JPS61105448A - 自動シミング装置 - 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ＮＭＲ（核磁気共鳴）映像装置に関し、更に詳
しくはＮＭＲ映像装置の磁石をシミングし、かつＮＭＲ
映像装置の固有の磁界同質性を修正する装置及び方法に
関する。

（従来の技術） 均質性の欠如を修正する手順はシミング（Ｂｈｉｍｍｉ
ｎｇ　）と呼ばれる。この手順は下記二つの段階からな
る： イ）磁石中心を中心とする球体面のある点に磁界をマツ
プさせ：そして、 口）夫々のシミングコイルを通ずるｂる′＆Ｉｃ流を駆
動して均質性の欠如を修正する新しい磁界を生じさせる
ことＫよシ磁界不均一性を修正する。

Ｎ　Ｍ　Ｒ磁石をシミングして磁気均一性を改善するこ
とは現在半手動的に達成されている。よシ詳しくいうと
、ＮＭＲ映像装置の磁界は静磁界の特定域におけるプロ
ーブを使用することによシ或いは特定域のファントムを
映像化することによシ、その均質性が測定される。勿論
理想的には、静磁界拡磁石の範囲内で普遍的に均質でな
ければならない。しかし実際はすべてのＮＭＷ磁石にお
いて僅かではあるが無視できない均質性の欠如が存在す
る。シミングコイルはこの均質性の欠如を修正するため
に使用される。

シミングコイル電流が適用される時には新たなマツピン
グが行われ比較される。最後に電流強度が調整される。

測定及びシミング処理は、十分な均質性を得るまで繰り
返される。

これは極めて時間を要する作業である。ＮＭＲ装置は高
価でらシ、従って病院及び診療所にとって価格的に十分
有効であるようＫするためには、最少限の待ち時間と最
大限の操作時間を確保する必要がめる。従ってＮＭＲ装
置の製造業者の利益のために、磁界をシミングしてでき
るだけ短時間で不均一性を自動的に修正しかつできるだ
け人力の使用を少なくするようにしなければならない。

公知技術においては、磁石の中央域にファントムを使用
し、その部分の磁界をマツプする提案がなされた。映像
化によるこのような磁界マツ７’は１９８３年８月１９
日にサンフランシスコで開かれた医療分野における磁気
共鳴映像化学会の二年次総会の刊行物中の論文「７−リ
エ映像化による磁界測定（Ｆｉｅｌｄ　ｍｅａｓｕｒｅ
ｍｅｎｔｂｙ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｉｍａｇｉｎｇ）Ｊ、
コロンビアユニパシティ　オプ　フイジシャンズ　アン
ドサージェオンズのニー、ジー、シモンズほか、によシ
開示されている。この論文において著者は、円形ディス
ク中の管列上の単一直線管を含むファントムの使用を示
唆し【いる。論文は薄く水を充填したディスクであるフ
ァントムについて記載している。

（発明が解決しようとする問題点） 薄く水を充填したディスクの使用は、単一面のみにおけ
る磁界均質性を測定するものである。

複数のこのような薄く水を充填したディスクは複数の面
の均質性を試験しうるが、磁界強度のマツプを得るため
にはかな）複雑で、時間を要する三次元計算をしなけれ
ばならない。従って効果的な均質性修正のための方法及
び装置が望まれていた。

（問題点を解決するための手段） 従って、本発明の目的はＮＭル磁界の不均一性を修正す
る自動シミング装置であって：Ｎ　Ｍ　Ｒ映像化装置の
静磁界を生ずる手段、前記静磁界の不均一性を修正する
シミングコイル、 ＮＭＲ映像装置の静磁界をマツプする手段、と金有し； 前記マツプ手段が、磁界マツプを単純化する立体ファン
トム手段を有してなシ、 前記ファントムが；前記立体ファントム中に空間的に分
布した非ゼロ核磁気モーメントを有する素子を含°む複
数のサンプルであって、サンプルの夫々が二つだけのエ
ンコード勾配をもって正の特有の位置を占めるようにし
たサンプル、前記立体ファントムの磁界マツプデータを
得るための手段、 直昇不均質性を決定する磁界マツプデータを評価する手
段、及び、 前記評価されたマツプデータに応動する手段であって必
要な磁界均質性が得られるまで夫々の７ミンクコイルを
通ずる電流を調整する手段：とを有してなる装置を提供
することである。

本発明の特徴は、磁界をマツプする特有のファントムを
有することである。ファントムは球体上に配置される多
数の水充横小びんを含む。

水を充填した小びんは、ファントム中の夫々の個別小び
んの磁界強度データが容易に得られるように配置されて
いる。或いは小びんのそれぞれがＲＦコイルによりｏま
れ夫々がサンプルとなって静磁界の特定位置で磁界濃度
の測定をすることができるようにし【もより０　。

磁界均質性測定の比較に応動じて、制御電流は夫々のシ
ミング路を通る電ｍｅを調整し、磁界の測定された不均
質性を修正する。

本発明の上述特徴及びその他の特徴は、添附図面と関連
する以下の説明により、更によく理解されるであろう。

（実施例） 第１図のブロック図はＮＭＲ映像装置１１を示す。この
ＮＭＲＦ！ｋｅ＆置は、静磁界を発生させるための磁気
コイル１２及び１３を有する。コイル１２，１：ｌｊニ
ブロック図に示されるジェネレータ１４による電流を供
給される。

この装置はまたＲＦ：ｒイル１７及び１８を有し、これ
らの機能は： （１）ＲＦコイル１２及び１３によシ生ずる静磁界で形
成させる平衡から核磁化を励起する；（２）　　平衡か
らはずれた核磁モーメントによシ生ずる自由誘導減衰信
号をピックアップする。

ＲＦコイル１７　、１８は、モジュレータ２１からの信
号を受けるＲＦ増幅器１９から電流を得る。

モジュレータ２１は無線周波数ジェネレータ２２から得
た無線周波数信号によシ作動する。モジュレータ信号は
、モジュレータ信号ジェネレータ２３から供給されるよ
うに図示されている。

静磁界を空間的に変化させる手段が設けられている。こ
れら手段は、Ｘ勾配ジェネレータ２７及びＸ勾配増幅器
２８から電流供給される２４゜２６のＸ勾配コイルを含
んでよい。同様に、静磁界は、Ｙ軸に沿い静磁界を空間
的に変更するためのＹ勾配によシ変更される。この変更
を行うための手段はＹ勾配ジェネレータ３１として示さ
れておシ、これはＹ勾配増幅器３２を通じてＹ勾配コイ
ル３３及び３４に送られる。

静磁界はまた３６及び３７のコイルを使用することによ
シｚ軸に沿い空間的に変動する。勾配コイルは電流を２
勾配ジエネレータ３８から２勾配増幅器３９を通じて受
ける。Ｘ、Ｙ及び８及した座標は第１Ａ図に示されてい
ることに注意されたい。　。

好ましい実施態様においては、プローブを繰夛返し移動
させることなく磁界の均質性を試験するための手段が設
けられている。より詳しくいうと、独得の立体球体状フ
ァントム３９が示されている。このファントムは、非ゼ
ロ核、追気を有する素子を含む水などの材料の複数のサ
ンプルからなる。立体球形ファントムにおけるサンプル
分布は、磁界均質性を得るために必要な測定数が最少に
なシ、一方静磁界の均質性測定数がＮＭＲ装置における
通常遭遇する型のあるオーダー、例えばｓ００ｐｐｍ’
ｔで不均質性を適切に修正するのに十分でちるようにす
る。

核磁化パルスに対するレスポンスを測定するだめの手段
が設けられている。この手段は、電子スイッチ４１及び
増幅器４２を通じてレシーバ−４３に接続する同じ周波
数のコイル１７及び１８を含むように示されている。

レシーバ−４３の出力はコンピュータ４４と接続してい
る。コンピュータ４４はレシーバ−よシ得られた情報を
ファントム３９の夫々サンプルにおける磁界強度に変換
するための手段を含む。更にコンピュータ４４は、夫々
のシム電流を変換して磁界均質性を修正する量を決定す
る。

磁界の不均質性はシミング電流ジェネレータ４６により
修正され、これは、増幅器４７を通る電流と結合し、こ
こにはシミングコイル４８及び４９として例示したシミ
ングコイルに伝えられる。

第２図はファントム１８の分解図である。第２図及び３
図に示すようなこの立体の球体状ファントムは５つの面
を有する。中央部面５１は、右側の二つの面５２及び５
３及び左側の二つの面５４　、５６を側部に有する。本
発明はしかしこの例示的なファントムに使用される面の
数、或いは各面あたりの小びんの数に限定されるもので
ないことが理解されるべきである。

面５１　、５２　、５４及び５６は第２図において、２
±０面に平行である面として示されている。

面５１は１２の小びんを有する。［ｆｉ５２及び５４も
また１２の小びんを有し、一方面５３及び５６はそれぞ
れ８つの小びんを有する。第３図及び４図において正或
いはゼロの２座標のすべての小びんは黒い円でマークさ
れておプ、負の２座標は白い円でマークされている。

第４図は、ｚ＝０面に投影される小びんを示す。このフ
ァントムの特有の利点は、この二次元投影から、二つの
勾配界のみ使用する場合でも空間中の夫々の小びんの位
置が独得の方法で決定されることである。例えばＸ勾配
及びＹ勾配を使用することによシ、小びん５８が而５１
に属することが容易に決定される。これは、小びん５８
が位置する円の半径からも推論できよう。

半径は勿論Ｘ及びＹ座標から決定される。小びん５９は
面５３或いは５６に属してもよい。面５３及び５６にお
けるすべての小びんの角度は、Ｚ−０面における投影で
は二つの小びんが重ならないように選ぶ。従って、角度
０は小びん５９が面５３に属するようＫする。　しかし
本発叫は特有の二次元投影を有する小びんを具備するフ
ァントムに限定されるものでないことは理解されるべき
である。

かくしてデータ取得中、ファントム中の小びんの完全な
位置情報の手順が極めて簡単となシ、また時間が節減さ
れる。相エンコーダ勾配として勾配Ｘ及びＹのみを用い
て二次元投影図を得るのに十分である。

好ましいヘッド及びボディコイルファントムにおいては
、球体の測定、面の２位置及び夫々の面の半径の測定の
ために使用することもできる。

サンプルの位置は、ドーパーパブリケーションズから刊
行された「数学函数ノ・ンドプック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ
　　ｏｆ　　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　　Ｆｕｎｃｔ
ｉｏｎｓ）」の２１６ページの２５．４表から得られた
５点についてのガウス求積法を使用することによシ決定
された。

操作にあたっては、データ取得は、ＲＦ周波数をＲＦコ
イル１７及び１８に適用してファントム中のサンプルを
励起させることＫよシ行われた。Ｘ及び。Ｙ勾配は、サ
ンプルの核磁化に対する特定の座標に依存する相のシフ
トを引きおこす。ＦＩＤ信号が観察され測定される。こ
の場合における再構成ＦＩＤ信号データは磁界の均質性
ｙ！：あられす。空間解像ＦＩＤ周波数のマトリックス
が得られる。この周波数は、磁界均質性の尺度を提供す
る。夫々のシミングコイル電流はコンピュータ４４によ
り制御され、所望の磁界均質性が得られるまで調整され
る。シミングコイルのコイル演算式は当業者にはよく知
られている。

本発明は特定の実施態様を用いて詳述したけれども、説
明は本発明の特許請求の範囲を限定するものでないこと
が理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のファントムを利用したＮＭＲ映像装置
の全体的なブロック図； 第１ａ図はＸ、Ｙ及び２座標を示す図；第２図はファン
トムの一つの実施態様の分解図； 第３図は、ＮＭＲ映像装置に使用する通常のｘ、ｙ、ｚ
座標におけるＹ座標に沿うファントム図； 第４図は第３図の水−サンプルをＸ、Ｙ（或いはＺ＝０
　）［に投影した図である。 図において番号１１はＮＭＲ映像装置、３９はファント
ム、５１　、５２　、５３　、５４　、５６はファント
ムの平行面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＭＲ磁界の均質性を改善する自動シミング装置に
   おいて： ＮＭＲ映像化装置のための磁界発生手段であって前記磁
   界が静磁界、傾斜磁界、及び無線周波数磁界である手段
   ； 前記静磁界の不均質性を修正するシミングコイル； 前記静磁界をマップする手段であって立体ファントムか
   らなる手段； とを有し； 前記ファントムが； 立体ファントム中の特定位置に分布した非ゼロ核磁気モ
   ーメントを有する素子を含む複数のサンプル； 前記立体ファントムの選ばれた面における前記サンプル
   の個々のデータを得るための手段；サンプルそれぞれに
   ついて得られたデータを比較する手段；及び、 前記サンプルのそれぞれから得られたデータが実質的に
   等しくなるまでシミングコイルを通ずる電流を調整する
   手段；とを有するものである装置。 ２、サンプルがそれぞれファントムの特有の位置に配置
   され、二つの勾配のみを用いて前記位置を決定しうる特
   許請求の範囲第１項記載の自動シミング装置。 ３、ファントムが球体であり、サンプルが前記球体表面
   の複数の平行面に沿って配置されている特許請求の範囲
   第１項記載の自動シミング装置。 ４、前記平行面のいくつかは前記球体表面の交叉部で等
   しい半径を有し、等しい半径を有する前記平行面上のサ
   ンプルはそれぞれ相異なる角度位置を有し、それにより
   等しい半径を有する前記平行面からの前記標本の他の平
   行面への投影像が重ならないようにした特許請求の範囲
   第３項記載の自動シミング装置。 ５、磁石範囲の縦方向がＺ軸に沿っている場合には、前
   記平行面がＺ軸方向に分割されている特許請求の範囲第
   ４項記載の自動シミング装置。 ６、前記サンプルの前記位置がＸ及びＹ勾配のみを使用
   して決定される特許請求の範囲第２〜５項のいずれか１
   項記載の自動シミング装置。 ７、前記ファントムがＲＦ本体コイル手段内に適合する
   寸法を有することを特徴とする特許請求の範囲第１、５
   もしくは６項のいずれか１項記載の自励シミング装置。 ８、前記ファントムがＲＦヘッドコイル手段内に適合す
   る寸法を有することを特徴とする特許請求の範囲第１、
   ５もしくは６項のいずれか１項記載の自動シミング装置
   。 ９、５つの平行面が設けられており、第一平行面は球体
   の半径に等しい半径を有し、第二及び第３平行面は前記
   第一平行面の半径よりも小さい相互に等しい半径を有し
   、第四及び第五平行面は前記第二及び第三平行面よりも
   半径が小さい相互に等しい半径を有する特許請求の範囲
   第３〜８項のいずれか１項記載の自動シミング装置。 １０、前記平行面の間の距離が微小点に関するガウス求
   積法に従って設定される特許請求の範囲第９項記載の自
   動シミング装置。 １１、前記第一、二及び三平行面が夫々同じ数のサンプ
   ルを有し、前記第四及び五平行面が夫夫同じ数のサンプ
   ルを有する特許請求の範囲第１０項記載の自動シミング
   装置。 １２、前記第二及び第三平行面はそれぞれ、等間隔をお
   いた１２個のサンプルを有し、前記第四及び第五平行面
   はそれぞれ、等間隔をおいた８個のサンプルを有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の自動シミ
   ング装置。 １３、ＮＭＲ映像装置の静磁界をマップするために使用
   するファントムであって： 選定された点に分布するサンプルを有する立体ユニット
   ； 複数の平行面と前記立体ユニット表面の交点に沿う前記
   選定された点；及び、 前記平行面に平行である面に対する前記サンプルの投影
   図が重ならないように配置されている前記選定された点
   ；を有するファントム。 １４、前記立体ユニットが球体であり、前記表面が前記
   球体表面である特許請求の範囲第１３項記載のファント
   ム。