JPS6272345A - Examination apparatus using nuclear magnetic resonance - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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、ｒＮＭＩＬＪという）を用
いた検査装置に関し、特にＮ　Ｍ　）ｔイメージングに
おいて、異なる条件下で得た２組のＨ緩和時間強調像か
ら任意の強調像を得るのに好適なＮＭＲを用いた検査装
置に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an inspection apparatus using nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as rNMILJ), and in particular, in N M )t imaging, two sets of H The present invention relates to an inspection apparatus using NMR suitable for obtaining an arbitrary enhanced image from a relaxation time weighted image.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、人体の頭部、腹部など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
用されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様
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。核磁気共鳴現象を用いた検査装置においては、検
査物体からの信号を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、検査物体に傾斜磁場を印加
し、物体各部の償かれた静磁場を人々らせ、これにより
各部の共鳴周波数あるいはフェーズ・エンコード量を異
ならせることで位置の情報を得る方法がある。2. Description of the Related Art Conventionally, X-ray CT and ultrasonic imaging devices have been widely used as devices for non-destructively inspecting internal structures such as the head and abdomen of a human body. In recent years, attempts to perform similar tests using nuclear magnetic resonance phenomena have been successful, and it has become clear that information that cannot be obtained with X-ray CT or ultrasound imaging devices can be obtained. In an inspection device that uses nuclear magnetic resonance phenomena, it is necessary to separate and identify signals from an inspection object in correspondence with each part of the object. One method is to obtain position information by applying a gradient magnetic field to the object to be inspected, causing the compensated static magnetic field of each part of the object to vary, and thereby varying the resonant frequency or phase encoding amount of each part. be.

その基本原理については、ジャーナル・オプ・アグネテ
イツク・レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＭａｇｎｅ
ｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　）誌第１８巻第６９頁あ
るいけフィジックス・イン・メゾシン・アンド・バイオ
ロジー（ｐｈｙｓｉｃｓ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　ａ
ｎｄＢｌｏｌｏｇｙ　　）誌第２５巻第７５１頁（１９
８沿に記載されている。The basic principles are explained in the Journal of Magnetic Resonance.
tic Re5onance, Volume 18, Page 69, Physics in Medicine and Biology.
ndBology) Magazine Volume 25, Page 751 (19
It is listed on line 8.

このようなイメージングにおいて測定対象となる物理量
の１つに縦緩和時間がある。これは励起された磁化が、
元の熱平衡状態に緩和する時定数である。イメージング
においては、磁化自身の他に前述した縦緩和時間を含ん
だ像を測定する場合が多い。それは測定対象の構造ある
いは内部状態を調べるのに、磁化自身より縦緩和時間の
方が場所による変化が大きいことによる。このような像
を縦緩和時間（ＴＩ）強調像と言う。さて、１１強調像
を測定するには通常ＩＲ法と呼ばれるシーケンスを用い
る。ＩＲ法とは、はじめに１８０°ＲＦパルスで磁化を
反転し、この磁化が回復する途中で９０９　ＲＦパルス
により磁化の大きさを観測する方法である。ここで１８
０°あるいは９０°ＲＦ’パルスとは磁化を最初状態か
ら１８０°あるいけ９０°回転させる高周波パルスであ
る。さて、１８００パルスの照射後１−経てから９０°
パルスを照射したとすｉｌば、その時の磁化１ま次式で
ｂえられる。One of the physical quantities to be measured in such imaging is longitudinal relaxation time. This means that the excited magnetization is
This is the time constant for relaxation to the original thermal equilibrium state. In imaging, images that include the above-mentioned longitudinal relaxation time in addition to the magnetization itself are often measured. This is because when investigating the structure or internal state of a measurement target, the longitudinal relaxation time varies more depending on location than the magnetization itself. Such an image is called a longitudinal relaxation time (TI) weighted image. Now, to measure the 11-weighted image, a sequence called the IR method is usually used. The IR method is a method in which magnetization is first reversed using a 180° RF pulse, and the magnitude of the magnetization is observed using a 909 RF pulse while the magnetization is being recovered. here 18
The 0° or 90° RF' pulse is a high frequency pulse that rotates the magnetization by 180° or 90° from its initial state. Now, after 1800 pulses of irradiation, 90 degrees
When a pulse is irradiated, the magnetization at that time can be obtained by a linear equation.

−ｔ４／Ｔｔ Ｍ　（ｔａ）＝Ｍｏ（１−２ｅ　　　　　）・・・・・
・・・・（１） ここで、Ｍｏけ熱平衡磁化、ＴＩは縦緩和時間である。-t4/Tt M (ta)=Mo(1-2e)...
(1) Here, Mo thermal equilibrium magnetization and TI are longitudinal relaxation times.

（１）式よりＭ（ｔａ）けＭ、の他にｔｒｌの影響を受
けており、その１曽のし方はｔ４により変化することが
分かる。Ｍ（ｔ＊）を空間座椋の関数として表示したの
がＴ１強調像である。さて、ｔ４を変化させてイメージ
ングを竹なうと、測定部位のＴ１に応じて様々なＴ１強
調像が得られる。From equation (1), it can be seen that in addition to M(ta) and M, it is influenced by trl, and the way it is calculated changes depending on t4. The T1-weighted image displays M(t*) as a function of spatial intensity. Now, when imaging is performed by changing t4, various T1-weighted images can be obtained depending on the T1 of the measurement site.

従って、対象とする部位に適したｔ４の選び方が当然考
えられる。しかし、幾通りにもｔ−を設定して測定を行
なうのは、測定に要する時間が膨大となり好ましくない
。この問題を解決する方法として特開昭５９−２２８１
５２　において、２枚の１１強調像から任意のｒＩ’Ｍ
ｉｆＭ像を計重により合成する方法が開示されている。Therefore, it is natural to consider how to select t4 suitable for the target region. However, it is not preferable to set t- in many ways and perform the measurement because it takes an enormous amount of time. As a method to solve this problem, JP-A-59-2281
52, any rI'M from the two 11-weighted images
A method for synthesizing ifM images by weighing is disclosed.

すなわち、異なる’ａ　（’ａ＋＋　ｔａｔ　　とする
）に対して得られた２枚の像をＭ（ｔｕ　）、Ｍ（ｔａ
ｓ）とするとＭ　（ｔ　ｉ＋　）＝Ｍｏ　（１−２ｅ−
”Ｉ／Ｔｌ）　””（２ａ）Ｍ（ｔａ２）＝Ｍｏ（１−
２ｅ−”２／”）　　＝（２ｂ）が成立するので、これ
らの式より Ｍ（ｔｉｓ）＝Ｍｏ（１２ｅ−”””）　　　・””（
８）を求めるのである。（２ａ）　、　（２ｂ）式にお
いて、ＭＯとＴＩが未知数であるので、両式を連立して
解けばＭＯ、’ｒ、が求められ、これらを（３）式に代
入すると任意のｔ−３に対するＭ（ｔａ３）が求まるこ
とになる。しかし、（２ａ）と（２ｂ）を連立させて解
くためには、一般に高次代数方程式を解く必要があり、
これを全ての画素に対して行なうためには、膨大な時間
を要する。In other words, the two images obtained for different 'a'('a++ tat) are M(tu) and M(ta
s), then M (t i+ )=Mo (1-2e-
“I/Tl)” (2a) M(ta2)=Mo(1-
2e-"2/") = (2b) holds, so from these formulas, M(tis)=Mo(12e-""") ・""(
8). In equations (2a) and (2b), MO and TI are unknown quantities, so by solving both equations simultaneously, MO and 'r can be obtained, and by substituting these into equation (3), any t-3 Therefore, M(ta3) can be found. However, in order to solve (2a) and (2b) simultaneously, it is generally necessary to solve higher-order algebraic equations.
It takes a huge amount of time to do this for all pixels.

従って、従来までは（２ａ）式において１ｍ１＝０とお
いた条件、すなわちＭ　（ｔ　ａ＋）　”＝Ｍ６　とな
る条件のもとて測定を行ない、次にＭ（１４ｇ）を測定
することが行なわれている。この場合、ＴＩは簡単に求
まり、次式で表わされるものとなる。Therefore, conventionally, measurements were performed under the condition that 1m1 = 0 in equation (2a), that is, M (t a +) '' = M6, and then M (14g) was measured. In this case, TI can be easily determined and is expressed by the following equation.

Ｔ＋＝　　１−ｔ／ｌｎ（−Ｍ９　Ｍ　＜ｔす））・・
・・・・（４）２Ｍ。T+= 1-t/ln(-M9 M<ts))...
...(4) 2M.

ここで得られたＴ１および前述したＭＯを（８）式に代
入することにより、任意のｔａｓに対するＭ（ｔ４ｇ）
すなわち１１強調像を得ることができる。By substituting the T1 obtained here and the MO mentioned above into equation (8), M(t4g) for any tas can be obtained.
In other words, an 11-enhanced image can be obtained.

ところで、（２ａ）式および（２ｂ）式で与えられるＭ
　（ｔｍ＋　）　、　Ｍ　（ｔａ２）を正確に求めるた
めには、測定が終了した後、磁化が完全に回復するまで
待たなければ次の測定を行うことができない。By the way, M given by equations (2a) and (2b)
In order to accurately determine (tm+) and M (ta2), it is necessary to wait until the magnetization is completely recovered after the measurement is completed before the next measurement can be performed.

例えば、生体を対象とした場合、Ｔ１は０．５８からＩ
Ｓ程度まで分布しており、磁化の回復には２８以上を要
する。従って、絵素数を２５６、積算回数を２回とする
とＭｏを測定するのに１７分、Ｍ（ｔ−２）を測定する
にはさらにｔ４２の分だけ長い時間を要することになる
。For example, when targeting a living body, T1 ranges from 0.58 to I
It is distributed up to about S, and 28 or more is required for magnetization recovery. Therefore, if the number of picture elements is 256 and the number of integrations is 2, it will take 17 minutes to measure Mo, and it will take an additional t42 to measure M(t-2).

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような欠点を鑑がみてなさｔ］たもので、
その目的はＴ１強調像を合成する場合の基礎となる像を
短時間で開側することを可能にした検査装置を提供する
ことを目的とする。The present invention was created in view of these drawbacks.
The purpose of this invention is to provide an inspection device that can quickly open an image that is the basis for synthesizing T1-weighted images.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の要点は、２枚の１１強調像を得るのにＩＲ法で
け々く、ＳＲ法を用いることにより計測時間を短縮した
点にある。ここで、ＳＲ法とけ第１図に示すように９０
’ＲＦパルス−１，−１８０°ＩｔＰパルス−１，−１
，のパルスシーケンスであり、ｔ、は９０°ＲＦパルス
と１８０９ＲＦパルスの間隔、ｔ、け磁化の回復を待つ
時間である。ここでＲ，Ｐは高周波磁場、Ｇ、、Ｇア。The key point of the present invention is that the measurement time is shortened by using the SR method instead of using the IR method to obtain two 11-weighted images. Here, as shown in Figure 1, the SR method is 90%
'RF pulse -1, -180° ItP pulse -1, -1
, where t is the interval between the 90° RF pulse and the 1809 RF pulse, and t is the time to wait for the demagnetization to recover. Here, R and P are high-frequency magnetic fields, G, and Ga.

Ｇ、は傾斜磁場、Ｓは信号を表わし、用いたシーケンス
は変形スピンワーブである。Ｇ、はスライス設定、ＧＫ
は位相推移、Ｇ、は信号観測を目的に印加される。この
時、次式が成立する。G represents a gradient magnetic field, S represents a signal, and the sequence used is a modified spin warb. G is slice setting, GK
is applied for the purpose of phase shift, and G is applied for the purpose of signal observation. At this time, the following formula holds true.

・・・・・・・・・（５） ここで、Ｍ（ｔｒ）は観測される磁化、Ｔ２は被測定体
の横緩和時間であり、ＴＩは縦緩和時間である。ｔ、は
通常１０数ｍｓであり、ｔ２に比べ十分に小さいので、
（５）式は次式で近似できる。(5) Here, M(tr) is the observed magnetization, T2 is the transverse relaxation time of the object to be measured, and TI is the longitudinal relaxation time. Since t is usually 10-odd ms, which is sufficiently smaller than t2,
Equation (5) can be approximated by the following equation.

さて、上式において、ｔ、を２通りに変化させると次式
が得られる。Now, in the above equation, if t is changed in two ways, the following equation is obtained.

（７ａ）式、（７ｂ）式により与えられるＭ（ｔｒ＋）
。M(tr+) given by equations (7a) and (7b)
.

Ｍ（ｔ、ｚ）はＭ、）０であるので常に正となる。従っ
て、像再生においては、装置のタイミング誤差から生じ
る位相を絶対値像を計算することで減少できるため、計
測が著しく容易になる利点を有する。（７ａ）、　　（
７ｂ）式を連立させて解くことによυ任意のｔ、に対す
る像を計算により求めることができる。なお、（２ａ）
　、　　（２ｂ）で示される従来法では、測定条件によ
っては負にもなりうるので、絶対値像では正確な強調像
を計算することはできない。さて、ここでｉ、、＝２１
．１の条件を課すと（７ａ）式、（７ｂ）式よりさらに
簡単に任意強調像が計算できることを示す。Since M(t, z) is M, )0, it is always positive. Therefore, in image reproduction, the phase caused by the timing error of the apparatus can be reduced by calculating the absolute value image, which has the advantage that measurement becomes significantly easier. (7a), (
7b) By solving simultaneous equations, the image for υ any t can be obtained by calculation. Furthermore, (2a)
In the conventional method shown in (2b), it is not possible to calculate an accurate enhanced image using the absolute value image because it may become negative depending on the measurement conditions. Now, here i,,=21
．． It will be shown that if condition 1 is imposed, an arbitrary enhanced image can be calculated more easily than equations (7a) and (7b).

従って、ＴＩは次式で表わされる。Therefore, TI is expressed by the following formula.

ところで、（６）式はｔ、がｔ、に比べて十分に大きけ
れば成立する式である。ｔ、は通常１０数ｍｓ程度であ
るから、ｔ、としては０．２ａ程度であればその誤差は
十分に小さな値となる。例えば、ｔ、は０．２ｓ、積分
回数は２回、画素数は２５６とすると、測定時間は約１
０２８となる。従って、極めて短時間で測定を完了する
ことが可能になる。By the way, equation (6) is an equation that holds true if t is sufficiently larger than t. Since t is usually about 10-odd ms, if t is about 0.2a, the error will be a sufficiently small value. For example, if t is 0.2 s, the number of integrations is 2, and the number of pixels is 256, the measurement time is approximately 1
It becomes 028. Therefore, it becomes possible to complete the measurement in an extremely short time.

なお、（９）式よりＴＩが求まるので、これを、ｔｏ） （７ａ）、　（７ｂ）式に代入すると１８０°Ｉ′ＬＩ
”パルス−を櫨−９０°［口１１パルス−ｔ、−１８０
°Ｉ（ＦパルスのＩＲ像は次式で与えられる。Furthermore, since TI can be found from equation (9), substituting this into equations (7a) and (7b) yields 180°I'LI
"Pulse - 90° [mouth 11 pulse -t, -180
The IR image of the °I(F pulse is given by the following equation.

・・・・・・・・・００ この式より任意の１．に対するＭ（ｔ−）が高次代数方
程式を解くことなしに得られ、その演算時間も大幅に短
縮されることが分かる。......00 From this formula, any 1. It can be seen that M(t-) for can be obtained without solving higher-order algebraic equations, and the calculation time is also significantly reduced.

なお、（９）式から求めたＴ１を（７ａ）　、　（７ｂ
）式に代入すると、先に述べたＳＴＬ像をも簡単に合成
できる。すなわち、任意のｔ、に対しＭ（ｂ）は次式で
与えられる。Note that T1 obtained from equation (9) is expressed as (7a) and (7b
), the STL image described above can be easily synthesized. That is, for any t, M(b) is given by the following equation.

・・・・・・・・・０υ ００式と同じ＜、Ｍ（ｔｔ）　　も００式により簡単に
計算できることが分かる。・・・・・・・・・0υ Same as the 00 formula<, M(tt) can also be easily calculated using the 00 formula.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

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２図は本発明の一実施例である検査装置の構成図で
ある。図において、１は計算機、２け高周波パルス発生
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コイ
ル、５は増幅器、６は検波器、７は信号処理装置である
。また、８．９および１０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、１１゜１
２．１３はそれぞれ上記コイル８，９．１０を駆動する
電源部である。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of an inspection device that is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a computer, 2-digit high-frequency pulse generator, 3 is a power amplifier, 4 is a coil for generating a high-frequency magnetic field and at the same time detecting the signal generated from the target object 16, 5 is an amplifier, 6 is a detector, 7 is a signal processing device. 8.9 and 10 are coils that generate gradient magnetic fields in two directions and in a direction perpendicular to these, respectively; 11°1;
Reference numerals 2.13 and 2.13 are power supply units that drive the coils 8, 9.10, respectively.

計算機１は各装置に種々の命令を一定のタイミングで出
力する機能をも有するものである。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
磁する。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５を通り検波器６で検
波後、計算機１に入力され信号処理後ディスプレイ７で
画像に変換される。The computer 1 also has a function of outputting various instructions to each device at a constant timing. The output of the high frequency pulse generator 2 is amplified by a power amplifier 3 to excite the coil 4. The coil 4 also serves as a receiving coil as described above, and the received signal component passes through the amplifier 5 and is detected by the detector 6, then input to the computer 1, where it is converted into an image on the display 7 after signal processing.

なお、静磁場の発生は市原１５により駆動されるコイル
１４で行う。検査対象物体である人体１６はベッド１７
上に載置され、上記ベッド１７け支持台１８上を移動可
能なように構成されている。また１９．２０けＨｌ；憶
装ｆｆ１（以下、［メモ１月という）である。メモリ１
９には２枚のＩｌｌ、強ｎｔｍ像が格納されており、Ｑ
□式あるいは０１）式で示される演算を行なった結果が
メモリ２０に格納される。Note that the static magnetic field is generated by a coil 14 driven by Ichihara 15. The human body 16, which is the object to be inspected, is placed on the bed 17.
It is placed on the bed 17 and is configured to be movable on the support table 18. Also, 19.20 ke Hl; memory ff1 (hereinafter referred to as [memo January]). memory 1
9 stores two Ill and strong ntm images, and Q
The result of performing the calculation shown by the expression □ or the expression 01) is stored in the memory 20.

上述の如く構成された検査装置において、計算機１はメ
モリ１９よりＭ（ｔｒ＋　１．　Ｍ（ｔ−２）をロード
し、００式あるいけ（１１１式に基づいてＭ（ｔａ）あ
るいはＭ（ｔ、　）を計算する。その結果はメモリ２０
に格納され、必要に応じてディスプレイ７に表示するこ
とができる。なお、これらの計算は全て対応する画素間
で行なわれる。In the inspection device configured as described above, the computer 1 loads M(tr+ 1. M(t-2)) from the memory 19, and calculates M(ta) or M(t, ).The result is stored in memory 20
and can be displayed on the display 7 as needed. Note that all these calculations are performed between corresponding pixels.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べた如く、本発明によりば、静磁場、傾斜磁場お
よび高周波磁場内におけるＮＭＲ現象を利用する検査装
置において、任意のＴ１強調像を２枚以上のＳＲ像によ
り短時間で合成することが可能な装置を実現できるとい
う効果を奏するものである。As described above, according to the present invention, an arbitrary T1-weighted image can be synthesized with two or more SR images in a short time in an inspection apparatus that utilizes NMR phenomena in a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field. This has the effect that it is possible to realize a device that is easy to use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はＳＲのパルスシーケンスを示す図、第２図は本
発明の実施例である検査装置の概略構成を示す図である
。 第　ｌ　　η 第　２　区 ／ワ　２０ ７．５６ ／７／／Ｊ 　　Ｘ ９／Ｄ　　　　　　　　／８ ″８FIG. 1 is a diagram showing an SR pulse sequence, and FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an inspection apparatus that is an embodiment of the present invention. 20 7.56 /7//J X 9/D /8 ″8

Claims (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し、（
９０°高周波磁場）−（１８０°高周波磁場）−（信号
観測）−（待ち時間）なるパルスシーケンスにおいて、
異なる待ち時間に設定して得られた複数の像から、任意
の縦緩和強調像を演算処理により作成する如く構成され
たことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の検査装置において、
待ち時間を１：２に設定して得られた２枚の像を用いる
如く構成されたことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検
査装置。[Claims] 1. Magnetic field generating means for a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field, a signal detecting means for detecting a nuclear magnetic resonance signal from an object to be examined, and calculating a detection signal of the signal detecting means. It has a calculator and means for outputting the calculation results by the calculator, (
In the pulse sequence of 90° high frequency magnetic field) - (180° high frequency magnetic field) - (signal observation) - (waiting time),
1. An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance, characterized in that it is configured to create an arbitrary longitudinal relaxation weighted image through arithmetic processing from a plurality of images obtained by setting different waiting times. 2. In the inspection device according to claim 1,
An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance, characterized in that it is configured to use two images obtained by setting a waiting time of 1:2.