の画像を発生するための方法。
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