JPS59501995A - Ｎｍｒ映像形成装置 - 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】 ＮＭＲ映像形成装置 本発明は、核磁気共鳴ＣＮＭＲＩを測定するための装置に関するものであり、詳 細には生物組織を映像化する装置に、更に詳細には永久磁石材料で磁場を実質的 に発生させる装置に関する。

核磁気共鳴（ＮＭＲ）技術に於ける最近数年の進歩は、固体及び液体の２次元及 び３次元スピン密度像の形成を可能とした。多数の新規且つ精緻な変形物も、こ の急速に拡大しつつある映像分野に導入された。全ての斯かる開発の重要な一面 は、生体の生物組織像の形成が可能なることである。ＮＭＲ法は非侵襲性であシ 、より一般的なＸ−線映像法よシも放射線の危険がはるかに低い。

これら新規の映像技術は、スピン密度図の形成に加え、全て、試料のスピン−格 子緩和時間の空間的変化の測定に適用することができる。例えば、癌組織の細胞 液は、正常組織のそれよシもスピン−格子緩和時間が長いことが知られている。

従ってＮＭＲ映像法は、未成熟な段階ではあるが、腫瘍の早期検出用の診断器具 として将来が約束されている。

報告されたＮＭＲ映像技術は全て、１以上の磁場勾配の存在下での核スピン系の 調製及び／又は観察に基いている。磁場勾配は、スピンのラーモア共鳴周波数を 試料の一城から部域に変化させることにより、試料域を空間的に識別する機能を 有する。

個々の陽子すなわち水素原子杉ハ、大部分の有機物及び生物体内にあって、その 天然同位体存在比は９．９．９８４４パーセントである。残りの０．０１５６パ ーセントの核サイトは、天然に存在する残りの重水素同位体が占める。

核は夫々、小さな核磁気モーメントとスピンと称される一定量の角運動量を有す る。古典的に云えば、磁気モーメントとスピンの組合せ効果は、印加静磁場方向 の周囲、並びに垂直位置からの摂動（ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ）があれば、重力場方 向の周りの回転コマ歳差運動として陽子を歳差運動させる。陽子の歳差運動周波 数は、静磁場に対するモーメントの傾斜角とは独立であり、ラーモア角周波数ω ０と称される。しかしながら、これはω。＝γＢｏなる関係を通して静磁場の大 きさＢ。ＫＭ接関係する。前式中の定数γは磁気回転比（ｍαｇｎｅｔｏｇｙｒ ｉｃ　ｒａｔｉｏ”ｌである。゛この関係が以下の事項を解く鍵である。Ｂ、が 変化するならば、ω０　も変化するであろう。線形磁場勾配を別の空間的に均一 なり。に重ね合わせると、斯かる磁場内に配置される試料中の陽子は、ある場所 ではＢ。より高い磁場を、別の場所ではＢ。、ｌニジ低い磁場を受けるであろう 。ＮＭＲスピン映像化の発展に関する解説は、マンスフイールド（Ｍａｎｓｆｉ ｅｌｄ）、Ｃｏｎｔｅｍ、ｐ、　Ｐｈｙｓ、第１７巻、第６号、第５５３−５７ ６頁（１９７６）に記載されている。映像化の理解に必要なＮＭＲの基本原理が 議論されておシ、映像化の主な方法が記載され且つ多数の生物試料中の陽子スピ ン分布の映像例で説明されている。

医療診断目的のための人間のＮＭＲ映像形成は、並はずれた手ごわい問題を磁石 設計者につきつけている。ハウルト（Ｈｏｕｌｔ）等、Ｒｅｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎ５ ｔｒｕｒｎ、５２（９）、第１３４２−５１頁、１９８１年９月は、患者の関心 部域すなわち頭部又は胴部全域にわたシ好ましくは１　ｐｐｍの均一性を有する 少くとも０．１７’の磁場を発生させる磁石が要求されると述べている。更にハ ウルト等は、任意の方向にＩＣＶ２Ｔｍ−’までの直線的磁場勾配が要求される と述べている。短期の磁場安定性は、Ｎ＃？信号上の位相ノイズを回避するため 、１秒間にわた。！ｌ）　０．１　ｐ７ｉｍより良好なることが必須であシ、一 方長期安定性は約１　ｐｐｍである必要がある。更にこのことは病院環境で達成 されねばならず、病院では建物構造内の多量の鋼（強化材、水道管等〕及び移動 するその他の強磁性物（エレベータ−、ベッド、近隣のトラック等）によシ重大 な外乱が惹起されうるのである。電流磁石設計は、一般に空芯の抵抗性又は超伝 導性設計の電磁石である。鉄芯電磁石は、満足すべき磁場均一性とするためには 、外部極の形状検討及び整形が必要であり、適当性に劣る。ＮＭＲ映像映像用成 用形電磁石が、ハウルト等の前記文献に記載されている。生体映像形成用の超伝 導ＮＭＲ磁石は、ゴールドスミス（Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ）等、Ｐｈｙｓｉｏｌ、 Ｃｈｅｍ、＆　Ｐｈｙｓ。

９、第１０５−１０７頁（１９７７）に記載されている。

更に、米国ノースカロライナ州つィンストンサレム、ウエークーフオレスト大学 ポウマングレイスクールオプメディスンで開催された「核磁気共鳴映像形成に関 する１９８１年国際シンポジウムに提出された論文で、・・ンレイ（Ｈａｎｌｅ ”／）はＮＭＲ走査に於ける超伝導性及び抵抗性磁石につき議論した。超伝導磁 石は、単なる電磁石よシもはるかに高い磁場の達成が可能であるが、費用もはる かに高くなるであろう。

永久磁石系は、以下の点で従来技術の超伝導及び抵抗性電磁石設計よりも優れた ものとなるであろう。

（α）抵抗性磁石系に於けるような磁場維持に必要な多量電力発生手段を必要と しない。

（ｂ）抵抗性磁石に於けるような発生熱を除去する冷却手段も、超伝導磁石に於 けるような低温に維持するための冷却手段の付与も必要としない。

（ｃ）　永久磁石の磁場は、抵抗性磁石又は永久電流モードで操作されない超伝 導磁石のように電力供給ドリフトの影警ヲ受けることはない。

（ぬ　永久磁石の磁場は、永久電流モードで操作される超伝導磁石のように漸進 減衰することはない。

（ｅ）　使用材料は、関心周波数（５ＭＨ２乃至１．５　Ａｇ１ｚ　）の電磁波 に対して透明なフェライト磁性材でよく、容易に入手できる。

（ト）外部磁場強度は、磁石から離れる距離と共に急速に低下し、装置の近隣に ある強磁性物体からのバイアス磁場との干渉が著るしく減少する。

本発明は、生物組織の映像を形成するための永久磁石ＮＭＲ映像形成装置を提供 するものである。本発明に従う永久磁石ＮＭＲ映像形成装置は、バイアス磁場を 発生させるバイアス手段、勾配磁場を発生させる手段、及び生物組織に関連した 核スピンに対し電磁輻射線のパルスを核スピンのラーモア周波数で作用させるた めのラジオ周波手段及び核スピンが放射するシグナルを検出するためのラジオ周 波手段からなシ、その際に前記のバイアス手段は複数の環状磁石からなり、各双 極環磁石は、配向された異方性の永久磁石材料からなる複数のセグメントを、実 質的な連続な永久磁石材料の環となるように環状に配列したものからなシ、その 少くとも１個の双極環磁石の内径が、隣接する環磁石の内径と異なることを特徴 とする。

各双極環磁石は、８個の永久磁石材料を、（磁化）容易軸（ｅａｓｙ　ａｘｉｓ ）配向が次式に定める角となるよう、環状に配列されたものが好ましい。

α＝２θ−π／２ 上式中、θはセグメントの半径対称線とＸ−軸（双極環磁石面内にある）との間 の角であシ、αは前記のセグメントの容易軸とＸ−軸との間の角である。

本発明に従ってＮＭＲ映像形成装置を製作することによシ、所与の永久磁石重量 及び磁場容積に対し、一層均一性が良好なるバイアス磁場を得ることができ、或 いは所与の磁場均一性に対し、永久磁石の所要重量を最小にすることができる。

６１毬昭５９−５０ｉ９９５　（３） 図１は、本発明に従う永久磁石ＮＭＲ映像形成装置の等側口である。

図２Ｆｉ、図１に示したＮＭＲ映像形成装置の部分切シ取シ前方立面図である。

図３は、図２の３−３線に沿って切断した図２装置の断面図である。

図４Ａは、３個の環状双極を有する本発明ＮＭＲ映像形成装置の一実施態様を示 す概略図である。

図４Ｂは、４個の環状双極を有する本発明ＮＭＲ映像形成装置の一実施態様を示 す概略図である。

図４Ｃは、３個の環状双極を有し、その中央の環状双極の外径が、外側の環状双 極のそれよシも小なる本発明ＮＭＲ映像形成装置の一実施態様を示す概略図であ る。

−ミ ーー１−一か＋ −５１、− 図５は、各レンガ状物から形成された永久磁石材料セグメントの前方立面図であ る。

図６Ｉ′ｉ、各レンガ状物余積み上げて図５に示した所望寸法及び形状の永久磁 石材料セグメントを形成するための型の前方立面断面図でおる。

図７は、裏、当て板を有する永久磁石材料セグメントの開裂等測図である。

図８は、双極環磁石を形成するための配置ラム（ｐｏ　ｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｒａ ｍ　）上に塔載した図７のセグメントの等側口である。

図９０′ｉ、配置ラム及び塔載された図８のセグメントの部分側立面断面図であ る。

図１０は、双極環磁石を形成するための治具に塔載された複数の配置ラムの平面 図である。

図１１は、映像形成空間を形成するよう配置された双極環磁石の等側口であシ、 環状双極の寄与による映像形成空間内の磁束密度の測定につき説明するものであ る。

図１２は、ＮＭＲ映像形成装置を調整するため双極環磁石間のスペースを調整す る取付は装置の前方立面図であって一部断面も示しており、１個の双極環磁石は 既に配置済みである。

図１３は、４個の双極環磁石を内部に有し、且つ、安全止めを配した図１２の取 付は装置の前方立面図であシ、一部断面も示したものである。

図１４は、本発明に依る組立てＮＭＲ映像形成磁石の等側口である。

図１５は、４個の環状双極の断面を示す概略図であり、その物理的パラメーター を表示している。

図１６は、ＮＭＲ映像映像用成用久磁石環状双極系を最適化するための方法を示 すフローダイヤグラムである。

図１７は、ＮＭＲ映像形成用勾配コイル系のブロックダイヤグラムである。

図１８は、ＮＭＲ映像形成用Ｒ，ＦＡラジオ周波）系ブロックダイヤグラムであ る。

本発明に依シ、永久磁石双極にてバイアス磁場を発生させるＮＭＲ映像形成装置 が提供される。該バイアス磁場は、実質的に定常且つ均一である。本明細書で使 用する「実質的に定常且つ均一な磁場」とは、所望通りの生物組織像を得るため に十分均−且つ安定な磁場のことである。バイアス磁場は、被験試料を配置した 設計映像形成容積或いは空間内で、５×１０−４を越えて変化せぬことが好まし く、バイアス磁場変化がｌＸｌ０−’未満なることが更Ｏて好ましい。更には、 磁場安定性が５Ｘ１０−’（秒−１）より悪くないことが好ましい。しかしなが ら前述のように、これらのパラメータは、所望の映像品質がどの程度許容される かによシ変化する。

図面を参照しながら本発明を更に説明するか、図１は本発明の一実施態様のＮＭ Ｒ映像形成装置１０を示すものであり、該装置は成人を走査のために収容する十 分な径の開口部を有する。ＮＭＲ映像形成装置１０は、４個のカラー（ｃｏｌｌ ａｒ）又は環２０からなシ、各項は永久磁石材料製の双極磁石からなる。

各項又はカラー２０は、永久磁石材料製の８個のセグメント２２からなる。それ より多い又は少ない数のセグメントも使用できる。しかしながら、８個のセグメ ントカへ説明の実施態様に於て全く満足すべき結果を与える。

永久磁石材料は、理想的には均一な透磁率を有する配向された異方性永久磁石材 料であり、例えば希土類／コバルト材料又はフェライトセラミック材料又は類似 物である好適材料には、例えば、サマリウムコバルト、バリウムフェライト、ス トロンチウムフェライト及び類似物が含まれる。各セグメント２２は台形状が好 都合である。

各セグメントは、図５に示すように、各レンガ状物から所望の寸法に組み上げら れる。各セグメントを、斯かる磁石材料の一体ブロックから製ることもできる。

各セグメント２２の表面に沿って配置されたレンガ状物は、所望の最終形状にな さるべく適当に切断される。各セグメント２２を形成するように、個々のレンガ 状物２３は型２５内に積み上げられる。型はガラス繊維製が好都合である。他の レンガ状物の表面と接触することになる谷レンガ状物２３の表面は、型２５内に 積み重ねる前に接着剤で被覆される。

各セグメント２２の構、成には、約１５ｃＩｎＸ２．５ｃｒｒＬの寸法の磁化さ れていないレンガ状物を使用するのが好都合である。レンガ状物は、型内でびっ たシと合って空隙を残さぬよう、確実に鋭い偏部を有するように縁取りされる。

レンガ状物から、油、グリース及び遊離物質を完全に洗去する。２液型接着剤が 好都合であった。−レンガ状物の表面を、例えばロックタイトロキックプライマ ーＣＬｏｃｔｉｔｅＬｏｑｕｉｃ　Ｐｒｉｍｅγ）Ｎ又はその等価物で被覆する 。次に、第ルンガ状物の被覆表面と接触する第２レンガ１１の表面を、例えばロ ックタイトスーベーボンダ−（Ｌｏｃｔｉｔｅ　５ｕｐｅｒｂｏｎｄｅｒ　）　 ３２６又はその等価物で被覆する。レンガ状物を型２５に積み上げたあと、その レンガ状物をセグメント２２が型２５から抜き取れるようになる十分な時間にわ たり硬化させる。初期硬化に十分な代衣的時間は約１０分間である。しかしなが ら、使用される個々の接着剤及び温度等その他の条件に依り、その時間は変化す るであろう。初期硬化したセグメント２２を完全に脱グリース溶剤で洗浄し、接 着剤を最高に硬化させるために十分な時間にわたり放置する。

次に、セグメント容積にくまなく少くとも８キロ−エルステッドのピークパルス 磁場を発生できる磁化装置の磁化コイル内に、セグメント２２を配置する。リン グ２０内でのセグメントの予定位置に応じ、式α＝２θ−π／２　に従う正確な 配向でセグメントを固定する。セグメントの固定には、非強磁性、非導電性材料 で出来た適当な取付具が用いられる。磁化装置からパルスを発生させて永久磁石 材料を磁化させたあとにセグメント全敗り出し、図７に示すようにエポキシ樹脂 又は類似物を用いて、アルミニウム裏当て板２７をセグメント２２に接合する。

次に図８及び９に示すように、８個のセグメント２２の各々を配置ラム３０の外 側停止位置に固定する。図９に示すように、各ラム３０上にはその移動車（ｔｒ ａｖｅｌ）の中央付近に微調整ネジが設置されている。全８個のセグメントを、 各セグメント容易軸の予かじめ定められた心合せに従ってラム３０内に配置した ならば、図１０に示すようにラムをその最内停止点１で前進させる。

１ 環状双極のセグメント２２の半径方向位置を、図１１に示すようにホール効果プ ローブ６０を用いて映像形成空間内の磁束密度を測定することによシ、設計映像 形成容積６５内の双極磁場内の非均一性を除去すべく調節する。先ず、設計され た映像形成空間内の最初の８つの調波（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）　８個のセグメン トに対応する）の各々に対する磁場の調波含量（ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｏｎｔｅ ｎｔ）を、一連の点で磁束密度の測定により決定する。次に第１セグメントを、 配置ラム３０の微調整ネジ３２で半径方向に小距離変位させる。設計映像形成空 間６５内の磁場の調波含量を再測定する。続いてそのセグメント２２をその最初 の位置に戻す。各セグメントを次々に半径方向に小距離変位させ、設計映像形成 空間６５内の磁場の調波含量を測定する。全８個のセグメントを変位させてその 調波含有量を測定したあと、８Ｘ８感度行列をつくる。この感度行列は、環状双 極もセグメントに対する設計映像形成空間内での磁場の調波含量の感度を示す。

行列の要はセグメント“１”の位置変化に基く”ｎ”番調波の調波含量変化量で あシ、δγ１はセグメント１”の変位量である。

感度行列を計算したあと、感度行列の逆行列すなわち補正行列を計算する。設計 映像形成空間内の調波含量を再測定する。次に各調波に対して理想調波含量（す なわち調波含量設計値）から調波含量を差引いて差ベクトル２ を得る。次にこの差ベクトルに補正行列を乗じて、調整補正すなわち環状双極の 調整が寄与する設計映像形成空間６５の理想調波含量（設計調波含量）に一層近 ずけるため、各セグメント２２が移動すべき距離及び方向を得る。次に各セグメ ントを計算量だけ移動させ、調波含量が規格内に入るまで、すなわち磁場の均一 性が設計規格内に入る壕でこの過程を繰返す。

次にカラー構造物（図示していない）を、締結具又は接着剤により各セグメント の裏当て板に機械的に接合させて環状双極のセグメントに付着させる。カラー組 立てセグメントが固定された双極環を引続き配置ラムから取り外し、リブガイド ４１に沿って下げることによ９図１２に示すように組立装置４０に配置させる。

各環状双極を前述のように次々と調整しく　ｔｕｎｅ　）　、図１３に示すよう に設計数の環状双極（この場合には４個）を組立装置４０内に配置する。この点 で、各環状双極がガイドアーム作動機構４５にて前の環状双極の隣接位置に引寄 せられる際に、各環状双極間にシム４２を配置する。各環状双極間に反撥力が作 用するので、環状双極は、次の環状双極を組立装置４０に配置する前に、その位 置を機械的に固定しておかねばならない。４個の環状双極を配置したあと、安全 止め具４６をボルト固定する。

装置１０は、軸方向に調整される。装置１０の軸に沿った磁場の強さは、下記の ようなべき級数で表わすことができる。

１３ 式中、Ｂｚは軸上の点２に於ける磁場であシ、ｃｎは軸係数であり、最初の３個 の軸係数は、ホール効果プローブ６０を用い、軸に沿った各位置での磁束密度を 測定して決定される。次に調整シム４２の厚みを変えることにより、第１の環状 双極の位置を設計映像形成空間に対して相対的に変化させ、第１双極と第２双極 間の分離度を変える。続いて軸係数を予かしめ測定する。最初の調整シムを第１ 環状双極−第２環状双極間に再び配置し、第２環状双極と＄３環状双極の間の距 離を変化させる。その変化に対する軸係数を測定したあと、最初のシムに置き換 え、第３環状双極と第４環状双極間の分離に関して繰返す。半径方向の調整と同 様に感度行列を計算するが、この際の行列の要素は、軸係数の変化を分離度の変 化で割った埴である。感度行列の逆行列すなわち補正行列を計算し、それに軸係 数測定値と軸係数設計値から計算された差ベクトルを乗じる。前記乗算の結果、 環状双極間の分離に対して為さるべき補正１厘が与えられる。この方法は、設計 映像形成空間の磁場が設計規格に入るまで繰返される。

設計映像空間内の磁場の均一性が設計規格内に入ったならば、環状双極間の分離 度を所望値に維持するため、永久的なシムを適当な非強磁性材料から機械加工で 製作する。永久シムを環状双極間に配置したあと、環状双極のカラーをボルト締 め又は溶接で機械的に固定し、構造ビーム４７を環状双極のカラーに固定する。

装置１０を軸組立装置から取シ出し、図１４に示すようにベース５０上に配置す る。永久磁石材料の磁化変化は温度変化に関して可逆的である。磁石内の温度が 場所ごとに約１℃以上変化したならば、磁場は一時的に歪むであろう。これは、 図１４に示すように、最終磁石の全外表面上に３ｃＩｎの熱絶縁物（例えば尿素 −ホルムアルデヒド発泡物）を配置することによシ防止可能である。端部カバー ５４と側面パネル５５は、最終外観のため例付される。

多数の環状双極を含むＮＭＲ映像形成装置の初期設計及び最適化、各環状双極の 物理的寸法及び環状双極間の分離度は、以下のモデルに基すき計算される。但し 磁場Ｂｙ　（”　＋　’／　＋　”　）は以下のように定義され２る。

ｊ　・ 但しＣ）　＝　（：　（ｚ”＋ｙ２）　＋２ノ’／２（ｚ２＋ｙ”）　ｊ−’　 ）５ 上式中、ＺＮ　３’及びＷは、環状双極の軸であるＷ軸の任意点の空間座標であ シ、Ｎは環状双極の数、ｇは残留磁場である。変数ａ、、ｂ及び２は、図１５に ４個の環状双極を示しているように、環状双極配置に関する物理的パラメーター である。

ＮＭＲ映像形成用磁石の設計は、図１６に示すフローダイヤグラムに従って最適 化される。最適化関数は以下のように記述きれる。

ε−所望の磁場均一性 Ｃ２＝１／Ｖ初期 Ｖ＝所望の映像形成容積 ｆは以下から選択きれる。

１、中央磁場の最適化には ｆ＝（Ｂｙ（φ、φ、φ）Ｂａ’）／Ｂ。

２、中央磁場からの最大偏差の最適化にはｆ＝ｃＩＢｙ（ｘ、ｙ、ｚ）　−Ｂｏ ｌ／Ｂｏ）ｍａｘ３、磁場均一性の最適化には ｆ　＝　ｌ　Ｂｙｍ、ａｘ　Ｂｙｍｉｎ　ｌ／Ｂａｖｇ４、カイ−二乗最適化関 数 ６ その他の最適化関数は、個々の必要に応じて定義することができる。

関数ｆは、前記モデルを用いてＢｙを計算して評価される。”ｉ”番変数の変数 調整△ｑｊは次式により計算される。

上式中、ｑｉＩ′ｉ調整される変数を表わし、Ｃは次のインテレーンヨン（１ｎ ｔｅｒαｔｉｏｎ　）でとられる所望の調整段階の一部分である。続いて関数ｆ を変数の組Ｃｑｉ＋△ｑｉ）で評価する。もしｆの新値が旧値よシも小ならば、 新しいｑの組を計算してこの過程を継続する。もしｆの新値が旧値よりも大なら ば、ステップサイズ定数を半分に減らしてこの過程を継続する。この過程は、Ｃ が予かしめ設定していた限界、例えば０．０００１未満になったとき、或いは全 変数及び最新の最適化関数領の変化が、５個のインテレーンヨンに関して０．０ ００１未満になったときに終了する。

本発明に従うＮＭＲ映像形成装置の磁場均一性△Ｂ／Ｂは、映像形成空間内で５ ＸｌＯ−’より悪くない。斯かる均一度を達成し得る映像形成空間６５の幅ω、 高さγ及び長さλは、少くとも以下の方程式で定義される大きさにすることがで きる。

ｌ７ 式中、γは極面間の間隙高さく環状双極の場合には内径）であり；Ｗは極面の幅 （これも環状双極では内径）であり、Ｌは双極の長さである。この様子を図１１ に示す。

本明細書で説明した方法は、代表的には最適磁場均一性の映像形成磁場を得るた めに使用されるが、最適を必要としない条件ならば、最適均一度に達しない磁場 を得るためにも使用可能である。

本発明に従うＮＭＲ映像形成システムは、前記の環状双極装置により付与される バイアス磁場上に勾配磁場をも重ねている。勾配磁場は、バイアス磁場を電磁石 で付与した場合のこれまでのＮＭＲ映像形成システムに勾配磁場を付与のため、 以前に使用でれていたいかなる手段によっても付与することができる。「空心（ αｒｉ　ｃｏｒｅ月電流勾配コイルシステムが好適である。勾配コイルの配置は 、ニューヨーク州立大学（ストニープルツク）のローターバー（Ｌａｗｔ　ｅｒ ｂｕｒ）等のＮＭＲ映像形成システムのようにバイアス磁石の外側にすることも 、或いは映像形成空間に隣接してバイアス磁石の内側にすることも可能である。

勾配コイルへの電力の供給は、図１７のブロックダイヤグラムのように行なわれ る。固定り、　Ｃ，システム電力供給装置（ｓｙｓｔｅｍ　ｐｏｗｅｒ　５ｕｐ ｐｌ’／：５ＰＳ）　７０を電力増幅装置７１にてコイルシステム７２に接続す る。

実際の磁場勾配は、マイクロプロセッサ−７５にて調節される。マイクロプロセ ッサ−には、パルス極性、パルス高さ、パルス幅、パルス形状及びデユーティサ イクル（ｃｈｂｔｙ　ｃｙｃｌｅ）を調節するプログラムが入っている。

ラジオ周波（Ｒ，Ｆ、）コイルは、生物組織内の水素原子の核磁気モーメントを 検出する。Ｒ，Ｆ、／ステムは、バウル）　（Ｈｏｕｌｔ　）の「ＮＭＲ走査て 於けるラジオ周波コ１ル技術」なる論文（ノースカロライナ州つィンストンサレ ム、ウエークーフオレスト大学ボウマングレイスクールオブメディスンで開催さ れた１９８１核磁気共鳴映像形成に関する国際シンポジウムに提出）に記載され ているような周知の技術を用いて設計される。

図１８は、Ｒ，Ｆ、システムのブロックダイヤグラムであシ、７つのサブシステ ムに分割きれている。サブシステム１の機能はプログラマ−であり、ＬＳＩ−１ １マイクロプロセンサー調節器からの命令を取シ込み、それを系内の各種ゲート 、フエーズンフタ等の操作に必要な適正電圧信号にほん訳する。サブシステム２ の送信装置は、プログラマ−のコントロール下に適正な周波数、位相及びエンベ ロープ形状を与えてスピン系を励起する。サブシステム３の電力増幅装置は、送 信装置にて与えられたＲ、Ｆ、パルスを増幅し、そのインピーダンスを送信アン テナに一致させる。サブシステム４は、送信装置と受信装置のＴ／Ｒスイッチ及 び送信アンテナと受信アンテナを有する。（同一構造でも別構造でもよい）サブ システム９ ５の較正装置（ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ）は、正しい周波数で既知強度の信号を受 信装置に定期的に提供し、受信装置の感度をチェックしてゲインドリフト問題を 防止する。サブシステム６は受信装置であシ、ＮＭＲ信号を感度してそれを使用 可能なアナログ信号に変換する。最後のサブシステム７は出力インターフェース であり、受信装置からのアナログ信号を映像形成コンピューターに供給可能なデ ィジタル信号に変換する。

映像形成コンピューターは、フーリエ変換を使用する技術等の既知の技術に従っ て、磁場勾配変化関数として得られるデータから２乃至３次元映像を再構成する 。

実質的に連続々環を形成する永久磁石材料のセグメントを各８個有する、４個の 環状双極からなるＮＭＲ映像形成装置に関して本発明の詳細な説明したが、記載 の方法は、それより多い又は少ない環状双極を有する系及びより多い又はよシ少 ないセグメントで出来た環状双極にも等しく適用できる。

好適実施態様を含めて本発明の詳細な説明したが、当業者には、本開示を考慮す ることによシ、本発明の精神及び範囲のなかで諸変更並びに諸政゛善が可能なる ことが了解されるであろう。

浄書（内容暑こ変更ない 第２図　→−３ →−３ 第３図 第７図 第９図 第１１図 第１３図 第１５図 第１７図 第１６図 １、事件の表示 ＰＣＴ／Ｌｔ　Ｓ　Ｅ’３　／　０１’Ａ’）ｒＮ閃Ｒ１峡ぺ形へ′芝ご ろ、補正をする者 事件との関係　出　願　人 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バイアス磁場を発生させるバイアス手段、勾配磁場を発生させる手段及び生 物組織に電磁輻射のパルスを照射するラジオ周波手段及び前記の組織から放出さ れた信号を検出するラジオ周波手段からなる、生物組織の映像形成のための所望 映像形成容積を有するＮＭＲ映像形成装置に於て、前記のバイアス手段が複数の 双極環磁石からなり、各双極環磁石が複数のセグメントからなシ、各セグメント が、実質的に連続な永久磁石材料の環となるように環状に配列された配向され異 方性の永久磁石材料からなシ、且つ、少くとも１個の双極＠磁石の内径が、隣接 する双極環磁石の内径と相異なることを特徴とするＮＭＲ映像形成装置。 ２）前記のバイアス磁場を、４個の双極磁石にて発生させる特許請求の範囲第１ 項に記載のＮＭＲ映像形成装置。 ３）２個の内側の双極環磁石が、２個の外側の双極環磁石よりも犬なる内径を有 する特許請求の範囲第２項に記載のＮＭＲ映像形成装置。 ４）各双極環磁石が、８個の永久磁石材料製セグメントからなる特許請求の範囲 第１項に記載のＮＭＲ映像形成装置。 ５）各セグメントが、実質的に台形状である特許請求の範囲第４項に記載のＮＭ Ｒ映像形成装置。 ６）各セグメントヲ、複数の小さなレンガ状物から組み上げる特許請求の範囲第 １項に記載のＮＭＲ映像映像形成装 置１ ７）所望の映像形成容積内部のバイアス磁場が、５×１０−４未満の磁場変化Δ Ｂ／Ｂを有する特許請求の範囲第１項に記載のＮＭＲ映像形成装置。 ８）前記の磁場変化を有する前記の映像形成容積が、少なくとも下式で定義され る大きさである特許請求の範囲第７項に記載のＮＭＲ映像形成装置。 ω＝０．４Ｗ 但し上式中、ｇは双極磁石の極面間の間隙の高さであり、Ｗ＆″ｉ双極磁石の極 面の幅、Ｌは双極磁石の長さ、ωは映像形成容積の鼾、γは映像形成容積の高さ であシ、且つλは映像形成容積の長さである。 １