JPS6359945A - 磁気共鳴映像装置 - 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） 本発明は磁気共鳴映像装置に係り、特に静磁場の時間的
変化の影響を補正するシステムに関する。

（従来の技術） 磁気共鳴映像法は周知のように、固有のスピンとそれに
付随する核磁気能率の集団が強度ＨＤの一様な静磁場中
に置かれたときに、 ｆＯ＝２πγＨｏ　　　　−（り （γは磁気回転比と呼ばれ、原子核の種類に固有の定数
である） で決まる周波数で回転（る＾周波磁場のエネルギーを共
鳴域に吸収することを利用して、分子の化学的および物
理的な微視的情報を得る手法である。

この磁気共鳴映像法を用いることにより、被検体内の特
定原子核（水および脂肪中の水素原子核など）の空間的
分布を示す画像が得られる。

このような磁気共鳴映像装置において、画像を正しく得
るためには静磁場強度Ｈａを時間的に一定に保つ必要が
ある。静磁場強度Ｈｏが変動すると、（１）式の関係よ
り高周波磁場の周波数ｆａに所望の特定原子核が共鳴し
なくなってしまい、同一核種の情報を正しく取出せなく
なるからである。

静磁場強度Ｈａを一定に保つ方法として、従来よりＮＭ
Ｒロックという手法が知られている。これは静磁場中に
内容の判明しているサンプル媒質（例えば重水等）を置
いて、それに誘起される磁気共鳴信号の周波数（磁気共
鳴周波数）をモニタし、この周波数がずれていれば静磁
場強度が設定値より変化していると判断して、静磁場強
度補正コイルに電流を流し、静磁場強度Ｈａを補正する
ものである。

この方法において、磁気共鳴周波数のずれは、検出され
た磁気共鳴信号を高周波磁場と同じ周波数ｆ、の信号を
基準信号として直交位相検波することによって判定され
る。磁気共鳴周波数が高周波磁場の周波数ｆｏに正しく
一致していれば、直交位相検波出力の虚数部が零となる
ので、この虚数部が零となるように静磁場強度Ｈａを補
正すればよい。

しかしながら、静磁場強度ＨＤの変動は非常に微小であ
り、それによる磁気共鳴周波数のずれ最も極めて僅かな
ので、直交検波出力の虚数部は直流に近い。従って、静
磁場強度補正コイルに補正電流を供給するために直交検
波出力の虚数部を増幅する直流増幅器にオフセットやド
リフトがあると、これらの影響で静磁場強度１−ｔｏを
正しく補正することが難しくなる。

一方、静磁場強度Ｈｏを補正する代わりに、被検体に印
加される高周波磁場の周波数を補正することも考えられ
るが、その場合も同様の問題が発生する。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術では、直交位相検波出力の虚数部
を増幅するために設けられる直流増幅器のオフセットや
ドリフトの影響で、静磁場強度の変動に対して磁気共鳴
周波数を一定に保つことが困難であった。

本発明は直流増幅器のオフセットやドリフトの影響を受
けずに、静磁場強度の変動を確実に検出し、それに基づ
いて静磁場強度あるいは高周波磁場の周波数を補正する
ことにより磁気共鳴周波数を一定にすることができる磁
気共鳴映像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） 本発明は上記目的を達成するため、被検体に作用する静
磁場中に置かれたサンプル媒質に高周波磁場を印加して
、サンプル媒質内に誘起される磁気共鳴信号を検出し、
この磁気共鳴信号をサンプル媒質への高周波磁場の周波
数の基準信号を用いて直交位相検波し、この直交位相検
波出力の虚数部を直流増幅器で増幅して、静磁場強度ま
たは被検体に印加される高周波磁場の周波数を補正する
に当り、サンプル媒質に高周波磁場を印加する直前およ
び印加した直後の直流増幅器の出力値をそれぞれ記憶す
る第１および第２の記憶手段と、これら第１および第２
の記憶手段の記憶値の差を求める手段を設け、この差が
零となるように静磁場強度または被検体に印加される高
周波磁場の周波数を制御することを特徴とする。

（作用） サンプル媒質に高周波磁場を印加する直前の直流増幅器
の出力値を記憶する第１の記憶手段には、高周波磁場印
加前では直交位相検波出力が零なので、直流増幅器のオ
フセットやドリフトに基づく出力成分の値のみが記憶さ
れる。

一方、高周波磁場印加直後の直流増幅器の出力値を記憶
する第２の記憶手段には、サンプル媒質からの磁気共鳴
信号の直交検波出力の虚数部と、第１の記憶手段に記憶
されているのと同じ直流増幅器のオフセットやドリフト
に基づく出力成分との和が記憶される。

従って、これら第１および第２の記憶手段の記憶値の差
をとると、直流増幅器のオフセットやドリフトに基づく
出力成分は相殺されるので、これらの影響を受けずに静
磁場強度や被検体に印加される高周波磁場の周波数を補
正することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装置の本
発明に関する要部のみの構成を示すブロック図である。

また、第２図は第１図の動作を説明するための主要なタ
イミングパルスを示すタイムチャートである。

第１図において、発振器１はサンプル媒質に印加する高
周波磁場の周波数を有する高周波信号からなる基準信号
を発生するものであり、この発振器１からの基準信号は
二分岐され、一方において変調器２に入力される。変調
器２はコンビコータ３から周期的にＮＭＲロックパルス
と称されるタイミングパルスＭＲＬの供給を受け、発振
器１からの基準信号を搬送波として振幅変調を行なう。

換言すれば、タイミングパルスＭＲＬの期間だけ、発振
器１からの基準信号（高周波信号）が変調器２から取出
される。

変調器２の出力は電力増幅器４で増幅された後、送信コ
イル５に供給される。送信コイル５は受信コイル７と共
に、被検体（例えば人体）が置かれた静磁場中に置かれ
ているサンプル媒質（例えば重水）６に近接して設置さ
れている。サンプル媒質６は、被検体く図示せず）が置
かれた静磁場中に設けられている。ここで、発振器１の
発振周波数、すなわち基準信号の周波数は所定の静磁場
強度Ｈａの下でのサンプル媒質６の磁気共鳴周波数（ｆ
ｏ　）と等しく設定されている。

送信コイル５に電力増幅器４から高周波信号が供給され
ると、これにより生成される高周波磁場によってサンプ
ル媒質６内に磁気共鳴が誘起され、横磁化が発生する。

この横磁化によって受信コイル７０両端に磁気共鳴信号
が誘起される。受信コイル７で電気信号として検出され
た磁気共鳴信号は、高周波増幅器８で所定レベルまで増
幅された後、直交位相検波回路９に入力される。

直交位相検波回路９は発振器１から基準信号の供給を受
け、これを用いて高周波増幅器８からの磁気共鳴信号を
直交位相検波する。すなわち、発振器１からの基準信号
およびこれを９０°位相シフトした基準信号によって磁
気共鳴信号を位相検波し、それぞれの基準信号に対応し
た検波出力として実数部および虚数部を出力する。受信
コイル７で検出された磁気共鳴信号はＦＴＤＣ自由ｙ、
ｌｌ減衰）と坪ばれる減衰を示し、磁気共鳴周波数ｆ、
で振幅変調されている。従って、静磁場強度Ｈｏが規定
値を保っていれば、発振器１からの基準信号、つまり磁
気共鳴信号と同相の基準信号に対応した位相検波出力（
実数部）はＦＩＤを示し、位相がこれと９０゛異なる基
準信号に対応した位相検波出力（虚数部）は零となる。

直交位相検波回路９の出力は虚数部のみ取出され、直流
増幅器１０によって増幅される。直流増幅器１０は位相
検波回路９の出力が非常に微小であるために、必ず必要
なものである。この直流増幅器１０の出力はスイッチ１
１によってディスプレイ１２またはサンプルホールド回
路１３．１５に供給される。ディスプレイ１２は例えば
ＣＲＴ−ディスプレイであり、直流増幅器１０の出力波
形を表示する。サンプルホールド回路１３の出力は、さ
らにサンプルホールド回路１４に入力される。

サンプルホールド回路１３はタイミングパルスＭＲＬの
直前にコンピュータ３から発生されるサンプリングパル
スＳＡＭ１によって、スイッチ１１を介して入力される
直流増幅器１０の出力値をサンプルホールドし、またサ
ンプルホールド回路１４．１５はタイミングパルスＭＲ
Ｌの直後（具体的には磁気共鳴信号が検出される時刻）
にコンピュータ３から発生されるサンプリングパルスＳ
ＡＭ２によって、サンプルホールド回路１３の出力値お
よびスイッチ１１を介して入力される直流増幅器１０の
出力値をそれぞれサンプルホールドする。ここで、サン
プルホールド回路１３゜１４は第１の記憶手段を構成し
、サンプルホールド回路１５は第２の記憶手段を構成し
ている。

サンプルホールド回路１４．１５の出力は差動増幅器１
６の２つの入力端に印加されてその差が１ｏ− 求められ、この差動増幅器１６の出力から静磁場強度補
正コイル１７に補正電流が供給される。

次に、本実施例の装置の動作を説明する。

まず、スイッチ１８により差動増幅器１６の出力端をダ
ミー抵抗１９側に接続した状態（静磁場補正用コイル１
７に電流を供給しない状態）とし、その状態でタイミン
グパルスＭＲＬを発生させて、サンプル媒質６からの磁
気共鳴信号を検出する。

このとき、スイッチ１１をディスプレイ１２側に倒して
おき、ディスプレイ１２で直流増幅器１０の出力波形を
観測する。

静磁場強度Ｈｏは必ずしも最初に設定した通りの値には
保たれず、従って最初に決定した基準信りの周波数とサ
ンプル媒質の磁気共鳴周波数（１−ｔｏで決まる）とは
一般に一致しない。その場合、直交位相検波回路９の出
力の虚数部も零とならない。そこで、直流増幅器１０の
出力が零となるように発振器１の発振周波数、つまり基
準信号の周波数を調整する。

このように基準信号の周波数を調整した後、もし直交位
相検波回路９の出力の虚数部が再び零からずれたとする
と、それは静磁場強度１−（ｏがずれたことを示してい
る。そこで、直流増幅器１０を介して静磁場補正コイル
１７に電流を流して、虚数部が零となるように静磁場強
度Ｈａを補正づればよいが、このようにすると直流増幅
器１０のオフセラ１〜やドリフトの影響で、虚数部が零
のときにも直流増幅器１０の出ツノにはある出力成分が
生じてしまうので、静磁場強度Ｈｅは正しく補正されな
い。そこで、本実施例では次のようにして直流増幅器１
０のオフセラ１−やドリフトの影響を除去づる。

すなわち、上記の調整が終了したら実際の映像化のため
のシーケンスに移行するが、その際スイッチ１１を切換
えてサンプルホールド回路１３゜１４１１に接続でる。

そして、周期的に発生ずるタイミングパルスＭＲＬの直
前に発生されるサンプリングパルスＳＡＭ１をサンプル
ホールド１３に供給し、直流増幅器１０のオフセットや
ドリフトに基づく出力値をサンプルホールドする。

次に、スイッチ１８を静磁場強度補正コイル１７側に切
換えて、タイミングパルスＭＲＬの発生により送信コイ
ル５によってサンプル媒質６に高周波磁場を印加し、そ
の直後、すなわちサンプル媒質６から磁気共鳴信号が検
出されたときに、もう一つのサンプリングパルスＳＡＭ
２をサンプルホールド回路１４．１５に供給し、そのと
きのサンプルホールド回路１３の出力値および直流増幅
器１０の出力値をサンプルホールドする。

この場合、サンプルホールド回路１５によってホールド
されている直流増幅器１０の出力値は、サンプル媒質６
からの磁気共鳴信号の直交検波出力の虚数部と、直流増
幅器１０のオフセットやドリフトに基づく出力成分との
和である。また、サンプルホールド回路１４の出力値、
すなわちサンプルホールド回路１３から転送された出力
値は、直流増幅器１０のオフセットやドリフトに基づく
出力成分のみの値である。従って、差動増幅器１６によ
り両サンプルホールド回路１４．１５の差をとると、直
流増幅器１０のオフセットやトリフトに基づく出力成分
は相殺されるので、この差動増幅器１６から静磁場強度
補正コイル１７に補正電流を供給し、差動増幅器１６の
出力が零となるように静磁場強度１−１０を制御すれば
、これらのオフセットやドリフトの影響を受けずに、静
磁場強度Ｈａの正しい補正が可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
次のように種々変形して実施することが可能である。上
記実施例では静磁場補正コイル１７に電流を供給して、
静磁場強度そのものの時間的変動補正するようにしたが
、（１）式から明らかなように静磁場強度Ｈａが変化す
ることは、高周波磁場の周波数ｆｏが変化することと等
価なので、高周波磁場の周波数を！＋１１１１すること
によって、静磁場強度の時間的変動を補償するようにし
ても同様の効果が得られる。その場合、例えば被検体に
印加する高周波磁場の周波数を与える基準信号の周波数
を差動増幅器１６の出力に基づいてＩ制御する構成とす
ればよい。

また、上記実施例では第１の記憶手段にサンプルホール
ド回路１３．１４を用い、第２の記憶手段にサンプルボ
ールド回路１５を用いたが、Δ／Ｄ変換器とディジタル
メモリの組合せにしてもよい。その場合、２つのサンプ
ルボールド回路１３゜１４で実現されていた第１の記憶
手段は一つのディジタルメモリで実現することができる
。さらに、差動増幅器１６についてもディジタル的な減
算回路によって置換えることができる。

また、第２図に示した各種のタイミングパルスを発生す
る手段は、コンピュータである必要はなく、専用のタイ
ミング発生器であってもよいし、遅延回路を組合わせた
ものであっても構わない。

［発明の効果コ 本発明によれば、直交位相検波出力の虚数部を増幅する
直流増幅器のオフセットやドリフトの影響を受けするこ
となく、静磁場強度の変動を正しく検出できるので、静
磁場強度あるいは高周波磁場の周波数を適確に補正して
磁気共鳴周波数を一定に保つことが可能な磁気共鳴映像
装置を提供プることができる。

【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映像装置の要
部構成を示すブロック図、第２図はその動作を説明する
ためのタイムヂャートである。 １・・・発振器（Ｍ単信号発生手段〉、２・・・変調器
、３・・・コンビコータ、４・・・高周波電力増幅器、
５・・・送信コイル、６・・・サンプル媒質、７・・・
受信コイル、８・・・高周波増幅器、９・・・直交位相
検波回路、１０・・・直流増幅器、１１・・・スイッチ
、１２・・・ディスプレイ、１３．１４・・・サンプル
ホールド回路（第１の記憶手段）、１５・・・サンプル
ホールド回路（第２の記憶手段）、１６・・・差動増幅
器、１７・・・静磁場強度補正コイル、１８スイツヂ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に一様な静磁場および高周波磁場を印加し、被検
   体から磁気共鳴信号を検出して映像化を行なう磁気共鳴
   映像装置において、高周波の基準信号発生手段と、この
   基準信号に基づいて前記静磁場中に置かれたサンプル媒
   質に高周波磁場を印加する手段と、この高周波磁場の印
   加により前記サンプル媒質内に誘起される磁気共鳴信号
   を検出する手段と、この磁気共鳴信号を前記基準信号を
   用いて直交位相検波する手段と、この直交位相検波出力
   の虚数部を増幅する直流増幅器と、前記サンプル媒質に
   高周波磁場を印加する直前の前記直流増幅器の出力値を
   記憶する第１の記憶手段と、前記サンプル媒質に高周波
   磁場を印加した直後の前記直流増幅器の出力値を記憶す
   る第２の記憶手段と、これら第１および第２の記憶手段
   の記憶値の差を求める手段と、この手段により得られた
   差が零となるように前記静磁場の強度または前記被検体
   に印加される高周波磁場の周波数を調整する手段とを備
   えたことを特徴とする磁気共鳴映像装置。