JPH09192116A - 核磁気共鳴検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数位置でのバランスの良い渦電流補償調整
を一挙に行なうことを可能とする。 【解決手段】 被測定傾斜磁場の方向で対称な位置に少
なくとも２個のファントムを置き、これらに異なる強度
の磁場を与える弱い定常傾斜磁場４を印加し続けなが
ら、上記の被測定傾斜磁場パルス１を印加した後、複数
個のＲＦ励起パルス２を順次加えそれぞれＦＩＤ信号３
を発生させ、各ＦＩＤ信号３から得たデータをフーリエ
変換して複数個のピークでの周波数を同時に測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象
（ＭＲ現象）を利用してイメージングやスペクトロスコ
ピー測定を行なう核磁気共鳴検査装置に関し、とくにそ
の傾斜磁場の変化を測定する機能を有する核磁気共鳴検
査装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴検査装置では、イメージング
などのためにＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸の各方向に磁場強度
が傾斜している傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚをパルス状に
発生させる。ところが、これら傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇ
ｚの各々はパルス状であるため、周辺の導電体に渦電流
を惹起させる。この渦電流により、Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの
各コイルに流す電流波形をパルス波形としても、実際に
生じる磁場の波形は、なまったものとなってしまい、元
の電流波形から変形したものとなる。そこで、これを補
正して所望のパルス波形の磁場を発生させるために、Ｇ
ｘ，Ｇｙ，Ｇｚの各コイルに流す電流波形を、渦電流の
影響を考慮した波形としている。この電流波形の調整に
よる渦電流補償調整のため、傾斜磁場の時間的変動を測
定する必要がある。

【０００３】そこで、従来では、つぎのようにしてこの
測定を行なっている。まず、着目する一つの傾斜磁場コ
イル系に一定電流を流し、立ち上がり時の渦電流が消滅
して安定した傾斜磁場が形成されたときに急激な立ち下
がりでこの電流を遮断し、立ち下がり時の渦電流による
磁場を発生させる。そして、コイル電流を遮断した後、
ＲＦ励起パルスを与えて、それにより発生したＦＩＤ信
号を受信し、データ採取のためのサンプリングパルスを
発生する。このＲＦ励起パルス印加、信号受信、サンプ
リングを繰り返して行ない、各々で得たデータをフーリ
エ変換して、磁場強度を求める。

【０００４】この場合、小さなファントムを傾斜磁場系
に配置すれば、その位置での磁場強度の時間的変動を測
定することができる。ところが、磁場系の中心から対称
な位置でかならずしも同じに渦電流による磁場が生じる
とは限らない。これは、傾斜磁場コイルおよび静磁場マ
グネットの実際の製作上、機械的に非対称になる誤差が
生じることが避けられないからである。

【０００５】そのため、従来では、調整しようとする傾
斜磁場系の方向に、中心から数ｃｍ程度離れた位置に小
さなファントムを配置して上記のような測定を行ない、
それに基づき渦電流補償調整を行ない、その後、今度は
中心から同じ距離だけ逆方向に離れた位置にファントム
を置いて、再度同様に測定し、渦電流補償調整を行な
い、双方ともバランス良く調整された状態にするように
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにファントムを中心から対称な位置に置き直して合
計２回の測定・調整を行なうのでは、手間および時間が
かかるという問題があった。

【０００７】もちろん、ファントムを２個用い、それぞ
れ対称な位置に置いて、同時に測定することも考えられ
るが、渦電流は０を中心としてプラス側とマイナス側と
に狭い範囲で変動するため、これらのファントムからの
ＦＩＤ信号の周波数はほぼ同じになり、両者の信号が混
じり合って区別できず、両位置での磁場の測定はできな
い。

【０００８】この発明は、上記に鑑み、２個のファント
ムを中心対称な位置に置いてそれらの両位置での磁場測
定を同時に行ない、これによって両位置でのバランスの
良い渦電流補償調整を一挙に行なうことを可能とする、
核磁気共鳴検査装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による核磁気共鳴検査装置においては、静
磁場を発生する磁場発生手段と、所定の方向に磁場強度
が傾斜している傾斜磁場を上記静磁場に重畳して発生す
る傾斜磁場発生手段と、該磁場中にＲＦ励起パルスを照
射するＲＦ照射手段と、ＮＭＲ信号を受信する受信手段
と、該受信手段から得たデータを処理するデータ処理手
段と、所定の傾斜磁場の方向で対称な位置に少なくとも
２個のファントムを置いてこれらに異なる強度の磁場を
与える弱い定常傾斜磁場を印加し続けながら、上記の所
定の傾斜磁場を印加した後、複数個のＲＦ励起パルスを
順次加えそれぞれＦＩＤ信号を発生させ、各ＦＩＤ信号
から得たデータをフーリエ変換するよう上記データ処理
手段を制御する制御手段とが備えられることが特徴とな
っている。

【００１０】２個のファントムのそれぞれからＦＩＤ信
号が生じ、その信号の周波数は共鳴周波数であって、磁
場強度に比例したものとなる。２個のファントムのそれ
ぞれからのＦＩＤ信号の周波数は、測定しようとする磁
場の強度と定常傾斜磁場強度とを加えたものに対応す
る。定常傾斜磁場は、２つのファントムに対し異なる強
度で印加されるので、２つのファントムからの信号の周
波数は分離する。そのため、ＦＩＤ信号から得たデータ
をフーリエ変換して周波数スペクトルを得れば、そのス
ペクトル中に、離れた２つのピークを見出すことが可能
となり、それらのピークの周波数を測定することによっ
て、２つの位置での磁場強度を同時に測定することが可
能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかる核磁気共鳴検査装置は図１に示すように構成され
ている。この図１において、主磁場マグネット１０は静
磁場を発生するためのものである。通常、超電導マグネ
ットなどからなる。この静磁場に重畳する傾斜磁場を発
生するため傾斜磁場コイル１１が設けられる。この傾斜
磁場コイル１１は３組のコイルよりなり、その各々によ
り、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に磁場強度がそれぞれ傾斜す
る３つの傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが発生させられる。

【００１２】傾斜磁場コイル１１の各組のコイルには、
傾斜磁場電力増幅器（傾斜磁場電源）２３からの所定波
形の電流がそれぞれ供給される。デジタル傾斜磁場波形
発生器２１は、所望波形のＧｓ，Ｇｒ，Ｇｐパルスを作
るために必要なＧｘ，Ｇｙ，Ｇｚについてのパルス波形
をデジタルデータとして発生し、これをＤ／Ａ変換器２
２を経てアナログ信号に変換した上で傾斜磁場電力増幅
器２３に送る。傾斜磁場電力増幅器２３は、パルス波形
となっている入力アナログ信号を電力増幅してＧｘ，Ｇ
ｙ，Ｇｚの３組のコイルのそれぞれに送る。

【００１３】この静磁場及び傾斜磁場が発生する空間に
は図示しない被検体が配置され、この被検体のＭＲ撮像
などが行なわれるようになっている。この被検査空間に
は、ＲＦ励起パルスを被検体に照射するとともにこの被
検体で発生したＮＭＲ信号を受信するためのＲＦコイル
１２が配置される。

【００１４】ＲＦコイル１２からＲＦ励起パルスを照射
するための送信系として、デジタルＲＦ波形発生器３
１、Ｄ／Ａ変換器３２、振幅変調回路３３、ＲＦ発振回
路３４、ＲＦ電力増幅器３５が設けられる。ＲＦ発振回
路３４は、上記の磁場空間内での磁場強度に比例した、
被検体の共鳴周波数に対応する周波数のＲＦキャリア信
号を発生する。デジタルＲＦ波形発生器３１は、照射し
ようとするＲＦ励起パルスの所望のエンベロープ波形を
デジタルデータとして発生し、これがＤ／Ａ変換器３２
でアナログ信号に変換され、振幅変調回路３３に変調信
号として入力される。そこで、振幅変調回路３３におい
て、上記のＲＦ発振回路３４からのＲＦキャリア信号
が、この変調信号によって振幅変調される。その変調後
の出力がＲＦ電力増幅器３５により電力増幅された後、
ＲＦコイル１２に送られる。

【００１５】ＲＦコイル１２には、前置増幅器４１、フ
ィルタ４２、位相検波回路４３、Ａ／Ｄ変換器４４が受
信系として接続されている。ＲＦ励起パルスの照射によ
って励起されることにより被検体において生じたＮＭＲ
信号はＲＦコイル１２によって受信され、フィルタ４２
を経て位相検波回路４３に送られる。フィルタ４２はア
ンチエイリアジング用である。位相検波回路４３には、
位相検波のためのリファレンス信号として上記のＲＦ発
振回路３４からのＲＦ信号が送られている。位相検波さ
れた信号は、Ａ／Ｄ変換器４４に送られ、所定のサンプ
リングパルスにしたがって順次サンプリングされ、１連
のデジタルデータに変換され、ホストコンピュータ５１
を経てメモリ５３に格納される。

【００１６】ホストコンピュータ５１はシーケンスコン
トローラ５２と信号のやりとりを行なっており、キーボ
ードなどの入力装置５５から入力された指令に基づき、
シーケンスコントローラ５２にパルスシーケンス等の指
示を与える。画像再構成装置５４は多次元フーリエ変換
装置であって、イメージングを行なう際にメモリ５３に
格納されたデータの２次元フーリエ変換などを行なう。
シーケンスコントローラ５２は、デジタル傾斜磁場波形
発生器２１およびデジタルＲＦ波形発生器３１にパルス
シーケンスを構成する傾斜磁場波形およびＲＦ波形のデ
ータをセットし、その発生タイミングをコントロールす
る。また、シーケンスコントローラ５２はＲＦ発振回路
３４の発振周波数を制御し、Ａ／Ｄ変換器４４を制御す
る。

【００１７】入力装置５５から傾斜磁場の時間的な変動
を測定する指令を入力すると、ホストコンピュータ５１
は図２に示すような測定用のパルスシーケンスを行なう
ようシーケンスコントローラ５２に指示を与える。この
とき、図３に示すように、２つの小さなファントム５を
測定しようとする傾斜磁場の方向で、中心に対して対称
な位置に配置する。ここではたとえばＧｚを測定するた
め、Ｚ方向に配置されている。

【００１８】図２に示すパルスシーケンスは、図２の
（ａ）に示すように傾斜磁場パルス（ここではＺ方向の
傾斜磁場Ｇｚ）１を印加した後、図２の（ｂ）に示すよ
うにＲＦ励起パルス２を加えて図２の（ｃ）のようなＦ
ＩＤ信号３を発生させることを繰り返すものである。そ
して、このとき図２の（ｄ）に示すように、弱い定常傾
斜磁場４を発生し続ける。この定常傾斜磁場４は傾斜磁
場コイルに定常電流を流すことにより発生する。定常傾
斜磁場４はＺ方向の傾斜磁場Ｇｚであればよいが、ファ
ントム５の位置が他の方向にも異なっているのであれ
ば、その方向の傾斜磁場であってもよい。

【００１９】そして、サンプリングパルスによって各々
のＦＩＤ信号からデータサンプリングする。それぞれの
ＲＦ励起パルス２によって発生したＦＩＤ信号ごとのデ
ータは図４の（ａ）に示すようなものとなり、これを１
次元フーリエ変換すれば図４の（ｂ）で示すような２つ
のピークを持つ周波数スペクトルが得られる。それぞれ
のピークは２個のファントム５の各々に対応しており、
２つのピークの各々の周波数は磁場強度に比例した共鳴
周波数となっている。そのため、その各ピークの周波数
により２つのファントム５のそれぞれの位置での磁場強
度を測定することができる。そのピークの間の周波数差
は、定常傾斜磁場４によって２個のファントム５に印加
された磁場強度の差に対応する。すなわち、この定常傾
斜磁場４の印加により２つのファントム５からの信号に
周波数差を設けることができ、これによって２つのファ
ントム５からの信号を分離することができる。

【００２０】図５のように、周波数が高い側のピークの
周波数を黒丸印で、低い側のピークの周波数を×印でプ
ロットすると、それぞれの位置での磁場強度の時間的変
動が分かる。したがって、このような測定データを表示
して渦電流補償調整を行なえば、対称な２点でのバラン
スの良い調整を一挙に行なうことができる。

【００２１】なお、渦電流による磁場の強度は、定常傾
斜磁場４のファントム位置での強度に対応する周波数を
減算することによって求めることができる。また、この
場合、定常傾斜磁場４の強度が異なる位置に置かれたた
め２つのファントム５の共鳴周波数は異なるものとなっ
ているので、それらの周波数差をカバーするような周波
数帯域のＲＦ励起パルス２を用いて、２つのファントム
５を両方とも励起するようにする。さらに、定常傾斜磁
場４は弱いものであり、ファントム５のサイズは小さい
ので、ファントム５内のプロトンの位相の乱れは小さ
く、測定に悪影響が及ぶことはない。

【００２２】上記の説明は、一つの例に関してこの発明
の実施の形態を説明したものであって、そのためこの発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更することが可能
である。たとえば、ファントム５は２個に限らず、測定
しようとする傾斜磁場の方向にさらに多数個配置して、
多数点での磁場の時間的変動を測定することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の核磁気
共鳴検査装置によれば、測定しようとする傾斜磁場の方
向で対称な少なくとも２点での磁場強度を同時に測定で
き、対称点での渦電流補償調整をバランス良く一挙に行
なうことが可能となる。そのため、渦電流補償調整の時
間を短縮し、作業を容易化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる核磁気共鳴検査装置のブロッ
ク図。

【図２】パルスシーケンスを示すタイムチャート。

【図３】ファントムの配置位置を示す模式図。

【図４】収集データとその周波数スペクトルを示す図。

【図５】測定された２点での周波数の時間的変動を示す
グラフ。

【符号の説明】

１ 傾斜磁場パルス ２ ＲＦ励起パルス ３ ＦＩＤ信号 ４ 定常傾斜磁場 ５ ファントム １０ 主磁場マグネット １１ 傾斜磁場コイル １２ ＲＦコイル ２１ デジタル傾斜磁場波形発生器 ２２、３２ Ｄ／Ａ変換器 ２３ 傾斜磁場電力増幅器 ３１ デジタルＲＦ波形発生器 ３３ 振幅変調回路 ３４ ＲＦ発振回路 ３５ ＲＦ電力増幅器 ４１ 前置増幅器 ４２ フィルタ ４３ 位相検波回路 ４４ Ａ／Ｄ変換器 ５１ ホストコンピュータ ５２ シーケンスコントローラ ５３ メモリ ５４ 画像再構成装置 ５５ 入力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場を発生する磁場発生手段と、所定
   の方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を上記静磁場
   に重畳して発生する傾斜磁場発生手段と、該磁場中にＲ
   Ｆ励起パルスを照射するＲＦ照射手段と、ＮＭＲ信号を
   受信する受信手段と、該受信手段から得たデータを処理
   するデータ処理手段と、所定の傾斜磁場の方向で対称な
   位置に少なくとも２個のファントムを置いてこれらに異
   なる強度の磁場を与える弱い定常傾斜磁場を印加し続け
   ながら、上記の所定の傾斜磁場を印加した後、複数個の
   ＲＦ励起パルスを順次加えそれぞれＦＩＤ信号を発生さ
   せ、各ＦＩＤ信号から得たデータをフーリエ変換するよ
   う上記データ処理手段を制御する制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする核磁気共鳴検査装置。