JPH0231737A - 核磁気共鳴装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は核磁気共鳴現象を利用して人体の断面を撮像
しこの画像を基に医療診断を行うための核磁気共鳴装置
（以下、ＭＨＩ装置と称する）に関する。

〔従来の技術〕

ＭＲＩ装置は患者である被検体を均一磁場コイルが生成
した高度に均一な静磁場におき、この静磁場の強度に比
例した原子核の共鳴周波数に一致した周波数の高周波パ
ルスを第２図に示す高周波パルス発信装置１０２によっ
て発信させ、高周波送信コイル１０３によって被検体に
照射して原子核に共鳴を起こさせ、この高周波パルスの
照射を停止した後自由誘Ｓ減衰信号、略してＦＩＤ信号
と称されている共鳴している原子核が放射する電磁波を
高周波受信コイル１０５で受信し、これを高周波受信装
置１０４で増幅しディジタル信号に変換した上でコンピ
ュータの本体であるＣＰＵｌ０Ｉに入力し、このＣＰＵ
ｌ０Ｉにより演算処理して画像信号とした上で表示装置
１０８に撮像断面画像を表示する。

高周波パルスを照射する際には、まず、撮像断面に直角
の方向に直線的に磁場の強度が変化する傾斜磁場を重畳
することにより核磁気共鳴が生ずる空間を薄い板状の空
間に決定することにより撮像断面を設定する。ついで、
この撮像断面に平行な一方向に磁場の強度が直線的に変
化する傾斜磁場を均一磁場に重畳することにより、共鳴
周波数をこの方向に変化させることによりＦＥＤ信号に
含まれる周波数の違いが撮像断面内の一方向の位置に対
応することになるので、この方向を変えて撮像断面内の
信号を繰り返し受信することにより撮像断面画像を構成
するに必要な信号を得ることができる。

第３図はＭＲＩマグネットの一部を切り欠いた斜視図で
あり、均一磁場コイル１の内部に形成される均一磁場の
中心に患者である被検体７が仰向けに寝ている状態で断
層画像を得るべき位置に配置される。この図で、頭から
足の方向を２軸、頭が向いている方向をｙ軸、両肩に平
行な方向をｙ軸とすると、頭部が均一磁場の中心として
のＸ。

ｙ＋　　”の三次元座標の原点位置に配置されている状
態を示しており、この頭部を囲むようにして高周波電磁
場をＸ軸方向に生成する高周波コイル５が配置され、更
にその外側に傾斜磁場を生成するコイルとして、２方向
傾斜磁場コイル３Ｚ、Ｘ方向傾斜磁場コイル３Ｙ、ｘ方
向傾斜磁場コイル３Ｘの３つの方向に傾斜磁場を生成す
る３つのコイルが配置されており、これらの傾斜磁場コ
イルによって任意の方向に磁場の強度が直線的に変化す
る傾斜磁場を生成することができる。

第４図は高周波パルスの照射や傾斜磁場の印加の時系列
の一例を示すチャート図であるが、このような電気パル
スの時系列はパルス系列と称されており種々の方法が考
案されている。この図はフーリエ変換ズーグマトグラフ
ィ法と称されているパルス系列で、ＭＨＩ装置のパルス
系列の中で最も基本的なものである。この図では撮像断
面は第３図のｘｙ断面である横断面としてあり、したが
ってこの撮像断面を設定するのは２方向傾斜磁場である
。この図に示す■の時間内に２方向傾斜磁場が印加され
その間に高周波パルスを１５０μｓｅｃ程度の間照射し
て原子核のスピンの方向を均一磁場の方向から９０変回
転させるが、このような高周波パルスは９０度パルスと
称されており、このとき共鳴するのは２方向に直角な１
つの平面だけに限定される。■の時間ではＸ方向傾斜磁
場とＸ方向傾斜磁場とを印加した上でＦＩＤ信号を受信
する。■の時間の間に原子核の共鳴は減衰し、次のステ
ップの■に到るまでに実質的に零になる。

■では■のときと同じ２方向傾斜磁場を印加して高周波
パルスを照射し、■の場合と同じ断面の原子核を共鳴さ
せ、■のステップにおいてＸ方向傾斜磁場とＸ方向傾斜
磁場を印加した上でＦＩＤ信号を受信する。■の場合と
違うのはＸ方向傾斜磁場の強度が異なっている点だけで
ある。一つのＸ方向傾斜磁場との強度によって撮像断面
のｙ軸に平行な１本の線上の画像データが得られる。Ｘ
方向傾斜磁場を撮像断面の最上に相当する強度から最下
に相当する強度まで所定のステップで変化させて前述の
ようなパルス系列でＦＥＤ信号を受信することにより１
枚の断面像を作成するための情報を得ることができる。

１枚の断面画像を構成するのに必要なＸ方向傾斜磁場の
強度のステップ数は約２００であるので、前述のＦＩＤ
信号の受信を２００回繰り返すことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような繰り返しの間隔である第４図の時
間間隔Ｔは数分の１秒ないし１秒程度が必要であるので
、１枚の断面画像を・得るためには、数分程度の時間を
必要とし、この間患者を撮像状態に拘束していなければ
ならない０頭部断面画像を対象とするときには、適当な
固定法により頭が動かないように保持することは比較的
容易であるが、胴体部を対象とする場合は呼吸による被
検体の体動の影響は避けられず、前述のようにｙ方向傾
斜磁場の強度を変えることによりＸ軸に平行な直線上の
画像情報をｙ方向位置をずらせながら順次取ってゆく際
に、異なるｙ座ＩｊＩ４ｔ１の情報のそれぞれが同一の
断面画像のものでなくなり、得られた情報に基づいてコ
ンピュータ処理して構成された断面画像が実際のものと
は異なった歪んだ画像が得られることになる。ＭＨＩ装
置における画像の歪みは一般にアーティファクトと称さ
れているが、このようなアーティファクトが生ずること
により医療診断の際の誤診の原因になるという問題があ
る。

この発明は、被検体の周期的な体動によるアーティファ
クトを抑制し医療診断の際に誤診をする恐れのない核磁
気共鳴装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明によれば、核磁気
共鳴現象を利用して被検体の断面を１ｉ像しこの画像を
基に医療診断を行うための核磁気共鳴装置であって、高
周波パルスを被検体に照射するための送信アンテナ及び
照射された高周波パルスによって核磁気共鳴を生じた原
子核が放射する共鳴信号を受信するための受信アンテナ
を兼ねた高周波コイルと、前記高周波パルスを生成する
送信装置と前記受信信号を処理する高周波受信装置とを
兼ねた高周波送受信装置と、この高周波送受信装置によ
って処理された受信信号を入力信号として所定の演算に
より断層画像を生成し表示するとともに前記高周波送受
信装置の送信時点を制御するコンピュータとを備えた核
磁気共鳴装置において、前記高周波コイルと前記高周波
送受信装置との間に設け前記高周波コイルとこの高周波
コイルに並列に設けられた整合回路とを１つのインピー
ダンス回路とするインピーダンスブリッジと、このイン
ピーダンスブリッジの出力信号を人力信号としてこの入
力信号の変化に比例したディジタル信号に変換するイン
ピーダンス変化検出器とを備え、このインピーダンス変
化検出器の出力信号を入力信号として前記コンピュータ
がインピーダンスの周期的変化に同量して前記高周波送
受信装置による高周波パルスの送信時点を制御するもの
とする。

〔作用〕

この発明の構成において、高周波送受（３装置の高周波
電源の機能を利用して高周波送受信装置と高周波コイル
との間にインピーダンスブリッジを設け、高周波コイル
と整合回路との並列回路をこのインピーダンスブリッジ
の平衡回路の１つのインピーダンスとすることにより高
周波コイルの僅かのインピーダンスの変化を高感度に検
出することができる。検出されたインピーダンスブリッ
ジの出力信号の変化僅をインピーダンス変化検出器でコ
ンビエータの入力信号に適したディジタル信号に変換し
た上でコンピュータに入力し、コンピュータによってこ
の入力信号を基にして体動の周期を演算により求めこの
周期に基づいて高周波送受信装置の高周波パルスの送信
時点を制御することにより常に被検体の断層面の状態が
同一の時点での画像データを得ることができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示すブロック図で、高周波コイル１１
に直並列の２つの可変コンデンサでなる整合回路１２が
接続されており、高周波送受信装置！１４側からみたイ
ンピーダンスが純抵抗になるようにこの整合回路１２の
２つの可変コンデンサが調整される。コンピュータ１６
は高周波送受信装置１４の高周波パルスの送信時点の制
御を行うとともに受信信号を入力信号として演算処理し
断層画像を生成し必要に応じてコンピュータ１６に付属
の表示装置に表示したり記憶装置に記憶したりする。こ
れらは第２図のＭＲ［装置の構成の一部を別の表現で示
したものであり、従来技術と共通の部分である。

高周波送受信装置１４と整合回路１２との間にインピー
ダンスブリッジ１３を設けて高周波コイル１１と整合回
路１２とをブリッジ回路の１つのインピーダンスとする
。被検体が高周波コイル内に配置された状態でこのイン
ピーダンスブリッジ１３を平衡状態に設定する。インピ
ーダンスブリッジ１３の出力信号を入力信号とするイン
ピーダンス変化検出器１５はインピーダンスブリッジ１
３の出力信号の変化に比例した量をディジタル信号とし
て出力する。

高周波コイル１１に高周波パルスを印加するこのできる
高周波送信装置１４の高周波電源としての機能を利用し
てインピーダンスブリッジ１３と整合回路１２を介して
高周波コイル１１に高周波電流を流すと、前述の平衡状
態にあるときはインピーダンスブリッジ１３の出力信号
は零であり、平衡状態から外れているときには外れた量
に比例した高周波信号が出力される。

被検体である患者が呼吸すると、高周波コイル１１と被
検体表面との間の距離が変化しこの間の漂遊静電容量が
僅かながら変化するので、インピーダンスブリッジ１３
から見た高周波コイル１１のインピーダンスが変化する
。インピーダンスブリッジ１３はこの高周波コイル１１
のインピーダンス変化に比例した高周波電圧を出力する
。

この出力信号は患者の呼吸に同期してその値が周期的に
変化するので、この信号を人力信号とするインピーダン
ス変化検出器１５によってこの信号の変化量を増幅しＡ
Ｄ変換を行った上でコンビエータ１６に入力する。コン
ピュータ！６はこの入力信号を受けて被検体の体動の周
期を求め、この周期を基にして同一の断層面の状態とな
る時点を求め、この時点に対応して高周波送受信装置１
４の高周波パルスの送信時点を制御することにより、画
像データを得る時点の断面の状態を常に一定の状態に設
定できることから、呼吸などの周期的な体動によって生
ずるアーティファクトを大幅に低減することができる。

被検体である患者が例えば腕を動かすなどの体動による
高周波コイル１１のインピーダンスの変化が生じたとき
には、インピーダンス変化検出器１５からこのような非
周期的な信号が入力されるとコンピュータ１６によって
有効でない信号であると判断し除外することにより本来
の周期的な体動に関する信号による周期の演算を乱すこ
となのないようにする。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように高周波送信装置の高周波電源の
機能を利用して高周波送信装置と高周波コイルとの間に
インピーダンスブリッジを設けテ高周波コイルと整合回
路とをこのインピーダンスブリッジの平衡回路の１つの
インピーダンスとすることにより高周波コイルの僅かの
インピーダンスの変化を高感度に検出することができる
。検出されたインピーダンスブリッジの出力信号をイン
ピーダンス変化検出器でコンピュータの入力信号に適し
た信号に変換した上でコンピュータに入力し、コンピュ
ータによってこの入力信号を基にして体動の周期を演算
により求めこの周期に基づいて高周波送信装置の送高周
波パルスの送信時点を制御することにより常に被検体の
断層面の状態が同一の時点で画像データを得ることがで
きる。

その結果、被検体の周期的な体動によって生じるアーテ
ィファクトが大幅に低減されることになり優れた断層画
像を得ることのできるＭＲＩ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す一部回路図を含むブロ
ック図、第２図はＭＨＩ装置の動作を説明するためのブ
ロック図、第３図はＭＲＩマグネットの斜視図、第４図
はパルス系列の一例を示すチャート図である。 １１・・・高周波コンビエータ、１２・・・整合回路、
１３・・・インピーダンスブリッジ、 １４・・・高周波送信装置、 １５・・・インピーダンス変化検出器、第１圀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）核磁気共鳴現象を利用して被検体の断面を撮像しこ
   の画像を基に医療診断を行うための核磁気共鳴装置であ
   って、高周波パルスを被検体に照射するための送信アン
   テナ及び照射された高周波パルスによって核磁気共鳴を
   生じた原子核が放射する共鳴信号を受信するための受信
   アンテナを兼ねた高周波コイルと、前記高周波パルスを
   生成する送信装置と前記受信信号を処理する高周波受信
   装置とを兼ねた高周波送受信装置と、この高周波送受信
   装置によって処理された受信信号を入力信号として所定
   の演算により断層画像を生成し表示するとともに前記高
   周波送受信装置の送信時点を制御するコンピュータとを
   備えた核磁気共鳴装置において、前記高周波コイルと前
   記高周波送受信装置との間に設け前記高周波コイルとこ
   の高周波コイルに並列に設けられた整合回路とを１つの
   インピーダンス回路とするインピーダンスブリッジと、
   このインピーダンスブリッジの出力信号を入力信号とし
   てこの入力信号の変化に比例したディジタル信号に変換
   するインピーダンス変化検出器とを備え、このインピー
   ダンス変化検出器の出力信号を入力信号として前記コン
   ピュータがインピーダンスの周期的変化に同期して前記
   高周波送受信装置による高周波パルスの送信時点を制御
   することを特徴とする核磁気共鳴装置。