JPS5985651A - 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〕 この発明は核磁気共鳴現象を利用することにより、被検
体内の任意断層面内の特定原子核の密度および緩和時間
に関する情報を被検体の外部より無侵襲に測定し、医学
的診断を可能とする情報を断層像として表示する診断用
核磁気共鳴装置の技術分野に属する。

〔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は、測定すべき被検体内の
断層面が、傾斜磁場コイルの決足する中心点を通る面に
制限されていた。このため、たとえば複数の隣接するサ
ジタル（Ｓα、ｑｉｔｔα））像を得る場合には、その
都度、被検体を前記中心点に対して移動しなけ扛ばなら
なかった。したがって、一般に診断用核磁気共鳴装置で
は特定の１枚断層像を得るために傾斜磁場の傾斜方向を
１回転させてデータを収集するの罠長い時間を要するの
で、複数の断層像を得よりとする場合に（ｄ、さらに長
いデータ収集時間を要し、その間に拘束さ牡る患者の負
担がきわめて大きく、まだ、迅速な診断情報の入手がで
きなかった。

〔発明の目的〕

この発明は前記事情に鑑みてなさ牡たものであり、被検
体を移動させることなく、任意方向かつ任意位置の断層
像を得ることができ、また、マルチスライス法を採用す
ることもできる診断用核磁気共鳴装置を提供することを
目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するためのこの発明の概要は、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の傾斜方向を等角度に変位させるこ
とにより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て、前記傾斜磁場が
０となる平面を、その平面に直交する方向に任意に移動
可能とする傾斜磁場移動コイルと、前記傾斜磁場移動コ
イルに電流を供給する電源装置と、供給する電流値を可
変するために前記電源装置を制御する制御装置とを具備
することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第１図にこの発明の一笑施例を示す。　　　゛同図にお
匹て、１で示すのけ選択励起高周波パルスを発生する発
振器てあジ、２で示すのは２方向に一様な静磁場Ｈ６を
被検体Ｐに印加する空心磁場コイルであり、６で示すの
は前記空心磁場コイル２を安定して動作させる安定化電
源装置であり、４で示すのは高周波パルス磁場Ｈ重をｙ
方向に発生させてこｎを被検体Ｐに印加し、被検体Ｐか
らの核磁気共鳴信号を検出するグローブヘッドであり、
５で示すのは発振器で発振した高周波パルスを、グロー
ブヘッド４を介して、被検体Ｐｆｃ印加し、被検体Ｐ内
の特定原子核により生ずる核磁気共鳴信号を受信すると
ころの、高周波スイッチと同調器との両機能を果すデユ
プレクサであｐｌ　６で示すのは前記プローブヘッド４
で受信した核磁気共鳴信号を増幅する増幅器であり、７
で示すのは、増幅された核磁気共鳴信号をＡ／Ｄ変換し
、フーリエ変換を含むデータ処理を行なうと共に、発振
器１に信号を送って高周波ノくルスの発生タイミングを
制御し、傾斜磁場強度、傾斜磁場発生タイミング、傾斜
磁場の回転をも制御するデジタル演算制御装置でちゃ、
８で示すのは、測定結果の表示。

記録を行なう表示記録装置であハ　９で示すのは傾斜磁
場（Ｇｘ　、Ｇｙ　−Ｇｚ　）　′ｆ、発生し、被検体
Ｐに印加する６組の傾斜磁場コイルであ凱　１０で示す
のは傾斜磁場がＯとなる３：ｙ面ｔｙｚ面および２５面
を空間的に平行移動させる３組の傾斜磁場移動コイルで
あｔ）、１１で示すのは傾斜磁場コイル９に電流を流す
だめの電源装置であハ　１２で示すのは傾斜磁場移動コ
イル１０に電流を流す電源装置であハこ牡ら電源装置１
０　、１１は前記デジタル演算制御装置７に、より制御
される。

傾斜磁場コイル−グは、第２図に示すように、Ｚ軸を中
心にして相対向する一対の鞍型コイル９Ｘ。

９Ｘの２組をＺ軸に沿って配置し、第６図に示すように
、Ｚ軸を中心にして相対向する一対の鞍型コイル９Ｙ　
、　９Ｙの２組を、Ｚ軸に沿うと共に前記鞍型コイル９
Ｘに対し９０°回転した位置に配置し、第４図に示すよ
うに、Ｚ軸を中心とするリング状の一対のソーレノイド
コイル９Ｚ、９Ｚ’ｌｚＺ軸に沿って配置してなり、鞍
型コイル９ＸにＩＩＬ流を流すと、第５図における実線
で示すように、Ｚ方向に沿って磁力線が向くと共に、ｘ
＝０の点では磁場強度が０であり、ｘ〉０では磁場強度
が正に増加し、ｘ　（Ｑでは磁場強度が負に増加する傾
斜磁場Ｇ（社）よ発生し、同様に、鞍型コイル９ＹＫ電
流を流すと、第６図における実線で示す傾斜磁場Ｇｙが
発生し、ンレノイドコイル９Ｚに電流を流すと、第７図
における実線で示す傾斜磁場Ｇ２・が発生するように構
成されている。

また、傾斜磁場移動コイル１０は、第２白に示すように
、一対の鞍型コイルＩＯＸ、１０Ｘのそれぞ扛を、Ｚ軸
に沿うと共に鞍型コイル９Ｘに重ねるように配置し、・
第６図に示すように、一対の鞍型コイル１０３’、１０
Ｆ（７）そ扛ぞｎを、Ｚ軸に沿うと共に鞍型コイル９Ｙ
に重ねるように配置し、また、第４南に示すようにＺ＠
全中心とするリング状のソレノイドコイル１０Ｚｆ一対
のソレノイドコイル９Ｚ。

９Ｚの一方に重ねるように配置してなり、鞍型コイルＩ
ＱＸ、ＩＱＸに電流を流すと、第５図に示すように、傾
斜磁場ＧｘがＸ軸方向に沿ってΔＸだけ平行移動し、同
様に、鞍型コイル１０１’、　１０ｒ　Ｋ電流を流すと
、第６図に示すように、傾斜磁場Ｇｙがｙ軸方向に沿っ
てΔＹだけ平行移動し、また、ソレノイドコイル１０Ｚ
に電流を流すと、第７図に示すように、傾斜磁場Ｇｚが
Ｘ軸方向に沿ってΔＺだけ平行移動するように構成さｎ
ている。

次に、以上構成の診断用核磁気共鳴装置の作用について
説明する。

先ず、空心磁場コイル２とその安定化電源装置３により
Ｚ方向に静磁場（＃ｏ）を印加した状態で、被検体ｐｆ
ｒ、ｑ心磁場コイル２内に入ｎる。次いで、発振器１で
選択励起高周波パルスを発生させ、デュプレクサ−５及
びプローブヘッド４を介して被検体ＰＶｃ高周波パルス
Ｅ１ｐｙ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Ｐ
１のみを励起するため傾ｆｄ’ｔ　ｆｆｌ場コイル９に
よる傾斜磁場を印加する。例えば、第８図に示す横断断
層像の場合、第９図（イ）に示・す高周波パルスＨＩＶ
Ｃ同期して、第９図（ハ）に示すようにソレノイドコイ
ル９７に電流金流してＺ方向の傾斜磁場Ｇｚｆ印加する
。スライス位置およびその厚みは、高周波パルスＥ、の
周波数と傾斜磁場Ｇｚの傾斜角によって決まる。たとえ
ば、高周波パルスの周波数が核磁気共鳴周波数と一致し
ていれば、スライス面は傾斜磁場強度がゼロとなるＺ＝
０のｘｙ面がスライス面（Ｐｌ）となる。これはソレノ
イドコイル１０Ｚによる磁場が加わっていない場合であ
るが、ソレノイドコイル対１０Ｚによる磁場を加えると
、第７図に示すように傾斜磁場Ｑｚがゼロとなるｘｙ面
が２の正方向に移動するので、磁場強度に対応してスラ
イス面は。

２の正方向に移動し、スライス面は第９図に示す７’２
　＋　Ｐ３となる。すなわち、被検者Ｐｔ−移動させず
にスライス面を電気的に移動させること力！できる。

次いで、第９図のに示すように、Ｘ方向及びｙ方向の傾
斜磁場Ｇｘ、Ｇｙを鞍型コイル９Ｘ、９Ｙによって発生
させ、そのベクトル和ＧＲヲ加えると、第９図（ハ）に
示すように、　ＧＲの方向への投影イ言号に対応した核
磁気共鳴信号（ＦＩＤ信号）妙Ｉ被検体Ｐより発生する
。こ扛をグローブヘッド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演算制御装置７にてル
ω変換し、ＧＲの回転による各方向からの核磁気共鳴信
号を基にしてフーリエ変換を含む画儂再構成を行ない、
イ尋らｎだ再構成像を表示器８にて表示すると共に必要
に応じて記録する。またディジタＡ・演算ｆｔ＋ＩＪ御
装置７鵬画像再構成のみでなく、上記の高周波ノ（ルス
Ｅｌの発生タイミング、傾斜磁場の回転タイミング及び
その強度並びに傾斜磁場移動コイル１０による平行移動
磁場タイミング及びその強度の市ＩＪ御を、発振器１．
を源ｉｉ、ｉ２’ｉ介して行なう。

なお、第９図（ハ）に示すように、負の方向に傾Ｓ）磁
場Ｑｚを発生させるのは、励起するための９場の位相を
補償するためである。

また、所望のツジタル断層像を得るだめの、第１０図に
示すようなスライス面Ｐ１から他のスライス面７’２　
！　Ｐｓへの電気的移動は、第１１図（ハ）に示すよう
にソレノイドコイル９Ｘに電流を流してＸ軸方向の傾斜
磁場Ｇｘｔ印加すると共にソレノイドコイ宛１０Ｚに電
流を流し、ンレノイト°コイル１０Ｚ　Ｋ　流す電流能
を可変することにより行なうことができる。そして、第
１１図のに示すように、ｙ方向および２方向の傾斜磁場
Ｇｙ、Ｇｚｔ−鞍型コイル９Ｘとソレノイドコイル９Ｚ
とで発生させ、そのベクトル和にｙ＋Ｇｚを加えると、
第１１図（ハ）に示すように核磁気共鳴信号が得ら扛、
横断断層ｆ象の場合と同様にしてサジタル断層像を表示
器８に表示することができる： さらに、マルチスライス法を次のようにして１テなうこ
とができる。第１２図のタイムチャートに示すように、
第８図に示すスライス面Ｐ！につき傾斜磁場の一傾胴方
向での核磁気共鳴信号を収集した後に、ソレノイドコイ
ル１０Ｚによりスライス面を八からＰｌに移動させて核
磁気共鳴信号を収集し、この後、再ひソレノイドコイル
１０２によりスライス面をＰｌからＰｓに移動させて核
磁気共鳴信号を収集する。次いでソレノイドコイル１０
Ｚの駆動によりスライス面をＰｓからＰｌに移動させた
後、鞍型コイル９Ｘ、９Ｙの駆動により傾斜磁場の傾斜
方向を変え、その方向での核磁気共鳴信号を収集する。

このように、傾斜磁場の特定の傾斜方向でスライス面Ｐ
Ｉでの核磁気共鳴信号を収集した後にスライス面Ｐ１に
おいて傾斜磁場の傾斜方向を所定角度回転させるまでの
期間中に、スライス面をＰｌからＰｌ、ノ）２からＰｓ
へと順次に移動させ、各スライス面ＰＩ　＋　Ｐｓでそ
扛ぞｎ核磁気共鳴信号を収集するようにすると、スライ
ス面ＰＩで傾が１磁場の傾斜方向ｆ：１回転するのとほ
ぼ同じ時間内に他のスライス面ｐ鵞、　ｐｍにおける断
層像再構成に必要な核磁気共鳴信号の収集を行なうこと
ができ、短時間のうちにマルチスライスを行なうことが
できる。

以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定さｎるものではなく１この発明の
要旨を変更しない範囲内で適宜ＶＣ変形して実施するこ
とかできるのはいう号でもない。

前記実施例における高周波パルスは９０″選択励起パル
スであるとして動作説明を行な°ノたが、この発明にお
いては、９００−１８００パルスを用いて轄磁気共鳴信
号としてエコー信号を収集する方式や、１８０°−９０
°パルスを用いてＴ１修飾した核磁気共鳴信号を収集す
る方式を採用することもできる。また静磁場を発生させ
る磁石装置としては、常電導空心磁石、超電導空心磁石
、常電導電磁石及び永久磁石のいづｎｆ、も用いること
もできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、従来の装置に補助的コイルである
傾斜磁場移動コイルとその電源を追加するのみの簡単な
構成で、被検者Ｐの位置を固足したまま電気的にそのス
ライス面を任意に移動させることができる。仁れによっ
て短時間にかつ精度良いスライス面選択が可能であり、
ｗｃ倹検者の負担軽減と共に診断上のメリットも大きい
。また、傾斜磁場移動コイルに流す電流値を可変するこ
とにより、マルチスライスも行なうことができるので、
診断時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略ブロック図、第
２図から第４図までは傾斜磁場コイルおよび傾斜磁場移
動コイルの形状と配置を示す説明図、第５図から第７図
までは傾斜磁場とその平行移動とを示す説明図、第８図
は横断断層像を得るだめのスライス面の位置関係を示す
説明図、第９図はスライス面の位置を変える動作を説明
するためのタイムチャート、第１０図はサジタル断層像
を得るためのスライス面の位置関係を示す説明図、第１
１図はスライス面の位置を変える動作を説明するだめの
タイムチャート、並びに第１２図はマルチスライス法に
よる動作を説明するためのタイムチャートである。 ７・・・デジタル演舅制御装置、　　１０・・・傾斜磁
場移動コイル、　　１２・・・電源装置。 第２図 ■

Claims (2)

【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の傾斜方向を等
   角度に変位させる仁とにより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〈断層ｆ象を得る診断用核磁気共鳴装置にお
   いて、前記傾斜磁場が０となる平面を、その平面に直交
   する方向に任意に移動可能とする傾斜磁場移動コイルと
   、前記傾斜磁場移動コイルに電流を供給する電源装置と
   、供給する電流値を可変するために前配電源装置を制御
   する制御装置とを具備することを特徴とする診断用核磁
   気共鳴装置。
2. （２）　　特定の断層面における傾斜磁場の傾斜方向を
   変位させる期間中に、前記傾斜磁場移動コイルにより傾
   が１磁場を他の断層面に移動させ、他の断層面での核磁
   気共鳴信号の収集を可能としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の診断用核磁気共鳴装置。