JP3468637B2 - Nuclear magnetic resonance and electron spin resonance imaging system - Google Patents
Nuclear magnetic resonance and electron spin resonance imaging systemInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＭＲ（Nuclear
Magnetic Resonance；核磁気共鳴) とＥＳＲ(Electron
Spin Resonance；電子スピン共鳴) が持つ類似した原理
に基づく磁気共鳴法を用いたＭＲＩ（Magnetic Raesona
nce Imaging)−ＥＳＲイメージング（Electron Spin Re
sonance Imaging)の２つの測定が同時にできる核磁気共
鳴・電子スピン共鳴両用イメージング装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to NMR (Nuclear
Magnetic Resonance; ESR (Electron
Spin Resonance: MRI (Magnetic Raesona) using the magnetic resonance method based on the similar principle of electron spin resonance.
nce Imaging) -ESR Imaging (Electron Spin Re
sonance imaging) for simultaneous measurements of both nuclear magnetic resonance and electron spin resonance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＭＲＩ測定には、ＣＷ(Continuous Wav
e) 法とパルス法があり、ＲＦ(Radio Frequency) 発信
器を切り換えることにより両方の測定ができ、既に医療
診断装置に使われている。ＣＷ法は、緩和時間の短い固
体材料物質の測定に使用され、パルスＦＴ−ＭＲＩ(Pul
se Fourier Transfer Nuclear Magnetic Resonance Ima
ging) 法は、緩和時間の長い生体や溶液に使用される。
通常、ＭＲＩ測定では、パルスＦＴ ＮＭＲ分光計を用
いることにより、プロトン、フッソ、ナトリウム、リン
など、核の濃度分布やスピン緩和時間の変化、そして流
速に関する情報を持つ画像を構築する。2. Description of the Related Art CW (Continuous Wav) is used for MRI measurement.
e) method and pulse method, both of which can be measured by switching the RF (Radio Frequency) oscillator, and they are already used in medical diagnostic equipment. The CW method is used for the measurement of solid material substances with a short relaxation time, and the pulse FT-MRI (Pul
se Fourier Transfer Nuclear Magnetic Resonance Ima
The ging method is used for living bodies and solutions with long relaxation times.
Usually, in MRI measurement, a pulse FT NMR spectrometer is used to construct an image having information on the concentration distribution and spin relaxation time of nuclei such as proton, fluorine, sodium, and phosphorus, and the flow velocity.
【０００３】一方ＥＳＲイメージングは、ＭＲＩと原理
は類似しているが、ＣＷ法ＥＳＲ分光計を用いることに
より、不対電子を持つ物質、フリーラジカルの濃度分布
や化学反応の過程及び反応速度に関する情報を持つ画像
化する。したがって、ＥＳＲイメージングから得られる
情報はＭＲＩのそれと大きく異なる。On the other hand, the principle of ESR imaging is similar to that of MRI, but by using a CW method ESR spectrometer, information on the concentration distribution of substances with unpaired electrons, free radicals, the process of chemical reaction and the reaction rate is obtained. To image with. Therefore, the information obtained from ESR imaging is very different from that of MRI.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＥＳＲイメー
ジングはまだ限られた研究機関で研究段階の装置であっ
て、共鳴磁場強度がＭＲＩのそれとも大きく異なり得ら
れる化学的情報もＭＲＩとは大きく異なるため、ＭＲＩ
−ＥＳＲイメージング両用の測定装置はまだ見当たらな
い。However, ESR imaging is a device in a research stage at a limited number of research institutes, and the resonance magnetic field strength is greatly different from that of MRI, and the obtained chemical information is also greatly different from that of MRI. , MRI
-No measuring device for dual ESR imaging yet.
【０００５】例えば造影剤（ラジカル物質）を生体に投
与してその反応を観測する場合、ＭＲＩ測定では、プロ
トンなどの濃度分布やスピン緩和時間の変化、そして流
速を画像化する。これに対し、ＥＳＲイメージングで
は、投与した造影剤の存在する部位を画像化する。した
がって、例えば緩和時間がより強調できる造影剤を投与
したとしても、ＭＲＩ測定では、プロトンなどの鮮明な
画像を観察することができるが、その画像において造影
剤がどのように影響しているかを直接観察することはで
きない。ＥＳＲイメージングでは、造影剤の存在する部
位を観測することはできるが、その周囲を観察すること
ができない。For example, when a contrast agent (radical substance) is administered to a living body and its reaction is observed, in MRI measurement, the concentration distribution of protons and the like, changes in spin relaxation time, and flow velocity are imaged. On the other hand, in ESR imaging, the site where the administered contrast agent is present is imaged. Therefore, for example, even if a contrast agent that can enhance the relaxation time is administered, a clear image of protons and the like can be observed in MRI measurement, but it is possible to directly determine how the contrast agent affects the image. It cannot be observed. In ESR imaging, the site where the contrast agent is present can be observed, but the surrounding area cannot be observed.
【０００６】特に、造影剤を生体に投与してその反応を
観測する場合には、ＭＲＩとＥＳＲイメージングで一方
の測定が終了してから他方の測定を行うと、変質が速い
場合に２つの測定の間に生体が変化してしまい、厳密に
同一試料について同一環境条件でのイメージング画像を
得ることができないという問題が生じる。In particular, when a contrast agent is administered to a living body and its reaction is observed, if one measurement is completed by MRI and ESR imaging and then the other measurement is performed, two measurements are performed when the deterioration is fast. During this period, the living body changes, which causes a problem in that it is not possible to obtain an imaging image of the same sample under the same environmental conditions.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するものであって、関心部位、領域でのＭＲＩとＥ
ＳＲイメージングを同時に測定できるようにするもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the above-mentioned problems and to solve the above-mentioned problems.
The SR imaging can be simultaneously measured.
【０００８】そのために本発明は、静磁場発生用の電磁
石のギャップの両側に空芯の磁場掃引コイルを配置し、
該磁場掃引コイルの内側に３軸の勾配磁場コイルを配置
して磁場の発生部を構成し、ＥＳＲ検出コイルの外側に
ＮＭＲ検出コイルを巻いてＮＭＲ／ＥＳＲ検出部を構成
し、さらには、前記ＥＳＲ検出コイル又はＮＭＲ検出コ
イルのいずれかを外に引き出す機構を設け、静磁場強度
をＥＳＲ用共鳴磁場強度とＮＭＲ用共鳴磁場強度に切り
換えることにより、ＥＳＲイメージングとＭＲＩの測定
を行うようにしたことを特徴とし、また、静磁場強度の
切り換えを１スキャン毎に行いＥＳＲイメージングとＭ
ＲＩの測定を行うようにし、静磁場強度の切り換えを１
画像測定毎に行いＥＳＲイメージングとＭＲＩの測定を
行うようにしたことを特徴とするものである。To this end, the present invention arranges air-core magnetic field sweeping coils on both sides of a gap of an electromagnet for generating a static magnetic field,
A three-axis gradient magnetic field coil is arranged inside the magnetic field sweep coil to form a magnetic field generation unit, and an NMR detection coil is wound outside the ESR detection coil to form an NMR / ESR detection unit. A mechanism for pulling out either the ESR detection coil or the NMR detection coil is provided, and ESR imaging and MRI measurement are performed by switching the static magnetic field strength between the ESR resonance magnetic field strength and the NMR resonance magnetic field strength. In addition, the static magnetic field intensity is switched every scan, and ESR imaging and M
Perform RI measurement and switch static magnetic field strength to 1
The feature is that the ESR imaging and the MRI are performed for each image measurement.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る核磁気共鳴
・電子スピン共鳴両用イメージング装置の実施の形態を
示す図であり、１はホストコンピュータ、２はイメージ
制御用マイクロプロセッサ＆パルスシーケンサ、３はＥ
ＳＲスペクトロメータ、４はＮＭＲスペクトロメータ、
５はデバイダ、６はＮＭＲ・ＥＳＲ検出器、７はＮＭＲ
ヘッドアンプ、８はフィールド制御部、９はＮＭＲ・Ｅ
ＳＲ両用電磁石、１０はカラーモニタ、１１はカラープ
リンタ、１２は磁場勾配アンプ制御部、１３−１〜１３
−４は磁場勾配アンプ、１４−１はＸ軸勾配コイル、１
４−２はＹ軸勾配コイル、１４−３はＺ軸勾配コイル、
１４−４は磁場掃引コイルを示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an imaging apparatus for both nuclear magnetic resonance and electron spin resonance according to the present invention. 1 is a host computer, 2 is an image control microprocessor and pulse sequencer, and 3 is E.
SR spectrometer, 4 is an NMR spectrometer,
5 is a divider, 6 is an NMR / ESR detector, and 7 is NMR
Head amplifier, 8 field controller, 9 NMR / E
SR dual-purpose electromagnet, 10 color monitor, 11 color printer, 12 magnetic field gradient amplifier control section, 13-1 to 13
-4 is a magnetic field gradient amplifier, 14-1 is an X-axis gradient coil, 1
4-2 is a Y-axis gradient coil, 14-3 is a Z-axis gradient coil,
14-4 shows a magnetic field sweep coil.
【００１０】図１において、ホストコンピュータ１は、
ＭＲＩ−ＥＳＲイメージング測定と画像処理をするＭＲ
Ｉ−ＥＳＲイメージング測定制御用のメインコンピュー
ターである。カラーモニタ１０は、測定操作、処理画像
表示、カラーとグレースケール表示を行うものであり、
カラープリンター１１は、画像をカラー印刷出力するも
のである。In FIG. 1, the host computer 1 is
MR for MRI-ESR imaging measurement and image processing
It is the main computer for I-ESR imaging measurement control. The color monitor 10 performs measurement operation, processed image display, color and gray scale display,
The color printer 11 prints out an image in color.
【００１１】イメージ制御用マイクロプロセッサ＆パル
スシーケンサ２は、測定時のホストコンピュータ１との
情報交換やＮＭＲスペクトロメータ３、ＥＳＲスペクト
ロメータ４、フィールド制御部８、磁場勾配アンプ制御
部１２の制御、測定データの送受信を行うものであり、
パルスシーケンサによりＭＲＩ測定パルスシーケンス、
ＥＳＲイメージング測定シーケンスを発生してバスライ
ンを介しＮＭＲスペクトロメータ３、ＥＳＲスペクトロ
メータ４を制御する。そのため、ＤＡＣ制御部やＤＡＣ
（デジタル−アナログ コンバータ）、ＡＤＣ（アナロ
グ−デジタルコンバータ）、ＲＯＭ（リード オンリ
メモリ）、ＲＡＭ（ランダム アクセス メモリ）を有
している。デバイダ５は、パルスシーケンサより供給さ
れる切り換え信号に基づき、内部リレーによりＥＳＲイ
メージング又はＭＲＩの切り換えを行うものである。The image control microprocessor and pulse sequencer 2 exchanges information with the host computer 1 at the time of measurement, controls the NMR spectrometer 3, ESR spectrometer 4, field control unit 8 and magnetic field gradient amplifier control unit 12, and measures them. It sends and receives data,
MRI measurement pulse sequence by pulse sequencer,
The ESR imaging measurement sequence is generated and the NMR spectrometer 3 and the ESR spectrometer 4 are controlled via the bus line. Therefore, the DAC control unit and the DAC
(Digital-analog converter), ADC (analog-digital converter), ROM (read only)
It has a memory) and a RAM (random access memory). The divider 5 switches ESR imaging or MRI by an internal relay based on the switching signal supplied from the pulse sequencer.
【００１２】ＤＡＣ制御部では、測定時にシーケンスの
流れにそって勾配磁場強度、選択励起、静磁場等の制御
データをデジタル信号でＤＡＣに送る。ＤＡＣ出力チャ
ンネル数として、磁場勾配用では磁場掃引（Ｒ）軸、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の静磁場制御に２チャンネル、選択励起
の合計７個の出力チャンネルを有する。勾配用ＤＡＣ
は、Ｒ、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸のデジタル信号をアナログ波
形に変換して磁場勾配アンプ制御部１２に送り、選択励
起パルス用ＤＡＣは、ＭＲＩ用励起パルス波形を作って
ＮＭＲスペクトロメータ３に送ることにより、ＮＭＲス
ペクトロメータ３のオシレータでＲＦ（ラジオ）波とミ
キシングしてＲＦ選択励起パルスをつくる。ＡＤＣは、
ＭＲＩ−ＥＳＲイメージングの測定アナログ信号をデジ
タルに変換してイメージ制御用マイクロプロセッサに取
り込む。また、ＲＯＭには、磁場補正関数、ＳＩＮＣ関
数、その他の関数データを格納し、ＲＡＭには、測定用
プログラムや測定データ、測定シーケンスを格納する。The DAC control section sends control data such as gradient magnetic field strength, selective excitation, static magnetic field, etc. to the DAC as digital signals according to the sequence flow at the time of measurement. As the number of DAC output channels, for magnetic field gradient, magnetic field sweep (R) axis, X
It has two channels for the static magnetic field control of the axis, Y axis, and Z axis, and a total of seven output channels for selective excitation. DAC for gradient
Converts the digital signals of the R, X, Y, and Z axes into analog waveforms and sends the analog waveforms to the magnetic field gradient amplifier control unit 12, and the DAC for selective excitation pulse creates the excitation pulse waveform for MRI to generate the NMR spectrometer 3 To generate an RF selective excitation pulse by mixing with an RF (radio) wave by the oscillator of the NMR spectrometer 3. ADC is
Measurement analog signals of MRI-ESR imaging are converted into digital signals and taken into a microprocessor for image control. The ROM stores a magnetic field correction function, a SINC function, and other function data, and the RAM stores a measurement program, measurement data, and a measurement sequence.
【００１３】フィールド制御部８は、ＮＭＲ・ＥＳＲ共
用電磁石９により静磁場の発生、その強度の制御を行っ
たり、イメージ制御用マイクロプロセッサからの指示に
基づきＮＭＲ・ＥＳＲ共用電磁石９により発生する共鳴
磁場の切り換えを行うものである。切り換えモードとし
ては、フィープ方式とステップ方式がある。さらに、ホ
ストコンピュータ１から前もって静磁場のひずみを補正
計算し、最適化したファイル情報をイメージ制御用マイ
クロプロセッサに送り、フィールド制御部８で磁場強度
を測定に最もよい状態に制御する。The field controller 8 controls the generation and intensity of a static magnetic field by the NMR / ESR shared electromagnet 9, and the resonance magnetic field generated by the NMR / ESR shared electromagnet 9 based on an instruction from the image control microprocessor. Is switched. The switching mode includes a feel method and a step method. Further, the static distortion of the static magnetic field is corrected and calculated in advance from the host computer 1, and the optimized file information is sent to the image control microprocessor, and the field control unit 8 controls the magnetic field strength to the best state for measurement.
【００１４】通常のイメージング測定では、ＥＳＲイメ
ージング共鳴磁場で一時とめて１画面のＥＳＲイメージ
ングの測定を行い、その測定終了後にＭＲＩ共鳴磁場ま
で静磁場をスィープしてＭＲＩの測定を行う。また、Ｍ
ＲＩ／ＥＳＲイメージングの同時測定では、ＥＳＲイメ
ージング共鳴磁場で一時とめて１プロジェクション（射
影スペクトル）測定を行い、その測定終了後にＭＲＩ共
鳴磁場までスィープしてＭＲＩの１プロジェクション測
定を行い、これを繰り返すことによって測定を行う。In normal imaging measurement, one screen of ESR imaging is temporarily stopped by the ESR imaging resonance magnetic field, and after the measurement is completed, the static magnetic field is swept up to the MRI resonance magnetic field to measure the MRI. Also, M
In the simultaneous measurement of RI / ESR imaging, one projection (projection spectrum) measurement is temporarily stopped in the ESR imaging resonance magnetic field, and after the measurement, the MRI resonance magnetic field is swept to perform one projection measurement of the MRI, and this is repeated. Measure by.
【００１５】磁場勾配アンプ制御部１２は、エディーカ
レント防止回路や勾配電源自動遮断回路、磁場勾配コイ
ル加熱防止回路を有し、イメージ制御用マイクロプロセ
ッサ＆パルスシーケンサ２から供給される磁場勾配波形
の整形を行って、その出力を勾配電源である磁場勾配ア
ンプ１３−１〜１３−４に送る。Ｘ軸勾配コイル１４−
１、Ｙ軸勾配コイル１４−２、Ｚ軸勾配コイル１４−３
は、ｘ、ｙ、ｚ磁場勾配を発生するコイルであり、磁場
掃引コイル１４−４は、ＣＷ法ＭＲＩ−ＣＷ法ＥＳＲイ
メージング両用に設けられる掃引空芯コイルである。The magnetic field gradient amplifier control unit 12 has an eddy current prevention circuit, an automatic gradient power cutoff circuit, and a magnetic field gradient coil heating prevention circuit, and shapes the magnetic field gradient waveform supplied from the image control microprocessor & pulse sequencer 2. Then, the output is sent to the magnetic field gradient amplifiers 13-1 to 13-4 which are gradient power supplies. X-axis gradient coil 14-
1, Y-axis gradient coil 14-2, Z-axis gradient coil 14-3
Is a coil for generating x, y, z magnetic field gradients, and the magnetic field sweep coil 14-4 is a swept air core coil provided for both CW method MRI-CW method ESR imaging.
【００１６】図２はＮＭＲ／ＥＳＲ検出部（プローブ）
の構成例を示す図、図３はＭＲＩ／ＥＳＲイメージング
の測定部の構成例を示す図であり、２１はＮＭＲプロー
ブボビン、２２はＮＭＲ検出コイル、２３はＥＳＲキャ
ビティボビン、２４はＥＳＲ検出コイル、２５はデバイ
ダ、２６はＮＭＲヘッドアンプ、２７は被測定物体、３
１はＮＭＲ／ＥＳＲプローブ、３２はシムコイル、３３
は３軸勾配コイル、３４は磁場掃引コイル、３５はＮＭ
Ｒ／ＥＳＲ共用電磁石を示す。FIG. 2 shows the NMR / ESR detector (probe).
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a measurement unit for MRI / ESR imaging, 21 is an NMR probe bobbin, 22 is an NMR detection coil, 23 is an ESR cavity bobbin, and 24 is an ESR detection coil. 25 is a divider, 26 is an NMR head amplifier, 27 is an object to be measured, 3
1 is an NMR / ESR probe, 32 is a shim coil, 33
Is a triaxial gradient coil, 34 is a magnetic field sweep coil, and 35 is an NM
An R / ESR shared electromagnet is shown.
【００１７】ＮＭＲ／ＥＳＲ検出部は、図２に示すよう
にＮＭＲプローブボビン２１の中にＥＳＲキャビティボ
ビン２３を配置して外側をＭＲＩコイル検出部、内側を
ＥＳＲイメージングコイル検出部で構成し、リングレゾ
ネータ型コイルからなるＥＳＲ検出コイル２４の外側に
ソレノイド型コイルからなるＮＭＲ検出コイル２２を巻
いたものである。ＮＭＲ検出コイル２２及びＥＳＲ検出
コイル２４は、デバイダ５に接続され、パルスシーケン
サより供給される切り換え信号に基づきデバイダ５の内
部リレーによりＥＳＲイメージング又はＭＲＩに切り換
えを行う。通常は、被測定物体２７を図のように検出部
内に導入してＥＳＲイメージング／ＭＲＩ両用で画像観
測を行うが、高感度が必要な場合には、被測定物体２７
をセットした状態で、いずれかのコイルを外に引き出す
機構を設けると、被測定物体２７をそのままにして相互
の干渉をなくすことができ、高感度画像を得ることがで
きる。As shown in FIG. 2, the NMR / ESR detector has an ESR cavity bobbin 23 arranged in an NMR probe bobbin 21, and an MRI coil detector on the outside and an ESR imaging coil detector on the inside. The NMR detection coil 22 made of a solenoid type coil is wound outside the ESR detection coil 24 made of a resonator type coil. The NMR detection coil 22 and the ESR detection coil 24 are connected to the divider 5 and switch to ESR imaging or MRI by an internal relay of the divider 5 based on a switching signal supplied from the pulse sequencer. Normally, the object to be measured 27 is introduced into the detection section as shown in the figure to perform image observation by both ESR imaging and MRI, but when high sensitivity is required, the object to be measured 27
If a mechanism for pulling out any of the coils is provided in the state where is set, the object to be measured 27 can be left as it is and mutual interference can be eliminated, and a high-sensitivity image can be obtained.
【００１８】磁場の発生部は、図３に示すように静磁場
発生用の電磁石として設けたＮＭＲ／ＥＳＲ共用電磁石
３５のギャップの両側にＣＷ法ＭＲＩ−ＣＷ法ＥＳＲイ
メージング両用に空芯の磁場掃引コイル３４を配置し、
さらにこの磁場掃引コイル３４の内側に３軸の勾配磁場
コイルを配置している。ＣＷ法ＭＲＩ−ＣＷ法ＥＳＲイ
メージング両用に空心の磁場掃引コイル３４を採用する
ことにより、ＣＷ法でも静磁場の高速掃引が可能となる
ので、ＣＷ測定を高速に行うことができる。As shown in FIG. 3, the magnetic field generating portion is a magnetic field sweep of an air core for both CW method MRI-CW method ESR imaging on both sides of the gap of the NMR / ESR shared electromagnet 35 provided as an electrostatic magnet for generating a static magnetic field. Place the coil 34,
Further, a triaxial gradient magnetic field coil is arranged inside the magnetic field sweeping coil 34. By using the air-core magnetic field sweep coil 34 for both the CW method MRI-CW method ESR imaging, the static magnetic field can be swept at high speed even in the CW method, so that the CW measurement can be performed at high speed.
【００１９】上記のように構成したＭＲＩ／ＥＳＲイメ
ージング両用装置は、ＭＲＩ、ＥＳＲイメージングそれ
ぞれの特徴を有する画像を表示するだけでなく、被測定
物質の関心部位を同時測定した画像を同時表示すること
ができる。したがって、ＭＲＩとＥＳＲイメージング相
互の化学情報が画像として得られる従来にない装置が実
現できる。また、イメージング画像からＮＭＲとＥＳＲ
スペクトルを取り出すことができ、更に測定の際に勾配
磁場をかけなければ分解能の良いスペクトルも得られ
る。The dual-purpose MRI / ESR imaging apparatus configured as described above not only displays images having the respective characteristics of MRI and ESR imaging, but also simultaneously displays images obtained by simultaneously measuring a region of interest of a substance to be measured. You can Therefore, it is possible to realize an unprecedented apparatus that can obtain chemical information between MRI and ESR imaging as an image. Moreover, from the imaging image, NMR and ESR
A spectrum can be taken out, and a spectrum with good resolution can also be obtained if a gradient magnetic field is not applied during measurement.
【００２０】本発明に係るＭＲＩ／ＥＳＲイメージング
両用装置では、被測定試料にスピン標識物質（造影剤）
を注入したり食べさせたりして関心領域をＭＲＩとＥＳ
Ｒイメージングで同時にイメージング測定できる。例え
ば生体In vivo 測定の場合について説明すると、ＥＳＲ
イメージングでは関心領域のラジカル濃度分布や化学反
応の生成、減衰を時間経過をイメージング（空間分布）
測定するのに対し、ＭＲＩでは同じ関心領域の１Ｈ、ま
たは１９Ｆの濃度分布、Ｔ１、Ｔ２緩和、流速等をイメ
ージング測定できる。したがって、これらのイメージン
グ測定からＮＭＲとＥＳＲ相互の空間情報が観察でき
る。In the dual-purpose MRI / ESR imaging apparatus according to the present invention, the sample to be measured is spin-labeled (contrast agent).
MRI and ES by injecting and feeding
Imaging measurement can be performed simultaneously by R imaging. For example, in the case of in vivo measurement, ESR will be explained.
In imaging, the radical concentration distribution in the region of interest and the generation and decay of chemical reactions are imaged over time (spatial distribution).
In contrast to the measurement, the MRI can measure the concentration distribution of 1H or 19F, T1, T2 relaxation, and flow velocity in the same region of interest by imaging. Therefore, the spatial information between NMR and ESR can be observed from these imaging measurements.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ＥＳＲ検出コイルの外側にＮＭＲ検出コイル
を巻き、静磁場強度をＥＳＲ用共鳴強度とＮＭＲ用共鳴
強度に切り換えることにより、ＥＳＲイメージングとＭ
ＲＩの測定を行うようにしたので、スピン標識物質を被
測定物に投与、注入または含浸して、プロトン（その他
の核）、Ｔ１、Ｔ２、濃度のＭＲＩとラジカル濃度のＥ
ＳＲイメージング画像を同時表示し、ラジカル反応関心
部位の緩和時間の変化等を画像で観察でき、また関心部
位の正確な位置情報を得ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, by winding the NMR detection coil outside the ESR detection coil and switching the static magnetic field intensity between the resonance intensity for ESR and the resonance intensity for NMR, ESR imaging and M
Since the RI was measured, the spin labeling substance was administered, injected or impregnated into the object to be measured, and the proton (other nuclei), T1, T2, the MRI of the concentration and the E of the radical concentration were measured.
It is possible to simultaneously display SR imaging images, observe changes in relaxation time of a radical reaction region of interest, and the like, and obtain accurate position information of the region of interest.
【００２２】しかも、静磁場発生用の磁場が切り換えら
れる電磁石のギャップの両側に空芯の磁場掃引コイルを
配置したので、静磁場補正を最適化し、静磁場が安定し
た状態でＭＲＩとＥＳＲイメージングの共鳴磁場を切り
換え、ほぼ同時測定を行うことができる。Moreover, since the air-core magnetic field sweeping coils are arranged on both sides of the gap of the electromagnet for switching the magnetic field for generating the static magnetic field, the static magnetic field correction is optimized, and the MRI and ESR imaging are performed in a state where the static magnetic field is stable. The resonance magnetic field can be switched to perform almost simultaneous measurement.
【００２３】また、ＭＲＩのスペクトロメータは、観測
周波数発信器（ＯＢＳ ＯＳＣ）でＣＷとパルスに切り
換えることにより、ＣＷ法ＭＲＩとパルスＦＴ法ＭＲＩ
の両方の方法で測定でき、生体、溶液、固体の物質のＭ
ＲＩ測定ができるため、ＥＳＲイメージングと両用イメ
ージング装置の応用分野を更に拡大することができる。In the MRI spectrometer, the CW method MRI and the pulse FT method MRI are selected by switching between CW and pulse by an observation frequency oscillator (OBS OSC).
It can be measured by both methods, M of living body, solution, solid substance
Since RI measurement can be performed, the application fields of ESR imaging and dual-purpose imaging apparatus can be further expanded.
【００２４】さらに、ＣＷ法ＭＲＩ及びＣＷ法ＥＳＲイ
メージング測定に両用の空心磁場掃引コイルを採用する
ことにより、安定した共鳴静磁場で高速掃引測定が可能
になり、ラジカル反応と緩和時間の時間変化を同時イメ
ージング測定できる。特に、ＥＳＲイメージングでは従
来の測定時間に比べ２桁短縮することができる。ＣＷ法
ＭＲＩ法も同様である。なおパルスＦＴ法ＭＲＩ法は、
ＣＷ法に比べ高速かつ高感度で測定できることは周知で
ある。このような測定時間短縮からＥＳＲイメージング
の３次元観測が可能になり、スライスができ、３次元Ｅ
ＳＲイメージングと３次元ＭＲＩの同時表示もできるよ
うになる。その他、ＥＳＲイメージングとＣＷ法ＭＲＩ
の測定と画像再構成に関する手段、特にＥＳＲイメージ
ングの複数スペクトルによる画像の悪化を防ぐ手段とし
て利用することができる。Furthermore, by adopting a dual-purpose air-core magnetic field sweep coil for CW method MRI and CW method ESR imaging measurement, high-speed sweep measurement can be performed with a stable resonant static magnetic field, and radical reaction and relaxation time change with time can be performed. Simultaneous imaging measurement is possible. In particular, in ESR imaging, it can be shortened by two digits compared to the conventional measurement time. The same applies to the CW method and the MRI method. The pulse FT method and MRI method
It is well known that measurement can be performed faster and with higher sensitivity than the CW method. Due to such shortening of measurement time, three-dimensional observation of ESR imaging becomes possible, and slicing becomes possible.
SR imaging and 3D MRI can be displayed simultaneously. Others, ESR imaging and CW MRI
Can be used as a means for measurement and image reconstruction, especially as a means for preventing image deterioration due to multiple spectra of ESR imaging.
【図１】 本発明に係る核磁気共鳴・電子スピン共鳴両
用イメージング装置の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an imaging apparatus for both nuclear magnetic resonance and electron spin resonance according to the present invention.
【図２】 ＮＭＲ／ＥＳＲ検出部（プローブ）の構成例
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an NMR / ESR detection unit (probe).
【図３】 ＭＲＩ／ＥＳＲイメージングの測定部の構成
例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a measurement unit for MRI / ESR imaging.
１…ホストコンピュータ、２…イメージ制御用マイクロ
プロセッサ＆パルスシーケンサ、３…ＥＳＲスペクトロ
メータ、４…ＮＭＲスペクトロメータ、５…メイン磁石
及び検出部、１０…カラーモニタ、１１…カラープリン
タ、１２…磁場勾配アンプ制御部、１３−１〜１３−４
…磁場勾配アンプ、１４−１…Ｘ軸勾配コイル、１４−
２…Ｙ軸勾配コイル、１４−３…Ｚ軸勾配コイル、１４
−４…磁場掃引コイルDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Host computer, 2 ... Image control microprocessor & pulse sequencer, 3 ... ESR spectrometer, 4 ... NMR spectrometer, 5 ... Main magnet and detector, 10 ... Color monitor, 11 ... Color printer, 12 ... Magnetic field gradient Amplifier controller, 13-1 to 13-4
... Magnetic field gradient amplifier, 14-1 ... X-axis gradient coil, 14-
2 ... Y-axis gradient coil, 14-3 ... Z-axis gradient coil, 14
-4 ... Magnetic field sweep coil
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増水 章季 東京都昭島市武蔵野三丁目１番２号日本 電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−186844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−186843（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−500032（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055 G01N 24/00 - 24/14 G01R 33/20 - 33/64 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shoki Masumizu 3-1-2, Musashino, Akishima-shi, Tokyo JEOL Ltd. (56) Reference JP-A-61-186844 (JP, A) JP-A-SHO 61-186843 (JP, A) Tokuyo HEI-8-500032 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/055 G01N 24/00-24/14 G01R 33 / 20-33/64
Claims (4)
に空芯の磁場掃引コイルを配置し、該磁場掃引コイルの
内側に３軸の勾配磁場コイルを配置して磁場の発生部を
構成し、ＥＳＲ検出コイルの外側にＮＭＲ検出コイルを
巻いてＮＭＲ／ＥＳＲ検出部を構成し、静磁場強度をＥ
ＳＲ用共鳴磁場強度とＮＭＲ用共鳴磁場強度に切り換え
ることにより、ＥＳＲイメージングとＭＲＩの測定を行
うようにしたことを特徴とする核磁気共鳴・電子スピン
共鳴両用イメージング装置。1. A magnetic field generator is constructed by arranging air-core magnetic field sweeping coils on both sides of a gap of an electromagnet for generating a static magnetic field, and arranging triaxial gradient magnetic field coils inside the magnetic field sweeping coil. , The NMR detection coil is wound on the outside of the ESR detection coil to form the NMR / ESR detection unit, and the static magnetic field strength is set to E.
An imaging apparatus for both nuclear magnetic resonance and electron spin resonance, characterized by performing ESR imaging and MRI measurement by switching between the resonance magnetic field strength for SR and the resonance magnetic field strength for NMR.
に空芯の磁場掃引コイルを配置し、該磁場掃引コイルの
内側に３軸の勾配磁場コイルを配置して磁場の発生部を
構成し、ＥＳＲ検出コイルの外側にＮＭＲ検出コイルを
巻いてＮＭＲ／ＥＳＲ検出部を構成すると共に、前記Ｅ
ＳＲ検出コイル又はＮＭＲ検出コイルのいずれかを外に
引き出す機構を設け、静磁場強度をＥＳＲ用共鳴磁場強
度とＮＭＲ用共鳴磁場強度に切り換えることにより、Ｅ
ＳＲイメージングとＭＲＩの測定を行うようにしたこと
を特徴とする核磁気共鳴・電子スピン共鳴両用イメージ
ング装置。2. A magnetic field generator is constructed by arranging air-core magnetic field sweeping coils on both sides of a gap of an electromagnet for generating a static magnetic field, and arranging triaxial gradient magnetic field coils inside the magnetic field sweeping coil. , An NMR detection coil is wound outside the ESR detection coil to form an NMR / ESR detection unit, and
By providing a mechanism for pulling out either the SR detection coil or the NMR detection coil and switching the static magnetic field strength between the ESR resonance magnetic field strength and the NMR resonance magnetic field strength, E
An imaging apparatus for both nuclear magnetic resonance and electron spin resonance, which is characterized by performing SR imaging and MRI measurement.
行いＥＳＲイメージングとＭＲＩの測定を行うようにし
たことを特徴とする請求項１又は２記載の核磁気共鳴・
電子スピン共鳴両用イメージング装置。3. The nuclear magnetic resonance according to claim 1 or 2, wherein the static magnetic field intensity is switched every scan to perform ESR imaging and MRI measurement.
Electron spin resonance dual-purpose imaging device.
行いＥＳＲイメージングとＭＲＩの測定を行うようにし
たことを特徴とする請求項１又は２記載の核磁気共鳴・
電子スピン共鳴両用イメージング装置。4. The nuclear magnetic resonance according to claim 1, wherein the static magnetic field intensity is switched for each image measurement to perform ESR imaging and MRI measurement.
Electron spin resonance dual-purpose imaging device.
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