JPS60190846A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、核磁気共鳴（Ｎ　Ｍ　Ｒ）を利用して映像情
報を（Ｕる装置に関し、特に３１　ｐ核等緩和萌間の長
い核について映像情報を得るのに好適な装置に関づ−る
。

［従来技術］ 近］（４、Ｎ　Ｍ　Ｒ現象を利用して生体断面の１１１
（水素核）スピン密度分イ■を映像化づる装置の研究が
盛んに行われている。通當のＮＭＲ装圓では、試料に一
様磁揚を印加した状態で共鳴１３号を検出している。上
記映像化装置では、撮像対象に一様磁揚にΦ畳させて空
間的に強度が異なる勾配磁場を印加し、該撮像対象を包
囲りるように設【Ｊた単一の送受信コイルにより高周波
１揚をパルス的に照射し、照射後その送受信コイルで検
出した共鳴信号をコンビコータで処理して、対象の（Ｉ
意断面のスピン密ｌ臭像を１１１でいる。この場合の像
（ま、生体内の水の分イ１を表わりことになる。

一方、生体内に存在する他の核例えば３１ｐ等につい−
（’ｂ　ｌｉ＋１様にしくスピン密度分布を測定づるこ
とが考えられるが、周知のにうにＩＨ以外の核は検出感
度が著しく低いため（３１Ｐで約１　／　１６　）、そ
れをカバーづるｌ〔めには、３１ｐの場合で少なくとも
２５６侶の積算＋＋−ｊｒ間が必要となる。しかも、３
１　ｐではクミ力ルシフトにより複数のピークに分裂覆
るため１つ１つのピークの強瓜は更に低下し、この面か
らも積算回数を増さざるを得ず、更に又、３１１〕では
緩和時間が数秒と長いため、その間積算０〕ための次の
測定を行うことができず、この面から−し測定時間が長
くなり、結局１１−１の場合の１０００乃至２０００倍
の測定時間が必要になる。

し発明の目的］ 本発明は、このＱに鑑みてなされた１）のであり、勾配
磁場を用いない新しい方式で映像情報を得ることがでさ
る装置を提供りることを目的としている。

［発明の構成］ 本発明にかかる核磁気共鳴装置は、静磁場を発生する手
段と、該静磁場内に配置された測定対象の表面に沿って
近接して配列される複数の送受信コイルと、観測核の共
鳴周波数を持つ高周波パルスを繰返し発生づる手段と、
該高周波パルスを上記複数の送受信コイルへ順次供給し
測定対象へ照射Ｊるための切換手段と、高周波パルス照
射後照射を行った送受信コイルによって検出された共鳴
信号を取出づための受信回路と、取出された共鳴信号を
各送受信コイル毎に区別して記憶する手段とから成るこ
とを特徴としている。以下、図面を用いて本発明を詳述
覆る。

［実施例］ 第１図は本発明を実施した核磁気共鳴装置の一例を示し
、図にＪｌいで１は均一な静磁場を発生する磁石ぐある
。該静磁場内には測定対象２が配回され、更に測定対象
２に接するようにコイル集合体３が配回される。このコ
イル集合体３は、第２図（ａ）に示刀ように、夕」象に
合わせて適当な曲率をつりだフレーム１内を第２図（ｂ
）に示すようにシールド板５）によって５×５の部屋に
仕切り各部屋に小さな渦巻状の送受信＝」イル（４）−
−フ１スコイル）Ｌｌ〜１２！ｉを対象２にｎ１るよう
に配置し、各コイルに同調用コンデンサ０１〜Ｃ２５を
接続するとＪｌ、に、各り一−フエス」イル及びコンデ
ンサをシールド板５に絶縁的に取イ」りた構造になっＣ
いる。

６は観ｄ１１］杉例えば３１　ｐの共鳴周波数を持つ高
周波を発生り−る発振器で、この高周波はゲート７を介
し’ＣＪＰ周波パルスとしく取出され、増幅器８によっ
（増幅されｌＪ後、切換スイッチ９を介して各リー−）
「ス」イルへ順次供給される。１０は高周波パルスの前
身」後　ｉｊＱ　ＩにＪを行ったり一−フｌスニ］イル
にムル起された自由誘導減哀信弓（［：Ｉ　Ｄ信号）を
受イ１−５りる受イ１−回路（・・、取出されたＦ　ｌ
　ｌ）　（ｉ”ｉ号はΔ−１つ変換器１１を介して」ン
ビ二Ｌ−夕１２へ送られ、メしり１３へ格納される。１
／Ｉ【まメ［す１３３に格納されＩ、：に１１〕信〉づ
を二１ンビ」−タ１２でフーリエ変換り−ることによっ
て得られた核磁気共鳴スペクトルを格納するメモリ、１
５はメモリ１４に格納されたスペクトルから特定の分子
種のピーク強度のみを取出してスピン密度分布情報どし
て記憶覆る画像メモリ、１６は画像メモリ１５に記憶さ
れているスピン密度分布情報を読出して像として表示す
るための読出し表示装置、１７は前記グー１〜７の０Ｎ
−ＯＦＦ、スイッチ９の切換。

Ａ−Ｄ変換器１１によるＦＩＤ信呂０リンブリング及び
コンピュータ１２にＪ、るＦ　Ｉ　Ｄ信号のメモリ１３
への格納を制御する制御回路である。

−ト述の如き構成に（１５いて、例えば１回の測定では
幅１０Ｐ秒の観測用高周波パルスを照射し、パルス照ｑ
・Ｊ後１００ｍ秒の間Ｆ　Ｉ　Ｄ信号を４ナンブリング
づるしのとする。第３図（ａ　）はゲート７から取出さ
れる観測用高周波パルスを示し、幅１０Ｐ秒の高周波パ
ルスが約１００１−１１秒の周期で繰返し取出へれ、増
幅器８を介しくスイッチ９へ送られる。第３図（ｂ）は
それに同期したスイッチ９の切換タイミングを示し、最
初はコイル［１が選択され、次はコイルし２５、その次
はＣ５というように出来るだｔ−Ｊ　１ｉｌｉ［れたコ
イルが次々に選択され、例えば２．５秒程庶に設定され
！、：１回の測定期間［］１）の間に２５個の全コイル
が１回ずつｊハ択される。

そして、最初のパルス１〕１が！！３図（Ｃ）に示すよ
うにコイル１ｌ−１に供給され、該二１イルＬ１に面し
ている対象の微小部位に照射されると、その部位に存在
りる観測核の磁化ベクトルが所定角度倒され、その回復
過程でＦＩＤ信号信号Ｉ　Ｄ　１がコイルし１に誘起さ
れる。このＦＩＤＩは、スイッチ９を介して二」イルＬ
１と接続され−Ｃいる受信回路１０において受信され、
コンピュータ１２を介し−Ｃメモリ１３のコイルＬ１に
対応りる記憶領域Ａ１へ格納される。このコイルＬ１に
接触している部位の磁化ベクトルが初期状態に戻るには
、パルス照射後２．５秒前後の時間（緩和時間）が必要
であり、そのため、先に述べたように測定期間１）　Ｄ
は２，５秒程度に設定されている。

このようにしてコイルＬ１を用いた測定が終るど、スイ
ッチ９は第３図（ｂ）に示１ように」イルし２５に接続
される。そして、第３図（ｄ）に示Ｊ−ように高周波パ
ルスＰ２が］イル１−２５へ送られ、該コイルＬ２５を
用いた測定が上記と全く同様に行われる。それにより得
られたＦＩＩ）２５は、メモリ１３のコイル１．２５に
対応した記憶領ＶｉＡ２５へ格納される。

第３図（ｅ）はコイルＬ５を用いた次の測定の様子を示
し、以下全く同様にして各］１イルを用いた測定が繰返
し行われ、第３図（ｆ）に示づコイル１−２を用いた１
回目の最後の測定が終了した時点では、メモリ１３内に
各コイルに対応して設定された記憶領域Ａ１〜Ａ２５に
、各コイルから得られたＦＬＤＩ〜ＦＩＩ）２５が夫々
格納されることになる。

そして、次の高周波パルスＰ２６からは２回目の測定に
入り、各コイルから得られるＦＩＤ信号はメモリ１３内
の各コイルに対応した記憶領域へ積算される。更にこの
ような１回２．５秒の測定が適宜な回数繰返し行われ、
積算が進められる。

この様にして所定回数の積亦が終わると、コンピュータ
１２はメしり１３内の領域△１〜△２５に格納されでい
る（ｉｔｉ粋後の［Ｉ］つ信号Ｆ　Ｉ　ｌ）　ｉ〜「１
Ｄ２５を人々フーリエ変換することにより、３１ｐに関
りるＮ　ＭＦ＜スペクトルＳ１〜３：：！ｉを冑、この
スペクトルを各」イルに対応してメモリ１４内に設定♂
れた記憶領域８１〜Ｆ３２５へ人々格納する。

第４図はこのスペクｌヘルＳ１〜３２５を並べて比較し
た図（・、各スペクトルには１（（（機リンによるピー
クａ、クレアチンリン酸によるビークｂ、アデノシン３
リンＭ（△−１−）〕）によるピークＣ等が見られる。

ここ（、各コイルが向かれた位置におりる静磁場の強度
が同一で、各コイルの特性が全く同一であれば、スペク
トルＳ１〜Ｓ２５中のピークａ。

ｂ、ｃの横軸位置は同一である。しかしながら、静磁場
の強度が１１！！と異なる位置があると、その位置にあ
る一Ｊコイルら４ｊ７られたスペク１ヘルは、全体がシ
フ１〜しく’　Ｌ　、−１う。このような静磁場強度の
違いに阜づくスペクトルのジノ１〜は、スペクトルに含
まれるピークの位置が他のスベク１ヘルこ一致−リーる
ようにスペクトル全体を逆にシフＩ〜ずれば、取除くこ
とが可能で、コンビコータ１２にこのＪ、うな補正を行
わせることが可能である。

そしＣ１この補正が終了すると、コンピュータ１２は、
各スペク１ヘル内のクレアチンリン酸によるピークｂの
強度ｂ１〜ｂ２５のテ′−夕を扱出し、このデータを」
イル「１〜Ｌ２５の配列に対応して５×５個の画素が設
定された画像メモリ１５へ、第５図に示すようにコイル
し１〜１２．５の配列に対応して格納される。このデー
タは表示装置１６によって高速度で繰返し読出され、強
電に応じた輝度あるいは色相が与えられて像どして表示
される。

従って、この像は」イルし１〜１２５が而しているｆｌ
ｌｌ＋定対象の部分におけるクレアチンリン酸の）門度
分イＦを示すものとなる。

無機リン酸にＪ、るピークａの強度ａ１〜ａ２５を取出
して表示すれば、無機リン酸の濃度分布を得ることがで
き、全く同様にして△］川用のｆｌａ　ｌｘ力分布得ら
れることは言うまでもない。

測定対象及び又は」イル集合体３を移動させる手段を設
りることににす、上記コイル集合体３と対象との位置を
ずらして更に多くの範囲についてのデータを測定し、そ
れを繋き゛合わせて表示するＪ、うにづれば、コイル集
合体よりも広い面積につい（の濃度分布を表示ηること
が可能でδうるし、コイル集合体をコイル配列のピッチ
の半分ずらすようにＪれば、］イルとコイルの間の部分
についても測定でき、画像分解能を向上さけることが可
能である。

上記実施例では、各コイルに高周波パルスを供給りる順
序が常に一定で・あったが、この順序を槓鋒毎に変化さ
せるように１−れば、順序によって派生づ−る好ましく
ない影響をギャンセルすることが可能である。

上記実施例ではＦ　Ｉ　Ｄ信号のリンブリング期間を１
００ｍ秒に設定したため、２，５秒の待ち時間の間に２
５個の＝Ｊコイル用いＩＪ測測定限界であったが、サン
プリングＩＩＩＪ間を短縮して例えば５０ｒＴＩ秒にり
れば、待ら１１）間の間に５０個のコイルを用いｌこ５
０か所の部位の測定が可能ひある。

［効果］ 本発明によつ−Ｃｊｑられる効果は以下の通りである。

（１）測定対象に近接配置されるサーフェスコイルを用
いているため、測定対象を包囲するように設【プた単一
のコイルを用いる場合よりも検出効率は著しく向上する
。そのため、積算回数を余り多くする必要がなく、り、
０時間でＳＮ比の良い像を得ることができる。

（２）１つのサーフェスコイルを用いた測定が終了し、
そのコイルで次の測定が可能になるまでの待ち時間の間
に他の多数のコイルを用いた測定を行うことができるた
め、極めて短時間で像を得ることができる。

（３）従来の装置では、直線性の良い勾配置場を用いな
いとＳＮ比が低下づるが、直線性の良い勾配磁場を作る
ことは困ガ１である。その点、本発明では勾配磁場を用
いないため、ＳＮ比の低下はない。

（４）本発明では勾配磁場を用いないため、メモリ１４
に格納されるスペクトルは分析用の核磁気共鳴装置で（
ｑるのと同様の高分解能スペクトルであり、このスペク
トルを用いた各部の成分分析が可能である。

（５）本実施例では各コイル間にシールド板５が配置さ
れるため、各コイル間の好ましくない干渉を防ぐことが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した核磁気共鳴装置の一例を示す
図、第２図はコイル集合体３を説明するための図、第３
図は第１図の装置の動作を説明するためのタイミング図
、第４図はスペクトル８１〜Ｓ２５を並べて比較した図
、第５図は画像メモリ１５へのデータの格納状態を示す
図である。 １：磁石、・２：測定対象、３：コイル集合体、４：フ
レーム、５：シールド板、 ６：高周波発振器、７：ゲート、 ９：切換スイッチ、１０：受信回路、 １１：Ａ−Ｄ変換器、１２：コンピュータ、１３．１４
：メモリ、１５：画像メモリ、１６：読出し表示装置、
１７：制御回路、［１〜１−２５：サーフェスコイル。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者　伊藤　−夫 に、ｆ 第４図 手Ｕむン市正誉η　（自発） し１♂！ 昭和５９年８１月ｙ１ｏ日 ｉ？ｒ　ｉｉＴ庁長官　志賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第４５７７３号 ２、発明の名称 核磁気共鳴装置 ３、補正をする者 事ｆ１との関係　特許出願人 住所　東京都昭島市中神町１４１８番地（Ｔ　Ｅ　Ｌ０
４２５　（４３）　１１１３５）４、補正の対象 明ｍ書の特許請求の範囲の欄９発明の詳細５、補正の内
容 く１）特許請求の範囲を４項目から５項目に増加し、別
紙の通り補正する。 （２）明ｌｉｌ書第２頁Ｍ７行乃至第１０行を以下の通
り補正する。 Ｆ　本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置に関し、特に
３１　ｐ核等緩和時間の長い核について映像情報を得る
のに好適な装置に関する。」 （３）明細書第３頁第１９行を以下の通り補正する。 ［複数の送受信コイルを用いることにより、測定時間を
短くする」 （４）明細書第４頁第４行乃至第５行を以下の通り補正
する。 ［生する手段と、該静磁場内に配置される複数の送受信
」 （５）明ｉｌｌ由第１２行第１行の前に以下の文章を挿
入する。 Ｉ−尚、上述した実施例では、本発明をリーフニスコイ
ルを用いるＮＭＲ映像装置に適用したが、本発明は試料
管の周囲に送受信コイルを巻回する通常のＮＭＲ装置に
も適用することができる。 この場合、第６図に；５視図を示すように、ＮＭ「でプ
ローブ基台Ｃ１，：複数の試料管を収容できるようにし
、夫々の試料管の周囲に送受信コイルＬ１゜・・・を配
置づるように丈れば良い。又、試料管を加圧空気により
回転さゼる周知のスピニング機構も各試料管毎に設【ノ
る必要がある。」（６）明ａｌｌ占第１２頁第４行乃至
第１３頁第７行を以下の通り補止づる。 ［複数の送受信コイルを設けているため、１つの送受信
コイルを用いた測定が終了し、そのコイルで次の測定が
可能になるまでの待ち時間の間に他の多数のコイルを用
いた測定を行うことができるため、測定時間を大幅に短
縮することができる。 又、上）ホした第１図の実施例によって１ミ１られる効
果は以下の通りである。 １）測定対象に近接配置されるリーフニスコイルを用い
ているため、測定対象を包囲するように設Ｃプだ単一の
コイルを用いる場合よりも検出効率は著しく向上り゛る
。そのため、積算回数を余り多くする必要がなく、短時
間でＳＮ比の良い像を得ることができる。 ２）従来の装置では、直線性の良い勾配磁場を用いない
とＳＮ比が低下するが、直線性の良い勾配磁場を作るこ
とは困難である。その点、本実施例では勾配磁場を用い
ないため、ＳＮ比の低下はない。 ３）本実施例では勾配磁場を用いないため、メモリ１４
に格納されるスペクトルは分析用のＮＭＲ装置で得るの
と同様の高分解能スペクトルであり、このスベク１ヘル
を用いた各部の成分分析が可能である。 ／′ｌ）本実施例では各コイル間にシールド板５が配置
されるため、各コイル間の好ましくない干渉を防ぐこと
が可能である。」 （７）明細書第３頁第１４行を以下の通り補正する。 ［１５への格納状態を示す図、第６図は本発明の他の実
施例におりるＮＭＲプローブの構造を示す透視図である
。」 （８）添付図面として第６図を別紙の通り追加ηる。 以上 特許請求の範囲 （１）静磁場を発生する手段と、該静磁場内に配装置さ
れる複数の送受信コイルと、観測核の共鳴周波数を持つ
高周波パルスを繰返し発生する手段と、該高周波パルス
を上記複数の送受信コイルへ順次供給し測定対象へ照射
するための切換手段と、高周波パルス照射後照射を行っ
た送受信コイルによって検出された共鳴信号を取出り−
ための受信回路ど、取出された共鳴信号を各送受信コイ
ル毎に区別して記憶する手段とから成ることを特徴とす
る核磁気共鳴装置。 求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の核匪気Ｍ
傅− Ｌ９　Ｌｚ　Ｌｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 く１）静磁場を光／ｌ−りる手段ど、該静磁場内に配置
   された測定対象の表面に冶っ一ζ近接して配列される複
   数の送受信−１イルど、観測核の共ａ周波数を持つ高周
   波パルスを繰返し発生づる手段と、該高周波パルスを上
   記複数の送受信コイルへ順次供給し測定対象へ照射りる
   ための切換手段と、高周波パルス照ｑ・１後照射を行っ
   た送受信コイルによつ℃検出された共鳴信号を取出Ｊた
   めの受信回路と、取出された共鳴信号を各送受信コイル
   毎に区別して記憶りる手段とから成ることを特徴とする
   核磁気共鳴装置。 （２〉前記複数の送受信：」イルの間にシールｌ’部祠
   が配置され、相〃の干渉が防止される特ツ′１請求の範
   １ｆｌｌ第１　Ｊｉｌ記載の核磁気共鳴装置η０（３）
   前記記憶手段は、積算機能を伜１える特許請求の範囲第
   １ＪＩ″ｉ　７’！Ｊ金第２項第２ずれかに記載の核磁
   気共鳴装置。 〈４）前記複数の送受信コイルへの高周波パルスの供給
   順序が、積算毎に変化さけられる特許請求の範囲第３項
   記載の核磁気共鳴装置。