JPH0336530B2 - - Google Patents
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- JPH0336530B2 JPH0336530B2 JP58218801A JP21880183A JPH0336530B2 JP H0336530 B2 JPH0336530 B2 JP H0336530B2 JP 58218801 A JP58218801 A JP 58218801A JP 21880183 A JP21880183 A JP 21880183A JP H0336530 B2 JPH0336530 B2 JP H0336530B2
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- Japan
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- pulse
- gradient
- magnetic field
- nmr
- selective
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- G—PHYSICS
- 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
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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）を用いた分光
法に関する。更に具体的に云えば、この発明は空
間的に局在化したNMR化学シフト・イメージン
グを行なう方法に関する。
法に関する。更に具体的に云えば、この発明は空
間的に局在化したNMR化学シフト・イメージン
グを行なう方法に関する。
正味の磁気モーメントを持つ原子核が静磁界
B0の中に配置されると、次の式で表わされる
NMR（ラーモア）周波数ω、磁界B0の軸線の周
りに振動又は歳差運動をする。
B0の中に配置されると、次の式で表わされる
NMR（ラーモア）周波数ω、磁界B0の軸線の周
りに振動又は歳差運動をする。
ω＝γB0 (1)
こゝでγは磁気回転比であり、各々のNMRア
イソトープに対して一定である。原子核が歳差運
動する周波数は主に磁界B0の強度に関係し、磁
界強度が強くなると共に高くなる。所定の分子内
にある同じ種類の共鳴する原子核のNMR周波数
が、その化学的な環境の違いによつて生ずる異な
る磁気的な環境の為に相異なる時、化学シフトが
起る。例えば、電子は原子核を外部から印加され
た磁界から部分的に遮蔽し、こうしてその共鳴周
波数に影響する。電子による遮蔽の程度は原子核
の環境に関係し、従つて、所定の分子の化学シフ
ト・スペクトルは独特なものであつて、同定
（identification）に使うことが出来る。共鳴周波
数、従つて化学シフトの絶対値が印加した磁界強
度に関係するから、化学シフトは、任意の参照化
合物に対する共鳴周波数のppmで表わした分数シ
フトとして表わされる。例として云うと、化学シ
フトの範囲は、陽子（ 1H）では、約10ppm、燐
（ 31P）では30ppm、炭素（ 13C）では200ppmで
ある。この様な小さな化学シフトを識別する為に
は、磁界B0の均質性は、スペクトル内のピーク
の化学シフトの違いを越えていなければならない
し、典型的には1/106（1ppm）よりずつとよい。
イソトープに対して一定である。原子核が歳差運
動する周波数は主に磁界B0の強度に関係し、磁
界強度が強くなると共に高くなる。所定の分子内
にある同じ種類の共鳴する原子核のNMR周波数
が、その化学的な環境の違いによつて生ずる異な
る磁気的な環境の為に相異なる時、化学シフトが
起る。例えば、電子は原子核を外部から印加され
た磁界から部分的に遮蔽し、こうしてその共鳴周
波数に影響する。電子による遮蔽の程度は原子核
の環境に関係し、従つて、所定の分子の化学シフ
ト・スペクトルは独特なものであつて、同定
（identification）に使うことが出来る。共鳴周波
数、従つて化学シフトの絶対値が印加した磁界強
度に関係するから、化学シフトは、任意の参照化
合物に対する共鳴周波数のppmで表わした分数シ
フトとして表わされる。例として云うと、化学シ
フトの範囲は、陽子（ 1H）では、約10ppm、燐
（ 31P）では30ppm、炭素（ 13C）では200ppmで
ある。この様な小さな化学シフトを識別する為に
は、磁界B0の均質性は、スペクトル内のピーク
の化学シフトの違いを越えていなければならない
し、典型的には1/106（1ppm）よりずつとよい。
従来のNMR分光法では、NMRコイルが感知
作用を持つ領域内に配置されたNMRサンプルの
全体からの化学シフト信号を観測する。これは均
質なサンプルの化学的な構造を調べるには満足で
あるが、サンプルが一般的に不均質である生物学
的な用途又は医療診断の用途で、正常状態及び異
常状態を弁別出来る様にする為には、化学シフト
信号成分に関する空間的な情報を求めることが望
ましい。例えば、燐は代射に関与する鍵分子に付
着して身体内に存在する。燐のスペクトル線の振
幅を局在化して測定すれば、検査する領域内にあ
る組織の細胞のエネルギ並びにその健康状態の直
接的で一意的な目安が得られる。
作用を持つ領域内に配置されたNMRサンプルの
全体からの化学シフト信号を観測する。これは均
質なサンプルの化学的な構造を調べるには満足で
あるが、サンプルが一般的に不均質である生物学
的な用途又は医療診断の用途で、正常状態及び異
常状態を弁別出来る様にする為には、化学シフト
信号成分に関する空間的な情報を求めることが望
ましい。例えば、燐は代射に関与する鍵分子に付
着して身体内に存在する。燐のスペクトル線の振
幅を局在化して測定すれば、検査する領域内にあ
る組織の細胞のエネルギ並びにその健康状態の直
接的で一意的な目安が得られる。
従来、表面コイル、トピカル及び感知点NMR
方法が局在化化学シフト分光法を実施する為に用
いられている。こういう方法は、Nature誌第283
巻、第167頁（1980年）の所載のJ.J.H.アツカー
マン他の論文、Nature誌第287巻、第736頁
（1980年）所載のR.E.ゴードン他の論文、及び
Journal of Physics Ｅ：Scientific Instuments
誌第14巻、第1081頁（1981年）所載のP.A.ボト
ムリーの論文に夫々記載されている。この全ての
方法では、データが一度に１個の局在化領域から
収集され、画像全体を構成する為の十分な空間的
なデータを得る為には、数多くの局在化領域を個
別に観測しなければならない。
方法が局在化化学シフト分光法を実施する為に用
いられている。こういう方法は、Nature誌第283
巻、第167頁（1980年）の所載のJ.J.H.アツカー
マン他の論文、Nature誌第287巻、第736頁
（1980年）所載のR.E.ゴードン他の論文、及び
Journal of Physics Ｅ：Scientific Instuments
誌第14巻、第1081頁（1981年）所載のP.A.ボト
ムリーの論文に夫々記載されている。この全ての
方法では、データが一度に１個の局在化領域から
収集され、画像全体を構成する為の十分な空間的
なデータを得る為には、数多くの局在化領域を個
別に観測しなければならない。
NMRイメージング・データが多くの点から同
時に収集される更に効率のよいデータ収集方法が
提案されている。１例は、The Journal of the
American Chemical Society誌第97巻、第6866
頁（1975年）所載のP.C.ローターバの論文に記載
されている選択的励起ツーグマトグラフイ方法で
ある。別の例はThe Journal of Magnetic
Resonance誌第38巻、第343頁（1980年）所載の
P.ベンデル他の論文に記載されている 31P分光ツ
ーグマトグラフイ方法である。
時に収集される更に効率のよいデータ収集方法が
提案されている。１例は、The Journal of the
American Chemical Society誌第97巻、第6866
頁（1975年）所載のP.C.ローターバの論文に記載
されている選択的励起ツーグマトグラフイ方法で
ある。別の例はThe Journal of Magnetic
Resonance誌第38巻、第343頁（1980年）所載の
P.ベンデル他の論文に記載されている 31P分光ツ
ーグマトグラフイ方法である。
上記ローターバ他の論文に記載されている方法
は、NMRスピン密度イメージングの投影再構成
方法に基づいている。この方法では、投影角度の
向きの磁界勾配に対して垂直なスピン平面を選択
的に励起することにより、各々の１次元投影が点
毎に得られる。勾配の不在の下でNMR信号をフ
ーリエ変換することにより、選ばれたスピン平面
の化学シフト・スペクトルが得られ、これは投影
内の１点に対応する。投影内の後続の点は、主磁
界の強度を変えることによつて得られる。１つの
投影が完成した時、所望のイメージング平面内で
勾配の向きを変え、この過程を繰返して、全ての
投影に於ける各点に対するスペクトルを求める。
受信コイルの形状によるRF磁界の固有の不均一
性を別にすれば、第３次元に於ける局在化は行な
われていない。使われる選択性励起パルスは励起
の帯域幅を狭くする為に、持続時間の長い振幅変
調（調整）パルスである。
は、NMRスピン密度イメージングの投影再構成
方法に基づいている。この方法では、投影角度の
向きの磁界勾配に対して垂直なスピン平面を選択
的に励起することにより、各々の１次元投影が点
毎に得られる。勾配の不在の下でNMR信号をフ
ーリエ変換することにより、選ばれたスピン平面
の化学シフト・スペクトルが得られ、これは投影
内の１点に対応する。投影内の後続の点は、主磁
界の強度を変えることによつて得られる。１つの
投影が完成した時、所望のイメージング平面内で
勾配の向きを変え、この過程を繰返して、全ての
投影に於ける各点に対するスペクトルを求める。
受信コイルの形状によるRF磁界の固有の不均一
性を別にすれば、第３次元に於ける局在化は行な
われていない。使われる選択性励起パルスは励起
の帯域幅を狭くする為に、持続時間の長い振幅変
調（調整）パルスである。
前記ベンドル他の論文に記載されている方法も
投影からの再構成に基づいている。化学シフト・
スペクトルの空間的な分解能を得る為、NMR信
号を記録する間、予定の投影角度の磁界勾配を印
加して、スペクトルの個々のスペクトル線を広く
する。投影角度の向きを変えることにより、多数
の投影を求める。この方法の欠点は、比較的弱い
磁界勾配を使わなければならない為に、各々の化
合物の個々の投影で得られる分解能が制限されて
いることである。更に強い勾配磁界を使うと、ス
ペクトル線が拡がりすぎて、化学シフト情報が実
効的には失われる程に重なり合う。一般的に、こ
れが普通のNMRスピン密度イメージング方法が
化学シフト・データを発生するのに失敗した理由
でもある。こういう方法では、NMR信号は核ス
ピン密度の空間分布情報を作る強力な勾配磁界の
存在の下に観測するのが典型的であるが、この磁
界が化学シフト・スペクトルを曖昧にする。
NMR信号に対する勾配並びに化学シフトの影響
は同様であつて、空間的な構造又は化学シフトの
何れかが前以て判つていなければ、識別すること
が出来ない。
投影からの再構成に基づいている。化学シフト・
スペクトルの空間的な分解能を得る為、NMR信
号を記録する間、予定の投影角度の磁界勾配を印
加して、スペクトルの個々のスペクトル線を広く
する。投影角度の向きを変えることにより、多数
の投影を求める。この方法の欠点は、比較的弱い
磁界勾配を使わなければならない為に、各々の化
合物の個々の投影で得られる分解能が制限されて
いることである。更に強い勾配磁界を使うと、ス
ペクトル線が拡がりすぎて、化学シフト情報が実
効的には失われる程に重なり合う。一般的に、こ
れが普通のNMRスピン密度イメージング方法が
化学シフト・データを発生するのに失敗した理由
でもある。こういう方法では、NMR信号は核ス
ピン密度の空間分布情報を作る強力な勾配磁界の
存在の下に観測するのが典型的であるが、この磁
界が化学シフト・スペクトルを曖昧にする。
NMR信号に対する勾配並びに化学シフトの影響
は同様であつて、空間的な構造又は化学シフトの
何れかが前以て判つていなければ、識別すること
が出来ない。
従つて、以下説明するこの発明の方法は種々の
NMR陽子イメージング方法と類似性を持つてい
るが、NMR信号（従つて得られる中間局在化デ
ータ）を磁界勾配の不在の下に観測しなければな
らない事実により、重要な違いがあることが容易
に理解されよう。更に、化学シフト・イメージン
グは５次元の問題（３つの空間変数、強度及び化
学シフト）であり、これは４つの変数（３つの空
間変数と強度）しか関与しないNMRイメージン
グより、かなり困難な問題である。
NMR陽子イメージング方法と類似性を持つてい
るが、NMR信号（従つて得られる中間局在化デ
ータ）を磁界勾配の不在の下に観測しなければな
らない事実により、重要な違いがあることが容易
に理解されよう。更に、化学シフト・イメージン
グは５次元の問題（３つの空間変数、強度及び化
学シフト）であり、これは４つの変数（３つの空
間変数と強度）しか関与しないNMRイメージン
グより、かなり困難な問題である。
従つて、この発明の目的は局在化NMR化学シ
フト・イメージング方法を提供することである。
フト・イメージング方法を提供することである。
この発明の別の目的は、磁界勾配の不在の下に
NMR信号を観測するNMR化学シフト・イメー
ジング方法を提供することである。
NMR信号を観測するNMR化学シフト・イメー
ジング方法を提供することである。
この発明の別の目的はデータ収集時間を短縮す
る為に、サンプルの多くの領域から同時にデータ
を収集する効率のよいNMR化学シフト・イメー
ジング方法を提供することである。
る為に、サンプルの多くの領域から同時にデータ
を収集する効率のよいNMR化学シフト・イメー
ジング方法を提供することである。
静磁界の中に配置されたNMRサンプルの予定
の領域内にある核スピンを共鳴状態に励起するこ
とにより、２次元及び３次元NMR化学シフト・
イメージングが行なわれる。化学シフト・スペク
トルの空間分布に関する情報が、可変振幅の磁界
勾配を印加することにより、励起された核スピン
によつて発生されるNMR信号の中に位相符号化
（Phase encoding）される。NMR信号は磁界勾
配の不在の下に観測する。観測されたNMR信号
のフーリエ変換により、予定の領域内の化学シフ
ト・スペクトルの空間分布に関する情報が得られ
る。この実験を勾配に異なる振幅を用いて繰返す
ことにより、追加のデータが得られる。
の領域内にある核スピンを共鳴状態に励起するこ
とにより、２次元及び３次元NMR化学シフト・
イメージングが行なわれる。化学シフト・スペク
トルの空間分布に関する情報が、可変振幅の磁界
勾配を印加することにより、励起された核スピン
によつて発生されるNMR信号の中に位相符号化
（Phase encoding）される。NMR信号は磁界勾
配の不在の下に観測する。観測されたNMR信号
のフーリエ変換により、予定の領域内の化学シフ
ト・スペクトルの空間分布に関する情報が得られ
る。この実験を勾配に異なる振幅を用いて繰返す
ことにより、追加のデータが得られる。
多重角度投影再構成を用いる別のNMR化学シ
フト・イメージングを行なう方法では、静磁界の
中に配置されたNMRサンプルの予定の領域で、
最初に核スピンを共鳴状態に励起する。次に
NMRサンプルを磁界勾配のの存在の下に選択性
RFパルスで照射して、磁界勾配の方向に対して
直交する向きの条片形領域内にある励起された核
スピンを反転する。信号した核スピンがNMR・
エコー信号を発生し、これをフーリエ変換する
と、磁界勾配の方向を向いた投影内の１点の化学
シフト・データが得られる。選択性RFパルスの
周波数成分を変えることにより、別の点が得ら
れ、これに対して領域の向きを変えることによ
り、別の投影が得られる。
フト・イメージングを行なう方法では、静磁界の
中に配置されたNMRサンプルの予定の領域で、
最初に核スピンを共鳴状態に励起する。次に
NMRサンプルを磁界勾配のの存在の下に選択性
RFパルスで照射して、磁界勾配の方向に対して
直交する向きの条片形領域内にある励起された核
スピンを反転する。信号した核スピンがNMR・
エコー信号を発生し、これをフーリエ変換する
と、磁界勾配の方向を向いた投影内の１点の化学
シフト・データが得られる。選択性RFパルスの
周波数成分を変えることにより、別の点が得ら
れ、これに対して領域の向きを変えることによ
り、別の投影が得られる。
この発明の新規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、この発明自在構
成と作用、並びにその他の目的及び利点は、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。
範囲に具体的に記載してあるが、この発明自在構
成と作用、並びにその他の目的及び利点は、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。
第２ａ図乃至第２ｃ図、第３ａ図乃至第３ｂ図
及び第４ａ図乃至第４ｂ図に示すこの発明の
NMRパルス順序は、最初に第１図を参照すれ
ば、最もよく理解されよう。第１図はデカルト座
標系のＺ軸の正の方向を向く均一な静磁界B0内
にあるNMRサンプル１００を示す。Ｚ軸はサン
プル１００の長軸又は円筒軸線１０４と一致する
様に選ばれている。座標系の原点はサンプルの中
心にとるが、これは後で説明する様に、磁界勾配
の存在の下に行なわれる選択的な照射という考え
によつて選択される平面状スライス又は容積１０
２の中心でもある。
及び第４ａ図乃至第４ｂ図に示すこの発明の
NMRパルス順序は、最初に第１図を参照すれ
ば、最もよく理解されよう。第１図はデカルト座
標系のＺ軸の正の方向を向く均一な静磁界B0内
にあるNMRサンプル１００を示す。Ｚ軸はサン
プル１００の長軸又は円筒軸線１０４と一致する
様に選ばれている。座標系の原点はサンプルの中
心にとるが、これは後で説明する様に、磁界勾配
の存在の下に行なわれる選択的な照射という考え
によつて選択される平面状スライス又は容積１０
２の中心でもある。
各々のパルス順序で、NMRサンプルが静磁界
B0の中に配置されることを承知していることが
この発明を理解するに更に役立つ。この為、静磁
界はNMRパルス順序を示す図面では省略してあ
る。
B0の中に配置されることを承知していることが
この発明を理解するに更に役立つ。この為、静磁
界はNMRパルス順序を示す図面では省略してあ
る。
更に、各々のパルス順序で、NMR信号を、第
１図の平面状スライス１０２の予定の領域から発
したものに空間的に局在化する為に、磁界勾配が
必要である。典型的にはこういう勾配が３つ必要
である。
１図の平面状スライス１０２の予定の領域から発
したものに空間的に局在化する為に、磁界勾配が
必要である。典型的にはこういう勾配が３つ必要
である。
Gx（ｔ）＝∂B0／∂x (2)
Gy（ｔ）＝∂B0／∂y (3)
Gz（ｔ）＝∂B0／∂z (4)
勾配Gx、Gy、Gzは平面状容積１０２の全体に
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
た磁界は夫々bx、by、bzで表わす。即ち、容積内
で bx＝Gx（ｔ）ｘ (5) by＝Gy（ｔ）ｙ (6) bz＝Gz（ｔ）ｚ (7) RC磁界パルスが磁界B0に直交する向きに加え
られ、特定の核スピンを共鳴状態に励起する為
に、磁界勾配と共に使われる。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)で表わさ
れるラーモア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゜パルス及び180゜パル
スである。90゜RFパルスは、実験室の基準フレー
ムに対して、磁界B0の方向の周りに共鳴周波数
で回転するデカルト座標基準フレーム内で、印加
されたRF磁界ベクトルによつて定められた軸線
の周りに核磁気モーメントを90゜回転させる。回
転するデカルト座標フレームをダツシを付けて
X′，Y′，Z′で表わす。Z′軸は実験室の基準フレー
ムのｚ軸と一致する。この為、磁界B0の方向が
実験室のデカルト座標系のＺ軸の正の方向である
と仮定すれば、90゜RFパルスはB0に沿つた核磁化
を例えばX′及びY′軸によつて定められた横平面
内へと回転させる。同様に180゜RFパルスはB0に
沿つた核磁化をZ′軸の正の方向からZ′軸の負の方
向へ180゜回転させる。
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
た磁界は夫々bx、by、bzで表わす。即ち、容積内
で bx＝Gx（ｔ）ｘ (5) by＝Gy（ｔ）ｙ (6) bz＝Gz（ｔ）ｚ (7) RC磁界パルスが磁界B0に直交する向きに加え
られ、特定の核スピンを共鳴状態に励起する為
に、磁界勾配と共に使われる。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)で表わさ
れるラーモア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゜パルス及び180゜パル
スである。90゜RFパルスは、実験室の基準フレー
ムに対して、磁界B0の方向の周りに共鳴周波数
で回転するデカルト座標基準フレーム内で、印加
されたRF磁界ベクトルによつて定められた軸線
の周りに核磁気モーメントを90゜回転させる。回
転するデカルト座標フレームをダツシを付けて
X′，Y′，Z′で表わす。Z′軸は実験室の基準フレー
ムのｚ軸と一致する。この為、磁界B0の方向が
実験室のデカルト座標系のＺ軸の正の方向である
と仮定すれば、90゜RFパルスはB0に沿つた核磁化
を例えばX′及びY′軸によつて定められた横平面
内へと回転させる。同様に180゜RFパルスはB0に
沿つた核磁化をZ′軸の正の方向からZ′軸の負の方
向へ180゜回転させる。
更にRFパルスは選択性でも非選択性でもよい
ことに注意されたい。選択性パルスは、式(1)で定
められた磁界強度を持つサンプルの予め選ばれた
領域内にある核スピンを励起する様な予定の周波
数成分を持つ様に変調されているのが典型的であ
る。選択性パルスが局在化磁界勾配の存在の下に
印加される。一般的に非選択性パルスはRFパル
ス発信コイルの場の中にある全ての核スピンに影
響を与え、局在化用磁界勾配の不在の下に印加す
るのが典型的である。
ことに注意されたい。選択性パルスは、式(1)で定
められた磁界強度を持つサンプルの予め選ばれた
領域内にある核スピンを励起する様な予定の周波
数成分を持つ様に変調されているのが典型的であ
る。選択性パルスが局在化磁界勾配の存在の下に
印加される。一般的に非選択性パルスはRFパル
ス発信コイルの場の中にある全ての核スピンに影
響を与え、局在化用磁界勾配の不在の下に印加す
るのが典型的である。
第２ａ図は平面状スライス１０２（第１図）の
化学シフト・イメージングを行なうのに適した
NMRパルス順序の１実施例を示す。第２ａ図の
横軸に沿つて示す期間１に、平面状容積１０２内
にある核スピンが、縦軸に示した正の磁界勾配
Gzの存在の下に、選択性90゜RFパルスを印加する
ことによつて、選択的に励起される。選択的な励
起の後、容積１０２内のスピンは同じ周波数で歳
差運動をするが、勾配の存在の下に励起が行なわ
れる為、互いに位相がずれている。位相分散を少
なくする為、期間２に負の勾配Gzを印加する。
負の領域Gzは、期間２にわたるその時間積分が、
期間１にわたる正の勾配Gzの時間積分の大体半
分に等しくなる様に選ぶ。
化学シフト・イメージングを行なうのに適した
NMRパルス順序の１実施例を示す。第２ａ図の
横軸に沿つて示す期間１に、平面状容積１０２内
にある核スピンが、縦軸に示した正の磁界勾配
Gzの存在の下に、選択性90゜RFパルスを印加する
ことによつて、選択的に励起される。選択的な励
起の後、容積１０２内のスピンは同じ周波数で歳
差運動をするが、勾配の存在の下に励起が行なわ
れる為、互いに位相がずれている。位相分散を少
なくする為、期間２に負の勾配Gzを印加する。
負の領域Gzは、期間２にわたるその時間積分が、
期間１にわたる正の勾配Gzの時間積分の大体半
分に等しくなる様に選ぶ。
概略的に破線で示す様に、nx及びny個の振幅を
持つ磁界勾配Gx及びGyを期間２に印加すること
により、期間３に発生する自由誘導減衰（FID）
NMR信号に空間情報が位相符号化される。振幅
nx及びnyの数は、容積１０２を仕切つた空間的な
行列の寸法に関連して選ばれる。１列として、nx
及びnyは夫々10に等しいと選ぶことが出来る。こ
の場合、行列は100個の点（nx・ny）で構成され
る。空間情報をFID信号に位相符号化する為の１
つの方法は、勾配Gxのnx個の振幅の内の１つを
選び、パルス順序を相次いで適用する際、勾配
Gyをny個の振幅の夫々に順次進めることである。
その後、nxの振幅の内の別の１つを選択し、勾配
Gyを再びny個の振幅にわたつて進める。勾配Gx
及びGyの振幅の各々の組合せに対し、FID信号が
得られる。こうして、10×10の行列内の各点に対
して空間情報が得られる。
持つ磁界勾配Gx及びGyを期間２に印加すること
により、期間３に発生する自由誘導減衰（FID）
NMR信号に空間情報が位相符号化される。振幅
nx及びnyの数は、容積１０２を仕切つた空間的な
行列の寸法に関連して選ばれる。１列として、nx
及びnyは夫々10に等しいと選ぶことが出来る。こ
の場合、行列は100個の点（nx・ny）で構成され
る。空間情報をFID信号に位相符号化する為の１
つの方法は、勾配Gxのnx個の振幅の内の１つを
選び、パルス順序を相次いで適用する際、勾配
Gyをny個の振幅の夫々に順次進めることである。
その後、nxの振幅の内の別の１つを選択し、勾配
Gyを再びny個の振幅にわたつて進める。勾配Gx
及びGyの振幅の各々の組合せに対し、FID信号が
得られる。こうして、10×10の行列内の各点に対
して空間情報が得られる。
勾配Gyを印加する効果は、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ことである。最初の
位相符号化用勾配を印加した後、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、異なる程度の捩れ（位相符号化）が
導入される。実際には、信号対雑音比を改善する
為に、勾配Gyを進める前に信号を何回か標本化
する。勾配Gxの振幅を変えると、Ｘ軸方向の位
相符号化が行なわれる。
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ことである。最初の
位相符号化用勾配を印加した後、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、異なる程度の捩れ（位相符号化）が
導入される。実際には、信号対雑音比を改善する
為に、勾配Gyを進める前に信号を何回か標本化
する。勾配Gxの振幅を変えると、Ｘ軸方向の位
相符号化が行なわれる。
個別のFID信号を勾配の不在の下に期間３に
（直角に）標本化して、化学シフト情報を求める。
各々のFIDは例えば期間tsにわたり256回標本化
することが出来る。然し、この標本化速度をこれ
より高くして或いは低くして、スペクトル分解能
を夫々更に高く又は低くすることが出来る。この
為、データ収集過程が完了すると、100個のFID
信号が観測され、各々の信号が256回標本化され
て、空間的な行列の100個の点の各々で256個のス
ペクトル・データの点が得られる。
（直角に）標本化して、化学シフト情報を求める。
各々のFIDは例えば期間tsにわたり256回標本化
することが出来る。然し、この標本化速度をこれ
より高くして或いは低くして、スペクトル分解能
を夫々更に高く又は低くすることが出来る。この
為、データ収集過程が完了すると、100個のFID
信号が観測され、各々の信号が256回標本化され
て、空間的な行列の100個の点の各々で256個のス
ペクトル・データの点が得られる。
化学シフトの空間的な分布に関するイメージン
グ情報は、公知の３次元フーリエ変換方法によつ
て得られる。簡単に云うと、時間tsに対する各々
のFID信号の第１のフーリエ変換により、空間的
な行列の全ての点からの化学シフト・スペクトル
情報が得られる。然し、このスペクトル情報は直
接的に使えない。これは、可変の振幅を持つ勾配
Gx及びGyによつて符号化された空間情報をも含
んでいるからである。勾配Gx及びGyの各々に対
する別のフーリエ変換により、化学シフト・スペ
クトルの所望の空間分布情報が得られる。
グ情報は、公知の３次元フーリエ変換方法によつ
て得られる。簡単に云うと、時間tsに対する各々
のFID信号の第１のフーリエ変換により、空間的
な行列の全ての点からの化学シフト・スペクトル
情報が得られる。然し、このスペクトル情報は直
接的に使えない。これは、可変の振幅を持つ勾配
Gx及びGyによつて符号化された空間情報をも含
んでいるからである。勾配Gx及びGyの各々に対
する別のフーリエ変換により、化学シフト・スペ
クトルの所望の空間分布情報が得られる。
平面状化学シフト・イメージングを行なう為の
好ましいNMRパルス順序が第２ｂ図に示されて
いる。この順序は第２ａ図に示す順序と同様であ
るが、期間２に勾配Gx及びGyを印加した後（第
２ｂ図）、期間３に非選択性180゜RFパルスを印加
して核スピンを反転し、期間４に遅延スピン・エ
コー信号を発生する様にしたことが主な違いであ
る。この方法の利点は、勾配Gx及びGyのコイル
の電流が沈静して、FID信号と干渉しない時に、
期間４の期間tsの間、スピン・エコー信号全体を
観測し得ることである。第２ａ図のパルス順序で
は、FID信号は、勾配Gx及びGyが過渡状態であ
る期間２の終りに始まる。FIDに対する勾配の影
響は、局部磁界の変動を生ずる遮蔽効果の影響と
識別することが出来ないので、期間２の終りまで
に観測されたデータは使うことが出来ないのが普
通である。更に第２ａ図の期間２の間、空間的な
符号化用の勾配Gx及びGyが原因で生ずる位相は
ずれ（dephasing）の他に、主磁界B0に存在する
固有の非均質性により、核スピンの間でも、位相
コヒーレンスが失われるという別の事態がある。
この位相はずれは第２ｂ図の順序では（180゜パル
スによつて）逆転されるが、第２ａ図の順序では
逆転されない。
好ましいNMRパルス順序が第２ｂ図に示されて
いる。この順序は第２ａ図に示す順序と同様であ
るが、期間２に勾配Gx及びGyを印加した後（第
２ｂ図）、期間３に非選択性180゜RFパルスを印加
して核スピンを反転し、期間４に遅延スピン・エ
コー信号を発生する様にしたことが主な違いであ
る。この方法の利点は、勾配Gx及びGyのコイル
の電流が沈静して、FID信号と干渉しない時に、
期間４の期間tsの間、スピン・エコー信号全体を
観測し得ることである。第２ａ図のパルス順序で
は、FID信号は、勾配Gx及びGyが過渡状態であ
る期間２の終りに始まる。FIDに対する勾配の影
響は、局部磁界の変動を生ずる遮蔽効果の影響と
識別することが出来ないので、期間２の終りまで
に観測されたデータは使うことが出来ないのが普
通である。更に第２ａ図の期間２の間、空間的な
符号化用の勾配Gx及びGyが原因で生ずる位相は
ずれ（dephasing）の他に、主磁界B0に存在する
固有の非均質性により、核スピンの間でも、位相
コヒーレンスが失われるという別の事態がある。
この位相はずれは第２ｂ図の順序では（180゜パル
スによつて）逆転されるが、第２ａ図の順序では
逆転されない。
第2cは第２ａ図に示し順序と同様であるが、パ
ルス状勾配Gz存在の下に、期間１に長くて強力
な選択性飽和パルスを印加する別のパルス順序を
示している。飽和パルスの周波数成分は、平面状
スライス１０２（第１図の外側にある核スピンを
飽和させるが、この平面状スライス内にある核ス
ピンには影響を与えない様に選ばれる。NMR陽
子密度のイメージングの場合にこの様な選択性照
射パルスを使うことは、Solid State Physics誌、
第７巻、L457頁（1974年）所載のA.N.ギヤロウ
エイの論文に記載されている。パルス電流が沈静
するのを待つ為の１ミリ秒程度又はそれより長い
短い待ち時間の後、期間２に非選択性90゜RFパル
スを印加して、平面状スライス１０２内にある核
スピンを共鳴状態に励起する。FID信号は90゜RF
パルスが終了する直前に励起されたスピンによつ
て発生され、勾配Gx及びGyが印加されている期
間３の間続き、期間４まで続く。この期間４に所
望の速度でこの信号が標本化される。このパルス
順序で同様な効果を発生する為に選択性飽和に代
る方法（図に示していない）は、パルス状磁界勾
配Gzの存在の下に、選ばれた容積１０２を除く
サンプル１００（第１図）全体を照射する様に選
ばれた周波数成分を持つ選択性90゜RFパルスを期
間１に使うことである。この代案では、平面状容
積１０２の外側から発せられたNMR信号を急速
に位相はずれさせて破壊する為に、90゜パルスが
終つてから数ミリ秒の間、勾配Gzをオンのまゝ
にしておく。前と同じく、３次元フーリエ変換に
より、空間的な化学シフト・データが得られる。
ルス状勾配Gz存在の下に、期間１に長くて強力
な選択性飽和パルスを印加する別のパルス順序を
示している。飽和パルスの周波数成分は、平面状
スライス１０２（第１図の外側にある核スピンを
飽和させるが、この平面状スライス内にある核ス
ピンには影響を与えない様に選ばれる。NMR陽
子密度のイメージングの場合にこの様な選択性照
射パルスを使うことは、Solid State Physics誌、
第７巻、L457頁（1974年）所載のA.N.ギヤロウ
エイの論文に記載されている。パルス電流が沈静
するのを待つ為の１ミリ秒程度又はそれより長い
短い待ち時間の後、期間２に非選択性90゜RFパル
スを印加して、平面状スライス１０２内にある核
スピンを共鳴状態に励起する。FID信号は90゜RF
パルスが終了する直前に励起されたスピンによつ
て発生され、勾配Gx及びGyが印加されている期
間３の間続き、期間４まで続く。この期間４に所
望の速度でこの信号が標本化される。このパルス
順序で同様な効果を発生する為に選択性飽和に代
る方法（図に示していない）は、パルス状磁界勾
配Gzの存在の下に、選ばれた容積１０２を除く
サンプル１００（第１図）全体を照射する様に選
ばれた周波数成分を持つ選択性90゜RFパルスを期
間１に使うことである。この代案では、平面状容
積１０２の外側から発せられたNMR信号を急速
に位相はずれさせて破壊する為に、90゜パルスが
終つてから数ミリ秒の間、勾配Gzをオンのまゝ
にしておく。前と同じく、３次元フーリエ変換に
より、空間的な化学シフト・データが得られる。
期間３（第２ｃ図）の後に、180゜非選択性RF
パルスを印加して、前に第２ｂ図について述べた
様に、遅延スピン・エコー信号を発生し、NMR
信号の観測が更によく出来る様にすることが出来
る。
パルスを印加して、前に第２ｂ図について述べた
様に、遅延スピン・エコー信号を発生し、NMR
信号の観測が更によく出来る様にすることが出来
る。
第３ａ図は多重角度投影再構成方法によつて化
学シフト・イメージング・データを求めるのに適
したNMRパルス順序を示す。化学シフト・イメ
ージングに使う場合のこの方法と例えば陽子密度
イメージングに用いる場合との違いは、化学シフ
ト・イメージングでは、多重投影を行なう為に、
FIDがオンである間に磁界勾配を使うことが許さ
れないことであることに特に注意されたい。従つ
て、化学シフト・イメージングでは、一度に１つ
の空間の点づつ、各々の１次元投影が得られる。
この時、各々の空間的な点は、印加される勾配の
不在の下に記録された（その点に対応する）化学
シフト・スペクトルで構成される。
学シフト・イメージング・データを求めるのに適
したNMRパルス順序を示す。化学シフト・イメ
ージングに使う場合のこの方法と例えば陽子密度
イメージングに用いる場合との違いは、化学シフ
ト・イメージングでは、多重投影を行なう為に、
FIDがオンである間に磁界勾配を使うことが許さ
れないことであることに特に注意されたい。従つ
て、化学シフト・イメージングでは、一度に１つ
の空間の点づつ、各々の１次元投影が得られる。
この時、各々の空間的な点は、印加される勾配の
不在の下に記録された（その点に対応する）化学
シフト・スペクトルで構成される。
第３ａ図について説明すると、平面状スライス
１０２（第１図）内にある核スピンを励起する為
に、正の勾配Gz存在の下に、選択性90゜RFパルス
が期間１に印加される。期間２に、勾配Gzの極
性を反転し、大きさを半分にして、前に第２ａ図
について述べた様に、励起された核スピンの位相
戻し（rephasing）をする。更に、期間２に勾配
Gx及びGyを印加する。これらの勾配の振幅は、
そのベクトル加算により、第１の投影の方向と一
致する方向を持つ合成勾配Grが得られる様に選
ぶ。期間２の中点で、勾配Grの方向に対して直
交する線上にある核スピンを反転する様に選んだ
周波数成分を持つ選択性180゜RFパルスを印加す
る。この為、期間２のFID信号は平面状容積１０
２の全体から発するものであるが、期間３に発生
されるスピン・エコー信号は、180゜RFパルスに
よつて反転されたスピンのみによつて発生され
る。前に述べた様に、このスピン・エコー信号を
期間３に所望の速度で標本化する。スピン・エコ
ー信号が１次元の投影の１点に表わすが、化学シ
フト情報をも含んでいる。このパルス順序を繰返
し、（勾配Gx及びGyを一定に保ちながら）180゜パ
ルスの周波数成分を変えて、勾配Grに直交する
別の線内にある核スピンを反転することにより、
この投影の追加を求める。この過程は例えば10回
繰返して、１個の投影内の10点を求めることが出
来る。投影の各点を求る為に180゜RFパルスの周
波数成分を変えることの代案は、180゜RFパルス
の周波数成分は変えずにおきながら、磁界勾配
Grの成分Gx及びGyを発生する各々のコイルの半
分に流れる電流の比を変えることである。この
為、勾配Grの方向は変えないまゝでおく。この
方法は、１対の勾配コイルが発生する磁界は、こ
の１対の勾配コイルを構成するコイルの両半分の
一方の近くに於ける負の値の磁界から、他方のコ
イルの半分に接近した所の或る正の値まで直線的
に増加することを考えれば、最もよく理解されよ
う。各々のコイル半分に流れる電流が等しけれ
ば、磁界がゼロの値を持つ点は、各々のコイルの
半分が同じ様に巻袋されていると仮定すると、コ
イルの間の中点である。一方のコイル半分に流れ
る電流を増加すると共に他方の電流を減少すれ
ば、その効果として、磁界がゼロの値を持つ点
が、電流が少ない方のコイル半分に一層接点する
様に移動し、こうしてRFパルスの周波数成分を
変えないまゝでおけば、投影の点の信号が移動す
る。磁界勾配がゼロの値を持つ点は、式(1)で予測
するRFパルスの共鳴周波数ωに対応し、この為、
RFパルスはその近辺にある核スピンに影響を与
える。
１０２（第１図）内にある核スピンを励起する為
に、正の勾配Gz存在の下に、選択性90゜RFパルス
が期間１に印加される。期間２に、勾配Gzの極
性を反転し、大きさを半分にして、前に第２ａ図
について述べた様に、励起された核スピンの位相
戻し（rephasing）をする。更に、期間２に勾配
Gx及びGyを印加する。これらの勾配の振幅は、
そのベクトル加算により、第１の投影の方向と一
致する方向を持つ合成勾配Grが得られる様に選
ぶ。期間２の中点で、勾配Grの方向に対して直
交する線上にある核スピンを反転する様に選んだ
周波数成分を持つ選択性180゜RFパルスを印加す
る。この為、期間２のFID信号は平面状容積１０
２の全体から発するものであるが、期間３に発生
されるスピン・エコー信号は、180゜RFパルスに
よつて反転されたスピンのみによつて発生され
る。前に述べた様に、このスピン・エコー信号を
期間３に所望の速度で標本化する。スピン・エコ
ー信号が１次元の投影の１点に表わすが、化学シ
フト情報をも含んでいる。このパルス順序を繰返
し、（勾配Gx及びGyを一定に保ちながら）180゜パ
ルスの周波数成分を変えて、勾配Grに直交する
別の線内にある核スピンを反転することにより、
この投影の追加を求める。この過程は例えば10回
繰返して、１個の投影内の10点を求めることが出
来る。投影の各点を求る為に180゜RFパルスの周
波数成分を変えることの代案は、180゜RFパルス
の周波数成分は変えずにおきながら、磁界勾配
Grの成分Gx及びGyを発生する各々のコイルの半
分に流れる電流の比を変えることである。この
為、勾配Grの方向は変えないまゝでおく。この
方法は、１対の勾配コイルが発生する磁界は、こ
の１対の勾配コイルを構成するコイルの両半分の
一方の近くに於ける負の値の磁界から、他方のコ
イルの半分に接近した所の或る正の値まで直線的
に増加することを考えれば、最もよく理解されよ
う。各々のコイル半分に流れる電流が等しけれ
ば、磁界がゼロの値を持つ点は、各々のコイルの
半分が同じ様に巻袋されていると仮定すると、コ
イルの間の中点である。一方のコイル半分に流れ
る電流を増加すると共に他方の電流を減少すれ
ば、その効果として、磁界がゼロの値を持つ点
が、電流が少ない方のコイル半分に一層接点する
様に移動し、こうしてRFパルスの周波数成分を
変えないまゝでおけば、投影の点の信号が移動す
る。磁界勾配がゼロの値を持つ点は、式(1)で予測
するRFパルスの共鳴周波数ωに対応し、この為、
RFパルスはその近辺にある核スピンに影響を与
える。
付加的な投影を求める為、勾配Gx及びGyの振
幅を変え（第３ａ図に破線で示す様に）、異なる
向きを持つ合成勾配Grにする。選択性180゜パルス
の周波数成分を順次変えて、新たに選んだ勾配
Grに対して垂直な一連の線にある核スピンを反
転するか、或いは勾配コイルに流れる電流の比を
前に述べた様に順次変えることより、次の投影が
得られる。例えば18゜の間隔で10個の投影を求め
て、平面状スライス１０２の180゜のアークをカバ
ーすることが出来る。
幅を変え（第３ａ図に破線で示す様に）、異なる
向きを持つ合成勾配Grにする。選択性180゜パルス
の周波数成分を順次変えて、新たに選んだ勾配
Grに対して垂直な一連の線にある核スピンを反
転するか、或いは勾配コイルに流れる電流の比を
前に述べた様に順次変えることより、次の投影が
得られる。例えば18゜の間隔で10個の投影を求め
て、平面状スライス１０２の180゜のアークをカバ
ーすることが出来る。
期間２の中点で180゜パルスを印加し、勾配Gx及
びGyの振幅は、各々の勾配の前半にわたる時間
積分がその勾配の期間２の後半にわたる時間積分
に等しくなる様に選ぶ。こうして、不完全な180゜
パルスによつて発生される擬似（spurious）
NMR信号が抑圧されるが、スピン・エコー信号
は影響を受けない。これは、信号１の前半の勾配
の位相はずし効果が後半の勾配による位相戻しと
釣合うからである。不完全な180゜RFパルスによ
つて発生される疑似FID信号の影響が、1982年７
月１日に出願された係属中の米国特許出願通し番
号第394355号に記載されている。
びGyの振幅は、各々の勾配の前半にわたる時間
積分がその勾配の期間２の後半にわたる時間積分
に等しくなる様に選ぶ。こうして、不完全な180゜
パルスによつて発生される擬似（spurious）
NMR信号が抑圧されるが、スピン・エコー信号
は影響を受けない。これは、信号１の前半の勾配
の位相はずし効果が後半の勾配による位相戻しと
釣合うからである。不完全な180゜RFパルスによ
つて発生される疑似FID信号の影響が、1982年７
月１日に出願された係属中の米国特許出願通し番
号第394355号に記載されている。
空間的な化学シフト・イメージング情報が各々
のスピン・エコー信号のフーリエ変換によつて得
られる。これによつて投影内の１点の化学シフ
ト・スペクトルが得られる。実際には、各々の
FIDに対し、それを観測した時直ちにtsに対する
フーリエ変換が行なわれ、その結果得られた化学
シフト・データが後で使う為に計算機の記憶装置
に貯蔵される。全ての投影の全ての点に対する完
全な一組のスペクトルを求めた後、計算機式Ｘ線
断層写真法に対して開発された方法と同様な公知
のフイルタ・バツク投影法を用いて、スペクトル
内の各ピークの化学シフト像を再構成することが
出来る。
のスピン・エコー信号のフーリエ変換によつて得
られる。これによつて投影内の１点の化学シフ
ト・スペクトルが得られる。実際には、各々の
FIDに対し、それを観測した時直ちにtsに対する
フーリエ変換が行なわれ、その結果得られた化学
シフト・データが後で使う為に計算機の記憶装置
に貯蔵される。全ての投影の全ての点に対する完
全な一組のスペクトルを求めた後、計算機式Ｘ線
断層写真法に対して開発された方法と同様な公知
のフイルタ・バツク投影法を用いて、スペクトル
内の各ピークの化学シフト像を再構成することが
出来る。
多重角度投影再構成を用いて化学シフト・イメ
ージングを行なう別の方式が第３ｂ図に示されて
いる。この場合、前に述べた様に、勾配Gzの存
在の下に選択性飽和パルスを印加して、平面状容
積１０２内の核スピンを隔離する。勾配パルス電
流が沈静するのを待つ為に期間２を使う。この方
法では、第３ａ図の方法と同じく、投影は勾配の
不在の下に１点毎に構成される。この為、第３ｂ
図の期間３で、予定の振幅を持つ勾配Gx及びGy
を印加して、その方向に沿つて投影を構成する合
成勾配Grを発生する。勾配Gx及びGyと同時に選
択性90゜RFパルスを印加する。このパルスの周波
数成分は、勾配Grに対して直交する平面状スラ
イス１０２の条片形領域内にある核スピンを励起
する様に選ばれる。勾配Gx及びGyは期間４に、
前に勾配Gzについて（例えば第２ａ図の期間２
に）述べたにのと同様に、核スピンの位相分散を
少なくする為の位相戻しローブをもつている。
ージングを行なう別の方式が第３ｂ図に示されて
いる。この場合、前に述べた様に、勾配Gzの存
在の下に選択性飽和パルスを印加して、平面状容
積１０２内の核スピンを隔離する。勾配パルス電
流が沈静するのを待つ為に期間２を使う。この方
法では、第３ａ図の方法と同じく、投影は勾配の
不在の下に１点毎に構成される。この為、第３ｂ
図の期間３で、予定の振幅を持つ勾配Gx及びGy
を印加して、その方向に沿つて投影を構成する合
成勾配Grを発生する。勾配Gx及びGyと同時に選
択性90゜RFパルスを印加する。このパルスの周波
数成分は、勾配Grに対して直交する平面状スラ
イス１０２の条片形領域内にある核スピンを励起
する様に選ばれる。勾配Gx及びGyは期間４に、
前に勾配Gzについて（例えば第２ａ図の期間２
に）述べたにのと同様に、核スピンの位相分散を
少なくする為の位相戻しローブをもつている。
FID信号が励起された条片形領域内のみにある
核スピンによつて発生され、期間５に発生され
る。前と同じく、FID信号を適当な速度で標本化
する。投影の次の点を求める為、勾配Gx及びGy
の振幅を一定に保ちながら、90゜RFパルスの周波
数成分を調節して、勾配Grに垂直な別の条片形
領域を励起する。この代りに、前に述べた様に、
勾配Gx及びGyを発生するコイルの各半分に流れ
る電流の比を変えてもよい。１つの投影内の所望
の数の点が得られるまで、この過程を繰返す。勾
配Gx及びGyの振幅を変えて、勾配Grの新しい方
向を定めることにより、付加的な投影を求める。
化学シフト像の再構成は前に第３ａ図について述
べた通りである。
核スピンによつて発生され、期間５に発生され
る。前と同じく、FID信号を適当な速度で標本化
する。投影の次の点を求める為、勾配Gx及びGy
の振幅を一定に保ちながら、90゜RFパルスの周波
数成分を調節して、勾配Grに垂直な別の条片形
領域を励起する。この代りに、前に述べた様に、
勾配Gx及びGyを発生するコイルの各半分に流れ
る電流の比を変えてもよい。１つの投影内の所望
の数の点が得られるまで、この過程を繰返す。勾
配Gx及びGyの振幅を変えて、勾配Grの新しい方
向を定めることにより、付加的な投影を求める。
化学シフト像の再構成は前に第３ａ図について述
べた通りである。
第３ｂ図のパルス順序は、期間３及び４に勾配
Gx及びGyを印加した後、非選択性180゜RFパルス
（図に示していない）を加えて、FID信号を発生
するスピンを反転して、スピン・エコー信号を発
生する様に変更することが出来る。こうして、前
に第２ｂ図について述べたのと同様に、勾配電流
の干渉なしに、スピン・エコー信号が標本化され
る。
Gx及びGyを印加した後、非選択性180゜RFパルス
（図に示していない）を加えて、FID信号を発生
するスピンを反転して、スピン・エコー信号を発
生する様に変更することが出来る。こうして、前
に第２ｂ図について述べたのと同様に、勾配電流
の干渉なしに、スピン・エコー信号が標本化され
る。
平面状（２次元）化学シフト・イメージングに
使われるNMRパルス順序は、RF発信コイル並
びに／又は受信コイルの作用がある場の中にある
サンプルの容積全体から、又はこのサンプルの選
ばれた平面状の厚板（即ち、多数のスライス）か
らのスペクトル・データを同時に求める様に拡大
することが出来る。
使われるNMRパルス順序は、RF発信コイル並
びに／又は受信コイルの作用がある場の中にある
サンプルの容積全体から、又はこのサンプルの選
ばれた平面状の厚板（即ち、多数のスライス）か
らのスペクトル・データを同時に求める様に拡大
することが出来る。
データ収集領域を平面状厚板に制限した３次元
化学シフト・イメージングに適するNMRパルス
順序が第４ａ図に示されている。このNMRパル
ス順序は多くの点で第２ｂ図に示すものと似てい
るが、第４ａ図の期間１に印加される選択性
90゜RFパルスは、第２ｂ図のパルス順序で使われ
る選択性90゜パルスよりも更に広い周波数帯域幅
を持つ様に選ばれ、この場合は平面状スライス１
０２（第１図）が、第２ａ図乃至第２ｃ図の選択
的な照射方法によつて得られる厚さの２倍（又は
更に何倍か）の厚さに分布を持つ様にする。スラ
イス１０２の厚さは希望する断面像の数に従つて
選ばれる。更に、第４図の期間２に用いられる勾
配Gzの負の位相戻し成分に、可変振幅の位相符
号化成分を加えて、空間情報を容積１０２内のＺ
軸の方向に位相符号化する。こうしてサンプル１
００を通る１連の断面像を構成する為のイメージ
ング情報が拡大容積１０２の全体から同時に得ら
れる。核スピンに対する位相戻し及び位相符号化
成分の影響は直線的であり、従つて今後述べた様
に同時に印加することが出来る。期間２に位相符
号化勾配Gx、Gy及びGzを印加した後、期間３に
非選択性180゜RFパルスを印加して遅延スピン・
エコー信号を発生し、これを期間tsにわたり所望
の速度で標本化する。勾配Gx、Gy及びGzの振幅
の各々の独自の組合せに対して、スピン・エコー
信号が観測される。
化学シフト・イメージングに適するNMRパルス
順序が第４ａ図に示されている。このNMRパル
ス順序は多くの点で第２ｂ図に示すものと似てい
るが、第４ａ図の期間１に印加される選択性
90゜RFパルスは、第２ｂ図のパルス順序で使われ
る選択性90゜パルスよりも更に広い周波数帯域幅
を持つ様に選ばれ、この場合は平面状スライス１
０２（第１図）が、第２ａ図乃至第２ｃ図の選択
的な照射方法によつて得られる厚さの２倍（又は
更に何倍か）の厚さに分布を持つ様にする。スラ
イス１０２の厚さは希望する断面像の数に従つて
選ばれる。更に、第４図の期間２に用いられる勾
配Gzの負の位相戻し成分に、可変振幅の位相符
号化成分を加えて、空間情報を容積１０２内のＺ
軸の方向に位相符号化する。こうしてサンプル１
００を通る１連の断面像を構成する為のイメージ
ング情報が拡大容積１０２の全体から同時に得ら
れる。核スピンに対する位相戻し及び位相符号化
成分の影響は直線的であり、従つて今後述べた様
に同時に印加することが出来る。期間２に位相符
号化勾配Gx、Gy及びGzを印加した後、期間３に
非選択性180゜RFパルスを印加して遅延スピン・
エコー信号を発生し、これを期間tsにわたり所望
の速度で標本化する。勾配Gx、Gy及びGzの振幅
の各々の独自の組合せに対して、スピン・エコー
信号が観測される。
勾配Gx、Gy及びGzの夫々の振幅の数nx、ny及
びnzは、一層厚手の平面状容積１０２に希望する
行列の空間的な点の数に基づいて選ぶ。即ち、
nx、ny及びnzは夫々10に等しく選ぶことが出来
る。この場合、nx・ny・nz個のエコー信号が得ら
れる。スピン・エコー標本化速度は、行列内の
各々の空間的な点で希望するスペクトルの点の数
に基づいて選ぶ。即ち、スピン・エコー信号を期
間tsに256回標本化する場合、フーリエ変換した
後、行列の各々の空間的な点は256個のスペクト
ル・データ点を持つ。
びnzは、一層厚手の平面状容積１０２に希望する
行列の空間的な点の数に基づいて選ぶ。即ち、
nx、ny及びnzは夫々10に等しく選ぶことが出来
る。この場合、nx・ny・nz個のエコー信号が得ら
れる。スピン・エコー標本化速度は、行列内の
各々の空間的な点で希望するスペクトルの点の数
に基づいて選ぶ。即ち、スピン・エコー信号を期
間tsに256回標本化する場合、フーリエ変換した
後、行列の各々の空間的な点は256個のスペクト
ル・データ点を持つ。
実際には、勾配Gx、Gy及びGzは任意の便利な
方法で、プログラム可能な振幅に順次変えること
が出来る。例として挙げると、１つの方式は、勾
配Gz及びGyの各々に対する振幅を選び、相次ぐ
パルス順序で、勾配Gxのnx個の振幅を順次とる
様にする。この後、Gzを一定に保ちながら、勾
配Gyの振幅を新しい値に増数し、勾配Gxを再び
nx個の振幅にわたつて歩進させる。勾配Gyをny
回増数した後、勾配Gzを１段だけ進め、夫々勾
配Gy及びGxのny及びnx個の振幅に対してこの過
程を繰返す。勾配Gzがnz個の勾配を順次とるま
で、この過程を繰返す。
方法で、プログラム可能な振幅に順次変えること
が出来る。例として挙げると、１つの方式は、勾
配Gz及びGyの各々に対する振幅を選び、相次ぐ
パルス順序で、勾配Gxのnx個の振幅を順次とる
様にする。この後、Gzを一定に保ちながら、勾
配Gyの振幅を新しい値に増数し、勾配Gxを再び
nx個の振幅にわたつて歩進させる。勾配Gyをny
回増数した後、勾配Gzを１段だけ進め、夫々勾
配Gy及びGxのny及びnx個の振幅に対してこの過
程を繰返す。勾配Gzがnz個の勾配を順次とるま
で、この過程を繰返す。
前に述べた様に、化学シフト・イメージング情
報がフーリエ変換方法によつて得られる。この場
合、４次元のフーリエ変換を使う。勾配Gz、Gy
及びGxに対する３次元の変換により、選ばれた
厚い平面状容積全体からの３次元の空間情報が得
られ、スピン・エコーを標本化した時間tsに対す
るフーリエ変換により、分光情報が得られる。
報がフーリエ変換方法によつて得られる。この場
合、４次元のフーリエ変換を使う。勾配Gz、Gy
及びGxに対する３次元の変換により、選ばれた
厚い平面状容積全体からの３次元の空間情報が得
られ、スピン・エコーを標本化した時間tsに対す
るフーリエ変換により、分光情報が得られる。
３次元化学シフト・イメージングを行なう別の
NMRパルス順序が第４ｂ図に示されている。こ
のパルス順序は、データ収集過程が選択的な励起
によつて平面状厚板に制限されないことを別とす
れば、第４ａ図のパルス順序と同様である。即
ち、期間１（第４ｂ図）に、全く勾配の不在の下
に、非選択性90゜RFパルスが印加される。検出さ
れたスピン・エコー信号は、RF発信コイル及び
受信コイルが作用を持つ領域内にある全ての核ス
ピンから発したものである。可変振幅の勾配Gx、
Gy及びGzを印加することにより、空間情報が符
号化される。nx・ny・nz個のスピン・エコー信号
を観測した後、前に述べた様な４次元の変換によ
り、空間データ並びに化学シフト・イメージン
グ・データが得られる。
NMRパルス順序が第４ｂ図に示されている。こ
のパルス順序は、データ収集過程が選択的な励起
によつて平面状厚板に制限されないことを別とす
れば、第４ａ図のパルス順序と同様である。即
ち、期間１（第４ｂ図）に、全く勾配の不在の下
に、非選択性90゜RFパルスが印加される。検出さ
れたスピン・エコー信号は、RF発信コイル及び
受信コイルが作用を持つ領域内にある全ての核ス
ピンから発したものである。可変振幅の勾配Gx、
Gy及びGzを印加することにより、空間情報が符
号化される。nx・ny・nz個のスピン・エコー信号
を観測した後、前に述べた様な４次元の変換によ
り、空間データ並びに化学シフト・イメージン
グ・データが得られる。
第２ａ図乃至第２ｃ図、第３ａ図乃至第３ｂ図
及び第４ａ図で、選択性90゜及び180゜RFパルスは
図式的に陰影を施した矩形で示してある。実際に
は、これらはｂを定数、ｔを時間として、Sin
（bt）／（bt）又はガウス形の振幅変調されたRF
パルスであつてよく、このRFパルスのRF周波数
は、勾配の存在の下にNMRサンプルの所望の領
域にある核スピンのラーマ周波数に対応する。
及び第４ａ図で、選択性90゜及び180゜RFパルスは
図式的に陰影を施した矩形で示してある。実際に
は、これらはｂを定数、ｔを時間として、Sin
（bt）／（bt）又はガウス形の振幅変調されたRF
パルスであつてよく、このRFパルスのRF周波数
は、勾配の存在の下にNMRサンプルの所望の領
域にある核スピンのラーマ周波数に対応する。
選択性90゜及び180゜RF励起パルスのスペクトル
帯域幅は十分幅広く選んで、関心がある全ての化
学種の化学シフト・スペクトルを励起する様にし
なければならない。即ち、例えば筋肉の代射で燐
の化学シフト・スペクトルを調べるのに、周波数
帯域幅が狭すぎる選択性パルスを使うと、アデノ
シン３燐酸、アデノシン２燐酸、無機燐酸塩及び
燐酸砂糖の様な他の種目にも関心があるのに、
（燐酸クレアチンの様な）１つの種目しか観測さ
れないことがある。
帯域幅は十分幅広く選んで、関心がある全ての化
学種の化学シフト・スペクトルを励起する様にし
なければならない。即ち、例えば筋肉の代射で燐
の化学シフト・スペクトルを調べるのに、周波数
帯域幅が狭すぎる選択性パルスを使うと、アデノ
シン３燐酸、アデノシン２燐酸、無機燐酸塩及び
燐酸砂糖の様な他の種目にも関心があるのに、
（燐酸クレアチンの様な）１つの種目しか観測さ
れないことがある。
RFパルスが比較的広い帯域幅を励起しても、
NMRサンプルの内、感知容積の縁にある部分が
含む化学種の化学シフトが、選択性パルスによつ
て励起される周波数範囲外にあることがある。こ
の様な化学種は観測されるスペクトルに寄与しな
いが、同じ場所にある他の化学種は寄与を持ち、
この結果得られるスペクトルに歪みが出る。この
様な望ましくない影響は、縁にあるスピンからの
NMRスペクトルに対する相対的な寄与を減少す
ることによつて、最小限に抑えることが出来る。
この為には、感知容積１０２（第１図）が明殻に
限定された境界を持つ様に、選択性パルスの励起
の輪郭を鋭くすればよい。この目的の為、選択性
RFパルスは、矩形に近い形の励起用輪郭を持つ
波形sin（bt）／（bt）を有する信号によつて変調
することが好ましい。
NMRサンプルの内、感知容積の縁にある部分が
含む化学種の化学シフトが、選択性パルスによつ
て励起される周波数範囲外にあることがある。こ
の様な化学種は観測されるスペクトルに寄与しな
いが、同じ場所にある他の化学種は寄与を持ち、
この結果得られるスペクトルに歪みが出る。この
様な望ましくない影響は、縁にあるスピンからの
NMRスペクトルに対する相対的な寄与を減少す
ることによつて、最小限に抑えることが出来る。
この為には、感知容積１０２（第１図）が明殻に
限定された境界を持つ様に、選択性パルスの励起
の輪郭を鋭くすればよい。この目的の為、選択性
RFパルスは、矩形に近い形の励起用輪郭を持つ
波形sin（bt）／（bt）を有する信号によつて変調
することが好ましい。
ガウス形RFパルスを使う場合、励起周波数の
輪郭が丸くなつた形である為に、スペクトルの別
の歪みが起る。この場合、180゜パルスを使う時、
感知容積の一部分並びに隣接領域は実際には90゜
成分を持つ励起を受け、擬似NMR信号が発生さ
れることがある。延長した勾配Gx及びGyを使う
と共に、前に述べた様に、その中点で180゜RFパ
ルスを印加することにより、疑似FID信号から逃
れることが出来る。然し、観測するスペクトル周
波数範囲が励起輪郭のFWHM（全幅半値最大値）
以内に十分入る様に注意を払わなければならな
い。励起関数を乗ずることにより、縁の歪みを或
る程度補正することが出来る。
輪郭が丸くなつた形である為に、スペクトルの別
の歪みが起る。この場合、180゜パルスを使う時、
感知容積の一部分並びに隣接領域は実際には90゜
成分を持つ励起を受け、擬似NMR信号が発生さ
れることがある。延長した勾配Gx及びGyを使う
と共に、前に述べた様に、その中点で180゜RFパ
ルスを印加することにより、疑似FID信号から逃
れることが出来る。然し、観測するスペクトル周
波数範囲が励起輪郭のFWHM（全幅半値最大値）
以内に十分入る様に注意を払わなければならな
い。励起関数を乗ずることにより、縁の歪みを或
る程度補正することが出来る。
種々の図面で、勾配Gx、Gy及びGzは正及び負
の矩形の形をしたパルスとして示したが、ガウス
形又は正弦状の様な他の形にしてもよい。好まし
い実施例では、選択性90゜パルスを使う選択性励
起順序の一部分として勾配を印加したが、夫々の
正の勾配パルスの波形の時間積分は夫々の負の勾
配パルスの波形の時間積分の２倍に略等しくなる
様に選ばれる。勾配が選択性180゜パルスを使う選
択性励起順序の一部分として印加される場合、
180゜パルスの中点より前にある夫々の勾配波形の
時間積分は180゜パルスより後の勾配波形の時間積
分に略等しくする。
の矩形の形をしたパルスとして示したが、ガウス
形又は正弦状の様な他の形にしてもよい。好まし
い実施例では、選択性90゜パルスを使う選択性励
起順序の一部分として勾配を印加したが、夫々の
正の勾配パルスの波形の時間積分は夫々の負の勾
配パルスの波形の時間積分の２倍に略等しくなる
様に選ばれる。勾配が選択性180゜パルスを使う選
択性励起順序の一部分として印加される場合、
180゜パルスの中点より前にある夫々の勾配波形の
時間積分は180゜パルスより後の勾配波形の時間積
分に略等しくする。
第５図は以上説明したこの発明のNMRパルス
順序に使うのに適したNMR装置の主な部分を示
す簡略ブロツク図である。この装置全体を４００
で示してあるが、これは汎用ミニコンピユータ４
０１を用い、それがデイスク記憶装置４０３及び
インターフエイス４０５に機械的に結合されてい
る。RF発振器４０２、信号平均化装置４０４、
及びGx、Gy、Gz勾配コイル４１６，４１８，４
２０を夫々付勢する為の勾配電源４０６，４０
８，４１０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に結合されている。
順序に使うのに適したNMR装置の主な部分を示
す簡略ブロツク図である。この装置全体を４００
で示してあるが、これは汎用ミニコンピユータ４
０１を用い、それがデイスク記憶装置４０３及び
インターフエイス４０５に機械的に結合されてい
る。RF発振器４０２、信号平均化装置４０４、
及びGx、Gy、Gz勾配コイル４１６，４１８，４
２０を夫々付勢する為の勾配電源４０６，４０
８，４１０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に結合されている。
RF発信器４０２はミニコンピユータ４０１か
らのパルス包絡線によつてゲートされて、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。このRFパルスはRF電力増幅
器４１２で、NMR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に増幅され、
発信コイル４２４に印加される。サンプルの容積
が大きい場合、並びに大きなNMR周波数帯域幅
を励起する度に持続時間の短いパルスが必要な場
合、一層高い方の電力レベルが必要である。
らのパルス包絡線によつてゲートされて、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。このRFパルスはRF電力増幅
器４１２で、NMR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に増幅され、
発信コイル４２４に印加される。サンプルの容積
が大きい場合、並びに大きなNMR周波数帯域幅
を励起する度に持続時間の短いパルスが必要な場
合、一層高い方の電力レベルが必要である。
NMR信号を受信コイル４２６で感知し、低雑
音前置増幅器４２２で増幅し、更に増幅、検出及
び波する為に受信器４１４に印加される。この
後信号がデイジタル化されて、信号平均化装置４
０４によつて平均化されると共に、ミニコンピユ
ータ４０１によつて処理される。前置増幅器４２
２及び受信器４１４は、発信の間、能動形ゲート
作用又は受動形波作用により、RFパルスから
保護される。
音前置増幅器４２２で増幅し、更に増幅、検出及
び波する為に受信器４１４に印加される。この
後信号がデイジタル化されて、信号平均化装置４
０４によつて平均化されると共に、ミニコンピユ
ータ４０１によつて処理される。前置増幅器４２
２及び受信器４１４は、発信の間、能動形ゲート
作用又は受動形波作用により、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
るゲート作用及び包絡線変調、前置増幅器及び
RF電力増幅器に対する消去作用、並びに勾配電
源に対する電圧波形を供給すると共に、勾配の振
幅並びにRFパルスの周波数（周波数走査を用い
る時）を順次進める。ミニコンピユータはフーリ
エ変換、像の再構成、データの波作用、像の表
示及び記憶機能（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
の機能を挙げるだけにとゞめる）の様なデータ処
理を行なう。
るゲート作用及び包絡線変調、前置増幅器及び
RF電力増幅器に対する消去作用、並びに勾配電
源に対する電圧波形を供給すると共に、勾配の振
幅並びにRFパルスの周波数（周波数走査を用い
る時）を順次進める。ミニコンピユータはフーリ
エ変換、像の再構成、データの波作用、像の表
示及び記憶機能（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
の機能を挙げるだけにとゞめる）の様なデータ処
理を行なう。
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。後の方は、パルス発信の間、受信器に
対するRFパルスの漏れ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４２
８（第５図）によつて発生される静磁界B0の方
向に対して直交している。コイルはRFシール
ド・ケージ内に封入することにより、装置の他の
部分から隔離される。３つの典型的なRFコイル
の設計が第６ａ図、第６ｂ図及び第６ｃ図に示さ
れている。これら全てのコイルはＸ軸方向のRF
磁界を発生する。第６ｂ図及び第６ｃ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）に対して平行である様な磁界的な構成に適
している。第６ａ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
である構成に用いることが出来る。
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。後の方は、パルス発信の間、受信器に
対するRFパルスの漏れ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４２
８（第５図）によつて発生される静磁界B0の方
向に対して直交している。コイルはRFシール
ド・ケージ内に封入することにより、装置の他の
部分から隔離される。３つの典型的なRFコイル
の設計が第６ａ図、第６ｂ図及び第６ｃ図に示さ
れている。これら全てのコイルはＸ軸方向のRF
磁界を発生する。第６ｂ図及び第６ｃ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）に対して平行である様な磁界的な構成に適
している。第６ａ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
である構成に用いることが出来る。
磁界勾配コイル４１６，４１８，４２０（第５
図）は夫々勾配Gx、Gy、Gzを発生する為に必要
である。こゝで説明したパルス順序では、勾配は
サンプルの容積にわたつて単調で直線的でなけれ
ばならない。勾配が単調でないと、NMR信号に
NMR信号の空間情報にアリヤシングを生じ、こ
の結果甚だしいアーチフアクトを招く。勾配が非
直線的であると、データの幾何学的な歪みの原因
になる。
図）は夫々勾配Gx、Gy、Gzを発生する為に必要
である。こゝで説明したパルス順序では、勾配は
サンプルの容積にわたつて単調で直線的でなけれ
ばならない。勾配が単調でないと、NMR信号に
NMR信号の空間情報にアリヤシングを生じ、こ
の結果甚だしいアーチフアクトを招く。勾配が非
直線的であると、データの幾何学的な歪みの原因
になる。
サンプル室の軸線が主磁界B0と平行な構成に
適した勾配コイルの設計が、第７ａ図及び第７ｂ
図に示されている。各々の勾配Gx、Gyが、第７
ａ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７ａ図に示す一組のコ
イルは勾配Gxを発生する。勾配Gyを発生する一
組のコイルは、勾配Gxを発生するコイルに対し、
サンプル室の円筒軸１０４（第１図）の周りに
90゜回転している。勾配Gzは第７ｂ図に示すコイ
ル４００，４０２の様な１対のコイルによつて発
生される。各々の勾配コイルの組に流れる電流の
比を変えることによつて、走査を行なう場合、第
７ａ図のコイルの両半分３００，３０２（並びに
勾配Gyのコイルの対応する両半分）と、第７ｂ
図のコイルの両半分４００，４０２は別個の電源
によつて付勢され、この為、第５図の電源４０
６，４０８，４１０は夫々実際には２つの別個の
電源で構成し得る。
適した勾配コイルの設計が、第７ａ図及び第７ｂ
図に示されている。各々の勾配Gx、Gyが、第７
ａ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７ａ図に示す一組のコ
イルは勾配Gxを発生する。勾配Gyを発生する一
組のコイルは、勾配Gxを発生するコイルに対し、
サンプル室の円筒軸１０４（第１図）の周りに
90゜回転している。勾配Gzは第７ｂ図に示すコイ
ル４００，４０２の様な１対のコイルによつて発
生される。各々の勾配コイルの組に流れる電流の
比を変えることによつて、走査を行なう場合、第
７ａ図のコイルの両半分３００，３０２（並びに
勾配Gyのコイルの対応する両半分）と、第７ｂ
図のコイルの両半分４００，４０２は別個の電源
によつて付勢され、この為、第５図の電源４０
６，４０８，４１０は夫々実際には２つの別個の
電源で構成し得る。
以上説明した所から、この発明が、NMR信号
を磁界勾配の不在の下に観測する様な局在化
NMR化学シフト・イメージングを行なう方法を
提供したことが理解されよう。イメージング・デ
ータ収集過程の効率が、サンプルの多くの領域か
ら同時にデータを収集するイメージング方法を提
供することによつて改善される。
を磁界勾配の不在の下に観測する様な局在化
NMR化学シフト・イメージングを行なう方法を
提供したことが理解されよう。イメージング・デ
ータ収集過程の効率が、サンプルの多くの領域か
ら同時にデータを収集するイメージング方法を提
供することによつて改善される。
この発明を特定の実施例及び例について説明し
たが、以上説明した所から、当業者はこの他の変
更が考えられよう。従つて、この発明は特許請求
の範囲に記載された範囲内で、こゝに具体的に説
明した以外の形で実施し得ることを承知された
い。
たが、以上説明した所から、当業者はこの他の変
更が考えられよう。従つて、この発明は特許請求
の範囲に記載された範囲内で、こゝに具体的に説
明した以外の形で実施し得ることを承知された
い。
第１図は静磁界の中にあるNMRサンプルと選
択的な照射によつて平面状容積が限定されること
を示す図、第２ａ図乃至第２ｃは平面状容積から
位相符号化した化学シフト・イメージング・デー
タを求めるのに適したこの発明のNMRパルス順
序を示す図、第３ａ図及び第３ｂ図は多重角度投
影再構成によつて平面状容積から化学シフト・イ
メージング・データを求めるこの発明のNMRパ
ルス順序を示す図、第４ａ図及び第４ｂ図は第２
ａ図乃至第２ｃ図と同様であるが、平面状厚板か
ら化学シフト・イメージング・データを同時に求
める為に、第３の方向にも位相符号化を施す
NMRパルス順序を示す図、第５図は第２図、第
３図及び第４図に示した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
品を示す簡略ブロツク図、第６ａ図は、サンプル
室が静磁界に対して垂直な構成の場合に使われる
Ｒコイルの設計を示す図、第６ｂ図及び第６ｃ図
はサンプル室の軸線が静磁界に対して平行である
様な磁気的な構成に適したRFコイルの設計を示
す図、第７ａ図は勾配Gx及びGyを発生するのに
適した一組のコイルを示す図、第７ｂ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。 （主な符号の説明）、１００：サンプル、１０
２：平面状スライス又は容積、１０４：サンプル
の軸線。
択的な照射によつて平面状容積が限定されること
を示す図、第２ａ図乃至第２ｃは平面状容積から
位相符号化した化学シフト・イメージング・デー
タを求めるのに適したこの発明のNMRパルス順
序を示す図、第３ａ図及び第３ｂ図は多重角度投
影再構成によつて平面状容積から化学シフト・イ
メージング・データを求めるこの発明のNMRパ
ルス順序を示す図、第４ａ図及び第４ｂ図は第２
ａ図乃至第２ｃ図と同様であるが、平面状厚板か
ら化学シフト・イメージング・データを同時に求
める為に、第３の方向にも位相符号化を施す
NMRパルス順序を示す図、第５図は第２図、第
３図及び第４図に示した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
品を示す簡略ブロツク図、第６ａ図は、サンプル
室が静磁界に対して垂直な構成の場合に使われる
Ｒコイルの設計を示す図、第６ｂ図及び第６ｃ図
はサンプル室の軸線が静磁界に対して平行である
様な磁気的な構成に適したRFコイルの設計を示
す図、第７ａ図は勾配Gx及びGyを発生するのに
適した一組のコイルを示す図、第７ｂ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。 （主な符号の説明）、１００：サンプル、１０
２：平面状スライス又は容積、１０４：サンプル
の軸線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ NMRサンプルの予定の領域からイメージン
グ情報を同時に収集する多重角度投影再構成を利
用してNMR化学シフト・イメージングを行なう
方法に於て、(a)前記NMRサンプルの軸線に沿つ
て静磁界を印加し、(b)前記領域内にある複数個の
核スピンを共鳴状態に励起して、励起された核ス
ピンがNMR信号を発生する様にし、(c)予定数の
選択可能な前記領域内の向きの内の１つの向きを
持つ磁界勾配を印加し、(d)該勾配の存在の下に前
記NMRサンプルを選択性RFパルスで照射し、
該RFパルスは、前記勾配の方向と直交する向き
の予定数の条片形領域の内の１つの領域にある前
記励起された核スピンの一部分を反転する様に選
択可能な予定の周波数成分を持ち、前記反転した
核スピンがNMRスピン・エコー信号を発生し、
(e)前記勾配の不在の下に前記NMRスピン・エコ
ー信号を観測して、該観測されたNMR信号のフ
ーリエ変換によつて、前記勾配の方向と一致する
方向を持つ投影内の１点のイメージング情報が得
られる様にする各工程から成る方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
て、(f)前記予定数の条片形領域の内の異なる１つ
の領域内にある核スピンを反転する様に、毎回の
繰返しで前記RFパルスの周波数成分を変えなが
ら、前記工程(a)から前記工程(e)までを繰返し、こ
の繰返しの数は前記投影内に希望する空間的な点
の数に等しく、(g)前記勾配の前記予定数の方向の
内の夫々１つの方向に対して、前記工程(f)を繰返
して、対応する数の投影を求める工程を含む方
法。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載した方法に於
て、前記磁界勾配が、何れも前記軸線に直交する
向きに印加される第１及び第２の磁界勾配成分の
ベクトル加算による合成勾配で構成されている方
法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載した方法に於
て、前記工程(d)で使われるRFパルスが選択性
180゜パルスであり、前記第１及び第２の勾配成分
が、前記180゜RFパルスを照射する前の期間にわ
たるその波形の夫々の時間積分が、前記180゜RF
パルスを照射した後の期間にわたるその波形の
夫々の時間積分に等しくなる様に選択可能である
方法。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載した方法に於
て、前記工程(b)が、前記サンプルの軸線の方向と
一致する様に選んだ方向を持つ磁界勾配の存在の
下に前記NMRサンプルを選択性90゜RFパルスで
照射し、最後に記載した磁界勾配の極性を反転す
ると共にその大きさを大体半分にして、前記励起
された核スピンの位相分散を少なくすることを含
む方法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載した方法に於
て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルスが
夫々、ｂを定数、ｔを時間として、波形（sin
bt）／btを持つ信号によつて振幅変調されたRF
パルスで構成されている方法。 ７ 特許請求の範囲第５項に記載した方法に於
て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルスがガ
ウス形包絡線を持つ様に振幅変調されたRFパル
スで夫々構成されている方法。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
て、(h)前記予定数の条片形領域の内の異なる１つ
にある核スピンを反転する様に、前記磁界勾配を
発生する１対のコイルの内の少なくとも１つのコ
イルに流れる電流の比を変えながら且つ前記選択
性RFパルスの周波数成分は変えずに保ちながら、
前記工程(a)から前記工程(e)までを繰返し、該繰返
しの数は前記投影内に希望する空間的な点の数に
等しく、(i)前記勾配の前記予定数の向きの内の
各々１つの向きに対して前記工程(h)を繰返して、
対応する数の投影を求める工程を含む方法。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載した方法に於
て、前記磁界勾配が、夫々前記軸線と直交する様
に印加される第１及び第２の磁界勾配成分のベク
トル加算による合成勾配で構成されている方法。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載した方法に於
て、前記工程(d)で使われるRFパルスが選択性
180゜パルスであり、前記第１及び第２の勾配成分
は、前記180゜RFパルスで照射する前の期間にわ
たるその波形の夫々の時間積分が、前記180゜RF
パルスで照射した後の期間にわたるその波形の
夫々の時間積分に等しくなる様に選択可能である
方法。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載した方法に
於て、前記工程(b)が、前記サンプルの軸線の方向
と一致する様に選んだ方向を持つ磁界勾配の存在
の下に前記NMRサンプルを選択性90゜RFパルス
で照射し、最後に記載した磁界勾配の極性を反転
すると共にその振幅を大体半分にして、前記励起
された核スピンの位相分散を少なくすることを含
む方法。 １２ 特許請求の範囲第１１項に記載した方法に
於て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルス
が、ｂを定数、ｔを時間として、波形（sin
bt）／btを持つ信号によつて振幅変調されたRF
パルスで夫々構成されている方法。 １３ 特許請求の範囲第１１項に記載した方法に
於て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルス
が、ガウス形包絡線を持つ様に振幅変調したRF
パルスで夫々構成されている方法。 １４ NMRサンプルの予定の領域からイメージ
ング情報を同時に収集する多重角度投影再構成を
利用してNMR化学シフト・イメージングを行な
う方法に於て、(a)前記NMRサンプルの軸線に沿
つて静磁界を印加し、(b)前記軸線と一致する様に
選択し得る方向を持つ第１の磁界勾配の存在の下
に、前記NMRサンプルを第１の選択性RF飽和
パルスで照射して、前記予定の領域内にある核ス
ピンを除くNMRサンプル内の核スピンを飽和さ
せ、(c)予定数の選択可能な前記領域内の方向の内
の１つの方向を持つ第２の磁界勾配を印加し、(d)
前記第２の磁界勾配の存在の下に前記NMRサン
プルを第２の選択性RFパルスで照射し、該選択
性RFパルスは前記第２の勾配の方向と直交する
向きにある前記領域の予定数の条片形部分の内の
１つの部分にある核スピンを励起する様に選択し
得る予定の周波数成分を持ち、前記励起された核
スピンがNMR信号を発生し、(e)前記勾配の不在
の下に前記NMR信号を観測して、観測された
NMR信号のフーリエ変換により、前記第２の勾
配の方向と一致する方向を持つ投影内の１点のス
ペクトル・イメージング情報が得られる様にする
工程から成る方法。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載した方法に
於て、(f)毎回の繰返しで前記第２の選択性RFパ
ルスの周波数成分を変えて、前記領域の前記予定
数の条片形部分の内の異なる１つの部分を励起し
ながら、前記工程(a)から工程(e)までを繰返して、
前記投影内の所望数の点を求め、(g)前記第２の勾
配の前記予定数の方向の夫々１つの方向に対して
前記工程(f)を繰返して、対応する数の投影を求め
る工程を含む方法。 １６ 特許請求の範囲第１５項に記載した方法に
於て、前記第２の選択性RFパルスが選択性
90゜RFパルスであり、前記第２の勾配が第１及び
第２の勾配成分のベクトル加算による合成勾配で
あり、前記第１及び第２の勾配成分の各々は前記
励起された核スピンの位相分散を少なくする為の
夫々の勾配成分を持つている方法。 １７ 特許請求の範囲第１６項に記載した方法に
於て、前記90゜RFパルスが、ｂを定数、ｔを時間
として、波形（sin bt）／btを持つ信号によつて
振幅変調されたRFパルスで構成される方法。 １８ 特許請求の範囲第１６項に記載した方法に
於て、前記90゜RFパルスがガウス形包絡線を持つ
様に振幅変調したRFパルスで構成される方法。 １９ 特許請求の範囲第１６項に記載した方法に
於て、前記NMRサンプルを非選択性180゜RFパル
スで照射して、前記励起された核スピンを反転し
て、前記工程(e)で観測されれるNMRスピン・エ
コー信号を求めることを含む方法。 ２０ 特許請求の範囲第１４項に記載した方法に
於て、(h)前記領域の前記予定数の条片形部分の内
の異なる１つの部分にある核スピンを反転する様
に、前記第２の磁界勾配を発生する１対のコイル
の内の少なくとも１つのコイルに流れる電流の比
を変えると共に前記第２の選択性RFパルスの周
波数成分は変えないまゝに保ちながら、前記工程
(a)から工程(e)までを繰返して、前記投影内の所望
数の空間的な点を求め、(i)前記勾配の前記予定数
の方向の内の夫々１つの方向に対し、前記工程(h)
を繰返す工程を含む方法。 ２１ 特許請求の範囲第２０項に記載した方法に
於て、前記第２の選択性RFパルスが選択性
90゜RFパルスであり、前記第２の勾配が第１及び
第２の勾配成分のベクトル加算による合成勾配で
あり、該第１及び第２の勾配成分の各々が前記励
起された核スピンの位相分散を減少する為の夫々
の勾配成分を持つている方法。 ２２ 特許請求の範囲第２１項に記載した方法に
於て、前記90゜RFパルスが、ｂを定数、ｔを時間
として、波形（sin bt）／btを持つ信号によつて
振幅変調されたRFパルスで構成される方法。 ２３ 特許請求の範囲第２１項に記載した方法に
於て、前記90゜RFパルスが、ガウス形包絡線を持
つ様に振幅変調されたRFパルスで構成される方
法。 ２４ 特許請求の範囲第２１項に記載した方法に
於て、前記NMRサンプルを非選択性180゜RFパル
スで照射して、前記励起された核スピンを反転し
て、前記工程(e)で観測されるNMRスピン・エコ
ー信号を求める工程を含む方法。 ２５ NMRサンプルの予定の領域からイメージ
ング情報を同時に収集する多重角度投影再構成を
利用してNMR化学シフト・イメージングを行な
う装置に於て、(a)前記NMRサンプルの軸線に沿
つて静磁界を印加する手段と、(b)前記領域内にあ
る複数個の核スピンを共鳴状態に励起して、励起
された核スピンがNMR信号を発生する様にする
手段と、(c)予定数の選択可能な前記領域内の向き
の１つの向きを持つ磁界勾配を印加する手段と、
(d)該勾配の存在の下に前記NMRサンプルを選択
性RFパルスで照射する手段であつて、該RFパル
スが、前記勾配の方向と直交する向きの予定数の
条片形領域の内の１つの領域にある前記励起され
た核スピンの一部分を反転する様に選択可能な予
定の周波数成分を持ち、前記反転した核スピンが
NMRスピン・エコー信号を発生する様にする手
段と、(e)前記勾配の不在の下に前記NMRスピ
ン・エコー信号を観測して、該観測されたNMR
信号のフーリエ変換によつて、前記勾配の方向と
一致する方向を持つ投影内の１点のイメージング
情報が得られる様にする手段とを有する装置。 ２６ 特許請求の範囲第２５項に記載した装置に
於て、(f)前記予定数の条片形領域の内の異なる１
つの領域内にある核スピンを反転する様に、毎回
の繰返しで前記RFパルスの周波数成分を変えな
がら、前記(a)乃至前記(e)の手段を順次繰返し作動
する手段であつて、この繰返しの数が前記投影内
に希望する空間的な点の数に等しくなるようにす
る手段と、(g)前記勾配の前記予定数の方向の内の
夫々１つの方向に対して、前記(f)の手段を繰返し
作動して、対応する数の投影を求める手段を含む
装置。 ２７ 特許請求の範囲第２６項に記載した装置に
於て、前記磁界勾配が、何れも前記軸線に直交す
る向きに印加される第１及び第２の磁界勾配成分
のベクトル加算による合成勾配で構成されている
装置。 ２８ 特許請求の範囲第２７項に記載した装置に
於て、前記(d)の手段で使われるRFパルスが選択
性180゜パルスであり、前記第１及び第２の勾配成
分が、前記180゜RFパルスを照射する前の期間に
わたるその波形の夫々の時間積分が、前記
180゜RFパルスを照射した後の期間にわたるその
波形の夫々の時間積分に等しくなる様に選択可能
である装置。 ２９ 特許請求の範囲第２８項に記載した装置に
於て、前記(b)の手段が、前記サンプルの軸線の方
向と一致する様に選んだ方向を持つ磁界勾配の存
在の下に、前記NMRサンプルを選択性90゜RFパ
ルスで照射する手段と、最後に記載した磁界勾配
の極性を反転すると共にその大きさを大体半分に
して、前記励起された核スピンの位相分散を少な
くする手段とを含む装置。 ３０ 特許請求の範囲第２９項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルスが
夫々、ｂを定数、ｔを時間として、波形（sin
bt）／btを持つ信号によつて振幅変調されたRF
パルスである装置。 ３１ 特許請求の範囲第２９項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルスが
それぞれガウス形包絡線を持つ様に振幅変調され
たRFパルスである装置。 ３２ 特許請求の範囲第２５項に記載した装置に
於て、(h)前記予定数の条片形領域の内の異なる１
つにある核スピンを反転する様に、前記磁界勾配
を発生する１対のコイルの内の少なくとも１つの
コイルに流れる電流の比を変えながら且つ前記選
択性RFパルスの周波数成分は変えずに保ちなが
ら、前記(a)乃至前記(e)の手段を順次繰返し作動す
る手段であつて、該繰返しの数が前記投影内に希
望する空間的な点の数に等しくなる様にした手段
と、(i)前記勾配の前記予定数の向きの内の各々１
つの向きに対して前記(h)の手段を繰返して作動し
て、対応する数の投影を求める手段を含む装置。 ３３ 特許請求の範囲第３２項に記載した装置に
於て、前記磁界勾配が、夫々前記軸線と直交する
様に印加される第１及び第２の磁界勾配成分のベ
クトル加算による合成勾配で構成されている装
置。 ３４ 特許請求の範囲第３３項に記載した装置に
於て、前記(d)の手段で使われるRFパルスが選択
性180゜パルスであり、前記第１及び第２の勾配成
分は、前記180゜RFパルスで照射する前の期間に
わたるその波形の夫々の時間積分が、前記
180゜RFパルスで照射した後の期間にわたるその
波形の夫々の時間積分に等しくなる様に選択可能
である装置。 ３５ 特許請求の範囲第３４項に記載した装置に
於て、前記(b)の手段が、前記サンプルの軸線の方
向と一致する様に選んだ方向を持つ磁界勾配の存
在の下に、前記NMRサンプルを選択性90゜RFパ
ルスで照射する手段と、最後に記載した磁界勾配
の極性を反転すると共にその振幅を大体半分にし
て、前記励起された核スピンの位相分散を少なく
する手段とを含む装置。 ３６ 特許請求の範囲第３５項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルスが
夫々、ｂを定数、ｔを時間として、波形（sin
bt）／btを持つ信号によつて振幅変調されたRF
パルスである装置。 ３７ 特許請求の範囲第３５項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルス及び前記180゜RFパルスが
夫々、ガウス形包絡線を持つ様に振幅変調した
RFパルスである装置。 ３８ NMRサンプルの予定の領域からイメージ
ング情報を同時に収集する多重角度投影再構成を
利用してNMR化学シフト・イメージングを行な
う装置に於て、(a)前記NMRサンプルの軸線に沿
つて静磁界を印加する手段と、(b)前記軸線と一致
する様に選択し得る方向を持つ第１の磁界勾配の
存在の下に、前記NMRサンプルを第１の選択性
RF飽和パルスで照射して、前記予定の領域内に
ある核スピンを除くNMRサンプル内の核スピン
を飽和させる手段と、(c)予定数の選択可能な前記
領域内の方向の内の１つの方向を持つ第２の磁界
勾配を印加する手段と、(d)前記第２の磁界勾配の
存在の下に前記NMRサンプルを第２の選択性
RFパルスで照射する手段であつて、該選択性RF
パルスが前記第２の勾配の方向と直交する向きに
ある前記領域の予定数の条片形部分の内の１つの
部分にある核スピンを励起する様に選択し得る予
定の周波数成分を持ち、前記励起された核スピン
がNMR信号を発生する様にする手段と、(e)前記
勾配の不在の下に前記NMR信号を観測して、観
測されたNMR信号のフーリエ変換により、前記
第２の勾配の方向と一致する方向を持つ投影内の
１点のスペクトル・イメージング情報が得られる
様にする手段とを有する装置。 ３９ 特許請求の範囲第３８項に記載した装置に
於て、(f)毎回の繰返しで前記第２の選択性RFパ
ルスの周波数成分を変えて、前記領域の前記予定
数の条片形部分の内の異なる１つの部分を励起し
ながら、前記(a)乃至前記(e)の手段を順次繰返し作
動して、前記投影内の所望数の点を求める手段
と、(g)前記第２の勾配の前記予定数の方向の夫々
１つの方向に対して前記(f)の手段を繰返し作動し
て、対応する数の投影を求める手段を含む装置。 ４０ 特許請求の範囲第３９項に記載した装置に
於て、前記第２の選択性RFパルスが選択性
90゜RFパルスであり、前記第２の勾配が第１及び
第２の勾配成分のベクトル加算による合成勾配で
あり、前記第１及び第２の勾配成分の各々が前記
励起された核スピンの位相分散を少なくする為の
夫々の勾配成分を持つている装置。 ４１ 特許請求の範囲第４０項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルスが、ｂを定数、ｔを時間
として、波形（sin bt）／btを持つ信号によつて
振幅変調されたRFパルスである装置。 ４２ 特許請求の範囲第４０項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルスがガウス形包絡線を持つ
様に振幅変調したRFパルスである装置。 ４３ 特許請求の範囲第４０項に記載した装置に
於て、前記NMRサンプルを非選択性180゜RFパル
スで照射して、前記励起された核スピンを反転し
て、前記(e)の手段で観測されるNMRスピン・エ
コー信号を求める手段を含む装置。 ４４ 特許請求の範囲第３８項に記載した装置に
於て、(h)前記領域の前記予定数の条片形部分の内
の異なる１つの部分にある核スピンを反転する様
に、前記第２の磁界勾配を発生する１対のコイル
の内の少なくとも１つのコイルに流れる電流の比
を変えると共に前記第２の選択性RFパルスの周
波数成分は変えないまゝに保ちながら、前記(a)乃
至前記(e)の手段を順次繰返し作動して、前記投影
内の所望数の空間的な点を求める手段と、(i)前記
勾配の前記予定数の方向の内の夫々１つの方向に
対し、前記(h)の手段を繰返し作動する手段を含む
装置。 ４５ 特許請求の範囲第４４項に記載した装置に
於て、前記第２の選択性RFパルスが選択性
90゜RFパルスであり、前記第２の勾配が第１及び
第２の勾配成分のベクトル加算による合成勾配で
あり、該第１及び第２の勾配成分の各々が前記励
起された核スピンの位相分散を減少する為の夫々
の勾配成分を持つている装置。 ４６ 特許請求の範囲第４５項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルスが、ｂを定数、ｔを時間
として、波形（sin bt）／btを持つ信号によつて
振幅変調されたRFパルスである装置。 ４７ 特許請求の範囲第４５項に記載した装置に
於て、前記90゜RFパルスが、ガウス形包絡線を持
つ様に振幅変調されたRFパルスである装置。 ４８ 特許請求の範囲第４５項に記載した装置に
於て、前記NMRサンプルを非選択性180゜RFパル
スで照射して、前記励起された核スピンを反転し
て、前記(e)の手段で観測されるNMRスピン・エ
コー信号を求める手段を含む装置。
Applications Claiming Priority (2)
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