JPS6359944A - 核磁気共鳴断層撮影装置用スキヤンコントロ−ラ - 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） 本発明は核磁気共鳴断層撮影装置（以下ＮＭＲ−ＣＴと
いう）の勾配磁場及びＲ「パルス波形を制御する信号を
作るためのＮＭＲ−ＣＴ−用スキャンコン１〜〇−ラに
関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴（以下ＮＭＲという）現象を用いて特定原子
核に注目した被検体の断層像を得るＮＭＲ−ＣＴは従来
から知られでいる。このＮＭＲ−ＣＴの原理の概要を簡
単に説明する。

原子核は磁気を帯びた回転している独楽と見ることがで
きるが、それを例えばＺ軸方向の静磁場Ｈｏの中におく
と、前記の原子核は次式で示す角速度ω０で歳差運動を
する。これをラモアの歳差運動という。

ω０−γＨｏ　　　但し、γ：核磁気回転比今、静磁場
のあるＺ軸に垂直な軸、例えばＸ軸に高周波コイルを配
置し、×ｙ面内で回転する前記の角周波数ω０の高周波
回転磁場を印加すると磁気共鳴が起り、静磁場Ｈｏのも
とてゼーマン分裂をしていた原子核の集団は共鳴条件を
満足する高周波磁場によって単位間の遷移を生じ、エネ
ルギー準位の高い方の準位に遷移する。ここで、核磁気
回転比γは原子核の種類によって異なるので共鳴周波数
によって当該原子核を特定することができる。更にその
共鳴の強さを測定すれば、その原子核の存在量を知るこ
とができる。共鳴後緩和時間と呼ばれる時定数で定まる
時間の間に高い準位へ励起された原子核は低い準位へ戻
ってエネルギーの放射を行う。ＮＭＲの坦象の観測には
大きく分けて定常法とパルス法があって、前者は前述の
ように共鳴条件を満足する連続的に加えられた高周波エ
ネルギーが縦核磁気緩和時間ＴＩを通じて格子系に吸収
されていく過程を検出づ゛るものである。後者は横核磁
気緩和時間゛「２に比べて十分短い時間に断熱的に高周
波パルスを印加し、その後に起こるスピン系の運動を直
接観測しようとするもので、現在ＮＭＲの技術は主とし
てこのパルス法に基づいている。このパルス法について
第２図を参照しながら説明する。

前述のように共鳴条件を満足する高周波パルス（Ｉ−１
ｘ＞を静磁Ｓ＜ｙ軸）に垂直なくｙ軸）方向に印加する
と、第２図（イ）に示すように全磁気モーメン１〜Ｍは
回転座標系でω′−γ１」１の角周波数でｚｙ面内で回
転を始める。今パルス幅を１ＤとするとＨｏからの回転
角はθ−γＨ１ｊｏであり、θ＝９０６となるようなｔ
ｏをもつパルスを９０’パルスと呼ぶ。この９０°パル
ス直後では磁気モーメントＭは第２図（ロ）のようにｘ
ｙ面をω０で回転していることになり、例えばｙ軸にお
いたコイルに誘導起電力を生じる。しかし、この信号は
時間と共に減衰していくので、この信号を自由誘導減衰
信号（ＦＩＤ）と呼ぶ。ＦＩＤ信号をフーリエ変換すれ
ば周波数領域での信号が得られる。次に第２図〈ハ）に
示すように９０”パルスからτ時間後θ−１８０°にな
るようなパルス幅の第２のパルス（１８０’パルス）を
加えるとばらばらになっていた磁気モーメントがτ時間
後−ｙ方向で再び焦点を合せて信号が観測される。

この信号をスピンエコー（ＳＦ＞と呼んでいる。

このスピンエコーの強度を測定して所望の像を得ること
ができる。ＮＭＲの共鳴条件は シーγｔ−４ｏ　／　２π で与えられる。ここで、νは共鳴周波数、Ｈｏは静磁場
の強さである。従って共鳴周波数は磁場の強さに比例す
ることが分る。このため静磁場に線形の磁場勾配を重畳
させて、位置によって異なる強さの磁場を与え、共鳴周
波数を変化させて位置情報を得るＮＭＲイメージングの
方法がある。この内スピンワープ法について説明する。

この手法に用いる高周波磁場及び勾配磁場印加のパルス
シーケンスを第３図に示づ゛。（イ）図において、×。

ｙ、ｚ軸に夫々Ｑｘ　、ＧＶ　、Ｇ’ｌの磁場を与え、
高周波磁場をｙ軸に印加する状態を示している。

〈口）図は夫々の磁場を印加するタイミングを示す図で
ある。図においてＲＦは高周波の回転磁場で９０’パル
スと１８０’パルスをｙ軸に印加する。Ｇ×はｙ軸に印
加する固定の勾配磁場、Ｇｙはｙ軸に印加する時間によ
って振幅を変化させる勾配磁場、Ｑｚはｙ軸に印加する
固定の勾配計ｉ１である。信号は９０’パルス後のＦＩ
Ｄ信号と１８０６パルス後のＳＥ倍信号示している。期
間は各軸に与える勾配磁場の信号の時期を示すために設
けである。期間１において９０″パルスと勾配磁場Ｇ７
＋によって１−〇を中心とするｙ軸に垂直な断Ｈ撮影に
おけるスライス面内のスピンが選択的に励起される。期
間２のＧＺ−はＱｚ＋によって乱れたスピンの位相を元
に戻すためのものである。期間２ではＧｙｎも印加する
。これはｙ方向の位置に比例してスピンの位相をずらし
てやる所謂ワーブと称せられる勾配計ｌｓのためのもの
で、その強度は毎周期具なるように制御される。期間３
において１８０６パルスを与えて再び磁気モーメントを
揃え、その後に現われるＳＥ倍信号観察する。

以上がＮＭＲ−ＣＴの原理であって特にスピンワーブ法
について説明した。実際の診断において各直交軸に印加
する信号の例を第４図に示す。第４図はマシン系のｘ、
ｙ、ｚ軸を夫々スライス軸。

ワーブ軸、リード軸としてスライス信号ＧＳ＋ワ−ブ信
号ＧＷ　、リード信号ＧＲを印加している状態を示して
いる。従来これらのマシン系座標軸の各軸に印加プ゛る
信号は毎ヴュー毎に全波形を例えば２０ｂｉｔで画いて
メモリに記憶させ、連続的に又は巡回式に読出させてこ
れをディジタルアナログコンバータ（以下Ｄ△コンバー
タという。）でアナログ信号に変換してｘ、ｙ、ｚ軸に
供給していた。又、メモリの所要量を節約するため、前
記のように全波形をメモリに記憶させるのではなく、１
ヴュー単位にメモリに入れるが、ヴューが終れば次のヴ
コーでは変化する部分のみを別のメモリからの情報によ
り書換える方式があった。更に波形の変らない固定部分
と変る部分がある波形信号を同じメモリに入れでおき、
時間毎に必要な部分を別のメモリに記録されている情報
によって取出して使う方式で、同じ波形信号は二重には
書かない。

（発明が解決しようとする問題点） 」二重のような従来の方式において、全波形を記憶させ
る方式では膨大な量のメモリが必要であり、又、書込む
手間も相当なものであって多くの費用を要する。第２．
第３の方式は前者に比べるとメモリ量は少ないが、主メ
モリを制御する別のメモリが必要なのでメモリ量はやは
り多くを必要としている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、簡単で安価な構成のハードウェアによって少ないメモ
リ量で書込みに必要な工数も多くを必要とせずにスキャ
ンに必要な波形の信号を得ることのできるＮＭＲ−ＣＴ
のスキャンコントローラを実現することである。

（問題点を解決するだめの手段） 前記問題点を解決するための本発明は、核磁気共鳴撮影
装置の勾配磁場及びＲ「パルス波形を制御するＮＭＲ−
ＣＴ用ススキャンコントローラおいて、ヴュー番丹をカ
ラン１へして出力するヴューカウンタと、勾配磁場の波
形の初期値を記憶する１ヴューの長さのベースメモリと
、前記勾配Ｉｌ場の波形のヴコー毎の増分を記憶する１
ヴューの長さの増分メモリとを有し、前記ベースメモリ
の出−７＝ 力Ａと、前記増分メモリの出力Ｂと、前記ヴコーカウン
タの出ノ〕であるヴュー番号ｎとから（Ａ＋ｎＢ）を演
算して、該（Ａ十ｎＢ）に相当する波形の信号を出力と
するマシン系座標軸３軸分の勾配出力制御装置を有する
ことを特徴とするものである。

（作用） Ｇ×ベースメモリから波形信号へを読出し、ＧＸ増分メ
モリからヴコー毎の増分Ｂを読出し、ヴューカウンタか
らの現在のヴュー番号ｎと共に演篩器で演算してＡ＋ｎ
Ｂを求める。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の実施例につき詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
１図に示す回路はヴュー毎に変化する波形、即ちスキャ
ン系座標軸におけるワープ軸Ｗに印加する信号ＧＷ　の
マシン系座標軸に対する分力成分を出力する回路であっ
て、ｙ軸用、ｙ軸用及びｙ軸用の３組の回路を備えてい
るが、原理的には同じなのでｙ軸用のみについて説明す
る。図において１はヴューカウンタで０がら逐次１づつ
増加してＮ−１までのＮ個のヴュー番号ｎを出力すると
共に、１ヴコ一間の各ステップのＱｘベースメモリ２及
びＧ×増分メモリ３に対プる続出しアドレス信号を出力
する。２はＧ×ベースメモリで時刻１＝０のときのワー
プ信号のＸ軸成分Ｇｘ。

を格納している。３はＱｘ増分メモリで１ヴュー毎のＧ
ｘｏに対する増分を格納している。このＧ×ベースメモ
リ２及びＧｘ増分メモリ３の内容は第６図に示す通りで
ある。第６図（イ）はＧＸベースメモリ２の内容、（ロ
）はＧｘ増分メモリ３の内容を示している。第６図（イ
）において、ＧＸｏ（０）は時刻（０）におけるＧｘｏ
信号、ＧＸｏ（ｉ）は時刻ｉにおけるＧＸＯ信号で、時
刻（Ｉ−１＞までの■ステップで１つの波形を画いてい
る。第６図（ロ）におりる△ＧＸ（ｉ）も同様に時刻ｉ
における増分ΔＧｘの量を示していてＩステラプ分の信
号を格納している。再び第１図において、４は乗算器で
ヴューカウンタ１の出力どＧ×増分メモリ３の出力との
積を求める回路である。５は加算器でＧｘベースメモリ
２と乗算器４の出力の和を求める回路、６はＤＡコンバ
ータで加算器５のディジタル信号出力をアナログ信号に
変換づ゛る回路である。

次に上記実施例の動作を第１図を用いて説明４る。ヴュ
ーカウンタ１は読出しアドレス信号を出力してＧ×ベー
スメモリ２及びＧ×増分メモリ３に格納されている信号
を読出１゛と共に０がら始まるヴコ一番号ｎを乗算器４
に入力する。一方Ｇ×増分メモリ３からはヴューカウン
タ１がらの読出しアドレス信号によってＧ×増分信号Ｂ
が読出されて乗ｎ器４に人力される。乗算器４は前記の
ヴコーカウンタ１の出力ｎとＧ×増分メモリ３の出力Ｂ
の積をＪ１算して出力ｎ３を加算器５に入力する。Ｇ×
ベースメモリ２は同様にヴューカウンタ１の読出しアド
レス信号によって読出されたＧｘＯ信号信号和算器５に
入力し、加算器５は前記乗算器４の出力ｎ３とＧ×ベー
スメモリ２の出力Ａの和を５１篇し、（Ａ＋ｎＢ）を出
力してＤＡコンバータ６に送る。ＤＡコンバータ６は前
記のディジタル信号（Ａ＋ｎＢ）をアナログ信号に変換
して図示しない勾配磁Ｓ電源に出力する。ＧＸベースメ
モリ２の出力Ａは、第６図（イ）のＧｘ。

（０）　〜Ｑｘ　ｏ　　（Ｉ　−１）まく・のＩステッ
プから成る１ヴューの各ステップの信号であり、Ｇ×増
分メモリ３の出力Ｂも、第６図（ロ）のΔＧ×（０）〜
ΔＧＸ　　（Ｉ−１）までの■ステップから成る１ヴ］
−−の各ステップの信号であって、１ヴューが終って次
のヴューになった時Ａ及びＢ出力はＧｘｏ（０）及び八
ＧＸ　　（０）から再び繰返す。

更に進入２でヴューカウンタ１の出力ｎが（Ｎ−１）を
出力し、加算器５から（Ｉ−１＞ステップのΔ−１−（
Ｎ−１＞８の出力を得てスキャンを終る。以上のように
１回の撮影の全過程においてＧ×ベースメモリ２及びＧ
×増分メモリ３の内容は変らず、夫々のメモリには１波
形及び１組の増分データを記憶させであるだ番プなので
、所要メモリの数は少なくてすみ、従って書込みの手間
も１回の書込みだけでよく所要工数が極めて少なくてす
む。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えばディジタル信号をＤΔコンバータでアナログ信号と
した後、アナログの乗算器と加算器で演算してもよい。

又、クロック発振器を別に設けてその出力クロックによ
り読み出しを行ってもよい。

（発明の効果） 以」二詳細に説明したように、本発明によれば、少ない
メモリ量で、従って書込み］二数も少なくて必要な勾配
磁場の波形が得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はＮＭ
Ｒ−ＣＴの磁場のパルスシーケンスを示す図で、（イ）
は直交座標軸と信号との関係を示す図、（ロ）は各信号
の波形とタイミングを示す図、第４図はスライス面とス
キャン系座標軸及びマシン系座標軸の関係を示す図、第
５図はスキャン系座標軸に印加する磁場のパルスシーケ
ンスを示す図、第６図は第１図のＧｘベースメモリ２及
びＧ×増分メモリ３の内容を示す図である。 １・・・ヴューカウンタ　　２・・・Ｇ×ベースメモリ
３・・・Ｇ×増分メモリ　　４・・・乗算器５・・・加
算器　　　　　　６・・・ＤΔ］ンフンタ特許出願人　
横河メディカルシステム株式会社３　補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　東京都立川市栄町６丁目１番３号電話　０
４２５　（３６）　８５７１ ５　補正の対象 （１）明細書の図面の簡単な説明の欄 ６　補正の内容 （１）明細書第１３頁第１６行の「図、第４図は」の記
載を「図、第３図はスピンワープ法に用いる高周波磁場
及び勾配磁場印加のパルスシーケンスを示す図で、（イ
）はｘ、ｙ、ｚ軸に夫々ＱＸ　、ＧＶ　、Ｇｚの磁場を
与え、高周波磁場をＸ軸に印加する状態を示す図、（ロ
）は夫々の磁場を印加するタイミングを示す図、第４図
は」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核磁気共鳴断層撮影装置の勾配磁場及びＲＦパルス波形
   を制御する核磁気共鳴断層撮影装置用スキャンコントロ
   ーラにおいて、ヴュー番号をカウントして出力するヴュ
   ーカウンタと、勾配磁場の波形の初期値を記憶する１ヴ
   ューの長さのベースメモリと、前記勾配磁場の波形のヴ
   ュー毎の増分を記憶する１ヴューの長さの増分メモリと
   を有し、前記ベースメモリの出力Ａと、前記増分メモリ
   の出力Ｂと、前記ヴューカウンタの出力であるヴュー番
   号ｎとから（Ａ＋ｎＢ）を演算して、該（Ａ＋ｎＢ）に
   相当する波形の信号を出力とするマシン系座標軸３軸分
   の勾配出力制御装置を有することを特徴とする核磁気共
   鳴断層撮影装置用スキャンコントローラ。