JPH0251602B2 - - Google Patents

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JPH0251602B2
JPH0251602B2 JP57096053A JP9605382A JPH0251602B2 JP H0251602 B2 JPH0251602 B2 JP H0251602B2 JP 57096053 A JP57096053 A JP 57096053A JP 9605382 A JP9605382 A JP 9605382A JP H0251602 B2 JPH0251602 B2 JP H0251602B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人体組織構造及び組織の質を測定する
診断装置に関する。
超音波が病気の検査、妊娠等の状況の進展の観
察、解剖体の検査など医療上の診断において用い
られている。
最近の超音波装置においては、超音波ビームの
スキヤニング操作を行う電気的若しくは機械的手
段によつて検診センサの下にある人体の組織の像
が作られる。像は圧電素材等により作られたマト
リツクスセンサ（圧電素材製の一列のセンサエレ
メントからなるセンサ）によつて超音波パルスを
発射することにより作られる。該パルスは組織内
を平面波として伝播する。該パルスがアコーステ
ツクインピーダンスの急激に変るすなわちパルス
の伝播速度が急激に変化する組織面に達すると、
その変化に比例した超音波の一部がエコーとして
反射されてクリスタルマトリツクスにより検知さ
れる。
クリスタルマトリツクス上に取り付けられた処
理ユニツトは、パルス発信時間とエコー検知時間
の時間々隔を基に、マトリツクスの検知方向に関
する反射面の位置すなわちマトリツクスから反射
面までの距離を決める。従つて、その操作はレー
ダと類似している。上記処理ユニツトなクリスタ
ルマトリツクスの下の組織内の反射面の平面図を
作る。アコーステツクインピーダンスは超音波平
面波が組織境界面を通るときに通常変化するの
で、人体の組織構造に比較的良く対応した像が得
られる。
超音波診断において良く知られている欠点は、
組織の特性または質を表わす能力が低いというこ
とである。たとえば、水、血液、稠密織維筋肉組
識及び脾臓組識は超音波像においては同じような
超音波反射のない領域のように見える。また、た
とえば肝臓内の組織変化を表わす超音波反射は、
悪性組織の増殖や結合組織の増殖や壊疸などによ
つて生じるが、それらの組織の質を検知すること
が明瞭にはできない。この組織の質を検知する能
力が低いために、超音波を診断に用いるのに限界
が生じ、また、得られた像を解釈するのも複雑な
ものとなる。
新たに開発中の像形成法はNMR（核磁気共鳴）
法といわれるもので、その基本的概念は1973年に
Lauterburによつて導入された。
NMR法においては、検査領域に比較的強い非
常に均質の磁界Boをかける。たとえば水素、燐
（光）体、フツ素などの核は磁気モーメントをも
つている。検査領域における磁気モーメントを持
つ核の大半は外部磁界の方向、換言すれば最小エ
ネルギ状態において安定する。多数の核、従つて
核の磁気モーメントのベクトル和いわゆる正味磁
化（net magnetization）もこの法則に従う。
たとえば、水素原子を含む検査領域が磁界Bo
内に位置決めされると、水素原子の正味磁化は磁
界Boの方向、すなわち最小エネルギの状態にな
る。水素原子のグループに電磁気エネルギをかけ
ると、正味磁化の方向を磁界Boの方向からそら
せることができる。偏向させられた正味磁化は磁
界Boの作用によつて磁界Boの方向のまわりのい
わゆる歳差運動を生じるようにされる。歳差運動
の角周波数Woは物理学の法則によつて決定さ
れ、それは磁界Boの強度に正比例する。Woは歳
差運動している核のいわゆる回転磁気比
（guromagneticro−tio）に依存するレーマー速
度（Larmor speed）であり、磁気モーメントを
持つ異るエレメントの核はそれぞれ固有のレーマ
速度を有している。
(1) Wo＝Ｇ・Bo ここで、Ｇ＝回転磁気化 電磁気エネルギのかけられた核のグループは得
たエネルギを次第になくし、正味磁化は外部磁界
の方向に復帰する。この復帰プロセスは事実用指
数方程式で表わされるものであり、時定数T1に
よつて特徴付けられる。
核のグループはレーマー速度に正比例するレー
マー周波数Fresでエネルギを受けることができ
ることに注目すべきである。
(2) Fres＝Wo／2π Fersは大体、無線周波数の範囲であり、例え
ばBo＝0.1テスラ（TESLA）の場合、水素原子
のFresは約4.25MHzである。
歳差磁化は可変磁界を発生するので、この磁界
はその中に設定される単一のコイルによつて検知
できる。コイル内に生じる電磁力は検査領域内の
正味磁化の強度すなわち核の数に正比例する。コ
イル内に生じる電磁力の周波数はFresである。
たとえば外部磁界Boの不均一性及び核により作
られた磁界の相互作用の結果として核のグループ
内の異る核が相互に異なる磁界内にあるので、コ
イル内に生じる信号は時定数T2を伴う指数関数
的に減衰する。従つて、歳差運動している核はそ
の角周波数が相互にわずかに違うので、それらの
フエースコーヒレンス（face coherence）を失
う。Boが非常に均一であるとすると、T2は材料
の特性を特徴付ける。
NMR像形成法は、核のレーマ周波数及び歳差
運動する核に作用する外部磁界の強度に基づきコ
イル内に生じる電磁力によつてその像形成が行わ
れる。無線周波数のパルスで検査領域の核を励起
し局部的に変る強度の磁場力の核の歳差運動を観
察することにより、核の配置を測定でき、従つ
て、NMR像形成ができる。
幾つかのNMR像形成法が知られている。たと
えば次の刊行物に示されている。Lauterbur：
Nature Vol.242の190〜191頁（1973年３月６
日）：US PAT.4021726：US PAT.4070611：US
PAT.4015196：等である。また、一定の領域か
ら検査すべきターゲツト部分内のNMR情報を収
集する方法も幾つか知れている。この場合、その
ターゲツト部分の特定は、たとえば磁界をターゲ
ツト部分に重ねて共鳴条件が一定点でのみ合うよ
うにしたり、または、磁界の均一性を一定領域の
みで良好な状態とし、その外部の領域では磁場の
不均一性により信号が急激に弱くなるようにする
ことによつて行われる。このような方法はUS
PAT.3789832：US PAT.3932805：及びUS
PAT.4240439：に示されている。
上述の全ての方法は、いわゆる自由水の分布並
びに自由水内に含まれる不純物の性質及び量に関
する情報を集めるのに供される。たとえば、減衰
時間T1は水溶液の粘性の変化に伴つて変る。す
なわち、粘性が大きくなれば時間T1は短かくな
る。従つて、たとえば、水及び血液は相互に識別
できる。すなわち、純粋の水T1は約３秒、血液
のそれは約0.6秒である。悪性腫瘍内ではたんぱ
く質への水の結合が弱くなり、細胞間の液の量が
増加するので、その時間T1は正常な組織のT1に
比較して長くなる。
一般的には器官内の自由水の量及び上記時間
T1は相互に異り、従つて組織の特徴付けはNMR
法によりかなり良好に行うことができる。
現在の技術レベルでは、NMR像形成は比較的
遅く、腹部の断面図の形成に必要な情報を収集す
るのに約60秒かかる。得られる解像度は約３×３
mm2であり、スライス厚は約１cmである。器官の動
きのため、上記のような遅い像形成法では得られ
る情報が劣化しまた組織の特徴付けもそこなわれ
る。更に、像形成に必要とされる磁界の勾配は、
より多くの時間を必要とする特別な手段がない
と、T2情報の発見を妨げる。
更に、NMR像形成においては、たとえば
NMR検査の領域の像形成平面を選択する必要が
ある。これを行う１つの例としては、人体などの
被検体の選択された方向で磁界勾配を設定する。
励起RFパルスに狭い周波数帯域が与えられ、被
検体の狭いスライス部分を励起する。
NMR像形成装置においては、患者はパルス発
信・受信装置及び磁界勾配を作るためのコイルの
セツトによつて囲まれた空間内に位置決めされな
ければならない。このことは、たとえば潜在的心
臓病の患者の治療や検査を複雑にする、更に、多
くの患者はその身体の動きを増し得られる情報の
質に悪影響を与える恐怖感を感じる。
本発明の目的は、たとえば人体などの被検体か
ら組織の信頼性のある十分な情報を得るため、超
音波映像法及びNMR映像法の好ましい特質を組
合せた装置を提供することにある。本発明の他の
目的は構造的、機能的に簡単で信頼性があり操作
が容易な診断装置を提供することにある。
本発明に係る装置は、従来得ることができなか
つた人体の組織の正確な特徴付けを可能とする。
本装置の本質的特質は、検査される領域を超音波
手段によつて特定することであり、この領域は
NMR法によつて即座に分析される。
以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づ
き詳細に説明する。
第１図及び第２図に示すように、本発明に係る
装置は超音波マトリツクスセンサ１、NMRトラ
ンスミツタ・レシーバとして作動するコイルアセ
ンブリ２、NMRプリアンプ３、センサユニツト
２０の保護ケーシング４、NMRロツキングアセ
ンブリ５、センサアーム７、場所及び位置の情報
を得るため角度センサ６、デイスプレー装置８、
情報収集の制御のためのコントロールパネル９、
超音波及びNMR情報処理ユニツト１０、均一な
磁界Boを発生するための電磁石、ソレノイドな
どのエレメント１２、電磁石のための電源１３、
自由に位置を変えることができる検査台１４、セ
ンサユニツト２０の手動による変位をするための
ハンドル状のコントロール手段１５とを有してい
る。
第１図に示す診断装置の操作は次のように行
う。
外科医等の診断者が検査台１４を動かして患者
Ｐが電磁石１１によつて作られる均一な磁界の範
囲に入るようにする。それからコントロール手段
１５を操作してセンサユニツト２０を診断する領
域に向け、同時にデイスプレー装置８上に現われ
た超音波像からセンサの下方にある組織を検査す
る。診断領域において識別すべき組織部分が決め
られると、診断者はコントロールパネル９から当
該診断装置のNMR分析システムのスイツチを入
れる。NMRロツキングアセンブリ５によつて、
NMR分析システムがセンサに隣接する磁場の強
度をモニターしてその情報をコントロールユニツ
ト１０に伝達する。デイスプレー装置８には映像
領域を２つに分割する線２１が現われており、診
断者はセンサユニツト２０を動かして線２１が識
別すべき組織部分１６を通るようにする。センタ
ーリングリングすなわち心出しリング１９′が
NMR感知分析範囲１９を表わすものであり、デ
イスプレー装置８上の線２１に沿つて垂直方向で
可動であり、コントロールパネル９によつてその
位置を制御される。心出しリング１９′が診断さ
れる組織部分の位置に来ると、診断者はパネル９
によつてNMR分析を始める。
すなわち、ソレノイド１２が作動されて第３図
に示すような、磁場Boに平行だが両ソレノイド
を結ぶ線に直角な中心線に平行な勾配を有する磁
場を両ソレノイドの対称軸線Ｓ上に与えることを
特徴とする磁場パターンを発生する。第３図にお
いては、その磁場の強度はソレノイドを結ぶ線か
ら離れるに従つて増大する。
処理ユニツト１０は分析されるべきターゲツト
すなわち検査領域とセンサの面との距離に従つて
励起電磁放射線の周波数を選択する。処理ユニツ
トは、発信・受信器として作用するコイルアセン
ブリ２を通して電磁パルスを選択された周波数で
ターゲツト領域に発射する。パルスの持続時間は
ターゲツト領域での上記コイルによつて発生され
た磁場の強さによつて得られる。これは測定する
ことができ、必要な情報が処理ユニツト１０にス
トアされる。
この励起のすぐ後、ソレノイドを通る電流は切
られ、コイルアセンブリ２が励起された核の歳差
運動の信号を検知し、その信号がプリアンプ３で
増幅され、処理ユニツト１０にストアされる。若
し必要ならば、励起及び検知のプロセスは十分な
Ｓ／Ｎ比（signal／nosie ratio）が得られるまで
十分な回数だけ繰り返される。180゜パルス及びそ
れから遅れた90゜パルスを伴う通常の連続するパ
ルスを与えることによりターゲツト領域のT1の
信号が測定される。歳査運動信号の減衰速度から
T2が得られる。得られた結果は例えばデジタル
データとして診断者に送られる。集められた
NMR情報は角度センサ６から得られた場所情報
を使用することによつて適正にストアされる。従
つて、患者から集められた情報源の場所及びその
方向は明らかになる。
上述の記載では本発明の装置の一実施例を示し
た。他の可能な実施例としては、たとえばオイル
やウオーターベツドを介して超音波ビーム装置を
患者に音響上又は音響的に接続し、スキヤニング
がターゲツトのNMR像形成と自動的に且つ同時
に行われるようにした装置によつてNMR映像ア
センブリに超音波ビームセンサを組み込むことも
考えられる。NMR感知領域のサイズは当然装置
によつて変る。この領域は超音波ビームによつて
決定される領域の小さな部分だけとすることがで
きる。他方、これら両領域を同じサイズとするこ
とができ、この場合は必要なら両領域を同時にデ
イスプレー装置８上に視覚化することができる。
そのような装置における実際上の困難は十分に大
きい均一な磁場の発生に主に関係している。
本発明によれば、組織構造及びその特性の情報
を同時に集めることにより、生体、たとえば人体
の組織内のたとえばガン、炎症、出血等の病的変
化を診断することができる。実際には、患者の病
的組織から得られる情報を比較するための健康な
人の組織の情報が集められストアされる。別の方
法では、患者自身の１つ器官の種々の部分の情報
を集めることにより、病的部分の情報を他の健康
な部分の情報と比較できる。健康な組織からの基
準となる情報は予め基準情報の全データベースに
含めるようストアされる。もちろん、すでに病気
であることが診断されている組織の情報を基準情
報としてストアしておき、診断を容易に且つ迅速
に行なえるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例に係る診断装置を
示す図；第２図は、第１図の円で囲まれた部分
の拡大図；第３図は、第１図の装置においてかけ
られる磁場を示す図；である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 検査する人体などの被検体の組織の構造及び
    質に関する情報を同時に収集する診断装置におい
    て、 超音波パルスを発信する手段で、該手段によつ
    て選定された所定の検査領域内の組織の境界面で
    のアコーステツクインピーダンスの変化により反
    射された超音波パルスを検知して記録する機能を
    持つ超音波パルス発信・検知手段と； 反射された超音波の情報を処理して、前記検査
    領域及び情報を視覚的に表示する手段と； 超音波手段と実質的に同時に、検査領域の選定
    された領域からの組織情報を収集し、かつ検査領
    域の選定された領域からの核磁気共鳴感知組織認
    定情報を確立する核磁気共鳴（NMR）手段と； 核磁気共鳴手段に操作可能に結合され、超音波
    手段によつて収集された情報と共に核磁気共鳴手
    段によつて得られた組織認定情報を同時に処理
    し、超音波手段によつて収集された情報の視覚的
    表示と共に組織認定情報を表示するための情報処
    理手段と；及び 組織認定情報が検査領域の選定された領域から
    得られるように、超音波手段によつて選定された
    検査領域に、核磁気共鳴手段の焦点を合わせるた
    めの手段と； を有する診断装置。 ２ 前記核磁気共鳴手段に操作可能に結合された
    手段が、超音波パルスによつて得られた情報を処
    理するための前記手段を有する特許請求の範囲第
    １項記載の装置。 ３ 検査領域内に実質的に均一な磁界をもたらす
    手段を有する特許請求の範囲第１項又は第２項記
    載の装置。 ４ 前記均一な磁界をもたらす手段が電磁石を有
    する特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５ 前記電磁石が、互いに所定距離離間して配置
    された少なくとも２つの環状の磁気要素を有し、
    かつ検査領域が前記磁気要素の間の中央領域に位
    置するように該検査領域が前記磁気要素の内側に
    配置される特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 超音波パルス発信・検知手段が超音波マトリ
    ツクスセンサを有し、前記NMR装置が、生成さ
    れた均一な磁界内に磁界勾配をもたらす手段と、
    無線周波数の電磁パルスを発信し、該パルスによ
    つて前記NMR感知組織認定領域内に生成された
    NMR信号を検知する手段とを有し、前記超音波
    マトリツクスセンサ及び無線周波数パルスを発信
    しNMR信号を検知する前記手段が、検査領域上
    を自由に移動可能な一つのユニツトに結合されて
    いる、特許請求の範囲第３項から第５項にいずれ
    かに記載の装置。 ７ 前記移動可能なユニツトの移動機構が、検査
    領域から収集され記録される組織認定情報の測定
    点と正確な方向を記録するためのアングルセンサ
    を有する特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 磁界勾配をもたらす前記手段が、互いに少し
    離間し、均質な前記磁界に整合され、かつ前記移
    動可能なユニツトの両端に配置された２つの磁気
    要素を有する特許請求の範囲第６項又は第７項記
    載の装置。 ９ 前記２つの磁気要素が、強磁性体又は電磁石
    である特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０ 無線周波数パルスを発信するための前記手
    段が、前記パルスが発信された後に更に記録する
    ために前記NMR感知組織認定領域内に生成され
    たNMR信号を受信するように配置されたコイル
    アセンブリを有する特許請求の範囲第６項から第
    ９項のいずれかに記載の装置。 １１ 得られた超音波像によつて決められた検査
    領域に対してNMR感知組織領域を置き換えるた
    めの手段を有する特許請求の範囲第１項から第１
    ０項のいずれかに記載の装置。 １２ NMR感知組織認定領域の置き換えのた
    め、前記コイルアセンブリに、発生された信号の
    周波数を変える手段が設けられている特許請求の
    範囲第１０又は第１１項記載の装置。 １３ 患者内の所望のNMR感知組織認定領域の
    位置決め及び整合が、前記視覚的表示手段によつ
    てなされるように構成されている特許請求の範囲
    第１項から第１２項にいずれかに記載の装置。 １４ 検査領域内のNMR感知組織認定領域の位
    置を決めるため、前記視覚的表示手段がインデイ
    ケータを有し、デイスプレー手段上に生成された
    超音波像における該インデイケータの位置が、検
    査領域におけるNMR感知組織認定領域の位置に
    対応するようにされている特許請求の範囲第１３
    項記載の装置。 １５ 検査対象が人体である特許請求の範囲第１
    項から第１４項のいずれかに記載の装置。
JP57096053A 1981-06-04 1982-06-04 診断装置 Granted JPS584543A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI811733A FI64282C (fi) 1981-06-04 1981-06-04 Diagnosapparatur foer bestaemmande av vaevnadernas struktur oc sammansaettning
FI811733 1981-06-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS584543A JPS584543A (ja) 1983-01-11
JPH0251602B2 true JPH0251602B2 (ja) 1990-11-08

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57096053A Granted JPS584543A (ja) 1981-06-04 1982-06-04 診断装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4543959A (ja)
JP (1) JPS584543A (ja)
DE (1) DE3220490A1 (ja)
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GB (1) GB2101320B (ja)
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