JPH0322173B2 - - Google Patents
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- JPH0322173B2 JPH0322173B2 JP57022753A JP2275382A JPH0322173B2 JP H0322173 B2 JPH0322173 B2 JP H0322173B2 JP 57022753 A JP57022753 A JP 57022753A JP 2275382 A JP2275382 A JP 2275382A JP H0322173 B2 JPH0322173 B2 JP H0322173B2
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- amplifier
- frequency
- pulse
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- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 14
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 claims description 10
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3614—RF power amplifiers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、核磁気共鳴現象を用いた検査装置に
関し、特に高周波磁場発生用コイルを駆動する増
幅装置の改良に関する。
関し、特に高周波磁場発生用コイルを駆動する増
幅装置の改良に関する。
従来、人体などの内部構造と非破壊的に検査す
る方法として、Ｘ線CT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つてきた。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、緩和時間分布な
ど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、検査の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。
その１つに、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
報を得る方法がある。第１図はその原理を説明す
るための図である。対象物体１に傾斜磁場G1を
印加すると、該傾斜磁場G1に垂直な線上にある
全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。核磁気
共鳴においては、 ＝γH／（2π） (1) の関係が成立するので、前記信号強度は高周波磁
場の周波数の関数でもある。なお、(1)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、傾斜磁場の印加方向を変えて傾
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、対
象物体１の核スピンの密度分布や緩和時間分布な
どを再構成することができる。ところで、第１図
に示した対象物体１はXZ平面上の２次元のスラ
イスであるが、人体を検査の対象物体とする場
合、まずこのようなスライスを作成することが必
要である。それには、第２図に示すように、対象
物体４にＹ方向の傾斜磁場Gyを印加しながら、
特定の周波数成分のみを有する高周波磁場を印加
してやればよい。(1)式で示されるように、高周波
磁場の周波数が例えば、sからe限定されてい
れば、その周波数で共鳴する核スピンが存在する
領域はHs＝2πs／γからHe＝2πe／γの静磁場
強度を有する領域となるからである。このように
高周波磁場が特定の周波数成分のみを有するよう
に変調してやれば、特定のスライスを決めること
が可能となる。このような高周波磁場の印加につ
いては、例えば特開昭54−158988号公報に記載さ
れている。
る方法として、Ｘ線CT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つてきた。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、緩和時間分布な
ど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、検査の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。
その１つに、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
報を得る方法がある。第１図はその原理を説明す
るための図である。対象物体１に傾斜磁場G1を
印加すると、該傾斜磁場G1に垂直な線上にある
全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。核磁気
共鳴においては、 ＝γH／（2π） (1) の関係が成立するので、前記信号強度は高周波磁
場の周波数の関数でもある。なお、(1)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、傾斜磁場の印加方向を変えて傾
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、対
象物体１の核スピンの密度分布や緩和時間分布な
どを再構成することができる。ところで、第１図
に示した対象物体１はXZ平面上の２次元のスラ
イスであるが、人体を検査の対象物体とする場
合、まずこのようなスライスを作成することが必
要である。それには、第２図に示すように、対象
物体４にＹ方向の傾斜磁場Gyを印加しながら、
特定の周波数成分のみを有する高周波磁場を印加
してやればよい。(1)式で示されるように、高周波
磁場の周波数が例えば、sからe限定されてい
れば、その周波数で共鳴する核スピンが存在する
領域はHs＝2πs／γからHe＝2πe／γの静磁場
強度を有する領域となるからである。このように
高周波磁場が特定の周波数成分のみを有するよう
に変調してやれば、特定のスライスを決めること
が可能となる。このような高周波磁場の印加につ
いては、例えば特開昭54−158988号公報に記載さ
れている。
第３図ａに高周波磁場H1の変調波形の一例を、
同図ｂに該高周波磁場に含まれる周波数成分を示
す。周波数成分が幅2Δの矩形波となるために
は、高周波磁場H1を次式で与えればよい。
同図ｂに該高周波磁場に含まれる周波数成分を示
す。周波数成分が幅2Δの矩形波となるために
は、高周波磁場H1を次式で与えればよい。
H1＝H10sin(2π0t)sin(t・Δ)／(t・Δ) (2)
ここで、H10はｔ＝０における高周波磁場H1の
振幅であり、0はスライスのほぼ中央に対応する
共鳴周波数である。
振幅であり、0はスライスのほぼ中央に対応する
共鳴周波数である。
以上述べたように核磁気共鳴を用いる検査にお
いては、始めにスライスを選択し、次に射影デー
タを取得するという２つの段階が存在する。
いては、始めにスライスを選択し、次に射影デー
タを取得するという２つの段階が存在する。
ところで、これらの２つの段階には大きな相違
がある。即ち、スライスの選択に用いる高周波磁
場のパルスは比較的幅の広いものでよいのに対
し、射影データを取得するためのパルスは幅の狭
いものであることが必要であることである。いま
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の傾斜を全てＧとし、検査の対象
物体の存在する領域をそれぞれΔX，ΔY，ΔZと
すると、その周波数領域ΔX，ΔY，ΔZは次式で
与えられる。
がある。即ち、スライスの選択に用いる高周波磁
場のパルスは比較的幅の広いものでよいのに対
し、射影データを取得するためのパルスは幅の狭
いものであることが必要であることである。いま
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の傾斜を全てＧとし、検査の対象
物体の存在する領域をそれぞれΔX，ΔY，ΔZと
すると、その周波数領域ΔX，ΔY，ΔZは次式で
与えられる。
ΔX＝γ・ΔX・Ｇ／（2π）
ΔY＝γ・ΔY・Ｇ／（2π） (3)
ΔZ＝γ・ΔZ・Ｇ／（2π）
ΔYはスライス厚であるから、ΔY≪ΔX，ΔZ
が成立し、従つてΔY≪ΔX，ΔZが成立する。す
なわち、スライスを決めるパルスは狭い周波数帯
域を有するので、時間領域では幅の広いパルスで
よいことになる。これに対し、射影データを取得
するためのパルスは、スライスを決めるパルスの
帯域の２桁以上の周波数帯域を有するので、時間
領域では極めて幅の狭いパルスとなつてしまう。
これらのパルスは核スピンをπ／２あるいはπ回
転させるのに用いられ、例えばπ／２回転させる
には次式によりその強さが決められる。
が成立し、従つてΔY≪ΔX，ΔZが成立する。す
なわち、スライスを決めるパルスは狭い周波数帯
域を有するので、時間領域では幅の広いパルスで
よいことになる。これに対し、射影データを取得
するためのパルスは、スライスを決めるパルスの
帯域の２桁以上の周波数帯域を有するので、時間
領域では極めて幅の狭いパルスとなつてしまう。
これらのパルスは核スピンをπ／２あるいはπ回
転させるのに用いられ、例えばπ／２回転させる
には次式によりその強さが決められる。
H1＝π／２・１／γτ (4)
ここで、τはパルスを印加している時間であ
る。
る。
(4)式よりスライスを決める高周波磁場のパルス
は弱く、射影データを取得するためのパルスは強
くなければならないことが分かる。しかし、従来
の装置においては、これらの高周波磁場を同一の
増幅器により発生させていたため、非常に効率の
悪いものとなつていた。
は弱く、射影データを取得するためのパルスは強
くなければならないことが分かる。しかし、従来
の装置においては、これらの高周波磁場を同一の
増幅器により発生させていたため、非常に効率の
悪いものとなつていた。
なぜならば、スライスを決めるための高周波磁
場を第３図ａのように変調するには、増幅器とし
て効率の低いＡ級あるいはAB級を必要とするた
め、ただ単に射影データを取るための矩形状（時
間領域において）パルスの発生もＡ級あるいは
AB級を用いていたからである。しかも矩形状の
パルスは前述したように大出力を要するため、増
幅器に必要な電力も矩形状のパルスの発生に要す
る電力で決められ膨大なものとなつていた。
場を第３図ａのように変調するには、増幅器とし
て効率の低いＡ級あるいはAB級を必要とするた
め、ただ単に射影データを取るための矩形状（時
間領域において）パルスの発生もＡ級あるいは
AB級を用いていたからである。しかも矩形状の
パルスは前述したように大出力を要するため、増
幅器に必要な電力も矩形状のパルスの発生に要す
る電力で決められ膨大なものとなつていた。
本発明はかかる点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、高周波磁場発生装置の高効率
化を達成した検査装置を提供することにある。
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、高周波磁場発生装置の高効率
化を達成した検査装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために本発明は、高周波
磁場発生用コイルを励振する増幅器を、バイアス
動作点の異なる複数個の増幅器で構成し、該複数
個の増幅器を高周波パルスの種類に応じて切換え
て用いることを特徴とする。例えば、スライスを
決めるための高周波磁場の発生にはＡ級あるいは
AB級の増幅器を用い、射影データを取得するた
めの高周波磁場の発生にはＣ級の増幅器を用いる
のである。
磁場発生用コイルを励振する増幅器を、バイアス
動作点の異なる複数個の増幅器で構成し、該複数
個の増幅器を高周波パルスの種類に応じて切換え
て用いることを特徴とする。例えば、スライスを
決めるための高周波磁場の発生にはＡ級あるいは
AB級の増幅器を用い、射影データを取得するた
めの高周波磁場の発生にはＣ級の増幅器を用いる
のである。
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。制御装置５は各装置
へ一定のタイミングで命令を出し、検査装置全体
を制御する。高周波パルス発生器６の出力はゲー
ト７，８を通つて、電力増幅器９，１０で増幅さ
れ、コンバイナー１１で合成後高周波磁場発生用
コイル１２を励振する。該コイル１２は同時に受
信用コイルを兼ねており、該コイルで検出された
信号成分は増幅器１３を通り、検波器１４で検波
後、信号処理装置１５で画像に変換，表示され
る。高周波パルス発生器６の他の出力は、検波器
１４で直角位相検波を行う時の基準信号として用
いられる。
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。制御装置５は各装置
へ一定のタイミングで命令を出し、検査装置全体
を制御する。高周波パルス発生器６の出力はゲー
ト７，８を通つて、電力増幅器９，１０で増幅さ
れ、コンバイナー１１で合成後高周波磁場発生用
コイル１２を励振する。該コイル１２は同時に受
信用コイルを兼ねており、該コイルで検出された
信号成分は増幅器１３を通り、検波器１４で検波
後、信号処理装置１５で画像に変換，表示され
る。高周波パルス発生器６の他の出力は、検波器
１４で直角位相検波を行う時の基準信号として用
いられる。
Ｚ方向およびそれに直角なｘ，ｙ方向の傾斜磁
場の発生はコイル組１６で行ない、該コイル組１
６は電源１７で駆動される。検査対象物体である
人体１８はベツト１９上に置かれ、支持台２０上
を移動する。静磁場は静磁場発生用コイル２１で
発生させ、このコイルは電源２２で駆動される。
場の発生はコイル組１６で行ない、該コイル組１
６は電源１７で駆動される。検査対象物体である
人体１８はベツト１９上に置かれ、支持台２０上
を移動する。静磁場は静磁場発生用コイル２１で
発生させ、このコイルは電源２２で駆動される。
本実施例は、バイアス動作点の異なる２種類の
増幅器９，１０を用い、パルスの種類に応じて、
ゲート７，８により増幅器の切換を行うものであ
る。増幅器９，１０の出力は、コンバイナー１１
で合成される。コンバイナーには広帯域トランス
フオーマーなどを用いることができる。増幅器９
はＡ級あるいはAB級で動作し、第３図ａに示す
ような、スライスを得るために必要なsinc関数で
変調された高周波や、ガウス形に変調された高周
波を増幅するのに用いられる。Ａ級あるいはAB
級動作とは、信号のない時刻においてもアイドリ
ング電流が流れるため、効率は悪いが入出力間の
直線性に優れており、複雑な波形を少ない歪で増
幅するのに適する。一方、増幅器１０はＣ級で動
作し、出力の変調波形が２値関数となる波形の増
幅に適する。この増幅器１０は射影データを得る
のに必要なパルスの増幅に用いられる。Ｃ級動作
とは、信号のない時刻においてはアイドリング電
流が全く流れないため、効率良いが入出力間の直
線性に劣るものである。以上述べたように、スラ
イスを切るときにはゲート７をONにして増幅器
９を動作させ（ゲート８はOFFとする）、次に射
影データを得るときにはゲート８をONにして増
幅器１０を動作させる（ゲート７はOFFとす
る）。
増幅器９，１０を用い、パルスの種類に応じて、
ゲート７，８により増幅器の切換を行うものであ
る。増幅器９，１０の出力は、コンバイナー１１
で合成される。コンバイナーには広帯域トランス
フオーマーなどを用いることができる。増幅器９
はＡ級あるいはAB級で動作し、第３図ａに示す
ような、スライスを得るために必要なsinc関数で
変調された高周波や、ガウス形に変調された高周
波を増幅するのに用いられる。Ａ級あるいはAB
級動作とは、信号のない時刻においてもアイドリ
ング電流が流れるため、効率は悪いが入出力間の
直線性に優れており、複雑な波形を少ない歪で増
幅するのに適する。一方、増幅器１０はＣ級で動
作し、出力の変調波形が２値関数となる波形の増
幅に適する。この増幅器１０は射影データを得る
のに必要なパルスの増幅に用いられる。Ｃ級動作
とは、信号のない時刻においてはアイドリング電
流が全く流れないため、効率良いが入出力間の直
線性に劣るものである。以上述べたように、スラ
イスを切るときにはゲート７をONにして増幅器
９を動作させ（ゲート８はOFFとする）、次に射
影データを得るときにはゲート８をONにして増
幅器１０を動作させる（ゲート７はOFFとす
る）。
従来装置のように、１種類の増幅器で２種類の
パルスを増幅しようとすると、例えば射影データ
を得るために3KWの出力を要するとすれば、そ
れをＡ級増幅で達成しようとすると30KWの電力
を供給可能でなければならなかつたのが、本発明
のようにＣ級の増幅器を使用すれば3.5KW程度
で済み、装置の効率が大幅に向上する。勿論、ス
ライスを切るためには本発明においてもＡ級ない
しはAB級を用いるが、周波数帯域が10倍以上広
いため、それに要する電力は射影データを得るた
めに要する電力に比べ２桁小さな値となる。従つ
て、数百Ｗの電力を供給可能であればよく、両者
を合せても4KW程度で済み、従来装置に比べる
と１桁程小さな値となる。なお、本発明は上述し
た実施例に限らず、高周波磁場を複雑な形に変調
したものと、矩形波状に変調（時間領域で）した
ものの両方を用いる場合のすべてに適用できる。
また、コイル１２としてはシングルコイルに限ら
ずクロスコイルを用いることもできる。この場合
コンバイナー１１を用いずに各増幅器の出力は互
いに直交する２組のコイルを励振するように構成
することも可能である。
パルスを増幅しようとすると、例えば射影データ
を得るために3KWの出力を要するとすれば、そ
れをＡ級増幅で達成しようとすると30KWの電力
を供給可能でなければならなかつたのが、本発明
のようにＣ級の増幅器を使用すれば3.5KW程度
で済み、装置の効率が大幅に向上する。勿論、ス
ライスを切るためには本発明においてもＡ級ない
しはAB級を用いるが、周波数帯域が10倍以上広
いため、それに要する電力は射影データを得るた
めに要する電力に比べ２桁小さな値となる。従つ
て、数百Ｗの電力を供給可能であればよく、両者
を合せても4KW程度で済み、従来装置に比べる
と１桁程小さな値となる。なお、本発明は上述し
た実施例に限らず、高周波磁場を複雑な形に変調
したものと、矩形波状に変調（時間領域で）した
ものの両方を用いる場合のすべてに適用できる。
また、コイル１２としてはシングルコイルに限ら
ずクロスコイルを用いることもできる。この場合
コンバイナー１１を用いずに各増幅器の出力は互
いに直交する２組のコイルを励振するように構成
することも可能である。
以上説明した如く、本発明によれば、高周波磁
場発生用コイルを駆動する増幅器の効率を著しく
高めることができ、装置の小型化、高信頼性が達
成できるという効果を奏する。
場発生用コイルを駆動する増幅器の効率を著しく
高めることができ、装置の小型化、高信頼性が達
成できるという効果を奏する。
第１図はスライス状物体の核スピン密度分布を
求めるための原理を説明するための図、第２図は
スライスを得る方法を説明するための図、第３図
ａ，ｂは高周波磁場の変調波形とそれに含まれる
周波数成分を示す図、第４図は本発明の一実施例
を示す図である。
求めるための原理を説明するための図、第２図は
スライスを得る方法を説明するための図、第３図
ａ，ｂは高周波磁場の変調波形とそれに含まれる
周波数成分を示す図、第４図は本発明の一実施例
を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 検査対象に静磁場、傾斜磁場および高周波磁
場の各磁場を印加して、上記検査対象からの核磁
気共鳴信号を検出してなる核磁気共鳴を用いた検
査装置において、上記高周波磁場を発生するコイ
ルを励振する増幅器を、バイアス動作点の異なる
複数個の増幅器で構成したことを特徴とする核磁
気共鳴を用いた検査装置。 ２ 上記複数個の増幅器が、Ｃ級とＡ級あるいは
AB級の２個の増幅器からなり、Ｃ級の増幅器に
スライスを決めるための高周波パルスを供給し、
Ａ級あるいはAB級の増幅器に射影データを得る
ための高周波パルスを供給してなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の核磁気共鳴を
用いた検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022753A JPS58140632A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022753A JPS58140632A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140632A JPS58140632A (ja) | 1983-08-20 |
| JPH0322173B2 true JPH0322173B2 (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=12091444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57022753A Granted JPS58140632A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140632A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9791046B2 (en) | 2011-10-27 | 2017-10-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Rotary machine |
-
1982
- 1982-02-17 JP JP57022753A patent/JPS58140632A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9791046B2 (en) | 2011-10-27 | 2017-10-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Rotary machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58140632A (ja) | 1983-08-20 |
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