JPS59230149A - Ｎｍｒイメ−ジング装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴現象を用いて被検体より医学的に
有効な診断情報すなわち生体の断層像を得るＮＭＲＭメ
ージング装置に関する。

〔発明の背景〕

一般に、核磁気共鳴（以下、ＮＭＲ，と称する）は、有
機化合物の構造解析や物性物理の研究に多く用いられる
分析方法である。最近、とのＮＭＲの技術を用いて生体
断面の核スピン密度を撮像する試みが盛んに行われるよ
うになりＸ線ＣＴと対比できるよりなＮＭ几両画像得ら
れるようになった。このＮＭＲＭメージング装置では、
静磁場Ｈｏに空間的に異った強度を有する第２の磁場の
印加法、ＮＭ几倍信号処理の仕方により、いくつかの方
法がある。ここでは、Ｘ線ＣＴと同じ手法で像再生する
ＮＭ几イメージング装置を概説する。

まず、被検体に一様な磁場Ｈｏの他に空間的勾配（］を
掲つ静磁場を加える。磁場Ｈ６の方向をＺｌｔｌ快し、
仮に勾配ＧがＸ方向、＋Ｃある場合を考えると、Ｘ−０
での静磁場の強さをＨｏとすると、被疾体に加えられる
静磁場Ｈは、 ）（＝Ｈリ　＋（＋　　−ｘ で与えられる。このときの共鳴周波数ωは、（ｌノー　
ｒＨ−γ　］（、ｏ　十　γ　Ｇ　−Ｘ＝ωθ＋γＧ−
ｘ　　　　・・・・・・・・・（１）但しω。＝１１−
ｉ。

γ：核スピンの固有の磁気回転比 に示される如く、Ｘの１次関数となる。この被検体に対
し共鳴スペクトルの測定を行うと周波数ωでの信号は第
１図に示すように対応する、ｘ−一定の平面内の核スピ
ン集団からのものだけとなる。

したがって、測定されるスペクトルＰ（ω）は核スピン
密度関数ρ（Ｘ＋　Ｙ＋　ｚ）を使って、１′（ω）−
Ｉρ（ｘ、ｙ、ｚ）ｄｙｄｚ　　・・・・・・・・・（
２）捷プこは、前記（１）式よシ ｐ　（ω０←ｒｏ−ｘ）＝ｆｆρ（ｘ　、　ｙ　、　ｚ
）　ｄｙ　ｄｚ−（３）と表わされる。いま、左辺をｆ
（Ｘ）とおくと、ｆ（ｘ）−、／’／ρ（Ｘ、ｙ、ｚ）
ｄｙｄｚ　　・・・・・・・・・（４）となる。この場
合測定される共鳴スペクトルは、Ｘ軸に垂直方向への核
スピン密度の、・フ債分すなわち投影となる。選択的に
共鳴現象を励起する方法を組合せれば、ｍ２図に示す如
く、Ｚ軸の！特定位置における信号のみを検出すること
ができる。Ｚ軸を中心に被検体を回転する７ハ、磁場勾
配ベクトルＧを回転させて各方向からの投影を求めるこ
とができる。

各方向からの投影から２次元分布を装置の表示画面に近
似的に復元するには第３図に示すように各投影の強度に
比例した量を投影の方向に沿って画面上に戻し、これを
すべての方向について加え合せる方法である。この保再
構成法は、逆投影法と呼ばれている。

ここで、静磁場Ｈｏ　と勾配Ｇとの関係について説明す
ると、静磁場Ｈｏが理想的に均一な磁場であれば、勾配
Ｇを加えない被検体のＮＭＲ信号は核スピンが有する自
然中で決まる共鳴スペクトルを示すことになる。しかし
、実際には、静磁場ｆ（Ｏ自体不拘−成分を有している
。この値は磁石の横這によって左右されるが、１００ｉ
１１１前後であり、共鳴スペクトルは勾配Ｇを加えなく
ても静磁４Ａ　Ｉ−１ｏの不均一を反映して、ブロード
化し１００四の広がりを持つことになる。この材磁場１
（０の不均一が空間的に重復しなければ勾配Ｇ無しで被
検体の各部の核スピン密度を求めることが可能となり先
に説明した逆投影法によらなくても断層像がイ（すられ
る。しかし、静磁場Ｈｏは同心円上に不均一が分布する
ので、勾配Ｇを加えて空間的位置に対応した共鳴スペク
トルが得られなければならない。この勾配Ｇの値として
は静磁場Ｈｏの不均一による空間的な重複を避けること
が最少限必要な値となる。実際には静磁場Ｈ６の不均一
の数倍程度（数１００ｐ）に印加されている。すなわち
、勾配Ｇの値としては静磁場Ｈｏの０．１％以下の値で
ある静磁場Ｈｏと勾配Ｇの２つの磁場を用いるＮＭ几イ
メージング装置も、その共鳴スペクトルの周波数ωは静
磁場Ｈｏに大きく依存している。

いま、静磁場Ｈａの１直が何らかの影響で変化すると、
各投影が静磁場Ｉ−Ｉ　ｏの変化に応じて左右に移動す
ることになる。このため、逆投影法で、各投影を表示画
面上に加え合せても復元像は像にならないが、ピントの
ずれた像となって医学的な診断画像としては不十分であ
る。

このようにＮＭ几イメージング装置においては、高品位
の画像を得るため、静磁場の均一性と、傾斜磁場の直線
性が要求される。そこで、これら磁場の歪を定量的に測
定し、ＮＭ几イメージング装置で得られる画像の磁場に
よる歪を補正する必要がある。

そこで、従来、磁場の測定を、マージナルオシレータを
用いて磁場中で、そのプローブを移動させながら行って
いた。しかし、この方法によったのでは、精度が１０−
５程度であり充分でなかった。

そこで、核磁気共鳴現象を利用した測定器が製作された
が、ＣＷ法であム検出器（グローブ）ａ）４−１つであ
ったため、１点の磁場の測定に１分程度の時間を要し、
工面全部２００点を測定するに３〜４時間を要した。こ
のだめ、電磁石の時間変動を生じ磁場に経時変化を生じ
正確マツプの測定ができないという欠点を有していた。

さらに、本体のＮＭ几イメージング装置とは別の磁場測
定器を用いているため、磁場の値を測定し、測定結果を
１’Ｊ−Ｎ　Ｎ　Ｍ　Ｒイメージング装置へ入力しなけ
ればならず、画像の磁場による歪を補正するに手間と時
間を決するという欠点を有している。

〔発明の目的〕

＋：発明の目的は、独立の磁場測定器を用いることなく
短時間に〆・磁場の全域にわたって磁場強度を検出する
ことのできるＮＭ几イメージング装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

不発明は、磁場を測定するだめの基準試料の封入されて
いる試料管にコイルの巻れた磁場検出器を腹数個設ける
ことにより独立の磁場測定器を用いることなく短時間に
静磁場の全域にわたって磁場強度を検出しようとするも
のである。

〔）０明の夫１山例〕 以下、本発明の実施例について脱明する。

第４図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、筒状マグネット３０内には、照射コイル１
が設けられている。この照射コイル１内に、複数個の磁
場検出器２が設けられている。この磁場測定器２は、第
５図に示す如く配列されている。すなわち、円板に縦横
に適宜間隔をもって複数個設けられている。この磁場検
出器２は第６図に示す如き構成を有している。角柱状の
ケース４３の先端部には、試料管４１が支持具４６によ
って支持されるキャップ４５に固定されている。

このケース４３には、ふた４７がかぶされている。

また、ケース４３の後端部には、第４図に示す如き、マ
ルチプレクサ３に接続するだめのコネクタ４４が設けら
れている。試料管４１の中に入っている試料は、緩和時
間Ｔ１ｆ：短くして、６１定の繰り返し時間を短くする
ために少量の硫酸銅が人っている。また、検出コイル４
２は試料管４１の回りに巻いである。直径１．５關のエ
ナメル線でコイル直径約３ｎｉｍで３０回巻いであるソ
レノイドコイルである。また、ケース４３は銅板を用い
中にある同調回路は第７図に示す回路構成となっていて
、出力１ンピーダンスは５０Ωに調整されている。

磁場検出器２にはマルチブレ・フサ３が接続されている
。このマルチプレクサ３には、受信機４が接続されてお
り、この受信８！４の出力端子には、Ａ／Ｄ変換器５を
介してコンピュータ８が接続されている。一方、高周波
発振器７には、送信機６が接続されており、この送信機
６の出力端子には照射コイルｌが接続されてもる。この
受信機４と送信機６とはコンピュータ８とゲート信号ラ
イン９．１０によって接続されている。この受信機４と
、Ａ／Ｄ変換器５と、送信機、６と、高周波発振器７と
、コンピュータ８とによって、データ処理部２０が構成
されている。

このように構成されるものであるから、磁場の値を測定
する場合には、複数個の磁場検出器２が］歩続されたマ
ルチプレクサ３を受信機４の入力にｊ４続する。なお、
磁場検出器２には、測定に十分なＳＮ比と４８間分解能
が得られるような大きさの基準試料を内蔵している。こ
の基準試料はＱ、　５　ｃｃの硫酸銅溶液を用いて、プ
ロトンの緩和時間を短くしたものを使用している。送信
機６の出力には、複数個の磁場検出器２をすべて包含す
るような照射プローブ１を接続する。コンピュータシス
テム８は、コントロール信号ライン１１よりコントロー
ル信号をマルチプレクサ３に送り、マルチプレクサ３は
複数個の磁場検出器２の中からコントロール信号である
アドレス情報に対応した磁場検出器をひとつ選択する。

さらにコンピュータシステム８は、磁場検出器２内の基
準試料を照射プローブ１よシのパルス高周波磁場により
励起、これによって得られる核磁気共鳴信号の受信、デ
ータの取込みの一連のシーケンスを実行する。これをマ
ルチプレクサ３に接続されたすべての磁場検出器２につ
いて実行する。このシーケンスを槙８図に示す。

第８図において、ａは高周波照射パルス、ｂはＦＩＤ信
号（受信機で検波された出力信号）、Ｃはサンプリング
信号（「１」で遂次Ａ／Ｄ変換）、ｄはマルチプレクサ
切換信号である。

コンピュータ８内に取込まれたデータすなわち１６８図
すに示す如きＦＩＤ信号は、Ｆｌ’ｉ’Ｔ（高速フーリ
エ変換）によって磁場に対応した周゛波数軸上のスペク
トルに変換する。第９図に示すように、各検出器からの
スペクトルのピークは、その検出器の置かれている場所
の共鳴周波数すなわち磁場の値と等しくなる。したがっ
て基準となる磁場検出器２のひとつをあらかじめ決めて
おく。こめ基、廣になる磁場検出器と、各検出器の共鳴
周波数の差から磁場の不均一さを求める。

なお、複数個の磁場検出器の内の１個の磁場検出器を＠
湯中で固定しておけば、磁場の経時変化の測定も可能で
あり、またこの状態で多数回の測定全行つ／こ際には、
固定した磁場検出器から磁場の経時変化が測定できるの
で各測定値の磁場の経時変化による測定誤差が補正でき
る。

したがって、本実施例によれば、複轄個の磁場咲出：Ｔ
Ｗ　’ｌ：　（Ｉｆ：ｆえ、それらを選択的に用いるの
で、データ処理部を犬際の診断の除の装置を共用するこ
とができ、高速に磁場の値を測定するので磁場の経時変
化があってもその影響が非常に少ない状態で測定が可能
となる。

なお、本実施例においては、磁場検出器２を第５図に示
す如く、円板上にマトリックス状に配列しているが、第
１０図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く棒状に並べて測定毎に
平行移動したり（第１０図（Ａ））、回転したり（第１
０図（、Ｂ））してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、独立の磁場測定
器を用いることなく短時間に静磁場合域にわたって磁場
強度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はＮＭ）１イメージングの説明図、第３
図は逆投影の説明図、第４図は本発明の実施例を示す図
、第５図は第４図図示磁場検出器の配列を示す図、第６
図は第４図図示磁場検出器の構成図、第７図は第６図図
示同調回路図、第８図はデータ取込みタイムチャート、
第９図は周波数軸上での信号のピークと周波数の差を示
す図、第１０図（Ａ）、（Ｂ）は磁場検出器の配列を示
す図である。 １・・・照射コイル、２・・・磁場検出器、３・・・マ
ルチプレクサ、２０・・・データ処理部、３０・・・マ
グネット。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 第１図 Ｘ ＦＲＦＯＵＥＮＣＹ 宅ｔ／−図 も５図　　　　１１ 第７図 「→

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マグネットの筒内静磁場中に人体等の被測定物を挿
   入し該被測定物にパルス変調された高周波を照射し該磁
   気共鳴を利用して被測定物の断層撮像を行ｖＮＩｔ几イ
   メージング装置において、上記磁場を測定するだめの基
   率試料の封入されている試料管にコイルの巻れた磁場検
   出器を複数個設け、上記パルス変調の高周波を印加して
   磁場強度を測定することを特徴とするＮＭＲＭメージン
   グ装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記磁
   場検出器による測定は、選択的に行うことができるよう
   にしたことを特徴とするＮＭＲＭメージング装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記複
   数個の磁場検出器は、上記マグネットの楠イ１に略等し
   い円板上にマトリックス状に配列したことを特徴とする
   ＮＭ几イメージング装置。 ４、特許１ｉｉ（求の範囲第１項記載の発明において、
   上記複数個の磁場検出器は、棒状部材に一列に配列し、
   該棒状部材を平行移動又は、回転自在に構成したことを
   特徴とするＮＭＲＭメージング装置。