JPH0256093B2

JPH0256093B2 -

Info

Publication number: JPH0256093B2
Application number: JP59248292A
Authority: JP
Inventors: Harorudo Guroobaa Gerii
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1990-11-29
Also published as: EP0144026A2; JPS60150739A; DE3484845D1; EP0144026B1; FI843819L; FI87953B; FI843819A0; FI87953C; EP0144026A3; IL73435A0; US4593247A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景この発明は核磁気共鳴（NMR）手法を用いた
作像方法に関する。特にこの発明は一層大きな像
の人為効果（アーテイフアクト）のない部分を再
生する為のデータを収集する方法に関する。更
に、この発明では、関心が持たれる領域は必ずし
も走査器の中心と一致しなくてもよい。

背景として云うと、核磁気共鳴現象は奇数個の
陽止並びに／又は中性子を持つ原子核で起る。陽
子及び中性子のスピンの為、この各々の原子核は
磁気モーメントを持ち、こういう原子核で構成さ
れたサンプルを均質な静磁界B₀の中におくと、
一層多くの核磁気モーメントが磁界と整合して、
磁界の方向に巨視的な正味の磁化Ｍを発生する。
磁界B₀の影響で、磁気モーメントが磁界の軸線
の周りに、印加磁界の強さと原子核の特性に関係
した周波数で歳差運動をする。歳差運動の角周波
数ωはラーマ周波数とも呼ばれるが、式ω＝γB
で表わされる。こゝでγは各々のNMRアイソト
ープに対して一定の磁気回転比であり、Ｂは核ス
ピンに作用する磁界（B₀を含む）である。従つ
て、共鳴周波数がサンプルをその中に配置した磁
界の強さに関係することは明らかである。

磁化Ｍの向きは磁界B₀に沿つているのが普通
であるが、ラーマ周波数で振動する磁界を印加す
ることによつて摂動することが出来る。典型的に
は、こういう磁界B₁は、無線周波発信装置に接
続したコイル無線周波（RF）パルスを通すこと
により、静磁界の方向と直交する方向に印加され
る。磁界B₁の効果は、磁化Ｍを磁界B₁の方向の
周りに回転させることである。これは、主磁界
B₀の周りを共振周波数と略等しい周波数で、磁
化Ｍが歳差運動をするのと同じ方向に回転するデ
カルト座標系（回転フレーム）で、RFパルスを
印加したことによる磁化Ｍの運動を考えれば判り
易い、この場合、磁界B₀はＺ軸の正の方向に選
ぶ。回転フレームでは、このＺ軸は、固定座標系
と区別する為にZ′で表わす。同様に、Ｘ軸及びＹ
軸をX′及びY′で表わす。このことを念頭におい
て云うと、RFパルスの効果は、磁化Ｍを例えば
Z′軸の正の向きに沿つた方向から、X′軸及び
Y′軸によつて定められた横平面に向つて回転さ
せることである。磁化Ｍを横平面へ（即ち磁界
B₀の方向から90゜）回転させるのに十分な大きさ
又は持続時間の何れかを持つRFパルスは、
90゜RFパルスと呼ぶのが便利である。同様に、
RFパルスの大きさ又は（矩形パルスの場合は）
持続時間が、90゜パルスの２倍に選ばれていれば、
磁化ＭはZ′軸の正の方向からＺ軸の負の方向に方
向を変える。この種のRFパルスは180゜RFパルス
と呼ぶが、反転パルスとも呼ぶ。その理由は明ら
かである。（Ｍに対して垂直に印加される）90゜又
は180゜RFパルスが、磁化Ｍの最初の方向が何処
であつても、その方向から対応する度数だけ磁化
Ｍを回転させることに注意されたい。更に、磁化
ＭがX′−Y′平面（横平面）内の正味の横方向成
分（B₀に対して垂直）を持つ場合にだけ、NMR
信号が観測されることに注意されたい。90゜RFパ
ルスは、全ての磁化Ｍがこの平面内にある為、横
平面内に最大の正味の横方向磁化を発生するが、
180゜RFパルスは横方向磁化を何等発生しない。

RFパルスは選択性であつても非選択性であつ
てもよい。選択性パルスは、サンプルの内、ラー
マ方程式によつて予測される歳差運動周波数を持
つ予め選ばれた領域内にある核スピンを励起する
様に、予定の周波数成分を持つ様に変調するのが
典型的である。選択性パルスは局在化磁界勾配の
存在の下に印加される。非選択性パルスはRFパ
ルス発信コイルの場の中にある全ての核スピンに
全般的に影響を与え、局在化磁界勾配の不在の下
に印加するのが典型的である。

空間情報（例えば像を再生する為に使われる）
をNMR信号に符号化する為に、磁界勾配を使う
ことについて説明しなければならない。典型的に
はこういう勾配が３つ必要である。

G_x／（ｔ）＝∂B₀／∂x G_y／（ｔ）＝∂B₀／∂y G_z／（ｔ）＝∂B₀／∂z 勾配G_x・G_y・G_zは作像スライス全体にわたつ
て一定であるが、その大きさは時間依存性を持つ
のが典型的である。勾配に関連した磁界を夫々
b_x、b_y、b_zで表わすと、容積内で b_x＝G_x（ｔ）ｘ b_y＝G_y（ｔ）ｙ b_z＝G_x（ｔ）ｘ NMR作像では、一層大きな像の一部分を再生
することを希望する場合が多い。像の内、関心の
ある部分を拡大することも望ましい。更に、関心
のある領域が必ずしも走査器の中心と一致しな
い。こういう場合の１例は、頚推又は胸推の研究
である。

NMR像の横方向（即ちＸ軸の方向）の視野
は、勾配の振幅とNMR信号を標本化する速度
（Ａ／Ｄ標本化速度）とによつて決定される。明
確にする為、（その説明は、後で３次元の場合に
ついて一般化するが、後で述べる２次元スピン捩
れ方式の様な）フーリエ変換作像方式の場合を考
え、Ｘ方向は読出磁界勾配G_xを印加する方向、
Ｙ方向は位相符号化勾配G_yの方向とする。横方
向の図に対して直交する方向の視野は、個別の位
相符号化公配G_yの数並びにその振幅によつて決
定される。勾配G_x及びG_yの振幅を増加すると、
物体が一層大きな周波数及び位相の帯域幅にわた
つて拡げられる。これは再生で物体を拡大する結
果になる。然し、それに伴つて（Ｘ軸及びＹ軸方
向の）標本化速度を高くしなければ、再生によつ
てエイリアシンク（aliasing）、即ち物体の内、
視野の外にある部分（即ち、標本化不足である周
波数及び位相）の折返しが生ずる。

エイリアシングの問題を解決する１つの方式
は、Ｘ方向にも（Ａ／Ｄ速度を一層速くし）、Ｙ
方向にも（位相符号化の「図」に更に多くし）、
標本化を一層高速にすることである。然し、この
場合、倍率を2Xにするには、物体が元の視野に
丁度一杯になつている場合、4Xのデータに吸収
しなければならない。NMRでは、一般的にデー
タ収集時間を出来るだけ短く抑えたいから、これ
は満足な解決策でない場合が多い。

標本化不足の問題を部分的に解決する手段は、
Ａ／Ｄ変換の前に、低域波器によつてNMR信
号の帯域幅を小さくすることである。そうする
と、物体の内、Ｘ方向で視野の外にある部分は、
エイリアシングによつて再生に入らない。性し、
Ｙ方向に対して同じ様な帯域制限動作を行うこと
は、それ程簡単ではない。

簡単に云うと、この発明では、勾配G_yの存在
の下に選択性180゜RFパルスを印加することによ
り、Ｙ軸方向の帯域制限が行われる。この結果得
られるスピンエコーは、選ばれたスライス内の可
変の幅を持つ領域だけからの位相情報を持つてい
る。領域の幅は勾配並びに選択性180゜パルスの周
波数成分に関係する。

勾配及び選択性180゜パルスを使う方式は、従来
は１列の反転スピンからの作像データを収集する
為に使われていた。線の作像をする意図は、選ば
れた方向（例えばＹ軸方向）のデータ収集を１個
の画素に制限することである。即ち、像がＹ軸方
向に128個の画素という解像度を持つ場合、128本
の異なる線から信号を求めなければならない。線
の方向（即ち、Ｘ軸）の直線読出勾配を印加し
て、この線に沿つたスピンの位置に対するスピン
の周波数依存性を区別する。この様な方式の１例
が米国特許第4297637号に記載されている。

この線作像方法と、Ｙ軸方向のNMR信号の位
相を帯域制限するこの発明の方法との重要な違い
は、この発明では、位相符号化勾配の振幅又はこ
の振幅と勾配の持続時間の積に対し、NMR信号
をフーリエ変換することによつて、Ｙ軸方向の画
素情報が発生されることである。更に、（像がＹ
軸方向に128個の画素を持つと仮定すると）128個
のNMR信号の全部を用いて、信号対雑音（Ｓ／
Ｎ）比を１／√128だけ改善する。256個の画素を
持つ像を再生する場合、Ｓ／Ｎ比の改善は１／√
256になる。一般的に、像がＹ軸方向にＮ個の画
素を持つ場合、信号対雑音比は１／√に改善さ
れる。これは線作像方法では実現出来ない利点で
ある。

従つて、この発明の目的は、追加の位相符号化
の図を必要としない様に、Ｙ方向のデータを帯域
制限する方法を提供することである。

この発明の別の目的は、拡大視野を、勾配装置
のイソセンタ（isocenter）とは異なる場所を中
心とすることが出来る様にする手段を提供するこ
とである。

発明の要約この発明のNMR作像方法はエイリアシングに
よる人為効果のない像を発生するものである。こ
の方法では、作像する物体を物体の軸線に沿つた
向きの均質な磁界内に配置する。物体の予定の領
域内にある核スピンに共鳴状態に励起し、その後
物体の別の軸線に沿つた向きの位相符号化磁界勾
配を印加する。相次いで用いる時、位相符号化勾
配は相異なる振幅を持つている。次に物体を第１
の勾配の存在の下に選択性反転RFパルスで照射
して、予定の領域の一部分にある核スピンの焦点
合せを開始する。核スピンが第２の勾配の存在の
下に焦点合せされてスピンエコー信号に発生する
が、これは第１の勾配の方向に位相が制限されて
いる。標本化の前に、スピンエコーは第２の勾配
の方向に周波数の帯域制限する。標本化は波信
号中の最大周波数を復元するのに十分な速度で行
われる。位相及び周波数を制限した信号のフーリ
エ解析により、物体の前記一部分の人為効果のな
い像を再生する為の画素像データが得られる。

発明の詳しい説明この発明を最初に２次元の実施例について説明
する。その後で３次元の実施例を説明する。

第１ａ図はデカルト座標系のＺ軸の正の方向を
向く均質な静磁界B₀の中にあるNMRサンプル１
００を示している。Ｚ軸はサンプル１００の長軸
又は円筒軸１０６と一致する様に選んである。座
標系の原点はサンプルの中心にとるが、これは後
で第２図について説明する様に、磁界勾配の存在
の下に行われる選別的な励起によつて選ばれる平
面状スライス１０５の中心でもある。NMR作像
中は、磁界B₀が連続的に印加されているから、
この磁界はパルス順序を示す図面には特に示して
ない。

第２図は普通の２次元スピン捩れ形作像順序を
示しているが、この図で横軸に示した期間１に、
正の勾配パルスG_zが印加されることが判る。勾
配G_zの方向は、デカルト座標系のＺ軸の正の方
向と任意に選ぶが、磁界B₀の方向と一致する。
更に期間１に、勾配G_zの存在の下に選択性90゜RF
パルスを印加して、第１ａ図に示す平面状容積１
０５内の核スピンを励起する。スライス１０５の
厚さΔZ及びサンプル１００の軸線１０６に沿つ
たその位置は、勾配G_zの振幅と選択性90゜RFパル
スの周波数成分とによつて決定される。この発明
の好ましい実施例では、RFパルスはsinc関数
（sin ｘ／ｘ）によつて変調し、略矩形の輪郭を
持つ作像スライス内の核スピンを選択的に励起す
る様にする。90゜RFパルス並びにその他の選択性
RFパルスはガウス関数で変調してもよく、この
場合スライス１０５の輪郭がガウス形になる。

勾配G_zをオフに転じた時、励起された核スピ
ンが同じ周波数で歳差運動するが、勾配の位相外
し効果の為に、互いに位相がずれている。期間２
に負の勾配パルスG_zを印加することにより、励
起された核スピンの位相のコヒーレンスを再び設
定する。典型的には、スピンの位相戻しに必要
な、期間２にわたる勾配G_zの波形の時間積分は、
期間１にわたる勾配G_zの波形の時間積分の半分
に負の符号を付したものに大体等しくなる様に選
ぶ。更に期間２の間、正の勾配パルスG_xを印加
するのに同時に位相符号化勾配G_yを印加する。
勾配G_yは、期間１乃至５で構成される順序のｎ
番目の繰返しの間、１個のピーク振幅を持つ。然
し、この順序の（ｎ＋１）番目の繰返しという様
な相次ぐ各々の順序では、位相符号化勾配の異な
る振幅を選ぶ。勾配G_yが、横方向の磁化の向き
に2πの倍数の捩れを導入することにより、Ｙ軸
方向の空間情報を符号化する。第１の位相符号化
勾配を印加した後、横方向の磁化が１ターンの螺
旋に捩れる。勾配G_yの相異なる振幅毎に異なる
捩れの程度（位相符号化）が導入される。勾配
G_yのプログラム可能な振幅の数は、再生像がＹ
軸方向に持つ画素の数（典型的には128又は256）
に等しく選ぶ。この発明の勾配G_yのプログラム
可能な振幅を用いる場合について説明するが、プ
ログラム可能な振幅−持続時間積を持つ位相符号
化勾配を用いても、位相符号化を達成することが
出来ることが理解されよう。

期間２に於ける勾配G_xの効果は、核スピンを
予定量だけ位相外しして、（普通のスピン捩れ形
順序に於ける）非選択性180゜RFパルスが期間３
に印加された時、スピンエコー信号が期間５に発
生される様にすることである。スピンエコー信号
の発生時点は、期間２に印加される勾配G_xの強
度、180゜パルスを印加する時刻並びに期間４に印
加される直線勾配G_xの強度によつて決定される。
勾配G_xがＸ軸に対する核スピンの位置に特有な
周波数で核スピンを共鳴させることにより、Ｘ軸
方向に空間情報が符号化される。期間４に、スピ
ンエコー信号が、再生像がＸ軸方向に持つ画素の
数（典型的には128又は256）に等しい回数だけ標
本化される。典型的な作像順序では、観測される
スピンエコー信号の数は一般的には勾配G_yのプ
ログラム可能な振幅の数に等しい。（２次元フー
リエ変換方式の場合）２次元フーリエ変換を用い
て、標本化された信号から周知の形で像画素値が
得られる。

上に述べた従来のスピン捩れ形作像方式では、
第２図の期間４に観測されるスピンエコー信号
は、主に平面状スライス１０５全体にある核スピ
ンによるものである。作像スライス１０５の一部
分の拡大像を発生する為には、勾配G_x及びG_yの
振幅を大きくすることが必要である。これは物体
を一層大きな周波数帯域幅にわたつて拡げる効果
を持ち、こうして再生時にそれを拡大する。然
し、標本化の理論から、標本化速度も高くしなけ
れば、再生像がエイリアシングを持つこと、即
ち、物体の内、視野の外にある部分の折返しを生
ずることが理解されよう、この折返しは、物体の
内、視野の外にある部分の為に起るNMR信号
（一層高い周波数を持つ）の標本化不足に帰因す
る。視野の外にある物体の部分に関連する標本化
不足の周波数が、誤つて低い周波数となつて現わ
れ、それが勾配によつて作られた周波数／位置関
係の為に、物体のこの部分は再生像では移動して
折返した複製となつて現われる。

この発明では、Ａ／Ｄ変換（標本化）動作の前
に、低域波器（図に示してない）によつて
NMR信号の帯域幅を減少し、視野の外にある周
波数成分を除去することにより、標本化不足の問
題を解決する。こうすると、物体の内、Ｘ軸方向
で視野の外にある部分は、エイリアシングによつ
て再生に入らない。

Ｙ軸方向の帯域制限の問題に対する解決策は、
Ｙ軸方向のスピン等色線を選択的に励起すること
である。こういう手段により、物体の選ばれたＹ
軸領域にあるスピンだけが、信号に対する寄与を
持ち得る。第２図に示す様な普通の非ズーム形
（非拡大形）パルス順序では、期間３に非選択性
180゜RFパルスが印加される。これによつて平画
状スライス１０５全体からの横方向の磁化の位相
戻しが行われ、期間４にスピンエコーが形成され
る。然し、この発明では、180゜RFパルスは、第
３図の期間３に見られる様に、正の勾配G_yと関
連して印加される選択性パルスで構成される。
180゜RFパルスの周波数帯域幅f_B及び勾配の振幅
G_yは、γを磁器回転比として、次の式 2πγG_yL_y＝f_B (1) に従つて、第１ｂ図に示す様に、幅L_yを持つ限
られた視野だけを選択する様に選ばれる。この場
合、スピンエコー信号は、平面状スライス１０５
の内、幅L_yを持つ選ばれた領域１０８内にある
位相戻し核スピンによるものである。スピンエコ
ー信号は、スライス１０５全体ではなく、領域１
０８内にある核スピンだけから生ずるものである
から、位相が帯域制限されている。

例えば128×128個の画素から成る像を再生する
為の十分なデータを得る完全な走査の過程では、
第３図のパルス順序が128回繰返される。毎回の
繰返しで（平均化作用がないと仮定して）、期間
２の勾配G_yの振幅を増加する。こうすると、Ｙ
軸方向に視野L_yにわたつて128個の相異なる位相
が符号化される。各々の繰返しに対し、期間３の
勾配G_y及び選択性180゜パルスは変わらない。

更に説明の為、第１ｃ図を参照されたい。この
図は、横方向の直径Ｄを持つスライス１０５を示
しており、このスライスの中心を通る線１２０で
示す様に、勾配G_xが重畳されている。Ｘ軸に沿
つた各点は或る周波数と関係を持ち（ω＝γBで
あることを想起されたい）、スライス１０５から
出るNMR信号は、点Ｄ／２及び−Ｄ／２に於け
る勾配の振幅によつて決定された周波数帯域幅を
持つ。スライス１０５内にある物体を忠実に再現
性する為には、標本化速度はNMR信号中の最大
周波数の少なくとも２倍でなければならない。こ
の場合、標本化周波数fsは2πγG_xＤに等しい。

第１ｄ図には、直径D′を持つ物体107内の、直
径Ｄを持つ関心のある領域１０５が示されてい
る。線１２０（第１ｃ図）よりも勾配（ガウス／
an）が一層大きい線１２４で示す様に、振幅が
一層大きい勾配G_xを印加する。振幅が増加した
勾配G_xを印加して拡大像を再生する。磁界が強
くなつた為、点D′／２及び−D′／２（第１ｄ図）
は一層高い周波数に対応し、この時fsは2πγG_x
D′より小さい。標本化周波数を高くするか或い
は信号帯域幅を狭くしなければ、物体の内、Ｄ／
２及び−Ｄ／２の外側にある部分は破線１２６，
１２８で示す様にエイリアシング（折返し）を発
生する。エイリアシングを生ずる部分が、斜線を
施した領域１３０，１３２で示す様に、再生像に
重畳して現われる。実際には、帯域制限方式を用
いて、Ｘ軸方向の信号周波数を制限する。領域１
０７（第１ｄ図）から出て来るNMR信号は、
Ｄ／２及び−Ｄ／２の間の周波数だけが通過出来
る様にする様な帯域特性を持つ波器を用いて、
標本化の前に波する。これを第１ｄ図では、参
照数字１３４で示した波器の帯域通過関数のグ
ラフで示してある。こうして標本化不足になる様
な、Ｄ／２及びD′／２の間及び−Ｄ／２及び−
D′／２の間の周波数を除く。第１ａ図、第１ｃ
図及び第１ｄ図の点Ａはイソセンタと呼び、像中
心周波数が関連している。イソセンタは磁界勾配
G_x，G_y、及びG_zを含む平面によつて定められた
基準点である。

エイリアシングによる人為効果を避ける為のＹ
軸方向の帯域制限が、第１ｂ図に示したスライス
１０５の領域108にあるスピンの選択的な反転に
よつて行われる。これは前に第１ｂ図並びに第３
図のパルス順序について説明した様に行われる。

この発明の好ましい実施例では、選択性
180゜RFパルスをsin ｘ／ｘ関数で振幅変調する。
パルスの帯域幅２／Ｔである。こゝでＴは第３図
に示す様なsin ｘ／ｘ関数の最初の２つのゼロの
間の期間である。この時 G_yＴ＝１／πγL_y (2) 式(2)から、視野L_yが勾配G_y（第３図の期間３）
の振幅及び選択性180゜RFパルスの帯域幅の関数
であることが判る。この為、L_yを狭くする場合、
G_yの振幅を一層大きくしなければならない。そ
れに伴つて、勾配の振幅が増加するのにつれて帯
域幅f_Bが一層大きくなる。

期間２に印加する位相戻しパルスG_zと同様に、
破線で示した第３図の位相戻しパルス３０１をこ
の発明のパルス順序に用いて、第３図の期間３の
選択性180゜RFパルスの印加によつて反転した核
スピンの位相戻しを行うことが出来ることに注意
されたい。更に、位相戻し勾配のローブ３０１
は、第３図の期間２に印加される位相符号化パル
スG_yと組合せ、それと同時に印加することが出
来ることも注意されたい。

場合によつては、拡大したい関心のある領域が
もとの視野の点Ａ（第１ｂ図）を中心としていな
いことがある。この場合、Ｘ軸方向のずれにX₀
に対し、NMR受信機の周波数は、点Ａに関連す
る像中心周波数から、次の式で表わされる量Δf_R
だけ偏移している。

Δf_R＝2πγG_xX₀ (3) こゝでG_xは読出勾配（第３図の期間４）の振
幅であり、X₀J所望のずれ（第１ｂ図）である。
Ｙ軸方向のずれY₀に対しては、180゜選択性RFパ
ルスは次の形の複素振幅を持つ様にする。

RF＝sin（πf_Bｔ）／πf_Bｔeⁱ〓^1t (4) こゝでω₁＝2πf_BY₀／L_y (5) この式でω₁は第１ｃ図の点Ａに関係する中心
周波数である。Ｙ軸に沿つた領域１０８の位置が
周波数ω₁によつて決定される。ω₁をゼロに等し
く選ぶと、領域１０８は点Ａを中心とする。像の
再生の為にフーリエ変換を適用する前に、複素デ
ータの位相補正をしなければならない。時刻ｔに
標本化したデータにeⁱ〓^2tを乗じて補正を行う。周
波数ω₂は次の式で表わされる。

ω₂＝2πf_BX₀／L_x (6) こゝでL_xはＸ軸方向（読出方向）の再生領域
の幅である。

この発明の２次元の実施例を第３図の例につい
て説明した。然し、この発明は第４図に示した３
次元のスピン捩れ形でも実施することが出来るこ
とが理解されよう。このパルス順序は第３図に示
すパルス順序と略同一であるが、主な違いは、第
４図の期間１に印加される選択性RFパルスが、
検査を受ける物体の一層厚手の領域にある核スピ
ンを選択的に励起する様な周波数成分を持つ様に
選ばれていることである。更に、勾配G_zには、
励起する領域を分割するスライスの数と同数の多
重の位相符号化用のプログラム可能な振幅を持た
せる。この目的の為、期間１のRF励起パルスの
周波数帯域幅は所望のスライスの数によつても決
定される。第３図でも第４図でも、必要ではない
が、選択性励起パルスを使うことが望ましいこと
に注意されたい。例えば容積はRF発信コイルの
形状によつて定めることが出来る。

期間２（第４図）の磁界勾配G_zは２つの成分で
構成される。第１の成分は第３図の期間２に印加
されるものと同様な負の位相戻しパルスであつ
て、これは期間１に励起された核スピンの位相戻
しに必要である。勾配の第２の成分は、励起され
た領域から生ずるNMR信号にＺ軸方向の空間情
報を符号化する位相符号化パルスである。勾配
G_zが期間２では１個のパルスとして示してある
が、これは２つの成分の作用が線形に独立してお
り、従つて位相戻し作用及び位相符号化作用を同
時に行う１個のパルスを形成する様に相加えるこ
とが出来るからである。

データ収集に第４図のパルス順序を使う時、位
相符号化勾配G_zの１つの振幅を選択し、再生像
がＹ軸方向に持つ画素の数に等しい数の振幅にわ
たつて、位相符号化勾配G_yを進める間、勾配G_z
の振幅をそのまゝにしておく。その後、勾配G_z
の次の振幅を選択し、その時勾配G_yを再びその
振幅範囲にわたつて順次進める。勾配G_zの各々
の振幅に対してこの過程を繰返す。３次元フーリ
エ変換を利用することにより、像画素データが得
られる。

２次元の実施例の場合と同じく、Ｙ軸方向の位
相制限は、勾配パルスG_yの存在の下に選択性
180゜RFパルスを期間３に印加することによつて
行われる。Ｘ軸方向の帯域幅の減少は帯域波器
によつて行われる。

（２次元の実施例について）大体以上説明した
様なこの発明を、0.3テスラの強度を持つ主磁界
を発生する為に超導電装置を用いたNMR装置で
試験した。（線の対のパターンを形成する為に
NMR作用のない材料の中に封入した水の容積で
構成した）普通の解像度のゴーストを用いて、再
生像を求めた。この発明の考えを利用しない最初
の実験では、2Xのズーム率を達成する為に、横
方向勾配G_x及びG_yの大きさを２倍に増加した。
Ｘ軸方向にもＹ軸方向にも、エイリアシングによ
るゴーストの「折返し」が認められた。これと対
照的に、第３図に示す様に勾配G_yの存在の下に
印加する選択性180゜RFパルスを含めて、こゝで
説明した様なＸ軸及びＹ軸方向の帯域制限を利用
して再生した拡大像は、エイリアシングによる人
為効果が実質的になかつた。

以上の説明から、この発明は余分の図、従つて
走査時間の延長を必要としない様に、Ｙ軸方向に
NMR信号を帯域制限する方法を提供したことが
理解されよう。更に、この発明の方法は、拡大さ
れた視野を勾配装置のイソセンタとは異なる場所
におくことが出来る様にする手段を提供すること
が理解されよう。

この発明を特定の実施例及び例について説明し
たが、以上の説明から、当業者にはこの他の変更
が考えられよう。従つて、特許請求の範囲に記載
された範囲内で、この発明はこゝに具体的に説明
した以外の形で実施することが出来ることを承知
されたい。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は静磁界の中に配置され、選択的な励
起によつて平面状容積を限定したNMRサンプル
を示す図、第１ｂ図、第１ｃ図及び第１ｄ図は第
１ａ図に示した平面状容積の平面図で、この発明
を説明する為の図である。第２図はフーリエ変換
作像方式の特別の場合であるスピン捩れ形順序と
普通呼ばれる種類の従来のNMRパルス順序を示
すグラフ、第３図はこの発明の１実施例を含む２
次元のスピン捩れ形パルス順序を示すグラフ、第
４図はこの発明の３次元のスピン捩れ形パルス順
序を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１エイリアシングによる人為効果のないNMR
像を発生する方法に於て、(a)作像する物体を該物
体の第１の軸線に沿つた向きの均質な磁界の中に
配置し、(b)該物体の予定の領域内にある複数個の
核スピンを共鳴状態に励起し、(c)複数個のプログ
ラム可能な振幅の内の１つの振幅を持つていて、
前記物体の少なくとも１つの別の軸線に沿つた向
きの少なくとも１つの位相符号化磁界勾配を前記
予定の領域に印加し、(d)第１の磁界勾配の存在の
下に選択性反転RFパルスで前記物体を照射して、
前記予定の領域の一部分にある核スピンの焦点合
せを開始し、(e)第２の磁界勾配の存在の下に前記
一部分にある核スピンの焦点合せを行わせて、前
記第２の磁界勾配の方向に於ける位置に応じた周
波数依存性を持つスピンエコー信号を発生し、該
スピンエコー信号は前記第１の磁界勾配の方向に
位相が制限されており、(f)前記スピンエコー信号
を波してその周波数成分を、前記一部分と同じ
所にある第２の磁界勾配に関連する周波数に対応
する周波数に帯域制限し、(g)前記位相符号化勾配
の異なる振幅に対して、前記物体の予定の領域内
にある複数個の核スピンを共鳴状態に励起する工
程(b)から前記スピンエコー信号を波する工程(f)
までを繰返す前に、波信号中の最大周波数を再
生するのに十分な速度で前記スピンエコー信号を
標本化し、(h)標本化したスピンエコー信号をフー
リエ解析して、エイリアシングによる人為効果の
ない前記物体の一部分の像を再生する為の画素像
データを求める工程から成る方法。２特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
記励起する工程が、第３の磁界勾配の存在の下
に、前記第１の軸線に対して垂直な成分を持つ選
択性励起RFパルスで前記物体を照射することか
ら成る方法。３特許請求の範囲２に記載した方法に於て、前
記選択性励起パルスが90゜RFパルスで構成される
方法。４特許請求の範囲３に記載した方法に於て、前
記位相符号化勾配が前記第１の軸線に対して直交
する方法。５特許請求の範囲４に記載した方法に於て、前
記第１の磁界勾配が前記位相符号化勾配と同じ方
向を持つ方法。６特許請求の範囲５に記載した方法に於て、前
記第２の磁界勾配が前記位相符号化勾配及び前記
第３の磁界勾配に対して直交しており、前記第２
の磁界勾配、第３の磁界勾配及び位相符号化勾配
を含む平面の交差により、関連した中心周波数を
持つ像の中心と一致するイソセンタが構成される
様にした方法。７特許請求の範囲６に記載した方法に於て、前
記反転RFパルスが選択性180゜パルスで構成され
る方法。８特許請求の範囲７に記載した方法に於て、前
記90゜RFパルス及び180゜RFパルスが何れもsin
ｘ／ｘ関数によつて変調されており、Ｔを該sin
ｘ／ｘ関数の最初の２つのゼロの間の期間とし
て、前記180゜パルスの帯域幅f_Bが２／Ｔである方
法。９特許請求の範囲７に記載した方法に於て、γ
を磁気回転比、G_yを前記第１の磁界勾配の振幅、
Ｔを前記180゜RFパルスの変調に使われるsin
ｘ／ｘ関数の最初の２つのゼロの間の期間とし
て、前記予定の領域の一部分の視野L_yが次の式 L_y＝１／πγG_yＴによつて定められる方法。１０特許請求の範囲６に記載した方法に於て、
前記像の中心が前記第２の磁界勾配の方向に沿つ
て前記イソセンタから量X₀だけずれていて、G_x
を前記第２の磁界勾配の大きさとして、前記スピ
ンエコー信号が、次の式 Δf_R＝2πγG_xX₀ によつて表わされる量Δf_Rだけ、前記中心周波数
からずれた周波数で受信される様にした方法。１１特許請求の範囲７又は１０に記載した方法
に於て、前記像の中心が前記位相符号化磁界勾配
の方向に沿つて量Y₀だけ前記イソセンタからず
れていて、ｔを時間、f_Bを前記180゜RFパルスの帯
域幅、L_yを前記予定の領域の前記一部分の視野、
更に ω₁＝2πf_BY₀／L_y として、前記180゜RFパルスの振幅が次の式 AM＝sin（πf_Bｔ）／πf_Bｔeⁱ〓^1t で表わされる複素振幅AMを持つ様にした方法。１２特許請求の範囲６、７又は１０のいずれか
一項に記載した方法に於て、工程(c)の前記少なく
とも１つの位相符号化磁界勾配と直交する方向を
持つ別の位相符号化磁界勾配を印加し、該別の位
相符号化磁界勾配は複数個のプログラム可能な振
幅の内の１つの振幅を持ち、前記別の位相符号化
勾配のプログラム可能な全ての振幅に順次進む
間、前記少なくとも１つの位相符号化勾配の振幅
を一定に保つてから、前記少なくとも１つの位相
符号化勾配の異なる振幅を選択する工程を含む方
法。１３特許請求の範囲１２に記載した方法に於
て、前記像の中心が前記位相符号化磁界勾配の方
向に沿つて量Y₀だけイソセンタからずれていて、
ｔを時間、f_Bを前記180゜RFパルスの帯域幅、L_y
を前記予定の領域の前記一部分の視野、且つ ω₁＝2πf_BY₀／L_y として、前記180゜RFパルスの振幅が次の式 AM＝sin（πf_Bｔ）／πf_Bｔeⁱ〓^1t で表わされる複素振幅AMを持つ様にした方法。１４エイリアシングによる人為効果のない
NMR像を発生する装置に於て、(a)作像する物体
を該物体の第１の軸線に沿つた向きの均質な磁界
の中に配置する手段、(b)該物体の予定の領域内に
ある複数個の核スピンを共鳴状態に励起する手
段、(c)複数個のプログラム可能な振幅の内の１つ
の振幅を持つていて、前記物体の少なくとも１つ
の別の軸線に沿つた向きの少なくとも１つの位相
符号化磁界勾配を前記予定の領域に印加する手
段、(d)第１の磁界勾配の存在の下に選択性反転
RFパルスで前記物体を照射して、前記予定の領
域の一部分にある核スピンの焦点合せを開始する
手段、(e)第２の磁界勾配の存在の下に前記一部分
にある核スピンの焦点合せを行わせて、前記第２
の磁界勾配の方向に於ける位置に応じた周波数依
存性を持つスピンエコー信号を発生させる手段で
あつて、該スピンエコー信号の位相が前記第１の
磁界勾配の方向に制限されるようにする手段、(f)
前記スピンエコー信号を波してその周波数成分
を、前記一部分と同じ所にある第２の磁界勾配に
関連する周波数に対応する周波数に帯域制限する
手段、(g)前記位相符号化勾配の異なる振幅に対し
て、前記物体の予定の領域内にある複数個の核ス
ピンを共鳴状態に励起する手段(b)から前記スピン
エコー信号を波する手段(f)までを順次繰返し作
動して、波信号中の最大周波数を再生するのに
十分な速度で前記スピンエコー信号を標本化する
手段、(h)標本化したスピンエコー信号をフーリエ
解析して、エイリアシングによる人為効果のない
前記物体の一部分の像を再生する為の画素像デー
タを求める手段、を有する装置。１５特許請求の範囲１４に記載した装置に於
て、前記励起する手段(b)が、第３の磁界勾配の存
在の下に、前記第１の軸線に対して垂直な成分を
持つ選択性励起RFパルスで前記物体を照射する
手段を有する装置。１６特許請求の範囲１５に記載した装置に於
て、前記選択性励起パルスが90゜RFパルスで構成
されている装置。１７特許請求の範囲１６に記載した装置に於
て、前記位相符号化勾配が前記第１の軸線に対し
て直交している装置。１８特許請求の範囲１７に記載した装置に於
て、前記第１の磁界勾配が前記位相符号化勾配と
同じ方向を持つ装置。１９特許請求の範囲１８に記載した装置に於
て、前記第２の磁界勾配が前記位相符号化勾配及
び前記第３の磁界勾配に対して直交しており、前
記第２の磁界勾配、第３の磁界勾配及び位相符号
化勾配を含む平面の交差により、関連した中心周
波数を持つ像の中心と一致するイソセンタが構成
される様にした装置。２０特許請求の範囲１９に記載した装置に於
て、前記反転RFパルスが選択性180゜パルスで構
成されている装置。２１特許請求の範囲２０に記載した装置に於
て、前記90゜RFパルス及び180゜RFパルスが何れも
sin ｘ／ｘ関数によつて変調されており、Ｔを該
sin ｘ／ｘ関数の最初の２つのゼロの間の期間と
して、前記180°パルスの帯域幅f_Bが２／Ｔである
装置。２２特許請求の範囲２０に記載した装置に於
て、γを磁気回転比、G_yを前記第１の磁界勾配
の振幅、Ｔを前記180゜RFパルスの変調に使われ
るsin ｘ／ｘ関数の最初の２つのゼロの間の期間
として、前記予定の領域の一部分の視野L_yが次
の式 L_y＝１／πγG_yＴによつて定められている装置。２３特許請求の範囲１９に記載した装置に於
て、前記像の中心が前記第２の磁界勾配の方向に
沿つて前記イソセクタから量X₀だけずれていて、
G_xを前記第２の磁界勾配の大きさとして、前記
スピンエコー信号が、次の式 Δf_R＝2πγG_xX₀ によつて表わされる量Δf_Rだけ、前記中心周波数
からずれた周波数で受信される様にした装置。２４特許請求の範囲２０又は２３に記載した装
置に於て、前記像の中心が前記位相符号化磁界勾
配の方向に沿つて量Y₀だけ前記イソセンタから
ずれていて、ｔを時間、f_Bを前記180゜RFパルスの
帯域幅、L_yを前記予定の領域の前記一部分の視
野、更に ω₁＝2πf_BY₀／L_y として、前記180゜RFパルスの振幅が次の式 AM＝sin（πf_Bｔ）／πf_Bｔeⁱ〓^1t で表わされる複素振幅AMを持つ様にした装置。２５特許請求の範囲１９、２０又は２３のいず
れか一項に記載した装置に於て、前記手段(c)の前
記少なくとも１つの位相符号化磁界勾配と直交す
る方向を持つ別の位相符号化磁界勾配を印加する
手段を有し、該別の位相符号化磁界勾配は複数個
のプログラム可能な振幅の内の１つの振幅を持
ち、また更に、前記別の位相符号化勾配のプログ
ラム可能な全ての振幅に順次進む間、前記少なく
とも１つの位相符号化勾配の振幅を一定に保つて
から、前記少なくとも１つの位相符号化勾配の異
なる振幅を選択する手段を含む装置。２６特許請求の範囲２５に記載した装置に於
て、前記像の中心が前記位相符号化磁界勾配の方
向に沿つて量Y₀だけイソセンタからずれていて、
ｔを時間、f_Bを前記180゜RFパルスの帯域幅、L_y
を前記予定の領域の前記一部分の視野、且つ ω₁＝2πf_BY₀／L_y として、前記180゜RFパルスの振幅が次の式 AM＝sin（πf_Bｔ）／πf_Bｔeⁱ〓^1t で表わされる複素振幅AMを持つ様にした装置。