JPS61745A - 核磁気共鳴装置 - Google Patents

核磁気共鳴装置

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JPS61745A
JPS61745A JP59121506A JP12150684A JPS61745A JP S61745 A JPS61745 A JP S61745A JP 59121506 A JP59121506 A JP 59121506A JP 12150684 A JP12150684 A JP 12150684A JP S61745 A JPS61745 A JP S61745A
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reference signal
frequency
phase
magnetic field
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JP59121506A
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Masaaki Hino
日野 正章
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Toshiba Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3607RF waveform generators, e.g. frequency generators, amplitude-, frequency- or phase modulators or shifters, pulse programmers, digital to analog converters for the RF signal, means for filtering or attenuating of the RF signal

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、被検体として生体の特定原子核に核磁気共鳴
現象(以下、NMR現象と称する)を生じせしめ、上記
特定原子核のスピン密度分布及び緩和時定数分布の少な
くとも一方の反映された情報を得る核磁気共鳴装置(以
下、NMR装置と称する)に係り、特に、上記特定原子
核に対応した共鳴周波数(ラーモア周波数)を有した基
準信号の位相を容易且つ高精度に制御可能としたNMR
装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
この種、N M R装置の原理について第1図により説
明する。即ち、図示しない静磁場発生コイル及び傾斜磁
場発生コイル等により発生された磁場中に生体1が配置
され、この生体1の周囲に配置されたプローブヘッド2
に送信部3から高周波電流を流し、生体1に上記磁場と
共に上記高周波電流によって生成された高周波磁場を加
えてNMR現象を生しさる。そして、上記生体の予定断
層面からのNMR信号をプローブヘッド2を介して受信
部4により検出し、これを増幅部5により増幅して検波
部6により検波して、これを信号処理部7に与えて、例
えば、水素原子核のスピン密度分布及び緩和時定数分布
を画像表示するようにしている。ここで、8は、送信部
2へ上記水素原子核に対応した共鳴周波数の送信基準信
号を与え、検波部6へ検波用の受信基準信号を与える基
準信号発生部(SSG)である。
上記における受信部4の信号収集過程では、収集時間の
短縮の為に、所謂マルチスライス方式等のように上記高
周波電流の共鳴周波数f、をfO+Δfとしたり、また
、位相情報を重視づる所謂二次元フーリエ変換法等が用
いられている。
上記のような信号収集過程では、装置を構成する回路夫
々の伝達関数の相違の為に、上記各回路により決定され
る位相差Δθが生じ、この位相差ΔθがNMR信号の計
測の精度を大きく低下させている。
例えば、Haを静磁場強度とし、γを水素原子核の核磁
気回転比とすると、共鳴角周波数ωDは、ボーアの関係
により下記式(1)により決定される。
ωローγHO・・・・・・・・・ (1)そして、上記
共鳴角周波数ω0のNMR信号は、検波部6により角周
波数ωrの受信基準信号で検波すると、その検出信号V
fは下記式(2)%式% この信号の間には位相差Δθ(=1 (ωローωr)t
l>があるどし、 mQ  (X、y、zは座標(x、y、zにおける水素
原子績の密度であり、 T2は原子核のスピン−スピン緩和特開と磁場の不均一
性による時定数である。
上記問題に対し、従来から、上記NMR信号の計測の精
度を上げるため、上記NMR信号をL−C回路、からな
るディレィラインに通すことにより、上記位相差Δθの
調整を行なっていた。しかしながら、上記ディレイラー
インはアナログ方式のものであるため、上記静磁場HO
の強度の増大に伴う上記共鳴周波数f、の高周波化への
対応には限界があり、安定した位相調整はできなく、更
に装置全体が大型化してしまうという問題を18いてい
た。また、上記ディレィラインにより位相差Δθの制御
を行なったとしても、上記マルチスライス方式のように
共鳴周波数が刻々と変化する場合には、高精度の位相調
整は不可能であった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情に基いてなされたもので、その目的
とするところは、N M R現@を生じさると共に信号
検波に用いる基準信号の位相を、高周波領域にわたって
容易且つ高精度に制御可能とし、もって高精度にNMR
信号を計測することがてきるNMR装置を昆供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明は、=一種酢磁場に傾斜磁場を重畳すると共に基
準信号発生部から出力される特定原子核に対応した共鳴
周波数を有する送信基準信号により回転磁場を印加して
上記一様静磁場に配置された?!!!検体にN M R
現象を生じせしめ、1誘起された核磁気共鳴信号を検出
し、このN M R信号を上記基準信号発生部から出力
される上記送信基準信号に対応した受信基準信号により
検波して上記被検体における上記特定原子核のスピン密
度分布及び緩和時定数分布の少なくとも一方の反映され
た情報を轡るNMR装置にJ3いて、上記基準信号発生
部は、所定周波数の信号を出力する光振手段と所定周波
数の信号が予め記憶された記憶手段と、この記憶手段に
記憶されたデータの読出し速度を上記一種酢磁場及び上
記共鳴周波数に基き制御する読出し速度副部手段と、上
記発振手段の出力信号の位相を上記記憶手段の出力に基
き変化して上記送信基準信号及び上記受信基準信号の少
なくとも一方を生成する手段とから構成し、マルチスラ
イス方式に対応する上記基準信号発生部において、上記
記憶手段のデータの読出し速度を制御することにより、
低周波の上&!基準信号の位相を制御し、結果的に高周
波の上記基準信号の位相を制御11?lるようにしたこ
とを特徴としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明にかかるNMR装置を第2図に示す一実施
例に従い説明する。第2図に示す実施例では、基準信号
発生部(SSG)10だ(プが第1図に示す構成と異な
るので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略
する。
即ち、第2図において、11は例えば水晶振動子からな
る発振器(O20,)であり、高周波の発振信号COS
ωatを出力する。12は上記信@COSωatに緩衝
等を施した後、送信系及び受信系の検波部6夫々に信号
COSωotを出力する分配器(PD)である。13は
上記信号COSω、1を受け、90°位相を変えた信号
Sinωatと上記信号COSωatとを夫々出力する
分配器(PD)である。
14は水素原子咳にtl・IR現象を生しるへく所定の
共鳴周波数及び上記静Vn ’J% Haの強度に対応
した周波数制御信号SGを受け、これをアナログ量の電
圧信号に変換するデジタル−アブログ変換器(A 、/
 D −C)である。上記周波数制御信号SGは本NM
R811iiの図示しない制御装置から与えられるもの
である。15はアナログ量の電圧信号に変換された周波
数制御信号SGをその電圧レベルに応じた周波数の信号
SGfに変換する電圧−周波数変換器(V/F−C)で
ある。
16A、16Bは夫々プリロード機能を有したカウンタ
(COUNT)であり、上記信号SQfの周波数(パル
ス数)を計数し夫々計数値を出力する。17A、17B
は夫々上記計数値なアドレス!1iII御信号としたR
OM (R’ead  OnlyMemory)である
。ROM17AにはCaSO3tに相当するデジタル値
のデータが各アドレスに予め記憶されており、上記アド
レスl1IIIl信号により任意のアドレスからデータ
が読出され、これにより任意の周波数ω1のCOSωf
tを出力するようになっている。ROM17Bにはsi
nω1tに相当するデジタル値のデータが各アドレスに
予め記憶されており、上記アドレス制御信号により任意
のアドレスからデータが読出され、これにより任意の周
波数ω1のsinωItを出力するようになっている。
18A、18bは夫々ROM17A、18Bから読出さ
れたデータをアナログ値に変換するデジタル−アナログ
変換器(D/A−C)である。
上記において上記周波数制御信号SGの入力からデジタ
ル−アナログ変換器(A/D−C)18A、18Bの出
力までの詳細は第3図のように構成されている。第3図
においてpaは外部制御インターフェースとしてデジタ
ル−アナログ変換器(A/D−C)14.電圧−周波数
変換器(V/F−C)15から、カウンタ16A、16
Bに与えられるプリロード用アドレス信号であり、PC
は上記外部制御インターフェース14.15からカウン
タ16A、16Bに与えられるプリロード制御信号であ
り、Orはカウンタ16A、16Bに与えられるクロッ
ク信号である。
19A、19Bは夫々分配器(PD)13からの出力と
デジタル−アナログ変換器(A/D−C)18A、18
Bとの出力とを混合する二重平衡混合器(Doubl 
 BalancedMixer:DBM>である。二重
平衡混合器(DBM)19Aは信号CO8ωo tと信
号CO5ω1tとを入力し、信号cosωot−cos
ω1tを出力する。二重平衡混合器<DBM>19Bは
信号5in(1)Olと信号sinω1tとを入力し、
信号Sinω(1t−5inω1 tを出力する。
2oは上記信号CO5ωQ t −cosoHtと信号
sinωo t−5inω1 tとを入力し・それらを
加算して下記式(3)の信号を出力する合成器である。
(ns (+)、t−CO56’、t+ S I nω
、)t−sinω1t= 1/2(cos((r+ot
+ω、 t)−1−cos(ω。t−ωIt))+”/
2 (c o s (tr〕。 t −ω、t)−co
s(ω。t+ω1 t))=cos’(ωC−C1) 
 t−−−−−−(3>上記式(3)の信号COS (
ω0−ω1)tは送信部3へ送信基準信号として与えら
れる。
次に上記のように構成された本実施例の作用について説
明する。
即ち、本実施例では、カウンタ16A、16Bのクロッ
ク周波数の速度により、ROM17A、17Bから任意
の周波数の信号を読出すことができるので、基準信号発
生器(SSG)10の出力の周波数を変化させることが
できる。従って、発振器(O20,>11の出力によら
ないで、ROMI 7A、17Bに記憶されたデータに
より基準信号発生器(SSG)10の出力の周波数を高
周波領域まで変化させることが可能となる。
また、カウンタ16A、16Bはプリロード機能を有し
ているのて、ROMI 7A、17!3かは任意のアド
レスからデータを読出すことができ、例えば。、θなる
位相を有したCOS (C1を十〇)及び5in(C1
を十〇)を示すデータが出力されると、合成器(PC)
20では以下のような演輝が行なわれ下記式(4)の信
号が出力される。
C0cNωot−coS(ω、t+θ)十sinω。t
−s in(C1を十〇)−= ’/2 (c o s
 (ω。を十ω11+θ)+cos(ω。を−C11−
θ))十’/’2 (c o s (ω。トω1を一θ
)−COS(ω。t+ω1を十θ))二COS (ωO
’ を−C1を一θ) ・・・・・・(4)上記によれ
ば、プリロード機能を有したカウンタ16Δ、16Bに
より、ROM17A、17Bの任意のアドレスからデー
タを読出し、これによりROM17A、17Bから読出
される出力の位相を変化させる−ことができ、よって1
発振器(O20,>11の出力によらないて、ROM1
7Δ、17Bに記憶されたデータにより基準信号発生器
(SSG)10の出力の位相を高周波領域まで変化させ
ることが可能となる。
次ぎに、上記位相制御の精度について説明する。即ち、
ROM17Δ、17Bに記憶されたデータが第4図(a
)に示すような波形S1の場合、プリロード機能を有さ
ないカウンタならば時刻1.=0てアクセスされ、本実
施例のプリロード機能を有したノノウンタ16A、16
Bならば任意の時刻t1でアクセスされ、第4図<b>
に示す波形$2がROM 17A、、 17 Bが読出
される。
ここて、Nを1周期分のアドレス単どする。この場合1
アドレスの分解能でアドレス指定が可能であり、1周期
の波形をNアドレスで記憶していれば、最小位相変化量
θmは下記式く5)で示される。
θm=360/N  ・・・・・15)例えば、N=1
024とすると、θmは約0.35°となり、1°以下
の精度で制御可能である。特に、カウンタ16A、16
Bのクロックが安定していれば、極めて高安定且つ高精
度に位相制御が可能である。
以上述べたように本実施例によれば、冗振器(O20,
’)10の出力である高周波信号の位相を制御するので
はなく、ROM17A、17Elの出力である低周波信
号の位相を制御することにより、基準信号発生器(SS
G)10の出力を極めて高安定りつ高精度に位相制御が
可能であり、N M R装冒にお(Jる共鳴周波数の高
周波化に有利となる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、受信系
のにも上記実施例と同様な回路を付加することにより、
受(を系の基準信号の位相も同様に高安定且つ高精度に
(立相制御が可能である。
上記以外に本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できる。
〔発明の効果〕
以上のべたように本発明によれば、一種部磁場に傾斜磁
場を重畳すると共に基;Y信号発生部から出力される特
定原子核に対応した共鳴周波数を有づる送信基準信号に
より回転磁場を印加して上記−襟静磁場に配置された被
検体にN M R現象を生じせしめ、誘起された核磁気
共鳴信号を検出し、このNMR信号を上記基準信号発生
部から出力される上記送信基準信号に対応した受信基準
信号により検波して上記被検体における上記特定原子核
のスピン密度分布及び緩和時定数分布の少なくとも一方
の反映された情報を得るNMR装置において、上記基準
信号発生部は、所定周波数の信号を出力する発振手段と
、所定円波数の信号が予め記憶された記憶手段と、この
記憶手段に記憶されたデータの読出し速度を上記一種酢
磁場及び上記共鳴周波数に基き制御する読出し速度制御
手段と、上記発娠手段の出力信号の位相を上記記憶手段
の出力に基き変化して上記送信基準信号及び上記受信基
準信号の少なくとも一方を生成する手段とから構成し、
マルチスライス方式に対応する上記基準信号発生部にお
いて、上記記憶手段のデータの読出し速度を制御するこ
とにより、低周波の上記基準信号の位相を制御し、結果
的に高周波の上記基準信号の位相を制御するようにした
ので、NMR現象を生じさると共に信号検波に用いる基
準信号の位相を、高周波領域にわたpて容易且つ高精度
に制御可能とし、もって高精度にN M R信号を計測
することを可能としたNMR装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はNMR装置の原理を説明するための図、第2図
は本発明によるN M R装置の一実施例を示す構成図
、第3図は同実施例の詳細を示す図、第4図は同実施例
の作用を説明するだめの図である。 1・・・生体、2・・・ブロー1ヘツド、3・・・送信
部、4・・・受信部、5・・・増幅部、6・・・検波部
、7・・・信号処理部、10・・・基準信号発生部(S
SG)、1”l−R振器(O20、)、12.13・・
・分配器(PD)、14.18A、18B・・・デジタ
ル−アナログ変換器(A、、’D−C) 、15・・・
電圧−周波数変換器(V、’F−C) 、16A、16
B・・・カウンタ(COtJNT)、17△、17B・
ROM、19△、19B・・・二重平衡混合器(DBM
)、2゜0・・・合成器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一様静磁場に傾斜磁場を重畳すると共に基 準信号発生部から出力される特定原子核に対応した共鳴
    周波数を有する送信基準信号により回転磁場を印加して
    上記一様静磁場に配置された被検体に核磁気共鳴現象を
    生じせしめ、誘起された核磁気共鳴信号を検出し、この
    核磁気共鳴信号を上記基準信号発生部から出力される上
    記送信基準信号に対応した受信基準信号により検波して
    上記被検体における上記特定原子核のスピン密度分布及
    び緩和時定数分布の少なくとも一方の反映された情報を
    得る核磁気共鳴装置において、上記基準信号発生部は、
    所定周波数の信号を出力する発振手段と、所定周波数の
    信号が予め記憶された記憶手段と、この記憶手段に記憶
    されたデータの読出し速度を上記一様静磁場及び上記共
    鳴周波数に基き制御する読出し速度制御手段と、上記発
    振手段の出力信号の位相を上記記憶手段の出力に基き変
    化して上記送信基準信号及び上記受信基準信号の少なく
    とも一方を生成する手段とから構成されたことを特徴と
    する核磁気共鳴装置。
JP59121506A 1984-06-13 1984-06-13 核磁気共鳴装置 Pending JPS61745A (ja)

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