JPS5997651A - 核磁気共鳴方法およびその装置 - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ）技術によって身体の選択
された部分の量分布を調べるだめの核磁気共鳴方法およ
び装置に関するものである。

（２）先行技術についての説明 ＮＭＲ技術は多年に渡って物質の分析に利用されてきた
。最近では、選択された原子核、例えば水素の陽子の密
度、もしくはＮＭＲスピン弛緩時定数についての身体の
断片的なスライスあるいは体積内の分布を得るのに利用
されてきた。

このような分布は、その意味は違っているが、コンピュ
ーター化されたレントゲン断層撮影装置によって得られ
るＸ線の減衰分布と類似しており、従って患者の医療用
検査には特に適用されることが判明した。

実際のＮＭＲ装置は、検査される身体に磁界シーケンス
を印加することによって作動し、身体の一部分に共鳴を
励磁し、一つもしくはそれ以上の検出コイル装置で合成
誘起電流を検出する。

磁界の適切なシーケンスおよびそのシーケンスを実行す
るための装置は、例えば英国特許説明書第１，５７８，
９１０号、第１，５８４，９４８号、第１．５８４，９
４９号および第１，５８４，９５０号で開示されている
。

検査中の身体移動をモニターするため手段を別にすれば
、該装置は上記英国特許説明書で説明されたのと本質的
に同じものなので、該装置　、。

のよシ完全な説明のため前記英国特許説明書を参照され
たい。

そのような方法および装置を利用する身体検査はかなシ
の時間、すなわち数秒々いし数分を要することがある。

故に、検査される身体を静止させておくか、もしくは身
体の移動を追尾し修正するかしなければならないが、後
者は医療検査の場合患者を過度に拘束することを避ける
ため明らかに望ましい選択である。

ＮＭＲ装置の場合、追尾移動についてより明白な方法を
適用することは残念ながら難かしい。

従って身体を光学的に監視することはコイル装置の身体
への密接接近によって妨げられるが、前記コイル装置に
よって磁界シーケンスが印加される。身体の位置につい
ての容量的な方法は検査中の身体の体格および体型の相
異にょシ一般的に実行不可能である。

（３）本発明の概要 本発明はＮＭＲ技術によって身体の選択された部分の量
分布を検査するための方法および装置を提供し、それに
よってこの問題を解決することが本発明の目的である。

本発明によって、ＮＭＲ技術による身体のある選択され
た部分の量分布検査方法が提供されるが、そこでは、身
体に装着され検査中身体に印加された磁界に応答するプ
ローブ手段によって信号が発信され、前記信号をモニタ
ーすることによって検査中の身体の移動が表示される。

プローブ手段は少くとも一つのＮＭＲプローブを備えて
いるが、前記グローブはそこに含まれた物質の核磁気共
鳴励磁によって出力信号を発生する。

本発明によるある特定の方法では前記プローブ手段は三
つのグローブを備えておシ、その各プローブは細長い形
をしておシ、かつ前記プローブはそれらの各主軸を互い
に直交関係にして配置されている。

本発明は、本発明による方法を実行するだめの装置も提
供している。

故に、本発明はＮＭＲ技術によって身体のある選択され
た部分の量分布を検査する装置を提供するが、前記装置
は、検査中身体への装着に適合し、検査中身体に印加さ
れる磁界に応答するプローブ手段、および検査中前記プ
ローブ手段によって発生された信号をモニターし、検査
中の身体の移動を表示する手段とを備えている。

（４）　　良好な実施例についての説明本発明によるあ
る方法および装置について、添付の図面を参照しながら
例を上げて説明する。

該装置は第１のコイル装置を備えており、それによって
、検査しようとする身体に、ある定められた方向（通常
Ｚ方向が選定される）で磁界が印加されるのが可能とな
るが、前記磁界は、三つの直交する方向、すなわちＸ、
　Ｙおよび２方向のうちの一つもしくはそれ以上の方向
のいづれかの方向において勾配が与えられている。

第１図において、第１のコイル装置は、２方向において
定常均一磁界Ｂ、を発生するコイル１と、Ｘ方向におい
て磁界勾配ＧＸを発生するコイル３と、Ｙ方向において
磁界勾配Ｇｙを発生するコイル５と、Ｚ方向において磁
界勾配Ｇ２を発生するコイル７とを備えている。

更に、該装置は、第２のコイル装置９を備えておシ、そ
れによって、第１のコイル装ｆ　Ｋよって発生された磁
界方向に対して垂直な面でＲＦ磁界が検査中の身体に印
加され、またそれによって検査中の身体の原子核から発
生するＲＦ磁界を検出することができるが、前記ＲＦ磁
界はＺ方向以外のスピンベクトル構成要素によって核磁
気共鳴へ励磁されたものである。

同図中、ＲＦ磁界の印加および検出両用コイル装置９が
一対示されているが、ある場合にはＲＦ磁界検出用に別
個のコイルを設けることが望ましいこともある。

種々のコイル１．３．５．７および９は、Ｂ　ｏ＋Ｇｘ
、　Ｇｙ、　ＧｚならびにＲＦ駆動増幅器１１，１２゜
１５．１５．１７および１９によって各々駆動され、Ｂ
ｏ＋　ＧＸｙ、　ＧｚならびにＲＦ制御回路２１，２３
゜２５および２７によって各々制御される。これらの回
路にはＮＭＲ装置およびコイル誘起磁界を使用する他の
装置の当行者には周知の種々の型式が利用されてもよい
。

回路２１，２３．２５および２７は中央演算処理制御装
置２９によって制御されるが、前記中央演算処理制御装
置は、該装置に命令および指令を与えるため入力装置な
らびに他の周辺装置３１および表示装置３３と関連しい
る。

コイル装置９によって検出されたＮＭＲ信号は増幅器６
５を介して信号操作装置３７に印加される。信号操作装
置は信号の適切な較正および補正を全て行なうため備え
られているが、本来は演算処理制御装置２９に信号を送
信し、そこで前記信号は表示装置に印加するよう処理さ
れ、検査をする身体内のＮＭＲ量分布を表わす映像を生
ずる。

信号操作装置６７は、本説明を明確化するだめに別個に
示されているが、演算処理制御装置２９の一部分を具合
いよく形成していてもよいことを理解させたい。

該装置はまた磁界測定エラー信号回路装置３９も備えて
いるが、前記磁界測定エラー信号回路装置３９は、第２
図に図示されているように、印加された磁界をモニター
するため、検査をする身体のスライス４３に関して、適
轟な位置に置かれた磁界プローブＸ＋−Ｘ２・Ｙ＋およ
びＹ２がらの信号を増幅器４１を介して受信する。

該装置を作動させることによって、まず、第１のコイル
装置を使用して、選択された方向（以降Ｚ方向さする）
に勾配を有する磁界が身体に印加され、単一の均一磁界
が選択された部分、すなわち身体の断面スライスへ印加
されるようにしている。この磁界が印加されると次いで
第２のコイル装置によって、選択された身体のスライス
の単一磁界に対してラーモア（Ｌａ−ｍａｒ　）周波数
でＲＦ磁界が印加され、それによって選択された部分の
陽子の核磁気励磁を生じさせる。

２方向の勾配磁界は、次いで、他の二方市、すなわちこ
の例ではＸおよびＹ方向の一方向もしくは両方向の勾配
を有する勾配磁界と置き換えられ、選択されたスライス
の面に選択された方向の合成勾配を生ずる。結果として
選択されたスライスの陽子の共鳴周波数は新しい勾配方
向で分散され、そのスライスは事実上多数の並行片に分
割され、各並行片は新しい勾配に対して垂直方向に広が
ってお９、各並行片において陽子共鳴周波数は異なって
いる。故に、第２のコイル装置によって検出された結果
の信号のスペクトルを分析することによって、密度、も
しくは選択的あるいは付加的スピン／ラティスもしくは
スピン／スピン緩和時間のような選択された核磁気共鳴
量に関して各並行川内の陽子に対してデータが収集され
てもよい。ある方法では集められたデータはＸ線コンピ
ュータ化断層撮影中得られたエツジ値と事実上類似して
いる。

データ収集勾配の多くの種々の方位各々に対して同じ選
定されたスライスのためのプロセスを繰シ返すことによ
って選択されたスライスの多数の並行片方位各々に対す
るエツジ値を得ることができ、その結果生ずる信号はＸ
線コンピユータ化断層撮影で使用されたのと同じ態様で
処理され、選択されたスライス内の複数の離散的場所各
々に対する選択されたＮＭＲ量の値が得られる。そのよ
うにして得られた信号を利用して、選択されたスライス
を通じて選択されたＮＭＲ量分布を表わす映像が表示さ
れてもよい。

有意義な結果を得るためには第１および第２のコイル装
置に関してスライス選択およびデータ収集の全シーケン
スを通して検査中核身体部分を静止させておくか、ある
いは身体の移動をモニターし、そのような移動に許可を
与えなければならないことが判る。

本発明によって検査中の身体の移動は検査をする身体に
装着された１つもしくはそれ以上のＮＭＲプローブによ
ってモニターされる。

第３図では上記の本発明による特定の例が示され、三つ
のプローブＡ、　ＢおよびＣが使用されているが、該プ
ローブの各々は通常矩形で正方形断面となっている。三
つのプローブＡ、　ＢおよびＣは接着パッドのような支
持体りに固定されているが、前記接着パッドは検査中の
身体Ｅに装着するのに適合し、プローブはそれらの主軸
を互いに直交させて支持体り上に置かれている。

各プローブの長さは選択されたスライスの幅とほぼ等し
く、各プローブの幅は該装置使用中に得られた映像の画
素の幅とほぼ等しい。

前記支持体りは、第４図に示されているように、最初プ
ローブＡを、選択しようとする検査中の身体Ｅのスライ
スを越える延長部分に渡るように置かれ、他の二つのプ
ローブＢおよびＣはスライスの主要表面の一つの面に近
接したスライスのそのような延長部分におかれる。

作動中スライスが核磁気共鳴へ励磁されるとプローブが
正しく置かれている場合には同様に励磁され、結果とし
て検出可能な出力信号を発信する。スライス選択後、ス
ライスを横切って表面上位置づけられたプローブによっ
て発信される信号のレベルが先のスライ、ス選定後得ら
れた信号に比例して低下した場合、このグローブは励磁
を発生させるのに必要な力を有する磁界にはもはや完全
に位置しておらず、故に身体は一方向、すなわちスライ
ス面と垂直な他の方向に移動したことを表示しているも
のと判断される。移動方向の表示は他の二つのグローブ
の出力信号によって与えられる。従ってこれら二つのグ
ローブからの信号の損失は第４図の矢印の方向のスライ
スに関してはグローブのいかなる移動に対しても発生す
るが、反対方向の小さな移動に対しては発生しない。

このようにして各スライス選択中の身体位置はモニター
され、スライス選択中身体が必要な位置にあるかどうか
を判断する。

スライス選択に関してはＸおよびＹ方向の身体の移動は
大した問題ではなくモニターする必要もないことが判る
。

データ収集期間中は、Ｚ方向の移動は構わないが、勾配
のつけられたＸ−Ｙ面内での移動はモニターされなけれ
ばならない。各プローブの出力信号の周波数はプローブ
における磁界の強さによって決まるので、そのような移
動はデータ収集中、グローブ出力信号の周波数をモニタ
ーすることによって検出することができる。しかしなが
ら、あるデータ収集期間から他の収集期間へとＸ−Ｙ面
での与えられた勾配方向を回転させることによシブロー
プ出力信号を説明することは難かしいことが判明するこ
ともちシうる。この場合にはプローブの出力の周波数は
適肖な間隔をおいて、すなわち各データ収集期間後一定
の基準勾配磁界が印加され、連続読み出しが比較されて
から検出されてもよい。

この技術は何らかの理由で選択しようとするスライスに
グローブを実際に位置づけることが不都合な場合スライ
スをモニターするのに使用され、グローブが検査しよう
とする身体のスライスから別個に励磁されなければなら
ないようにしてもよい。

測定されたものは比較のだめのものであってプローブの
正確な位置づけは重要でないことを理解されたい。

プローブは感知コイルによって囲まれた水の入った小さ
な容器を備えている。この水は適切なＮＭＲ特性を有す
るためにドープされていてもよい。例えば上述したよう
に規準勾配磁界によって測定がなされたところでは、連
続読み出し間の必要な間隔を減少させるため短かいスピ
ン／ラティス緩和時間を示すように水がドープされるの
が望ましい。

分析のため、演算処理制御装置２９への入力のためにプ
ローブから信号を発生させるのに適した回路が第５図に
示されている。

配列には各プローブＡ、　　ＢおよびＣに対する各前置
および主増幅器、４５Ａ・４５Ｂ・４５Ｃおよび４７Ａ
・４７Ｂおよび４７Ｃが備えられており、各プローブＡ
、ＢおよびＣに対しておｐ、その出力は各々の帯域フィ
ルタ４９Ａ、４９Ｂおよび４９Ｃを介して各々の復調器
５１Ａ、５１Ｂおよび５１Ｃに送られるが、前記復調器
はプローブ出力信号の周波数の相違を表わす出力信号お
よび周波数ｆの規準信号を発生する。

復調器の出力信号は波形二乗回路５３Ａ、　５３Ｂおよ
び５３Ｃを介して各規準カウンタ５５Ａ、５５Ｂおよび
５５Ｃに印加されるが、前記の各規準カウンタは一定数
のサイクル（例えば１０サイクル）に累算（アキュムレ
ート）する。規準カウンタ５５Ａ、５５Ｂおよび５５（
’は各ゲート５７Ａ、５７Ｂおよび５７Ｃを制御し、そ
れによってクロックパルスが規準カウンタが作動してい
る間さらに先のカウンタ５９Ａ、５９Ｂおよび５９Ｃに
供給され、先のカウンタ５９Ａ、５９Ｂおよび５９Ｃの
内容は演算処理制御装置２９（第１図）に供給され、そ
こで分析されていづれの身体の移動も判定される。

そのような判定の結果として、収集されたデータは、適
当な調節、すなわち選択されたスライスを適当な方向で
シフトするためＲＦ（無線周波）励磁パルスの周波数で
適当に変更した後、再び検出されてもよい。収集された
データを処理する際移動に対して選択的にしかるべく許
可がなされてもよい。

検査開始に先立ちプローブＡ、　　ＢおよびＣの状態を
直ちに確認するため規準読み出しとして前記演算処理制
御装置２９に使用したシスライス選択中休が必要な位置
にあったかどうかを確認したりするだめの信号が周波数
増幅器６１およびアナログ／デジタル変換器６３を通っ
て復調ｍｓ＋Ａ、ｓ１ｎおよび５１Ｃの出力から発生さ
れる。

本発明を具体化するある特定の方法および装置、すなわ
ち、ある特定の共鳴励磁シーケンスおよび映像再編成技
術を利用する方法および装置が具体例をもって上記の如
く説明されてきたが、本発明は、種々の励磁シーケンス
および映像再編成技術を使用する他のＮＭＲ方法および
その装置にも等しく適用可能であることを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は該装置を図式的に描いたものであ
シ、第３図および第４図は検査中の体の移動をモニター
するだめの手段に使用される三つのプローブの配置を描
いたものであシ、第５図は、第３図および第４図のプロ
ーブによって与えられる出力信号を利用する回路のブロ
ック図である。 図中、１−７は第１のコイル装置の各コイル、９は第２
のコイル装置、１１・１２・１６・１５・１７および１
９はＲＦ駆動増幅器、２１・２６・２５および２７はＲ
Ｆ制御回路、２９は中央演算処理制御装置、３１は入力
装置およびその他周辺機器、３６は表示手段、３５はＲ
Ｆ増幅器、３７は信号操作装置、３９は磁界測定エラー
信号回路、４１はグローブ増幅器、４３はスライス、４
５は前置増幅器、４７は主増幅器、４９は帯域フィルタ
、５１は復調器、５３は波形二乗回路、５５は規準カウ
ンタ、５７はゲート、５９はカウンタ、６１は周波数増
幅器、６５はアナログ／デジタル変換器を夫々示す。 ・−１７二°・−、−，４ｒ ＋　続　補　正　書　Ｃ方式） 特願昭５８−１０３５０８号 ２発明の名称 核磁気共鳴方法およびその装置 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　ピカー　インターナショナル　リミテッド４
代理人 郵便番号　１００ 住　所　　東京都千代田区丸の内２丁目４査１号５　補
正命令の日付　　昭和５８年　９月２７日　（発送日）
６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ＮＭＲ技術によって身体（Ｅ）の選択された
   部分の量分布を検査する方法において、前記方法は検査
   中身体の移動を身体に装着されたプローブ手段（Ａ、　
   Ｂ、　Ｃ）によって発生された信号をモニターすること
   によって表示し、かつ前記プローブ手段が検査中身体に
   印加された磁界に応答することを特徴としている上記核
   磁気共鳴方法。 （２ン　　特許請求の範囲第１項に記載の方法において
   、前記プローブ手段は少くとも−っのＮＭＲプローブを
   備えていることを特徴とする上記核磁気共鳴方法。 （３）特許請求の範囲第１項および第２項に記載の方法
   において、前記プローブ手段は三つのプローブ（Ａ、　
   Ｂ、　Ｃ）を備えておシ、各グローブは細長い形をして
   おシ、それらの各主軸は互いに直交関係になるように置
   かれていることを特徴とする上記核磁気共鳴方法。 （４）特許請求の範囲第３項に記載の方法において、前
   記の各プローブはその主軸が検査中身体に印加される種
   々の勾配磁界の勾配方向に対してほぼ並行に置かれてい
   ることを特徴とする上記核磁気共鳴方法。 （５）特許請求の範囲第４項に記載の方法において、１
   つのプローブ（Ａ）は最初検査しようとする身体のスラ
   イスを越える延長部分に渡るように位置づけられ、他の
   二つのグローブ（Ｂ、Ｃ）は前記スライスの主要面の一
   つの面に近接して前記スライスの前記延長部分に置かれ
   ることを特徴とする上記核磁気共鳴方法。 （６）先の特許請求の範囲のいずれか１項に記載の方法
   において、核検査は、身体の選定された一部分に原子核
   の核磁気励磁を発生させる段階と、選択された部分の選
   択された方向で勾配磁界を印加し勾配方向で励磁された
   原子核の共鳴周波数を分散させる段階と、前記勾配磁界
   を印加中共鳴信号を感知する段階とから成り、かつ前記
   プローブ手段によって発信された信号は前記部分に原子
   核を励磁した後しかも前記勾配磁界が印加される前にモ
   ニターされ、次いで前記信号は前記勾配磁界を印加中に
   モニターされることを特徴とする上記核磁気共鳴方法。 （７）特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項
   に記載の方法において、前記プローブ手段によって発信
   された信号は、少くきも一つの一定の規準勾配磁界を印
   加することによってモニターされることを特徴とする上
   記核磁気共鳴方法。 （８）　　ＮＭＲ技術によって身体（Ｅ）の選択された
   部分の量分布を検査する装置において、前記装置は、検
   査中の身体（Ｅ）への装着に適合し、検査中身体に印加
   された磁界に応答するプローブ手段（Ａ、　Ｂ、　Ｃ）
   と、検査中身体の移動を表示するため前記プローブ手段
   によって検査中発信された信号をモニターし、検査中身
   体の移動を表示する手段（第１図および第５図２９）と
   を備えていることを特徴とする上記核磁気共鳴装置。 （９）特許請求の範囲第８項に記載の装置において、前
   記プローブ手段は少くとも一つのＮＭＲプローブを備え
   ていることを特徴とする上記核磁気共鳴装置。 ａリ　特許請求の範囲第８項もしくは第９項に記載の装
   置において、前記プローブ手段は各々細長い形をした三
   つのグローブ（Ａ、Ｂ、Ｃ）を備えており、前記プロー
   ブはそれらの各主軸が互いに直交関係になるように置か
   れていることを特徴とする上記核磁気共鳴装置。 ０υ　特許請求の範囲第８項から第１０項のいずれか１
   項に記載の装置において、モニター用前記手段は前記プ
   ローブ手段によって発信された信号のレベルをモニター
   する手段を備えていることを特徴とする上記核磁気共鳴
   装置。 （ロ）特許請求の範囲第８項から第１１項のいずれか１
   項に記載の装置において、モニター用前記手段は前記プ
   ローブ手段によって発信された信号の周波数をモニター
   する手段を備えていることを特徴とする上記核磁気共鳴
   装置。 α３　特許請求の範囲第１２項に記載の装置において、
   モニター用前記手段は前記プローブ手段によって発信さ
   れた信号を一定数のサイクルに累算するよう配置された
   第１のカウンタ手段（５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ）と、第
   １のカウンタ手段（５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ）が作動し
   ている間クロックパルスを数えるよう配置された第２の
   カウンタ手段とを備えていることを特徴とする上記核磁
   気共鳴装置。 αゆ　特許請求の範囲第１３項に記載の装置において、
   モニター用前記手段は前記プローブ手段によって発信さ
   れた前記信号および規準信号に応答し、前記グローブ手
   段の周波数の相違を表わす信号および規準信号を発生す
   る復調器（５１Ａ、ｓｌＢ、５１０　）を備えており、
   前記の第１のカウンタ手段は前記の相違周波数信号に応
   答することを特徴とする上記核磁気共鳴装置。