JPH0246826A

JPH0246826A - 選択的分極移転パルス列による磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定装置

Info

Publication number: JPH0246826A
Application number: JP1156631A
Authority: JP
Inventors: Stapele Reurt P Van; レールト　ピーテル　ヴァン　スタペレ; Arend Heerschap; アレンド　ヒールスチャプ; Hollander Jan A Den; ヤン　アントニー　デン　ホランダー
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1990-02-16
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: DE68912417T2; IL90649A0; EP0347990B1; NL8801588A; US4987369A; DE68912417D1; JP2838898B2; EP0347990A1

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】本発明は、第１種の核と第２種の核とを含有し、定常か
つ一様な磁場中に配置される体の容積部分で発生され、
ｒ「電磁パルスの少なくとも部分的に一致する第１のパ
ルス列と第２のパルス列であって、第１のパルス列は第
１．第２及び第３のｒｆパルスからなり、第２のパルス
列は第４及び第５のｒｆパルスからなり、パルスは待機
期間により互いに離間せしめられる第１のパルス列と第
２のパルス列において、第１種の核の核スピンから第２
種の核の核スピンへの分極移転により得られる少なくと
も１つの磁気共鳴信号からスペクトルを決定する方法に
関する。

また本発明は、定常かつ一様なＶａｓを発生せしめる手
段と、ｒｆｌｌｉパルスを用いて体の内の第１種の核の
核スピンから体の内の第２種の核の核スピンへの分極転
移により体の容積部分内で共鳴信号を発生せしめる手段
と、少なくとも１つの磁場の勾配を発生せしめる手段と
、磁気共鳴信号を受信し、検波し、サンプリングする手
段と、スペクトルをディスプレイするディスプレイ手段
と、リンブリング手段により得られるサンプル値からス
ペクトルを決定するプログラムされた演算手段を有する
処理手段とからなる、少なくとも１つの磁気共鳴信号か
らスペクトルを決定する装置に関する。　この種の方法
は、ジャーナル　オブ　マグネチック　レゾナンス　６
１　、　３９２−３９５頁。

１９８５年のｗ、ｐ、オーエ他による［ロー力うイズド
　１３ＣＮＭＲスペクトラ　ウィズ　エンハンスト　セ
ンシテイビテイ　オブテインド　バイボリュームーセレ
クチブ　エクサイテーション」から公知である。かかる
方法では、検査さるべき体は、定常かつ一様な磁気Ｂ０
内に配置される。

体は、第１種の核、例えば陽子１Ｈと、第２種の核、例
えば炭素同位体１３ｃとを含有する。前記の方法によれ
ば、まず体の容積部分が束縛陽子の化学シフト範囲が小
さいため陽子磁化の適切な局在化が行ないうる陽子の各
スピンに基いて選択され、その後局在化された陽子磁化
を同−容積部分内で陽子に結合された１３ｃ核へ移転せ
しめるために分極転移が行なわれる。この方法には、従
来の１３Ｃ分光学的方法と比べて、感度が改善され、い
わゆる１３ｃ感受容積の局在化がより正確であるという
利点がある。容積選択後の分極移転については、体はｒ
ｆ電磁パルス列と第２のパルス列にさらされる。第１の
パルス列は１Ｈに作用し、順次ｒｆパルス（９０’）、
第２のｒｆパルス（１８０°）及び第３のｒｆパルス（
パルス角度は可変）からなる。第２のパルス列は１３Ｃ
に作用し、第４のｒｆパルス（９０°）及び第５のｒｆ
パルス（１８０’　）からなる。　Ｈ及び１３Ｃに対す
るパルスは、少なくとも１つの磁気共鳴信号からスペク
トルを決定する装置中の別々の送信コイルを通じて体に
印加される。第４のｒｆパルスは第２のｒｆパルスに一
致し、第５のｒｆパルスは第３のｒｆパルスに一致する
。前記の文献ではパルス間の待機期間は、Ｊを第１種と
第２種との核スピン間の結合定数として、＜２ＪＩ−１
ｓである。第５のｒｆパルスに続いて待機時間（２Ｊ）
−１経過後、Ｊｔ鳴信号が束縛１３Ｃについて得られる
が、この信号よりサンプリング及びフーリエ変換後にス
ペクトルが得られる。適切な信号雑音化を達成するには
多数の共鳴信号の平均をとることが必要である。

陽子についての容積選択は、ＶＳＥ　（Ｖｏｌｕａ＋ｅ
Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　　Ｅｘｉｔａｔｉｏｎ：容積選択
励起）により行なわれる。ＶＳＥは、ｘｙｚ座標系中の
３つの磁気勾配Ｇｘ。

Ｇｙ及びＧｚが順次励起され、その場の方向が場Ｂｏの
方向に一致し、勾配の方向は互いに直交し選択的ｒ　ｆ
パルスとジ［選択的ｒｆパルスとの組み合わせが勾配の
印加中に印加される（４５°選択的、９０°非選択的及
び４５°選択的）ようにするパルス勾配列である。第１
の勾配ＧＸは体のスライスを選択しく長手方向磁化がス
ライス内のみで存在する）、第２の勾配Ｇｙはスライス
中のバーを選択し、そして第３の勾配（３Ｚが体のｘｙ
ｚ容積部分を選択する。この方法は、Ｃ）ＩＴＩスピン
系、つまりＣＨ，Ｃ１１２及びＣＨ３を有する分子を含
有する体に用いられる。複数の共鳴信号が必要であるた
め、スペクトル決定には相当の測定時間を要する。

本発明は特により単純で柔軟性を有するパルス列を提供
することを目的とする。

本発明による方法は、容積部分が、ｒｆパルスの印加中
に第１のｒｆパルスに一致する第１のスライス選択的な
場の勾配を少なくとも用いることで選択されることを特
徴とする。その結果パルス列はｒｆ電磁パルスの不備に
よる影響を受けにくくなり、測定時間全体が減らせる。

本発明の方法の一実施例は、容積部分の選択が、さらに
第２及び第３のｒｆパルスにそれぞれ一致する第２及び
第３のスライス選択的な場の勾配を印加することで行な
われ、第１．第２及び第３の場の勾配はそれぞれの核ス
ピンの励起を互いに交差づるスライスに制限することを
特徴とする。核スピンの励起は、第１．第２及び第３の
スライスにそれぞれ制限される。容積はスライスの交差
により選択される。勾配が互いに直交して延在するよう
に選択されると、直交容積が選択される。

ｒｆパルスの周波数内容及び場の勾配の強度は、検査さ
れるスピン系の関数として選択される。これについては
以下でＣＩ（スピン系について詳述する。　１−１及び
１３０についてのｒｆパルスは、それぞれの体コイルの
形式の発信コイルにより印加される。

本発明の方法の一実施例では、容積部分の選択が、さら
に表面コイルによる第４及び第５のｒｆパルスを印加す
ることで行なわれ、第１の勾配は表面コイルの軸に対し
直交して延在するスライスを選択することを特徴とＪる
。第１の場の勾配は、表面コイルの軸に対し直交して延
在するスライスを選択する勾配の方向を得るため勾配Ｇ
ｘ、Ｇｙ及びＧＺの線型結合とすることができる。第１
のｒｆパルスは、このスライス内で１日核スピンについ
てスライス選択的とされる。表面コイルにより体に印加
される第４及び第５のｒｆパルスにより、１３ｃ歳差周
波数で回転する座標系Ｘ′　ｙ′２′において１３ｃｍ
化ベクトルが位置依存的な回動をする。第４及び第５の
ｒｆパルスは、選択されたスライス内で１３Ｃ磁化ベク
トルの１８０°及び９０°の回転がそれぞれ得られるよ
う選択される必要がある。第１．第２及び第３のパルス
は体コイルにより印加される。体コイルと表面コイルと
はＵいに減結合されねばならない。ヨーロッパ特許出願
Ｅ　Ｐ　０１５５９７８は、分極移転列についての局在
化の概略的方法を開示する。しかし、この方法は勾配を
使用するものではない。局存化は、′Ｈ核スピンへの第
１．第２及び第３のパルスが第１の表面コイルを介して
印加され、１３ｃ核スピンへの第４及び第５のｒｆパル
スが第２の表面コイルを介して印加され、これらの表面
コイルは同一平面上にあって異なる直径を有するように
して形成されるいわゆる感受容積を重畳することで実現
される。

本発明の方法の一実施例は、第４と第３とのｒｆパルス
の間の待機期間は、Ｊを第１種と第２種との核スピン間
の結合定数として（２Ｊ）−１５の奇数倍であり、ｒｆ
パルス白身間の他の待機期間及び共鳴信号が得られるま
での待機期間は前記（２Ｊ）−１ｓの奇数倍以上である
ことを特徴とする。これは、全ての待機期間が、例えば
（２Ｊ）”　ｓに選択される、つまり通常ＤＥＰＴ列等
のいわゆるＤＥＰＴ　（Ｄｉｓｔｏｒ口ｏｎｌｅｓｓ　
Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｂｙｐｏｌａｒｔｚａｔｉｏ
ｎ　７　ｒａｎｓｆａｒ：分極移転による無歪エンハン
スメント）を合む。あるいは、第３と第４とのｒｆパル
ス間の待機期間が、（２Ｊ）−１の奇数倍に等しく選択
され、他の待機期間より長くに選択されるようにもでき
るが、これは列を実際に構成するという見方からはより
好ましいものである。後右の場合は、′１（核スピンへ
のｒｆパルスは、”’ＣＦ６スピンへのｒｆパルスと一
致しなくなる。その結果、広帯域１３ｃパルスについて
も、勾配の切換えが１３０はパルス中には行なわれず、
１１−１核スピンへのパルス中に行なわれるから、印加
が容易になる。分極移転に閏さない１３ｃスペクトルの
場合、１３ｃの化学シフトが比較的に大きいため広帯域
１３ｃパルスは局在化の問題を引き起こしうる。′Ｈ及
び３Ｃはパルスが同時に印加されるのでないなら、′１
（核スピンに局在化は起こらず、その問題は生じない。

１３Ｃスペクトルの一部分を調べるだけで充分なことも
あるが、その場合にはより帯域の狭い１３Ｃパルスで足
りる。

本発明の方法の一実施例は、選択された容積部分外から
の第１種及び第２種の結合器及び第２種の非結合核に由
来する信号を抑圧するため、少なくとも１つのｒｆパル
スに位相巡回が適用されて、スペクトルは逆位相で（７
られる共鳴信号から決定されることを特徴とする。ＣＲ
ＴＩスピン系の場合は、選択された容積部分外のＣＨＴ
Ｉ群からの信号は無視しえない。逆位相で得られた共鳴
信号の一方から他方を減算することでかかる不要信号は
除去される。しかし後右の方法は、生体内分光学的方法
にとり重要である体の運動の影響を受けやすい。

本発明の一実施例は、第１及び第２のパルス列は、第２
種の核スピンに作用するｒ「飽和パルスにより先行され
、デフエージング勾配により後続されることを特徴とす
る。運動の影響は、不要信号の抑圧が改善されるため大
幅に軽減する。第１のｒｆ’パルスが、確かに長手方向
緩和時間Ｔｔ内に印加されるようにすべきである。

本発明の方法の一実施例は、飽和パルスが断熱高速通過
型の９０°ｒ「パルスであることを特徴とする。断熱高
速通過とは、磁化が所定角度を通って回動するようにｒ
ｆ’パルスの周波数をスピン共鳴周波数を通るように高
速でも１引することである。

本発明の方法の一実施例は、少なくとも１つのスライス
選択的な場の勾配により選択される容積について磁化の
長手方向緩和時間内において、共鳴信号が、第１及び第
２のパルスに対応するｒｆパルス列により少なくとも１
つの容積内で発生され前記容積に対して変位されること
を特徴とする。

長手方向緩和に対する待機時間は、他の容積の測定、つ
まりいわゆる「多ｍ容積技術」に用いられる。

第１図は本発明による装置１を概略的に示す。

装置１は、磁石コイル２と、抵抗性コイル又は超電導コ
イルの場合は直流電源３とからなる。磁石コイル２と直
流電源３とは、定常かつ一様な磁気［３ｏを発生する手
段４を構成する。磁石コイル２が永久磁石として構成さ
れる場合には直流電源３は省略される。体５は磁石コイ
ル２内に配置される。休５は、例えばＣが１３０炭素同
位体で１−１が１Ｈ陽子である分子の０８１群における
如き、Ｕいに結合される第１種の核の核スピンと第２種
の核の核スピンとを含む。結合は、結合定数ＪＣＨ３〜
１で表わされる。装置１の磁石コイル２内に配置された
休５についての動作中、（！ｉ気モーナンドを有する核
の）核スピンの少「ｄの通過分は、場Ｂｏと同一方向に
方向付けられ平衡状態となる。

巨視的には、これが平衡磁化である磁化Ｍである。

装置１はｒｆ電磁パルスを用いて、例えば体５内の第１
種の核スピンの体５内の第２種の核スピンへの分極移転
により体５の容積部分内の共鳴信号を発生する手段を有
する。手段６は、第１の発信器／受信器チャンネル７と
第２の発信器／受信器ヂトンネル８とからなる。第１の
発信器／受信器チトンネルは、ｒｆ’電磁パルスを発振
し、磁気共鳴信号を受信する第１のコイル１ｏに方向性
結合器９を介して結合される。第１の発信ｒｊｉ／受信
器チャンネル７は、変調器１１は、増幅器１２と増幅器
１３と、位相感知検波器１４と、搬送信号を発生する発
振器１５とからなる。変調器１１は、プログラム式Ｐｙ
Ｊｉ手段１８からなる処理手段１７に結合されるプロセ
スコンピュータ１６により制御される。第１の発信器／
受信器チャンネル７を介して受信された磁気共鳴信号は
、位相感知検波器１４で復調され、復調された信号はＡ
／Ｄ変換器１９へ供給されて、そこでサンプリングが行
なわれる（直交検波の場合別のＡ／Ｄ変換器（図示せず
）が設けられる）サンプル値２０は処理手段１７へ供給
される。第２の発信器／受信器チャンネル８も同一の構
成を有し、方向性結合器２１と、発信器／受信器コイル
２２と、変調器２３と、増幅器２４と、増幅器２５と１
位相感知検波器２６と１発振器２７とからなる。位相感
知検波器２６は、処理手段１７へ結合されるＡ／Ｄ変換
器２８に結合される（直交検波の場合チャンネル８は別
のＡ／Ｄ変換器を有する）。装置１が分極移転を実現す
るパルス列を発生ずるのに用いられる場合は、発振器１
５は第１種の核のスピン共鳴に同調され、発Ｓ器２７は
第２種の核のスピンの共鳴に同調される。第１の発信器
／受信器チトンネル７を介して第１のパルス列としてｒ
ｆパルスが、体５に印加されるようコイル１０に供給さ
れ、第２の発信器／受信器チャンネル８を介して第２の
パルス列としてｒｆパルスがやはり休５に印加さ゛れる
ようコイル２２に供給される。プログラム式演算手段は
、第１と第２のパルス列が少なくとも部分的に一致せし
めるのに適している。発振器１６及び２７はプロセスコ
ンピュータ１６により制御される。コイル２２はいわゆ
る体コイルであり、体５に局部的照射がｔうなわれるよ
うにする表面コイル２９で置き換えることができる。体
コイル２２は装置１内の固定位置に配置されるが、表面
コイル２９は変位しうる。装置１は、場［３ｏ１．：重
畳される磁場の勾配を発生づ゛る手段３０を有づる。

手段３０Ｇよ、磁場の勾配Ｑｘを発生する勾配磁石コイ
ル３１と、ｌｌ場の勾配Ｇｙを発生する勾配磁石コイル
３２と、磁場の勾配ＧＺを発生する勾配磁石コイル３３
と、別々に制御可能な勾配磁石コイル３１．３２及び３
３に給電するようプロセスコンビ１−夕１６により制御
される電源３４とからなる。図示の図示例では、勾配磁
石コイル３１゜３２及び３３の空間内での配置は、ｔａ
場の勾配ＧＸ、　Ｇｙ及びＧｌの場の方向は磁場Ｂｏの
方向と一致し、勾配の方向が互いに直交するよう延在す
ることである。このことは第１図中で互いに直交する軸
ｘ、ｙ及びＺより示されている。装置１は、特に磁気勾
配信号から形成されるスペクトルをディスプレイザるデ
ィスプレイ手段３５も有する。プログラム式演算手段１
８は、例えば第２の発信器／受信器チャンネル８を介し
て得られたサンプル値２０から、・例えばフーリエ変換
によりスペクトル中ペター・ルは、ＪＣ１＋を　ト１と　Ｃの核スピン間ス
カラー結合定数とし、ｇａｎ＋ｍａ　、を陽子の磁気回
転比とし、σ、を遮蔽定数（電子雲による遮蔽の程度は
、陽子の化学環境により決定される）として、陽子共鳴
周波数ω　（１−σｐ　）　Ｂ　ｏ近傍の二重項ω　±
πＪＣ１１を右する。Ｃｌ−１群の　Ｃスペクトルは、
ｇａｍｍａ　　を炭素同位体１３Ｃの回転磁気比として
、１３Ｃ共鳴周波数ω＝ｇａｍｍａ　　（１−（７）Ｃ
ＣＣ１３゜近傍の二重項ω　±πＪＣ１＋を有する。陽子及
び１３Ｃ同位体はともに核スピン％（スピンアップ又は
スピンダウン）を有する。結合時スピンはｎいの場の影
響を受けるため、所与の状況におけるスペクトル中ＩＨ
及び１３Ｃに二重項が発生する。

スペクトル中でＣＨ群の１３ｃ二市項を離間した形式と
しないのが（信号雑音比上）有利であることがある。こ
れは陽子をいわゆる減結合式に測定すること（１ｔ１へ
の「硬」照射）で行なわれる。いわゆる化学シフ１−は
関連する分子に依存するから、スペクトルからＣＨ群が
どの分子に由来するか導ぎ出づことはやはり可能である
。Ｎ　ＭＲ装置によっての概説及びＮＭＲの原理につい
ての概説については、Ｍ、Ａ、フォスター及びＪ、Ｍ、
ＳハツチンソンにＪこるハンドブック「プラクデカル　
ＮＭＲイメージング」１〜４８頁、　１９８７年ＩＲＬ
ブレス　リミテッドを参照されたい。

第２Ａ図（ま本発明によるＤＥＰＴパルス列を時間ｔの
関数として示寸。Ｄ　Ｅ　Ｐ　Ｔ　（Ｄ　１ｓｔｏｒｔ
ｉｏｎ−ｌｃｓｓ　　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｂｙ　
Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓ−ｆｅｒ：分極
移転による無歪エンハンスメント）パルス列は、体の内
の第１種の核の核スピンに作用するｒｆ電磁パルスから
なる第１のパルス列と、体の内の第２種の核の核スピン
に作用するｒｆ電磁パルスからなる第２のパルス列とか
らなる。第１と第２のパルス列は部分的に一致する。第
１のパルス列は、第１種の核として例えば陽子について
、陽子歳差周波数で回転する座標系ｘｙｚ中で磁化ベク
トルは９０°の角度回動せしめる第１のｒｆパルス１）
１（いわゆる９０°パルス）と、１８０゜の第２ｒｆパ
ルスｐ２と、可変のパルス角度を有する第３のｒｆパル
スｐ３とからなる。第２のパルス列は、第２種の核とし
て例えば１３ｃについて、１３０歳差周波数で回転する
座標系ｘ’　　ｙ’　　ｚ’中で磁化ベクトルを９０°
の角度回動せしめる好ましくは広帯域の第４のｒｆパル
スｐ４と、１８０゜の好ましくは広帯域の第５のｒｆパ
ルスｐ５とからなる。第４と第５のパルスが広帯域パル
スである場合、局在化は１３Ｃスベク１ヘルを過度にま
たがらない。パルスｐ２とｐ４とは一致し、同様にパル
スｐ３とｐ５とは一致する。時点ｔ１．ｔ２及びｔ３に
印加されるパルスＤ１．ｐ２及びｐ３は、期間（２Ｊ）
”離間する。オーエによる前記の文献ではかかるＤＥＰ
Ｔパルス列は、ＶＳＥ（Ｖｏｌｕｍｅ３ｅｌｃｃｔｉｖ
ｅ　　Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ：容積選択励起）により予
め選択されている体の容積部分での結合された　ト１と
　Ｃの核スピン闇の分極移転に用いられる。本発明によ
れば容積選択は、ｒｆパルスの印加中に行なわれる。パ
ルスル１中に第１の勾配Ｇｚが印加され、パルスｐ２及
びｐ３中に勾配Ｇｙ及びＧＺがそれぞれ印加される。パ
ルスＤ１．ｐ２及びｐ３は第１の発信器／受信器チャン
ネル７を介して第５に印加され、パルスｐ４及びｐ５は
第２の発信器／受信器チャンネル８を介して第５に印加
され、勾配Ｇｘ、Ｇｙ及びＧＺはそれぞれの勾配磁石コ
イル３１．３２及び３３により印加される。時点ｔ４付
近に磁気共鳴信号が、１３０チヤンネルである第２の発
信器／受信器チャンネル８を介して入来する。この比較
的弱い１３ｃ磁化は、分極移転の結果強化されて観測さ
れる。

本発明によるＤＥＰＴパルス列を説明するため第２Ｂ図
は、二重回転座標系、つまりＺ軸と２′軸とが一致する
ようにしてＺ軸を中心として陽子歳差周波数で回転する
座標系ＸＶＺと、Ｚ′軸を中心として１３Ｃ歳差周波数
で回転する座標系Ｘ′ｙ’　　ｚ’　とにおいてＤＥＰ
Ｔパルス列をベクトルで表わしたものである。体の内の
核スピンの僅かな超過分が場ＢＯの方向に方向付けられ
る平衡状態が考えられている。また例として１Ｈから１
３０への分極移転はＣＨ３Ｙを有する分子で考えられて
いる。強化を最大にするにはパルスｐ３は９０゜パルス
とする必要がある。ｘｙｚ系では、陽子に対ザる平衡磁
化Ｍが考えられる。陽子への９０’パルスｐ１は、ＸＹ
平而面平衡なスライスへスライス選択的に印加され、そ
こにパルスル１期間中勾配Ｇ　７が印加される。９０°
パルス終了後にはＭは９０゛回’ＩＩＩ　Ｌ／ているが
、これ【Ｊｘｙｚ系すで示されている。Ｊ結合された陽
子の半分は、１３ｃ場から「上方に」影響を受け、他の
半分は１３ｃ場から「下方」に影響を受ける。以下の説
明では、それぞれの場合についで場の不均質性（ｉｎｈ
ｏｍ。

ｇｃｎｔｉｅｓ）の影響化のデフ１−ラング／リフエー
ジング条件がパルスｐ１．ｐ２及びｐ３及びパルスｐ４
及びｐ５の選択された順序により満たされているものと
する。回転ｘｙｚ系では各スピンは主たる揚Ｂｏの影響
を受けず、１３ｃ場の影響を受ける。陽子核スピンは、
異なる１３Ｃ場により２つの同等のグループとしてデフ
ニーズする。時間（２Ｊ）−１ｓ経過後は、２つの陽子
のグループ問には１８０°の位相差が存在する。これは
ｘｙｚ系Ｃ及びｄそれぞれにより示されている。同時に
発信器／受信器７及び８を介してパルスＰ２及びｐ４が
ＸＺＱ７面に平行なスライスにスライス選択的に印加さ
れる。これは、勾配Ｇｙがパルスｐ２及びｐ４）９１間
中に印加されるからである。以下の説明ではＣＩ−１群
中における陽子及び１３Ｃそれぞれについての二１回転
系ｘｙｚ及びＸ′　ｙ′　Ｚ′を用いる。１３ｃ核スピ
ンへの９０゛パルスｐ４は、０１群の１３Ｃ核スピンを
、２つの同等のグループ中の１日核スピンと同一方向に
方向付ける。期間ｔ２−ｔ３において、それぞれのグル
ープについて１ト１核スピンはｘｙｚＭｅの＋ｙ軸に沿
って方向付けられ、１３ｃ核スピンはｘ　Ｌ　　ｙ　Ｊ
　ｚ　ｌ系ｆの−ｙ′軸に沿って方向付けられ、′Ｈ核
スピンはｘｙｚ系Ｑの−ｙ軸に沿って方向付けられ、１
３ｃ核スピンはｘ’　　ｙ’　　ｚ’系の＋ｙ′軸に沿
って方向付けられるという状態が発生する。この場合結
合は存在しなくなる。つまり２つのグループにおいて核
スピンは逆方向に方向付けられ、係合はいわば打消され
る。これは０吊子コヒーレンスとオブザーバプルでない
２聞子コヒーレンスとの混合とみなせる。緩和の場合を
除けばこの状況は持続する。単一スピンの状態変化はお
こりえず、スピン状態の変化は係合した様態で発生する
。９０゜パルスｐ３は１Ｈ核スピンを長手方向に方向付
ける（ｔ３において１１−１に対するリフエージング条
件が満足される）。パルスｐ５は１３ｃ核スピンについ
てのリフエージングパルスとして用いられる。

ｔ４においては１３Ｃに対するリフエージング条件が満
足されている。本発明においてはパルスｐ３及びｐ５は
、ｙＺ平面に平行なスライスにスライス選択的に印加さ
れる。これは勾配ＧＸがパルスｐ３及びｐ５期間中に印
加されるからである。時点ｔ４付近で磁気共鳴信号Ｓが
発生する。１３Ｃの１吊了コヒーレンスＧ、ｔ”’Ｃ信
号として観測され、従来の１３Ｃ分子光学的技術と比較
して、利得係数ｇａｍｕ＋ａ　　／　ｇａＩＩｖ＋ａ　
　ツマリ１１ｉ−１３０分極移転のｐ　　　　　　　　
　ｃ場合は係数４強められて観測される。ＤＥＰ丁パルス列
白休に体いてのより線審なｍ子理論上の説明は、米国特
許明ｍ書ＵＳ　４，５２１，７３２及びエルンスト他に
にるハンドブック［プリンシプルズ　オブ　ニュークリ
ア　マグネデック　レゾナンスイン　ワン　７ンド　ツ
ーデイメンジョンＪ　１８０−２０１頁、イックスフ４
−ド　ナイエンス　パゾリケーションス、　１９８７（
「を参照されたい。ＤＥＰＴパルス列は、ＣＨ群のほか
にＣ１−１２又はＣｆ−ｈｌｌ！■は他の結合スピン系
にも作用しうる。ＣＨｚ８Ｙの場合には最大利得はｐ３
が４５°パルスの時に得られ、ＣＨ３群の場合には最大
利得はｐ３が約３５°の位相角度を右する時に得られる
。ＣＩ−１。

Ｃ１１２及びＣＩ−ｔ　３に対する別々のスペクトルは
、それぞれ４５°、９０°及び１３５°のｐ３位相角度
によってスペクトルの結合から観測することができる。

第３図（よ、本発明による０ＥＰＴパルス列の変形例を
示す。第２Ａ図と同様パルスＤＩ、ｌ）２゜ｐ３．Ｃ４
及びＣ５，勾配ＧＺ、ＧＶ及びＱｘ及び磁気共鳴信号Ｓ
が示されているが、パルス間の間隔が変更されている。

時点（１ではパルスｐ１がスライス選択的に印加され、
時点ｔ２ではパルスｐ２がスライス選択的に印加され、
時点ｔ４ではパルスＰ３がスライス選択的に印加されて
１日容積部分が選択される。第２八図に示される如く、
１３Ｃパルスｐ４及びｐ５は、パルスｐ２及びｐ３と一
致せず、その後で選択勾配が印加されていない時点ｔ３
及びｔ５で印加される。′Ｈ選択容積部分からの所望の
１３０共鳴信号は、時点ｔ６付近で観測される。期間ｔ
３−ｔ４は（２Ｊ）−’Ｓである。′）１リフ工−ジン
グ期間ｔ　２−　ｔ　４は期間ｔ１−ｔ２に等しく、こ
れは（２Ｊ）’より長くなるよう選択されつる。１３ｃ
についての期間ｔ３−１５に等しいリフエージング期間
し５−し６についても同様である。勾配Ｇｘ、ａｙ及び
Ｑｚは、勾配補償が起こるように選択されるａｔ１以降
のＧｙについての０５間積分はゼロである。［２の両側
でのＧＶについＣの時間積分は同一であり、勾配補償の
条件は、Ｑｘについても満たされている。

例えば第１の例で１ａａｘについての時間積分は、ｔ４
の両側で同一であるため、　Ｃ及び１日スピンは実質上
勾配の影響を受けないＧｘｌは（３ｘの代わりを表わす
。

本発明によるＤＥＰＴの別の変形例について以下に説明
する。Ｄ　Ｅ　Ｐ　Ｔパルス列は、１３ｃについて体へ
印加される飽和パルスにより先行される。

つまりまず１３ＣＩａ化がピロにされることがある。

観測される１３Ｃ信号は、局在的に励起された陽子と結
合する１３Ｃ核のみに由来する。その場合には、選択さ
れた容積部外の０８７１群の信号を伸去するのに必要で
あるパルスＰ３の位相巡回は省略できる。本発明による
Ｄ　ＩＥ　Ｐ　Ｔパルス列は、パルスｐ１のみをスライ
ス選択的とし、他の選択は装買の人血コイル２つを介し
て行なわれるようにもできる。１３Ｃパルス用の表面コ
イル２９は、１１〜１パルス用の体コイルから低減され
ねばならない。表面コイル２９の軸に直交して延在する
スライスを選択する勾配が有効に印加されるような勾配
Ｑｘ。

Ｇｙ及びＱｚの組み合わせが選択される。パルスρ４及
びｐ５は、選択されたスライス内で適切に定められねば
ならない、つまりそられはスライス内で略９０°パルス
及び１８０°パルスでな【ノればならない。後右の場合
には、１３Ｃ核スピンへの飽和パルスはどれも表面コイ
ルにより印加される。

位相巡回及び飽和については前記の米国特許明細店ＵＳ
　４，５２１，７３２に記載されている。

本発明の範囲から離れることなく多くの変形を行なうこ
とが可能である。本方法は、上述のＣＨＴＩ系に対して
だけでなく、例えば分子中で１１４に結合した例えば３
１，１９Ｆ又は１５Ｎに対してら用いることができる。

また分極移転にＤＥＰＴバ／Ｌ、ス列の代わりにＩ　Ｎ
　Ｐ　Ｅ　Ｔ　（１ｎｓ［１ｓｌｔｌＶ。

Ｎｕｃｌｅｉ　［：ｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｂｙ　ｐｏ
ｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎ−ｓｆｃｒ・分極移転
による無感核エンハンスメント）パルス列を用いること
もできる。しかしかかるパルス列はスペクトルを歪まず
。本発明によれば、ＩＮＰＵＴでの１１１へのパルスは
スライス選択的にされる。ＩＮＰＵＴについては、例え
ばモリス及びフリーマンによる［エンハンスメント　オ
ブ二１−クリア　マグネチック　レゾナンス　パイボー
ラリゼーション　トランスファー］、ジャーナル　オブ
　アメリカン　ケミストリー　ソサＩティ、　　７６０
−７６２頁、　１０１：３．１９７９年１月に説明があ
る。Ｍ、セイナー池による「イン　ビボ　１３ｃスペク
トロスコピー　コージング　ボーラリビージョン　トラ
ンスフォー　フォア　センシチビティエンハンスメン１
へ」、ブック　オブ　アブストラクツ　オブ　ジ　ニス
エムアールエム、　１９８８年６５頁には、いわゆる５
ＩＮＥＰＴ列が生体内分光学技術について記載されてい
る。本発明によれば、この５ＩＮＥＰＴ列も、その陽子
パルスを勾配を用いＣ第１及び第２の方向へスライス選
択的にし、その１３ｃパルスを勾配を用いて第３の方向
へ選択的にして容積部分が選択されるようにして局在化
分光学的技術に適合される。分極移転パルス列は、Ｕ多
重容積」の形式ででも印加でき、平衡磁化が回復するま
での待機期間中の容積が測定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるｉ置を概略的に示寸図、第２Ａ図
は本発明によるＤＥＰＴパルス列を示す図、第２Ｂ図は
二重回転座標系における本発明によるＤＥＰ丁パルス列
をベタ１−ルで表わした図、第３図は本発明による修正
されたＤＥＰＴパルス列を示す図である。１・・・装置、２・・・磁石コイル、３・・・直流Ｎ源
、５・・体、７．８・・・発信器／受信器チＸ・ンネル
、９゜２１・・・方向性結合器、１０．２２・・・コイ
ル、１１゜２３・・・変調器、１２．１３．２４．２５
・・・増幅器、１４．２６・・・位相感知検波器、１５
．２７・・・発掘器、１６・・・プロセスコンピュータ
、１７・・・処理手段、１８・・・演算手段、１９．２
８・・・Ａ／Ｄ変換器、２０・・・丈ンブル値、２９・
・・表面コイル、３１゜３２．３３・・・勾配磁石コイ
ル、３４・・・電源、３５・・・ディスプレイ手段。特許出願人　エヌ・べ−・フィリップス・フルーイラン
ベンファブリヶン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１種の核と第２種の核とを含有し定常かつ一様
な磁場中に配置される体の容積部分で発生され、ｒｆ電
磁パルスの少なくとも部分的に一致する第１のパルス列
と第２のパルス列であって、第１のパルス列は第１、第
２及び第３のｒｆパルスからなり、第２のパルス列は第
４及び第５のｒｆパルスからなり、パルスは待機期間に
より互いに離間せしめられる第１のパルス列と第２のパ
ルス列において、第１種の核の核スピンから第２種の核
の核スピンへの分極移転により得られる少なくとも１つ
の磁気共鳴信号からスペクトルを決定する方法であつて
、容積部分がｒｆパルスの印加中に第１のｒｆパルスに
一致する第１のスライス選択的な場の勾配を少なくとも
用いることで選択されることを特徴とする磁気共鳴スペ
クトルの容積選択的決定方法。
（２）容積部分の選択が、さらに第２及び第３のｒｆパ
ルスにそれぞれ一致する第２及び第３のスライス選択的
な場の勾配を印加することで行なわれ、第１、第２及び
第３の場の勾配はそれぞれの核スピンの励起を互いに交
差するスライスに制限することを特徴とする請求項１記
載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定方法。
（３）容積部分の選択が、さらに表面コイルにより第４
及び第５のｒｆパルスを印加することで行なわれ、第１
の勾配は表面コイルの軸に対し直交して延在するスライ
スを選択することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴
スペクトルの容積選択的決定方法。
（４）第１と第２のパルス列は合わさってＤＥＰＴパル
ス列を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか一項記載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定方
法。
（５）第４と第３のｒｆパルスの間の待機期間は、Ｊを
第１種と第２種との核スピン間の結合定数として（２Ｊ
）＾−＾１ｓの奇数倍であり、ｒｆパルス自身間の他の
待機期間及び共鳴信号が得られるまでの待機期間は前記
（２Ｊ）＾−＾１ｓの奇数倍以上であることを特徴とす
る請求項４記載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定
方法。
（６）第１と第４とのｒｆパルスの間の待機期間は、（
２Ｊ）＾−＾１ｓの奇数倍であり、ｒｆパルス自身間の
他の待機期間及び共鳴信号が得られるまでの待機期間は
前記（２Ｊ）＾−＾１ｓの奇数倍以上であることを特徴
とする請求項４記載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的
決定方法。
（７）第１と第２のパルス列は合わさつてＩＮＥＰＴパ
ルス列を形成することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか一項記載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定
方法。
（８）第１種及び第２種の核の核スピンは、Ｃを炭素、
Ｈを水素及びｎを正整数としてＣＨ＿ｎ系を形成するこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の磁
気共鳴スペクトルの容積選択的決定方法。
（９）選択された容積部分外からの第１種及び第２種の
結合核及び第２種の非結合核に由来する信号を抑圧する
ため、少なくとも１つのｒｆパルスに位相巡回が適用さ
れて、スペクトルは逆位相で得られる共鳴信号から決定
されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項
記載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定方法。
（１０）第１及び第２の列は、第２種の核スピンに作用
するｒｆ飽和パルスにより先行され、デフエージング勾
配により後続されることを特徴とする請求項１乃至８の
いずれか上記載の磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定
方法。
（１１）飽和パルスが断熱高速通過型の９０°ｒｆパル
スであることを特徴とする請求項１０記載の磁気共鳴ス
ペクトルの容積選択的決定方法。
（１２）少なくとも１つのスライス選択的な場の勾配に
より選択される容積について磁化の長手方向緩和時間内
において、共鳴信号が、第１及び第２のパルス列に対応
するｒｆパルス列により該容積に対して変位された少な
くとも１つの容積内で発生されることを特徴とする請求
項１乃至１１のいずれか一項記載の磁気共鳴スペクトル
の容積選択的決定方法。
（１３）第１種の核と第２種の核とを含有し定常かつ一
様な磁場中に配置される体で発生され、ｒｆ電磁パルス
の少なくとも部分的に一致する第１のパルス列と第２の
パルス列であつて第１のパルス列は第１及び第２のｒｆ
パルスからなり、第２のパルス列は第３のｒｆパルスか
らなり、パルス列はいわゆるＳＩＮＰＥＴ列を形成する
第１のパルス列と第２のパルス列において、第１種の核
の核スピンから第２種の核の核スピンへの分極移転によ
り得られる少なくとも１つの磁気共鳴信号からスペクト
ルを決定する方法であって、体の容積部分が、ｒｆパル
スの印加中に第１、第２及び第３のスライス選択的で方
向が一致しない勾配を用いることで選択されることを特
徴とする磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定方法。
（１４）定常かつ一様な磁場を発生せしめる手段と、ｒ
ｆ電磁パルスを用いて体の内の第１種の核の核スピンか
ら体の内の第２種の核の核スピンへ分極転移により体の
容積部分内で共鳴信号を発生せしめる手段と、少なくと
も１つの磁場の勾配を発生せしめる手段と、磁気共鳴信
号を受信し、検波し、サンプリングする手段と、スペク
トルをディスプレイするディスプレイ手段と、サンプリ
ング手段により得られるサンプル値からスペクトルを決
定するプログラムされた演算手段を有する処理手段とか
らなる、少なくとも１つの磁気共鳴信号からスペクトル
を決定する装置であつて、プログラムされた演算手段は
、容積部分の選択がｒｆパルスの印加中に、少なくとも
１つの磁場の勾配を発生せしめる手段により発生される
第１のスライス選択的な場の勾配を少なくとも用いるこ
とで行なわれるように、共鳴信号を発生せしめる手段を
制御することを特徴とする磁気共鳴スペクトルの容積選
択的決定装置。
（１５）該プログラムされた手段は、少なくとも１つの
磁場の勾配を発生せしめる手段を用いて、共鳴信号を発
生せしめるｒｆパルスの印加中に容積部分の別の選択の
ための第２及び第３のスライス選択的な場の勾配を発生
せしめるように、共鳴信号を発生せしめる手段を制御す
ることを特徴とする請求項１４記載の磁気共鳴スペクト
ルの容積選択的決定装置。