JPS6038644A - 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立上シ
および立下り特性に起因する射影データの歪を完全に補
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線ＣＴや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。ＮＭ
Ｒ現象を用いた検査装置（以下、単に「検査装置」とい
う）においては、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・識別する必要がちる。そのだめ
の方法の１つに、対象物体に傾斜磁場を印加して対象物
体各部の置かれた静磁場を異ならせこれにより上記対象
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ちる。対
象物体１に傾斜磁場Ｇｔを印加すると、該磁場Ｇ１に垂
直な線上にあるすべての核スピンからの信号（以下、単
に「信号」という）を積分した信号強度分布２が、静磁
場■（の関数として得られる。Ｎ　Ｍ　Ｉｔ現象におい
ては、ｆ＝γＨ／（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、ｒは核磁気回転比であり、核
に固有の値である。次に傾斜磁場の印加方向を変えてＧ
２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１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１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次元方向から行うが、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４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（υ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傾斜磁場は、例えば、Ｌａｎｃｅｔ
誌（Ｆ、　Ｈ，Ｄｏｙｌｅ　ｅｔ、　ａｌ、　、　ｐ５
３〜５７（１９８１））にも記載されている如く、第２
図に示す如きシーケンスとなっている。すなわち、最初
に９０度選択照射パルスと２方向の傾斜磁場（Ｊｚによ
り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ＧＩＩ＋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ＧＥが９０度パルス
の後反転しているのは、該パルスの照射時間（１〜１０
　ｎ１ｌＢｌ　）　Ｋ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場ＧＲ
は、必ずしも第２図に示す如き理、想的立上りを示すも
のではなく、最大０．５〜１ｍ１Ｂ＋程度の立上り遅れ
時間を有するものである。また、上記傾斜磁場Ｇｘの反
転によシ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ＧＲＯ印加とともに
開始することが８爛であるため、上述の如き従来のＮＭ
Ｒイメージングには、上記傾斜磁場ＧＲの立上り遅れ時
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。

上述の問題を解消するためには、幾つかの方法が考えら
れるが、その１つに上記傾斜磁場Ｇｍの形状を第３図に
示す如き形状とする方法がある。

この方法は、最初に傾斜磁場ＧＲの極性を反転さぎたパ
ルスをある時間印加し、信号の発生する時刻を遅らせる
方法であり、信号のピークは次式を満足する時刻ｔ６に
発生することになる。

従って、信号の検出は上記時刻ｔ６を信号のピークと見
做して行うことになるが、これには次の如き重大な問題
がある。それは、傾斜磁場駆動電源に駆動指令を出す時
刻（上記ｔｌあるいは１３）を固定した場合には、上記
時刻ｔ６が傾斜磁場ＧＲの振幅によって変化するという
問題である。以下、これを詳細に説明する。

傾斜磁場の立下り時間：ｆｆ−１２ｔ、、立上り時間：
ｔｒ＝１４−１３は、一般に傾斜磁場Ｇｙ＋の振幅ＧＲ
ｏに比例しているため、傾斜磁場の単位時間当シの変化
率（スリューレート）を負から正への場合：　Ｋ　ｓ　
（Ｇ　／　ＩｉＸ”　）　、正から負への場合：　Ｋｚ
　（Ｇ　／ＦＥＥ’　）とすると、前記式（１）からｔ
６は次のように書直すことができる。

上記Ｋｉ　＋　Ｋ２は検査装置に固有の値であるから上
式より、ｔ６は１．、．１３および前記傾斜磁場ＧＷＩ
の振幅ＧＲＯの関数となることがわかる。従って、おる
振幅ＧＲＯに対して上記時刻ｔ１．ｔ３を決めると、信
号のピークは上記式（２）で示される時刻ｔ６というこ
とになり、これを中心と見做して信号の処理を行えば正
しい射影データが得られることになる。しかしながら、
別の角度からの射影を行うために上記傾斜磁場の振幅Ｇ
ｉｏを変えると、前記時刻ｔ６は異なる値となシ、信号
のピークが異なった点に生じることになる。従って、こ
の信号を前と同様に処理すると、射影データに位相ずれ
が生じ、これから構成された画像が歪んだものとなると
いう問題があった。なお、実際には、ｘ　−ｙ平面上で
射影を種々の方向から行うために、互いに直交する２つ
の傾斜磁場Ｇ、、Ｇアを合成しているので、それらの各
々について同様な状況が生ずることになるわけである。

〔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、信号検問時に傾斜磁場の立上
りおよび立下シ特性に起因する射影データの歪を完全に
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、印加し
た傾斜磁場の複数成分の各々に対する検査対象からの信
号の位相が揃うように、前記傾斜磁場の印加開始時間、
振幅あるいは波形の少な１、＜・とも１つを制御するよ
うにした点にある。

〔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
ものでちる。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、１０は信号処理
装置である。また、１１．１２および１３叶それぞれ２
方向およびこれに直角の方向の傾斜磁場を発生させるコ
イル、１４，１５．１６はそれぞれ上記コイル１１゜１
２．１３を駆動する電源部でおる。

制御装Ｒ４は各装置に種々の命令を一定のタイミングで
出力する機能を有するものであり、後述する本発明のパ
ルス整形機能も上記制御装置４内の記憶装置に備えられ
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を励振する。該コイル７は前述
の如く受信コイルを兼ねており、受信された信号成分は
増幅器８を通り検波器９で検波後、信号処理装置１０で
画像に変換される。

なお、静磁場の発生は電源１８によシ駆動されるコイル
１７で行う。検査対象物体である人体１９はベッド２０
上に載置され、上記ベッド２０は支持台２１上を移動可
能に構成されている。

上述の如く構成された本実施例の動作を以下説明する。

射影データの検出に先立って反転した傾斜磁場を印加し
、該印加した傾斜磁場の複数成分の各々に対する検査対
象からの信号の位相が揃うようにする場合には、前記式
（２）より、傾斜磁場の振幅ＧＲＯに応じて傾斜磁場印
加開始時刻ｔｌ　！　’３の少なくとも一方を変化させ
るか、上記傾斜磁場の負の振幅Ｇｏｏを変化させる方法
が考えられる。

今、第３図に示した時刻ｔ１を原点にとり、時刻ｔ３を
傾斜磁場の振幅ＧＲＯに応じて変化させる場合を考える
。前記式（２）よシ、 となる。ここで、”ｓ　＋　Ｋ１　＋　Ｋ２を一定とし
、ＧＲＯが変化してｃＨｔｏになったとすると前記式（
２）が成立するためには、上記時刻ｔ３を別の値ｔ３′
とすることが必要である。式（２）よシ、上記式（３）
１式（４）より、上記時刻ｔ３とｔ３との差Δｔは、 となる。従って、傾斜磁場の振幅がＧＲＯからｏＷ。

に変化した場合には、上記時刻１≦を 弓＝ｔ３＋Δｔ とすれば、信号がピークとなる時刻は変化しないことに
なる。

第５図は前記制御装置４中の、上記機能を実行する部分
の構成を示すものである。図において、２２は投影角度
に応じた上記Δｔの値を記憶している記憶手段（ＲＯＭ
またはＩ’ＬＡＭ）、２３はパルス整形器である。記憶
手段２２に記憶されているΔｔの値は、例えば前記式（
５）にょシ計算した値あるいは実測した値であり、ｘ＋
Ｙ＊”方向の傾斜磁場に対応した値となっている。この
ため、第５図に示す回路は最大３系統用意する必要があ
る。

上記回路においては、パルス整形器２３には従来のシー
ケンスのパルスが入力され、投影角度に応じて前記記憶
手段２２からの情報に基づいてパルスの遅延や整形が行
われ、歪のない信号の検出が可能となるという効果を奏
するものである。

上記実施例においては、信号を計測するために傾斜磁場
を反転させる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限ら
れるものではない。例えば、１８０度パルスを用いる場
合にも、該１８０度パルスの前後の傾斜磁場の積分値が
等しくなるようにすることによシ、上記実施例と同様の
効果を奏するものである。

また、上述の説明においては、信号のピークが常に同時
刻に発生するものとしたが、この条件は必ずしも成立し
なくてもよい。重要なことは、各射影において、ｘ、ｙ
、ｚの各方向に印加された傾斜磁場の積分値が、ある時
刻に全部が揃って実質的にゼロになることでアリ、この
時刻が射影ごとに若干具なることは許容し得ることであ
るからである。上記許容度は、実用上検査対象の横緩和
時間と静磁場の不均一による減衰時間に比較して十分小
さければ良いものと考えられる。また、この場合、射影
に応じて信号のピークの発生時刻がずれたものとして処
理する必要があるが、上記ずれの量は、例えば、前記式
（５）により計算することができ、容易に補正すること
が可能である。

なお、装置によっては前記スリューレートに１１Ｋ２が
一定ではなく、傾斜磁場の振幅に依存する場合もあるが
、その場合でも、上述の条件、例えば前記式（１）を満
足する如く前記Δｔを計算するか、実測しておくことに
よシ、パルスシーケンスを整形することが可能である。

また、逆に、上記スリューレートに＋　、に！を傾斜磁
場の振幅に応じて可変することによシ、信号のピーク発
生時刻を揃えることも可能である。

以上の説明においては、投影−再構成法を念頭において
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、傾
斜磁場を用い、エコー信号を形成させるすべてのイメー
ジング法に広く適用可能なものであることは言うまでも
ない。

〔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、印加した傾斜磁場の複数成分の各々に対する
検査対象からの信号の位相が揃うようにしたので、信号
検出時に傾斜磁場の立上りおよび立下シ特性に起因する
射影データの歪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秦するものである。

【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ケンスを示す図、第３図：
ま傾斜磁場の波形の一例を示す図、第４図は本発明の一
実施例を示すブロック図、第５図はその要部を示すブロ
ック図である。 ４・・・制御装置、５・・・高周波パルス発生器、６・
・・電力増幅器、７，１１，１２．１３・・・コイル、
８・・・増幅器、９・・・検波器、１０・・・信号処理
装置、２２・・・記憶装置、２３・・・パルス整形器、
Ｇｚ・・・２方向第　１　区 第　２　図 第　４　目 第　５ 一■− 一一一＼、 →出力 ″２２ 第１頁の続き ＠発明者　武１）隆王部 ［株］発明者津１）宗孝 ＠発明者田島　芳男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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、印加した前記傾斜
   磁場の複数成分の各々に対する検査対象からの前記信号
   の位相が揃うように、前記傾斜磁場の各成分の印加開始
   時間、振幅あるいは波形の少なくとも１つを制御する手
   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、前記制御手段が、信号を計測するときに印加する傾
   斜磁場に先立ってこれと逆極性の傾斜磁場を印加する如
   く構成されたもの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、前記制御手段が、信号を計測するときに印加する傾
   斜磁場に先立ってこれと同極性の傾斜磁場を、信号形成
   用１８０度高周波パルス磁場印加の前に印加する如く構
   成されたもの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。 ４、前記制御手段が、傾斜磁場のスリューレートを制御
   する如く構成されたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項記載の核磁気共鳴を用いた
   検査装置。