JPS63153056A - Ｎｍｒ診断用フアントム - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ＮＭＲ診断（核磁気共鳴映像による病態診断
）装置の保守、点検、整備、調整、評価及び映像の解読
・考察に必要な、生体組織等価モデル（擬似像、ファン
トム、基準物体）を提供する。

〈従来の技術及び問題点〉 静磁場内に位置せしめた生体へ、水素原子核（プロトン
）の共鳴吸収波長に該当するラジオ波（高周波）を印加
することにより、生体組織のプロトンを励起し、この原
子核から発する磁気情報を検出し、この情報に基づき作
成される画像により、生体内部（病巣、血流状況）を診
断する手法は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）画像（映像）診断
、ＮＭＲ断層映像診断、ＮＭＲイメージング、ＭＲＩ（
Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　Ｉ＋ｍａｇｉ
ｎｇ）、Ｍ　Ｍ　Ｒ（ＭｅｄｉｃａｌＭａｇｎｅｔｉｃ
　Ｒａ５ｏｎａｎｃｅ）、　Ｍ　Ｎ　Ｉ　（Ｍｕｌｔｉ
−ＮｕｃｌｅａｒＩｎ＋ａｇｉｎｇ）、Ｎ　Ｍ　Ｒ’　
−ＣＴ　（Ｃｏｍｐｕｔ　（ｅｒｉｚ）ａｄまたはＣｏ
ｍｐｕｔｅｒ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ）などと呼ばれ、生体組織のプロトン濃度（水分量）
、スピン−格子（縦）緩和時間（Ｔ１）、スピン−スピ
ン（横）緩和時間（Ｔ２）などの核磁気情報を包括する
映像に基づき、病態を識別しうると期待されるほか、生
体内血流速度分布をも画像化しうる可能性も指摘されて
いる。これは、生体に侵襲を加えることなく、しかも骨
格、呼吸器内の空気などに妨害されず、放射性同位元素
、Ｘ線などによる被曝を懸念することなく、生体内断層
を画像化しうる利点を有することから、Ｘ線断層撮影、
ＤＳＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ　５ｕｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ血
管撮影）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ、ＰＥ−Ｃ
Ｔ）、超音波検査法（ＵＳ）に優る、或いは、これら諸
法の短所を補う早期診断法として期待されている（Ｃ，
Ｌ。

Ｐａｒｔａｉｎ他；“Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ　ＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ”　（１９８３
）　Ｖ、Ｂ、５ａｎｄｅｒｓ　Ｃｏ、）　、しかし、こ
の診断装置は、Ｘ線−ＣＴ、ＰＥ−ＣＴに比し。

安定性に劣り、装置の設置場所に応じた保守・点検・整
備、調整、性能評価に絶えず留意する必要がある。化学
用ＮＭＲ装置の情報採取・表示機構は大幅に自動（コン
ピュータ）化されており、“装置内において何が行なわ
れたかを考えることなく１表示値をそのまま用いること
に因る不都合、誤った判断例がしばしば警告されている
（化学と工業、並、　６７４　（１９７３）　、皿、８
０（１９７６）　、共、　１５２（１９７８）、丁、Ｃ
，Ｆａｒｒａｒ、Ｅ、Ｄ、Ｂｅｃｋｅｒ（赤飯−之、井
元敏明訳）；″パルスおよびフーリエ変換ＮＭＲ’″ρ
、１７７．２０４（１９７６）方間書店、方間亨、今成
司；″ライフサイエンスのためのＮ　Ｍ　Ｒ”　Ｐ、７
８（１９８２）産業図書出版。

Ｋ、Ｍｕｌｌｅｎ、Ｐ、Ｓ、Ｐｒｅｇｏｓｉｎ　（山本
修訳）；″フーリエ変換ＮＭＲの実際”　Ｐ、Ｖ、（１
９７９）東京化学同人）。

診断用ＮＭＲにおいても、装置の調整、操作、映像化方
式が統一されておらず、これに伴い映像解読に回連をき
たしている場合が多く、映像誤診例を具体的に指摘して
（多田信平他、臨床放射線。

２９．７４１（１９８４））　、装置作動状況検定用標
準試料の探索と確立を切望する声も強い（片山誠二：Ｎ
ＭＲ医学、昼、９７（１９８６）　、核磁気共鳴医学研
究会；″ＮＭＲ医学”ｐ、２４７，２７４（１９８４）
丸善、吉川宏起他；１′産科と婦人科”　５１．１３３
０（１９８４）、Ｅ、Ｌ、Ｍａｄｓｅｎ他；Ｍａｇ、Ｒ
ｅｓ、Ｉｍａｇ、　、　１．１３５（１９８２）　）。

ＮＭＲ装置の作動状況（性能）の良否は、その保守、管
理、調整に著しく左右され、建造物その他の鉄材による
影響をシムコイル（対称コイル）により補正しなければ
ならないほか、ラジオ波磁場平板線源の補正による周波
数調整、更には静磁場調整など、かなりの困難を伴う（
神原周編、″高分子の磁気共鳴”ρ、４０．ｐ、　１４
８（１９７５）共立、山田１文、日本臨床、虹、　１５
１０（１９８３））、また、一般の精密電気機器と同じ
く、理論・設計どおりの工作は不可能であることから、
しばしば、横軸方向静磁場の不均一性が指摘され、その
完全補正は容易でない（川口博己、ＮＭＲ医学、ス、９
４（１９８２）。

静磁場の均一性を高めるには、磁場狭小化が経済的では
あるが、微量試料用ＮＭＲ装置は人体用には無意味であ
る。生体用大型磁石に多くの不完全さは免れず、しかも
その較正（補正）も不十分で、統一基準も無い現状を十
分認識しなれけばならない（Ｄ、１．Ｈｏｕｌｔ　；　
Ｒｅｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ、、５６．　（１）１
３１（１９８５）、吉川宏起；化学、４０，７７４（１
９８５）、宮武正編５“ＮＭＲの医学への応用”（１９
８５）科学評論社、多田信平他；臨床放射線、２９，７
４１（１９８４）、Ｒ，Ｔ、Ｄｒｏｅｇｅ他；Ｒａｄｉ
ｏｌｏｇｙ、１４８，７６３（１９８３）、　ＮＭＲデ
ータ小委員会、化学と工業、並、　６７４　（１９７３
）、皿、８０（１９７６）　。

社、　１５２（１９７８））　　。

また、操作に関しても、ラジオ波レベル、パルス系列反
復間隔などの選択、装置の分解能を低下させることのな
い適切な掃引速度の選定（安岡弘志、科学、閃、　１８
４　（１９８３）　）など、各種病態に応じ、測定者が
適宜判断すべき因子も多い。ＮＭＲ信号は機種（静磁場
強度）に依存し、しかも機種間換算側が一義的には定ま
らないうえ（亀井裕孟１日本臨床、４１，１５０２（１
９８３）、　１．Ｙｏｕｎｇ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
　＆Ｐｏｗｅｒ、１９旦、Ｍａｒｃｈ、２０５）、同一
機種においても、操作因子としてのパルス間隔（Ｔｒ）
、回復時間（Ｔｄ）、エコ一時間（ｒｃ）により、Ｔ、
、Ｔ２（画像信号）が異なり（有木昇、日本臨床、■。

１５７０（１９８３）、牧壮、化学と工業、３７，６２
２（１９８４）、鳥居伸一部他、核医学、幻、、９７３
（１９８４）　、古瀬和寛、日本臨床、虹、　１５２５
　（１９８３））、この映像撮影条件を一義的に定めえ
ないのが実情である（多田信平他、臨床放射線、見、７
４１（１９ｇ４）、永井輝夫、日本臨床、現、、　１５
１８（１９８３））。即ち、ＮＭＲ診断においては、病
変によるＮＭＲ信号上の相違（正常組織と病巣間の画像
上のコントラスト）を識別するが、この場合ＮＭＲ信号
（プロトン濃度ρ＝　Ｔｘ−Ｔ２）の個別算出映像化に
は１時間以上を要することから（亀井裕孟、日本臨床、
虹、　１５０２　（１９８３））、上記因子を包括した
信号値を迅速画像化する方式が通常採用される。この場
合、上記３因子を均等に考慮するよりも、むしろ、病態
、個人差、病巣周辺組織の状態に応じ、その都度、病巣
識別能（画像コントラスト）が最高度に発揮されるよう
、上記因子のそ九ぞれを適宜（試行錯誤的に）不等荷重
加算して映像化する努力が払われる（飯沼武、医学のあ
ゆみ、１２９，１１７（１９８４）、　Ｇ、Ｈａｎｓｅ
ｎ　ａｔ　ａｌ。

Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ、１３６，６９５（１９８０）、有
木昇、日本臨床、４１．１５７０（１９８３）、１．Ｅ
、Ｃｒｏｏｋｓ、　１．Ｅ、Ｅ、Ｅ、Ｔｒａｎｓ、Ｎｕ
ｃｌ。

Ｓｃｉ、、ＮＳ二２７．１２３９（１９８０）、清水哲
也、田中邦雄、臨床婦人・産科、並、２２８（１９８４
））　、これにより、ＮＭＲ信号の統一的表示は犠牲に
され、必然的に。

映像互換性は失われ、画像の解読にも困難をきたす（Ｔ
、Ａｒａｋｉ　ａｔ　ａｌ、、Ｒａｄｉｏｌｇｙ、１５
０，９５（１９８４））。

この実情を配慮して、ＮＭＲ装置の保守・管理・調整・
作動状況、操作状況を客観的；に評価・判断し、映像を
誤りなく解読するに要する基準試料（ファントム）が望
まれるのは当然である。ＮＭＲ用基準基準試料ては、既
に、テトラメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、
ヘキサメチルジシラン、ネオペンタン、ＤＳＳ　（２，
２−ジメチル−２−シラペンタノ−５−スルホン酸ナト
リウム）、２．３−テトラ重水素−３−トリメチルシリ
ルプロピオン酸ナトリウムなどが提案されているが、こ
れらはＮＭＲ情報のうちのケミカル・シフトの標準とし
て化学分析に重宝されるものの。

ＮＭＲ診断の基礎情報（生体内水分に主として起因する
プロトン濃度ρ、Ｔ、、Ｔ２）の標準には全く適しない
。

ポリメチルメタクリレートと低密度ポリエチレンがＮＭ
Ｒ装置の調整に用いられる例もあるが、前者は化学分析
時に、ケミカルシフトのピーク幅検定に用いられ、後者
はラジオ波レベルの調整に用いられるにすぎず、いずれ
も、生体のＮＭＲ情報を対象とする場合の調整基準とし
て有用でない。

ＮＭＲ診断が、高含水性物質（生体組織）を対象とする
ことから、その装置の点検・調整用基準物として、水ま
たは硫酸マンガン、塩化ニッケル、硫酸銅などの水溶液
、硫酸酸性水溶液などが提案されたが、水のＴ工、Ｔ２
は温度依存性が激しく、また溶存酸素にも影響されるた
め、ＮＭＲの標準物質として全く不適当である（藤原鎮
男、化学と工業、並、　５８０（１９７２））。また、
上述の各種水溶液は、いずれも、生体組織のＮＭＲ情報
（含水率、Ｔ□、Ｔ２）の全てに似せるのに無理がある
。

生体に多少とも類似の含水固体（ゲル）として。

ゼラチン、寒天、ポリアクリルアミド、カラゲナン、ア
ガロース、ジャム、ゆで卵、こんにゃく、アルギン酸ゲ
ル、豆腐などが考えられるが、生体内諸態器の含水率（
約７０〜８５νｔ％）に合致し、しかも生体臓器のＴ□
、Ｔ２値の双方に合致する例は見いだしえない。（０，
Ｈｅｃｈｔｅｒ他；　Ｐｒｏｃ、Ｎａｔｌ。

Ａｃａｄ　Ｓｃｉ、、４６，７８３（１９６０）、Ｃ，
Ｓｔａｒｌｉｎｇ他；Ｍａｋｒｏｍｏｌ、Ｃｈｅｍ、、
１１６，１４０（１９６８）、Ｄ、Ｅ、Ｗｏｅｓｓｎｅ
ｒ他；Ｊ、Ｃｏ１１ｏｉｃ１．　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　
Ｓｃｉ、、３４，２８３，２９０（１９７０）。

υ、０６ｒｂｙｓｈｉｒｅ他；　Ｄｉｓｅ、Ｆａｒａｄ
、Ｓｏｃ、、１９７４，２４３゜Ｃ，Ｊ、Ｇ、Ｂａｋｋ
ｅｒｔ　ｅｔ　ａｌ、　；　Ｐｈｙｓ、　Ｍｅｄ、　Ｂ
ｉｏｌ、＋２９ｔ１５１１（１９８４）、Ｒ，Ｍ、Ｖｒ
ｅ他；　Ｍａｇ、Ｒｅｓ、Ｍｅｄ、、２，１７６（１９
８５））　、これらのヒドロゲルの調製法を改良し、更
に若干の不純物を混入して生体と等価のＮＭＲ信号（ρ
、Ｔ工、Ｔ２）に近づける努力も続けられてはいるが、
下記に例示するとおり、これらの努力も報いられていな
い０例えば、ゼラチンは含水率を生体相当より低下させ
ても、なお、Ｔ工、Ｔ２が過大である。これについての
改善努力も続けられたが、ゼラチンの架橋固化操作時に
不均質ゲル化を招き易く、いずれにしても、含水率（７
０〜８５％）、Ｔ１．Ｔ、の３因子を生体に近づけるの
は無理である。ポリアクリルアミド・ゲルにおいては、
含水率を７°０〜８５％とすることはできるが、このと
きＴ２は過大で、しかも、架橋重合（ゲル化）時に不均
質化しやすい、寒天、アガロースでは生体に比し、Ｔ工
が過大で、しかもＴ２は著しく過小である。

豆腐、カラゲナン、アルギン酸、ゆで卵、ポリ（２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート）ゲル、カードラン（Ｃ
ａｒｄｌａｎ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ
）　、アクリロニトリル−澱粉グラフトゲル（Ｅ、Ｂ、
Ｂａｇｌｅｙ　ｅｔ　ａｌ、、Ｉｎｄ、Ｅｎｇ、Ｃｈｅ
ｍ、Ｐｒｏｄ。

Ｒｅｓ、Ｄｅｖ、、１４，１０５（１９７５）、ザンタ
ンガム、ローカストビーン・ガム、トラガントガム、フ
ァーセレラン、メチルセルロース、カゼイン、アルブミ
ン、フコイダン、アルギン酸トリエタノールアミン、タ
マリンドガム、カラヤ・ゴム、ガティー・ガム、ジャム
（ペクチン・ゲル）なども、含水率、Ｔ、、Ｔ２の生体
等優性を充足しえない。

こんにゃくは、含水率が過大で、Ｔ工、Ｔ２も著しく高
く、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）では。

含水率は妥当ではあるが、Ｔ１．　Ｔｚが過大で、ここ
へニッケル、マンガン、銅、グラファイトなどの調整剤
を添加しても、Ｔ工、Ｔ２の双方を生体組織等価とする
ことができない。

ポリビニルアルコール水溶液のγ線照射によるゲルも、
含水率を適正化（７０〜８０ｖｔ％）すると、必然的に
Ｔ工、Ｔ２が低下する。

このように、既知の物質（化学物質）のいずれにも、不
備の多いことから、現実には、止むを得ず、動物の新鮮
組織が用いられているが、冷所保存に努めても、なお経
時変化が激しく（口中邦雄他、北大応電研報、皿、　（
３）１７４（１９７７）、口中、佐野他、医用電子と生
体工学１．ユ、　（１）２５　（１９７６）、■。

（２）　８１（１９７４）、Ｒ，Ｖ、Ｄａ＋ｗａｄｉａ
ｎ、ＵＳ３．７８９，８３２（１９７４））、また同種
動物間の個体差も激しいことがら（山田芳文他、北大応
電研報１皿、　（３）１８４（１９７７））、やはり非
生命体（化学物質）で、長期反復使用可能な、しかも生
体と等価のＮＭＲ情報（ρ、Ｔ□、Ｔ２）を示し、形状
保持性・加工性にも優れた含水物質（ファントム）を見
い出す必要が反復指摘されている。

けん化度９８モル％以上、平均重合度１　、０００以上
のポリビニルアルコールを含み、且つ、該ポリビニルア
ルコールの濃度が８ｔｚｔ％を超え、５０ｖｔ％以下の
水溶液に凍結・解凍を施して得られる高含水ゲル（南部
昌生、ＮＭＲ医学、互、８５（１９８５）　。

ＭＯＬ、　（６）８６　（１９８６）　）がＮＭＲ用フ
ァントムとして提案されたこと（南部昌生、ＮＭＲ医学
、　５．８５（１９８５）　）は、このゲルが生体軟組
織類似の含水率とＴ工、Ｔ２を示す利点により、上述の
懸案の要望に応えうる素材としての意義を有する。

もっとも、この高含水ゲルは、風乾阻止の観点から、密
封容器に収めて使用される。この場合。

まず、ＮＭＲ装置の静磁場（ラジオ波照射受信コイル）
空間に、人体に替えて、生体組織類似のＮＭＲ特性（含
水率、Ｔｚ−Ｔａ）を有するゲルを、生体挿入時とほぼ
同量挿入し、映像画面（全域）の濃淡（信号強度）の均
一性を達成するまで、入念に、電磁気系統（回路）を調
整する。

次に、ゲルのＮＭＲ特性の差異が定量的に反映されるよ
う、電磁気系統を調整する。即ち、静磁場空間に、含水
率の異なるゲルを、同時に２種以上配置し、しかも、静
磁場空間の誘電率、磁化率を生体組織に近似させる必要
上、上記試料（ゲル）周辺空間に、更に高含水ゲル（試
料）を充填する。

その具体的実施形態としては、高含水ゲルを詰めた小型
容器を、静磁場内に多数積み重ねることにより生体の形
状を模し、しかる後、この積層容器群から、小型容器の
一部を抜き去り、ここへ、抜き去った容器内のゲルとは
異なるＮＭＲ特性を有するゲルをつめた小型容器を挿入
する形態が採られる。円筒状容器（丸びん）を積み重ね
ても、立方体、長方体あるいは三角錐が形成されるにす
ぎず、静磁場空間に充填される人体頭部１体幹（躯幹）
を模すことはできない。この難点は、試料容器として角
型びんを用いることにより、一応、克服されるが、これ
らの重積集団から、任意位置の試料びんを抜き去り、こ
こへ、この試料と異なる他の試料びんを挿入することは
容易でなく、多大の時間的損失と労力を要する。この難
点を克服するには、各種ゲルを充填した容器を多数組合
せ（貼り合わせ）１人体頭部または体幹の形状を模した
集合体を製作することが考えられる。しかし、この場合
、静磁場任意位置に、所望する任意の含水率の試料を組
合せて配置させるための自由度が制限されることは免か
れない。さりとて各種各様の試料の組合せを網羅するよ
う、多数の組合せ集団を別途用意することは、その管理
、迅速選択などに難をきたす。

〈発明の目的〉 本発明は非生命体であるにもかかわらず、生体とほぼ同
等・同質のＮＭＲ特性（ρ、Ｔ工、Ｔ２）を安定に保持
する高含水ゲルを静磁場の任意位置へ挿入し、しかる後
、必要に応じ迅速にこれを抜き去り、次に、このゲル（
試料）とはＮＭＲ特性の異なる他の高含水ゲルを替りに
迅速に挿入しうるＮＭＲ診断装置用ファントムを提供す
る。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明によれば、プラスチック製容器と、該プラスチッ
ク製容器内に密封収納されたポリビニルアルコール水溶
液の凍結・解凍により生成するゲルとを備えたＮＭＲ診
断用ファントムであって、前記ゲルは前記ポリビニルア
ルコール水溶液を一１０℃以下の温度に冷却・固化し、
次に、これを解凍してこの凍結・解凍操作の累積凍結回
数を１〜８とすることにより得られ、前記プラスチック
製容器には試料を挿入するための開孔を少なくとも１個
設けることを特徴とするＮＭＲ診断用ファントムが提供
される。

以下５本発明を、更に詳細に説明する。

本発明では、ＮＭＲ診断用ファントムを、プラスチック
製容器と該プラスチック製容器に密封収納された特定処
法による高含水ゲルを用いて製作する。前記プラスチッ
ク製容器には試料を挿入するための開孔を少くとも１個
設ける。開孔は貫通孔であっても陥没孔であってもよい
。好ましくは直径２〜２００ＩＩｍの貫通孔又は陥没孔
であるのが望ましい。

本発明においては好ましくは、ポリビニルアルコール水
溶液を、プラスチック製密封容器の注入口から注入する
。ポリビニルアルコールとしては、けん化度が、９８モ
ル％以上１重合度は１　、０００以上とすることができ
る。

本発明では、まず、ポリビニルアルコールを含む水溶液
を調合する。ポリビニルアルコールの濃度としては、８
ｖｔ％を超え５０ｗｔ％以下、好ましくは９〜４５ｗｔ
％とすることができる。注入容器としては、静磁場内へ
挿入される人体頭部または体幹を模した形状あるいは、
これらを近似した直径１５〜４５ｃｎの円筒とすること
ができる。

本発明においては、上記容器の壁面（底面、上面、側面
）に望ましくは直径２〜２００１の陥没孔または貫通孔
を設ける。孔深としては、例えば２〜２００ｎｎとし、
ＮＭＲ装置の解像力に応じ、孔径と共に、任意に選定す
ることができる。

孔数は少くとも１個とし、その位置、個数を必要に応じ
定めることができる。

容器の材質としては、ＮＭＲ装置の磁場による影響を配
慮して、金属を避け、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹
脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ
スチレン、セルロイド、酢酸セルロース、塩化ゴム、フ
ェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、
ポリカーボネート、ポリアセタール樹脂、ポリアルキレ
ンオキシド、アルキド樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、珪素樹
脂などから選定することができる。

本発明においては、前述のポリビニルアルコール水溶液
を、上述の密封容器へ注入後、これを−１０℃以下に冷
却して水溶液を凍結し、次にこれを解凍することにより
、高含水ゲルファントムを得る。この凍結・解凍の一連
の操作を反復することも可能で、これにより、ゲルの弾
性率が向上する。

本発明においては、ポリビニルアルコール単一成分がゲ
ル素材（ゲル化成分）として用いられる。

しかし、ポリビニルアルコールのゲル化を阻害しない成
分が共存することは１本発明に差支えなく、その共存量
としては、例えばポリビニルアルコールの１／２量以下
とすることができる。

上述の、ポリビニルアルコールのゲル化を阻害しない成
分としては１例えばＮＭＲ特性（Ｔ工、Ｔ２）の調整剤
として周知のジエチレントリアミン五酢酸ガドリニウム
（Ｄ＋Ｈ，Ｃａｒｒ他；　Ｌａｎｃｅｔ、Ｍａｒｃｈ　
３゜４８４（１９８４））、　Ｍ　ｎ”（Ｇ、Ｌａｕｋ
ｉｅｎ他；　Ｚ、Ｐｈｙｓｉｋ。

１４６．１１３（１９５６）、Ｎ　ｉ　”（Ｒ，１ｌａ
ｕｓｓｅｒ　；　Ａｒｃｈ、Ｓｃｉ（Ｇｅｎｅｖａ）　
、１１，２５２（１９５８）　、　Ｃｕ　”（Ｒ，Ｈａ
ｕｓｓｅｒ他；Ｚ。

Ｐｈｙｓｉｋ、　１８２．９３（１９６４））、Ｆ　ｅ
”、　　Ｆ　ｓ”（Ｊ、Ｃ。

Ｇｏｒｅ他；　Ｐｈｙｓ、Ｍｅｄ、Ｂｉｏｌ、　、　２
９．１１８９（１９８４））、グリセリン、エチルアル
コール、イソプロピルアルコール、寒天、カラゲナン、
グルコース、グラファイトなどが挙げられ、これらを、
そのまま、または水溶液あるいは懸濁液としてあらかじ
めポリビニルアルコール水溶液へ添加後、攪拌して均一
に分散させ、しかる後、前述の凍結及びその後の処理を
施すことができる。

本発明においては、各種生体組織の含水率に準じ、各種
のゲルを得ることができる。ゲル含水率は、当初のポリ
ビニルアルコール水溶液（または懸濁液）の調合組成に
依存する。即ち、凍結・解凍（またはその反復）により
、当初のポリビニルアルコール水溶液（または懸濁液）
が、そのままゲル化していることから、容易にゲル含水
率が算出される。

したがって、本発明においては、各種生体組織の含水率
、即ち皮膚（５１〜６９％）、尿管（５８％）、項靭（
５８％）、アキレス１Ｉ（６３％）、舌（６０〜６８％
）、前立腺（６９〜７６％）、水晶体（６７〜７０％）
、肝臓（７３〜７７％）、胃（８０％）、膵臓（７５％
）、小腸（８０％）。

骨格筋（７９〜８０％）、子宮（８０％）、胸腺（８２
％）、膀胱（８２％）、腎臓（７８〜８１％）などに準
じ、それぞれのファントムが得られ、それらのＴ工、Ｔ
２もまた。それぞれの生体組織にほぼ合致する特徴があ
る。

本発明のファントムを活用するにあたり、前記開孔へ挿
入しうるプラスチック管、またはプラスチック容器を別
途用意し、これに、前述の手法に準じ、含水率の異なる
各種ポリビニルアルコールの凍結・解凍ゲルを充填して
おくのが良い。更には、この開孔挿入用容器に、文献上
ＮＭＲ特性の判明しているＭｎ”、Ｎｉ”、Ｃｕ”、Ｇ
ｄ”。

Ｔｉ”、Ｖ○２＋、■４＋、Ｃｒ３＋、Ｆｅ３＋、Ｆｅ
２＋。

Ｃｏ”、　Ｄ　ｙ”″などの水溶液、またはエチルアル
コール、グリセリンあるいはこれらの水溶液を満たして
おくことも、ＮＭＲ装置の作動状況を知るうえに有用で
ある。この開孔を備えた容器に、摘出後の新鮮な病巣組
織を充填して１本発明のファントムへ挿入し、そのＮＭ
Ｒ特性をファントムを基準として比較対比することも有
用である。この場合、摘出組織は氷室に保存しても経時
変化が激しいこと（口中邦雄他；北大応電研報、　２９
．（１）１７４（１９７７））を考慮し、迅速測定に努
めなければならない（口中邦雄他；医用電子と生体工学
２．Ｕ。

（２）８１　（１９７４）　、貝、　（１）２５（１９
７６））。

〈発明の効果〉 本発明のファントムは、５０〜９２ｗｔ％に及ぶ水分を
含み、皮膚１項靭（水分５８〜６１％）から肝臓、膀胱
（水分７８〜８２％）に至る各種生体組織の含水率を包
括しうる。

本発明のファントムは、含水率を同じくする生体組織に
ほぼ合致するＴ、、Ｔ２を示すことから、ＮＭＲ情報（
含水率、Ｔ１．Ｔｚ）に関する生体等価モデルとしての
要件を充足する。

本発明のファントムは、その容器壁面に開孔が設けられ
ているため、ここへＮＭＲ特性既知の無機物、有機物あ
るいは、各種含水率の異なる高含水ゲルを順次挿入する
ことにより、ＮＭＲ装置の感度、定量性、解像能力（識
別能）を点検するのに至便であり、更には、摘出した新
鮮な病巣組織を迅速に挿入して、ファントムとのＮＭＲ
特性上の相違点を迅速判定することを可能とする。

本発明のファントムの開孔数を２以上とすることにより
、ファントム材およびこれと含水率の異なる各種試料と
の３者間のＮＭＲ特性の相違を同時に映像として見るこ
とができるうえ、２種以上の挿入試料の静磁場内位置を
相互に交換して、静磁場各空間部位のそれぞれの解像力
、識別能を知る操作を迅速化しうる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例につき説明する。なお、％の表示は
重量基準による。

ス」１倒」１ 第１図に示す画像検定用ファントム１０を製作した。

底面、上面の直径１８０ｎｍ、深さ１６６Ｍｎの円筒状
を呈し、しかも底面、上面の中心から５０ｍの位置に孔
の中心を有する底面−上面貫通孔（直径２２＋ｎｍ）１
１六個と、底面−上面中心貫通孔（直径２２ｎｎ）１２
の計七個の貫通孔、ならびに上面片隅に直径１８ｎｍの
注入口１３を有するアクリル樹脂製容器へ、平均重合度
１，０００、けん化度９８モル％のポリビニルアルコー
ルの２０％水溶液を、注入後、注入口を閉じる。これを
−３０℃において、凍結後、解凍することにより、含水
率８０％の高含水ゲルの充填されたファントム１０を得
た（この含水率は、ヒトの骨格筋、小腸、胃、子宮、腎
臓などの含水率（７８〜８１％）とほぼ合致する）。

次に、この円板をＮＭＲ診断装置の静磁場（１，５Ｔ）
内に１体幹または頭部に準じて挿入し、垂直上方からと
、水平面からの映像（断層映像）を撮影した結果、ファ
ントムの円筒形状が正しく描出され、画面輝度も、ファ
ントム材全般にわたり均一と判定された。また陥没孔も
すべて正しく描出された。

次に、外径２２ｍｍ、深さ１６６Ｉのポリプロピレン製
試薬びんに、前記ポリビニルアルコール水溶液を注入後
、凍結・解凍することにより、含水率７６．７７．７８
，７９，８０，８１．８２％の７種の高含水ゲル充填試
料を製作し、これらを前記貫通孔（七個）１１．１２に
挿入し、ＮＭＲ断層映像を検討した結果、本発明のファ
ントム（含水率８０％）と挿入試料（含水率７９％、８
１％）の３者が識別され、また挿入試料相互間において
も含水率１％の差異が識別可能であった。

次に、挿入試料の相対位置を変更して、１０種の組合せ
を試みたが、静磁場内全域にわたり、上記の含水率差１
％を検出する能力が認められた。次に、含水率７０，７
２，７５，８３．８５％の高含水ゲル充填挿入管を製作
し、前記の含水率７７゜８１％のゲル充填管とともに、
ファントム１０の貫通孔１１へ挿入し、反復回復法（パ
ルス繰り返し時間Ｔ　ｒ　＝３５００ｍ　ｓ、パルス遅
れ（回復）時間Ｔ　ｄ　＝５０〜２０００ｍ　ｓ　）に
よるＴ、値と、スピンエコー法（Ｔｒ　＝２５００ｍ　
ｓ、エコ一時間Ｔ　ｅ＝　３０ｍ　ｓ　）によるＴ２を
測定した結果、含水率（７０〜８３％）とＴ　□（ｍｓ
）　、　Ｔ　２（ｍｓ）との関係は、７０％　（Ｔ、４
４５．Ｔ２４１）　、７２％（Ｔ□５００゜Ｔ２５０）
、７５％（Ｔ１５８３．Ｔ２６８）、７７％　（Ｔ、６
５０．Ｔ、８０）、８０％　（Ｔ、７３５゜Ｔ、８０）
、８１％（Ｔエフ７０．Ｔ２１２０）、８３％（Ｔ１８
２０．Ｔ、１５７）　、８５％（’ｒ　Ｌ８９３、Ｔ２
１９０）で含水率とともにＴ□、Ｔ２が増大（延長）し
た。含水率とＴ１の逆数及びＴ２の逆数との間の直線関
係が認められた他、含水率の逆数とＴ１の逆数、Ｔ２の
逆数との直線関係も良好で、しかもＴ１．Ｔ、の対数と
含水率の対数間の直線関係から、Ｔ工、Ｔ２は含水率の
それぞれ４乗と７乗に比例するなどの規則的定量関係が
認められた。

次に、貫通孔１１．１２から全ての試料管を抜き去り、
ここへ、Ｎ１ＣＱ、・６Ｈ２０の水溶液７種（１，２，
３，４，４，８，５，１６，９，２５ｍＭ）を挿入して
Ｔ２（ｍｓ）を測定した結果、それぞれ１，０００．６
００．３１６．２９０．１７７、１００．５６が得られ
、Ｇ、Ｌａｕｋｉａｎら（Ｚ、Ｐｈｙｓｉｋ　１４６，
１１３（１９５６））の定量的関係に合致した。

尖違奥ス 第２図に示すファントム２０を製作した。即ち、頭頂−
顛部間２２５ｍｍ、頭部長径２００ｍ、短径１５５ａａ
＋、頚部長径１３０圃、短径１２０ｍｍ、肩幅１４５０
ｎｎの等置火の頭頂部模型の頭部壁面に直径３　ｒｍ　
、　５　ｎｍ　、　７　ｒｍ　、　１０　ｗｒ　＋　２
０　ｗｒ、深さ１５ｏｍの陥没孔２１を蜂の巣状に各２
個ずつ設けた塩化ビニル製容器の頭頂注入口から、含水
率８０％のポリビニルアルコール水溶液を注入後、これ
を−２０℃に冷却することにより、水溶液を凍結し、つ
いでこれを解凍した。

このようにして得た高含水ゲルファントム２０を、実施
例１のＮＭＲ診断用装置の静磁場内に挿入し、水平、垂
直の両方向からの断層像を、３ｎｎ間隔でそれぞれ約３
０枚撮影した。本実施例のファントム２０と実施例１の
ファントム１ｏを併用して、像の歪と不均質（画像濃淡
）に注目しつつ、電磁気系統の微調整に心がける操作を
毎日かがさず実施するかぎり、装置に明確な異常を来た
さなかったが、この操作を２日間窓るときは、水平方向
画像３０枚中２３枚の頭周縁部（頭頂）に歪と濃淡不均
一部分を認めた。この装置を再調整後、本実施例をファ
ントム２０の頭部陥没孔２１へ、別途調製した含水率７
９％のゲルを挿入したところ、外径７ｍｍ（内径５ｍ）
以上の太さの挿入管につき、その存在を認めた。即ち含
水率差１％の場合の識別限界は約５ｍであった。

前述の電磁気系統の微調整を２日間窓るときは、この識
別限界が約８ａｍに低下することを知った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＮＭＲ診断用ファントムの一実施例を
示す斜視図、第２図は本発明のＮＭＲ診断用ファントム
の他の実施例を示す斜視図である。 １０．２０・・ファントム、１１．１２・・貫通孔、２
１・・陥没孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プラスチック製容器と、該プラスチック製容器内に
   密封収納されたポリビニルアルコール水溶液の凍結・解
   凍により生成するゲルとを備えたＮＭＲ診断用ファント
   ムであって、前記ゲルは前記ポリビニルアルコール水溶
   液を−１０℃以下の温度に冷却・固化し、次に、これを
   解凍してこの凍結・解凍操作の累積凍結回数を１〜８と
   することにより得られ、前記プラスチック製容器には試
   料を挿入するための開孔を少なくとも１個設けることを
   特徴とするＮＭＲ診断用ファントム。 ２）前記開孔が直径２〜２００ｍｍの陥没孔または貫通
   孔であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ＮＭＲ診断用ファントム。