JPH0838447A - 核磁気共鳴検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より正確にＳＡＲ測定を行なう。 【構成】 ＳＡＲ測定装置６０において、ＲＦ検出器６
１と光ファイバ６２と受光器６３とＲＭＳ変換器６４と
により照射ＲＦ電力の平均電力を求め、これと、ホスト
コンピュータ５１からＤ／Ａ変換器６９を経て与えられ
た、ＳＡＲ上限値を平均電力へ変換した値とを、コンパ
レータ７１で比較し、アラーム発生器７２を動作させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、核磁気共鳴現象（Ｍ
Ｒ現象）を利用してイメージングやスペクトロスコピー
測定を行なう核磁気共鳴検査装置に関し、とくに局所最
大吸収電力（ＳＡＲ）の測定機能を有する核磁気共鳴検
査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴検査装置では、被検体（人
体）にＲＦ電力の照射を行なうため、その電磁波エネル
ギが被検体に吸収され、被検体において加熱が発生する
ことが知られている。そこで、被検者の安全のため、米
国のＦＤＡ（Ｆｏｏｄ ａｎｄＤｒｕｇ Ａｄｍｉｎｉ
ｓｔｒａｔｉｏｎ）の勧告により、ＳＡＲがヘッドコイ
ルで３．２Ｗ／ｋｇ、ボディコイルで０．４Ｗ／ｋｇ以
下となるように、パルスシーケンスが設計されている。

【０００３】ＳＡＲの算定については通常Ｂｏｔｔｏｍ
ｉｅｙの式が用いられ、その算定のため関心領域内での
被検体の半径と被検体に照射されるＲＦ電力とを測定す
る必要がある。関心領域内での被検体の半径は、実際に
は測定することが難しいため、従来では撮像部位に応じ
て類型化した一定の値を用いている。また、従来では、
ＲＦ電力の測定値として、ＲＦ電源の進行波出力の値を
用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、ＳＡＲの測定精度が悪いという問題がある。すなわ
ち、被検体の半径として、部位ごとに類型化した値を用
いるのではいかにも不正確であるし、また、ＲＦ電源の
進行波出力は実際の被検体へのＲＦ照射電力ではないか
らである。そのため、従来では、安全性の見地から余裕
を見て照射ＲＦ電力の制限を行なわざるを得ず、結果と
して不必要に励起パルス系列を制限することになってい
た。

【０００５】この発明は上記に鑑み、より正確にＳＡＲ
測定を行なうことができ、結果として被検者の安全が十
分に確保され、しかも不必要に励起パルス系列を制限す
ることがなく装置の性能を十分に発揮できるように改善
した、核磁気共鳴検査装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による核磁気共鳴検査装置においては、静
磁場および傾斜磁場を発生する磁場発生手段と、該磁場
中に置かれた被検体にＲＦパルスを照射する手段と、実
際に照射されたＲＦ電力が誘導される導体エレメントを
有する照射ＲＦ電力測定手段と、ＮＭＲ信号を受信して
検波しさらにデジタルデータに変換する受信手段と、該
受信手段から得たデータを処理するデータ処理手段と、
これらを制御して所定のパルスシーケンスを実行させる
制御手段と、あらかじめ行なう被検体半径検出用シーケ
ンスで得た被検体半径値と実行するパルスシーケンスの
パラメータとを用いて算出したＳＡＲ値とこのパルスシ
ーケンスのＲＦパルスを被検体を取り除いた状態で照射
したときに測定したＲＦ電力値との関係に基づいてＳＡ
Ｒ上限値を換算したＲＦ電力値と、そのパルスシーケン
スのＲＦパルスを被検体を置いた状態で照射したときに
測定したＲＦ電力値とを比較してアラーム動作を行なう
手段とを備えることが特徴となっている。

【０００７】照射ＲＦ電力測定手段は、導体エレメント
に誘導されたＲＦ電力により駆動される発光素子と、そ
の光を伝達する光ファイバと、伝達された光を電気信号
に変換する光電変換素子とから構成することができる。

【０００８】

【作用】ＳＡＲ値は、実行するパルスシーケンスのパラ
メータと、被検体半径値とがわかれば算出できる。被検
体半径値は、被検体を置いた状態で、被検体半径検出用
シーケンスを行なえば検出することができる。一方、実
際に照射されたＲＦ電力が誘導される導体エレメントを
有する照射ＲＦ電力測定手段により、実際に照射された
ＲＦ電力を測定することができる。そこで、上記の実行
するパルスシーケンスのＲＦパルスを、被検体を取り除
いた状態で照射し、そのときＲＦ電力を測定する。する
と、無負荷時における、ＳＡＲ算出値と測定ＲＦ電力値
との関係がわかる。この関係を用いることにより、あら
かじめ決まっているＳＡＲの上限値をＲＦ電力の測定値
に換算することができる。そこで、このＳＡＲ上限値を
ＲＦ電力値に換算したものと、被検体を置いた状態で上
記のパルスシーケンスのＲＦパルスを照射したときに測
定したＲＦ電力値とを比較することにより、被検体を置
いた状態で上記のパルスシーケンスを実行したときＳＡ
Ｒ上限値を超えるものかどうかがわかる。

【０００９】導体エレメントに誘導されたＲＦ電力をい
ったん光に変換して光ファイバで伝達し、再び電気信号
に変換するようにすれば、雑音の混入を防いで、照射Ｒ
Ｆ電力の測定を精度高く行なうことができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例にかかる核磁気共鳴検査装置は図１に示すように構成
されている。この図１において、マグネットアセンブリ
１１には、静磁場を発生するための主マグネットと、こ
の静磁場に重畳する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル
が含まれる。傾斜磁場は、傾斜磁場コイルにより、Ｘ、
Ｙ、Ｚの３軸方向に磁場強度がそれぞれ傾斜するものと
して発生させられる。これら３軸方向の傾斜磁場の１つ
を選択し、あるいはそれらを組み合わせて、スライス選
択用傾斜磁場、読み出し及び周波数エンコード用傾斜磁
場、位相エンコード用傾斜磁場が任意の方向のものとさ
れる。

【００１１】この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間
には図示しない被検体が配置される。この被検体には、
ＲＦパルスを被検体に照射するとともにこの被検体で発
生したＮＭＲ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取
り付けられている。さらにこの被検体の近傍にはＲＦ検
出器６１が配置される。

【００１２】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイ
ルに流す電流は傾斜磁場制御装置２１より与えられる。
傾斜磁場パルスに対応するパルス電流の波形は傾斜磁場
制御装置２１によって制御される。波形データはシーケ
ンスコントローラ５２から傾斜磁場制御装置２１に与え
られ、これにより、スピンエコー法やグラジェントエコ
ー法などのパルスシーケンスで必要な波形のパルスとさ
れた、スライス選択用、読み出し用および位相エンコー
ド用の各傾斜磁場が発生させられることになる。

【００１３】ＲＦパルスは、ＲＦ発振回路３４からのＲ
Ｆキャリア信号を振幅変調回路３３で振幅変調し、その
変調出力でＲＦ電源３５を駆動し、ＲＦコイル１２にＲ
Ｆ電力を供給することにより、被検体に照射する。ＲＦ
発振回路３４はシーケンスコントローラ５２によって制
御されており、被検体の共鳴周波数に対応する周波数の
ＲＦキャリア信号を発生する。振幅変調信号は、シーケ
ンスコントローラ５２の制御下でデジタルＲＦ波形発生
器３１から発生させられたデジタルのＲＦパルス波形を
Ｄ／Ａ変換器３２でアナログに変換して得る。

【００１４】このようなＲＦパルスによって励起される
ことにより、被検体においてＮＭＲ信号が生じ、このＮ
ＭＲ信号はＲＦコイル１２によって受信され、前置増幅
器４１を経て位相検波回路４２に送られて位相検波され
る。この位相検波のためのリファレンス信号として上記
のＲＦ発振回路３４からのＲＦ信号が送られている。位
相検波によって得られた信号は、アンチエイリアジング
フィルタ４３を経てＡ／Ｄ変換器４４に送られ、所定の
サンプリングタイミングでサンプルされ、デジタルデー
タに変換される。Ａ／Ｄ変換器４４から得られたデータ
はコンピュータ５１に取り込まれる。コンピュータ５１
は、収集したデジタルデータから画像を再構成する処理
などを行なう。またこのコンピュータ５１は、種々の撮
像スキャンを構成するパルスシーケンスに応じて、シー
ケンスコントローラ５２を制御する。

【００１５】さらに、この実施例にかかる核磁気共鳴検
査装置には、上記のＲＦ検出器６１を含んで構成される
ＳＡＲ測定装置６０が備えられている。ＲＦ検出器６１
は、たとえば図２に示すように、コイル状の導体エレメ
ント８１と、これに誘導されたＲＦ電力で駆動される発
光ダイオード（ＬＥＤ）８２とからなる。この発光ダイ
オード８２の光が光ファイバ６２により伝達され、受光
器６３にまで導かれる。受光器６３は図２に示すように
たとえばフォトトランジスタ８３などの光電変換素子を
含み、これにより伝達されてきた光を電気信号に変換す
る。コイル状の導体エレメント８１に誘導されるＲＦ電
力は波形９１に示すようにエンベロープが所定の波形と
されたＲＦ信号であるが、フォトトランジスタ８３から
はそのＲＦ信号を振幅検波してエンベロープの波形のみ
とした信号が得られる。

【００１６】この受光器６３の出力はＲＭＳ変換器６４
に送られる。このＲＭＳ変換器６４は、可変容量素子
（バリキャップ）６５を用いて入力信号の一種の積分動
作を行なうことにより、入力信号を平均電力（ＲＭＳ）
に変換する。実行しようとするパルスシーケンスが定ま
ったら、その繰り返し時間ＴＲに応じてこのバリキャッ
プ６５の容量を設定すれば、１個のＲＦパルスの照射で
も、それをＴＲで繰り返したときの平均電力に対応した
出力を得ることができる。そのため、実行しようとする
パルスシーケンスが設定されたとき、ホストコンピュー
タからＴＲに関する情報をＤ／Ａ変換器６８に入力し、
アナログ信号に変換してバリキャップ６５の容量設定信
号として与える。

【００１７】ＲＭＳ変換器６４からのＲＭＳ値信号はａ
側に倒されたスイッチ６６を経てＡ／Ｄ変換器６７に送
られ、デジタルデータに変換された後、ホストコンピュ
ータ５１に取り込まれる。スイッチ６６がｂ側に倒され
ているときは、ＲＭＳ変換器６４からのＲＭＳ値信号は
コンパレータ７１に送られて、ホストコンピュータ５１
から送られたＳＡＲ上限値をＤ／Ａ変換器６９でアナロ
グ信号に変換したものと比較される。このコンパレータ
７１の出力に応じてアラーム発生器７２が動作する。

【００１８】まず、実際に被検体に対して所定のパルス
シーケンスを実行する前に、その被検体の関心領域内で
の半径Ｒを測定する。そのため、その被検体を置いた状
態で図３で示すようなパルスシーケンスを行なう。この
パルスシーケンスは２回の繰り返しからなり、その各繰
り返しにおいて、フリップ角αの励起ＲＦパルスととも
に傾斜磁場Ｇｚパルスを加えてＺ方向の所定のスライス
面を選択励起する。そして最初の繰り返しでは傾斜磁場
Ｇｘパルスを読み出し用傾斜磁場パルスとして印加し、
グラジェントエコー信号Ｓ１を発生させる。このとき傾
斜磁場Ｇｙパルスは印加しない。そこで、この信号Ｓ１
から得たデータをフーリエ変換すれば、Ｘ方向のプリフ
ァイルが得られることになり、これから被検体のスライ
ス面でのＸ方向の幅Ｌｘを求めることができる。２回目
の繰り返しでは、読み出し用傾斜磁場パルスとしてＧｙ
パルスが印加され、Ｇｘパルスは零としている。そこ
で、このグラジェントエコー信号Ｓ２から得たデータを
フーリエ変換することにより、Ｙ方向の幅Ｌｙを得る。
このＬｘ、Ｌｙの平均値の１／２の値を得れば、これを
被検体の半径Ｒの値として用いることができる。この演
算はホストコンピュータ５１において行なわれ、そのＲ
値はホストコンピュータ５１に保持される。

【００１９】一方、これとは別に、実際に被検体に対し
て所望のパルスシーケンスを実行する前に、その被検体
を取り除いた状態で、そのパルスシーケンスで用いる最
大パワーのＲＦパルスを少なくとも１回照射し、あるい
は数秒程度の間そのパルスシーケンスの繰り返し時間Ｔ
Ｒに応じて繰り返す。このＲＦパルス照射時のＲＭＳ値
がＲＭＳ変換器６４により得られるので、このＲＭＳ値
（これをＲＭＳａとする）がこのときａ側に倒されたス
イッチ６６およびＡ／Ｄ変換器６７を経て、ホストコン
ピュータ５１に入力される。

【００２０】他方で、ホストコンピュータ５１では、上
記のＲ値と、上記の実際に行なおうとしている所望のパ
ルスシーケンスのパラメータとからＳＡＲ値を算出する
演算が行なわれている。このＳＡＲ値は、ここではつぎ
の数式１で示すようなＢｏｔｔｏｍｉｅｙの式を用いて
算出することとしている。

【数１】 なお、この式で、Ｆは核磁気共鳴周波数、Ｒは上記の通
り被検体の半径、Ｐは組織電気抵抗、ｓは組織比重、Ｔ
は励起ＲＦパルスと同一エネルギー・同一最大振幅の方
形波の送出時間、１／ｔは１秒間の励起パルス数、ｎは
補正係数である。こうして得たＳＡＲ値をＳＡＲａとす
ると、上記のＲＭＳａとの間には比例関係があるので、 ＲＭＳａ／ＳＡＲａ＝ｋ から比例係数ｋを求める。

【００２１】ホストコンピュータ５１には、ＳＡＲの上
限値があらかじめ入力されている。このＳＡＲの上限値
は、たとえば、ヘッドコイルで３．２Ｗ／ｋｇ、ボディ
コイルで０．４Ｗ／ｋｇである。このＳＡＲ上限値（Ｓ
ＡＲｃとする）が、コンピュータ５１において上記の比
例係数ｋを用いることにより、ここで実行しようとして
いるパルスシーケンスにおけるＲＭＳ値に変換される。
つまり、 ＲＭＳｃ＝ｋ×ＳＡＲｃ の演算を行なうことによりＳＡＲｃをＲＭＳ値に変換し
た値ＲＭＳｃを得る。

【００２２】つぎに、実際に被検体に対して所望のパル
スシーケンスを実行する前に、その被検体を置いた状態
で、そのパルスシーケンスで用いる最大パワーのＲＦパ
ルスを少なくとも１回照射し、あるいは数秒程度の間そ
のパルスシーケンスの繰り返し時間ＴＲに応じて繰り返
す。このときスイッチ６６はｂ側に倒されており、ＲＭ
Ｓ変換器６４から出力される信号はコンパレータ７１に
入力される。このときのＲＭＳの値をＲＭＳｄとする。
上記のＲＭＳｃはＤ／Ａ変換器６９に送られてアナログ
信号に変換されてからコンパレータ７１に入力されてい
るので、ＲＭＳｄとＲＭＳｃとの比較が行なわれる。Ｒ
ＭＳｄがＲＭＳｃを越えたとき、つまり ＲＭＳｄ≧ＲＭＳｃ となったとき、ＳＡＲ上限値を超えるようなＲＦ電力照
射が行なわれるパルスシーケンスであることがわかり、
このときアラーム発生器７２からアラームが生じる。す
なわち、ここではＳＡＲをＲＭＳに換算した上で実際の
ＳＡＲが定められた上限値を超えているかどうかの判定
を行なっているわけであり、アラームが生じたときには
上限値を超えるようなパルスシーケンス設定が行なわれ
ているので、パルスシーケンスの再設定を促すことがで
きる。

【００２３】なお、上記の実施例において、照射ＲＦ電
力を光パワーに変換して光ファイバで伝達するようにし
ているが、誘導されたＲＦ電力をそのまま導体のケーブ
ルで伝達しノイズ等はフィルタで除去するよう構成する
ことも可能である。また、導体エレメント８１は、ＲＦ
コイル１２に付属させられて本来そのコイル１２の同調
用に用いられるサーチコイル（ピックアップコイルとも
いう）を用いてもよい。その他、具体的な構成に関して
は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々に変更する
ことが可能である。

【００２４】

【発明の効果】この発明の核磁気共鳴検査装置によれ
ば、より正確なＳＡＲ測定を行なうことができる。その
ため、被検者の安全を十分に確保することができる。他
方、ＳＡＲ測定が正確であるため、安全性の見地から余
裕を見て照射ＲＦ電力の制限を行なう必要がなく、不必
要に励起パルス系列を制限することがなく装置の性能を
十分に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる核磁気共鳴検査装
置のブロック図。

【図２】同実施例の一部を示す模式図。

【図３】同実施例におけるパルスシーケンスを示すタイ
ムチャート。

【符号の説明】

１１ マグネットアセンブリ １２ ＲＦコイル ２１ 傾斜磁場制御装置 ３１ デジタルＲＦ波形発生器 ３２、６８、６９ Ｄ／Ａ変換器 ３３ 振幅変調回路 ３４ ＲＦ発振回路 ３５ ＲＦ電源 ４１ 前置増幅器 ４２ 位相検波回路 ４３ アンチエイリアジングフィルタ ４４、６７ Ａ／Ｄ変換器 ５１ コンピュータ ５２ シーケンスコントローラ ６１ ＲＦ検出器 ６２ 光ファイバ ６３ 受光器 ６４ ＲＭＳ変換器 ６５ バリキャップ ６６ スイッチ ７１ コンパレータ ７２ アラーム発生器 ８１ 導体エレメント ８２ 発光ダイオード ８３ フォトトランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場および傾斜磁場を発生する磁場発
   生手段と、該磁場中に置かれた被検体にＲＦパルスを照
   射する手段と、実際に照射されたＲＦ電力が誘導される
   導体エレメントを有する照射ＲＦ電力測定手段と、ＮＭ
   Ｒ信号を受信して検波しさらにデジタルデータに変換す
   る受信手段と、該受信手段から得たデータを処理するデ
   ータ処理手段と、これらを制御して所定のパルスシーケ
   ンスを実行させる制御手段と、あらかじめ行なう被検体
   半径検出用シーケンスで得た被検体半径値と実行するパ
   ルスシーケンスのパラメータとを用いて算出したＳＡＲ
   値とこのパルスシーケンスのＲＦパルスを被検体を取り
   除いた状態で照射したときに測定したＲＦ電力値との関
   係に基づいてＳＡＲ上限値を換算したＲＦ電力値と、そ
   のパルスシーケンスのＲＦパルスを被検体を置いた状態
   で照射したときに測定したＲＦ電力値とを比較してアラ
   ーム動作を行なう手段とを備えることを特徴とする核磁
   気共鳴検査装置。