JPS6368147A

JPS6368147A - 磁気共鳴装置

Info

Publication number: JPS6368147A
Application number: JP61212690A
Authority: JP
Inventors: 潔依田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-09-11
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1988-03-28

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】［産業上の利用分野コこの発明は、磁気共鳴装置に関し、特に磁気共鳴画像を
得るための高周波パルスの送信電力を短時間で効率良く
最適化できる磁気共鳴装置に関するものである。

［従来の技＃！］第４図は１例えば「医療情報学Ｊ　（１９８５年、第５
巻、第３号、ＮＭＲイメージングにおける情報処理と計
算機応用）の第２４５頁に記載された従来の磁気共鳴装
置を示すブロック図である０図において、（１）は静磁
場を発生するための磁石であり、被検体となる人体を挿
入できるように、６０〜１００ｃ＋＊の開口径を有して
いる。（２）は後述する高周波送信器（４）及び傾斜磁
場電源（８）を所定タイミングで駆動するシーケンス制
御装置である。（３）はシーケンス制御装置（２）にシ
ーケンスデータを供給すると共にシーケンス制御装置（
２）を介して入力される受信信号を取り込む計算機であ
り、メモリを内蔵すると共に所定の演算機能分有してい
る。

（４）はシーケンス制御装置（２）からの変調信号に応
じて高周波を送信する高周波送信器、（５）は高周波送
信器（４）により駆動されて所定の高周波パルスを出力
する送信コイルである。（６）は受信コイルであり、各
コイル（５）及び（６）内に挿入された被検体（図示せ
ず）からの磁気共鳴信号（ＮＭＲ受信信号）を受信する
ようになっている。（７）は受信コイルく６）からの受
信信号をシーケンス制御装置（２）に出力する高周波受
信器である。

（８）は傾斜磁場電源であり、各直交軸Ｘ、Ｙ、Ｚ方向
に対応した３個の傾斜磁場電源（８ａ）〜（８ｃ）から
なっている、（９）は傾斜磁場電源（８）により駆動さ
れ、Ｘ、Ｙ−Ｚ方向に適宜傾斜磁場を発生するための傾
斜磁場コイル、（１０）は計算機（３）に対し所望のデ
ータを入力するための操作卓、（１１）は高周波送信器
（４）と送信コイル（５）との間に挿入されたインピー
ダンス整合器、（１２）は受信コイル（６）と高周波受
信器（７）との間に挿入されたインピーダンス整合器で
ある。又、インピーダンス整合器（１１）及び（１２）
は、送信コイル（５）又は受信コイル（６）と共にそれ
ぞれ送信プローブ及び受信プローブを楕成し、更に、こ
れらは全体で高周波プローブを構成している。

従来の磁気共ｎＩ！装置は上記のように構成され、磁石
（１）、送信コイル（５）、受信コイル（６〉及び傾斜
磁場コイル（９）内に被検体となる人体を挿入し、被検
体に対し静磁場及び傾斜磁場を印加すると共に、被検体
内の核スピンを９０”又は１８０゛倒すための９０°、
１８０°の高周波パルスを適宜印加して、所望の磁気共
鳴信号を受信するようになっている。

更に、シーケンス制御装置（２）は、人体に対して高周
波パルスを照射すると共に、被検体から放射される受信
信号のサンプリング及び加算平均、傾斜磁場の制で卸な
どを行うが、シーケンス制御装置（２）はプログラマブ
ルなので、これら受信信号の計測シーケンスは任怠に組
み換え可能である。

通常、この計測シーケンスは計算機（３〉内で組まれ、
データとしてシーケンス制御装置（２）に送られる。シ
ーケンス制御装置（２）はこのデータ即ち命令を解読し
、高周波送信器（４）及び傾斜磁場電源（８）に必要な
信号を出力すると共に、被検体から受信コイル（６）を
介して入力される受信信号即ちＮＭＲ信号をサンプリン
グする。従って、受信信号の計測中において、計算機（
３）は全く独立に動くことができる。

高周波送信器（４）は、シーケンス制御装置（２）から
の変調信号に従って、共鳴周波数で発振する発振器出力
を、変調後、電力増幅し、インピーダンス整合器（１１
）を介して送信コイル（５）に送る。

一方、受信コイル（６）から得られる受信信号は、イン
ピーダンス整合器（１２）を介して高周波受信器（７）
に入力される。このような、送受信を別々のコイル（５
）及び（６）で行うクロスコイル方式は、胴体とは径の
異なる頭部のみの画像を取得する場合などに用いられ、
全身の画像を得るときは送信コイル（５）が受信コイル
（６）と兼ねるのが一般的である。

又、高周波受信器（７）においては、位相怒知検吊器（
Ｐｈａｓｅ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）
により受信信号が直角位相検波され、１０〜３０ｋＨｚ
帯域幅を持つ２つの信号がシーケンス制御装置く２）に
送られた後、ディジタル量に変換される。高周波系で扱
われる周波数帯域は、磁場強度が０．０４〜２．ＯＴ　
（テスラ）において１．７〜８５ＭＨｚである。

更に、へ〇変換器としては、１２〜１５ビツトのものが
使用され、最大１６回の加算が行なわれたデータを処理
することを考慮して、１６〜１９ビツトのデータを扱う
必要がある。

傾斜磁場電源（８〉は、シーケンス制御装置（２）から
の指令により、傾斜磁場コイル（９）に矩形波状の電流
を流す、傾斜磁場のスイッチング時の過渡現象は信号に
雑音が混入する原因となるため、このときのスイッチン
グは可能な限り高速に行う必要がある０通常のイメージ
ングで使用される磁場傾斜は、０．１′０．５Ｇ　ａｕ
ｓｓ／　ｃｍにおいて約４０〜２００Ａの電流を１１以
下でスイッチングしている。これら計算機（３）を含む
全体の操作は操作卓（１０）により行う。

ところで、一般に、被検体から受信コイル（６）を介し
て得られる受信信号の強度特性は、高周波送信器（４）
から供給される高周波パルスの送信電力の大きさに対し
非線形であると共に、被検体によって異なる。従って、
被検体の違いに応じてその都度最適な送信電力を設定す
るため、まず送信電力を十分小さい値に設定し、受信信
号強度を検出しながら次第に増加させて最適値を得ると
いう方法を採用している。

［発明が解決しようとする問題点コ従来の磁気共鳴装置は以上のように、被検体からの受信
信号の強度を測定する場合、被検体が異なる毎に送信電
力を毎回十分小さな値から次第に増加させる必要がある
ため、被検体に応じて送信電力を設定するのに多くの時
間がかかるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、送信電力を所定のｉｎ値に設定するまでの所
要時間を短縮できる磁気共鳴装置を得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る磁気共鳴装置は、高周波プローブのＱ値
を検出する手段と、このＱ値から高周波パルスの送信電
力を求める手段とを備えたものである。

［作用］この発明においては、被検体を挿入した状態でインピー
ダンス調整後の高周波プローブのＱ値を求め、Ｑ値と送
信電力とが逆比例することを考慮してＱ値に対応した高
周波パルスを与える送信電力を得る。

［実施例コ以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（１
）〜（１２）は前述の従来装置と同様のものである。惨（１３）は計３！ｆｉ（３）からの指令と後述するイン
ピーダンス検出器（１４）からの反射波信号及び進行波
信号（検出信号）とに従って各インピーダンス整合器（
１１）及び（１２）を整合調整するためのインピーダン
ス制御回路である。

（１４〉は高周波送信器（４）と送信プローブとの間に
挿入された方向性結合器からなるインピーダンス検出回
路であり、その検出信号はインピーダンス制御回路（１
３）に印加されている。又、インピーダンス検出器（１
４）からの反射波信号の一部は、インピーダンス制御回
路（１３）を介して計算機（３）内にも印加され、イン
ピーダンス検出器（１４）は計算機（３）と共に高周波
プローブのＱ値を検出する手段を構成している。更に、
計算機（３）内のメモリは、後述するＱ値と送信電力と
の対応表を格納し、送信電力を求める手段を構成してい
る。

第２図はインピーダンス検出口１７８（１４）がら得ら
れる反射波信号の強度と高周波パルスの周波数との関係
を示す特性図であり５、高周波送信器（４）がら周波数
掃引された１　ｍ　”ｖＶ程度の微弱な高周波信号を出
力して測定されたものである。

上記の実際の動作は計算機（３）内のメモリに格納され
ており、第３図のフローチャート図に従うプログラムに
より行なわれている。

次に、第１図〜第３図を参照しながら、この発明の一実
施例の動作について説明する。

まず、インピーダンス制御回路（１３）は、被検体を挿
入した状聾において、インピーダンス検出器（１４〉か
らの反射波信号及び進行波信号に基づき、送信プローブ
のインピーダンス整合器（１１）の容呈値を適切に制御
してインピーダンスの整合調整を行う（ステップＳ１）
、このとき、受信プローブのインピーダンス整合器（１
２）も調整される。

次に、計算機（３）はインピーダンス検出器（１４）か
らの反射波信号を取り込み、第２図に示すような反射波
信号の強度特性を得る。そして、反射波信号の極小点の
周波数ｆｏと、反射波信号がフラット部から一３ｄＢ以
上減衰した点の周波数帯域幅Δｆとから、送信プローブ
（高周波プローブ）のＱ値を測定する（ステップＳ２）
。このときのＱ値は、Ｑ　＝　ｆ、／Δｆにより求まる。。

次に、計算機（３）のメモリ内の表により、９０°パル
ス及び１８０＠パルスを与える送信電力Ｐ、。、Ｐ、、
。

を初期設定する（ステップＳ３）。

ここで、送信電力をＰ、送信コイル（５）の損失をｒ、
送信コイル（５）のインダクタンスをし、及び送信コイ
ル（５）に流れる電流をｉとすると、Ｐ＝ｉ２ｒＱ　＝　２　ｘ　ｆ　ｏ　Ｌ　／　ｒとなる。９０°パルスを与える電流ｉは被検体によらず
一定であるから、９０°パルスを与える送信電力Ｐ、。

は、Ｐつ０ｃＣｒ　　　　・・・　■ で表わされる。又、ｆｏ及びＬは定数なので、Ｑ　ｏｃ
　１　／　ｒ　　　・・・　■で表わされる。■、■式
から、Ｐ　＊ｏｏｃ１　／　Ｑとなる、又、同様に１８０°パルスを与える送信電力ｐ
Ｈｔ＋についても、Ｐｌ、。ＣＣＩ／Ｑとなる。

各送信電力とＱ値の逆数との間の比例定数は送信プロー
ブを決めれば一意的に決定するので、予め、各送信電力
Ｐ、。及びＰｌ。と送信プローブのＱ値との対応表をメ
モリ内に作成しておく、この対応表を参照することによ
り、被検体負荷後の高周波プローブのＱ値を測定すれば
、被検体に応じて９０°パルス及び１８０°パルスを与
える送信電力が求まる。

例えば、予め標準試料から求められた既知のＱ値即ちＱ
。及びそのときの高周波送信電力Ｐ０に対し、検出され
たＱ値及びそのときの送信電力Ｐとの関係は、Ｐ　Ｑ　＝　Ｐ　ｏ　Ｑ　。

が成り立つことは知られているので、反射波信号から検
出されたＱ値に対応する送信電力Ｐは、Ｐ　＝Ｐ　ｏ　
Ｑ　ｏ　／　Ｑ　　　”’　　■から計算により求まる
。従って、０式がら送信電力Ｐを予め異なるＱ値に関し
て計算して求めておき、計算ｆｉ（３）内のメモリに対
応表として格納しておく。

更に、必要ならば、初期設定誤差を小さくするために、
ステップＳ３で求めた送信電力値を初期設定値として、
ＮＭＲ信号の強度により微調整する（ステップＳ４〉。

ここで、９０°パルスとは、受信されるＮＭＲ信号が最
大になる送信電力であり、１８０°パルスとは受信信号
が最小（零）になる送信電力である。

尚、上記実施例では反射波信号から求められたＱ値に対
し、対応表から各送信電力Ｐ　ｓｏ、Ｐ　＋ｎｏを求め
たが、計算に時間がかかることを考慮しなければ、その
都度０式から計算で求めてもよい。

又、高周波プローブのＱ値を検出する手段としてインピ
ーダンス検出器（１４）を用いたが、高周波プローブ内
に被検体と共に挿入されたサーチコイル（図示せず）を
用いてもよい。

［発明の効果コ以上のようにこの発明によれば、高周波プローブのＱ値
を検出する手段と、このＱｔｆから高周波パルスの送信
電力を求める手段とを備え、被検体を挿入した状態でイ
ンピーダンス調整後の高周波プローブのＱ値を求め、Ｑ
値に基づいて送信電力を自動設定するようにしたので、
短時間で効率良く高周波パルスの送信電力が設定可能な
磁気共鳴装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例により得られる反射波信号と高周
波パルスの周波数との関係を示す特性図、第３図は第１
図内の計算機のプログラム動作を示すフローチャート図
、第４図は従来の磁気共鳴装置を示すブロック図である
。（３）・・・計算機　　　　　（４）・・・高周波送信
器（５）・・・送信コイル　　　（６）・・・受信コイ
ル（７）・・・高周波受信器（１４）・・・インピーダンス検出器Ｐ９゜・・・９０°パルスの送信電力Ｐ目。・・・１８０°パルスの送信電力Ｓ２・・・送信
プローブのＱ値を測定するステップＳ３・・・高周波パ
ルスの送信電力を求めるステップＳ４・・・送信電力を
微調整するステップ尚、図中、同一符号は同−又は相当
部分を示す。ｔ。 →周波数ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体に対し静磁場及び傾斜磁場を印加すると共
に所定の高周波パルスを印加して、前記被検体からの磁
気共鳴信号を得る磁気共鳴装置において、前記高周波パ
ルスを前記被検体に印加するための高周波プローブのＱ
値を検出する手段と、前記Ｑ値に基づいて前記高周波パ
ルスの送信電力を求める手段とを備えたことを特徴とす
る磁気共鳴装置。
（２）Ｑ値を検出する手段は、高周波送信器と送信プロ
ーブとの間に挿入された方向性結合器からなるインピー
ダンス検出器であり、このインピーダンス結合器からの
反射波信号の周波数特性に基づいて前記Ｑ値を求めるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
磁気共鳴装置。
（３）Ｑ値を検出する手段は、高周波プローブ内に挿入
されるサーチコイルであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の磁気共鳴装置。
（４）送信電力を求める手段は、高周波プローブのＱ値
と前記送信電力との対応表を格納したメモリを有し、こ
の対応表に基づいて前記送信電力を求めるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
れかに記載の磁気共鳴装置。
（５）送信電力を求める手段は、標準試料に対するＱ値
及び送信電力に基づいて、各Ｑ値に対する送信電力を計
算により求めるようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の磁気共鳴装置
。
（６）送信電力を求める手段は、磁気共鳴信号の強度に
基づいて、送信電力を微調整する手段を備えたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに
記載の磁気共鳴装置。
（７）高周波パルスは、９０°パルス及び１８０°パル
スであり、前記９０°パルスの送信電力は磁気共鳴信号
強度を最大とする値であり、前記１８０°パルスの送信
電力は前記磁気共鳴信号強度を最小とする値であること
を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の磁気共鳴装置
。