JPS59160444A - 診断用核磁気共鳴装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、核磁気共鳴現象を用いて、被検体任意断面内
の特定原子核密度分布及び緩和時間分布に関する情報を
被検体外部よシ無侵襲に測定し、医学的情報を提供する
診断用核磁気共鳴装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の診断用、核磁気共鳴装置については、例えば特許
出願公開昭５７−１８０９’４７　ｒ診断用核磁気共鳴
装置」に記述されている。これら装置においては、環境
磁場（関東地方における地磁気は、水平成分０．３エル
スエツド１．伏角約５０°）の変動に対しては、対策手
段を有しておらず、装置を設置する際磁場変動の少ない
場所を選ぶ必要があった。このため設置場所が著しく制
限されるという欠点を有していた。

また従来の理化学分析用核磁気共鳴装置では、磁石装置
内に１ホール素子や、別核種の核磁気共鳴プローブを設
置し、環境磁場を含めた静磁場の変動を検出し、磁場変
動の補正を行なっていた。

ところが診断用核磁気共鳴装置においては、静磁場に加
えて、各方向に傾斜を有する傾斜磁場が加わシ、これが
時間的に変化するために１従来の補正方式では、磁場変
動と傾斜磁場による変化が識別し得す、このため補正手
段として利用できなかった。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので傾斜磁場印加
中も環境磁場の変動を補正することの可能な診断用核磁
気共鳴装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するための本発明の概要は、環境磁場の
変動を補正する第１のコイルと、静磁場磁石装置の外に
置かれた磁場測定手段と、磁場測定手段の周囲に配置さ
れ磁場測定手段の位置での環境磁場変動を補正する第２
のコイルと、前記磁場測定器からの信号に応じて前記第
１及び第２の補正コイルに流れる電流を制御する制御手
段とを有すると４を特徴とするものである。　　　−〔
発明の実施例〕 ら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図において１で示すのは、発振器であシ。

選択励起高周波パルスを発生している。２で示すのは、
静磁場磁石装置（以下、磁石装置ともいうンであ）、４
つのコイルから成シ、静磁場＜Ｈｏ）をＺ方向に発生し
ている。また６で示すのは磁石装置２に電流を供給する
ための電源装置である。４で示すのは、プ四−ブヘッド
であル、高周波パルス磁場（Ｒ１）をＹ方向に発生させ
被検体Ｐにこれを印加し、さらに被検体Ｐからの核磁気
共鳴信号を検出する。５で示すのは、デス１０レクサー
であシ、発振器１からの高周波パルスを１０−プヘツド
４“Ｋ加え核磁気共鳴信８号を得るための高周波スイッ
チ及び同調器としての機能を有する。６で示すのは増幅
器であル、デュプレクサ−５によシ得られた核磁気共鳴
信号を検波し、さらに増幅し、７で示すデジタル計算機
へ送る。７で示すのはディジタル計算機であシ、増幅器
６で検波増幅された核磁気共鳴信号をルω変換し、さら
に画像再構成を行ない、また発振器１１Ｃ向期信号を送
ることＫよシ、高周波パルスの発生タイミングを制御す
号を送るととＫよシ、傾斜磁場強度及びその発生タイミ
ングを制御する。８で示すのは表示器であシ、ディジタ
ル計算機で再構成された画像はζこで表示される。次に
９で示すのはコイル対であシ、同一巻型に配置された傾
斜磁場（建、Ｇｙ、Ｇｚ　）を作るものであシ、ディジ
タル計算機７によ多制御を作るための電流が供給される
。１１で示すのは磁石装置２内に互に平行に配置された
環境磁場の変動を補正するだめのコイル対であ夛、また
１２で示すコイル対は、コイル対１１と直列に接続され
、磁石装置２から離されかつ１３で示す磁場測定器の周
囲に互に平行に置くことよシ、環境磁場測定器の位置で
の環境磁場変動を補正するものである。１３で示すのは
ホール素子を用いた磁場測定手段であるところの磁場測
定器である。この磁場測定器１３の出力は％　１４で示
す制御手段であるところの制御器に入力し、この久方信
号に応じて制御器１４によ多制御される１５で示す電源
装置によシ前記コイル対１１．コイル対１２に電流が供
給される。また前記磁場測定器１３にホール素子を用い
るのは、磁場測定において特に精度が要求される場合や
微小磁界を扱う場合には、ホール素子が適しているため
である。

第２図は、第１図におけるコイル対１１．コイル対１２
．磁場測定器１３．制御器１４．電源装置１５から構成
される環境磁場補正部の具体的構成を示す図である。ま
た第２図において第１図に相当するものには同一の符号
を付しである。

第２図において１１で示すのは第１図における磁石装置
２内に互に平行に配置されたコイル対であシ、１２で示
すのは磁石装置２から離されかつ互に平行に配置された
コイル対である。コイル対１１、コイル対１２には例え
ばヘルムホルツ型コイルが最適である。その理由は、ヘ
ルムホルツ型コイルを用いるとコイル対中心軸上に一様
な静磁場が得られるためである。また、コイル対１１゜
コイル対１２をそれぞれ互に平行に配置する理由は、両
者の補正する環境磁場成分（Ｚ方向）を同二にするため
であシ、童たコイル対−１２を磁石装置２から離して配
置するのは、磁石装置２内の傾斜磁場コイル対９による
傾斜磁場の影響を避けるためである。通常、静磁場に対
して傾斜磁場の強度は１／１０００以下であシ、例えば
コイル対１２を磁石装置よりＺ方向で１Ｑｍ程度離した
場合、静磁場強度は地磁気（６００ミリエルステツド）
程度となシ、傾斜磁場による変動は、０．３ミＩＪエル
ステツド以下となる。要求される環境磁場変動は５ミリ
エルステツド以下であれば良いので、前記傾斜磁場によ
る変動は無視し得る値である。また１６で示すのはホー
ル素子よ構成る磁場測定器で１ハコイル対１２の中心に
配置される。次に、１４で示される制御器は、１４−１
で示す定電流源。

オペアンプＯＰ１と抵抗７ｊ１．Ｒ２，７？３及び可変
抵抗器ＶＲ１とから構成される。定電流源１４−１は、
磁場測定器１３に対し定電流を供給するものであシ、ま
たオペアンプＯＰ１は、磁場測定器１６の電源入力と紘
別の端子から取ル出される磁場強度の変化に応じ走電圧
信号を増幅するものである。

抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はオペアンプＯＰ１の増幅度を設
定するためのものである。また可変抵抗器ＶＲ１を調整
することによ）、磁場測定器１６からの電気信号の中か
ら地磁気及び静磁場成分を取ル除くことができ、オペア
ンプＯＰ１の出力には、環境磁場の変動分のみを出力さ
せる。次に１５で示す電源装置は、オペアンプＯＰ２．
）ランジスタＴｒｉと抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及び可変抵
抗器ＶＲ２とから成る定電流回路を構成している。抵抗
Ｒ４はオペアンプＯＦ２を安定に動作させるための抵抗
であシ、また抵抗Ｒ５は、トラン９δりＴｒｌのベース
電流を制限する抵抗である。さらに抵抗Ｒ６は。

トランジスタＴγ１のコレクタに流れる電流を検出する
だめの抵抗であって、抵抗Ｒ６とコイル対１１及びコイ
ル対１２はそれぞれ直列に接続されている。可変抵抗器
ＶＲ２は、コイル対１１．コイル対１２に予め流してお
くベース電流を調整するだめのものである。

次に以上構成の作用について述べる。

先ず、磁石装置２と電源装置６によりＺ方向に静磁場（
＃ｏ）を印加した状態で、被検体Ｐを磁石装置２内に入
れる。次いで発振器１で発生した選択励起高周波パルス
をデュプレクサ−５及びグローブヘッド４を介して被検
体Ｐに高周波／くルスＨ８（Ｙ方向）を加え、被検体Ｐ
内の特定原子核例えば水素原子核に対して核磁気共鳴を
起こさせる。

ここで高周波パルスＨ１の印加に同期して、被検体Ｐの
断層面のみを励起するために傾斜磁場を作るためのコイ
ル対９によシ傾斜磁場を印加する。スライス位置及びそ
の厚みは、高周波ノ（ルスＢ１の周波数と傾斜磁場Ｇｚ
の傾斜角によって決まる。次に被検体Ｐより発生した核
磁気共鳴信号をプローブヘッド４にて検出し、デュプレ
クサ−５を介して増幅器６へ入力して検波増幅する。検
波増幅した核磁気共鳴信号をディジタル計算器７にてル
ω変換しさらにフーリエ変換を含む画像再構成を行ない
、得られた再構成像を表示器８にて表示する。またディ
ジタル計算器７は、画像再構成のみでなく、前記高周波
パルスＨ１の発生タイミング、傾斜磁場の傾斜方向につ
いての回転タイミング及びその強度並びにコイル対９に
よる平行移動磁場タイミング及びその強度の制御を発振
器１．電源１０を介して行なう。

次に環境磁場補正部分の作用について述べる。

第１図においてコイル対１１とコイル対１２とには、通
常一定のベース電流が流れている。これは環境磁場を打
ち消すための電流である。またコイル対１１は、磁石装
置２内に設置され磁石装置２内における環境磁場補正を
行うものであるが、コイル対１２は、磁石装置２の外に
設置され、磁場測定器の周囲における環境磁場補正を行
なうものであるので、コイル対１２のサイズはコイル対
１１よシも小さくすることができる。ただし、コイル対
１１とコイル対１２とのサイズが異なる場合は、それぞ
れの巻数を変えることにより、両者コイル対それぞれの
環境磁場補正が同じＫなるよう調整する。環境磁場が変
動すると、磁場測定器１３からは、磁場強度に対応した
電圧信号が取シ出され、制御器１４にて制御される電源
装置によってコイル対１１．コイル対１２に流れる電流
が制御される。

次に第２図によりｍ境補正部の具体的構成における作用
について述べる。第２図において、先ず、制御器１３内
の定電流源より磁場測定器１６に対し定電流を供給する
仁とＫより、磁場測定器１６の別の端子には、磁場強度
に対応する電圧信号が現われ、この電圧信号は、制御器
１３内のオペアンプＯＰ１の２人力（反転、非反転）Ｋ
それぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して入力する。オペアンプ
ＯＰ１によシ前記電圧信号が増幅される際、前記電圧信
号成分中地磁気及び静磁場成分は、可変抵抗ＶＲ１を調
整することにより取り除かれる。すなわち、地磁気及び
静磁場成分がオペアンプＯＰ１に入力した場合、これに
応じた電圧を可変抵抗ＶＲ１によシ作シ出し、この電圧
をオペアンプＯＰ１の非反転入力に入力することによシ
、前記地磁気及び静磁場成分は、オペアンプＯＰ１の初
段においてキャンセルされるために、オペアンプＯＰ１
の出力には地磁気及び静磁場成分は現われず、環境磁場
の変動分のみが出力される。オペアンプＯＰ１によシ増
幅された環境磁場の変動分は、電源装置１５内のオペア
ンプＯＰ２の非反転入力に抵抗Ｒ４を介して入力する。

次に電源装置１５について説明する。電源装置１５は、
トランジスタＴｒｌのコレクタ電流を抵抗Ｒ６で検出し
これをオペアンプＯＰ２の反転入力に入力することによ
シ、トランジスタＴｒ１のコレクタ電流を安定させる、
いわゆる定電流回路でちゃ、この足型流値はオペアンプ
ＯＦ２の非反転入力への入力電圧によって変化する。ま
た、前記トランジスタＴｒｉのコレクタ電流は、コイル
対１１及び１２に流れるので、オペアンプＯＰ２の非反
転入力への入力電圧を変えることによル、コイル対１１
．１２に流れる電流を変化し得る。

したがって、オペアンプＯＰ１からオペアンプＯＦ２　
Ｋ入力する環境磁場の変動に応じた電圧信号によシ、コ
イル対１１．１２に流れる電流が変化するので、最初１
７Ｉ変抵抗ＶＲ２を調整することによシ、環境磁場を打
ち消すための一定のベース電・　流をコイル対１１及び
コイル対１２に流しておけば、後は、ｌＲ境磁場の変化
に応じて自動的にコイル対１１及びコイル対１２に流れ
る電流が変化するために、環境磁場の変動を常時補正す
ることが可能となる。

本発明は前記実施例に限定されず、種々の変形実施が可
能である。例えば磁場測定器として５ＱＵＩＤ　、フラ
ックスゲート型磁気測定器等を用いることも可能であシ
、また、磁場測定器のセンサーとしては、ホール素子以
外にも磁気抵抗素子。

強磁性金属薄膜素子等を用いることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明による本発明によれば、傾斜磁場部刃口中も環
境磁場の変動を常時補正できるため、環境磁場の変動に
よる設置場所の制限を受けることのない診断用核磁気共
鳴装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブｐツク図、第２図は
第１図における環境磁場補正部の具体的構成を示す図で
ある。 １１．１２・・・環境磁場変動補正用コイル、１６・・
・磁場測定手段、　　１４・・・制御手段％　　１５・
・・電源装置。 第１図 １３ Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　ＩＬ、
−ＩＬ−Ｊ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　一様な静磁場に線型の傾斜磁場を重畳すると
   共に、被検体の断層面における傾斜磁場を一回転させ、
   被検体の断層面内に存在する特定の原子核による核磁気
   共鳴信号に基く断層像を得る診断用核磁気共鳴装置にお
   い゛そ、環境磁場の変動を補正する第１のコイルと、静
   磁場磁石装置の外に置かれた磁場測定手段と、磁場測定
   手段の周囲に配置され磁場測定手段の位置での環境磁場
   変動を補正する第２のコイルと、前記磁場測定器からの
   信号に応じて前記第１及び第２の補正コイルに流れる電
   流を制御する制御手段とを有することを特徴とする診断
   用核磁気共鳴装置。
2. （２）環境磁場の変動を補正するコイルに１ヘルムホル
   ツ型コイルを用いることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の診断用核磁気共鳴装置。
3. （３）環境磁場測定手段に、ホール素子を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の診断用核磁気共
   鳴装置。