JPS6031069A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴（以下、ｒＮＭＲＪという）を用い
た検査装置に関し、特に信号検出時に傾斜磁場の過渡応
答の影響を完全に補正可能なＮＭＲを用いた検査装置に
関するものである。

〔発明の背景〕

従来、人体の頭部、腹部等の内部構造を非破壊的に検査
する装置として、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置が広く利用
されている。近年、ＮＭＲ現象を用いて同様の検査を行
う試みが成功し、Ｘ：ＩｆｉＡＣＴｆ超音波撮像装置で
は得られない情報を取得できることが明らかになって来
た。ＮＭＲ現像を用いた検査装置（以下、単に「検査装
置」という）に２いては、検査対象物体からの信号を該
対象物体各部に対応させて分離・識別する必要がある。

そのための方法の１つに、対象物体に傾斜磁場を印カロ
して対象物体各部の置かれた静磁場を異ならせ、これに
よシ上記対象物体各部の共鳴周波数を異ならせて位置の
情報を得る方法がある。

第１図は上記方法の原理を説明するための図である。対
象物体１に傾斜磁場Ｇ８を印加すると、該磁場Ｇ１に垂
直な線上にるるすべての核スピンからの信号を積分した
信号強度分布２が、静磁場Ｈの関数として得られる。Ｎ
ＭＲ現象においては、ｆ＝ｒＨ／（２π） の関係が成立つので、信号強度は高周波磁場の周波数ｆ
の関数でもある。ここで、γは核磁気回転比でめシ、核
に固有の値である。次に傾斜磁場の印加・方向を変えて
Ｇ２を印加すると、信号強度分布３が得られる。傾斜磁
場の印加方向を棟々変化させて同様の信号強度分布、す
なわち、射影データをめれば、Ｘ線ＣＴと同様のアルゴ
リズムによシ、対象物体ｌの核スピン密度分布や緩和時
間分布等をめることができる。

実際には、検査対象となる物体は３次元であるため、上
述の如き射影を３次元方向から行うか、あるいは、最初
にスライスを選択して領域を２次元面に限定し、射影を
２次元方向から行うかを決定する必要がある。この決定
には、測定時間、検査すべき領域等が考慮される。以下
の説明は、後者の、最初にスライスを選択する方法を例
にとって行うが、本発明はこれに限定されるものではな
いことは言うまでもない。

従来のＮＭＲイメージングにおいては、射影データを得
るために印加する領域磁場は、例えば、１ａｎｃｅｔ誌
（Ｐ、　Ｈ，Ｄｏｙｌｅ　ｅｔ、　ａｌ、　、　ｐ５３
　（１９８１）　）にも記載されている如く、第２図に
示す如きジ−タンスとなっている。すなわち、最初に９
０度選■ 択照射高周波磁場と２方向の傾斜磁場Ｇｚによ如２方向
に垂直なスライスを切出し、次いで、Ｘ−ｙ平面上で射
影ごとに向きが変わる傾斜磁場Ｇｍを印加して種々の方
向からの射影データを取込む方式である。第２図におい
て、２方向の傾斜磁場Ｇｚが９０度周波波磁場の後反転
しているのは、該磁場の照射時間（１−１０ｍ５ｅｃ　
）に生じたスライス内の核スピンの位相分散を元に戻す
ためである。

ところで、射影を行うために印加する上記傾斜磁ｊｉ＃
ＩＧＲは、必ずしも第２図に示す如き理想的立上シ遅れ
時間を有するものである。また、上記傾斜磁場Ｇｇの反
転により回復した信号は傾斜磁場ＧＲの印加後急速に減
衰し始める。信号の検出は傾斜磁場ＧｍＯ印加とともに
開始することが必要であるため、上述の如き従来のＮＭ
Ｂイメージングには、上記傾斜磁場Ｇｉ＋の立上シ遅れ
時間が画質を大きく劣化させる原因になるという重大な
問題がある。また、上記傾斜磁４Ｇｚの反転によ）回復
できるのは上記傾斜４ｍ　ｊｊ６　Ｇ　ｚによって生じ
た位相分散だけでめシ、静磁場自体が有するｄ＆場不均
−から生じた位相分散は回復することはできず、これに
よる検出信号のＳ／Ｎ劣化が避けられないという問題も
める。

〔発明の目的〕

本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ＮＭＲを用いた検査装置における
上述の如き問題を解消し、信号検出時１Ｃ傾斜４Ｉａ場
の過渡応答の影響を完全に補正可能な検査装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、射影データの検出に先立って、射影デ
ータを検出する際に印加する傾斜磁場と同じ方向にダミ
ーの傾斜磁場を印加して故意に核スピンの位相分散を生
じさせて２き、その後、１８０度高周波磁場を照射して
再び傾斜磁場を印加することにより位相分散を補償して
エコーを形成するようにした点におる。

〔発明の実施例〕

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３図は本発明の一実施例でおる検査装置の構成を示す
ものでおる。図において、４は制御装置、５は高周波パ
ルス発生器、６は電力増幅器、７は高周波磁場を発生さ
せると同時に対象物体１９から生ずる信号を検出するだ
めのコイル、８は増幅器、９は検波器、ｌＯは信号処理
装置である。また、１１．１２および１３はそれぞれ２
方向およびこれに直角の方向の傾斜値ｊｍｔ−発生させ
るコイル、１４，１５．１６はそれぞれ上記コイル１１
゜１２．１３を駆動する電源部である。

制御Ｍｄ４は各装置に檀々の命令を一定のタイミングで
出力する愼ａ′ｔ−有するものであり、後述する本発明
のパルスシーケンスは上記制御装置４内のｆｔＡＭに蓄
えられている。高周波パルス発生器５の出力は電力増幅
器６で増幅され、上記コイル７をｗＪ損する。該コイル
７は前述の如く受信コイルを兼ねてお９、受信された信
号成分は増幅器８ｔ−通シ検波器９で検波後、信号処理
装置１０で画像に変換される。

な２、静磁場の発生は電源１８によ〕駆動されるコイル
１７で行う。検査対象物体でめる人体ｌ１９はベッド２
０上に載置され、上記ベッド２゜は支持台２１上を移動
可能に構成されている。

第４図に本実施例において用いるパルスシーケンスを示
す。このシーケンスは、前述の如く、制御装置４内のＲ
ＡＭに蓄えられており、高周波パルス発生器、傾斜ｅ＆
場発生用電源部１４，１５゜１６を制御する。

上述の如く構成され九本実施例の動作を以下、具体的ジ
−タンスによシ説明する。

第４図に示す如く、まず、２方向傾斜磁場Ｇｚを印加し
、その１．６ｍ５ｅｃ後に１８０度高周波磁場を照射し
て特定スライス内の磁化を反転させる。

これはＩｎｖｅｒｓｉｏｎ　−Ｒｅｃｏｖｅｒｙ法によ
シ縦緩和時間の情報を信号に含有させるために必要なも
のであシ、密度像だけの場合には省略することが可能な
ものである。上記１８０度高周波磁場の照射から時間１
．後、再び傾斜磁場Ｇｚを印加し、その１．６　ｍ　ｓ
ｅｃ経過後から９０鼓パルスを照射する。

これにより、上記スライス内の磁化を９０度回転させ、
信号として検出可能な状態にする。

９０農高周波出湯あるいは１８０度高周波磁場はｌ−１
０ｍ５ｅｃ程度持続するため、磁場の照射中にも核スピ
ンの位相分散が生ずること、また、この位相分散を補償
するために傾斜磁場を反転させる方法もめるが、この方
法では静磁場の不均一に基づく位相分散は補償できなｉ
ことは前述の通シでるる。そこで、本実施例においては
、磁化を１８０度筒周仮磁場で反転させて上記位相分散
を回復させ、静磁場の不均一の影響をも補償するように
している。

但し、第２図に示した如く、ｚ方向の位相分散を補償後
、傾斜磁場Ｇｎを印加し、直ちに信号を計測しても正し
い射影データは得ることはできない。これは、傾斜磁場
ＧＲの立上シ遅れ時間６影１１”ｅ受けるためである。

そこで、本実施例に２いては、前述の如く、磁化を１８
０度高周波磁場で反転させるだけでなく、９０度高岡波
磁場と１８０度高周波磁場の間に、ダミーの傾斜磁場Ｇ
４を印加し、次の栄件を略満足する時点で、エコー信号
のピークとなるようにしている。

筐た、上式中めζ＋　”ｔ　ｓ　”ａは、９０厩高周波
ＩＱ） ｒｊＩｉ場と１８０度高周波ａ場との間隔をτとしたと
き、エコー信号のピークが１８０度高周波磁場から上記
時間τ陵に発生するように選択している。

従って、 ｔ、−ｔ、）１ｍ（６） とすれば、傾斜磁場ＧＢの過渡現象が完全に消失した時
点からエコー信号を検出することが可能となるため、正
しい射影データを復元できることになる。以上の手順を
、第５図にフローチャートの形にｌとめた。

更に、９０度＾周波磁場と１８０度高周波磁場との間隔
と、１８０度高周波磁場からエコー信号のピークまでの
間隔とを略等しくしておくことによ）、静磁場の不均一
に基づく位相分散をも補償できることになる。

なお、最初の９０度あるいは１８０度高周波磁場全照射
する時刻よ如も１．６ｍ５ｅｃ前に傾斜磁場Ｇｍ、Ｇｇ
金印加するのは、それらの過渡現象によりスライスの形
状が歪むことを防止するためである。また、時刻ｔ、に
ピークとなるエコー信号（ｌＯ） は、左右対称であるため、上記ピークを中心にして丘石
折り返し両者を加算しても良い。これによシ、エコー信
号の８７Ｎが６倍になるという効果かめる。めるいは、
五右七〇それのエコー信号から射影データまたは画像を
作成し、それらを重ね合わせるようにしても良い。この
場合、時間１、−１．が信号の発生している時間よりも
長くなるように、時間１．−１．を選択する必要かめる
。

第４図に示したシーケンスにおいては、９０度めるいは
１８０度高周波磁場を照射するときには傾斜＠場Ｇｚを
常に印加しているが、これはスライス外の磁化が影響を
受けないようにするだめの処置でる９１９０度周波波磁
場以外では必ずしも印加する必要はないものでるる。そ
の部付には、１８０度高周波磁場を偶数回印加し、スラ
イス外の磁化が元に戻るようにして寂けば良い。

以上の説明においては、傾斜磁場Ｇｍｖｃついて述べた
が、傾斜ａ暮Ｇｚについても全く同様の関係が成立する
。傾斜磁場Ｇｚの場合には、９０度（１１） 高周波磁場の中心から１８０度高周波磁場の中心までに
印加された傾斜磁場Ｇｚの積分値と、１８０度高周波磁
場の中心からエコー信号の中心までに印加され九傾斜磁
場Ｇｚの積分値とが等しくなるという条件を課すことに
より、”方向の位相分散を回復することができる。

また、傾斜磁場ＧＲの印加を停止した後傾斜磁場Ｇｚに
１ｓｏｘ尚周波磁場を重畳して印加し、該傾斜磁場Ｇｚ
Ｏ印加を停止した後に傾斜磁場Ｇａを印加すれば再びエ
コー信号全計測することができる。このとき得られる信
号は横緩和時間で減衰した信号なので、２つの１８０度
高周波磁場の間隔を変えることで上記横緩和時間の効果
を種橿変化させた信号が得られる。横緩和時間の効果を
無視できる場合には、前述の如く、最初の信号と重ね曾
せることによ如、Ｓ／Ｎを改善できる。

以下、同様の手続きによシ、エコー信号を次々に測定す
ることができる。

上記実施例においては、本発明を、投影−再構成法を用
いるイメージング法を例に挙げて説明しく１２）　’ たが、本発明はスピンワープ法のようなフーリエ変換イ
メージング法にも適用可能であることは言うまでもない
ことである。

し発明の効果〕 以上述べた如く、本発明によれば、射影データの検出に
先立って、射影データを検出する際に印加する傾斜磁場
と同じ方向にダミーの傾斜磁場を印加して、故意に核ス
ピンの位相分散を生じさせておき、その後、１８０度高
周波磁場を照射して再び傾斜磁場を印加することによシ
位相分散を補償してエコー信号を形成するようにしたの
で、エコー信号検出時に傾斜磁場の過渡応答の影響を完
全に補正可能な検査装置を実現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図はイメージングの原理を示す図、第２図は従来の
イメージング法のパルスシークンスを示す図、第３図は
本発明の一実施例を示すブロック図、第４図はその動作
を説明するシーケ／ス図、１＠５図は動作のフローチャ
ートでるる。 （１３） ４・・・制御挟置、５・・・高周波パルス発生器、６・
・・電力増幅器、７，１１，１２．１３・・・コイル、
訃・・増幅器、９・・・検波器、ｌＯ・・・信号処理装
置、Ｇｚ・・・２方向の傾斜磁場、ＧＩＩ・・・ｘ−ｙ
平面上の傾斜磁場、ＧＫ・・・ＧＲと同方向のダミー傾
斜磁場。 代理人　弁理士　高橋明夫 α４）・ゝ 早　ｌ　国 第　２１ 第　４　口 ｔ＋　Ｌ２ｔ３ 奉　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、靜磁揚、傾斜磁場２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、該信号検出手段の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、９０度周波波磁場
   とこれに続＜１８０度高周波磁場との間に、信号検出時
   に印加する傾斜磁場と同じ向きの付加傾斜磁場を印加す
   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　前記付加傾斜磁場の印加手段の付加傾斜磁場印加時
   間を、９０度周波波磁場とそれに続く１８０度高周波磁
   場との間隔と、１８０度高周波磁場の中心から検出信号
   が最大値となる点までの間隔とが略等しくなる如く設定
   したことを特徴とする特許請求の範囲Ｍ１項記載の核磁
   気共鳴を用Ａた検査装置。 ３、高周波磁場と前記付加傾斜磁場とを重畳して印加す
   る際に、予め前記付加傾斜磁場だけを印加し、その過渡
   現象が消失した時点で高周波磁場を印加する如く構成し
   た宅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。