JPS62246356A - 核磁気共鳴を用いる検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被検体中の各種原子核の核磁気共鳴信号を計測
し、核の密度分布や緩和時間分布や化学シフト分布など
を映像化する装置に係り、特に局所部位の高精度な映像
化に好適な装置に関する。

〔従来技術〕

核磁気共鳴を用いた映像化装置では１通常高周波磁場の
発生、及び被検体からのスピン信号の検出に被検体が入
る大きさのコイルが用いられる。

一方、被検体の局所をより高分解能、高ＳＮ比で映像化
する場合には、さらにサーフェスコイルを被検体の所望
の部位近傍に設置して信号検出、もしく１士高周波磁場
の発生に用いることが有効であると期待されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、サーフェスコイルは通常用いるくら形コイルな
どにくらべ、感度あるいは発生する高周波磁場の分布が
不均一である。したがって、より高精度な局部イメージ
ングを目指すためには、得られた像の感度分布の補正あ
るいは発生する高周波磁場分布の補正を行う必要があっ
た。このとき。

得られた像の中におけるサーフェスコイルの位置を容易
に把握する方法が望まれていた。

なお、従来のくら形コイルにおいても、サーフェスコイ
ルの場合よりも程度は低いが、感度分布および高周波磁
場分布が存在するので、サーフェスコイルの場合と同様
に画像の補正を行う必要がある。

そこで本発明の目的は信号検出用コイルの感度分布ある
いは信号強度分布の不均一を容易に補正し得る核磁気共
鳴を用いた検査装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、信号検出用のコイルの近傍に少なく
とも１本の試料管を設置した状態で、均一の試料からな
る像と被検体の像を測定し、それぞれの画像内の上記試
料管像の位置により２つの像のスライス面及び位置を合
わせ、前者の像から後者の像の濃度不均一を補正する。

また１本発明の別の特徴によれば、上記のファントムの
像の測定は行なわず、コイルの形状から予めコイルの感
度分布、あるいは受信信号強度分布を求め、被検体の像
に含まれる試料管像の位置からコイルの位置を求め、被
検体像の濃度不均一を補正する。

〔作用］ 信号検出用コイル（例えばサーフェスコイル）の感度分
布、あるいは高周波磁場分布により生じる信号強度分布
の補正を行うには、まず均一な物質によって満たされた
ファントムの像を測定し、その信号強度分布により被検
体の像を補正する方法が考えられる。このとき、サーフ
ェスコイルに対するファントムおよび被検体の位置を合
わせる必要がある。これを解決するためには、サーフェ
スコイルの表面の一部に少なくとも１本以上の小さな試
料管を設置すればよい。ファントムおよび被検体の画像
のいずれにも試料管像が存在するので、この試料管像が
一致するようにするだけで、２枚の画像の位置合わせを
容易に行うことができる。また、ファントム像がなくて
も、コイルの形状からあらかじめコイルの感度分布ある
いは受信信号強度分布を計算することができるので、被
検体像の中に存在する試料管像の位置からコイルの位置
を求め、被検体像の濃度の不均一を補正することができ
る。

〔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１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。第１図において、■は制御装置、２は
高周波パルス発生器、３は電力増幅器、５は高周波磁場
を発生させるコイル。

４は対象物体１７から生ずる信号を検出するためのコイ
ル、６は増幅器５７は検波器、８は信号処理装置である
。また、９．１０および１１はそれぞれ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、１２，
１３．１４はそれぞれ上記コイル９，１０．１１を駆動
する電源部である。

制御表！ＩＩＩ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る。高周波パルス発
生器２の出力は電力増幅器３で増幅され、上記コイル５
を励振する。コイル４は受信コイルであり、受信された
信号成分は増幅器６を通す検波器７で検波後、信号処理
装置１８で画像に変換される。

なお、静磁場の発生は電源１６により駆動されるコイル
１５で行う、検査対象物体である人体１７はベッド１８
上に載置され、上記ベッド１８は支持台１９上を移動可
能なように構成されている。

また第２図（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｄ）は第１図に
おいて示すコイル４の一実施例を示す、２０は均一な試
料を満たした試料管でコイル４の被測定体の接する面と
反対側の面に固定しである。第２図に示したコイル４を
用いて、均一な試料を満たしたファントムと人体のイメ
ージングを単一のスライスまたはマルチスライスにおい
て行う、コイル４は固有の感度分布を持っているので、
ファントムの像はコイル５の感度分布を示している。こ
こで人体像の各点の値を前記各点に対応するファントム
像の点の値の逆数を掛けることにより、人体像の感度補
正を行うことができる。このとき。

ファントム像および人体像にはいずれも前記試料管像が
存在している。前記試料管像はイメージングを行ったス
ライスの位置と相関があるので、ファントムおよび人体
像のスライス面のサーフェスコイルに対する位置と、試
料管像の大きさあるいは各試料管像の距離によって対応
づけることができる。ファントム像および人体像のスラ
イス面を対応づけたところで、次に試料管像の位置を対
応づけることにより、ファントム像および人体像内のコ
イル４の位置に対する各点の位置と対応付けることがで
きる。

またファントム像によって人体像の感度分布を補正する
方法のほかに、コイル４の感度分布をあらかじめ計算に
よって求めておき、その結果から人体像の補正を行う方
法がある。この場合も前記例で説明したように人体像の
画面上に存在している試料管像の位置によりコイル４の
位置およびスライス面を求める。この結果から人体像に
人体像のスライス面と対応する領域のコイル４の感度分
布を選択し、さらに試料管像の位置から人体像内におけ
るコイル５の位置を求め、人体像の各点にコイル４の感
度の逆数を掛ければ１人体像の感度補正を行うことがで
きる。

第３図は本発明の５３【１の実施例である検査＠置の構
成を示すものである。第３図において、ｌは制御装置、
２は高周波パルス発生器、３は電力増幅器、４′は高周
波磁場を発生させると同時に対象物体１８から生ずる信
号を検出するためのコイル、６は増幅器、７は検波器、
８は信号処理装置である。また、９．１０および１１は
それぞれＺ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、１２．１３．１４はそれぞれ上記コ
イル９．１０．１１を駆動する電源部である。

制御装置１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る。高周波パルス発生器
２の出力は電力増幅器３で増幅され、上記コイル４′を
励振する。該コイル４′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６を通り検出器７
で検波後、信号処理装置８で画像に変換される。

なお、静磁場の発生は電源１６により駆動されるコイル
１５で行う。検査対象物体である人体１７はベッド１８
上に載置され、上記ベッド１８は支持台１９上を移動可
能なようにか成されている。

この場合も、コイル４′には第２図に示すように試料管
２０を固定しておく。このとき、コイル４′によって得
られるファントム像はコイル４′の受信コイルとしての
感度分布と送信コイルとしての高周波磁場による磁化の
フリップ角度の誤差から生じる受信信号強度分布の積に
なるが１人体像の感度および高周波磁場の補正は第１図
に示す構成の場合と同様に行う。またこの場合も、前記
実施例と同様にファントム像１；よって補正を行う方法
のほかに、計算によって求めたコイル４′の感度分布と
送信する高周波磁場分布による磁化のフリップ角度の誤
差から生じる信号分布の積から人体像の補正を行う方法
がある。

また第１図あるいは第３図の構成においてコイル４もし
くは４′の充填関数が大きくなるようにコイル４もしく
は４′の形状を変えたとき、コイル４の表面に固定した
試料管の像の位置によりコイル４もしくは４′の形状を
推定することができる。したがって、コイル４の感度分
布あるいはコイル４′の感度分布と送信する高周波磁場
分布による磁化、のフリップ角度の誤差から生じる信号
分布の積を推定したコイル４もしくは４′の形状から計
算によって求め１人体像の補正を行う。

さて、上記第３図に示した実施例の如く、ひとつのサー
フェスコイルを、高周波磁場の発生と、被検体からの信
号の検出とに兼用して用いる装置では、高周波磁場発生
用コイルと信号検用コイルとの干渉を考慮する必要がな
いとの利点を有する。

その反面１発生する高周波磁場強度により、高周波磁場
の照射による磁化フリップ角度の分布が異なるとの問題
点を有している。したがって、目的とする信号検出領域
において高周波磁場の強度を最適値とするように高周波
磁場強度を任意に設定する適切な方法が望まれていた。

しかし、サーフェスコイルを被検体に装着させた状態で
被検体自身のＦ４Ｄ　＜自由減衰信号）の振幅あるいは
投影の振幅を観測すると、前記Ｆ■Ｄの振幅あるいは投
影のｍｓは被検体全体からの信号を積算した結果である
ので、目的とする位置からの信号が最大となるように高
周波磁場強度を調節するのは不可能であった・ 一方、サーフェスコイルを被検体に装着しない状態と表
面コイルを被検体に装着した状態とではＱ値および同調
状態が異なり、したがって同一の位置で同一の磁化のフ
リップ角度を得るためには前者の状態と後者の状態で高
周波磁場強度が異なる。したがって、表面コイルを被検
体に装着した状態で、目的とする位置において高周波磁
場強度が最適値となるように設定することが必要であっ
た。上記の目的を達成するためには以下の構成をとる。

すなわちサーフェスコイルの高周波磁場分布はサーフェ
スコイルについて面対称であることから、サーフェスコ
イルの被検体に装着させる面の反対側でサーフェスコイ
ルからその焦点距離だけ離れた位置に試料を設置し、試
料の投影の振幅がある値となるように高周波磁場強度を
調節することができる。

以下、このような高周波強度の！１１１１が行なえる本
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。図において、■は制御装置、２は高周波パルス
発生器、３は電力増幅器。

４′は高周波磁場を発生させると同時に対象物体１６か
ら生ずる信号を検出するためのサーフェスコイル、６は
増幅器、７は検波器、８は信号処理装置である。また、
９，１０および１１はそれぞれ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、１２，１３．１
４はそれぞれ上記コイル９．１０．１１を駆動する電源
部である。

制御装置１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る６高周波パルス発生器
２の出力は電力増幅器３で増幅され、上記コイル４′を
励振する。該コイル４′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６を通り検出器７
で検波後、信号処理袋ｒＥ！８で投影およびスペクトル
および画像に変換される。

なお、静磁場の発生は電源１６により駆動されるコイル
１５で行う。検査対象物体である人体１７はベッド１８
上に載置され、上記ベッド１７は支持台１９上を移動可
能なようにか成されている。

また高周波磁場強度調整用の試料管３０はサーフェスコ
イル４′の被検体側と反対側に設置した試料管固定用マ
ニュピレータ２９に固定する。

第５図は被検体１７および試料管３０に傾斜磁場Ｇ、を
印加したときのＧ、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すなわち投影を示す
。投影３１は被検体１７の投影を示し、投影３２は試料
管３０の投影を示す。

高周波磁場強度は試料管３０を被検体と反対側の目的と
する高周波磁場強度を最適値とする位置とコイル４との
距離だけ離れた位置に設置し、投影２２の振幅が最大と
なるように調節する。または、試料管３０の投影の振幅
値と感度分布および高周波磁場強度分布の関係をあらか
じめ求めておく。

この関係から、任意の位置に設置した試料管３０の投影
の振幅値を、目的とする位置で高周波磁場強度が最適値
となるように高周波磁場強度を調節する。

第６図は試料管固定用マニュピレータ２９の一実施例を
示す、材料にはプロトンの核磁気共鳴信号を生じず、か
つ磁場を乱さない物質が適している。その一実施例はア
クリルである。試料管固定台の足３３にはみぞがあり、
そのみぞに表面コイル４′へ１試料管固定台を固定する
ための固定板３４を設置し、固定板３４をサーフェスコ
イル４′の径に合わせてネジ３５で固定する。試料管を
試料管固定部位３６に挿入し、調節ネジ３８によって支
持棒３７に沿って目的とする位置に試料管固定部位３６
を固定する。

また高周波磁場強度を設定する方法として、目的とする
高周波焦点位置に磁気検出器を設置し。

その検出器により照射する高周波磁場強度を検出し、周
波磁場を目的とする強度に設定する方法がある。高周波
磁場の検出器としてはコイル、ホール素子、ジョセフソ
ン素子などを用いる。

本実施例によれば、被検体にサーフェスコイルを装着し
た計測時と同じ状態で目的とする位置において、高周波
磁場強度を最適値とするように設定することが可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、サーフェスコイルを
用いた局所イメージングにおいて、感度補正を行った高
精度の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体構成を示すブロック図、
第２図（ａ）〜（ｄ）は第１図のうちサーフェスコイル
４の実施例をそれぞれ示す図、第３図、第４図はそれぞ
れＲＩＪの実施例を示すブロック図、第５図は第４図の
実施例における被検体と試料管、およびその投”影を示
す図、第６図は第４図の実施例における試料管固定用マ
ニュピレータの例を示す図である。 ／＜

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、上記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、上記信号検出手段の一部である
   信号を検出するコイルの近傍に試料を満たした少なくと
   も１本以上の試料管を固定した状態で均一な試料からな
   るファントムの像および被検体の像を測定し、それぞれ
   の画像内に存在する上記試料管の像の位置によって上記
   ２つの画像のスライス面および位置を合わせ、上記信号
   を検出するコイルの感度分布を示す前者の像により後者
   の像の濃度不均一を補正することを特徴とする核磁気共
   鳴を用いた検査装置。 ２、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、上記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、上記信号検出手段の一部である
   信号を検出するコイルの近傍に試料を満たした１本以上
   の試料管を固定した状態で被検体の像を測定し、上記信
   号を検出するコイルの感度分布を計算によって求め、上
   記被検体像内に存在する試料管像の位置により上記傾斜
   磁場発生手段により選択されたスライス面およびコイル
   の位置を求め、上記スライス面と対応する領域の前記計
   算によって求めた感度分布により上記被検体像の濃度不
   均一を補正することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検
   査装置。 ３、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、上記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、上記高周波磁場発生手段の一部
   である高周波磁場を発生するコイルと上記信号検出手段
   の一部である信号を検出コイルを単一のコイルとし、上
   記コイルの近傍に試料を満たした少なくとも１本以上の
   試料管を固定した状態で均一な試料からなるファントム
   の像および被検体の像を測定し、それぞれの画像内に存
   在する上記試料管の像の位置によって上記２つの画像の
   スライス面および位置を合わせ、上記高周波磁場発生兼
   信号検出用コイルの高周波磁場分布による磁化のフリッ
   プ角度の誤差による信号の低減率と感度分布の積の分布
   を示す前者の像により後者の像の濃度不均一を補正する
   ことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。 ４、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、上記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、上記高周波磁場発生手段の一部
   である高周波磁場を発生するコイルと上記信号検出手段
   の一部である信号を検出コイルを単一のコイルとし、上
   記コイルの近傍に試料を満たした少なくとも１本以上の
   試料管を固定した状態で均一な試料からなるファントム
   の像および被検体の像を測定し、上記高周波磁場発生兼
   信号検出用コイルの高周波磁場分布による磁化のフリッ
   プ角度の誤差による信号の低減率と感度分布の積の分布
   である受信信号強度分布を計算で求め、上記被検体像内
   に存在する試料管像の位置により上記傾斜磁場発生手段
   により選択されたスライス面およびコイルの位置を求め
   、上記スライス面と対応する領域の前記計算によって求
   めた受信信号強度分布により上記被検体像の濃度不均一
   を補正することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装
   置。