JPS5890154A - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - 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】 本発明は核磁気共鳴を用いた検査装置に関し、特に直角
位相検波に伴なう射影データの欠損に基づくアーチファ
クトを低減可能とする核磁気共鳴を用いた検査装置に関
する。

従来、人体などの内部構造を非破壊的に検査する方法と
しては、ＸＭＣＴや超音波撮像装置が広く利用されて来
ている。近年、これに更に、核磁気共鳴現象を利用し同
様の検査を行う試みが成功し、Ｘ線ＣＴＪＰ超音波撮像
装置では得られなかった情報を取得できることが明らか
になって米た。

核磁気共鳴を用いた検査装置（以下、単に「検査装置」
という。）は、核磁気共鳴現象を利用して対象物体中の
核スピンの密度分布、緩和時間分布等を非破壊的に求め
ることにより、Ｘ線ｃＴと同様の手法で対象物体の所望
の検査部位の断面像を構成・出力するものである。この
ような検査装置においては、検査対象物体からの信号を
該物体各部に対応させて、分離・識別する必要がある。

通常は検査対象物体に傾斜磁場を印加し、物体各部の置
かれた静磁場を異ならせ、これにより各部の共鳴周波数
を異ならせることで位置の情報を得ている。

第１図はその原理を説明するためのもので、検査対象物
体１に傾斜磁場Ｇ、を印加すると、該傾斜磁場Ｇ、に垂
直な線上で積分した信号強度分布２が静磁場Ｈの関数と
して得られる。核磁気共鳴においては、 ｆ−γＨ／（２π） の関係が成立するので、前記信号強度は共鳴周波数ｆの
関数であるとも言える。なお、上式において、γは核磁
気回転比であり核スピンに固有の値である。

次に、傾斜磁場の印加力向を変えて傾斜磁場Ｇ２を印加
すると、信号強度分布３が得られる。傾斜磁場の印加方
向を種々変化させて同様な信号強度分布、すなわち射影
データを求めれば、Ｘ線ＣＴと同様のアルゴリズムを用
いて検査対象物中の核スピンの密度分布あるいは緩和時
間分布を再構成することができる。

ところで、核磁気共鳴においては、得られた信号を検波
するのに直角位相検波を用いると便利なことが多い。そ
の理由は、直角位相検波を用いない場合に比べて、高周
波磁場強度が約１／２、電力比では約１／４になり、同
時に信号のＳＮ比が８倍になるという利点があるためで
ある。そこで、前述の射影データを作成する際にも、直
角位相検波方式を用いることが望ましいのだが、そのま
ま適用したのでは、直角位相検波後に零周波数となる周
波数成分が射影データ内に含まれることになるという欠
点があった。上記直角位相検波後に零周波数となる成分
は、信号取得時に過渡現象を除く過程で誤差を含むため
、射影データでも、該周波数成分に対応する周波数成分
が誤差を含むことになる。このように、特定周波数成分
のデータに常に誤差が含まれる場合、構成される画像上
では、リング状のアーチファクトになり、画像劣化の大
きな要因となっていた。　この点につき、図面を用いて
、更に詳細に説明する。例えば、第２図に示す如く、検
査対象物体２１に傾斜磁場Ｇを印加したとき、投影デー
タ２２が得られ、その周波数かｆａからｆ’ｂに分布し
ているものとする。この信号を周波数ｆｒで直角位相検
波する場合、該周波数ｆｒを中心として幅△ｆ　のデー
タには誤差が含まれる。

この誤差は、高周波パルスに続いて発生する自由歳差運
動（ＦＩＤ）　　に基づく信号を、高周波パルスが切れ
た後の過渡現象が減衰するのを待って取込むことにより
生ずるものである。そして、その幅△ｆは前記過渡現象
の持続時間によって決まるもので、過渡現象を短かくす
れば△ｆは小さくできる。

前記検査対象物体２１のスピン密度分布や緩和時間分布
を知るためには、前記傾斜磁場Ｇの方向を種々変化させ
、多くの投影データを取込む必要がある。この場合、前
記直角位相検波を行う周波数ｆｒを各投影で一定とする
と、前記誤差は常に共鳴周波数がｆｒとなる投影データ
に含まれることになり、Ｘ線ＣＴと同様に像再構成を行
うと、リング状のアーチファクトを生ずることになる。

第３図は第２図に示した如き投影データを多数取込み、
元の像をバックプロジエン法により再生した場合を模式
的に示すものでル）る。バックプロジェクション法は、
第２図に示した如き投影データが、傾斜磁場Ｇに垂直な
線上にあるスピンからの信号を積分したものである点に
注目し、そのデータを対応する線上に割当てるものであ
る。全て１の投影データについてこれを行うと、スピン
密度の高い部分はパックプロジェクションを行つごとに
次第に成長するので、元の密度分布が再現されることに
なる。従って、投影データに誤差が含まれると、パック
プロジェクションにより、第３図に示す線上に誤差が割
当てられアーチファクトが形成されることになる。この
ようなアーチファクトの重なり合う点はリング状の規則
的な形状になるため容易に判別でき、画質を大きく損な
うことになるのは前述の通りである。

不発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の検査装置の上述の如き欠点を除去
し、直角位相検波を用いても射影データの欠落に起因す
るアーチファクトを低減可能とした検査装置を提供する
ことにある。

本発明の上記目的は、静磁場、傾斜磁場および高周波磁
場の各磁場発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号
を検出する信号検出手段と、前記検出信号の演算を行う
計算機および該計算機による演算結果の出力手段を有す
る検査装置において、前記核磁気共鳴信号を直角位相検
波したときに零周波舷となる周波数を各射影ごとに異な
らせる手段を設けることによって達成される。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第４図は本発明の一実施例である検査装置の構成を示す
ものである。図にお℃・て、１７は静磁場発生用コイル
、１４は検査の対象物体（この場合は人体）、６は高周
波磁場発生用コイル、１０゜１１．１２はそれぞれｘ、
ｙ、ｚ方向の傾斜磁場発生用コイルである。

高周波パルス発生器牛の出力は′電力増幅器５で増幅さ
れ、前記高周波磁場発生用コイル６を励振する。該コイ
ル６は同時に受信用コイルを兼ねており、信号成分は増
幅器７を通り検波器８で検波後、信号処理装置９で画像
に交換、表示される。

高周波パルス発生器４からの他の出力は、検波器８で直
角位相検波を行うときの基準信号として用いられる。傾
斜磁場の発生は前記コイル１０，１１゜１２で行いこれ
らのコイルは電源１３により駆動される。

検査対象である人体１４はベッド１５上に置かれ、支持
台１６上を移動する。静磁場は前記コイル１７で発生さ
せ、該コイル１７は電源１８により駆動される。

また、１９は制御装置であり、傾斜磁場の方向を変化さ
せる指示を出すと同時に、パルス発生器４から検波器８
に送られる前記基準信号の周波数を変化させる指示を出
すものである。本実施例装置においては、制御装置１９
として、読出し専用メモリ（以下、ｌ”’ＲＯＭｌとい
う）を用いているので、以下、これに基づいて説明を続
ける。

１６ビツトから成るＲＯＭの上位８ビツトは、前記パル
ス発生器４内の基準信号の周波数選択に用いられ、下位
８ビツトは傾斜磁場の方向選択に用いられる。ＲＯＭの
番地指定はカウンターによって行い、１つの投影データ
の取得を完了した後、前記カウンターの数字が１つ増す
ようになっている。

以下、直角位相検波を行うときの基準信号の周波数選択
動作について、具体的に説明する。

全ての投影データにおける周波数の下限および上限をそ
れぞれ’ａｙ’ｂとし、投影数をＮとすると、直角位相
検波を行う周波数ｆｒとして ｆ、＝α・ｋ（ｆｂ−ｆａ）／（２Ｎ）＋（ｆ６＋’ｂ
）／２を選ぶものとする。ここで、ｋは零か自然数であ
り、ｋ≦Ｎとする。該にの値は、アーチファクトの程度
により多投形ごとに全くランダムに選ぶか、あるいは少
くとも隣接する投影同志で異なった値となるようにすれ
ば良い。また、σはｆｒの変化する領域を規定するパラ
メータであり、α＝１とするとに−Ｎのときｆｒ＝：ｆ
ｂとなり直角位相検波方式を用いる意味がなくなるので
、Ｏ〈α〈１とする必要がある。第５図はα二０．５と
したときの、再生像のアーチファクトを模式的に示すも
のであるが、連続した規則的なアーチファクトは生じな
いので、単なる雑音としてしか認知されないようになっ
ている。

上記基準信号の周波数選択動作は前記ＲＯＭの上位８ビ
ツトにセットされており、下位８ビツトにセットされて
いる傾斜磁場の方向選択動作と組合わせて読出され、指
示に用いられる。

次に、第２の実施例として、静磁場の強度を異ならせる
場合を示す。

第２図に示した投影データにおいてｆｒを一定とし、静
磁場強度を変化させると、投影データは左右に移動する
ため、直角位相検波により誤差を含む部分が変化する。

従って、ｆｒを変化させた場合と同様の効果が得られる
ことになる。静磁場強度を変化させるには、２通りの方
法が考えられ、１つは静磁場発生用磁石の励磁電流を変
化させるか、円線輪対を付加してその励磁電流を変える
方法であり、他は傾斜磁場発生用コイルに流す電流の分
布を変え、実質的に静磁場を変化させたと同等の効果を
生せしめる方法である。いずれの方法も前記制御装［１
９からの信号により電流値を変化させれば良く、前記ｆ
ｒを変化させる方法と全く同様に制御することができる
。

上記実施例の他にも、例えば投影データごとに励振用高
周波磁場の周波数を変化させるように構成することも可
能である。

以上述べた如く、本発明によれば、検査装置において、
核磁気共鳴信号を直角位相検波したときに零周波数とな
る周波数を各射影ごとに異ならせる手段を設けたので、
アーチファクトを低減させた状態で直角位相検波を用い
ることを可能とした検査装置を実現することができると
いう顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は投影データを得るための原理を示す図、第２図
は直角位相検波による誤差の発生を説明する図、第、３
図は本発明の装置を用いない場合に発生するアーチファ
クトを示す図、第４図１は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第５図は本発明の装置を用いた場合のアーチフ
ァクトを示す図である。 １．２１：検査対象物体、２　、３　、２２　：信号強
度分布、４：高周波パルス発生器、５二甫、力増幅器、
６：高周波磁場発生用コイル、７：増幅器、８：検波器
、９：信号処理装置、１０，１１，１２：傾斜磁場発生
コイル、１３，１８：電源、１４：検査対象、１７：静
磁場発生コイル、１９：制御装置。 特許出願人　株式会社日立製作所　　、代理人弁理士磯
村雅俊び 第１図　　　　。 ボ 第　２　図 第３図 第５図 −３２７−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場発生
   手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信号
   検出手段と、前記検出信号の演算を行う計算機および該
   計算機による演算結果の出力手段を有する核磁気共鳴を
   用いた検査装置において、前記核磁気共鳴信号を直角位
   相検波したときに零周波数となる周波数を各射影ごとに
   異ならせる手段を設けたことを特徴とする核磁気共鳴を
   用いた検査装置。
2. （２）前記核磁気共鳴信号を直角位相検波したときに零
   周波数となる周波数を各射影ごとに異ならせる手段が、
   前記高周波磁場の周波数あるいは直角位相検波するため
   の基準周波数の少なくとも一方を異ならせる手段である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気共
   鳴を用いた検査装置。
3. （３）前記核磁気共鳴信号を直角位相検波したときに零
   周波数となる周波数を各射影ごとに異ならせる手段が、
   前記静磁場の強度を異ならせる手段であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴を用いた検
   査装置。