JPH11216126A - 核磁気共鳴検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査部位によらず容易に水の共鳴周波数を求
めることができるようにする。 【解決手段】 ＲＦ出力を調整し（ステップ４２）、Ｒ
Ｆパルスのフリップ角が正確になるようにした上で、飽
和回復法によるパルスシーケンスを実行してＮＭＲ信号
を発生させてそのデータを収集する（ステップ４３）。
これによって脂肪の信号を抑制することができるため、
そのＮＭＲ信号を１次元フーリエ変換して得た周波数ス
ペクトルにおいて最大となるのは水のピークであるか
ら、この最大ピーク位置（周波数）から水の共鳴周波数
を求める（ステップ４４）。

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
（ＮＭＲ現象）を利用してイメージングなどを行う核磁
気共鳴検査装置に関し、とくにＣＨＥＳＳ法を行うのに
好適な核磁気共鳴検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＨＥＳＳ（ＣＨＥｍｉｃａｌ Ｓｈｉ
ｆｔ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ）法は脂肪抑制イメージング
を行うもので、通常のスピンエコー法などのパルスシー
ケンスの直前に、脂肪の共鳴周波数にキャリア周波数が
合致させられたＲＦパルスを印加して脂肪のスピンを磁
気的に飽和させ、これによって脂肪からの信号を抑制し
た画像を得ようというものである。この脂肪の共鳴周波
数を見出すため、従来では、スピンエコー法によるパル
スシーケンスを行い、ＮＭＲ信号を発生させてこれを採
取し、フーリエ変換し、その周波数スペクトルにおける
最大のピークを示す周波数を探すようにしている。この
最大のピークは通常、水からの信号によるものであり、
これによって水の共鳴周波数を知ることができるので、
一般に脂肪の共鳴周波数が水の共鳴周波数よりも３．５
ｐｐｍ低いことを利用して、脂肪の共鳴周波数を求め
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は必ずしも確実に水の共鳴周波数を求めることができな
いという問題がある。すなわち、人体の腹部や膝などで
は、脂肪組織の方がスペクトルのピークが高い場合があ
り、そのような場合には、水ではなくて脂肪の共鳴周波
数を検出してしまう。そうなると、これに基づいて脂肪
抑制のためのＣＨＥＳＳ法のパルスシーケンスを行う
と、予期に反して脂肪の信号を抑制することができなく
なる。たとえば、人体の腹部を検査対象としてスピンエ
コー法によるパルスシーケンスを行い、そこからＮＭＲ
信号を発生させると図６の（ａ）の曲線７１で示すよう
な波形となる。これを１次元フーリエ変換して周波数ス
ペクトルを求めると図６の（ｂ）のようになり、腹部で
は脂肪の成分が多いため水のピーク７２よりも脂肪のピ
ーク７３の方が高くなってしまい、単に最大ピークの周
波数を求めると、水ではなくて脂肪の共鳴周波数を求め
てしまうことになる。

【０００４】さらに、通常、静磁場の不均一がある場合
には、採取したＮＭＲ信号の周波数スペクトルに複数の
ピークが現れるので、脂肪のピークが水のピークよりも
大きいとき、この周波数スペクトルから水の共鳴周波数
を探し出すことは極めて困難となる。そこで、結局は、
人間がこの周波数スペクトルを観察して水のピークと思
われるピークを特定し、これからマニュアルでキャリア
周波数を設定する、というのが一般的な方法となってお
り、操作がきわめて煩雑で、操作者の負担が大きい。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、ＲＦパルスのキ
ャリア周波数を脂肪等の共鳴周波数に自動的に対応させ
ることができるように改善した核磁気共鳴検査装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【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、被
検査空間内に静磁場を発生する静磁場発生手段と、該被
検査空間内に直交３軸の各方向に磁場強度が傾斜してい
る傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、該被検査空
間内にＲＦ信号を送信するＲＦ送信手段と、ＮＭＲ信号
を受信する受信手段と、上記ＲＦ送信手段を制御し、反
転１８０°パルスと励起９０°パルスとリフォーカス１
８０°パルスとを順次印加してＮＭＲ信号を発生させる
飽和回復法によるパルスシーケンスを、上記反転１８０
°パルスと励起９０°パルスとの間の時間を約２０ｍｓ
から約２００ｍｓ程度に設定して行い、採取したＮＭＲ
信号をフーリエ変換して得た周波数スペクトルにおいて
最大ピークを示す周波数を検出する手段が備えられるこ
とが特徴となっている。

【０００７】飽和回復法のパルスシーケンスにおいて、
反転時間（反転１８０°パルスと励起９０°パルスとの
間の時間）を約２０ｍｓから約２００ｍｓ程度に設定し
ている。通常のシステムにおいて脂肪の回復時間は約２
０ｍｓから約２００ｍｓ程度であり、水のそれは２ｓ〜
５ｓ程度であるから、この反転時間は脂肪の回復時間に
対応しており、そのため、この飽和回復法のパルスシー
ケンスで得られるＮＭＲ信号では脂肪からの信号が抑圧
される。そこで、このＮＭＲ信号を採取し、１次元のフ
ーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを得れ
ば、水からの信号により最大のピークが生じる。そこで
この最大のピークを示す周波数を求めれば、水の共鳴周
波数が検出されたことになり、これより３．５ｐｐｍ低
い周波数をキャリアの周波数に設定することなどを自動
的に行うことができる。そのため、ＣＨＥＳＳ法などの
脂肪抑制パルスシーケンスにより、脂肪の信号を効果的
に抑制した画像を得ることができる。

【０００８】

【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ＭＲイメージング装置は図１に示すように構成さ
れる。この図１において、マグネットアセンブリ１１に
は、静磁場を発生するための主マグネットと、この静磁
場に重畳する傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発生する傾斜
磁場コイルが含まれる。傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは、
Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜している磁
場である。この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間に
は、検査対象たる被検者３１が検査台３２に載せられて
挿入される。この被検者３１には、ＲＦパルスを被検者
３１に照射するとともにこの被検者３１で発生したＮＭ
Ｒ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取り付けられ
ている。

【０００９】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイ
ルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回
路１３が設けられる。この磁場制御回路１３には波形発
生回路１４からの波形信号が送られる。この波形発生回
路１４には、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各パルス波形
に関する情報が、あらかじめコンピュータ１６によって
セットされている。シーケンスコントローラ１５から指
示されたタイミングで波形発生回路１４から傾斜磁場Ｇ
ｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各々についての波形信号が生じ、これ
が磁場制御回路１３に送られることにより、所定の波形
のパルスとされた傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚがそれぞれ
発生することになる。

【００１０】ＲＦ発振回路１９により発生させられたＲ
Ｆ信号は振幅変調回路１８に送られ、これがキャリア信
号となり、波形発生回路１４から送られてくるＲＦ波形
信号に応じて振幅変調される。この振幅変調後のＲＦ信
号は、ＲＦ電力増幅器１７を経て増幅された後、ＲＦコ
イル１２に加えられる。このＲＦ発振回路１９の発振周
波数はコンピュータ１６によって制御され、被検者３１
の身体組織の共鳴周波数に一致させられる。上記の変調
信号の波形に関する情報はコンピュータ１６から波形発
生回路１４にあらかじめ与えられる。波形発生回路１４
やＲＦ発振回路１９のタイミングはシーケンスコントロ
ーラ１５により定められる。

【００１１】ＲＦコイル１２によって受信されたＮＭＲ
信号は前置増幅器２０を経て位相検波回路２１に送られ
て位相検波される。この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１９からのＲＦ信号が送
られている。位相検波によって得られた信号は、シーケ
ンスコントローラ１５によって制御されたＡ／Ｄ変換器
２２により所定のサンプリングタイミングでサンプルさ
れ、デジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２か
ら得られたデータはコンピュータ１６に取り込まれる。
コンピュータ１６は、そのデータを２次元フーリエ変換
して各ピクセルの画像データを再現する処理などを行
う。

【００１２】このコンピュータ１６にはディスプレイ装
置２３、キーボード２４、マウス２５、記録装置２６が
接続されている。ディスプレイ装置２３により、再構成
されたＭＲ画像などが表示される。キーボード２４、マ
ウス２５などによって撮像シーケンスや撮像パラメータ
等の入力・設定が行なわれる。記録装置２６は光磁気デ
ィスク装置などからなり、収集された生データや再構成
後の画像データ等を記録する。

【００１３】このように構成されたＭＲイメージング装
置において、ＣＨＥＳＳ法による脂肪抑制イメージング
を行う場合には、それに先立って図２のフローチャート
で示されるように水の共鳴周波数を求める。まずスター
トさせた（ステップ４１）後、ＲＦパルスの出力を調整
し（ステップ４２）、その後図３のパルスシーケンスを
行いＮＭＲ信号のデータを収集する（ステップ４３）。
ＲＦパルスの出力調整は、図３のパルスシーケンスにお
いてＲＦパルスのフリップ角が正確になるようにするた
めである。

【００１４】こうして、図３のように、反転１８０°パ
ルス５１、９０°パルス５２、１８０°パルス５３を順
次印加し、スピンエコー信号５４を発生させる飽和回復
法のパルスシーケンスを行う。これにより、図４の
（ａ）の曲線６１で示されるような信号を得ることがで
きる。そして、この信号を受信してＡ／Ｄ変換した後、
１次元フーリエ変換し、その周波数スペクトルにおいて
最大ピークの位置から水の共鳴周波数を求め（ステップ
４４）、その後終了する（ステップ４５）。なお、ここ
ではスライス選択用の傾斜磁場は省略しているが、特定
のスライス面での信号を観測する場合は、スライス選択
用の傾斜磁場を適宜印加するようにする。

【００１５】このとき、反転１８０°パルス５１を印加
してから９０°パルス５２を印加するまでの時間、つま
り反転時間ＴＩは、脂肪の回復時間に合わせる。脂肪の
回復時間は、０．５テスラ〜１．５テスラ程度の静磁場
中で１００ｍｓ〜１３０ｍｓほどであり、反転時間ＴＩ
をこの程度に設定する。なお、脂肪の回復時間は通常の
静磁場強度では約２０ｍｓ〜約２００ｍｓほどの値をと
り得るので、反転時間ＴＩのとり得る値もそれに対応す
ることになる。これに対して水の回復時間は同じ静磁場
中で２ｓ〜５ｓ程度である。

【００１６】そのため、脂肪からの信号は抑圧されるこ
ととなり、発生した信号６１（図４）を１次元フーリエ
変換して得た周波数スペクトルは図４の（ｂ）のように
なって、水のピーク６２の方が脂肪のピーク６３よりも
格段に高いものとなる。なお、この信号６１は、被検者
３１の腹部を検査対象としたときのものである。その結
果、周波数スペクトルにおいて最大ピークを示す位置
（周波数）を求めれば、水の共鳴周波数が検出されたこ
とになる。

【００１７】ここでは腹部を検査対象としたときの信号
について述べたが、図３の飽和回復法によるパルスシー
ケンスによればこのように脂肪を抑制できることはどの
部位でも同じであり、したがって、単に周波数スペクト
ルにおける最大ピークを求めれば水の共鳴周波数を求め
ることができることとなって、従来のように周波数スペ
クトルを操作者が観察して水のピークを探し出すという
手間をかける必要がなくなる。

【００１８】そこでこのように水の共鳴周波数が求めら
れたら、それよりも３．５ｐｐｍ低い周波数を脂肪の周
波数と定めて、図５のようなＣＨＥＳＳ法による脂肪抑
制イメージングのためのパルスシーケンスを行う。図５
の例では、ＳＥ（スピンエコー）法にＣＨＥＳＳ法を適
用したものとなっており、ＳＥ法によるパルスシーケン
スの直前に脂肪抑制パルス９９を付加したものとなって
いる。

【００１９】ＳＥ法では、９０°パルス９１をスライス
選択用の傾斜磁場（ここではＧｚ）パルス９３とともに
加えて選択されたスライス面での磁化を９０°倒し、そ
の後１８０°パルス９２をスライス選択用の傾斜磁場
（Ｇｚ）パルス９４とともに加えてそのスライス面での
磁化を１８０°反転させてスピンエコー信号９８を発生
させる。このときＧｘパルス９６、９７を１８０°パル
スの前後に印加して位相を揃えさせるとともにＸ方向の
周波数エンコードを行う。またＧｙパルス９５を印加す
ることによりＹ方向の位相エンコードを行う。このよう
なＳＥ法のパルスシーケンスの直前に脂肪抑制パルス９
９を付加する。この脂肪抑制パルス９９は先に求めた脂
肪の周波数にキャリアの周波数が合致させられたもの
で、このパルス９９の印加により脂肪のスピンを磁気的
に飽和させる。

【００２０】そのため、脂肪抑制パルス９９により脂肪
からの信号を抑制することができ、スピンエコー信号９
８から収集したデータより再構成することによって、脂
肪の抑制された画像が得られる。これにより、脂肪成分
によって観察が妨げられることなく組織判別および形態
把握が容易になる。

【００２１】なお、上記の説明はこの発明の一つの実施
形態に関するものであり、そのため例示にすぎず、この
発明が上記の説明に限定されるものでないことはいうま
でもない。具体的な構成などは図１の構成に限定されな
いし、水または脂肪の周波数を求めた後必ずしも図５の
ＣＨＥＳＳ法によるパルスシーケンスを行わなければな
らないというものでもない。また図５のＣＨＥＳＳ法に
よるパルスシーケンスで用いる傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇ
ｚも例示であって、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向以外の傾斜磁場
（たとえばＧｘ，Ｇｙ，Ｇｚの２つまたは３つを組み合
わせて作る）を用いることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明の核磁気共鳴検査装置によれば、どのような検査
部位についても周波数スペクトルにおいて最大ピークか
ら水の共鳴周波数を求めることができるので、操作が容
易でかつ確実に水の共鳴周波数を検出することができ
る。そのため、たとえばＣＨＥＳＳ法による脂肪抑制イ
メージングのためのパルスシーケンスを実行して、脂肪
の抑制された画像を得ることを容易に行うことができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】同実施形態での動作を示すフローチャート。

【図３】水の共鳴周波数検出用のパルスシーケンスを示
すタイムチャート。

【図４】同実施形態で得られた信号の波形およびその周
波数スペクトルの例を示すグラフ。

【図５】ＣＨＥＳＳ法のパルスシーケンスを示すタイム
チャート。

【図６】従来における信号の波形およびその周波数スペ
クトルの例を示すグラフ。

【符号の説明】

１１ マグネットアセンブリ １２ ＲＦコイル １３ 磁場制御回路 １４ 波形発生回路 １５ シーケンスコントローラ １６ コンピュータ １７ ＲＦ電力増幅器 １８ 振幅変調回路 １９ ＲＦ発振回路 ２０ 前置増幅器 ２１ 位相検波回路 ２２ Ａ／Ｄ変換器 ２３ ディスプレイ装置 ２４ キーボード ２５ マウス ２６ 記録装置 ４１〜４５ 動作の各ステップ ５１ 反転１８０°パルス ５２、９１ ９０°パルス ５３、９２ １８０°パルス ５４、９８ 信号 ６１ 腹部の信号波形（本発
明） ７１ 腹部の信号波形（従来
例） ６２、７２ 水のピーク ６３、７３ 脂肪のピーク ９３、９４ スライス選択用傾斜磁場パルス ９５ 位相エンコード用傾斜磁
場パルス ９６、９７ 読み出し用傾斜磁場パルス ９９ 脂肪抑制パルス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査空間内に静磁場を発生する静磁場
   発生手段と、該被検査空間内に直交３軸の各方向に磁場
   強度が傾斜している傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手
   段と、該被検査空間内にＲＦ信号を送信するＲＦ送信手
   段と、ＮＭＲ信号を受信する受信手段と、上記ＲＦ送信
   手段を制御し、反転１８０°パルスと励起９０°パルス
   とリフォーカス１８０°パルスとを順次印加してＮＭＲ
   信号を発生させる飽和回復法によるパルスシーケンス
   を、上記反転１８０°パルスと励起９０°パルスとの間
   の時間を約２０ｍｓから約２００ｍｓ程度に設定して行
   い、採取したＮＭＲ信号をフーリエ変換して得た周波数
   スペクトルにおいて最大ピークを示す周波数を検出する
   手段を有することを特徴とする核磁気共鳴検査装置。