JPH0410815B2 - - Google Patents

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信号を用いて被験体から
画像情報を導出する装置に関し、特にその静磁場
と、高周波磁場と、被験体との関係配置に係わ
る。

「従来の技術」 核磁気共鳴（以下、NMRと記す）信号を用い
て被験体から画像情報を導出する装置（以下、
NMR−CTと記す）については、例えば特開昭
57−6347号公報、昭和57年秀潤社発行雑誌「画像
診断」２巻１号20〜42頁などに示されている。

そもそもNMR現象は、ある原子核を静磁場中
に置いたとき、これらが静磁場の強さに比例した
特定の周波数を持つ高周波磁場（以下、RFと記
す）の、静磁場と垂直な成分と共鳴し、原子核が
静磁場の印加方向を軸としてそのまわりを前記周
波数（共鳴周波数）で歳差運動する事により、そ
のエネルギーを吸収して励起され、さらにRFに
よる励起が終わると、吸収したRFエネルギーの
一部をNMR信号として放出しながら緩和すると
いう事実に依るものである。この共鳴周波数は、
ラーモアの周波数として知られており、ω_e＝
γ・H_eにより与えられる。ただし、γは原子核
の磁気回転比、H_eは静磁場の強さである。

そこで方向は主静磁場と同じであり、かつ、あ
る特定の方向に沿つて強さが変化する磁場、いわ
ゆる傾斜磁場を、空間的に均一な主静磁場に重畳
して印加すると、RFにより前記特性方向の各座
標にある原子核（以下、核スピンと記す）は異な
つた周波数で歳差運動をする事になる。

この性質を巧みに利用する事で、NMR信号に
含まれている情報（核スピンの密度・緩和時間
等）の空間分布を求めるのが、NMR−CTであ
ると言つてよい。第３図は、NMR−CTの構成
要素をブロツク図によつて具体的に示したもので
ある。主静磁場発生磁石１１により被験体（図示
せず）に主静磁場が与えられ、さらに傾斜磁場発
生コイル１２により傾斜磁場が被験体に与えられ
る。この傾斜磁場の向きは前記主静磁場と同一方
向であり、かつ互いに交差した三つの方向におい
て強さが傾斜したものであり、この磁場構成によ
り被験体の空間情報を弁別できるようにされる。
送信機１３から共鳴周波数帯域のPF電力がRFコ
イル１４に供給され、RFコイル１４から前記主
静磁場と垂直なRF磁場を被験体に印加し、その
結果、発生した被験体からのNMR信号はRFコ
イル１４で受信されて受信機１５へ供給される。
受信機１５でNMR信号は増幅検波された後、
Ａ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換される。
そのデジタル信号は計算機１７に入力されて画像
再構成等の計算がされ、この計算で映像化された
画像は表示器１８に表示される。主静磁場発生磁
石１１は静磁場発生手段１９より励磁され、また
傾斜磁場発生コイル１２は傾斜磁場発生手段２１
により励磁される。

主静磁場発生磁石１１及び傾斜磁場発生コイル
１２よりそれぞれ発生する磁場の方向（以下、静
磁場方向と記す）がRFコイル１４で発生または
検出するRF磁場の方向（以下、RF方向と記す）
と直交する様な磁場発生構造のときに、最も効率
よくRFの印加及び検出が可能となる。この条件
を満たすために、NMR−CTは、磁場発生構造
上から二つのグループに大別される。グループ１
は、主静磁場発生手段（磁石）による主静磁場方
向と被験体をその主静磁場内に導入導出する方向
とが垂直な場合であり、グループ２はこれら両方
向が互いに平行な場合である。

現在NMR−CT用として考えられる主静磁場
発生手段（磁石）を分類すると、第４図に示す様
になる。この内、永久磁石と鉄心電磁石とはその
構造上グループ１になり、超電導磁石（形状がコ
イル状になつている）はグループ２にならざるを
得ないと言われている。この点、常電導磁石は設
計上、グループ１にもグループ２にもなり得る。

これに対しRFコイルは、先に述べた様に主静
磁場方向とRF方向との直交条件があるため、使
用する磁石がグループ１の場合ソレノイドコイル
を用い、グループ２の場合鞍（くら）型コイルを
用いる事が多い。

NMR信号を検出するRFコイルの感度は、当
然NMR−CTのＳ／Ｎを決める重要な要素の一
つである。NMR−CTにおけるＳ／Ｎを決める
他の要素としては、例えば、磁場強度、イメージ
ング方式等が挙げられる。ソレノイドコイルは鞍
型コイルより、RF検出感度の面で約３倍優れて
いるが、最近さらに高い検出感度を求める要求が
強く、検査部位（体表面に近い部位に限る）によ
つては、一般にサーフエスコイルと呼ばれるRF
検出用のコイルを用いる事が多くなつてきてい
る。このサーフエスコイルは通常第５図に示す様
に、平面的で渦巻状の形をしており、サーフエス
コイルにより検出するRFの方向はそのコイル平
面に対して垂直方向である。従つてサーフエスコ
イルは、通常このコイル平面を検査部位の表面に
対して並行にあてがうような形で用いられる。

NMR−CTにおける被験体は、そのほとんど
が人体である。サーフエスコイルを用いて人体を
検査する場合、その主な検査部位は、眼、乳房、
脊椎、心臓、肝臓、腎臓等である。人体は横断面
において前後方向より左右方向の寸法が大きい楕
円型であり、かつこの横断面の寸法より身長方向
の寸法が圧倒的に大きいという形状である。ま
た、NMR−CTでは、被験体が水平にあおむけ、
またはうつぶせになつて横たわつた状態で検査を
受けるのが普通である。これらの事を考え合わせ
ると、サーフエスコイルはそのコイル平面を前記
のように横たわつた人体の前面または背面に並行
にあてがい、検出するRF方向を鉛直になるよう
にして使用することが好ましい。

「発明が解決しようとする課題」 サーフエスコイルの検出するRF方向を鉛直と
するには、先に述べた静磁場方向と該RF方向の
直交条件により、静磁場方向を水平にしなくては
ならない。

主静磁場と、それと同一方向でかつ互いに交差
した三つの方向において強さが傾斜した傾斜磁場
を用いた磁場勾配法によるNMR−CTにおいて
は、グループ２の磁石系における主静磁場方向
は、横たわつた人体の体軸と並行であつても、も
ともと水平方向である。しかしながら、グループ
１の磁石系の場合、従来主静磁場方向が鉛直方向
の物しか造られていない。すなわち永久磁石を用
いた主静磁場発生手段は第６図に示すように永久
磁石の異なる磁極２２，２３は互いに対向して上
下に配されると共に磁気ヨーク２４で互いに連結
され、磁極２２，２３の対向面間に鉛直方向の主
静磁場２５が形成される。この主静磁場２５内に
例えばRF用ソレノイドコイル２６が配され、ソ
レノイドコイル２６は軸心は水平でかつ主静磁場
２５に垂直とされている。ソレノイドコイル２６
内に台板２７がソレノイドコイル２６の軸心と平
行に出入自在に水平に配され、台板２７上に被験
体２８が配される。また常電導磁石を用いた主静
磁場発生手段は第７図に示すように主静磁場コイ
ル３１，３２が上下に対向して配され、これら主
静磁場コイル３１，３２の軸心は鉛直でかつ同一
線上にあり、これらコイル３１，３２間に図に示
してないが例えばRFソレノイドコイルが配され、
また台板２７が配される。

このように従来のグループ１の磁石系では、静
磁場方向が鉛直方向であるため、サーフエスコイ
ルのRF方向を鉛直にして用いる事ができず、そ
の特性を有効に発揮することができないと言う問
題があつた。

この発明の目的は、鞍型コイルよりRF検出感
度が約３倍優れているソレノイドコイルを使う事
ができるグループ１の磁石系において、該ソレノ
イドコイルと人体表面近くの検査に有効なサーフ
エスコイルを高い検出感度で選択使用可能な
NMR−CTを提供する事にある。

「課題を解決するための手段」 前記目的を達成するための本発明の核磁気共鳴
画像情報導出装置は、主静磁場を形成する主静磁
場形成手段と、主静磁場と同一方向でかつ互いに
交差した三つの方向において傾斜した傾斜磁場を
形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場用ソレ
ノイドコイルとを備えた核磁気共鳴画像導出装置
において、 前記主静磁場形成手段の主静磁場ば水平方向に
形成され、前記ソレノイドコイルは前記主静磁場
内に配置されると共に、その軸方向が前記主静磁
場とほゞ垂直に交差した水平方向とされ、 画像情報を導出する際に、前記ソレノイドコイ
ルと該ソレノイドコイル内に導入される被験体の
水平表面にコイル平面をあてがつて使用するため
の高周波磁場用のサーフエスコイルとを選択でき
るように構成したことを特徴とする核磁気共鳴画
像導出装置。

本発明における主静磁場形成手段としては永久
磁石、電磁石のいずれも使用することができる。
傾斜磁場形成手段としては一般にコイルが使用さ
れる。

NMR信号を検出するRFコイルとしては、前
述のように検出感度の高いソレノイドコイルが使
用される。このソレノイドコイルは通常RF発生
用としても共用される。ただし、RF発生に限れ
ば検出感度を問題にする必要はないので鞍型コイ
ル等でもよい。

サーフエスコイルとしては、第５図に示したよ
うな平面的で渦巻状の形をしたものが好適に用い
られる。一般にサーフエスコイルは被験体の表面
局部を検査するための比較的小さな寸法のコイル
であるから、通常はNMR信号を検出するために
用いられる。従つて、サーフエスコイルを使用す
るときはRF発生用には前記ソレノイドコイル等
が用いられる。

NMR信号を検出し、画像情報を導出する際
に、前記ソレノイドコイルとサーフエスコイルを
選択するには、ソレノイドコイルの出力と別途用
意されるサーフエスコイルの出力の配線替えをす
ることによつて容易に行える。また、その配線替
えを切換スイツチで行つてもよい。

「実施例 １」 第１図はこの発明によるNMR−CTにおいて
永久磁石による主静磁場形成手段によつて、主静
磁場を形成する例を示す。（なお、傾斜磁場形成
手段は別途コイルを使用するが図中省略されてい
る。）この実施例では永久磁石の異なる磁極３１，
３２が互いに対向して水平方向に配列して設けら
れ、磁極３１，３２の対向面間に水平方向の主静
磁場３３が形成される。この主静磁場３３内に
RF用ソレノイドコイル２６が配される。ソレノ
イドコイル２６の軸方向は水平方向であり、かつ
主静磁場３３の方向と垂直に交差している。ソレ
ノイドコイル２６内の台板２７がその軸方向と平
行な方向に出入自在に配され、台板２７上に被験
体２８が配される。つまり被験体２８は水平方向
から主静磁場３３と垂直にその主静磁場３３内に
導入、導出される。磁極３１，３２は磁気ヨーク
３４で互いに連結されている。つまり対向する磁
極３１，３２が人体（被験体）２８に対して左右
に配置され、主静磁場３３の方向が水平とされ、
さらに被験体２８の体軸に対して垂直とされてい
る。

この構成であるため、被験体２８の頭とか胴と
かの断層像全体を均一に撮影する場合は、高感度
でRF検出のできるソレノイドコイル２６を用い
る事ができ、また狭い範囲を重点的に検査する場
合には、サーフエスコイル３５の平面を被験体２
８の下にひいたり上に乗せて、同様に高感度で
RF検出をすることができる。

「実施例 ２」 主静磁場形成手段として常電導磁石を用いる場
合は、例えば第２図に示すように静磁場コイル３
６，３７は水平方向に対向して配列され、その軸
心は水平とされて水平方向に主静磁場が形成さ
れ、これら静磁場コイル３６，３７間にRF用ソ
レノイドコイル２６、台板２７が配される。主静
磁場コイル３６，３７は電源３８により励磁され
る。なお、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のそれぞれの傾斜磁場
形成手段としては、図示されていない三つのコイ
ル及びそれらの電源等によつて構成されている。

「発明の効果」 以上述べたように、この発明のNMR−CTに
おいては、検出感度が高いソレノイドコイル及び
サーフエスコイルの両者のいずれの特性も有効に
発揮させて用いる事ができる。従つて常に検査部
位に最適なRFコイルを選択して使用する事が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は永久磁石を用いた場合のこの発明の
NMR−CTの要部を示す図、第２図は常電導磁
石を用いた場合のこの発明のNMR−CTの要部
を示す図、第３図はNMR−CTの一例を示すブ
ロツク図、第４図は静磁場発生手段（磁石）の分
類を示す図、第５図はサーフエスコイルの形状を
示す図、第６図は従来のNMR−CT用永久磁石
を示す図、第７図は従来のNMR−CT用常電導
磁石を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主静磁場を形成する主静磁場形成手段と、そ
   の主静磁場と同一方向でかつ互いに交差した三つ
   の方向において傾斜した傾斜磁場を形成する傾斜
   磁場形成手段と、高周波磁場用ソレノイドコイル
   とを備えた核磁気共鳴画像情報導出装置におい
   て、 前記主静磁場形成手段の主静磁場は、その主静
   磁場内に被験体を導入導出する方向と直角で水平
   方向に形成され、前記ソレノイドコイルは前記主
   静磁場内に配置されると共に、その軸方向が前記
   主静磁場とほゞ垂直に交差した水平方向とされ、 画像情報を導出する際に、前記ソレノイドコイ
   ルと該ソレノイドコイル内に導入される被験体の
   水平表面にコイル平面をあてがつて使用するため
   の高周波磁場用のサーフエスコイルとを選択でき
   るように構成したことを特徴とする核磁気共鳴画
   像情報導出装置。