JPS60146138A - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - 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〕 本発明は生体の％定部位からの核磁気共鳴信号金横出し
、その部位の緩和時間やケミカル７７トなどを計測する
のに好適な装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、人体の頭部、腹部などの内部侮造を非破壊的に検
査する装置として、Ｘ　巌ＣＴ　’？超超音波撮像直置
広く利用されている。近年、核磁気共鳴現象（以下、Ｎ
ＭＲと略す）τ用いた四椋の試みが成功し、Ｘ線ＣＴ−
？超音波撮像装置では得られない情報音取得できること
が明らかになって米た。

一方、前記イメージングとは異なり、人体の局ＰＪＴ部
位に限矩した１に号音検出し、緩和時間やケミカルシフ
トを精密測足する試みもなされている。

しかし、これまで報告された佼堝の方法では、部位の限
定方法に問題があシ、疑似・１１号奮ウつ生する部位を
完全には除去することができなかった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような欠点を鑑みてなされたもので、その
目的は検査物体中の特定部位からの信号のみを選択し、
精密測定するのに好適な、Ｎ　Ｍ　１．Ｌを用いた検査
装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

通常のＮＭ几イメージングにおいては、信号旧測時に傾
斜磁場を印加するため、ケミカルシフトを測定できない
ばかシではなく、緩和時間の（ｌｌ１１足もＳＮ比の低
下を招くため、十分な積置を４ｆ（ｔ’、保することが
困難であった。しかし、ケミカルシフトや綴本１時間を
検査物本の全ての点に対してば１°測する必要はなく、
Ｈ［望の部位についてのみ計測すればよい、という状況
がある。例えば、１（、ｌ）ａｍａｄｉａｎが５ｃｉｅ
ｎｃｅ誌（１７１，１，１５１（１９７１）で報告し／
こように、悪性腫瘍組織の緩和時間は、正常組織の緩和
時間よりも１．３倍から２．７倍程鼓長くなる傾向ＶＣ
Ｌｆりる。従って、共常が生じたと思われる部位の緩第
■時間を精密測定すれば、悪性腫瘍部位を発見できる可
能性が必る。その他にも　Ａｌｐのケミカルシフトから
組織のエネルギー代謝の活性匿を知ることができるとい
う報告もある。

しかし、従来まで提案されている測定部位の限定方法は
、サーフェスコイルを用いるか、６るいは焦点磁場を用
いる方法であった。前者の場合、横歪物体の表面からの
信号は７演出できるが、深部では困難である欠点を竹す
る。また、後者の場合、部位の限定のために特殊な磁場
を発生させなければならず、部位の形状が必ずしも閉じ
たものとはならない欠点を有する。そこで本発明では、
選択照射面周波イａ場と傾斜イ峰場とを組会せることに
よｐ１前記欠点を克服したイメージング装置を提供する
ことにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施’ｆＪ　ｅ　１図面に基づいて詳細
に説明する。第１図は本発明の一実施例でめる検査装置
の構成を示すものである。凶において、１は’＋１ｉｌ
Ｊ　１卸装置、２は尚周阪パルス発生器、３は亀力湖幅
器、４は高周波磁場を発生させると凹１助に対板物体１
６から生ずる信号を検出するためのコイル、５は増幅器
、６は検波器、７は信号処理装置である。また、８．９
およびＩＯはそれぞれ２方向およびこれに直角の方向の
傾斜磁場を発生させるコイル、１１．１２．１３はそれ
ぞれ上ｄ己コイル８，９．１０ヶ駆動する′電源部であ
る。

制御装置１は各装置に４’ｎｉ々の命令・ご一定のタイ
ミングで出力する機能を有するものである。高周波パル
ス発生器２の出力は゛屯力壇幅器３で昂１幅され、上記
コイル４を励振する。該コイｔｖａｔユ前述の如く受信
コイルを兼ねておシ、受信された１百号成分は増幅器５
を通り検波器６で検波器、１．イ号処理装置７で画像に
変換される。

なお、静磁場の発生は電源１５により駆動されるコイル
１４で行う。検査対象物体で必る人体１６はベッド１７
上に載置され、上記ベッド１７は支持台１８上を移動可
能なようにｒｉ４成されている。

第２図には、本発明で用いるパルスンーケンスを示す。

シーケンスは（ａ）と（ｂ）とからなってお９、両者の
信号を減算した結果が所望の信号となる。

ここでシーケンスの内容を説明する。埴初に第２図（ａ
）においては、Ｇ、、Ｇア、Ｇｚの傾斜磁場のそれぞれ
の印加と同時に、選択励起−周波磁場Ｈ＋を照射する。

選択励起部周波磁場とは、画周波磁場の振幅をガウスあ
るいは８ＩＮＣ関数などで変調し、周波数帯域を限定し
た４Ｍ場である。このような高周波磁場を傾斜磁、＠と
同時に試料に照射すると、高岡Ｗ’ｔｄ４場に含まれる
周波数成分を共鳴周波数として持つ核スピンだけが、励
起されることになる。いま高周波磁場の帯域をΔｆ１傾
斜磁場をＧとすると、励起傾城Ａｔは次式で与えられる
。

ここで、ｒは対象とする核の核磁気回転比である。

さて、Ｈｌ　（９０°パルス）とＧ、とによシ第３図（
ａ）に示す幅ΔＸの領域の核スピンだけが９０６倒れる
。ただし静磁場１（ｏはＸ方向を向いておシ、図中矢印
Ｕ核スピンの向きを表わす。糸Ｆ線は励起される領域を
示す。次に１−（＋（１８０°パルス）とＧ、とによシ
、ｙ軸に垂直な幅Δｙの面に含まれる核スピンだけが１
８０°倒れる。この時、Ｘ平面とＸ平面とが交叉する棒
状領域の核スピンは−ｙ方向を向く。最初に９０°倒さ
れたΔＸ平面の核スピンのうち、ΔｙＸ平面含まれない
核スピンは相変らずＸ方向を向いている。この様子を同
図（ｂ）にボす。さらに）（、（−１８０°パルス）と
０８とによシ、今度はＺｍＫ垂直な幅Δ２のω１に含ま
れる核スピンだけが１８０°倒れる。１６号として検出
されるのは、ｙＺ平面に平行な核スピンだけなので、同
図（Ｃ）にはΔＸＸ平面着目して核スピンの向きを示す
。ΔＸ平面をｙ軸から児たときの核スピンの向きを同図
（ｄ）に示すが、信号に寄与するのは人の領域だけであ
り、斜に＆施こした頭載からはう６号が発生しない。そ
れは次の理由ｅこよる。まず、Ｂで示した部分を除く斜
線・画成は、２度目の一１８０°高周波磁場を照射した
時、帯域外にあるため励起されない。それにも拘らずＧ
。

ｉｄ　Ｌ：ＩＪ加されるため、それによ多信号は急速に
減衰する。−１８０゛高周波磁場の照射を受けた領域は
、丁度Ｇ、の効果が相殺されるため信号の減衰は生じな
い。一方、Ｂで示した領域は、人の領域と反対符号の信
号を発生する。この領域の核スピンは、最初の９０°尚
周波磁場によシｙｚ平面に倒された後、最初の１８０゛
篩周波磁場の照射を受けている。９０°高周波磁場の照
射から、最初の１８０゛尚周波磁場の照射までをτとす
れば、静磁場の不均一によシ生じる減擬は、１８０゛高
周波磁場の照射後τ経過した時点で回復する。その佐は
再び減衰する。Ｂの領域の核スピンは、信号を検出する
時点までにこの減状を２τ′に渡って受ける。い″１靜
磁場の不均一をΔＨとすれば、その減衰は Ｓ　（２ｒ’）＝Ｓ　（０）　ｅｘｐ　（−ｒΔＨτ／
）で与えられる。従って、τ’＝＝１０ｍｓ、　ΔＨ＝
１．５μＴとすると、Ｓ（２τ’）／Ｓ　（０）＝０．
０３４となシ最初の値の３．４％まで減衰することにな
る。

なお、本実施別では２回目に照射する−１８０゜高周波
磁場は、最初の１８０“１１−ｈ周波磁場と極性が反対
になっているが、これは１８０”高周波イ鼓場が真の値
からずれた場合に、ずれが摺板する向きに働くことｌ慮
しているためである。しかし、測定装置によっては必ず
しも極性を反転させる必要はなく、１８０゛高周波磁場
としては、ｕｔｊ者ともいずれの極性であってもかまわ
ない。

このようにして領域人だけの信号を検出できるわけであ
るが、１回の測定ではシステムの直流分によるアーチフ
ァクトが無視できない程大きく現われるため、これを消
去するために、第２図（１））に示すシーケンスを実行
する。同図（ｂ）では、最初の９０’尚周波磁場として
（ａ）と１８０゛位ＡＨの）髪なる９０°高周波磁場を
照射し、検波時あるいは検波板に信号の極性を反転する
。歳υの信号ｋ　Ｓ　Ｉ　Ｎ反転した信号を８２とする
と、Ｓｌ＋８，２を計與すればシステムの直流分は消去
するのに対し、信号は同じ向きに加算され２倍の振幅と
なる。勿論、システムの直流分が小さければ、（場、（
υいずれか勿来行するだけでよいのは明らかである。

なお、第２図では信号のサンプリングは、ピークから開
始しているが、その両側をサンプリングしてもよい。

第４図にはＧ８として印カロ直披に符号全反転した磁場
ケ付加し、第２図に示すのと同様な効果を持たせたり１
４を示す。９０°高周波磁場の中心ｔｔ人、終了をｔＢ
１反転磁場の終了をｔＣｌその振幅を一〇Ｘ’とすれば が成立するようにｔｃを選ぶ、。これにより、９０゜高
周波み働の照射中に生じた位相分散は回復される。

′＃Ｊ５図には、ネジ−ケンスを実行するためのフロー
チャートを示す。これらのパルスを発生するのは第１１
２．ｌの制御装置１であり、その中のＲＯＭおるいはｆ
ＬＡＭに記１．ハされている。

ところで、これまで説明したのは核スピンの密要あるい
はケミカル７７トなどでめったが、緩和時間Ｔ、、　Ｔ
２の測定も行なえる。勿−１谷ンフトに対応したＴＩ＋
’１２　も測定できる。ｌ１１１　を６１１１定する場
合には１頃斜磁、嚇全印別せずに１８０°尚周波磁場だ
けを照射し、その俊ｔｄ待ってから第２図に示したシー
ケンスを実行する。いま着目している領域の緩和時１ｊ
４１をＴ　１　ｍとすればＳ　（ｔｄ）＝Ｓ　（０）　
（１−２ｅｘｐ　（−ｔｄ／Ｔ＋、、　）　）が成立す
る。ここでＮ　５ｔｔｃ＋）は１１況測される信号、５
（０）はｔｄ＝＝Ｑの時の信号である。従って、上式よ
請求めることがでさる。ｎた、′↑゛２の測定において
は、第２図に示すシーケンスで、τ′を測定頭載の緩５
ｔＯ時間ｌ１１２．に応じで長くすればよい。この時、
次式が成立する。

Ｓ　（”）＝８　（０）　ｅＸｐ（２ｒ／　／Ｔ２１１
１　）従って、上式より請求めることができる。

たたし、τ〈τ′としている。。

なお、以上述べた方法を従来−まで提案されているサー
フェスコイル法あるいは磁場焦点法と併用することが可
能なのは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、核磁気共Ｉｌｌ用いた検査装置におい
て、特定の領域からの信号だけを検出することが可能に
なシ、緩和時間やケミカルシフトの精密測定に効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の一実施例である検査装置の構成を示す
図、第２図は本発明の実施例で用いるパルスシーケンス
を示す図、第３図は核スピンの振舞を表わす図、第４図
は２査目の実施例で用いるパルスシーケンス葡示す図、
第５図は第２図（ａ）に示シたパルスシーケンスを実行
するためのフロー第　ｌ′１ 第　２　図　（α） 寸ンフ１ソン７゛ 第　３　図 第　４　図 を庇Ｂ’ｔＱ 第　Ｓ　邑 第１頁の続き ０発　明　者　河　野　秀　樹　国分寺市東恋ケ；央研
究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場発生
   手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信号
   検出手段と、上記検出信号の演算を行う計算機および該
   計算機による凛其結果の出力手段を有する核磁気共鳴を
   用いた検査装置において、上記傾斜磁場の発生と同時に
   、９０度、１８０に、−１８０度の尚周波磁場を発生さ
   せる手段を備え、検査対象の特定部位からの信号だけを
   、上記検出手段によシ挾出することを％徴とする核磁気
   共鳴ケ用いた検査装置。 ２、上記傾斜磁場発生手段が先生する傾斜磁場は、１８
   ０度尚周波蝿場を中心として、その両側の時間積分値が
   ほぼ等しいことを特徴とする請求範囲第１項に記載の検
   査装置。 ３、上記検出手段が検出する信号がエコーを形成する時
   刻において、エコーケ形成しない領域からの１ぎ号が静
   磁場の不約−によｐ減良し、雑音と同程度になるように
   、上記鍋周波磁場発生手段が発生する２つの１８０度爾
   周波磁場の間隔と、２回目の１８０＠４周波磁場と前記
   エコー形成時刻との間隔とを選んだこと全特徴とする、
   請求範囲第１項に記載の検査装置。