JPS61269052A - 核磁気共鳴を用いた検査方法 - 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〕 本発明は核磁気共鳴（以下、ｒＮＭＲＪという）を用い
た検査方法および装置に関し、特に高周波磁場あるいは
静磁場の不均一を補正するための基準データを精密に測
定するのに好適なＮＭＲを用いた検査方法および装置に
関する。

〔発明の背景〕

従来、人体の頭部、腹部などの内部構造を非破壊的に検
査する装置として、ＸａＣＴや超音波撮像装置が広く利
用されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様
の検査を行う試みが成功し。

Ｘ線０Ｔ１音波撮像装置７１１得６０パ情報を　　　　
　１取得できることが明らかになって来た。核磁気共鳴
現象を用いた検査装置においては、検査物体からの信号
を物体各部に対応させて分離・識別する必要がある。そ
の１つに、検査物体に傾斜磁場を印加し、物体各部の置
かれた静磁場を異ならせ。

これにより各部の共鳴周波数あるいはフェーズ・エンコ
ード量を異ならせることで位置の情報を得る方法がある
。

その基本原理については、（ジャーナル・オブ・マグネ
チック・レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＨａ（ｎｅ
ｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）誌、第１８巻（１９７５
）　、第６９〜８３頁）にあるいは、フィジックス・イ
ン・メゾシン・アンド・バイオロジー（Ｐｈｙｓｉｃｓ
　１ｎＮａｄｉｃｉｎｅ＆Ｂｉｏｌｏｇｙ）　　誌、第
２５巻（１９８０）　、第７５１〜７５６頁に記載され
ているのでここでは省略する。

このようなイメージングに共通して言えることは、静磁
場の不均一あるいは傾斜磁場の非直線性の影響により、
再生像に歪の生じることである。

この歪のうち、静磁場の不均一によるものは、この不均
一と傾斜磁場との比に依存し、傾斜磁場の非直線性によ
るものは、非直線性自身に比例している。さて、このよ
うにして得られた画像に種々の補正を加える必要性がし
ばしば生じる。

例えば、高周波磁場の発生および信号受信を行なうコイ
ルには空間的不均一性があるため・画像に感度分布が生
じる。また、ラジオロジー（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）誌、
第１８９巻（１９８４）第１５３頁に記載されたケミカ
ルシフトイメージングにおいては、静磁場不均一が画像
の位相誤差となって表われる。さて、これらの感度分布
あるいは位相誤差を補正する場合、従来は先に述べた画
像の歪を全く考慮してはいなかった。そのため、補正に
際しては画像の歪により、補正精度が低下するという欠
点があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような欠点を鑑がみてなされたもので、そ
の目的は静磁場の不均一あるいは高周波磁場の不均一を
補正するための基礎データに含まれる位置歪を、被検体
の画像の位置歪と等しくすることにより、高精度の補正
を可能にした検査方法および装置を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、フーリエイメージング法を用いた検査
装置において、静磁場の不均一あるいは高周波磁場の不
均一を補正するための基礎データを取得する場合と、被
検体のイメージングを行なう場合とで、信号ｓ！ｍ時に
印加する傾斜磁場の大きさを同一とすることにより、静
磁場の不均一あるいは傾斜磁場の非直線性から生じる画
像の位置歪を共通化し、補正精度を高めるようにした点
にある。これについて以下、若干補足的説明を行なう、
説明を簡単にするために、２次元で後述する変形スピン
ワープ法を例にとって説明する。

ρ（ｘ、ｙ）を対象のスピン密度分布、　Ｅ　（ｘ。

ｙ）を静磁場の分布の基準量からのずれ、Ｇ　ｍ　ｔＧ
、をそれぞれＸ方向、Ｘ方向の傾斜磁場の大きさとする
。ここで、ｘ、Ｘ方向の非直線的な傾斜磁場をＧ、（ｘ
ｅｙ、（ｘｔ　ｙ））＋　Ｇｙ　（ｘｅｙ。

（ｘ、ｙ））と表わす、このように表すとＧ、。

Ｇ、はコイルに流れる電流に比例し、ａｍ（ｘ＋　ｙＬ
ｌ、（ｘ＋　ｙ）　　はコイルの形状により決まる量と
なる。ここで、Ｅ、（Ｘ＋　ｙ）ｒ　ｔｙ　Ｃｘ＋　ｙ
）は、それらの直線からずれた成分を表わす。この時。

計測された２次元信号Ｓ　（Ｇ、、　ｔｙ）はＳ（Ｇｗ
＊ｔｙ）＝　／／　　ｐ　　（ｘｅｙ）ｅｘｐ（−ｊ　
ｙ　（ｔ、（ｘ＋　！　−（ｘｅｙ））Ｇ−＋　（Ｅ（
ｘ、ｙ）＋Ｇｙ　ｉ　ｙ　（Ｘ＊ｙ）＋Ｇｙｙ）ｔｙ）
）ｄ−ｄｙ・・・・・・（１） で表わされる。γは核磁気回転比である。ここで。

積分変数を Ｓ（Ｇ、ｅｔｙ）Ｊ／　ｐ’　Ｃｘ’　ｅｙ’　）ａｘ
ｐ［−ｊｙ（ｔ、ｘ’　Ｇ。

＋ｔ、ｙ’　Ｇｙ））ｄ−’　ｄｙ’　　　　・・・・
・・（３）ここで、ρ（ｘｅｙ）＝ρ’　　（ｘ’　＋
　ｙ’　）との間には次式で示される関係が成立する。

ｐ’　（ｘ’　ｔ　ｙ’　）＝ρ（ｘ　＊　ｙ　）　／
　Ｊ　（ｘ　ｅ　ｙ　）・・・（４）ただし、Ｊ　（ｘ
ｔ　ｙ）は次式で与えられる。

（７）式は、ε、、Ｅ　の変化が小さい時にはと表わす
ことができる。

従って、信号ｓ　（Ｇ、、ｔ、）を逆フーリエ変換した
結果は、（２）式で示される位置歪を受けた画像になる
ことが分かる。

さて、このような画像に対し１例えば高周波磁場の不均
一に基づく感度むらを補正する場合を考える。この場合
、測定すべき視野内で実質的に均一な核スピン分布を有
する標準試料、例えば水を容器内に満たしたものを用い
、イメージングを行なう、ここで、信号観測時に印加す
る傾斜磁場Ｇ、の大きさは、被検体をイメージする時と
同じ値に設定する。これによって、ファントムに生じる
位置歪は、被検体の場合と等しくなる。従って、ファン
トムの画像に生じた濃淡は、高周波磁場の）　　　　　
　不均一分布に対応しており、しかもその位置関係は正
しく保たれているので、この濃淡をもとに被検体の画像
を補正することが可能になる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、２次元面をイメージングする場合を例にとって、
変形スピンワープ法の原理と本発明を２次元変形スピン
ワープ法に適用した例について述べる。第１図は２次元
の変形スピンワープ法を実施するための照射パルスと、
Ｋｅｙ方向の傾斜磁場と核スピンからの信号のタイミン
グを示すものである。ここでは、（ｘ、ｙ）面に平行な
ある断面を選択するものとしている６図においてＲＦは
上記照射パルスを、Ｇ、およびＧ１はそれぞれｙおよび
Ｘ方向の傾斜磁場を示している。また、Ｓは核スピンか
らの信号を示している。

まず、９０”ＲＦパルスを照射し、試料内の核スピンを
９０°倒す、その直後に、上記傾斜磁場Ｇ、を時間ｔ、
だけ印加し、次に１８０°ＲＦパルスを照射する。信号
の観測はＧ、を印加しながら行なう。

このような計測をＸ方向の傾斜磁場の大きさを変化させ
て行なった結果得られる２次元信号Ｓ（ａ　−ｅ　ｔ　
ｙ　）は、前記選択断面の核スピン分布ρＣｘ、ｙ）と
の間に Ｓ　（Ｇ−ｅ　Ｔｙ　）＝／／　ｐ　（ｘ　＊　ｙ）ａ
ｘｐ　（−ｊｙ　（Ｇ＋ｗｘｔｍ＋Ｇｙ　ｙｔｙ　））
・・・・・・（８） の関係がある。ただし、（８）式はＧ、、Ｇ、の傾斜が
直線的で静磁場が均一である場合にのみ成立するもので
ある。（８）式からも分かるように、選択断面の核スピ
ン分布ρ（ｘ、ｙ）はＳ　（Ｇ、。

ｔｙ）　　を２次元逆フーリエ変換することにより求ま
る。以上が変形スピンワープ法の原理である。

さて、もし視野内で静磁場が均一でなく、さらに傾斜磁
場に非直線性がある場合には、Ｓ　（Ｇ、。

ｔｙ）　　とρ（ｘ、ｙ）の関係は（８）式ではなく、
前記（１）式で表わされる。そして、計測信号Ｓ（Ｇ　
−ｅ　ｔ　ｙ　）を２次元逆フーリエ変換して得られる
画像は、ρ’　　（ｘ’　ｅ　ｙ’　）であり、これは
もとの分布ρＣｘ、ｙ）に（２）式で示される座標変換
をほどこしたものに等しい、すなわち点（ｘ　ｔｙ）に
おける核スピン分布ρ　（ｘ＋ｙ）に対応する画像濃度
は、再生画像においては（２）式で示　　　　　　：さ
れる点（ｘ’　＊　ｙ’　）に再生されることになる。

さて１次に高周波磁場の不均一を補正する場合について
述べる。前述したように、均一な物質で満たした標準試
料の真の感度分布をｈ（ｘ、ｙ）とすると、再生画像は
ｈ　（ｘ’　ｅ　ｙ’　）となり（ｘｅｙ）と（ｘ’　
ｔ　ｙ’　）の間には（２）式で示される座標変換関係
が成立する。被検体の再生画像をρ’　　（ｘ’　ｔ　
ｙ’　）とすると、補正画像ρ−（ｘ’　ｅ　ｙ’　）
　　は次式で表わされる。

ρａｃｘ’　ｍｙ’　）＝ρ’　Ｃｘ’　ｐ３／’　）
／ｈ（ｘ’ｅｙ’）　　・・・（９） すなわち、被検体の画像と感度分布像とは車なる画素同
志の演算処理だけで済むことになる。なお、前述した静
磁場の不均一が位相誤差となるケミカルシフトイメージ
ングにおいても全く同じように、対応する画素同志の演
算を行なうだけでよい、１ 第２図に本発明の一実施例である検査装置の構゛成図を
示す。図において、１は計算機、２は高周波パルス発生
器、３は電力増幅器、４は高周波磁場を発生させると同
時に対象物体１６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１０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、１１，１
２゜１３はそれぞれ上記コイル８，９．１０を駆動する
電源部である。

計算機１は各装置に種々の命令を一定のタイミングで出
力する機能をも有するものである。高周波パルス発生器
２の出力は電力増幅器３で増幅され、上記コイル４を励
磁する。該コイル４は前述の如く受信コイルを兼ねてお
り、受信された信号成分は増幅器５を通り検波器６で検
波後、計算機１に入力され信号処理後ディスプレイ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。検査対象物体である人体１６はペッド１７
上に載置され、上記ベッド１７は支持台１８上を移動可
能なように構成されている。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、静磁場、傾斜磁場お
よび高周波磁場内におけるＮＭＲ現象を利用する検査装
置において、前記静磁場および／または高周波磁場の視
野内における不均一分布を計測し、それにより上記磁場
下で得た画像を各点ごとに補正するようにしたので、静
磁場および／高周波磁場の不均一の影響を補正すること
が可能な方法および装置を実現できるという効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

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、該信号検出手段の検出信号の演算を行う計算
   機および該計算機による演算結果の出力手段を有し、前
   記検査対象の直交座標点における核スピン情報をフーリ
   エイメージング法により計測する如く構成された核磁気
   共鳴装置を用いた検査方法において、 前記核磁気共鳴装置の視野内で実質的に均一な核スピン
   分布を有する標準試料を検査対象としてその直交座標点
   における核スピン情報を計測する第１の段階と、目的と
   する被検体を検査対象としてその直交座標点における核
   スピン情報を計測する第２の段階とを有し、前記第１、
   第２の段階で印加する傾斜磁場の大きさを同一とし、前
   記第１の段階で得た情報を用いて前記第２の段階におけ
   る前記静磁場もしくは前記高周波磁場の少なくとも一方
   の不均一による影響を補正することを特徴とする核磁気
   共鳴を用いた検査方法。