JPS62299246A

JPS62299246A - 核磁気共鳴を用いた検査装置

Info

Publication number: JPS62299246A
Application number: JP61142996A
Authority: JP
Inventors: 山本　悦治; 塩野　英巳; 秀樹河野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1987-12-26
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0811116B2

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は核磁気共鳴（以下、ｒＮＭＲＪという）を用い
た検査方法に関し、特にケミカルシフトイメージングに
おいて、装置のタイミングの調整を高精度に行うことが
可能なＮＭＲを用いた検査装置に関する。

〔従来の技術〕

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、ＸＭＣＴ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ＸＭＣＴや超音波撮像装置で
は得られない情報を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・ルゾナンス誌（Ｊ　、　Ｍａｇｎ、　Ｒｅ５ｏｎ
）第１８巻第６９頁（２９７５年）に、あるいはフィジ
ックス・オブ・メゾシン・アンド・バイオロジー誌（Ｐ
　ｈｙｓ、　Ｍｅｄ、　Ｂ　１ｏｌ）第２５巻、第７５
１頁（１９８０）に報告しているのでここでは省略する
。

このようなイメージングの一方法として、ケミカルシフ
トイメージングがある。ケミカルシフトとは、同一の核
種であっても各スピンの感じる磁場がその周囲の分子構
造の相違により異なるため、各スピンの共鳴周波数が分
子構造上での位置に応じて変化する現象である。ケミカ
ルシフトは被測定体の分子構造に関する情報を与えてく
れるため、極めて重要な現象である。ケミカルシフト量
をイメージングする方法としては、これまで（ａ）マウ
ズレイ（Ｍａｕｄｓｌｅｙ）らにより報告されたフーリ
エイメージング法の拡張法（ジャーナル・オブ・マグネ
ティック・レゾナンス誌第５１巻第１４７頁（１９８３
））　、　（ｂ）ディクソン（Ｄｉｘｏｎ）により提案
された方法（ラジオグフィ　（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）誌
、第１５３巻、第１８９頁（１９８４））などが代表例
としてあげられる。（ａ）の方法は、イメージングの次
元を１つ高めることにより、ケミカルシフト量の分離、
ｍ定を可能にする方法である。この方法では、通常、２
次元平面を対象による場合被測定体をＬＸＭの画素に分
割し、その各々に対してＮ個の信号点をサンプリングす
ることが行われる。ＬあるいはＭは空間分解能に応じて
決めら九るが１例えばＬ＝Ｍ＝１２８とすればＬＸＭ＝
１６．３８４となる。１回の測定でＮ個の信号点をサン
プリングできるが、次の測定までには被測定体の縦緩和
時間程度（生体の場合約１秒）待たなければならず、結
局、ＬＸＭ回測定するためには、４．６時間の測定時間
を要することになる。これに対しくｂ）の方法は、９０
°−ｔ　ａ　−１８０″’−ｔｂ−（信号計測）なるパ
ルスシーケンスにおいて、ｔ　ａ＝ｔ　ｂとｔ　ａ　＝
　ｔ　ｂの２枚の面像の和と差から、特定のケミカルシ
フトの情報だけを含む面像を構成する方法である。ここ
で。

９０″および１８０°は各々スピンを９０°。

１８０°倒す高周波磁場を表わしている。この方法は、
計測に要する時間が１枚の面像の２倍で済むため、極め
て実用的な方法である。さらに、ディクソン法を発展さ
せた方法として、１回の測定で２枚のケミカルシフト像
を得る方法も考えられる。これは、２つのケミカルシフ
ト間に９０”の位相差を付与すると、発生した信号をフ
ーリエ変換して得られる実部と虚部が、夫々のケミカル
シフト像に対応することを利用する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、以上述べたディクソン法およびその改良法におい
ては、（τｂ−でａ）の設定精度が重要である。この時
間差は、次式で与えられるように、２つの化学シフト間
の位相差を決めるからである。

０Ｃ＝（σ、−σ２）γ（τｂ−τａ）　　　　（ｉ）
ここで、θは位相差、σ１．σ２はケミカルシフト、γ
は核磁気回転比である。しかし、（τｂ−τａ）を高精
度に設定するのは実際上困難であった。その理由は、信
号検波後に用いる低域通過フィルターによる時間遅れを
はじめとして、信号処理系での時間遅れを正確に測定す
ることが困難であるからである。（τｂ−でａ）の設定
誤差は結局、ケミカルシフトの分離能を著しく損なうた
め、その解決が望まれていた。

本発明はこのような欠点を鑑がみてなされたもので、そ
の目的はケミカルシフトイメージングにおいて、任意の
ケミカルシフト量を反映した面像を、高精度で得ること
を可能にした検査方法の提供を目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明の要点は、ケミカルシフト像を求めるのに、装置
のタイミング誤差を、ケミカルシフトが既知の物質を用
いてあらかじめ補正することで、高精度化した点にある
。

〔作用〕

これについて、以下、若干の補足的説明を行う。

まず、２次元面をイメージングする場合を例にとって、
イメージング法の１つである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ブ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、Ｘ＋１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、（ｘｔｙ）面に平行なある新面を選択するものと
している０図においてＲＦは上記照射パルスを、Ｇｙお
よびＧｘ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ＧＸを時間ｔ
ｘだけ印加し、次に１８０’ＲＦパルスを照射する。信
号の観測はａｙを印加しながら行う、なお、通常のイメ
ージングではτ８＝τゎとなるように設定する。

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
て行ない、それを２次元フーリエ変換すると。

Ｓ　（ｘ、ｙ）　＝　（ｐ　ｔ　（ｘ、ｙ）　＋ｐ　２
（ｘ、ｙ）ｅｘｐ（ｊθｃ）　Ｘｅｘｐ　（ｊγ（Ｅ　
（ｘ、ｙ）十ρ１〕τｐ、＋Ｊθａ）が得られる。ここ
で、ρ、（ｘｔｙ）およびρ２（ｘ、ｙ）はケミカルシ
フトσ１とσ２に対する磁化を、Ｅ　（ｘｔ　ｙ）は静
磁場不均一を、θ８は装置に依存したオフセット位相を
表わし、τ２＝τｂ−τ８とする。さて、式２において
、ｅｘｐ（−ｊγＥ　（ｘｔ　ｙ）　　ｔ　ｒ、）が除
去できれば残りの項は定数だけとなる。ｅｘｐ（３γＥ
（ｘｔ　ｙ）　τ２）の除去は、前記測定と同じ条件下
でケミカルシフトが１本だけの物質を測定することで達
成できる。すなわち、得られた面像の位相項はｅｘｐ（
ｊγＥ　（ｘ、ｙ）　　τ２）を表わすので、この複素
共役を求め、それを式２に画素単位で掛は金おせればよ
い。

このようにして式２の２番目のｅｘｐ（）が単なる定数
となれば、式２は次式で表わすことができる。

Ｓ　（ｘｔ　ｙ）　＝　（ｐ　、（ｘｔ　ｙ）　＋ｐ　
ｚ　（ｘｔ　ｙ）ｅｘｐ　（ｊθｃ）　）　ｅｘｐ　（
ｊθ’　ａ）　　　　　　　　（３）ここで、０８′は
静磁場不均一による位相を除去した後に残留する位相で
ある。

次に、第２図に示す試料１を考える。この試料はプロー
ブ２の内側に置かれる。試料には、ケミカルシフトがσ
１．σ２の物質Ａ、Ｂを夫々に満たしたものを選ぶ。さ
て、この試料を前記方法でイメージングした時、各物質
に対応する画素は次の複素数で与えられる。Ａに対して
はρ、（Ｘ。

ｙ）ｅｘｐ　（Ｊθ’　　ａ）、Ｂに対してはｆ’２（
Ｘ＋ｙ）ｅｘｐ　（ｊθＣ）ｅｘｐ　（ｊθ′　８）と
なる。

これらを複素平面上に示すと、第３図になる。ここで、
　および　は、物質Ａ、Ｈに対する複素数とする。すな
わち１次式が成立する。

Ａ＝ｐｓ　（ｘｔ　ｙ）ｅｘｐ　（ｊθ’　ａ）　　　
　　　　　　（４ａ）ｆ３＝ｐ２（ｘｔ　ｙ）ｅｘｐ　
（ｊθｃ）ｅｘｐ　（ｊθ’　ａ）　　　（４ｂ）また
、θ。はＡとＢのなす角度とする。この時θ。は次式に
より求められる。

式５より求めたθ。は、一般に、装置のタイミングを設
定した時に意図した値θとは異なっている。

従って、（θ。−〇）が補正すべき値となる。これより
装置のタイミング補正として次式を得る。

以上より、装置のタイミングを設定する時１式１から計
算されるでｅ　（＝τｂ−τ８）に対し。

式６で与えられるΔτを減じれば、真の値に設定できる
ことが分かる。なお、静磁場が極めて均一であれば、そ
れにより位相補正は省くことができる。

以下１本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第４図は本発明の一実施例である検査装置の構成図で
ある０図において、３は計算機、４は高周波パルス発生
器、５は電力増幅器、６は高周波磁場を発生させると同
時に対象物体７から生ずる信号を検出するためのコイル
、８は増幅器、９は検波器である。また、１０．１１お
よび１２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、１３，１４．１５はそれぞ
れ上記コイル１０，１１．１２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
４の出力は電力増幅器５で輸幅され、上記コイル６を励
磁する。該コイル６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８を通り検波器９で検
波後、計算機３に入力され信号処理後ディスプレイ１６
で面像に変換される。

なお、静磁場の発生は電源１７により駆動されるコイル
１８で行う。検査対象物体である人体７はベッド１９上
に載置され、上記ベッド１９は支持台２０上を移動可能
なように構成されている。

また、２１．２２は記憶装置（以下、「メモリ」という
）である。メモリ２１にはｅｘｐ（−ｊγＥ　（ｘ＋　ｙ）６１℃）が格納されて
おり、メモリ２２には検査対象物体のイメージング結果
が格納されている。上述の如く構成された検査装置にお
いて、計算機３は試料Ａ、Ｈに対する像をメモリ２２か
らロードし、弐６に基づいてΔｔを算出し、それを用い
てτ。を設定するにの操作は人体をイメージングする毎
に行う必要はなく、フィルタの変更など装置の状態が変
化した時に必要に応じて行えばよい。その後は、通常の
イメージングと同じである。

〔発明の効果〕

以上述べた如く１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、装置のタイミングずれを補正するようにし
たので、ケミカルシフトを正確にイメージングすること
が可能な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】

第１図は本発明で用いるパルスシーケンスを示す図であ
り、第２図は本発明の実施例を示す図。第３図は本発明の詳細な説明するための図、第４図は装
置の概略構成を示す図である。

Claims

【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
記検査対象のフーリエ空間における直交座標点を計測す
る如く構成された核磁気共鳴を用いた検査装置において
、９０°高周波パルスと１８０°高周波パルスとの間隔
が、１８０°高周波パルスとエコー信号との間隔と異な
るように設定して得られた面像と、検査対象領域の１部
あるいは全体の収磁場の不均一分布とから、ケミカルシ
フト像を演算により求める過程で、信号検出手段の一部
である高周波コイルの近傍に設けた基準試料の位相から
、装置のタイミングずれを検出し、正確なケミカルシフ
ト像を求める如く構成されたことを特徴とする核磁気共
鳴を用いた検査装置。