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核磁気共鳴撮像システム及び撮像方法 コモンズ

国内特許コード P110004014
整理番号 K021P05
掲載日 2011年7月5日
出願番号 特願2007-145488
公開番号 特開2008-298612
登録番号 特許第5105410号
出願日 平成19年5月31日(2007.5.31)
公開日 平成20年12月11日(2008.12.11)
登録日 平成24年10月12日(2012.10.12)
発明者
  • 遊佐 剛
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 核磁気共鳴撮像システム及び撮像方法 コモンズ
発明の概要 【課題】 測定対象物の画像取得を高い分解能で行うことが可能な核磁気共鳴撮像システム、及び撮像方法を提供する。
【解決手段】 均一磁場用電極、x軸方向の傾斜磁場用電極、y軸方向の傾斜磁場用電極を有する電極群、及びRFアンテナを含む核磁気共鳴撮像素子1Aと、電極群の各電極に電流を供給する電流源50~52と、RFアンテナにRFパルスを供給するRFパルス供給部と、核磁気共鳴信号を検出する検出器54と、核磁気共鳴による撮像を制御する制御装置56とによって撮像システムを構成する。制御装置56は、測定位置(Xm,Ym)に対し、複数段階の操作過程を含む測定過程によって測定位置での測定対象物の原子核の核スピンを操作した後、核磁気共鳴信号の検出を行って、測定位置における局所的な核スピンの情報を取得する。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


核磁気共鳴撮像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)法は、磁場中に置かれた測定対象物に高周波(RF波)を照射し、測定対象物中の原子核に生じる核磁気共鳴現象を用いて、その内部の画像情報を非破壊で取得する方法である。このMRI法では、測定対象物に傾斜磁場を印加することによって対象物中での測定位置を特定して、その画像情報を取得する方法が用いられている。



核磁気共鳴撮像装置(MRI装置)は、一般には、核磁気共鳴測定用のRFパルスを測定対象物に照射するためのRF照射コイル、測定対象物に静磁場、傾斜磁場を印加するための磁石またはコイル、及び測定対象物からの核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)信号を検出するための検出コイルなどによって構成される(例えば、特許文献1参照)。このようなMRI法は、例えば、医療分野における被検体の画像取得などに広く利用されている。
【特許文献1】
特開2006-158767号公報

産業上の利用分野


本発明は、核磁気共鳴現象を用いて測定対象物の画像を取得する核磁気共鳴撮像素子を用いた撮像システム、及び撮像方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
核磁気共鳴の測定領域に磁場を印加して、前記測定領域内で局所的な測定位置を設定するための磁場印加用電極群、及び前記測定領域に対してRFパルスを照射するためのRF照射手段を含む核磁気共鳴撮像素子と、
前記磁場印加用電極群を構成する電極のそれぞれに対して磁場発生用の電流を供給する電流供給手段と、
前記RF照射手段に対して前記RFパルスを供給するRFパルス供給手段と、
前記核磁気共鳴撮像素子の前記測定領域内での測定対象物からの核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、
前記測定対象物に対する核磁気共鳴による撮像を制御する撮像制御手段と
を備え、
前記磁場印加用電極群は、
前記測定領域について測定面を想定するとともに、前記測定領域に対して、設定すべき前記測定位置に応じた均一磁場を印加する均一磁場用電極と、前記測定面に平行なx軸方向について傾斜磁場を印加する第1傾斜磁場用電極と、前記測定面に平行でx軸と直交するy軸方向について傾斜磁場を印加する第2傾斜磁場用電極とを有して構成され、
前記撮像制御手段は、
x軸方向の位置Xm及びy軸方向の位置Ymが選択された前記測定位置(Xm,Ym)に対し、それぞれ所定条件で前記磁場印加用電極群による磁場の印加、及び前記RF照射手段によるRFパルスの照射を行う複数段階の操作過程を含む測定過程によって、前記測定位置における前記測定対象物の原子核の核スピンを操作した後、前記検出手段によって核磁気共鳴信号の検出を行って、前記測定位置における局所的な核スピンの情報を取得することを特徴とする核磁気共鳴撮像システム。

【請求項2】
前記撮像制御手段は、
前記複数段階の操作過程を含む前記測定過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが中間状態となり、前記測定位置を除く前記測定領域内の全ての位置で核スピンが初期状態となるように、前記測定対象物の原子核の核スピンを操作することを特徴とする請求項1記載の撮像システム。

【請求項3】
前記測定面において、前記測定位置を通りy軸に平行なx=Xmの直線をXm線、前記測定位置を通りx軸に平行なy=Ymの直線をYm線とし、
前記撮像制御手段は、
3段階以上の操作過程を有し、前記測定位置の核スピンを所定状態とし、Xm線上及びYm線上で前記測定位置を除く位置の核スピンを中間状態とする前過程と、3段階以上の操作過程を有し、前記測定位置の核スピンを中間状態とし、Xm線上及びYm線上で前記測定位置を除く位置の核スピンを初期状態とする後過程とを含む前記測定過程によって、前記測定対象物の原子核の核スピンを操作することを特徴とする請求項1または2記載の撮像システム。

【請求項4】
前記前過程及び前記後過程のそれぞれは、y軸方向に延びるXm線上で中間状態になっている核スピンに対する2段階の操作過程によるy軸勾配エコー操作、またはx軸方向に延びるYm線上で中間状態になっている核スピンに対する2段階の操作過程によるx軸勾配エコー操作の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項3記載の撮像システム。

【請求項5】
前記後過程は、前記3段階以上の操作過程において、前記RF照射手段によるRFパルスの照射を行わない操作過程を含み、
前記前過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが反転状態または初期状態となることを特徴とする請求項3または4記載の撮像システム。

【請求項6】
前記前過程は、前記3段階以上の操作過程において、前記RF照射手段によるRFパルスの照射を行わない操作過程を含み、
前記前過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが中間状態となるとともに、前記後過程の最初の操作過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが反転状態または初期状態となることを特徴とする請求項3または4記載の撮像システム。

【請求項7】
前記前過程は、RFパルスとして位相0°の90°パルスを照射する操作過程と、位相90°の90°パルスを照射する操作過程とを含み、
前記後過程は、RFパルスとして位相180°の90°パルスを照射する操作過程と、位相270°の90°パルスを照射する操作過程とを含むことを特徴とする請求項3~6のいずれか一項記載の撮像システム。

【請求項8】
前記前過程は、RFパルスとして位相0°の90°パルスを照射する操作過程と、位相270°の90°パルスを照射する操作過程とを含み、
前記後過程は、RFパルスとして位相180°の90°パルスを照射する操作過程と、位相90°の90°パルスを照射する操作過程とを含むことを特徴とする請求項3~6のいずれか一項記載の撮像システム。

【請求項9】
前記核磁気共鳴撮像素子は、一方の面が前記測定面となっている基板を有し、
前記磁場印加用電極群は、前記基板の前記測定面上に集積化されて設けられ、前記基板に対して所定領域に設定された前記測定領域に磁場を印加して、前記測定領域内で局所的な前記測定位置を設定し、
前記RF照射手段は、前記基板に対して所定位置に設けられ、前記基板での前記測定領域に対してRFパルスを照射する
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか一項記載の撮像システム。

【請求項10】
前記磁場印加用電極群において、
前記均一磁場用電極は、前記測定領域を囲むように形成されたループ電極を含み、
前記第1傾斜磁場用電極は、x軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第1スプリット電極を含み、
前記第2傾斜磁場用電極は、y軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第2スプリット電極を含む
ことを特徴とする請求項1~9のいずれか一項記載の撮像システム。

【請求項11】
核磁気共鳴の測定領域に磁場を印加して、前記測定領域内で局所的な測定位置を設定するための磁場印加用電極群、及び前記測定領域に対してRFパルスを照射するためのRF照射手段を含み、
前記磁場印加用電極群が、前記測定領域について測定面を想定するとともに、前記測定領域に対して、設定すべき前記測定位置に応じた均一磁場を印加する均一磁場用電極と、前記測定面に平行なx軸方向について傾斜磁場を印加する第1傾斜磁場用電極と、前記測定面に平行でx軸と直交するy軸方向について傾斜磁場を印加する第2傾斜磁場用電極とを有して構成された核磁気共鳴撮像素子を用い、
前記磁場印加用電極群を構成する電極のそれぞれに対して磁場発生用の電流を供給する電流供給ステップと、
前記RF照射手段に対して前記RFパルスを供給するRFパルス供給ステップと、
前記核磁気共鳴撮像素子の前記測定領域内での測定対象物からの核磁気共鳴信号を検出する検出ステップと、
前記測定対象物に対する核磁気共鳴による撮像を制御する撮像制御ステップと
を備え、
前記撮像制御ステップは、
x軸方向の位置Xm及びy軸方向の位置Ymが選択された前記測定位置(Xm,Ym)に対し、それぞれ所定条件で前記磁場印加用電極群による磁場の印加、及び前記RF照射手段によるRFパルスの照射を行う複数段階の操作過程を含む測定過程によって、前記測定位置における前記測定対象物の原子核の核スピンを操作した後、前記検出ステップによって核磁気共鳴信号の検出を行って、前記測定位置における局所的な核スピンの情報を取得することを特徴とする核磁気共鳴撮像方法。

【請求項12】
前記撮像制御ステップは、
前記複数段階の操作過程を含む前記測定過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが中間状態となり、前記測定位置を除く前記測定領域内の全ての位置で核スピンが初期状態となるように、前記測定対象物の原子核の核スピンを操作することを特徴とする請求項11記載の撮像方法。

【請求項13】
前記測定面において、前記測定位置を通りy軸に平行なx=Xmの直線をXm線、前記測定位置を通りx軸に平行なy=Ymの直線をYm線とし、
前記撮像制御ステップは、
3段階以上の操作過程を有し、前記測定位置の核スピンを所定状態とし、Xm線上及びYm線上で前記測定位置を除く位置の核スピンを中間状態とする前過程と、3段階以上の操作過程を有し、前記測定位置の核スピンを中間状態とし、Xm線上及びYm線上で前記測定位置を除く位置の核スピンを初期状態とする後過程とを含む前記測定過程によって、前記測定対象物の原子核の核スピンを操作することを特徴とする請求項11または12記載の撮像方法。

【請求項14】
前記前過程及び前記後過程のそれぞれは、y軸方向に延びるXm線上で中間状態になっている核スピンに対する2段階の操作過程によるy軸勾配エコー操作、またはx軸方向に延びるYm線上で中間状態になっている核スピンに対する2段階の操作過程によるx軸勾配エコー操作の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項13記載の撮像方法。

【請求項15】
前記後過程は、前記3段階以上の操作過程において、前記RF照射手段によるRFパルスの照射を行わない操作過程を含み、
前記前過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが反転状態または初期状態となることを特徴とする請求項13または14記載の撮像方法。

【請求項16】
前記前過程は、前記3段階以上の操作過程において、前記RF照射手段によるRFパルスの照射を行わない操作過程を含み、
前記前過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが中間状態となるとともに、前記後過程の最初の操作過程を経た段階において、前記測定位置で核スピンが反転状態または初期状態となることを特徴とする請求項13または14記載の撮像方法。

【請求項17】
前記前過程は、RFパルスとして位相0°の90°パルスを照射する操作過程と、位相90°の90°パルスを照射する操作過程とを含み、
前記後過程は、RFパルスとして位相180°の90°パルスを照射する操作過程と、位相270°の90°パルスを照射する操作過程とを含むことを特徴とする請求項13~16のいずれか一項記載の撮像方法。

【請求項18】
前記前過程は、RFパルスとして位相0°の90°パルスを照射する操作過程と、位相270°の90°パルスを照射する操作過程とを含み、
前記後過程は、RFパルスとして位相180°の90°パルスを照射する操作過程と、位相90°の90°パルスを照射する操作過程とを含むことを特徴とする請求項13~16のいずれか一項記載の撮像方法。

【請求項19】
前記核磁気共鳴撮像素子は、一方の面が前記測定面となっている基板を有し、
前記磁場印加用電極群は、前記基板の前記測定面上に集積化されて設けられ、前記基板に対して所定領域に設定された前記測定領域に磁場を印加して、前記測定領域内で局所的な前記測定位置を設定し、
前記RF照射手段は、前記基板に対して所定位置に設けられ、前記基板での前記測定領域に対してRFパルスを照射する
ことを特徴とする請求項11~18のいずれか一項記載の撮像方法。

【請求項20】
前記磁場印加用電極群において、
前記均一磁場用電極は、前記測定領域を囲むように形成されたループ電極を含み、
前記第1傾斜磁場用電極は、x軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第1スプリット電極を含み、
前記第2傾斜磁場用電極は、y軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第2スプリット電極を含む
ことを特徴とする請求項11~19のいずれか一項記載の撮像方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2007145488thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 量子と情報 領域
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