JPH028664B2 - - Google Patents

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JPH028664B2
JPH028664B2 JP58120124A JP12012483A JPH028664B2 JP H028664 B2 JPH028664 B2 JP H028664B2 JP 58120124 A JP58120124 A JP 58120124A JP 12012483 A JP12012483 A JP 12012483A JP H028664 B2 JPH028664 B2 JP H028664B2
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JP
Japan
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pulse
gradient
period
nmr
imaging
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JP58120124A
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Aran Ederusutein Uiriamu
Aasaa Botomurei Hooru
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPH028664B2 publication Critical patent/JPH028664B2/ja
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は核磁気共鳴（NMR）方法に関す
る。
更に具体的に云えば、この発明は不完全な180゜
無線周波（RF）パルスが原因で生ずる疑似自由
誘導減衰（FID）NMR信号の影響をなくした改
良されたNMRイメージング方法に関する。
NMRイメージング方法は、イメージング・サ
ンプルの選ばれた領域内にある核スピンからの
NMRイメージング情報を得る為に、パルス形磁
界勾配とパルス形RF磁界の組合せを利用してい
る。イメージング・サンプルは静磁界B0の中に
位置ぎめするのが典型的である。磁界B0の効果
は、正味の磁気モーメントを持つ核スピンを分極
して、多数のスピンが磁界と整合し、相加わつて
正味の磁化Ｍを発生することである。個別の分極
した核スピン、従つて磁化Ｍが、次の式で表わさ
れる周波数ωで共鳴する（磁界B0の軸線の周り
に歳差運動をする）。
ω＝γB0 (1) こゝでγは磁気回転比（各々のNMR同位元素
に対して一定）である。後で更に詳しく説明する
が、空間情報をNMR信号に符号化する為に磁界
勾配が必要である。或るイメージング容積に沿つ
た磁界勾配が位置の関数であれば、周波数ωも同
じである。実際、イメージング勾配が直線的であ
れば、周波数スペクトルは、勾配の方向に沿つて
NMR信号の分布の１次元投影である。
RF磁界パルスが、核スピンを共鳴状態に励起
するのに使われる磁界B0に対して直交する向き
に差し向けられる。共鳴状態を誘起するのに必要
なRFパルスの周波数は、式(1)によつて表わされ
た共鳴周波数と同じである。普通使われる２種類
のRF磁界パルスは90゜及び180゜パルスである。
90゜RFパルスは、実験室の基準フレームに対し、
磁界B0の方向の周りに共鳴周波数ωで回転する
基準フレーム内で、磁化Ｍを印加されたRF磁界
ベクトルによつて定められた軸線の周りに90゜回
転させる。この為、磁界B0の方向がデカルト座
標系のＺ軸の正の方向であると仮定すれば、
RF90゜パルスはB0に沿つた磁化Ｍを例えばＸ軸及
びＹ軸によつて定められた横方向平面へと回転さ
せる。同様に、180゜RFパルスはB0に沿つた磁化
Ｍを磁界B0の軸線の周りに180゜（例えばＺ軸の正
の方向からＺ軸の負の方向へ）回転させる。
横方向平面まで90゜まで回転するか、或いは磁
化Ｍが横方向平面内のベクトル成分を持つ様な他
の或る角度だけ回転した核スピンは、FID NMR
信号を発生し、これはRF励磁が終了した時に観
測し得る。FID信号は、横方向に平面に沿つて感
知能力を持つ様に配置された受信コイルによつて
検出することが出来る。核スピンが静磁界B0の
方向から180゜反転した場合、NMR FID信号は観
測されない。これは、この状態では磁化Ｍが受信
コイルの平面内の成分を持たないからである。理
想的な180゜RFパルスの場合はこうなるが、実際
に180゜パルスが理想的であることは滅多になく、
事実上全ての場合、小さな疑似FIDが180゜パルス
の直後に発生する。このFIDが発生するのは、
180゜RFパルスが正確に180゜でない為である。これ
が例えば160゜に設定されているとすると、前に励
起されていなかつたスピンが20゜RFパルスが印加
された場合と同じことになつて、疑似FID信号が
起る。或る場合には、イメージング・サンプルを
照射する為に使われるRF発信コイルが非均質の
磁界を発生し、この為、イメージング・サンプル
の一部分は正確な180゜パルスを受取らず、従つて
横方向平面内のFID成分に寄与する。或るNMR
手法は選択性180゜RFパルスを利用して、核スピ
ンをイメージング・サンプルの平面状部分内で
180゜反転しながら、この部分の外側のスピンには
実際に影響がない様にする。この場合、180゜RF
パルスによつて選択性に反転された核スピンの平
面状部分に接する領域は、実際に90゜RFパルスを
受け、従つて大きなFIDを発生する。
NMR像に対する180゜RFパルスの不完全さの影
響は非常に重大になることがある。疑似FID信号
が十分長く持続すると、それがイメージングの為
の空間符号化情報を含む所望のNMR信号と相加
わる。疑似FID信号は異なつた空間的な符号化を
持つているから、これが再生像にアーチフアクト
を生ずる。選択性180゜パルスの場合、疑似信号は
選択性180゜RFパルスを使いものにならなくする
ことがある。
この発明のNMRパルス順序は、不完全な
180゜RFパルスが原因で生ずる疑似FID NMR信
号の影響をなくす。90゜パルス又は180゜パルスの
何れかの位相を交互に変えて、所望の信号を解析
する時、疑似FID信号が相殺する様にすることが
出来る。この発明をNMRイメージング方法につ
いて説明するが、この発明の用途はそれに限られ
ない。この発明は不完全な180゜RFパルスが原因
で生ずる疑似FID信号が望ましくない効果を発生
する様なこの他のNMR方法に適用することが出
来る。この様な１つの方法は、局部NMR分光法
に選択性180゜RFパルスを使うことである。別の
方法は、局部血流測定に選択性180゜RFパルスを
使うことである。この発明は、特願昭58−58823
号（特開昭58−200145号）に記載されている様な
３次元NMRイメージング方法にも適用すること
が出来る。
不完全な180゜RFパルスが原因で生ずる疑似
FID NMR信号の影響が、連続的なNMRパルス
順序で選択性90゜RFパルスの位相を交互に変え、
交互のNMR信号を減算することによつて克服さ
れる。90゜RFパルスによつて発生される所望の
NMR信号は強められるが180゜RFパルスによつて
発生される疑似FID信号は相殺される。
疑似FID信号の影響を除く別の方法は、相次ぐ
NMRパルス順序で180゜RFパルスの位相を交互に
変え、相次ぐNMR信号を加算することである。
この場合、疑似FID信号が移相によつて相殺され
るが、所望のNMR信号は強められる。
この発明の目的は、不完全な180゜RFパルスが
原因で生ずる疑似FID NMR信号の影響をなくす
改良されたNMR方法を提供することである。
この発明の別の目的は、不完全な180゜RFパル
スが原因で生ずる疑似FID NMR信号による像の
アーチフアクトをなくす改良されたNMRイメー
ジング・パルス順序を提供することである。
この発明に特有と考えられる特徴は特許請求の
範囲に具体的に記載してあるが、この発明自体の
構成、作用並びにその為の目的及び利点は、以下
図面について説明する所から最もよく理解されよ
う。
この発明によつて発生されるNMRイメージン
グ・パルス順序は、最初に第１図を参照すれば一
番判り易い。第１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の中に配置され
たイメージング・サンプル１００を示す、Ｚ軸は
サンプル１００の長軸又は円筒軸１０６と一致す
る様に選ばれている。座標系の原点はイメージン
グ・サンプルの中心にとるが、これは、後で説明
する様な選択性励起方法によつて選択される平面
状薄片又はイメージング容積１０５の中心でもあ
る。例えば部分１０５に対応する１個の平面状画
像は、第３図、第５図及び第７図に示すパルス順
序の何れか１つを使つて得られる空間情報を用い
て再生することが出来る。これらの各々のパルス
順序は後で詳しく説明する。典型的には平面状薄
片１０５の厚さΔzは約２乃至15ミリである。
第２図はサンプル１００（第１図）内の部分１
０５に対応するNMR部分像１０５ａを概略的に
示す。この場合、サンプルは、典型的には水分が
大きい生体の組織を模擬して水を充たしたびんに
選ばれている。像１０５ａは水を充たしたびんの
薄片１０５内の陽子（水素の原子核）の分布を表
わしており、従つて、一様な陽子の分布を示して
いる。
第３図のＡで示したNMRパルス順序を使うこ
とによつて得られたイメージング情報から構成さ
れた像１０５ａは、（第３図の期間３の間に発生
する）不完全な180RFパルスが原因で生じた疑似
FID NMR信号（第３図の期間４の間に発生す
る）に起因するしまのアーチフアクト１２を持つ
ている。第３図に示すパルス順序は２次元フーリ
エ変換イメージング方法の１例である。アーチフ
アクトが線ｙ＝０（第１図）に沿つている。こゝ
でｙは（後で詳しく説明する）位相符号化勾配の
方向である。
第７図は多重角度投影再生形NMRイメージン
グ方法を示す。この方法では、（イメージング容
積の外側で生ずる）疑似FID信号を所望のNMR
信号と共にイメージング勾配（後で詳しく説明す
る）の方向に投影することが原因で、像のアーチ
フアクトが生ずる。この場合、疑似FIDが、信号
対雑音比、並びにそれに伴つて再生像の品質に劣
化を招く。
この発明が更によく理解される様に、最初に第
３図に示すパルス順序Ａを説明する。このパルス
順序では、こゝで説明する他のパルス順序でも同
じであるが、イメージング・サンプルが静磁界
B0の中に位置ぎめされる。この為、静磁界は
NMRパルス順序を示す全ての図面で省略されて
いる。更に、各々のパルス順序で、NMR信号の
空間的な位置を定める為に磁界勾配が必要であ
る。典型的には、３つのこういう勾配が必要であ
る。
Gx（ｔ）＝δB0／δx (2) Gy（ｔ）＝δB0／δy (3) Gz（ｔ）＝δB0／δz (4) 勾配Gx、Gy、Gzはイメージング容積１０５
（第１図）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。これ
らの勾配に関連した磁界を夫々bx、by、bzで表
わす。即ち、イメージング容積内で、 bx＝Gx（ｔ）ｘ (5) by＝Gy（ｔ）ｙ (6) bz＝Gz（ｔ）ｚ (7) 平面状部分１０５（第１図）の核スピンの選択
は、第３図の横軸に示す期間１の間に行なわれ
る。この期間で正の磁界勾配Gzを印加して、イ
メージング・サンプル１００が勾配Gzと静磁界
B0とで構成されたＺ軸方向の合計磁界の作用を
受ける様にする。大体期間１の中点で、その磁界
強度が式(1)によつて予測される様な平面状部分１
０５（第１図）にある核スピンを選択的に励起す
る様に選ばれた周波数成分を持つ選択性90゜RFパ
ルスでサンプルが照射される。領域１０５の外側
の核スピンはこのRFパルスの影響を実質的に受
けないまゝでいる。従つて、90゜RFパルスが「選
択性」であることは明らかである。
期間１の終りに、平面状部分１０５内の核スピ
ンが横方向平面に回転しており、それらは同じ周
波数で歳差運動をするが、期間１の後半の間の
Gzの位相外し効果により、互いに位相がずれて
いる。期間１の正の勾配Gzに対して次の様な関
係 ∫2dtGz＝−１／2∫1dtGz (8) を持つ負の勾配Gz（位相戻しパルス）を印加する
ことにより、核スピンの位相戻しが行なわれる。
こゝで∫2は勾配Gzの波形の期間２にわたる時間
積分であり、∫1は勾配Gzの波形の期間１にわた
る時間積分である。
期間２に負の勾配Gzを印加するのと同時に、
ny個の異なる振幅（破線で示す）の内の１つを
持つ位相符号化勾配Gyを印加する。勾配Gyが、
Ｙ軸方向のサンプル１００の全長にわたり、2π
の整数倍だけ、核スピンの向きに捩れを導入する
ことにより、Ｙ軸方向に空間情報を符号化する。
最初の位相符号化勾配を印加した後、核スピンは
１ターンの螺旋に捩れる。勾配Gyの相異なる
各々の振幅により、捩れ（位相符号化）の程度が
異なる。勾配Gyの振幅の数nyは、再生像がＹ軸
方向に持つ画像の数に等しくなる様に選ぶ。第３
図のパルス順序は、勾配Gyのny個の相異なる振
幅に対して繰返して、期間４及び５に、ny個の
NMRスピン・エコー信号を発生する。実際に
は、信号対雑音比を改善する為に、勾配Gyを進
める前に、信号は何回か平均化する。典型的には
nyは128又は256である。
やはり期間２に、正の磁界勾配Gxが印加され
て、核スピンをＸ軸方向に予定量だけ位相外れさ
せる。期間３に印加される180゜RFパルスが核ス
ピンの位相外れの方向を逆転し、この為、核スピ
ンが再び位相戻しをして、NMRスピン・エコー
信号（期間４及び５）を発生する。このスピン・
エコー信号は、イメージング勾配Gxが一定であ
る時に観測することが出来る。位相外し勾配及び
180゜RFパルスがないと、NMR信号は期間２の終
り並びに期間３の初め近くの或る時点で発生す
る。この様なNMR信号から有用な空間情報を得
るのは困難である。これは、イメージング勾配
Gxが過渡的であつて、その正確な強度が判らな
い有限の期間があるからである。その結果得られ
る空間情報は歪みがひどく、使うことが出来ない
のが普通である。
期間３において（勾配コイルの電流が低下して
静まるまでの時間、典型的には0.1乃至１ミリ秒
の短い時間の後に）180゜RFパルスが印加される。
この180゜RFパルスは選択性90゜RFパルスからは時
間τa後に印加される（ここでτaは90゜RFパルスの
平均印加時点と180゜RFパルスの平均印加時点と
の間の期間であり、典型的には約５ミリ秒であ
る）。期間２及び４の勾配Gxは次の関係を充たす
様に選ばれる。
∫2Gxdt＝∫4Gxdt (9) こゝで∫は勾配Gxの波形の期間２にわたる時
間積分であり、∫4は勾配Gxの波形の期間４にわ
たる時間積分である。この時、スピン・エコー信
号は２つのスピン・エコー信号成分の合成であ
る。２つの信号成分の内の１番目は、静磁界B0
の固有の非均質性によつて位相外れした核スピン
の位相戻しによるものである。スピンが位相戻し
によつて、180゜RFパルスを印加してから期間τa
後にスピン・エコー信号を発生する。２番目のス
ピン・エコー信号成分は期間２に（勾配Gxによ
つて）位相外れした核スピンの反転によるもので
あり、この核スピンも位相戻しによつて、式(9)の
条件が充たされゝば、180゜RFパルスを印加して
から期間τa後にスピン・エコー信号を発生する。
静磁界B0の非均質性の影響を克服する方法が、
特願昭58−16845号（特開昭58−151545号）に記
載されている。
磁界勾配Gxが期間２では正弦の正の半分とし
て示されているが、式(9)を充たせば、任意の形で
あつてよい。例えば、勾配Gxはガウス形又は矩
形にすることが出来る。
Ｘ軸方向の空間的な弁別を行なう為、期間４及
び５の核スピン・エコーは、イメージング勾配
Gxの存在の下に、この期間の間、nx回（直角
に）標本化される。こゝでnxは典型的にはnyに
等しく、画像がＸ軸方向に持つ画素の数に等し
い。公知の不連続２次元フーリエ変換方法による
解析により、イメージング部分１０５がnx・ny
個の画素に分割され、これらを使つて第１図の像
１０５ａの様な像を再生することが出来る。
時間目盛の１例が第３図の横軸と平行に示され
ている。
期間４及び５のNMRスピン・エコー信号は、
期間３に印加された不完全な180゜RFパルスが原
因で生じた疑似FID信号による分をも含んでいる
ことに注意されたい。疑似FID信号は期間３に
180゜RFパルスを印加した直後に発生し、スピ
ン・エコー信号を標本化する期間４及び５にまで
（図示の様に）及ぶことがある。疑似FID信号が
第２図に示したしまのアーチフアクト１２の原因
である。
（第３図のＢに示す様な）パルス順序の相次ぐ
印加の際、90゜RFパルスの位相を180゜変えれば、
疑似FID信号の影響をなくすことが出来る。この
結果、90゜パルスによるスピン・エコー信号も
（図示の様に）移相し、これに対して期間４−５
及び４ａ−５ａの（180゜パルスによる）疑似FID
信号は影響を受けない。この為、交互の90゜RFパ
ルスによつて発生されたスピン・エコー信号を減
算すれば、それらは強め合う。180゜RFパルスに
よる疑似FID信号があるとすれば、それは相次ぐ
順序で変わらずにおり、減算された時、相殺す
る。この減算は、所望のスピン・エコー信号に直
流オフセツトがある場合、それを除くという別の
利点もある。直流オフセツトは、装置の電子回路
によつてNMRスピン・エコー信号に重畳される
小さい電圧（マイクロボルト程度）であり、余部
の、像のアーチフアクトの原因になる。
90゜RFパルスの位相を変える方法は、第４ａ図
乃至第４ｃ図を参照すれば一番判り易い。第４ａ
図は普通の振幅変調器に印加されるRF搬送波及
びガウス形パルスを示している。この結果得られ
る90゜RFパルスはガウス形の包絡線を持つてい
る。第４ｂ図は第４ａ図と同様であるが、RF搬
送波が第４ａ図の搬送波に対して180゜位相がずれ
ている。この結果、夫々の90゜RFパルスも同じく
互いに位相がずれている。従つて、第４ａ図の
90゜パルスが第３図の期間１に印加され、第４ｂ
図の90゜RFパルスが次のパルス順序の期間１ａに
印加される場合、その結果得られるスピン・エコ
ー信号も位相がずれている。期間３及び３ａに印
加された180゜RFパルスが原因で生ずる疑似FID
信号は影響を受けない。こうして、交互のスピ
ン・エコー信号を減算すればそれらは強め合う
が、疑似FID信号は相殺される。同様に、直流オ
フセツトは位相交番によつて影響を受けないの
で、相殺される。
第４ｃ図は位相交番形90゜RFパルスを発生する
別の方法を示す。この場合、第４ａ図に示すRF
搬送波の位相は一定に保ち、ガウス形パルスの極
性を反転する。この為、第４ａ図の90゜パルスは
第４ｃ図に示すパルスに対して180゜位相がずれて
いる。
疑似FID信号の影響をなくす別の方法では、期
間３及び３ａに印加される180゜RFパルスを移送
することにより、第５図の相次ぐ期間４−５及び
４ａ−５ａに於ける疑似信号の位相を交互に変え
ることが出来る。即ち、第６ａ図に示す180゜RF
パルスが期間３に印加され、次のパルス順序で、
180゜RFパルスを第６ｂ図に示す様に180゜移相すれ
ば、この結果得られるFID信号は互いに180゜位相
がずれている。従つて、相次ぐスピン・エコー信
号を加算した時、それらは強め合うが、FID信号
は相殺される。第６ａ図及び第６ｂ図に示す
180゜RFパルスは選択性であつても非選択性であ
つてもよい。この場合、直流オフセツトは相殺さ
れないので、別の手段によつて除かなければなら
ないことに注意されたい。期間３及び３ａの位相
交番形180゜RFパルス及び位相反転FID信号を別
とすれば、第５図は第３図と同じである。
90゜RFパルスがガウス形パルスによつて振幅変
調される場合を説明したが、この他の周波数選択
性パルスを用いてもよい。例えば、RF搬送波は、
ｔを時間、ｂを定数として、波形（sinbt）／bt
を持つ信号によつて振幅変調することが出来る。
この時、部分１０５（第１図）の断面形は矩形に
なる。ガウス形変調RFパルスでは、部分１０５
はガウス形の断面形になる。
第７図は多重角度投影形再生によつてイメージ
ング・データを得る為に使われるNMRパルス順
序を示す。このパルス順序で、疑似FID NMR信
号の影響を除く態様は第３図又は第５図の場合と
同様である。即ち、90゜RFパルスを移相して交互
のスピン・エコー信号を減算するか、又は
180゜RFパルスの位相交番によりスピン・エコー
信号を加算することは、前に説明した通りであ
る。
第７図のパルス順序では、勾配Gx及びGyの波
形の時間積分は次の様に選ばれる。
∫2Gxdt＝∫4Gxdt （12） ∫Gydt＝∫4Gydt （13） これによつて、期間３に於ける180゜RFパルス
の平均印加時から期間τa後に核スピンの位相戻
しが行なわれることが保証される。この様にし
て、期間５のスピン・エコーに対する静磁界の固
有の非均質性の影響が、実質的に前に第３図につ
いて説明した様に克服される。期間２ａ及び４ａ
の勾配Gx及びGyの間にも同様な関係が存在す
る。
第７図のパルス順序を用いたイメージング情報
は、夫々Ｘ軸及びＹ軸の方向に向けたイメージン
グ勾配Gx及びGyの存在の下に、期間４−５及び
４ａ−５ａのスピン・エコー信号を観測すること
によつて得られる。勾配Gx及びGyの大きさは、
１個の投影角度であるθの各々の値に対し、期間
４−５及び４ａ−５ａでは一定である。然し、投
影角度が変わると、勾配の新しい大きさはGx＝
ｇ cos θ及びGy＝ｇ sin θによつて決めら
れる。こゝでθは、期間４−５又は４ａ−５ａの
間の１回の投影の角度であり、ｇは定数である。
勾配磁界Gx及びGyの和である磁界勾配の存在の
下に、スピン・エコー信号を観測する。磁界勾配
Gx及びGyのベクトル加算により、イメージング
平面内の角度θの所に合成半径方向磁界が発生さ
れる。この平面全体からの空間情報が半径方向勾
配の方向に符号化される。平面状部分１０５全体
をイメージングするのに十分な情報を得る為、例
えば1゜間隔で投影角度θを変えて、180゜の円弧の
少なくとも180回の投影から空間データを収集す
ることにより、多重投影が行なわれる。各々の投
影に対応する信号のフーリエ変換により、その方
向に於けるNMR信号の空間分布が得られる。計
算機式断層撮影像を再生するのに使われる様な公
知の計算機再生アルゴリズを用いて、全ての投影
から画像が再生される。
第８図はこゝに説明したこの発明のNMRパル
ス順序に用いるのに適したNMRイメージング装
置の主な部品の簡略ブロツク図である。装置全体
を４００で示してあるが、これは汎用ミニコンピ
ユータ４０１を用い、これがデイスク記憶装置４
０３及びインターフエイス装置４０５に機能的に
結合されている。RF発信器４０２、信号平均化
装置４０４、ｘ、ｙ、ｚ勾配コイル４１６，４１
８，４２０を夫々付勢する為の勾配電源４０６，
４０８，４１０が、インターフエイス装置４０５
を介してミニコンピユータ４０１に結合される。
RF発信器４０２がミニコンピユータ４０１か
らのパルス包絡線によつてゲートされ、被検体の
共鳴状態を励起するのに必要な変調を持つRFパ
ルスを発生する。RFパルスが、イメージング方
法に応じて、100ワツトから数キロワツトまで変
化するレベルまで、RF電力増幅器４１２で増幅
され、発信コイル４２４に印加される。全身のイ
メージングの様な大きなサンプル様式に対し、並
びに大きなNMR周波数帯域幅を励起するのに持
続時間の短いパルスが必要な場合、高い電力レベ
ルが必要である。
NMR信号が受信コイル４２６によつて感知さ
れ、低雑音前置増幅器４２２によつて増幅され、
更に増幅、検出並びに波作用を行なう為に、受
信器４１４に印加される。次に信号がデイジタル
化され、信号平均化装置４０４によつて平均化作
用を受け、ミニコンピユータ４０１によつて処理
される。前置増幅器４２２及び受信器４１４は、
発信の間、能動形ゲート作用又は受動形フイルタ
作用により、RFパルスから保護される。
ミニコンピユータ４０１が、NMRパルスに対
するゲート及び包絡線変調、前置増幅器及びRF
電力増幅器に対する消去作用、及び勾配電源に対
する電圧波形を供給する。更にミニコンピユータ
は、フーリエ変換、像の再生、データの用作
用、像の表示、及び記憶機能の様なデータ処理を
も行なう（これら全ては、ミニコンピユータによ
つて普通に行なわれる動作であり、従つてその機
能だけを述べた）。
希望によつては、発信及び受信RFコイルは１
個のコイルで構成することが出来る。この代り
に、電気的に直交する２つの別々のコイルを用い
てもよい。後者は、パルス発信の間、受信機に対
するRFパルスが少なくなるという利点がある。
何れの場合も、コイルの磁界は磁石４２８（第８
図）によつて発生される静磁界B0の方向と直交
する。コイルはRFシールド・ケージに封入する
ことにより、装置の他の部分から隔離される。典
型的な３つのRFコイルの設計が第９ａ図、第９
ｂ図及び第９ｃ図に示されている。これらの何れ
のコイルも、Ｘ軸方向のRF磁界を発生する。第
９ｂ図及び第９ｃ図に示すコイルの設計は、サン
プル室の軸線が主磁界B0（第１図）と平行である
様な磁気的な形状の場合に適している。第９ａ図
に示す設計は、サンプル室の軸線が主磁界B0（図
に示してない）に対して垂直である様な形状に適
用し得る。
夫々勾配Gx，Gz及びGyを発生する為に、磁界
勾配コイル４１６，４１８，４２０（第８図）が
必要である。こゝで説明したイメージング・パル
ス順序では、勾配はサンプル容積にわたつて単調
で直線的でなければならない。単調でない勾配磁
界はNMR信号データにアリアシングと呼ばれる
劣化を招き、この結果像に著しいアーチフアクト
が生ずる。直線的でない勾配は像の幾何学的な歪
みを招く。
サンプル室の軸線が主磁界B0と平行である様
な磁石形状に対して適した勾配コイルの設計が、
第１０ａ図及び第１０ｂ図に示されている。各々
の勾配Gx，Gyが、第１０ａ図に示す組３００及
び３０２の様な一組のコイルによつて発生され
る。第１０ａ図に示すコイルの組は勾配Gxを発
生する。勾配Gyを発生するコイルの組は、勾配
Gxを発生するコイルに対し、サンプル室の円筒
軸線１０６（第１図）の周りに90゜回転している。
Ｚ軸方向の勾配は、第１０ｂ図に示すコイル４０
０及び４０２の様な１対のコイルによつて発生さ
れる。
以上説明した所から、この発明のNMRパルス
順序が、不完全な180゜RFパルスによつて発生さ
れる疑似FID信号の影響をなくす改良された
NMR方法となることは明らかであろう。この発
明をNMRイメージングに用いると、疑似FID信
号による像のアーチフアクトをなくす改良された
NMRパルス順序が得られる。
この発明を特定の実施例及び例について説明し
て来たが、当業者には、以上説明した所から、こ
の他の変更が考えられよう。従つて、この発明
は、特許請求の範囲の記載に定められる範囲内
で、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１図は静磁界の中に配置されていて、選択的
な励起によつて平面状イメージング容積が限定さ
れたNMRイメージング・サンプルを示す図、第
２図は不完全な180゜RFパルスの結果として、２
次元フーリエ変換イメージング方法で発生するし
まのアーチフアクトを示すNMR像を概略的に示
す図、第３図は２次元フーリエ変換NMRイメー
ジング順序を示しており、この発明を利用して疑
似FID信号の影響を除く動作の説明に使われてい
る。第４ａ図乃至第４ｃ図はガウス形包絡線を持
つていて、この発明に使うことが出来る位相交番
形90゜RFパルスを示す。第５図は第３図と同様で
あるが、疑似FID信号の影響をなくす為に位相交
番形180゜RFパルスを用いたパルス順序を示す。
第６ａ図及び第６ｂ図は疑似FID信号の影響をな
くす為にこの発明で役立つ位相交番形180゜RFパ
ルスを示す。第７図は多重角度投影再生形NMR
イメージング・パルス順序にこの発明を用いた場
合を示すパルス順序を示す。第８図は第３図、第
５図及び第７図に示すNMRパルス順序を発生す
るのに適したNMRイメージング装置の主な部品
の簡略ブロツク図、第９ａ図はサンプル室が静磁
界に対して垂直である様な形状の場合に使われる
RFコイルの設計を示す図、第９ｂ図及び第９ｃ
図はサンプル室の軸線が静磁界と平行である様な
磁気的な形状の場合に適したRFコイルの設計を
示す図、第１０ａ図は勾配Gx及びGyを発生する
のに適した２組のコイルを示す図、第１０ｂ図は
勾配Gzを発生するのに適したコイルの形を示す
図である。 １００：イメージング・サンプル、１０５：イ
メージング容積。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 疑似FID NMR信号及び所望のNMRスピ
    ン・エコー信号の間の干渉を避ける様に、不完全
    な180゜RFパルスによつて発生された疑似FID
    NMR信号の影響を克服する方法に於て、(a)
    NMRイメージング・サンプルの第１の軸線に沿
    つて静磁界を保ち、(b)第１の予定の期間の間、前
    記サンプルを第１の選択性RFパルスで照射して、
    該サンプル内の第１の複数個の核スピンを励起
    し、(c)第２の期間の間、前記イメージング・サン
    プルを180゜RFパルスで照射し、この時該180゜RF
    パルスの固有の不完全さにより、前記イメージン
    グ・サンプル内の第２の複数個の核スピンが前記
    静磁界の方向に対して180゜以外の角度だけ向きを
    変え、最後に記載した核スピンは、前記180゜RF
    パルスが終了した時、疑似FID NMR信号を発生
    し、(d)前記180゜RFパルスを印加した後の第３の
    予定の期間に、前記第１の複数個のスピンによつ
    て発生される第１の成分並びに前記第２の複数個
    の核スピンによつて発生される第２の成分で構成
    されたNMR信号を標本化し、(e)次いで、前記第
    １の複数個の核スピンによつて発生される対応す
    るNMR信号に180゜の移相が生じるように前記第
    １のRFパルスの位相を変えて前記工程(a)から前
    記工程(d)までの順序を繰返して、この結果得られ
    た標本化されたNMR信号を最初に得られた標本
    化されたNMR信号から減算した時に前記疑似
    FID信号が相殺される様にする工程を有する方
    法。 ２ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
    記選択性RFパルスが90゜RFパルスで構成される
    方法。 ３ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
    記周波数選択性パルスが、ｂを定数、ｔを時間と
    して、（sin bt／bt）によつて表わされる信号に
    よつて変調された搬送波で構成される方法。 ４ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
    記90゜RFパルスがガウス形振幅変調搬送波で構成
    される方法。 ５ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
    記180゜RFパルスが選択性180゜RFパルスで構成さ
    れている方法。 ６ 疑似FID NMR信号と所望のNMRスピン・
    エコー信号との干渉を避ける様に疑似FID NMR
    信号の影響を克服する方法に於て、(a)NMRイメ
    ージング・サンプルの第１の軸線に沿つて静磁界
    を保ち、(b)第１の予定の期間の間、第１の磁界勾
    配パルスの存在の下に前記イメージング・サンプ
    ルを選択性RFパルスで照射することにより、前
    記イメージング・サンプルの平面状部分にある第
    １の複数個の核スピンを選択的に励起し、(c)第２
    の予定の期間の間、前記イメージング・サンプル
    の第２の軸線に沿つて少なくとも１つの位相外し
    磁界勾配パルスを印加して、前記励起された核ス
    ピンの位相外しを起し、(d)第３の期間の間、前記
    イメージング・サンプルを180゜RFパルスで照射
    して、前記励起された核スピンの位相戻しを開始
    し、この時、前記180゜RFパルスの固有の不完全
    さにより前記イメージング・サンプル内の第２の
    複数個の核スピンは前記静磁界の方向に対して
    180゜以外の角度だけ向きを変え、最後に記載した
    核スピンが前記静磁界の方向に対して横方向の正
    味の核磁化成分を生じ、該成分が、前記180゜RF
    パルスが終了した時、疑似FID NMR信号を発生
    し、(e)第４の予定の期間の間、前記位相外し勾配
    と同じ方向を持つ少なくとも１つのイメージング
    勾配を印加して、前記励起された核スピンの位相
    戻しによつて核スピン・エコー信号が発生される
    様にし、(f)前記イメージング勾配の存在の下に前
    記スピン・エコー信号を標本化し、(g)次いで前記
    選択性RFパルスの位相を180゜変えて前記工程(b)
    から前記工程(f)までの順序を繰返して、対応する
    スピン・エコー信号に180゜の移相を発生させて、
    この結果得られた標本化されたスピン・エコー信
    号を最初に得られた標本化されたスピン・エコー
    信号から減算した時にスピン・エコー信号が強め
    られ且つ疑似FID信号が相殺される様にする工程
    を逐次的に含む方法。 ７ 特許請求の範囲６に記載した方法に於て、前
    記工程(c)の位相外しは、前記静磁界の固有の非均
    質性によつて誘起される核スピンの位相外しの他
    に起るものであり、前記工程(d)の第３の期間は前
    記選択性RFパルスの平均発生時点から期間τa後
    に起つて、前記励起された核スピンの位相戻しを
    開始し、前記工程(e)のイメージング勾配は前記
    180゜RFパルスから前記期間τa後に等しい期間後
    に印加され、最後に記載した位相外し勾配によつ
    て位相外れした核スピンの位相戻しによつて発生
    される核スピン・エコーが、前記静磁界の固有の
    非均質性によつて位相外れした核スピンの位相戻
    しによつて生ずる核スピン・エコーの発生と一致
    し、これら核スピン・エコーが複合NMRスピ
    ン・エコー信号を発生する方法。 ８ 特許請求の範囲６に記載した方法に於て、前
    記選択性RFパルスが90゜RFパルスで構成される
    方法。 ９ 特許請求の範囲６に記載した方法に於て、前
    記周波数選択性パルスが、ｂを定数、ｔを時間と
    して、（sin bt／bt）によつて表わされる信号に
    よつて変調された搬送波で構成される方法。 １０ 特許請求の範囲８に記載した方法に於て、
    前記90゜RFパルスがガウス形振幅変調搬送波で構
    成される方法。 １１ 特許請求の範囲６に記載した方法に於て、
    前記平面状部分が前記サンプルの第１の軸線に対
    して直交方向にある方法。 １２ 特許請求の範囲６に記載した方法に於て、
    前記第２の期間に印加される位相外し勾配が、互
    いに直交していて前記平面状部分と同一平面内に
    ある２つの成分位相外し勾配のベクトル加算によ
    る合成位相外し勾配であり、該合成位相外し勾配
    が予定の方向を持つている方法。 １３ 特許請求の範囲１２に記載した方法に於
    て、前記イメージング勾配が、互いに直交してい
    て前記平面状部分と同一平面内にある２つの成分
    位相戻し勾配のベクトル加算による合成位相戻し
    勾配であり、前記成分位相戻し勾配は前記平面状
    薄板部分の中で前記成分位相外し勾配と夫々同じ
    方向を持ち、該成分位相戻し勾配は前記合成位相
    外し勾配と同じ予定の方向を持つている方法。 １４ 特許請求の範囲１３に記載した方法に於
    て、前記合成位相戻し勾配が、前記複合NMRス
    ピン・エコー信号を標本化する工程の間、一定の
    振幅を持つ様に選ばれている方法。 １５ 特許請求の範囲１４に記載した方法に於
    て、前記合成位相外し勾配及び前記合成位相戻し
    勾配の相異なる方向に対して、前記工程(a)から前
    記工程(g)までの順序を繰返す工程を含み、こうし
    て前記平面状薄板部分内の少なくとも180゜の円弧
    を増分的にカバーする様にした方法。 １６ 特許請求の範囲６に記載した方法によつ
    て、前記工程(c)の第２の期間に印加される位相外
    し勾配が、前記平面状部分と同一平面内にある互
    いに直交する第１及び第２の勾配のベクトル加算
    の合成であり、第１の直交勾配は核スピン情報を
    その方向に位相符号化する為に振幅が調節自在で
    ある方法。 １７ 特許請求の範囲１６に記載した方法に於
    て、前記イメージング勾配は前記第２の直交成分
    と同じ方向を持つ様に選ばれている方法。 １８ 特許請求の範囲１６に記載した方法に於
    て、前記イメージング勾配は前記NMRスピン・
    エコー信号を標本化する工程の間、一定の振幅を
    持つ様に選ばれている方法。 １９ 特許請求の範囲１８に記載した方法に於
    て、前記第１の直交勾配の相異なる振幅に対し
    て、前記静磁界を保つ工程(a)から、前記繰返す工
    程(g)までの順序を繰返す工程を含む方法。 ２０ 特許請求の範囲１３に記載した方法に於
    て、前記合成位相外し勾配の波形の前記第２の期
    間にわたる時間積分が、前記合成位相戻し勾配の
    波形の前記第４の期間に等しい期間にわたる時間
    積分に等しくなる様に選ばれている方法。 ２１ 特許請求の範囲１７に記載した方法に於
    て、前記第２の直交勾配の波形の時間積分が、前
    記イメージング勾配の波形の前記第４の期間に等
    しい期間にわたる時間積分に等しくなる様に選ば
    れている方法。 ２２ 特許請求の範囲６に記載した方法に於て、
    前記180゜RFパルスが選択性180゜RFパルスで構成
    されている方法。 ２３ 疑似FID NMR信号と所望のNMRスピ
    ン・エコー信号の間の干渉を避ける様に、不完全
    な180゜RFパルスによつて発生された疑似FID
    NMR信号の影響を克服する方法に於て、(a)
    NMRイメージング・サンプルの第１の軸線に沿
    つて静磁界を保ち、(b)第１の予定の期間の間、前
    記サンプルを第１の選択性RFパルスで照射して
    該サンプル内の第１の複数個の核スピンを励起
    し、(c)第２の期間の間、前記イメージング・サン
    プルを180゜RFパルスで照射し、この時該180゜RF
    パルスの固有の不完全さにより、前記イメージン
    グ・サンプル内の第２の複数個の核スピンが前記
    静磁界の方向に対して180゜以外の角度だけ向きを
    変え、最後に記載した核スピンが、前記180゜RF
    パルスが終了する時、疑似FID NMR信号を発生
    し、(d)前記180゜RFパルスを印加した後の第３の
    予定の期間に、前記第１の複数個のスピンによつ
    て発生される第１の成分及び前記第２の複数個の
    核スピンによつて発生される第２の成分で構成さ
    れたNMR信号を標本化し、(e)次いで、前記第２
    の複数個の核スピンによつて発生されるFID
    NMR信号に180゜の移相が生じるように前記
    180゜RFパルスの位相を変えて前記工程(a)から前
    記工程(d)までを繰返して、この結果得られた標本
    化されたNMR信号を最初に得られた標本化され
    たNMR信号に加算した時に疑似FID信号が相殺
    する様にする工程を逐次的に含む方法。 ２４ 特許請求の範囲２３に記載した方法に於
    て、前記選択性RFパルスが90゜RFパルスで構成
    される方法。 ２５ 特許請求の範囲２３に記載した方法に於
    て、前記周波数選択性パルスが、ｂを定数、ｔを
    時間として、（sin bt／bt）によつて表わされる
    信号によつて変調された搬送波で構成される方
    法。 ２６ 特許請求の範囲２４に記載した方法に於
    て、前記90゜RFパルスがガウス形振幅変調搬送波
    で構成される方法。 ２７ 特許請求の範囲２３に記載した方法に於
    て、前記180゜RFパルスが選択性180゜RFパルスで
    構成されている方法。 ２８ 疑似FID NMR信号と所望のNMRスピ
    ン・エコー信号との干渉を避ける様に、疑似FID
    NMR信号の影響を克服する方法に於て、(a)
    NMRイメージング・サンプルの第１の軸線に沿
    つて静磁界を保ち、(b)第１の予定の期間の間、第
    １の磁界勾配パルスの存在の下に前記イメージン
    グ・サンプルを選択性RFパルスで照射すること
    により、前記イメージンク・サンプルの平面状部
    分にある第１の複数個の核スピン選択的に励起
    し、(c)第２の予定の期間の間、前記イメージン
    グ・サンプルの第２の軸線に沿つて少なくとも１
    つの位相外し磁界勾配パルスを印加して前記励起
    された核スピンの位相外しを起し、(d)第３の期間
    の間、前記イメージング・サンプルを180゜RFパ
    ルスで照射して、前記励起された核スピンの位相
    戻しを開始し、この時前記180゜RFパルスの固有
    の不完全さにより、前記イメージング・サンプル
    内の第２の複数個の核スピンは前記静磁界の方向
    に対して180゜以外の角度だけ向きを変え、最後に
    記載した核スピンは前記静磁界の方向に対して横
    方向の正味の核磁化成分を発生し、該成分が、前
    記180゜RFパルスが終了した時、疑似FID NMR
    信号を発生し、(e)第４の予定の期間の間、前記位
    相外し勾配と同じ方向を持つ少なくとも１つのイ
    メージング勾配を印加して、前記励起された核ス
    ピンの位相戻しによつて核スピン・エコー信号が
    発生される様にし、(f)前記イメージング勾配の存
    在の下に前記スピン・エコー信号を標本化し、(g)
    次いで、前記180゜RFパルスの位相を180゜変えて前
    記工程(a)から前記工程(f)までの順序を繰返して、
    対応する疑似FID信号に180゜の移相を生じさせ
    て、この結果得られた標本化されたスピン・エコ
    ー信号を最初に得られた標本化されたスピン・エ
    コー信号に加算した時にスピン・エコー信号が強
    められ且つ疑似FID信号が相殺される様にする工
    程を逐次的に含む方法。 ２９ 特許請求の範囲２８に記載した方法に於
    て、前記工程(c)の位相外しは、前記静磁界の固有
    の非均質性によつて誘起される核スピンの位相外
    しの他に起るものであり、前記工程(d)の第３の期
    間は前記選択性RFパルスの平均発生時点から期
    間τa後に起つて、前記励起された核スピンの位
    相戻しを開始し、前記工程(e)のイメージング勾配
    は前記180゜RFパルスから前記期間τa後に等しい
    期間後に印加され、最後に記載した位相外し勾配
    によつて位相外れした核スピンの位相戻しによつ
    て発生される核スピン・エコーが、前記静磁界の
    固有の非均質性によつて位相外れした核スピンの
    位相戻しによつて生ずる核スピン・エコーの発生
    と一致し、これら核スピン・エコーが複合NMR
    スピン・エコー信号を発生する方法。 ３０ 特許請求の範囲２８に記載した方法に於
    て、前記選択性RFパルスが90゜RFパルスで構成
    される方法。 ３１ 特許請求の範囲２８に記載した方法に於
    て、前記周波数選択性パルスが、ｂを定数、ｔを
    時間として、（sin bt／bt）によつて表わされる
    信号によつて変調された搬送波で構成される方
    法。 ３２ 特許請求の範囲３０に記載した方法に於
    て、前記90゜RFパルスがガウス形振幅変調搬送波
    で構成される方法。 ３３ 特許請求の範囲２８に記載した方法に於
    て、前記平面状部分が前記サンプルの第１の軸線
    に対して直交方向にある方法。 ３４ 特許請求の範囲２８に記載した方法に於
    て、前記第２の期間に印加される位相外し勾配
    が、互いに直交していて前記平面状部分と同一平
    面内にある２つの成分位相外し勾配のベクトル加
    算による合成位相外し勾配であり、該合成位相外
    し勾配が予定の方向を持つている方法。 ３５ 特許請求の範囲３４に記載した方法に於
    て、前記イメージング勾配が、互いに直交してい
    て前記平面状部分と同一平面内にある２つの成分
    位相戻し勾配のベクトル加算による合成位相戻し
    勾配であり、前記成分位相戻し勾配は前記平面状
    薄板部分の中で前記成分位相外し勾配と夫々同じ
    方向を持ち、該成分位相戻し勾配は前記合成位相
    外し勾配と同じ予定の方向を持つている方法。 ３６ 特許請求の範囲３５に記載した方法に於
    て、前記合成位相外し勾配が、前記複合NMRス
    ピン・エコー信号を標本化する工程の間、一定の
    振幅を持つ様に選ばれている方法。 ３７ 特許請求の範囲３６に記載した方法に於
    て、前記合成位相外し勾配及び前記成分位相戻し
    勾配の相異なる方向に対して、前記工程(a)から前
    記工程(g)までの順序を繰返す工程を含み、こうし
    て前記平面状薄板部分内の少なくとも180゜の円弧
    を増分的にカバーする様にした方法。 ３８ 特許請求の範囲２８に記載した方法によつ
    て、前記工程(c)の第２の期間に印加される位相外
    し勾配が、前記平面状部分と同一平面内にある互
    いに直交する第１及び第２の勾配のベクトル加算
    の合成であり、第１の直交勾配は核スピン情報を
    その方向に位相符号化する為に振幅が調節自在で
    ある方法。 ３９ 特許請求の範囲３８に記載した方法に於
    て、前記イメージング勾配は前記第２の直交成分
    と同じ方向を持つ様に選ばれている方法。 ４０ 特許請求の範囲３８に記載した方法に於
    て、前記イメージング勾配は前記NMRスピン・
    エコー信号を標本化する工程の間、一定の振幅を
    持つ様に選ばれている方法。 ４１ 特許請求の範囲４０に記載した方法に於
    て、前記第１の直交勾配の相異なる振幅に対し
    て、前記静磁界を保つ工程(a)から、前記繰返す工
    程(g)までの順序を繰返す工程を含む方法。 ４２ 特許請求の範囲３５に記載した方法に於
    て、前記合成位相外し勾配の波形の前記第２の期
    間にわたる時間積分が、前記合成位相戻し勾配の
    波形の前記第４の期間に等しい期間にわたる時間
    積分に等しくなる様に選ばれている方法。 ４３ 特許請求の範囲２９に記載した方法に於
    て、前記第２の直交勾配の波形の時間積分が、前
    記イメージング勾配の波形の前記第４の期間に等
    しい期間にわたる時間積分に等しくなる様に選ば
    れている方法。 ４４ 特許請求の範囲２８に記載した方法に於
    て、前記180゜RFパルスが選択性180゜RFパルスで
    構成されている方法。
JP58120124A 1982-07-01 1983-07-01 位相交互変更によりｎｍｒイメ−ジングにおける誘導減衰の影響を克服する方法 Granted JPS5963551A (ja)

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