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JPH07114763B2 - Inspection device using nuclear magnetic resonance - Google Patents
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JPH07114763B2 - Inspection device using nuclear magnetic resonance - Google Patents

Inspection device using nuclear magnetic resonance

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JPH07114763B2
JPH07114763B2 JP61255655A JP25565586A JPH07114763B2 JP H07114763 B2 JPH07114763 B2 JP H07114763B2 JP 61255655 A JP61255655 A JP 61255655A JP 25565586 A JP25565586 A JP 25565586A JP H07114763 B2 JPH07114763 B2 JP H07114763B2
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JP
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magnetic field
magnetic resonance
nuclear magnetic
computer
nuclear
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悦治 山本
尚 小野寺
秀樹 河野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴(以下、「NMR」という)を用い
た検査装置に関し、特にイメージングを高速で行なうこ
とが可能なNMRを用いた検査装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an inspection apparatus using nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as “NMR”), and particularly to an NMR apparatus capable of performing imaging at high speed. Regarding inspection equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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
され来ている。近年、核磁気共鳴現像を用いて同様の検
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つて来た。核
磁気共鳴現像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
鳴周波数あるいはフエーズ・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。
Conventionally, X-ray CT and ultrasonic imaging devices have been widely used as devices for nondestructively inspecting internal structures such as the head and abdomen of a human body. In recent years, it has been clarified that an attempt to perform a similar examination using nuclear magnetic resonance development has succeeded and information that cannot be obtained by an X-ray CT or an ultrasonic imaging apparatus can be obtained. In the inspection apparatus using the nuclear magnetic resonance development, it is necessary to separate and identify the signal from the inspection object in correspondence with each part of the object. One of them is to obtain position information by applying a gradient magnetic field to the object to be inspected and making the static magnetic field placed on each part of the object different, thereby making the resonance frequency or phase encoding amount of each part different. .

その基本原理については、ジヤーナル・オブ・マグネテ
イツク・レゾナンス誌(J.Magn.Reson.)第18巻,第69
巻(1975年)に、あるいはフイジツクス・オブ・メデイ
シン・アンド・バイオロジー誌(Phys.Med.& Biol.)
第25巻,第751頁(1980年)に報告されている。
Regarding the basic principle, Journal of Magnetic Resonance magazine (J.Magn.Reson.) Vol. 18, 69
Volume (1975), or the Physics of Medicin & Biology (Phys.Med. & Biol.)
Vol. 25, p. 751 (1980).

さて、最近これらの方法を応用した高速法が試みられて
いる。例えばフレーム(Frahm)らにより報告されたフ
ラツシユ法(ジヤーナル・オブ・コンピユータ・アシス
テド・トモグラフイ誌,第10巻,第363頁(1986年))
が代表例としてあげられる。
By the way, recently, a high-speed method applying these methods has been attempted. For example, the Frascille method reported by Frahm et al. (Journal of Computer Acysted Tomographie, Vol. 10, p. 363 (1986)).
Is a typical example.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、化学シフトの影響について考慮されて
おらず、計測部位が、異なる化学シフトを有する物質の
混合物の場合、各々の位相が異なるため正確な濃度が描
出されないという問題があつた。
The above-mentioned prior art does not consider the influence of chemical shift, and has a problem that when the measurement site is a mixture of substances having different chemical shifts, the respective phases are different, so that an accurate concentration cannot be depicted.

本発明の目的は、このような物質に対しても正確な濃度
を描出することにある。
An object of the present invention is to render accurate concentrations for such substances.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、化学シフトによる濃度変化が、2πの周期
関数であることを利用し、磁化を励起してから信号を計
測するまでの時間を2πの倍数に設定することにより、
達成される。
The purpose is to utilize the fact that the change in concentration due to chemical shift is a periodic function of 2π, and by setting the time from excitation of magnetization to measurement of a signal to a multiple of 2π,
To be achieved.

〔作用〕[Action]

すなわち、高周波磁場により横磁化を生成後、異なる化
学シフトを有する磁化は次式で示される位相差を生じ
る。
That is, after the transverse magnetization is generated by the high frequency magnetic field, the magnetizations having different chemical shifts generate the phase difference represented by the following equation.

θ=r(σ−σ)τ ……(1) ここで、γは核磁気回転比であり、τはパルス状の高周
波磁場の中心とエコー信号のピーク間の時間である。
θ = r (σ w −σ f ) τ (1) where γ is the nuclear gyromagnetic ratio, and τ is the time between the center of the pulsed high-frequency magnetic field and the peak of the echo signal.

また、σwは磁場の単位で表わした化学シフトであ
る。なお、化学シフトの数は、生体中の水素原子核に対
してほぼ2本と見なせるので、それをσとσで表わ
しており、前者は水分に対する値であり、後者は脂質に
対する値である。ところで、得られた画像は S(x,y)=ρ(x,y)+ρ(x,y)exp(jθ)……
(2) で与えられる。ここで、ρ(x,y),ρ(x,y)は各
々、水分および脂肪に対する濃度である。
Further, σ w and σ f are chemical shifts expressed in units of magnetic field. Since the number of chemical shifts can be regarded as approximately two with respect to hydrogen nuclei in the living body, they are represented by σ w and σ f , the former being a value for water and the latter being a value for lipid. . By the way, the resulting image S (x, y) = ρ w (x, y) + ρ f (x, y) exp (jθ) ......
It is given by (2). Here, ρ w (x, y) and ρ f (x, y) are the concentrations for water and fat, respectively.

さて、(2)式において、θが2πの倍数であれば S(x,y)=ρ(x,y)+ρ(x,y) ……(3) となり、S(x,y)は正確に、水分に対する濃度と脂肪
に対する濃度との和を与える画像となる。
Now, in the equation (2), if θ is a multiple of 2π, then S (x, y) = ρ w (x, y) + ρ f (x, y) (3) and S (x, y) Is an image that accurately gives the sum of the concentration for water and the concentration for fat.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図を参照しながら説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図に本発明で用いるパルスシーケンスを示す。FIG. 1 shows a pulse sequence used in the present invention.

スリツプ角がαの高周波磁場を照射後、位相エンコード
用傾斜磁場Gxを印加し、次に信号読み出し用傾斜磁場Gy
を印加する。信号のサンプリングは、傾斜磁場Gyのもの
とで行なう。
After irradiating the high frequency magnetic field with the slip angle α, the gradient magnetic field for phase encoding G x is applied, and then the gradient magnetic field for signal reading G y
Is applied. Signal sampling is performed with a gradient magnetic field G y .

なお、ここでは2次元面のイメージングを考えているた
め、スライス用の傾斜磁場は省略している。さて、フラ
ツシユ法においては、フリツプ角αをπ/2より小さく選
び、高周波磁場を照射して横磁化を生成した後でも、大
きな縦磁化が依然として残留していることが必要であ
る。この縦磁化は、次の計測までの待ち時間(通常は数
10ms以内)内に熱平衡磁化に向かつて増大し、次の計測
で横磁化を生じるもとになる。残留縦磁化が大きいため
に、この待ち時間が短かくても大きな横磁化を生じるこ
とがきるのが、フラツシユ法の大きな特長である。
Since the imaging of the two-dimensional surface is considered here, the gradient magnetic field for slicing is omitted. By the way, in the flash method, it is necessary that a large longitudinal magnetization still remains after the flip angle α is selected smaller than π / 2 and the transverse magnetization is generated by irradiation with a high frequency magnetic field. This longitudinal magnetization is the waiting time until the next measurement (usually a few
Within 10 ms), the thermal equilibrium magnetization will increase, and it will become the cause of transverse magnetization in the next measurement. Since the residual longitudinal magnetization is large, a large transverse magnetization can be generated even if this waiting time is short, which is a major feature of the flash method.

しかし、従来のフラツシユ法においては、高周波磁場の
照射後、各化学シフトの位相差が次第に変化し、画像濃
度に誤差の生じることは前述した通りである。本発明
は、第1図に示すτを、丁度(1)式で与えられるθが
2πの倍数になるように設定することにより、この位相
差の悪影響を除去するものである。化学シフトとして
は、シフトが3.5ppm離れた水と脂質を考える。θ=2π
とした時のτの計算例を第1表に示すが、静磁場の値に
反比例している。この表からも分かるように、0.5T程度
ではθ=2πが適しているが、より高磁場になるとθ=
4πあるいはθ=6πに設定する必要が生じる。この値
は、計測時間と静磁場の値により決まるので、第1表を
参考にして計算できる。
However, in the conventional flash method, the phase difference of each chemical shift gradually changes after the irradiation of the high-frequency magnetic field, and an error occurs in the image density as described above. The present invention eliminates the adverse effect of this phase difference by setting τ shown in FIG. 1 so that θ given by equation (1) is a multiple of 2π. As chemical shifts, consider water and lipids that shift 3.5 ppm apart. θ = 2π
Table 1 shows an example of the calculation of τ in the case of, which is inversely proportional to the value of the static magnetic field. As can be seen from this table, θ = 2π is suitable at about 0.5T, but θ = 2π at higher magnetic fields.
It becomes necessary to set 4π or θ = 6π. Since this value is determined by the measurement time and the value of the static magnetic field, it can be calculated with reference to Table 1.

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コイル
(rfコイル)、5は増幅器、6は検波器、7はデイスプ
レイ装置である。また、8,9および10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るコイル
(傾斜磁場コイル)、11,12,13はそれぞれ上記コイル8,
9,10を駆動する電源部である。
FIG. 2 is a block diagram of an inspection apparatus which is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a computer, 2 is a high frequency pulse generator, 3 is a power amplifier, 4 is a coil (rf coil) for generating a high frequency magnetic field and at the same time detecting a signal generated from a target object 16, 5 is an amplifier, 6 Is a wave detector, and 7 is a display device. Further, 8, 9 and 10 are coils (gradient magnetic field coils) for generating a gradient magnetic field in the z direction and a direction perpendicular thereto, 11, 12, 13 are coils 8 and 9, respectively.
It is a power supply that drives 9,10.

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イスプレイ装置
7で画像に変換される。
The computer 1 also has a function of outputting various commands to each device at a fixed timing. The output of the high frequency pulse generator 2 is amplified by the power amplifier 3 to excite the coil 4. As described above, the coil 4 also serves as a receiving coil. The received signal component passes through the amplifier 5, is detected by the detector 6, is input to the computer 1, and is subjected to signal processing and converted into an image by the display device 7.

なお、静磁場の発生は電源15により駆動される静磁場コ
イル14で行う。検査対象物体である人体16はベツド17上
に載置され、上記ベツド17は支持台18上を移動可能なよ
うに構成されている。
The static magnetic field is generated by the static magnetic field coil 14 driven by the power supply 15. A human body 16 as an object to be inspected is placed on a bed 17, and the bed 17 is configured to be movable on a support base 18.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、フラツシユ法を用いた場合に問題とな
る化学シフトによる位相差を簡単に除去できるので、定
量的なNMR画像を得るのに効果がある。
According to the present invention, a phase difference due to a chemical shift, which is a problem when the flash method is used, can be easily removed, which is effective in obtaining a quantitative NMR image.

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

第1図は本発明の実施例を説明するための図であり、第
2図は本発明で用いる装置の構成を示す。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration of an apparatus used in the present invention.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】静磁場、傾斜磁場及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、該信号検出手段による検出信号の演算
処理を行なう計算機と、演算処理結果を出力する出力手
段とを有する核磁気共鳴を用いた検査装置において、前
記計算機は、さらに前記の各磁場の、発生の制御、及び
印加のタイミング制御を行ない、前記計算機による前記
高周波磁場の発生手段の制御により、前記高周波磁場の
発生手段は、90゜より小さなフリップ角に設定されたパ
ルス状高周波磁場を発生し磁化を励起し、前記計算機に
よる前記傾斜磁場の発生手段の制御により、前記傾斜磁
場の発生手段は、前記磁化が発生する核磁気共鳴信号を
読み出すために、極性の反転した区間を有する読み出し
用の傾斜磁場を発生し、前記計算機による前記傾斜磁場
の発生手段、及び前記パルス状高周波磁場の制御によ
り、前記パルス状高周波磁場の中心と前記核磁気共鳴信
号のピークとの間の時間間隔を、前記検査対象に含まれ
予め知られている2つの異なる化学シフトの差と前記時
間間隔と核磁気回転化との積がほぼ2πの整数倍となる
ように設定し、この設定条件下で発生する、前記化学シ
フトにそれぞれ対応する核磁気共鳴信号の位相差をほぼ
2πの整数倍として、前記の2つの異なる化学シフトに
よる位相差の影響をほぼ除去した前記検査対象の画像を
得ることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
1. Magnetic field generating means for static magnetic field, gradient magnetic field, and high-frequency magnetic field, signal detecting means for detecting a nuclear magnetic resonance signal from an inspection target, and a computer for calculating the detection signal by the signal detecting means. In the inspection device using nuclear magnetic resonance having an output unit for outputting a calculation processing result, the computer further controls generation of each magnetic field and timing of application, and the high frequency by the computer. By controlling the magnetic field generating means, the high-frequency magnetic field generating means generates a pulsed high-frequency magnetic field set to a flip angle smaller than 90 ° to excite magnetization, and the computer controls the gradient magnetic field generating means. The gradient magnetic field generating means generates a read gradient magnetic field having a section whose polarity is inverted in order to read the nuclear magnetic resonance signal generated by the magnetization. However, the time interval between the center of the pulsed high-frequency magnetic field and the peak of the nuclear magnetic resonance signal is included in the inspection target by the means for generating the gradient magnetic field by the computer and the control of the pulsed high-frequency magnetic field. The previously known difference between two different chemical shifts and the product of the time interval and the nuclear gyromagnetic rotation are set to be an integral multiple of 2π, and the chemical shift generated under these setting conditions The nuclear magnetic resonance is characterized in that the phase difference of the corresponding nuclear magnetic resonance signals is set to an integer multiple of 2π, and the image of the inspection target is obtained in which the influence of the phase difference due to the two different chemical shifts is almost removed. Inspection equipment used.
【請求項2】前記化学シフトが水および脂質であること
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。
2. The examination apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 1, wherein the chemical shift is water and lipid.
JP61255655A 1986-10-29 1986-10-29 Inspection device using nuclear magnetic resonance Expired - Lifetime JPH07114763B2 (en)

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