JPS5940843A - 診断用核磁気共鳴装置 - Google Patents

診断用核磁気共鳴装置

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JPS5940843A
JPS5940843A JP57150975A JP15097582A JPS5940843A JP S5940843 A JPS5940843 A JP S5940843A JP 57150975 A JP57150975 A JP 57150975A JP 15097582 A JP15097582 A JP 15097582A JP S5940843 A JPS5940843 A JP S5940843A
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博 杉本
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    • G01R33/483NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
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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利用して、生体内各組織の特
定原子核(通常は水素原子核)密度分布を被検体外部よ
シ無侵襲に測定し、医学的診断のための情報を得る診断
用核磁気共鳴装置に関するものである。
従来の診断用核磁気共鳴装置に関する技術としては、例
えば、特開昭54−156596号公報に示されたもの
がある。
第1図(a) 、 (b)に示された空心コイルC工お
よびそれに組み込まれた第2.第3図に示すような傾斜
磁場コイルc21 C3a C4によって静磁場および
傾斜磁場が作られる。その様子を第4図に示す。予め空
心コイルC1による静磁場H0とコイルC2による傾斜
磁場G2が重畳されている。傾斜磁場G2は第2図に示
したベルムホルッ型の一対のコイルC2に互いに逆向き
に電流を流すことによって得られる。このようなコイル
は「マックスウェルコイル」と呼ばれている。
この傾斜磁場G2の方向は、静磁場H8と同方向(これ
をz方向とする)で、その強さは、2個のコイルC2中
心面、で零であシ、この中心面の両側で互いに逆向きで
且つ前記中心面から離れるにしたがって強度の絶対値が
線型的に増加する(第4図参照)。この合成磁場内に被
検体Pをを配置し、第5図に示すようなグローブヘッド
コイルC5を介して適当な周波数成分を持つ選択励起パ
ルスH1を被検体Pに印加する。これは例えば、搬送波
の中心周波数4 MHz (水素原子核の場合1000
ガウスの磁場に対応する)で、高周波パルスの振幅が5
INC関数で変調されているものである。この選択励起
パルスH1を印加すると被検体Pffi含む平面であっ
て、静磁場H6と傾斜磁場G2のベクトル和に対応する
周波数が選択励起ノJ?ルスH1の周波数と等しくなる
平面(平面状部分)のみが共鳴する。次いで共鳴が生じ
た面内、すなわち選択面内で、傾斜磁場コイルC3、C
4による傾斜磁場G  、G のベクX     7 トル和によって得られる傾斜磁場GRt印加し、この状
態で自由誘導(FID〜自由MIj導減衰)信号をグロ
ーブヘッドコイルcsを介して測定すり。
ば、これは選択面内での傾斜磁場GR方向への特定原子
核密度分布の投影信号をフーリエ変換したものとなって
いる。この傾斜磁場GRの方向GX、Gyの強度比を変
化さぜることにょシ、X −7平面内で変化させ、得ら
れた自由誘導信号を逆フーリエ変換することにょシ各方
向への投影信号を得ることができる。これら投影信号よ
り被検体Pの選択面内の特定原子核密度分布像を得るこ
とができる。
一方このような原理に基づく診断用核磁気共鳴装置にお
ける従来の技術では次のような問題があった。
自由誘導信号はスピン・スピン緩和時間T2で減衰する
。人体の水素原子核については、婚妾20〜50 m5
ec程度でちる。一方、原子核が静磁場H8方向に整列
して、選択励起パルスH1を加え、る以前の状態まで戻
るには、スピン・格子緩和時間Tlの3〜5倍待つ必要
がある。このため充分時間をおかずに、選択励起パルス
H。
全連続して印加すると、飽和現象があられれ、自由誘導
信号の振幅が小さくなり、信号のS/Nが悪くなってゆ
く。T1の値も部位や個人によってかなシ異なるが、小
さくみても200m5ec以上でアシ、その3倍とすれ
ば、600m5ec以上の待ち時間が各測定毎に必要と
なってしまい、全体の測定時間が長くなる。上記特開昭
54−156596号では、この待ち時間を減らすため
強制的に原子核を静磁場方向へ向ける高周波、4+ルス
全印加しているが、待ち時間を完全になくすことはでき
ていない。
また、医学的にみると、単一の断層像のみで診断が完了
することはほとんどなく、通常は病巣部の前後の断層像
をも必要とされるが、前述したように、各投影毎に待ち
時間があったのでは、断層像を得る時間がX線CT(コ
ンピュータトモグラフィ)に比してかな夛長くなシ、多
くの断層像を得るためには、多大の時間を要してしまう
〔発明の目的〕
本発明は、投影信号測定中の待ち時間を実質的に低減す
ると同時に複数の断層像を同時に得ることのできる診断
用核磁気共鳴装置を提供することを目的としている。
〔発明の概要〕
本発明は傾斜磁場G2を作るコイル対を複数組配設し、
各組を順次選択的に励磁して各組に対応する複数の選択
面を順次励起し、x −y平面について同一投影方向の
複数の自由誘導信号を連続して得た後、上記! −)r
平面についての投影方向を変更するようにしたことを特
徴としている。
〔発明の実施例〕
第6図に本発明の一実施例の構成を示す。
第6図において、1は選択励起ノ9ルスH1を発生する
発振器、2は静磁場H8全発生させる磁石装置、3はそ
の電源装置、4は高周波パルス磁場を被検体に印加し且
つ被検体からの核磁気共鳴信号全検出するグローブヘッ
ド、5はグローブヘッド4にて検出された核磁気共鳴信
号を検波増幅する増幅器、6は得られた複数方向の自由
誘導信号から被検体断面の断層像を再構成する再構成装
置、7は再構成された断層像の表示器、8は例えば複数
組のコイル対よシな、6z方向に傾斜を有する傾斜磁場
G2”を作ルa t o =zイル装置、9は第1のコ
イル装置8に流す電流を切シ換える切換回路を内蔵する
電源、1oはX及びy方向に傾斜を有する傾斜磁場Gx
 r Gyを作る第2のコイル装置凌、11はその電源
である。
第7、図に、傾斜磁場G2を作る複数mのコイル対から
なる第1のコイル装置8の構成例を示す。とこでは、3
組(3対)のコイル対8−1.8−2.8−3で構成す
る場合を示す。第8図にそれらのコイル対の8−1〜8
−3の作る禎斜磁場強度分布を示す。図示左から順にコ
イル対(S−X)。
(8−2)、(8−3)の作る傾斜磁場G、である。各
コイル対8−1〜8−3に順次電流を流すと、傾斜磁場
02強度がゼロになるx −7面が第8図に示すように
変化する(断面S)、s2゜S3)。
次に、上記構成による本実施例装置4の動作を第9図の
タイムチャートを参照して説明する。
まず被検体を磁石装置2の内部に挿入配置し、一様静磁
場を加えておく。そして再構成装置6のタイミング信号
出力に基づいて、発振器1がら選択励起パルスを発生し
、グローブヘッド4を介して被検体に高周波パルス磁場
を印加する。
一方再構成装置6のタイミング信号および断面選択信号
出力によシ、電源9が第1の装置8のうちの一組を選択
し電流を流す。第9図の各波形左端はコイル対8−1が
選択された場合のタイミング関係を示しておシ、G、(
Z方向傾斜磁場)と、Ht  (選択励起パルス)が同
時に被検体に印加される。選択励起パルスH,の搬送周
波数ω。が静磁場に対応する値に設定されている場合は
、第8図に示した断面sl内の特定原子核のみが励起さ
れる。もちろん搬送周波数ω。
を高くまたは低くずらせて、断面設定位置を2方向に変
化させることは可能である。
次いで、再構成装置6よシミ源J1へタイミング信号と
Gx、Gy設定信号を出力し、X  )’平面での傾斜
方向(投影方向)を決定する。その結果、傾斜磁場GB
(G工l Gyの合成磁場)が被検体に印加され、同時
に得られる自由誘導信号(FID信号)は、断面Sl内
の特定原子核分布の投影信号を逆フーリエ変換したもの
である。
この自由誘導信号をプローブヘッド4にて検出し、増幅
器5にて検波増幅した後、再構成装置6に入力する。
従来の方法では、こののち、3〜5T1に相当する時間
休止した後、Gx、Gyの強度比を変えて(投影方向を
変えることに相当)再び同様の信号収集を行なうように
していたが、本装置では、断面S1についての信号収集
後同じ選択励起パルスH1と、コイル対8−2の作る傾
斜磁場G2によって、断面S2についての信号収集を行
ない。断面S2の信号収集が終わった後には、コイル対
8−3を用いて、断面S3の信号収集を行なう。このよ
うに従来の方式での休止時間中に、他の断面についての
信号収集が可能であるので、測定時間が実質的に短縮で
き、その上複数断面についての信号が同時に得られると
い75長所がある。信号収集時間゛は、1断面体止時間
が600m5ecとすると、6〜12断面を同時に撮像
することが可能であシ、測定時間は1/6〜1/12と
なる。ここで選択励起t4ルスH1の形状および搬送周
波数ω。は、測定中一定である。すなわち、ωo1−変
化させて複数断面を得ることも可能であるが、その方法
に比べて本方式は発振器の構成が簡単になるという大き
な長所を有する。また、X−y平面傾斜磁場GRは、第
9図の場合断面S1〜S3の信号収集の間は一定である
なお、第10図に、電源9の切換回路の一具体例を示す
。パルス電源9−1の出力をリレーRy1およびRy2
によって切換えることにより、コイル対8−1〜8−3
を切換える。
このように2方向傾斜磁場G2ヲ作る複数組のコイル対
1z方向にずらせて配置し、順次、励磁電流を選択励起
ノ4’ルスと共に、印加することによシ複数断層面像を
単純な構成にて、且つ実質的に測定時間を短縮して測定
することが可能である。
なお上記実施例では、選択励起パルスとして90°A’
ルスを用いて信号収集する場合について説明したが、9
0°−180°ノぐルスもしくは傾斜磁場反転によるエ
コー信号を収集することも可能である。
また静磁場を発生させる磁石装置として、常電導空心磁
石を用いるようにしてもよいし、超電導空心磁石を用い
るようにするとともできる。
さらに2方向の傾斜磁場G2fil−作る第1のコイル
装置として、第11図に示すように、一対のソレノイド
コイル12の各々に等間隔に端子を設けて複数組のコイ
ル対として用いることもできる。この場合、コイル作成
が容易であり、しかも断層面が隣接するという長所があ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば投影信号?1111定中の待ち時間を実
質的に低減すると同時に複数の断層像をほぼ同時に得る
ことのできる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〜第5図は、従来装置の一例の構成原理を説明す
るための図、第6図は本発明の一実施例の構成を示すプ
四ツク図、第7図は同実施例の2方向傾斜磁場コイル対
の構成金示す図、第8図は同実施例のコイルによる2方
向傾斜磁場強度の変化を示す図、第9図は同実施例の信
号収集のタイムチャート、第10図は同実施例の2方向
傾斜磁場コイル電源の切換部分の一具体例、第11図は
本発明の他の実施例における2方向傾斜磁場コイル対の
構成を示す図である。 1・・・発振器、2・・・磁石装置、3・・・磁石装置
2のt源装置、4・・・プローブヘッド、5・・・増幅
器、6・・・再構成器装置、7・・・表示器、8・・・
第1のコイル装置、9・・・第1のコイル装置8.用電
源、10・・・第2のコイル装置、11・・・第2のコ
イル装aZO用電源O 出願人代理人  弁理士 銘 江 武 彦第1図 (a)      第2図 第4日 第6図 ■ 第70 j!!8  因

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一様静磁場を発生させる磁石装置と、静磁場に重
    畳して傾斜方向が同磁場に沿う第1の線型傾斜磁場を印
    加するための第1のコイル装置と、これら磁石装装置お
    よび第1のコイル装置によシ形成される合成磁場内にお
    ける上記静磁場に沿う方向に直角な一平面状をなす特定
    強度磁場部分の特定原子核のみを選択的に励起するだめ
    の高周波i4ルスを発生する発振器と、該高周波A?ル
    スを上記合成磁場内に配置される被検体に印加し且つ自
    由誘導信号を検出するグローブヘッドと、上記合成磁場
    内の少なくとも上記平面状部分に重畳して磁場方向が上
    記静磁場と同方向で且つ該方向に対して直角な複数の方
    向にそれぞれ傾斜する複数の第2の傾斜磁場を逐次選択
    的に印加する第2のコイル装置と、上記グローブヘッド
    で検出された自由誘導信号が力見られ上記複数の第2の
    傾斜磁場方向に対応する複数の投影方向についての自由
    誘導信号に基づいて上記被検体の同一の上記平面状部分
    における上記特定原子核密度分布像または緩和時間分布
    像からなる断層像を再構成する再構成装置とを具備して
    なる診断用核磁気共鳴装置において、上記第1のコイル
    装置全上記静磁場に沿う方向に所定距離ずつずれた複数
    の第Jの線型傾斜磁場を上記第2の傾斜磁場方向毎に繰
    シ返し且つそれぞれ該第2の傾斜磁場方向が同一である
    一連の期間内に逐次選択的に印加する構成とし、上記静
    磁場方向と直角な複数平面についての断層像を一括して
    得るようにしたことを特徴とする診断用核磁気共鳴装置
  2. (2)磁石装置は常電導空心磁石を用いて構成したこと
    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。
  3. (3)磁石装置は超電導空心磁石を用いて構成したこと
    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。
  4. (4)第1のコイル装置は複数組のコイル対を選択的に
    励起する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項〜第3項のいずれか一項に記載の診断用核磁気共鳴
    装置。
  5. (5)第1のコイル装置はマックスウェルコイルとして
    構成したコイル対を等間隔に複数組配設して構成したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の診断用核
    磁気共鳴装置。
  6. (6)第1のコイル装置はソレノイドコイル対の各々に
    各対応させて等間隔に端子をもうけて構成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第4項に記載の診断用核磁気共
    鳴装置。
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