核磁気共鳴検査装置

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【発明の名称】	核磁気共鳴検査装置
【発明者】	【氏名】河野理
【要約】	【課題】検査部位によらず容易に水の共鳴周波数を求めることができるようにする。【解決手段】ＲＦ出力を調整し（ステップ４２）、ＲＦパルスのフリップ角が正確になるようにした上で、飽和回復法によるパルスシーケンスを実行してＮＭＲ信号を発生させてそのデータを収集する（ステップ４３）。これによって脂肪の信号を抑制することができるため、そのＮＭＲ信号を１次元フーリエ変換して得た周波数スペクトルにおいて最大となるのは水のピークであるから、この最大ピーク位置（周波数）から水の共鳴周波数を求める（ステップ４４）。

【特許請求の範囲】
【請求項１】被検査空間内に静磁場を発生する静磁場発生手段と、該被検査空間内に直交３軸の各方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、該被検査空間内にＲＦ信号を送信するＲＦ送信手段と、ＮＭＲ信号を受信する受信手段と、上記ＲＦ送信手段を制御し、反転１８０°パルスと励起９０°パルスとリフォーカス１８０°パルスとを順次印加してＮＭＲ信号を発生させる飽和回復法によるパルスシーケンスを、上記反転１８０°パルスと励起９０°パルスとの間の時間を約２０ｍｓから約２００ｍｓ程度に設定して行い、採取したＮＭＲ信号をフーリエ変換して得た周波数スペクトルにおいて最大ピークを示す周波数を検出する手段を有することを特徴とする核磁気共鳴検査装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象（ＮＭＲ現象）を利用してイメージングなどを行う核磁気共鳴検査装置に関し、とくにＣＨＥＳＳ法を行うのに好適な核磁気共鳴検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＨＥＳＳ（ＣＨＥｍｉｃａｌＳｈｉｆｔＳｅｌｅｃｔｉｖｅ）法は脂肪抑制イメージングを行うもので、通常のスピンエコー法などのパルスシーケンスの直前に、脂肪の共鳴周波数にキャリア周波数が合致させられたＲＦパルスを印加して脂肪のスピンを磁気的に飽和させ、これによって脂肪からの信号を抑制した画像を得ようというものである。この脂肪の共鳴周波数を見出すため、従来では、スピンエコー法によるパルスシーケンスを行い、ＮＭＲ信号を発生させてこれを採取し、フーリエ変換し、その周波数スペクトルにおける最大のピークを示す周波数を探すようにしている。この最大のピークは通常、水からの信号によるものであり、これによって水の共鳴周波数を知ることができるので、一般に脂肪の共鳴周波数が水の共鳴周波数よりも３．５ｐｐｍ低いことを利用して、脂肪の共鳴周波数を求める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来では必ずしも確実に水の共鳴周波数を求めることができないという問題がある。すなわち、人体の腹部や膝などでは、脂肪組織の方がスペクトルのピークが高い場合があり、そのような場合には、水ではなくて脂肪の共鳴周波数を検出してしまう。そうなると、これに基づいて脂肪抑制のためのＣＨＥＳＳ法のパルスシーケンスを行うと、予期に反して脂肪の信号を抑制することができなくなる。たとえば、人体の腹部を検査対象としてスピンエコー法によるパルスシーケンスを行い、そこからＮＭＲ信号を発生させると図６の（ａ）の曲線７１で示すような波形となる。これを１次元フーリエ変換して周波数スペクトルを求めると図６の（ｂ）のようになり、腹部では脂肪の成分が多いため水のピーク７２よりも脂肪のピーク７３の方が高くなってしまい、単に最大ピークの周波数を求めると、水ではなくて脂肪の共鳴周波数を求めてしまうことになる。
【０００４】さらに、通常、静磁場の不均一がある場合には、採取したＮＭＲ信号の周波数スペクトルに複数のピークが現れるので、脂肪のピークが水のピークよりも大きいとき、この周波数スペクトルから水の共鳴周波数を探し出すことは極めて困難となる。そこで、結局は、人間がこの周波数スペクトルを観察して水のピークと思われるピークを特定し、これからマニュアルでキャリア周波数を設定する、というのが一般的な方法となっており、操作がきわめて煩雑で、操作者の負担が大きい。
【０００５】この発明は、上記に鑑み、ＲＦパルスのキャリア周波数を脂肪等の共鳴周波数に自動的に対応させることができるように改善した核磁気共鳴検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、この発明による核磁気共鳴検査装置においては、被検査空間内に静磁場を発生する静磁場発生手段と、該被検査空間内に直交３軸の各方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、該被検査空間内にＲＦ信号を送信するＲＦ送信手段と、ＮＭＲ信号を受信する受信手段と、上記ＲＦ送信手段を制御し、反転１８０°パルスと励起９０°パルスとリフォーカス１８０°パルスとを順次印加してＮＭＲ信号を発生させる飽和回復法によるパルスシーケンスを、上記反転１８０°パルスと励起９０°パルスとの間の時間を約２０ｍｓから約２００ｍｓ程度に設定して行い、採取したＮＭＲ信号をフーリエ変換して得た周波数スペクトルにおいて最大ピークを示す周波数を検出する手段が備えられることが特徴となっている。
【０００７】飽和回復法のパルスシーケンスにおいて、反転時間（反転１８０°パルスと励起９０°パルスとの間の時間）を約２０ｍｓから約２００ｍｓ程度に設定している。通常のシステムにおいて脂肪の回復時間は約２０ｍｓから約２００ｍｓ程度であり、水のそれは２ｓ～５ｓ程度であるから、この反転時間は脂肪の回復時間に対応しており、そのため、この飽和回復法のパルスシーケンスで得られるＮＭＲ信号では脂肪からの信号が抑圧される。そこで、このＮＭＲ信号を採取し、１次元のフーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを得れば、水からの信号により最大のピークが生じる。そこでこの最大のピークを示す周波数を求めれば、水の共鳴周波数が検出されたことになり、これより３．５ｐｐｍ低い周波数をキャリアの周波数に設定することなどを自動的に行うことができる。そのため、ＣＨＥＳＳ法などの脂肪抑制パルスシーケンスにより、脂肪の信号を効果的に抑制した画像を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この発明にかかるＭＲイメージング装置は図１に示すように構成される。この図１において、マグネットアセンブリ１１には、静磁場を発生するための主マグネットと、この静磁場に重畳する傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発生する傾斜磁場コイルが含まれる。傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜している磁場である。この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間には、検査対象たる被検者３１が検査台３２に載せられて挿入される。この被検者３１には、ＲＦパルスを被検者３１に照射するとともにこの被検者３１で発生したＮＭＲ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取り付けられている。
【０００９】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回路１３が設けられる。この磁場制御回路１３には波形発生回路１４からの波形信号が送られる。この波形発生回路１４には、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各パルス波形に関する情報が、あらかじめコンピュータ１６によってセットされている。シーケンスコントローラ１５から指示されたタイミングで波形発生回路１４から傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各々についての波形信号が生じ、これが磁場制御回路１３に送られることにより、所定の波形のパルスとされた傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚがそれぞれ発生することになる。
【００１０】ＲＦ発振回路１９により発生させられたＲＦ信号は振幅変調回路１８に送られ、これがキャリア信号となり、波形発生回路１４から送られてくるＲＦ波形信号に応じて振幅変調される。この振幅変調後のＲＦ信号は、ＲＦ電力増幅器１７を経て増幅された後、ＲＦコイル１２に加えられる。このＲＦ発振回路１９の発振周波数はコンピュータ１６によって制御され、被検者３１の身体組織の共鳴周波数に一致させられる。上記の変調信号の波形に関する情報はコンピュータ１６から波形発生回路１４にあらかじめ与えられる。波形発生回路１４やＲＦ発振回路１９のタイミングはシーケンスコントローラ１５により定められる。
【００１１】ＲＦコイル１２によって受信されたＮＭＲ信号は前置増幅器２０を経て位相検波回路２１に送られて位相検波される。この位相検波のためのリファレンス信号として上記のＲＦ発振回路１９からのＲＦ信号が送られている。位相検波によって得られた信号は、シーケンスコントローラ１５によって制御されたＡ／Ｄ変換器２２により所定のサンプリングタイミングでサンプルされ、デジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２から得られたデータはコンピュータ１６に取り込まれる。コンピュータ１６は、そのデータを２次元フーリエ変換して各ピクセルの画像データを再現する処理などを行う。
【００１２】このコンピュータ１６にはディスプレイ装置２３、キーボード２４、マウス２５、記録装置２６が接続されている。ディスプレイ装置２３により、再構成されたＭＲ画像などが表示される。キーボード２４、マウス２５などによって撮像シーケンスや撮像パラメータ等の入力・設定が行なわれる。記録装置２６は光磁気ディスク装置などからなり、収集された生データや再構成後の画像データ等を記録する。
【００１３】このように構成されたＭＲイメージング装置において、ＣＨＥＳＳ法による脂肪抑制イメージングを行う場合には、それに先立って図２のフローチャートで示されるように水の共鳴周波数を求める。まずスタートさせた（ステップ４１）後、ＲＦパルスの出力を調整し（ステップ４２）、その後図３のパルスシーケンスを行いＮＭＲ信号のデータを収集する（ステップ４３）。ＲＦパルスの出力調整は、図３のパルスシーケンスにおいてＲＦパルスのフリップ角が正確になるようにするためである。
【００１４】こうして、図３のように、反転１８０°パルス５１、９０°パルス５２、１８０°パルス５３を順次印加し、スピンエコー信号５４を発生させる飽和回復法のパルスシーケンスを行う。これにより、図４の（ａ）の曲線６１で示されるような信号を得ることができる。そして、この信号を受信してＡ／Ｄ変換した後、１次元フーリエ変換し、その周波数スペクトルにおいて最大ピークの位置から水の共鳴周波数を求め（ステップ４４）、その後終了する（ステップ４５）。なお、ここではスライス選択用の傾斜磁場は省略しているが、特定のスライス面での信号を観測する場合は、スライス選択用の傾斜磁場を適宜印加するようにする。
【００１５】このとき、反転１８０°パルス５１を印加してから９０°パルス５２を印加するまでの時間、つまり反転時間ＴＩは、脂肪の回復時間に合わせる。脂肪の回復時間は、０．５テスラ～１．５テスラ程度の静磁場中で１００ｍｓ～１３０ｍｓほどであり、反転時間ＴＩをこの程度に設定する。なお、脂肪の回復時間は通常の静磁場強度では約２０ｍｓ～約２００ｍｓほどの値をとり得るので、反転時間ＴＩのとり得る値もそれに対応することになる。これに対して水の回復時間は同じ静磁場中で２ｓ～５ｓ程度である。
【００１６】そのため、脂肪からの信号は抑圧されることとなり、発生した信号６１（図４）を１次元フーリエ変換して得た周波数スペクトルは図４の（ｂ）のようになって、水のピーク６２の方が脂肪のピーク６３よりも格段に高いものとなる。なお、この信号６１は、被検者３１の腹部を検査対象としたときのものである。その結果、周波数スペクトルにおいて最大ピークを示す位置（周波数）を求めれば、水の共鳴周波数が検出されたことになる。
【００１７】ここでは腹部を検査対象としたときの信号について述べたが、図３の飽和回復法によるパルスシーケンスによればこのように脂肪を抑制できることはどの部位でも同じであり、したがって、単に周波数スペクトルにおける最大ピークを求めれば水の共鳴周波数を求めることができることとなって、従来のように周波数スペクトルを操作者が観察して水のピークを探し出すという手間をかける必要がなくなる。
【００１８】そこでこのように水の共鳴周波数が求められたら、それよりも３．５ｐｐｍ低い周波数を脂肪の周波数と定めて、図５のようなＣＨＥＳＳ法による脂肪抑制イメージングのためのパルスシーケンスを行う。図５の例では、ＳＥ（スピンエコー）法にＣＨＥＳＳ法を適用したものとなっており、ＳＥ法によるパルスシーケンスの直前に脂肪抑制パルス９９を付加したものとなっている。
【００１９】ＳＥ法では、９０°パルス９１をスライス選択用の傾斜磁場（ここではＧｚ）パルス９３とともに加えて選択されたスライス面での磁化を９０°倒し、その後１８０°パルス９２をスライス選択用の傾斜磁場（Ｇｚ）パルス９４とともに加えてそのスライス面での磁化を１８０°反転させてスピンエコー信号９８を発生させる。このときＧｘパルス９６、９７を１８０°パルスの前後に印加して位相を揃えさせるとともにＸ方向の周波数エンコードを行う。またＧｙパルス９５を印加することによりＹ方向の位相エンコードを行う。このようなＳＥ法のパルスシーケンスの直前に脂肪抑制パルス９９を付加する。この脂肪抑制パルス９９は先に求めた脂肪の周波数にキャリアの周波数が合致させられたもので、このパルス９９の印加により脂肪のスピンを磁気的に飽和させる。
【００２０】そのため、脂肪抑制パルス９９により脂肪からの信号を抑制することができ、スピンエコー信号９８から収集したデータより再構成することによって、脂肪の抑制された画像が得られる。これにより、脂肪成分によって観察が妨げられることなく組織判別および形態把握が容易になる。
【００２１】なお、上記の説明はこの発明の一つの実施形態に関するものであり、そのため例示にすぎず、この発明が上記の説明に限定されるものでないことはいうまでもない。具体的な構成などは図１の構成に限定されないし、水または脂肪の周波数を求めた後必ずしも図５のＣＨＥＳＳ法によるパルスシーケンスを行わなければならないというものでもない。また図５のＣＨＥＳＳ法によるパルスシーケンスで用いる傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚも例示であって、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向以外の傾斜磁場（たとえばＧｘ，Ｇｙ，Ｇｚの２つまたは３つを組み合わせて作る）を用いることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上実施例について説明したように、この発明の核磁気共鳴検査装置によれば、どのような検査部位についても周波数スペクトルにおいて最大ピークから水の共鳴周波数を求めることができるので、操作が容易でかつ確実に水の共鳴周波数を検出することができる。そのため、たとえばＣＨＥＳＳ法による脂肪抑制イメージングのためのパルスシーケンスを実行して、脂肪の抑制された画像を得ることを容易に行うことができるようになる。

【出願人】	【識別番号】０００００１９９３【氏名又は名称】株式会社島津製作所
【出願日】	平成１０年（１９９８）１月３０日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】佐藤祐介
【公開番号】	特開平１１－２１６１２６
【公開日】	平成１１年（１９９９）８月１０日
【出願番号】	特願平１０－３４０４２