JPS62227339A - 磁気共鳴診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は磁気共鳴現象に基づく信号を観１１　して被検
体内の特定原子核の空間的分布をａｌｌ定する磁気共鳴
診断装置に係り、特にＦＩＤ信号を観測する磁気共鳴診
断装置に関する。

（従来の技術） 被検体内からの磁気共鳴に基づく信号を観測する方法の
一つに、Ｔ　Ｍ　Ｒ（Ｔｏｐｉｃａｌ　　Ｍ　ａｇｎｃ
ｔｉｅＲｃ　ｓ　ｏ　ｎ　ａ　ｎ　ｃ！３）法がある。

これは被検体の表面付近にプローブコイルを置き、かつ
静磁場の均質領域をプローブコイル哲、傍に集中させて
、プローブコイルの特性上静磁場の均一領域との組合せ
により、被検体内の局所からの磁気共鳴信号を観測する
ものである。ＴＭＲ法においては、第４図に示すように
被検体に一様な静磁場および所定の勾配磁場を印加した
状態で高周波パルスとして９０°パルス（Ｈｌ）を印加
し、その９０°パルスの印加直後から検出される自由誘
導減衰（ＦＩＤ）信号を受信して観測する。

磁気共鳴イメージングでは通常、ＦＩＤ信号を観測する
代わりに９０°／１８０°パルス系列を用いたスピンエ
コー法によりエコー信号を観測している。しかし、スピ
ンエコー法が適用できるのは水素原子核のように横緩和
時間Ｔ２の長い核の磁気共鳴を観測する場合に限られて
おり、３１Ｐ（原子量３１のリン）原子核のようなＴ２
の短い核に対しては磁気共鳴信号の減衰が速いため、適
用は難しい。そこで、こうしたＴ２の短い原子核に関す
る三次元イメージングにおいても、９０°パルスの印加
によってＦＩＤ信号を観測する方法が使用される。

しかしながら、ＦＩＤ信号は９０°パルスの印加直後に
生じるものであるため、ＦＩＤ信号を受信する受信回路
へ９０°パルスが漏れると、受信回路内の低域通過フィ
ルタが９０°パルスに対して異常過渡応答を起こし、Ｆ
ＩＤ信号に対して直ぐには応答することができず、ＦＩ
Ｄ信号を正確に観測できないという問題がしばしば発生
する。

このような９０°パルスによるフィルタの異常過渡応答
を避けるため、通常は受信回路内に９０°パルス発生時
に受信動作を停止させるクエンチ回路が設けられる。と
ころが、受信回路は微弱なＦＩＤ信号を検出するために
極めて高感度に設計される関係で、クエンチ回路を設け
ても９０’パルスの漏れを完全に防ぐことはできない。

一方、通常の二次元イメージングにおいても、３１Ｐの
ような横緩和時間Ｔ２の短い原子核に関する磁気共鳴を
観７ＩＩＪするためにＦＩＤ信号を受信観測しなければ
ならない場合には、同様のことが問題となる。二次元イ
メージングでＦＩＤ信号を観測するには通常、第５図に
示すようなパルスシーケンスが用いられる。この場合、
図に示すように９０°パルスの印加後、位相補正のため
に勾配磁場Ｇｚを反転させてからＦＩＤが生じる。この
勾配磁場Ｇｚの反転している時間内に、９０″パルスの
受信回路への漏れによるフィルタの異常過渡応答は回復
できるので、ＦＩＤ信号の観測には支障はない。

しかし、このような勾配磁場の反転時間内にＦＩＤ信号
自体も減衰するから、Ｓ／Ｎ良くＦＩＤ（ｇ号を検出す
るためには、勾配磁場の反転に要する時間を最小にする
ことが望まれる。位相の補正に必要な反転勾配磁場は、
その強度と持続時間との積が、選択励起パルス（この場
合９０＠パルス）の印加時に加える勾配磁場Ｇｚのそれ
の半分程度であればよいことが知られている。従って、
勾配磁場Ｇｚとして第５図に実線で示した磁場に代えて
、破線で示すような持続時間の短い磁場を印加すれば、
ＦＩＤ信号の減衰を少なくすることができる。ところが
、勾配磁場Ｇｚの持続時間を短くすると、受信回路への
９０″パルスの漏れによるフィルタの異常過渡応答が、
ＦＩＤｉａ号が到来するまでの間に十分には回復できな
いことになり、上述と同様の問題が生じることになる。

（発明が解決しようとする問題点） このようにＦＩＤ信号を受信観測する場合には、受信回
路への９０°パルスの漏れによる低域通過フィルタの異
常過渡応答のため、正しくＦＩＤ信号を観測することが
難しいという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、受信回路への９０°パルスの漏れによる影響を受
けずにＦＩＤ信号を正しく受信底Ａｌ１１できる磁気共
鳴診断装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、ＦＩＤ信号の受信回路内に設けられる低域通
過フィルタ回路を時定数可変とし、その時定数を９０°
パルスの印加時に太き（し、ＦＩＤ信号の受信時に小さ
くする制御手段を備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明においては、９０″パルスの印加時はＦＩＤ信号
の受信時に比べて受信回路内の低域通過フィルタ回路の
時定数が大きくなることにより、受信回路内に漏れてき
た９０″パルスに対して応答しにくくなる。従って、９
０″パルスの印加直後におけるＦＩＤ信号の受信開始時
点では、フィルタは初期状態に近い状態にまで十分回復
でき、しかも時定数が９０″パルスの印加時より小さく
なっているので、ＦＩＤ信号を正しく受信観測すること
が可能となる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴診断装置の概
略構成を示すブロック図である。同図において、静磁場
生成コイル１は電源２により通電され、２方向の一様な
静磁場を発生する。勾配磁場生成コイル３ａ、３ｂは駆
動回路５により駆動されて２方向に沿う線形勾配磁場を
発生し、さらに静磁場生成コイル４は駆動回路６により
駆動されてｘ、ｙ方向に沿う線形勾配磁場を発生する。

これらの静磁場および勾配磁場が、図示しない被検体（
生体）に印加される。なお、駆動回路５゜６はシステム
コントローラ１７によって制御される。

プローブコイル７は、システムコントローラ１７によっ
て制御されるＲＦパルス発生器８から発生される適当な
波形の高周波パルスが、デュプレクサ９を介して印加さ
れることによって、被検体内において磁気共鳴を誘起さ
せるための回転磁界を形成する。この回転磁界によって
生じる横磁化が、プローブコイル７の両端に磁気共鳴に
基づく信号として誘起される。なお、この例では回転磁
界形成のための送信用プローブコイルと、磁気共鳴に基
づく信号を受信するためのプローブコイルに共通のプロ
ーブコイル７を用いているが、別々に設けられていても
よい。

プローブコイル７に誘起された磁気共鳴に基づく信号（
この場合、ＦＩＤ信号）は、デュプレクサ９を介して受
信回路１，０に入力され、ＲＦ増幅器１１で増幅された
後、直交位相検波器のような検波器１２により検波され
てビデオ帯域の信号となり、さらに低域通過フィルタ回
路１３によって高域雑音成分が除去される。

受信回路１０の出力信号はＡ／Ｄ変換器１４によりディ
ジタル化された後、コンピュータ１５に入力される。コ
ンピュータ１５はフーリエ変換等の所定の信号処理を行
なって被検体内の特定原子核（水素原子核、　Ｐ原子核
等）の密度分布を求め、表示装置１６にその結果を送っ
て表示させる。

コンピュータ１５はシステムコントローラ１７の制御も
行なう。

低域通過フィルタ回路１３は例えば第２図に示すように
３段階に時定数が切換え可能な構成となっており、その
時定数はシステムコントローラ１７によって制御される
。第２図において３つの抵抗２１，２２．２３は抵抗値
Ｒ１、Ｒ２，３がＲ１＞Ｒ３＞Ｒ２に関係に選ばれてお
り、システムコントローラ１７により切換えられるアナ
ログスイッチまたはＦＥＴからなるスイッチ２４によっ
て選択され、コンデンサ２５とともに低域通過フィルタ
を形成する。フィルタ出力は、バッファ増幅器２６を介
して取出される。

ここで、９０′１パルスの印加時にはスイッチ２４によ
り抵抗２１が選択され、時定数は最も大きい値τ１とな
る。これにより受信回路１０への９０°パルスの漏れに
対して、フィルタ回路１３は応答しにく（なる。すなわ
ち、受信回路１０に漏れ込んだ９０″パルスによるコン
デンサ２５の充電量が小さく抑えられる。

次に、９０″パルスの印加終了直後（ＦＩＤ信号の受信
開始時）にはスイッチ２４により抵抗２２が選択され、
時定数は最も小さい値τ２となることにより、フィルタ
回路１３はＦＩＤ信号に速やかに応答する。すなわち、
コンデンサ２５の電圧がＦＩＤ信号に高速に追従して変
化する。

そして、次にスイッチ２４により抵抗２３が選択され、
ＦＩＤ信号を受信観測するのに最も適したｙ１４７定数
７３　（τ１＞τ３＞τ２）となる。

このようにフィルタ回路１３の時定数を切換えることに
よって、受信回路１０に漏れ込んだ９０″パルスによる
フィルタ１３の異常過渡応答が抑制され、９０″パルス
の印加直後においてもＦＩＤ信号を正確に受信観測する
ことができる。

第３図は本発明で使用する低域通過フィルタ回路１３の
他の構成例を示したもので、入力段に演算増幅器３１を
設けるとともに、２つのスイッチ３２．３３によって演
算増幅器３１をバッファ増幅器と、入出力を比較する比
較器とに機能が切換えられるようになっている。スイッ
チ３２．３３はシステムコントローラ１７によって制御
される。

９０″パルスの印加時には、スイッチ２４により抵抗２
１が選択され時定数がτ１に設定されるとともに、スイ
ッチ３２がオン状態、スイッチ３３がオフ状態となって
、演算増幅器３１はゲインが１のバッファ増幅器として
動作する。

９０°パルスの印加終了直後（ＦＩＤ信号受信開始時）
には、スイッチ２４により抵抗２２が選択され時定数が
τ２に設定されるとともに、スイッチ３２がオフ状態、
スイッチ３３がオン状態となることにより、演算増幅器
３１は入力Ｖｌｎと出力ｖｏｕｔとを比較する比較器と
して動作する。この状態では時定数が最も小さい値τ２
であるばかりでなく、演算増幅器３１（比較器）の出力
電圧が大となるため、第２図の場合よりさらに高速でＦ
ＩＤ信号に追従できる。すなわち、ＦＩＤ受信開始時点
でＶｉｎと出力Ｖ　ｏｕｔとに差がある場合、例えばＶ
　ｉｎ＞　Ｖ　Ｏｕｔの場合には、比較器として動作し
ている演算増幅器３１の出力は高レベル（電源電圧に等
しい）となるため、コンデンサ２５は急速に充電される
。そして、コンデンサ２５の電圧、つまり出力Ｖ　ｏｕ
ｔが入力Ｖｉｎに等しくなると、演算増幅器３１の出力
は低レベルとなり、コンデンサ２５の充電は停止される
。Ｖ　ｉｎ＜　Ｖ　ｏｕｔの場合も同様にしてｖ　ｏｕ
ｔはＶ　ｉｎ１対して速やかに追従することになる。

そして、次にスイッチ２４により抵抗２３が選択され、
時定数がτ３に設定されるとともに、スイッチ３２がオ
ン状態、スイッチ３３がオフ状態となって、演算増幅器
３１は再びゲインが１のバッファ増幅器となり、ＦＩＤ
信号が正しく受信観測される。このように第３図の例に
よれば、ＦＩＤ信号に対する追従性をさらに高めること
ができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。例えば第２図および第３図に示した低域
通過フィルタ回路では、抵抗の値を切換えて時定数を可
変する構成としたが、コンデンサの容量を切換えてもよ
い。また、時定数の可変は９０″パルスの印加時とＦＩ
Ｄ信号の受信時との２段階のみの切換えでも、よい。ま
た、抵抗の値やコンデンサの容量を連続的に変化させて
、時定数を徐々に変化させる構成とすることも可能であ
る。さらに、９０″パルスの印加終了後に時定数を小さ
くするタイミング、および演算増幅器３１をバッファ増
幅器から比較器へと切換えるタイミングは、９０°パル
スの印加終了直後である必要は必ずしもなく、適当な遅
延を持たせてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、受信回路への９０″パルスによる低域
通過フィルタ回路の異常過渡応答を防止し、ＦＩＤ信号
を正しく受信観測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴診断装置の構
成を示すブロック図、第２図および第３図は本発明にお
ける時定数可変の低域通過フィルタ回路の具体例を示す
回路図、第４図はＴＭＲ法のパルスシーケンスを説明す
るためのタイムチャート、第５図は二次元イメージング
でＦＩＤ信号を観測する場合のパルスシーケンスを説明
するためのタイムチャートである。 １・・・静磁場生成コイル、３ａ、３ｂ、４・・・勾配
磁場生成コイル、７・・・プローブコイル、８・・・Ｒ
Ｆパルス発生器、１０・・・受信回路、１３・・・時定
数可袈の低域通過フィルタ回路、１７・・・システムコ
ントローラ（制御手段）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に一様な静磁場と、所定の勾配磁場を印加
   するとともに、高周波９０°パルスを印加することによ
   り、被検体内からの磁気共鳴に基づく自由誘導減衰信号
   を受信して観測する磁気共鳴診断装置において、前記自
   由誘導減衰信号の受信回路内に設けられる低域通過フィ
   ルタ回路を時定数可変とし、その時定数を前記９０°パ
   ルスの印加時に大きくし、前記自由誘導減衰信号の受信
   時に小さくする制御手段を備えたことを特徴とする磁気
   共鳴診断装置。
2. （２）前記低域通過フィルタ回路は時定数がτ＿１、τ
   ＿２、τ＿３（但し、τ＿１＞τ＿３＞τ＿２）の３段
   階に可変であり、前記制御手段は該フィルタ回路の時定
   数を前記９０°パルス印加時にτ＿１、該９０°パルス
   の印加終了後にτ＿２、前記自由誘導減衰信号の受信時
   にτ＿３にするものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の磁気共鳴診断装置。
3. （３）前記低域通過フィルタ回路は、バッファ増幅器と
   、入出力を比較する比較器とに機能が切換え可能な演算
   増幅器を備えたものであり、前記制御手段は前記９０°
   パルスの印加時に該フィルタ回路の時定数を大きくする
   とともに、該演算増幅器をバッファ増幅器として動作さ
   せ、前記自由誘導減衰信号の受信時に該フィルタ回路の
   時定数を小さくするとともに、該演算増幅器を比較器と
   して動作させる制御を行なうものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の磁気共鳴診
   断装置。