JPS6138554A - 永久磁石のｎｍｒ像映装置 - 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】 イ、発明の目的 産業上の利用分野 本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲｌを測定する装置、とく
に生物学的組織を像映する装置、さらに詳しくは磁場を
永久磁石材料により実質的に生成するこのような装置に
関する。

従来の技術 最近の数年において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）技術におけ
る進歩は、固体および液体の２次元および３次元のスピ
ン密度の像を形成することを可能とした。また、ある数
の新規な複雑な変法がとの像映の急速に膨張する分野に
導入されてきた。すべてのこれらの発展の１つの重要な
面は、生物学的組織の像を生体内で形成する能力である
。健康な組織を冒すことはなく、そしてよυ通常のＸ、
ｖ３１像映法よりも放射線の危険が非常に低い。

スピン密度の画像を生成することに加えて、これらの新
規なＮＭＲ技術はすべて標本におけるスピ／−格子緩和
時間の空間的変動を測定することができる。例えば、癌
組織中の細胞中の水は健康な組織中のそれよりも長いス
ピン−格子緩和時間を有することが知られている。こう
して、ＮＭＲ像映は、未発達であるが、腫瘍の早期の検
出のだめの診断器具としての約束を保持する。

説明するＮＭＲ像映技術のすべては、１または２以上の
磁場の勾配の存在で核スピノシステムの調製および／ま
だは観測の依存する。場の勾配は、標本の１つの区域か
ら他の区域のスピンのラーモア共鳴周波数により、標本
の区域を空間的に区別を生−じさせる役目をする。

個々のプロトンまたは水素核は、はとんどの有機および
生物学的材料中に見い出され、そして９９．９８４４％
の自然同位本存在量を有する。核部位の他の０．０１５
６％は他の自然に産出する重−水素の同位体、シュウチ
リウムで占められている。

各核は、それと関連して小さい磁気モーメントおよびあ
る量のスピンと呼ばれる角モーメントを有する。古典的
に考察すると、磁気モーメントとスピ／との結合された
効果は、ちょうど回転するこまが直立位置から摂動する
とき、重力場の方向に歳差運動するように、加えられた
静止磁場の方向にプロトンを歳差運動貸せる。プロトン
について、歳差周波数は静止磁場に関する磁気モーメン
トの傾斜角に対して独立であシ、そしてラーモア角周波
数ωＯと呼ばれる。しかしながら、それは関係ωｏ　＝
　ｒ　１３　ｏにより静止磁場ｆ３ｏの大きさに事実直
接依存し、ここで定数は磁気回転比と呼ばれる。この関
係は、引き続くものの多くに対して解決の手がかシとな
る。直線の磁場勾配がそうでなければ空間的に均一なり
（ｌの上に重なるとき、これらの磁場中に置かれた標本
中のプロトンはある位置およびＢｏより高くかつ他にお
いて低い磁場を経験するであろう。ＮＭＲ像、映の発展
の記述は、　Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ、　　Ｃｏｎｔｅｍｐ
、　　Ｐｈｙｓ、　Ｖｏｌ、　　１７゜況６．ＰＰ、５
５３−５７６（１９７６）中に記載されている。像映を
理解するために必要なＮＭＲの基本的原理が論じられて
おり、そしである数の生物学的標本中のプロトンのスピ
ン分布の像の例と一緒に示されている。

医学的診断の目的でヒ）ｉＮＭＲ像映することは、磁石
の設計者に異常な性質の恐れを起こさせる問題を提供す
る。Ｈｏｕ、ｌｔ、　　ｅｔ、　ａｌ、、　Ｒｅｖ。

ＳＣｉ、　■ｎｓｔｒＬｍ’、　５２　（９）、　ＰＰ
、　１３４２−５１Ｓｅｐｔ、（１９８１）に記載され
ているように、患者の重要な区域、例えば、頭部または
胴部にわたって、好ましくはＩ　ＰＰｍの均質性をもつ
少なくとも０．ＩＴの場を生成する磁石が必要である。

さらにＨｏｔＬｔｔ　ｅｔαｔ、が述べているように、
いずれの方向にも１０−２Ｔ、、　Ｉ　　の直線の磁場
勾配を必要とすることがある。０．１　ｐｐｍ　　より
すぐれた短期間の場の安定性はＮＭＲ信号への位相ノイ
ズを回避するために１秒の期間にわたって強制されるこ
とかあるが、長期間の安定性は約Ｉ　ＰＰｍ　　である
ことを必要とする。さらに、すべてとれは病院の環境に
おいて達成されなくてはならない。病院において、建築
物中の大量の綱（強化材、水のパイブなど）により、お
よび動かされるであろう他の強磁性の物体（エレベータ
−、ベッド、付近のトラックなど）により、重大な摂動
が生じるであろう。鉄心の電磁石は、必要な磁場を均一
に得ることが困難であシかつこれらの磁石の重量が過度
に大きくなるために、使用されてきていない。したがっ
て、現在の設計は、一般に、抵抗性または超電導性の設
計の空気を心とする電磁石である。

ＮＭＲ像映のだめの球形の電磁石は、ＨｏＬＬｌｔ。

ｅｔ、αｌ、、　ｓｕ、ｐｒα　中に記載されている。

生体内の像映のためのＮＭＲ超電導性磁石は、Ｇｏｌｄ
−ｓｒｒｔｉｔｈ、　ｇｔ、ａｌ、、　Ｐｈｙｓｉｏｌ
、　ＣＡｇｍ、　＆　Ｐｈｙｓ、。

９ＰＰ、１０５−１０７（１９７７）に記載されている
。さらに、Ｈａｎｌ　ｅ　ｙは、核磁気共鳴像映に関す
る国際シン４ジウム（工ｎｔｇｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓ
ｙｍｐｏ　−ｓｔ、ｗｍ　ｏｒＬＮｕｃｌｅｔＬｒ　Ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎαＣｅＩｍａｇｉｎｇ　、
　　１９８１年にＢｏｗｍａｎ　Ｇｙαｙ　５ｃｈｏｏ
ｌｏｆ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、　Ｗａｋｅ　−Ｆｏｒｅｓ
ｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。

Ｗｉｎｓｔｏｎ−３ａｌｅｍ、　Ｎ、Ｃ，で開催された
）に提出された論文中でＮＭＲ走査における超電導性お
ける超電導性および抵抗性磁石について考察した。

超電導性磁石は、簡単の電磁石よりも非常に嵩い磁場を
得ることができるが、コストが非常に高い。

永久磁石システムは、次の点で先行技術の超電導性およ
び抵抗性電磁石よりもすぐれるであろう：（α）場を抵
抗性磁石システムにおけるように維持するために要する
電力を発生する手段を必要としない。

（ｂ）　　抵抗性磁石におけるように熱を除去するため
に、あるいは超伝導性磁石におけるような極低温を維持
するために、必要な冷却手段を設ける必要がない。

（Ｃ１永久磁石の場は抵抗性磁石または抵抗電流、モー
ドで操作されない超伝導性磁石のそれのような電力のド
リフトを受けない。

（ｄ）　　抵抗性モードで操作されない超伝導性磁石の
それのように徐々に衰退しない。

（ｇｌ　　使用する材料は問題の周波数（５Ｍｚ〜１５
ＭＨｚ）の電磁波に対して透過性である入手容易なフェ
ライト磁石材料であることができる。

び】　外部の場の強さは磁石からの距離とともに急速に
低下して、装置付近における強磁性物体からのバイアス
場との干渉を有意に減少させる。

強磁性の極構造を用いるＮＭＲ永久磁石の設計は、永久
磁石の磁束ポテンシャルを効率よく使用しない。こうし
て、磁束ポテンシャルを効率よく使用する新規な永久磁
石のＮＭＲ設計が望まれる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、生物学的組織を像映するだめのの永久磁石の
ＮＭＲ像映装置を提供する。

口、発明の構成 本発明による永久磁石のＮＭＲ像映装置は、バイアス場
を発生させるバイアス手段、勾配用を発生させる手段、
および電磁輻射のパルスを生物学的組織に関連する核ス
ピンへそれらのラーモア周波数において加えかつ前記組
織から出る■１られた信号を検出するラジオ周波手段か
らなり；ここで前記バイアス手段は複数の双極子リング
磁石からなり、各双極子リング磁石は複数のセグメント
からなり、各セグメントは方向づけられた異方性の永久
磁石材料からなる。本発明のＮＭＲ像映装置は、強磁性
の極構造を使用せず、そして磁束ポテンシャルを効率よ
く使用する。

好ましくは、各双極子リング磁石は、ゆるやかな軸の向
きが式 ％式％（２） 疵中、θはセグメントの半径方向対称線とＸ−軸（これ
は双極子リング磁石の平面中に存在する）との間の角度
であり、そしてαは前記半径方向対称線とＸ−軸との間
の角度である、により決定されるようなリングに配置さ
れた永久磁石材料の８つのセグメントからなる。

本発明によれば、バイアス磁場が永久磁石双極子により
発生されるＮＭＲ像映装置が提供される。

バイアス磁場は実質的に静止しておりかつ均一である。

ここで使用するとき「実質的に静止しておシかつ均一で
ある磁場」は、十分な均一性を有しかつ十分に安定であ
って、所望の生物学的組織の像が得られる磁場である。

好ましくは、バイアス磁場は、試験標本が配置されてい
る設計の像映本積または空間において５　Ｘ　１０−’
　　より多く変化せず、より好ましくはバイアス場の変
動は１×１０−４　より小である。さらに、場の安定性
は好ましくは５　Ｘ　１０−６（５ｅｃ−１）より悪く
ない。しかしながら、上に記載したように、これらのノ
ミラメ−ターは所望の許容されうる品質に依存して変化
することができる。

添付図面を参照しながら本発明をさらに説明する。第１
図は、本人の人間を走査のために受は入れるのに十分な
直径の開口を有する、本発明によるＮＭＲ像映装置１０
を示す。ＮＭＲ像映装置１０は、４つのカラーまたはリ
ング２０から成シ、各リングは永久磁石材料から作られ
た双極子磁石からなる。

各リングまたはカラー２０は、永久磁石材料の８つのセ
グメント２２から成る。それより多いセグメントまたは
少ないセグメントヲ使用できる。

しかしながら％８つのセグメントは説明する実施態様に
おいて非常に満足すべき結果を提供する。゛永久磁石材
料は方向づけられた、異方性（αｒＬｉｓｏｔ−γｏｐ
ｉｃ）の永久磁石材料、例えば、希土類／コバルト材料
、またはフェライトセラミック材料などである。好まし
い材料は透過率１　（ｔＬｒＬｉｔｙ　ｐｅｒｍｅ　−
αｈｉｌｉｔｙ）を有する。適当な材料は、例えば、サ
マリウムコバルト、バリウムフェライト、ストロンチウ
ムフェライトなどである。便利には、各セグメント２２
は台形を有する。

各セグメントは、第５図中に示されているように、個々
のブロック（ｂｒＬｃｋ）　　２３から所望の大きさに
構成される。各セグメント２２は、このような永久磁石
材料の充実ブロックから作ることもできる。ブロック２
３は各セグメント２２の表面に沿って位置し、適当に切
断されて所望の最終形状を提供する。各セグメント２２
を形成するために、個々のブロック２３を型２５内に横
たえる。

型２．５は便利忙はガラス繊維から作られる。他のブロ
ックの表面と接触するようになる各ブロック２３の表面
は、型２５内にブロックを横たえる前に接着剤で被覆す
る。

約１５ｃｍＸ　１０ｃｒＩＬＸ　２．５ｃＩＩＬの寸法
を有する磁化されていないブロックは、各セグメント２
２を構成するために便利に使用される。ブロックヲトリ
ミングして、それらが型内で一緒に密に適合しかつ空気
の空隙を残さないような鋭いかどを確実に有するように
する。ブロックは油、グリースおよびゆるい物質を残さ
ないように完全に清浄される。

２成分系接着剤は便利であることがわかった。１つのブ
ロックの表面を、例えば、ロクタイト・ロクィック・プ
ライ？　−（Ｌｏｃｔｉｔｇ　Ｌｏｑｕ、ｃｃ　Ｐｒｔ
ｍｔｒ）Ｎまたはその同等物で被覆する。前記第１のブ
ロックの被覆された表面と接触する第２のブロックの表
面を、次いで、例えば、ロクタイト・スーツミーボンダ
ー（Ｌｏｃｔｉｔｔ　５ａｐｅｒｂｏｎｄｅｒ）　　３
２５またはその同等物で被覆する。ブロックを型２５内
に横たえた後、セグメント２２を型２５から取シ出すこ
とができるように、十分な時間ブロックを硬化する。典
型的には、約１０分間は初期の硬化のために十分である
。しかしながら、この時間は使用する特定の接着剤およ
び温度のようなパラメーターに依存して変化するであろ
う。初期硬化されたセグメントを脱脂剤で完全に清浄し
、そして十分な時間をかけて接着剤を完全に硬化させる
。

セグメント２２を次いで磁化装置の磁化コイル内に配置
する。磁化装置は、少なくとも８キロエルステツドゝに
おいてセグメントの体積全体を通じて−一りのパルスの
場を生成して、永久磁石材料を完全に磁化することがで
きる。セグメントを正　。

しい向き（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）で式α＝２０−（
ル／２）に従い前述のようにリング２０のセグメントの
前もって決定した位置に依存してクランプする。

非強磁性の非伝導性材料から作られた適当な取付具を使
用してセグメ７ｍ５−クランプする。磁化装置にパルス
を与えて永久磁石材料を磁化した後、セグメントヲ取り
出し、そしてアルミニウムの支持板２７を、第７図中に
示されているように、エポキシ樹脂２８などを使用して
、セグメント２２へ結合する。

次いで、各セグメント２２を、第８図および第９図中に
示されているように、位置決めラム３０でその外側スト
ップにおいてクランプする。各ラム３０上の細い調整ね
じ３２を、第９図中に示されているように、その移動の
中央付近において固定する。すべての８つのセグメント
がそれらのラム３０中に、各セグメントのゆるやかな軸
の前もって決定した整合に従って、位置決めされたとき
、ラムを前進させて第１０図中に示されているように最
も内側にする。

本発明に従うＮＭＲ像映装置の初期の設計および最適化
を、第１５図中に示す立体配置に関して例示する。第１
５図中に示すように軸に沿って配置された４つのリング
双極子を考える。場ＢｙＣｘ、ｙ％Ｗ）は、次のように
定義される：’ｔｙ’−２ノ（（ｘ２＋ｙ２）ノ＋２／
　ｙ２Ｃｘ２＋ｙ”　）ノー１））ＨＡ　Ｃｑｐｐ）＝
Ｇｇ（ｐ＞−ｑ　　Ｇｇ（ｐ／ｑ＞式中、Ｘ％ｙおよび
Ｗはいずれかの点における空間の座標であシ、Ｗ軸はリ
ング双極子の軸であシ、Ｎはリング双極子の数であり、
そして１は残留する場である。変数α、ｂおよび２は、
第１５図における４つのリング双極子について例示する
ように、リング双極子の立体配置の物理的パラメーター
である。

ＮＭＲ像映装置について磁気の設計は、第１６図中て示
されているフローダイヤグラムに従い最適化する。Ｕｏ
、Ｕ３およびｈ／αについての値を選択する：Ｕｏ＝０
．０５．０．１０．０．１５．０．２０；Ｕ３−０．９
；ｂ／α＝１８．２．０，２．２．２．５゜立体配置の
中央に付近の軸についての場の膨張は、形をもつ。

Ｂｙ＝Ｂ、＋Ｂ２　（ｚ／α）２＋Ｂ４Ａ（ｚ／ａ）’
＋Ｂ６（ｚ／α）６＋・・・・ 磁気・リメーターをＢ２＝Ｂ４＝ｏ　であるように調節
する。Ｂ２　およびＢ４　がほぼ０である。とき、Ｂ。

およびＢ６ヲ計算する。Ｕｏ、Ｕ３およびｂ／αの値を
変更して所望のＢ。および許容されるゆがみＣ場の非均
一性）をもっ号小＃、積、はぼＢ６　に等しい、を得る
。

半径方向のゆがみが許容されうる限界内に存在すること
を、中実軸から離れた点における場のゆがみを分析する
ことにより検査する。作用体積の極限におけるゆがみを
、作用体積の内部区域におけるゆがみの小さい増加を犠
牲にして減少させ、こうして作用体積における全体のゆ
がみを低下させるように、小さい量のＢ　およびＢ４　
項を導入する。

ここに記載する手順は、典型的釦は、像映場における最
適な場の均一性を得るために使用されるが、条件が最適
さを必要としない場合、最適よりも劣った場の均−性金
得るために使用することができる。

設計が上の手順により最適化された後、個々のリング双
極子を、第８図および第９図中に示されている取付具を
使用して組み立て、そして次の手順により同調させる。

リング双極子のセグメント２２の半径方向の位置は、第
１１図中に示されているよう忙、ホール効果のプローブ
（ｐｒｏｂｅ）　　６０を使用して像映体積内の磁束密
度を測定することにより、設計され・た像映体積６５内
の双極子磁場中の不均一性を排除するように調節する。

まず、設計された像映体項内の磁場の最初の８つの高調
波（ｈａｒｍｏｎｉｃ）（８つのセグメントに相当する
）の各々についての場の高調波含量（ｈａｒｍｏｎｉｃ
　ｃｏｎｔｅｒＬｔ）　ｆ、１系列の点における磁束密
度を測定することにより決定する。次いで、最初のセグ
メントヲ位置決めラム３０の微調整ねじ３２により小さ
い距離で半径方向に動かす。設計された像映本積６５内
の磁場の高調波含量を再測定する。次いで、セグメント
２２をその初めの位置に戻す。各セダメノトヲ順次に半
径方向に小さい距離で変位させ、そして設計された像映
体積６５内の磁場の高調波含量を測定する。すべての８
つのセグメントヲ変位させかつ高調波含量を測定した後
、８×８感度行列（ｓｅｎｓｔｔｉｖｔｔｙ　ｍａｔｒ
ｉｘ）を計算する。この感度行列は、リング双極子の各
セグメントに対する設計の像映体積内の磁場の高調波含
量の感度を示す。

行列の要素は、次式により定義される：Ｏγ１ 式中、δＡ１．ｒＬはセグメント”１”　　の位置にお
ける変化による”ル゛番目の高調波の高調波含量の変化
量であシ、そしてδｒ１　　はセグメント”１゛′の位
置の変化量である。

感度行列が計算された後、感度行列の逆数、すなわち、
補正行列を計算する。設計の像映体積内の場の高調波含
量を再測定する。次いで、各高調波についての高調波含
量を各高調波についての理憩的高調波含量（すなわち、
設計された高調波含量）から減じて差ベクトル（ｄ、１
ｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ）を得る。次いで差ベ
クトルに補正行列を掛けて同調補正（ｔｕｒＬｉｎｇ　
ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｒＬ）、すなわち、同調されるリン
グ双極子により寄与される設計の像映本積、６５の理想
的な、すなわち、設計の高調波含量へ各セグメント２２
が動かされてより密接に近づかなくてはならない距離お
よび方向を得る。次いで各セグメ／トヲ計算された量だ
け動かし、そしてこの方法を反復して、高調波含量が規
格内に入るようにする、すなわち、磁場の均一性が設計
の規格内に入るようにする。

次いでカラーの構造（図示せず）を、各セグメントの支
持板へカラーをファスナーで機械的に取シ付けることＫ
より、あるいは接着剤により、リング双極子のセグメン
トへ取付ける。次いでカラーアセンブリーによりセグメ
ントが固定された双極子リングを、位置決めラムから除
去し、第１２図中に示されているように、リブ案内４１
に沿ってそれを下降させることによりアセンブリ−取付
具４０内に配置する。

各連続するリング双極子を前述のように、同調し、そし
て設計の数、この場合において４つ、のりング双極子が
、第１３図中に示されているように、アセ／プリー取付
具４０内に配置されるまで、アセンブリー取付具４ｏ内
に配置する。この時点において、案内アーム作動機構４
５により前のリング双極子に隣接した位置に各リング双
極子か引かれるとき、シム４２はリング双極子の各々の
間に配置されてしまう。各リング双極子間の反発力のた
めに、各リング双極子は機械的に所定位置にロックされ
た後、次のリング双極子はアセ／プリー取付具４０内に
配置されなくてはならない。４つのリング双極子が所定
位置に配置された後、安全ストップ４６を所定位置にボ
ルト止めする。

装置１０はここで軸方向に同調させなくてはならない。

装置１０の軸に沿った場の強さは、次式のベキ級数とし
て表わすことができる：Ｂ２　＝　２＝二ｃ　　２ル 　　ｎ 式中、Ｂｚは軸上の点２における場であシ、そしてＣ１
は軸の係数である。最初の３つの軸の係数“は、ホール
効果のプローブ６０を使用して軸に沿った種々の位置に
おいて磁束密度を測定することにより決定される。次い
で、同調シム４２の厚さを変化させて第１双極子と第２
双極子との分離を変化させることにより、第１リング双
極子の位置を設計された像映体積に関して変化させる。

次いで軸の係数を再決定する。初めの同調シムｆ！：第
１リング双極子と第２リノグ双極子との間で交換し、そ
して第２リング双極子と第１リング双極子との間の距離
を変化させる。その変化についての軸の係数を決定した
後、初めのリムを交換し、そしてこの方法を第３す／グ
双極子および第４リング双極子との間の分離について反
復する。感度行列を、半径方向の同調と同様に計算し、
ここで行列の要素は分離の変化で割った軸の係数の変化
である。

感度行列の逆数、すなわち、補正行列を計算し、そして
測定された軸の係数と設計の軸の係数から計算した差（
クトルを掛ける。上の掛は算によりリング双極子間の分
離を補正することができる。

設計の像映体積をもつ磁場が設計の規格内に入るまで、
この方法を反復する。

設計の像映体積内の磁場が均一性についての設計の規格
内に入ったとき、永久シムを適当な非強磁性材料から機
械加工してリング双極子間の所望の分離を維持する。永
久シムがリング双極子間に配置された後、構造ビーム４
７をリング双極子のカラーへボルト止めまたは溶接する
ことにより、リング双極子の力２−を一緒に機械的に固
定する。

装置１０を軸方向のアセンブリー取付具から取り出し、
第１４図に示すように基板５０上に配置する。永久磁石
利料は温度変化にともない磁気を可逆的に変化させる。

温度が磁石内の所所でほぼ１°　より多く変化すると、
場は温度のゆがみを示すであろう。これは、第１４図中
に示されているように、仕上げられた磁石の全外面にわ
たって３αの断熱材（例えば、尿素−ホルムアルデヒド
樹脂）を配置することにより防止することができる。

末端のカバー５４および側面のパネル５５を仕上げられ
た外観のだめに取付ける。

第４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図および第４Ｄ図中に示さ
れているような３．４、および５つのリング双極子の立
体配置を有するＮＭＢ像映装置は、同様な方法で最適化
しかつ同調することができる。

本発明によるＮＭＢ像映システムは、また、前述のりン
ダ双極子装置により提供されるバイアス場の上に重なっ
た勾配場を有する。勾配場は、バイアス場が電磁石によ
り提供された従来のＮＭＲ像映システムのための勾配場
を提供するためのいかなる手段によっても提供すること
ができる。

［空気心（αｔｒ　ｃｏｒｅ月電流勾配コイルシステム
は好ましい。勾配コイルは、ラウターブーアら（Ｌａｕ
ｔｇｒｂｕｒ　ｅｔ　ａｌ、５ｔａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒ
ｓｉｔｙ　ｏｆＮｅｗ　Ｙｏｒん、　５ｔｏｎｙ　Ｂｒ
ｏｏｋ）のＮＭＲ像映システムにおけるようにバイアス
磁石の外側に位置することができ、あるいは像映体積に
隣接してバイアス磁石の内側に位置することができる。

勾配コイルへの電力の供給は、第１７図のブロック線図
中に示されているように、供給される。固定された直流
システムの電力供給（ＳＰＳ）７０を、出力増幅器７１
によりコイルシステム７２へ接続ｆる。

実際の場の勾配はマイクロプロセッサ−７５にょシ制御
される。マイクロプロセッサ−は、パルスの極性、・ξ
ルスの高さ、パルスの幅、パルスの形状、および使用サ
イクルを制御するプログラミングされている。

ラジオ周波数（ＲｏＦ、　）コイルは、生物学的組織中
の水素原子の核磁気モーメントを検出する。

ＲｌＦ、システムは、よく知られた技術、例えば、ホウ
ルトの論文（Ｈｏｕｌｔ、　”Ｒａｄ、ｉｏ　Ｆｒｅｑ
ｕ、ｅｎｃｙＣｏｉｌ　ＴｔｃｈｒＬｏｌｏｇｙ　ｉｎ
　ＮＭＲＳｃａｒＬｎｉｎｇ”、１９８１　　Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｓｙｍｐｏｓｔｕｍ　　ｏｎＭ
ｕ、ｃｌｅａｒ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃ
ｅ　Ｉｍａｇｔｎｇにおいて提出、Ｂｏｔｎｍａｎ　Ｇ
ｒａｙ　５ｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｄｔｃｉｎｅ。

Ｗａｋｅ　−Ｆｏｒｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｔ、ｔｙ、
ＷｉｒＬｓｔｏｎ　−８ａｔｇｍ、　Ｎ、Ｃ，において
開催）中に記載される技術を用いて設計される。

第１８図はＲ０Ｆ’、システムについてのブロック線図
である。それは８つの二次的システムに分割されている
。二次的システム１、プログラマ−の機能ｈ、マイクロ
プロセッサ−のコンピューター、例えば、ＬＳＩ−１１
マイクロプロセッサ−のコントローラーからの指令を受
は取り、そしてそれをシステム中の種々のゲート、位相
シフターなどの操作に必要な適切な電圧の信号に翻訳す
ることである。二次的システム２、トランスミツターは
、プログラマ−の制御のもとに、適切な周波数、位相お
よび工／Ｒロウプの形状（ｅｎυｅｌｏ’ｐｅ　５ｈａ
ｐｅ）を提供してスピ／ンステムを励起する。二次的シ
ステム３、電力増幅器は、トランスミツターにより提供
されたＲｏＦ、パルスを増幅し、そしてそれらのイノピ
ーダンスを伝送アンテナに合致させる。

二次的システム４は、トランスミソターおよびレジ−バ
ーおよび伝送アンテナおよび受信アンテナ（それらが同
一であるか分離された構造であるかのいかんにかかわら
ず）のだめのＴ／Ｒスイッチを含む。カリプレーター、
二次的システム５は、Ｌ／　’／バーーの感度を検査し
かつゲイン・ドリフト（、！７α１ｒＬｄｒｉｆｔ）　
　の問題を防ぐためにレシーバ−へ周期的に注入すべき
正しい周波数および既知の強さの信号を提供する。二次
的システム６は、ＮＭＲ信号を感知し、それを使用可能
な信号に変換するレシーバ−である。最後に、二次的シ
ステム７は出力インターフェースでアシ、レシーバ−か
らのアナログ信号を、像映コンピューターへ供給できる
ディジタル信号に変換する。

像映コ／ピユータ−は、既知の技術、例えば、フーリエ
変換に従い変化する磁場勾配の関数として得られたデー
ターから、２次元または３次元の像を再構成する。

４つのリング双極子から構成され、各々が実質的に連続
のリングを形成する永久磁石材料の８つのセグメントヲ
有するＮＭＲ像映装置について、本発明の詳細な説明し
てきたが、説明した方法は上より多いあるいは少ないリ
ング双極子を有するこのようなシステムに、および上よ
り多いあるいは少ないセグメントから作られたリング双
極子に、等しく適用することができる。事実、リング双
極子の最も好ましい軸の配置は、第４Ｄ図中に示されて
いるように、２つの小さい負のリング双極子により、次
いで大きいリング双極子により取り囲まれた中心の１つ
の正のリング双極子から成る。

しかしながら、実質的理由により、第４Ｂ図に示される
配置は実際の装置のために好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による永久磁石のＮＭＲ像映装置の等
角図である。 第２図は、第１図中に示すＮＭＲ像映装置の部分的に切
断した前面図である。 、第３図は、第２図の線３−３に沿って取った第２図の
装置の断面図である。 第４Ａ図は、３つのリング双極子を有する本発明のＮＭ
Ｒ像映装置の１つの実施態様を示すスケッチである。 第４Ｂ図は、４つのリング双極子全有する本発明のＮＭ
Ｒ像映装置の１つの実施態様を示すスケッチである。 第４Ｃ図は、３つのリング双極子全有し、中央のリング
双極子が外側のリング双極子よりも小さい外半径を有す
る本発明のＮＭＲ像映装置の１つの実施態様を示すスケ
ッチである。 第４Ｄ図は、５°つのリング双極子を有し、リング双極
子の２つが負の残留インダクタメス、Ｂｒを有する材料
からなる本発明のＮＭＲ像映装置の１つの実施態様を示
すスケッチである。 第５図は、個々のブロックから形成された永久磁石材料
のセグメントの前面図である。 第６図は、個々のブロックを横たえて、第５図に示すよ
うな所望の大きさおよび形状の永久磁石材料のセグメン
トを形成する型の断面前面図である。 第７図は、支持板をもつ永久磁石材料のセグメントの分
解等角図である。 第８図は、双極子リング磁石を形成するための位置決め
ラム上に取付けられた第７図中に示すセグメントの等角
図である。 第９図は、第８図の位置決めラムの部分断面側面図であ
る。 第１０図は、双極子リング磁石を形成するためのジグ中
に取付けられた複数の位置決めラムの平面図である。 第１１図は、リング双極子により寄与された像映体積内
の磁束密度の迎］定を図解する、像映体積に関して配置
された双極子リング磁石の等角図である。 第１２図は、１つの双極子リング磁石がすでに配置され
ている、ＮＭＲ像映装置を同調するための双極子リング
磁石間の間隔を調節するだめの取付具の部分断面前面図
である。 第１３図は、４つの双極子リング磁石を内部に取付けて
有しかつ安全ストップを所定位置にした第１２図の取付
具の部分断面前面図である。 第１４図は、本発明による組み立てられたＮＭＲ像映装
置の等角図である。 第１５図は、物理的パラメーターを示す４つのリング双
極子の断面のスケッチである。 第１６図は、ＮＭＲの像映のための永久磁石のリング双
極子のシステムの設計を最適化する方法のフローダイヤ
グラムである。 第１７図は、ＮＭＲ像映のための勾配コイルのブロック
線図である。 第１８図は、ＮＭＲ像映のためのＲ，Ｆ’、システムの
ブロック線図である。 ２２・・・セグメント　　４０・・・アセンブリー取付
具２３・・・ブロック　　　４２・・・シム２５・・・
型　　　　　　　４６・・・安全ストップ２７・・・支
持板　　　　４７・・・構造ビーム２８・・・エポキシ
樹脂　５０・・・基板３０・・・位置決めラム　５４・
・・カバー−＋−３ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、＋２ ＦＩＧ、＋５ ＦＩＧ、　１７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、生物学的組織を像映する所望の像映体積を有し、バ
   イアス場を発生させるバイアス手段、勾配場を発生させ
   る手段、および電磁輻射のパルスを生物学的組織へ加え
   かつ前記組織から出る得られた信号を検出するラジオ周
   波数手段からなり、ここで前記バイアス手段は複数の双
   極子リング磁石からなり、各双極子リング磁石は複数の
   セグメントからなり、各セグメントは、永久磁石材料の
   実質的に連続のリングが存在するようにリングで配置さ
   れた、方向づけられた異方性の永久磁石材料からなる、 ことを特徴とするＮＭＲ像映装置。 ２、前記バイアス場は２、３、４または５の双極子リン
   グ磁石により発生される特許請求の範囲第１項記載のＮ
   ＭＲ像映装置。 ３、２つの外部の双極子リング磁石は、残りの双極子リ
   ング磁石よりも大きい外半径を有する特許請求の範囲第
   ２項記載のＮＭＲ像映装置。 ４、各双極子リング磁石は永久磁石材料の８つのセグメ
   ントからなる特許請求の範囲第１項記載のＮＭＲ像映装
   置。 ５、各セグメントは実質的に台形である特許請求の範囲
   第４項記載のＮＭＲ像映装置。 ６、各セグメントは複数の小さいブロックから構成され
   ている特許請求の範囲第１項記載のＮＭＲ像映装置。 ７、所望の像映体積内のバイアス場は、５×１０＾−＾
   ４より小さい場の均一性、ΔＢ／Ｂを有する特許請求の
   範囲第１項記載のＮＭＲ像映装置。 ８、双極子リング磁石は互いに関して軸方向に位置して
   、最小の質量の永久磁石材料で前もつて決定した中央の
   像映体積にわたつて前もつて決定した場の不均一性を得
   る特許請求の範囲第１項記載のＮＭＲ像映装置。 ９、双極子リング磁石は互いに関して軸方向に位置して
   、前もつて決定した質量の永久磁石材料で前もつて決定
   した中央の像映体積にわたつて最小の場の不均一性を得
   る特許請求の範囲第１項記載のＮＭＲ像映装置。