JPH04348291A - 選択的抑制化学シフト情報導出装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴情報導出装
置に係り、さらに詳述すれば、化学シフトに基づく核磁
気共鳴情報を導出する際に、水や脂肪からの情報成分を
抑制して、その他の情報成分を導出できるようにした選
択的抑制化学シフト情報導出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴の共鳴周波数は、外部磁場の
強さに比例する。しかしながら、外部磁場に置かれたプ
ロトンが、実際に感じている磁場の強さは、外部磁場よ
りも弱くなる。これは、プロトンの周りに存在する電子
によって電流が誘起され、この電流による磁場が、外部
磁場を打ち消すからである。外部磁場を打ち消す度合は
、化学結合の性質によって異なるため、化学結合の種類
に応じて、プロトンに実際に印加される磁場強度も異な
ることとなり、その共鳴周波数も違ってくる。化学結合
の相違によって起こる、このような共鳴周波数の違いを
化学シフトという。

【０００３】化学シフトの値は、一般に、基準物質の共
鳴周波数と、対象となる物質の共鳴周波数との差を、基
準物質の共鳴周波数で割った値で表している。化学シフ
トは、共鳴周波数に比較して非常に小さいので、ｐｐｍ
で表すのが普通である。

【０００４】図１８は、人の前腕のプロトンスペクトル
を示すものである。横軸は化学シフトをｐｐｍで示し、
縦軸はスペクトル強度を任意スケールで示している。

【０００５】ここに示すような、水と脂肪の共鳴周波数
の相違を利用すれば、水画像および脂肪画像を、それぞ
れ求めることができる。その具体的な従来方法としては
、大別して次の４つの方法が知られている。

【０００６】（１）共鳴周波数の異なる水、脂肪のプロ
トンを選択的に励起して、水画像または脂肪画像を得る
方法。代表的のものとして、ＣＨＥＳＳ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＳｈｉｆｔ　　Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ）法がある。

【０００７】（２）化学シフトを共鳴周波数情報から得
る方法。空間座標を傾斜磁場で位相エンコードし、検出
されたＦＩＤ（Ｆｒｅｅ　　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｄ
ｅｃａｙ）信号をフーリエ変換して各周波数成分に分解
し、各座標におけるスピン密度を周波数成分毎に求める
ものである。

【０００８】（３）水と脂肪の共鳴周波数が化学シフト
分だけ異なるため、双方のプロトン励起後、これらのプ
ロトンに位相差が生じる。この位相差を利用して、水画
像と脂肪画像とを分離する。代表的なものとして、ディ
クソン法、ＣＩＤＲＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ｓｈｉｆ
ｔ　　Ｉｍａｇｉｎｇ　　ｕｓｉｎｇ　　Ｄｏｕｂｌｅ
　　ｐｕｌｓｅ　　Ｒｅｆｏｃｕｓｅｄ　　Ｅｃｈｏｅ
ｓ）法、セッポーネン法などが知られている。

【０００９】（４）エコープラナー法を用いる方法。

【００１０】なお、これらの詳細は、山本徹「ケミカル
シフトイメージング」ＮＭＲ医学Ｖｏｌ．６　　Ｎｏ．
４（１９８７）に記載されている。

【００１１】水のプロトンスペクトル１と、脂肪のプロ
トンスペクトル２との間の化学シフト値は、３ないし４
ｐｐｍであり、これらの近傍には、他の化学物質による
プロトンスペクトルが存在する。

【００１２】しかしながら、これらの従来の技術では、
水と脂肪以外の化学物質のプロトンからの核磁気共鳴信
号は、水，脂肪に比べ信号強度が極めて小さいため、水
と脂肪のプロトンからの信号に妨害されて検出できない
という問題があった。そこで、水と脂肪に関するスペク
トルを消去する必要がある。

【００１３】水のスペクトルを消去する方法としては、
“ＷＡＴＥＲ　　ＳＵＰＰＲＥＳＳＩＯＮ”（水抑制）
という技術が知られている。これは、被検体全体の水の
プロトンを、その共鳴周波数で励起した後、傾斜磁場を
加えてプロトンの回転位相をばらばらにし、これらのプ
ロトンからの信号の総和が零になるようにするものであ
る。この操作をスポイリングという。

【００１４】一方、脂肪のスペクトルを消去する方法と
しては、次のようなものが知られている。例えば、頭部
においては、脂肪は主に頭皮下および視神経周囲に存在
しているので、その部分を避けた領域を選択したスペク
トロスコピーが行われている。図１９は、水抑制も施し
た領域選択スペクトロスコピーの一例である。しかしな
がら、この領域選択スペクトロスコピーは、領域外から
の信号の混入が少なからず発生しており、例えば、頭皮
近傍に選択領域を設定した場合、図２０のように、脂肪
の信号２の混入によりスペクトルが乱れる。特に、乳酸
からの信号３と脂肪からの信号２とが重なっているため
に、この乱れが大きな問題となっている。さらに、水と
脂肪が混在する領域においては、水と脂肪のプロトンか
らの信号を同時に消去することは、従来法では達成され
ていない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明の目的
は、水や脂肪以外の化学物質からの核磁気共鳴信号を検
出できる選択的抑制化学シフト情報導出装置を提供する
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、方向と大きさ
が一定の主磁場を３次元空間において発生する主磁場発
生装置と、方向が前記主磁場と一致し、かつ大きさが前
記３次元空間の各軸方向に漸増ないし漸減する傾斜磁場
を発生する傾斜磁場発生装置と、前記各軸に直交するス
ライス面内のプロトンのみを選択的に励起する選択励起
パルスを発生する手段と、観測を抑制したい物質の前記
プロトンのスピンを前記主磁場の方向と逆方向に反転さ
せる高周波パルスを発生する手段と、前記反転されたプ
ロトンスピンが縦緩和によってゼロクロスする時点で、
前記選択励起パルスを発生させるタイミング手段とを具
備することを特徴とする。

【００１７】

【作用】高周波パルスを被検体に印加して、観測を抑制
したい物質のプロトンスピンを反転し（１８０°倒し）
、そのプロトンスピンが縦緩和によってゼロクロスする
時点で、選択励起パルスを印加するようにしたので、観
測を抑制したい物質のプロトンスピンは、縦成分が零の
ときに励起される形となり、選択励起を受けることはな
い。このため、観測を抑制したい物質からの核磁気共鳴
信号を抑制でき、観測したい物質の核磁気共鳴信号を、
より高いＳ／Ｎ比で得ることができる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施例による核磁気共
鳴情報導出装置を示すブロック図である。

【００２０】図において、主磁場発生装置１１は、Ｚ軸
方向に配置された１対の主磁場コイル１１ａ，１１ｂに
電流を供給して、Ｚ軸に平行で大きさが一定の主磁場Ｈ
０を発生する。また、傾斜磁場発生装置１２は、Ｘ，Ｙ
，Ｚ各軸方向に配置された３対の傾斜磁場コイル（図１
では、Ｚ軸方向に配置されたコイル１２ａ，１２ｂのみ
が示されている）に電流を供給して、傾斜磁場Ｇｘ，Ｇ
ｙ，Ｇｚを発生する。この傾斜磁場は、周知の通り、そ
の方向がＺ軸方向を向き、その大きさがＸ軸、Ｙ軸、あ
るいはＺ軸方向に漸増する磁場である。主磁場と選択さ
れた傾斜磁場とは重畳されて被検体１３に印加される。

【００２１】コイル１４は、高周波（ＲＦ）電磁界を被
検体１３に供給するとともに、被検体１３から生じた核
磁気共鳴信号を受信するコイルである。コイル１４に供
給する高周波信号は高周波信号送受信器１５の送信部か
ら供給され、コイル１４によって検出された核磁気共鳴
信号は高周波送受信器１５の受信部に送られる。この検
出信号はさらに、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変
換され、信号処理装置（ＳＰＵ）１７のデータ処理部１
７ａに送られる。ＳＰＵ１７は、核磁気共鳴信号を処理
し、画像表示装置１８に表示させる。

【００２２】ＳＰＵ１７は、シーケンスコントローラ１
７ｂを有しており、傾斜磁場発生装置１２と高周波信号
送受信器１５の動作順序を制御する。以下、その動作を
説明する。

【００２３】図４は、本装置を、スピンエコー法による
部分選択核磁気共鳴情報導出方法に適用したときのパル
スシーケンスを示す波形図である。図において、本発明
の特徴とするところは、期間１に高周波１８０°パルス
を発生するようにした点であり、期間３の高周波選択９
０°パルス（選択励起パルス）以降は、従来のスピンエ
コー法による部分選択核磁気共鳴情報導出方法のパルス
シーケンスと同様である。

【００２４】期間１の高周波１８０°パルスは、期間６
の９０°パルスの所定時間（ＴＤ）前に印加されるもの
である。この時間ＴＤは、核磁気共鳴信号の発生を抑制
したい物質（たとえば脂肪）のプロトンスピンが１８０
°パルスによって反転した時点から、このプロトンスピ
ンが緩和して、ゼロクロスするまでの時間である。

【００２５】図２は、その状態を示す図であり、縦軸が
プロトンスピンの強度、横軸が時間を示している。時間
ｔ＝０に、図４の期間１の高周波パルスが加えられると
、脂肪のプロトンスピンＭが反転して−Ｍ０になる。 このプロトンスピンＭは、縦緩和時間Ｔ１の時定数で、
指数関数的にＭ０に向かって回復していき、ｔ＝ＴＤの
時点（ゼロクロス点）２０で零となる。このゼロクロス
点２０は、図４の期間６に対応するもので、この時点で
励起用の９０°パルスを与えても、脂肪のプロトンスピ
ンは、Ｚ軸成分が零のために、回転されず励起されない
。よって、脂肪からの核磁気共鳴信号が抑制される。 これが本発明の原理である。

【００２６】以下、図４のシーケンスに基づいて、さら
に詳しく動作を説明する。

【００２７】先ず、期間１において、高周波非選択１８
０°パルスを被検体１３に印加して、被検体１３内の各
物質のプロトンスピンを反転させる。次いで、期間１と
６の間で、水抑制（Ｗａｔｅｒ　　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉ
ｏｎ）を行う。すなわち、期間３で高周波選択９０°パ
ルスを加えて被検体１３内の水のプロトンを選択的に励
起した後、期間４で傾斜磁場Ｇを加える。図４では、Ｇ
はＸ軸傾斜磁場Ｇｘであるが、この場合、Ｙ軸傾斜磁場
Ｇｙ、またはＺ軸傾斜磁場Ｇｚでも良い。このとき、励
起された水のプロトンスピンの共鳴周波数は、傾斜磁場
方向に沿って異なることとなり、被検体全体では、水の
プロトンスピンの位相がばらばらになり、被検体１３か
らは水の核磁気共鳴信号は検出されなくなる。これをス
ポイリングと呼んでいる。この水抑制は期間１および期
間６の間の期間中に複数回行っても良い。

【００２８】次に、期間６において、傾斜磁場Ｇｙを印
加しつつ高周波選択９０°パルスを被検体１３に印加す
る。これによって、被検体１３のＹ軸に垂直な一つのス
ライス面Ｙ２２内のプロトンスピンが励起されて９０度
倒れ、それらのプロトンスピンはＺ軸に直角な水平方向
を向く。一方、スライス面Ｙ２２以外の領域では励起は
起きない。次いで、図４の期間７で逆向きの傾斜磁場Ｇ
ｙを印加して、スライス面Ｙ２２内で励起されたプロト
ンスピンの水平面内での位相ずれを揃える。これをリフ
ェーズという。なお、以下の説明において、Ｘ，Ｙ，Ｚ
各軸に垂直なスライス面を、それぞれスライス面Ｘ，ス
ライス面Ｙ，スライス面Ｚと表記する。

【００２９】期間９では、強い傾斜磁場Ｇｘｓ，Ｇｙｓ
，Ｇｚｓを印加する。これによって、スライス面Ｙ２２
内の励起されたプロトンスピンの位相は、各傾斜磁場の
強度を期間９の範囲で時間積分したものの和に比例する
量だけ変化する。このため、期間９において励起された
プロトンスピンの位相は、水平面内でばらばらになり、
スポイリングされる。

【００３０】期間１１では、傾斜磁場Ｇｘを印加しつつ
高周波選択１８０°パルスを印加し、棒状領域２３を含
むＸ軸に垂直なスライス面Ｘ内のプロトンスピンを反転
させる。この場合、スライス面Ｙ２２内においは、プロ
トンスピンが水平面内にあり、それ以外の領域では垂直
方向を向いている。このため、Ｇｘによって選択された
Ｘ軸に垂直なスライス面Ｘとスライス面Ｙ２２との交差
棒状領域２３内においては、Ｚ軸に垂直な水平面内にお
いてプロトンスピンが反転し、スピンエコーを生ずる。 これに対して、スライス面Ｙ２２内の棒状領域２３を除
いた領域では、プロトンスピンは、共鳴周波数からはず
れるために、高周波選択１８０°パルスの影響を受けず
、傾斜磁場による位相回転を受けるだけである。また、
スライス面Ｘ内の、棒状領域２３を除いた領域では、プ
ロトンスピンは１８０度倒れてＺ軸の負の方向を向く。

【００３１】次に、図４の期間１３において、期間９と
同一の傾斜磁場Ｇｘｓ，Ｇｙｓ，Ｇｚｓを印加する。こ
れによって、スライス面Ｙ２２内の棒状領域２３以外の
部分のプロトンスピンの位相は、これらの各傾斜磁場を
期間１３内で時間積分したものの和だけさらに増大し、
スポイリングの割合は期間９よりも大きくなる。しかし
、棒状領域２３内のプロトンスピンの位相は、期間１１
で反転されているため、期間１３では、期間９と反対方
向に同じ大きさだけ変化する。このため、期間９で付与
された位相が期間１３で相殺され、励起されたときの状
態に戻る。

【００３２】次いで、期間１５から期間１９にかけて、
期間９から期間１３で行ったのと同様の処理をＺ軸に対
して行う。これによって、図３に示す棒状領域２４を含
むＺ軸に垂直なスライス面Ｚが選択され、このスライス
面Ｚと棒状領域２３との交差領域、つまり選択領域２５
内のプロトンスピンは期間１９の終端で位相が揃うが、
棒状領域２４の他の領域内のプロトンスピンは先の期間
９と１３でのスポイリングの効果によって、位相は揃わ
ない。

【００３３】この結果、期間２０において、選択領域２
５からの核磁気共鳴信号（スピンエコー信号）が得られ
る。このように、期間１の高周波１８０パルスによって
、脂肪の核磁気共鳴信号が抑制され、期間３，４の水抑
制処理によって水の核磁気共鳴信号が抑制されるから、
図１８のスペクトル１、２は観測されない。よって、水
と脂肪以外の物質によるスペクトルが効果的に観測され
る。

【００３４】図５は、スピンエコー法による部分選択核
磁気共鳴情報導出方法の第２のパルスシーケンスを示す
ものである。期間１において、抑制したい物質のプロト
ンスピンを１８０°倒すための高周波１８０°パルスを
被検体１３に与えた後、期間３の高周波９０°パルスと
期間４の傾斜磁場Ｇｘによって、水抑制を行う。次いで
、期間１の１８０°パルスから、時間ＴＤ経過後の期間
５において、傾斜磁場Ｇｘを印加しながら高周波選択９
０°パルスを印加し、Ｇｘによって選択されたＸ軸に垂
直なスライス面Ｘにおいて、観測したい物質のプロトン
スピンを選択的に励起する。

【００３５】この後、期間７において、傾斜磁場Ｇｙを
加えながら高周波選択１８０°パルスを印加して、Ｙ軸
に垂直な一つのスライス面Ｙ内のプロトンスピンを反転
させる。この結果、これらのスライス面Ｘとスライス面
Ｙの交差によって作られる棒状領域の中では、プロトン
スピンが水平面内で反転し、期間８において、スピンエ
コー信号を発生する。また、Ｙ軸に垂直なスライス面Ｙ
の他の領域では、プロトンスピンはＺ軸の負の方向を向
き、スライス面Ｘの棒状領域以外の領域では、プロトン
スピンは、水平面内で傾斜磁場Ｇｙによる位相回転を受
けるだけである。続いて、期間８で傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ
を印加して、Ｘ軸およびＹ軸に沿ってのプロトンスピン
の位相を回復する。なお、期間５の９０°パルスと期間
７の１８０°パルスとの間隔をτ１とすると、この１８
０°パルスとスピンエコー信号との間隔もτ１となる。

【００３６】次に、期間９において、傾斜磁場Ｇｚを印
加しながら高周波選択１８０°パルスを印加し、Ｚ軸に
垂直なスライス面Ｚ内のプロトンスピンを反転させる。 この結果、各軸に垂直な３つのスライス面Ｘ，Ｙ，Ｚが
交差して形成される選択領域の中では、プロトンスピン
が水平面内で反転し、期間１１において、この選択領域
からのスピンエコー信号が得られる。一方、これ以外の
領域のプロトンスピンは、位相が揃うことがないか、Ｚ
軸に平行な方向を向いているために、核磁気共鳴信号は
得られない。なお、前回のスピンエコー信号の発生タイ
ミングと期間９の１８０°パルスまでの間隔をτ２とす
ると、この１８０°パルスと今回のスピンエコー信号と
の間隔もτ２となる。なお、期間１２の傾斜磁場Ｇｚは
、Ｚ軸に沿って高周波パルス強度が不均一な場合の水抑
制を改善するためのものである。

【００３７】図６は、期間１１に示すような３種類の位
相エンコーディングパルスを図５のパルスシーケンスに
加えた３次元ハイブリッドＣＳＩ法である。図６では、
複数レベルの３種類の位相エンコーディングパルスが一
括描かれているが、実際は、あるレベルの１ないし３種
類の位相エンコーディングパルスを加えながら、期間１
−１２からなる１回のシーケンスを行い、そのレベルを
変化させつつ、該シーケンスを繰り返す。この結果、被
検体１３が複数の領域（ＶＯＸＥＬ）に分割され、その
位置情報が位相エンコードされる。この情報をフーリエ
変換すれば、分割された各領域の位置情報が得られ、被
検体１３の各領域における観測物質の情報が得られる。 なお、期間１１の３種類の位相エンコーディングパルス
は、期間６、あるいは期間８に設定してもよい。また、
これら３種類の位相エンコーディングパルスのうち、２
種類だけを用いれば、２次元ハイブリッドＣＳＩ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　　Ｓｈｉｆｔ　　Ｉｍａｇｉｎｇ）法と
なり、１種類だけを用いれば、１次元ハイブリッドＣＳ
Ｉ法になる。

【００３８】図７は、ＳＴＥＡＭ（ＳＴｉｍｕｌａｔｅ
ｄ　　Ｅｃｈｏ　　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　　Ｍｏｄ
ｅ）法による部分選択核磁気共鳴情報導出方法に、本発
明を適用した場合のパルスシーケンスを示す波形図であ
る。

【００３９】期間１において、高周波１８０°パルスを
被検体１３に付与して、被検体１３内の各物質のプロト
ンスピンを反転する。反転されたプロトンスピンは次第
に緩和して行き、時間ＴＤの後に、観測を抑制したい物
質のプロトンスピンの縦緩和がゼロクロスする。この時
間ＴＤが経過する前の、期間３において、水のプロトン
スピンを９０°倒すための高周波９０°パルスを印加す
る。また、期間４で傾斜磁場Ｇを印加し、９０°倒され
た水のプロトンスピンの水平面における磁化方向をばら
ばらにする。これによって、水のプロトンスピンのスポ
イリングがなされ、水抑制が行われる。図７では、Ｇは
Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘであるが、この場合、Ｙ軸傾斜磁場Ｇ
ｙまたはＺ軸傾斜磁場Ｇｚでも良い。

【００４０】次いで、時間ＴＤ経過後の期間５において
、傾斜磁場Ｇｘを印加しながら高周波選択９０°パルス
を印加する。これによって、Ｘ軸に垂直な一つのスライ
ス面Ｘが選択され、その中の観測したい物質のプロトン
スピンが励起される。すなわち、このスライス面Ｘ内で
は、観測物質のプロトンスピンがＺ軸に垂直な水平方向
を向き、それ以外の領域では、９０°パルスの影響を受
けず、磁化はＺ軸の方向を向いたままでいる。さらに、
期間６において−Ｇｘを印加して、リフェージングを行
い、水平面内におけるプロトンスピンの方向を揃える。

【００４１】期間７において、傾斜磁場Ｇｘｓ，Ｇｙｓ
，Ｇｚｓを同時に印加し、被検体内の水のプロトンスピ
ンとスライス面Ｘの観測物質のプロトンスピンをＺ軸に
垂直な水平面内でスポイリングする。次いで、期間８に
おいて−Ｇｙを印加し、プロトンスピンのリフェージン
グを水平面内で予め行った後、期間９において高周波選
択９０°パルスを印加し、次いで期間１０，１１でＧｙ
，Ｇｚを印加する。これによって、スライス面Ｘ，Ｙの
棒状交差領域の観測物質のプロトンスピンがスポイリン
グされそのＺ軸成分が有効成分として残る。すなわち、
期間９において、傾斜磁場Ｇｙを印加しながら高周波選
択９０°パルスを印加すると、Ｙ軸に垂直な選択スライ
ス面Ｙ内の観測物質のプロトンスピンは次のようになる
。このスライス面Ｙとスライス面Ｘとの交差領域内の観
測物質のプロトンスピンのＺ軸成分以外、およびこのス
ライス面Ｙ内の他の領域内の水平方向に倒された観測物
質のプロトンスピンは、期間１０，１１でＧｙ，Ｇｚを
印加することでスポイリングされる。さらに、期間１２
において、Ｚ軸に垂直な選択スライス面Ｚ内の観測物質
のプロトンスピンを９０°倒し、スライス面Ｘ，Ｙ，Ｚ
の交差領域（選択領域）のスポイリングにより半分量に
なった観測物質のプロトンスピンを水平方向に向ける。 これらの処理によって、スライス面Ｘとスライス面Ｙま
たはＺとの交差領域（棒状領域）内の選択領域外では、
観測物質のプロトンスピンはＺ軸の負の方向を向き、ス
ライス面Ｘのそれ以外の領域では水平方向を向き、それ
以外の領域では、Ｚ軸の正の方向を向いている。

【００４２】期間１３において、スポイリングパルスＧ
ｘｓ，Ｇｙｓ，Ｇｚｓを印加する。これによって、選択
領域の観測物質の半分量のプロトンスピンは、期間７で
のスポイリングが期間１３で相殺される。なお、期間５
と期間９の９０°パルスの間隔をＴＥ／２、期間９と期
間１２のパルス間隔をＴＭとすると、期間１２の９０°
パルスから時間ＴＥ／２の時点で、スピンエコー信号が
得られる。なお、図７の期間５以降の詳細は、Ｊ．Ｆｒ
ａｈｍ，ｅｔ　　ａｌ．“ＳｔｉｍｕｌａｔｅｄＥｃｈ
ｏ　　Ｉｍａｇｉｎｇ”，Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　
Ｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　　６４，１
９８５，ｐｐ．８１−９３に記載されている。

【００４３】このパルスシーケンスにおいても、観測を
抑制したい物質のプロトンスピンが縦緩和によってゼロ
クロスする点ＴＤで、被検体１３を励起するようにした
ので、観測を抑制したい物質からの核磁気共鳴信号が抑
制され、観測物質からの核磁気共鳴信号を確実に捕らえ
ることができる。

【００４４】図８は、ＳＴＥＡＭ法による他のシーケン
スを示す波形図である。このシーケンスでは、期間９と
１２で高周波９０°パルスを２発付与して、水平面内に
おける観測物質のプロトンスピンを反転させる前の期間
７，８において傾斜磁場Ｇｚを印加して、プロトンスピ
ンの磁化をスポイリングしておく。次いで、期間９，１
２でこのプロトンスピンを反転した後、期間１３でＧｚ
を与えることによって、選択領域の観測物質のプロトン
スピンが受けた期間７，８におけるスポイリングを相殺
する。この、シーケンスによっても、図７と同様にして
、観測を抑制したい物質からの核磁気共鳴信号を抑制す
ることができる。

【００４５】図９は、ＳＴＥＡＭ法によるさらに他のシ
ーケンスを示す波形図である。このシーケンスでは、期
間９と１２で高周波９０°パルスを２発付与して、水平
面内における観測物質のプロトンスピンを反転させる前
の期間７、８において傾斜磁場Ｇｙ、期間７において傾
斜磁場Ｇｚを印加して、プロトンスピンの磁化をスポイ
リングしておく。次いで、期間９、１２でこのプロトン
スピンを反転した後、期間１３でＧｙ，Ｇｚを与えるこ
とによって、選択領域の観測物質のプロトンスピンが受
けた期間７，８におけるスポイリングを相殺する。この
、シーケンスによっても、図７と同様にして、観測を抑
制したい物質からの核磁気共鳴信号を抑制することがで
きる。なお、期間１６の傾斜磁場Ｇｚは、Ｚ軸に沿って
高周波パルス強度が不均一な場合の水抑制を改善するた
めのものである。

【００４６】図１０は、図９のパルスシーケンスに、期
間１４に示すような３種類の位相エンコーディングパル
スを加えた３次元ハイブリッドＣＳＩ法である。これに
よって、被検体１３が複数の領域に分割され、その位置
情報が位相エンコードされる。この情報をフーリエ変換
すれば、分割された各領域の位置情報が得られ、被検体
１３の各領域における観測物質の情報が得られる。なお
、期間１４の３種類の位相エンコーディングパルスは、
期間８に設定してもよい。また、これら３種類の位相エ
ンコーディングパルスのうち、２種類だけを用いれば、
２次元ハイブリッドＣＳＩ法となり、１種類だけを用い
れば、１次元ハイブリッドＣＳＩ法になる。期間１６の
Ｇｚは、Ｚ軸に沿って高周波パルス強度が不均一な場合
の水抑制を改善するためのグラジエントパルスである。

【００４７】図１１は、ＩＳＩＳ（Ｉｍａｇｅ　　Ｓｅ
ｌｅｃｔｅｄ　　Ｉｎ　　ｖｉｖｏ　　Ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）法を用いた部分選択核磁気共鳴情報導出方
法に本発明を適用したときのシーケンスを示す波形図で
ある。ＩＳＩＳ法は、図１４の順序に従って、図１１の
シーケンスを８回実行し、得られた核磁気共鳴信号を加
算するものである。これによって、傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ
，Ｇｚ各１８０°パルスとによって選択された領域の核
磁気共鳴信号のみが加算され、他の領域の核磁気共鳴信
号は打ち消される。よって、この選択領域からの核磁気
共鳴信号のみが取り出される。この詳細は、たとえば、
特開昭６３−１３００５６号に記載されている。

【００４８】図１１のシーケンスにおいても、期間５に
おける高周波選択１８０°パルス（選択励起パルス）を
発生する時点の、時間ＴＤ前に高周波１８０°パルスを
被検体１３に印加し、観察を抑制したい物質のプロトン
スピンを反転し、Ｚ軸の負方向に向ける。そして、この
プロトンスピンが縦緩和によってゼロクロスする期間５
に高周波選択１８０°パルスを印加することによって、
観測を抑制したい物質の核磁気共鳴信号を抑制する。な
お、期間５から期間１４までの時間τは、ＴＤに比べ、
できるだけ短い方が望ましい。

【００４９】図１２は、ＩＳＩＳ法の他のシーケンスを
示す波形図である。図１１と異なる点は、期間１６に、
Ｚ軸に沿って高周波パルス強度が不均一な場合の水抑制
を改善するためのグラジエントパルスを加えた点である
。

【００５０】図１３は、図１２のパルスシーケンスに、
期間１５に示すような３種類の位相エンコーディングパ
ルスを加えた３次元ハイブリッドＣＳＩ法を示したもの
である。これによって、被検体１３が複数の領域に分割
され、その位置情報が位相エンコードされる。この情報
をフーリエ変換すれば、分割された各領域の位置情報が
得られ、被検体１３の各領域における観測物質の情報が
得られる。なお、これら３種類の位相エンコーディング
パルスのうち、２種類だけを用いれば、２次元ハイブリ
ッドＣＳＩ法となり、１種類だけを用いれば、１次元ハ
イブリッドＣＳＩ法になる。また、期間１７のＧｚは、
水抑制を改善するためのグラジエントパルスである。

【００５１】上述した実施例は、すべてＶＯＩ（Ｖｏｌ
ｕｍｅ　　Ｏｆ　　Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を選択して情報
を得るものであった。この手法では、脂肪からの雑音成
分を抑えるために、脂肪の多い部分、たとえば脳周辺部
を避け、主に脳深部からの情報を得ていた。

【００５２】しかしながら、脳腫瘍の多くは脳深部に比
べて脳周辺部に発生する場合が多い。以下の実施例は、
このような場合に有効な手法であり、スライス面を選択
し、そのスライス面をＶＯＸＥＬに分割して、スライス
面全体にわたって情報を得られるようにしたものである
。この手法によれば、脳深部だけでなく、脳周辺部から
の情報を有効に得ることができる。

【００５３】以下、これらの実施例につき説明する。

【００５４】図１５は、本装置を、スピンエコー法によ
る水抑制付核磁気共鳴情報導出方法に適用したときのＶ
ＯＸＥＬ数１の場合のパルスシーケンスを示す波形図で
ある。図において、本発明の特徴とするところは、期間
１に高周波１８０°パルスを発生するようにした点であ
り、期間３の高周波選択９０°パルス（水成分選択励起
パルス）以降は、従来のスピンエコー法による水抑制付
核磁気共鳴情報導出方法のパルスシーケンスと同様であ
る。

【００５５】期間１の高周波１８０°パルスは、期間６
の９０°パルスの所定時間（ＴＤ）前に印加されるもの
である。この時間ＴＤは、核磁気共鳴信号の発生を抑制
したい物質（たとえば脂肪）のプロトンスピンが１８０
°パルスによって反転した時点から、このプロトンスピ
ンが緩和して、ゼロクロスするまでの時間である。

【００５６】図２は、その状態を示す図であり、縦軸が
プロトンスピンの強度、横軸が時間を示している。時間
ｔ＝０に、図１５の期間１の高周波パルスが加えられる
と、脂肪のプロトンスピンＭが反転して−Ｍ０になる。 このプロトンスピンＭは、縦緩和時間Ｔ１の時定数で、
指数関数的にＭ０に向かって回復していき、ｔ＝ＴＤの
時点（ゼロクロス点）２０で零となる。このゼロクロス
点２０は、図１５の期間６に対応するもので、この時点
で励起用の９０°パルスを与えても、脂肪のプロトンス
ピンは、Ｚ軸成分が零のために、回転されず励起されな
い。よって、脂肪からの核磁気共鳴信号が抑制される。 これが本発明の原理である。

【００５７】以下、図１５のシーケンスに基づいて、さ
らに詳しく動作を説明する。

【００５８】先ず、期間１において、高周波非選択１８
０°パルスを被検体１３に印加して、被検体１３内の各
物質のプロトンスピンを反転させる。次いで、期間１と
６の間で、水抑制（Ｗａｔｅｒ　　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉ
ｏｎ）を行う。すなわち、期間３で高周波選択９０°パ
ルスを加えて被検体１３内の水のプロトンを選択的に励
起した後、期間４で傾斜磁場Ｇを加える。図１５では、
ＧはＸ軸傾斜磁場Ｇｘであるが、この場合、Ｙ軸傾斜磁
場Ｇｙ、またはＺ軸傾斜磁場Ｇｚでも良い。このとき、
励起された水のプロトンスピンの共鳴周波数は、傾斜磁
場方向に沿って異なることとなり、被検体全体では、水
のプロトンスピンの位相がばらばらになり、被検体１３
からは水の核磁気共鳴信号は検出されなくなる。これを
スポイリングと呼んでいる。この水抑制は期間１および
期間６の間の期間中に複数回行っても良い。さらに、こ
の水抑制は、期間１の前で行ってもよいし、期間１の前
および期間１と６の間に行ってもよい。

【００５９】次に、期間６において、傾斜磁場Ｇｙを印
加しつつ高周波選択９０°パルスを被検体１３に印加す
る。これによって、被検体１３のＹ軸に垂直な一つのス
ライス面Ｙ２２内のプロトンスピンが励起されて９０度
倒れ、それらのプロトンスピンはＺ軸に直角な水平方向
を向く。一方、スライス面Ｙ２２以外の領域では励起は
起きない。次いで、図１５の期間７で逆向きの傾斜磁場
Ｇｙを印加して、スライス面Ｙ２２内で励起されたプロ
トンスピンの水平面内での位相ずれを揃える。

【００６０】期間９では、強い傾斜磁場Ｇｘｓ，Ｇｙｓ
，Ｇｚｓを印加する。これによって、スライス面Ｙ２２
内の励起されたプロトンスピンの位相は、各傾斜磁場の
強度を期間９の範囲で時間積分したものの和に比例する
量だけ変化する。このため、期間９において励起された
プロトンスピンの位相は、水平面内でばらばらになり、
スポイリングされる。

【００６１】期間１１では、傾斜磁場Ｇｙを印加しつつ
高周波選択１８０°パルスを印加し、Ｙスライス面Ｙ２
２内のプロトンスピンを反転させる。この場合スライス
面Ｙ２２においては、Ｚ軸に垂直な水平面内においてプ
ロトンスピンが反転し、スピンエコーを生ずる。

【００６２】次に、図１５の期間１３において、期間９
と同一の傾斜磁場Ｇｘｓ，Ｇｙｓ，Ｇｚｓを印加する。 これによって、期間１１において、スライス面Ｙ２２の
両側面（切口平面）近傍の境界部分において非理想的に
励起された（１８０°は倒れなかった）プロトンスピン
の位相は、これらの各傾斜磁場を期間１３内で時間積分
したものになり、スポイリングされる。しかし、スライ
ス面Ｙ２２内のプロトンスピンの位相は、期間１１で反
転されているため、期間１３では、期間９と反対方向に
同じ大きさだけ変化する。このため、期間９で付与され
た位相が期間１３で相殺され、励起されたときの状態に
戻る。

【００６３】この結果、期間１５において、スライス面
Ｙ２２からの核磁気共鳴信号（スピンエコー信号）が得
られる。このように、期間１の高周波１８０パルスによ
って、脂肪の核磁気共鳴信号が抑制され、期間３，４の
水抑制処理によって水の核磁気共鳴信号が抑制されるか
ら、図１８のスペクトル１、２は観測されない。よって
、水と脂肪以外の物質によるスペクトルが効果的に観測
される。

【００６４】なお、この実施例では、期間６の９０°パ
ルス、および期間１１の１８０°パルスを印加する際に
、傾斜磁場Ｇｙｓを同時に印加しているが、これはＧｙ
ｓに限定されるものではない。図１５中に破線で示した
ように、他の傾斜磁場Ｇｘｓ，Ｇｚｓを同時に加え、所
望の傾斜スライス面を選択するようにしてもよい。この
ような手法は、オブリーク・スライス（ｏｂｌｉｑｕｅ
　　ｓｌｉｃｅ）として公知の手法である。

【００６５】図１６は、ＶＯＸＥＬ数１の場合のスピン
エコー法による水抑制付核磁気共鳴情報導出方法の第２
のパルスシーケンスを示すものである。期間１において
、観測を抑制したい物質のプロトンスピンを１８０°倒
すための高周波１８０°パルスを被検体１３に与えた後
、期間３の高周波９０°パルスと期間４の傾斜磁場Ｇｙ
によって、水抑制を行う。次いで、期間１の１８０°パ
ルスから、時間ＴＤ経過後の期間５において、傾斜磁場
Ｇｙを印加しながら高周波選択９０°パルスを印加し、
Ｇｙによって選択されたＹ軸に垂直なスライス面Ｙにお
いて、観測したい物質のプロトンスピンを選択的に励起
する。

【００６６】この後、期間７において、傾斜磁場Ｇｙを
加えながら高周波選択１８０°パルスを印加して、スラ
イス面Ｙ内のプロトンスピンを反転させる。この結果、
スライス面Ｙの中では、プロトンスピンが水平面内で反
転し、期間９において、スピンエコー信号を発生する。 また、Ｙ軸に垂直なスライス面Ｙ以外の領域では、プロ
トンスピンはＺ軸の負の方向を向き、期間７において、
スライス面Ｙの両側面（切口平面）近傍の境界部分にお
いて非理想的に励起された（１８０°は倒れなかった）
プロトンスピンは、期間８において、水平面内で傾斜磁
場Ｇｙによる位相回転を受けるだけであり、位相が揃う
ことがない。続いて、期間８で傾斜磁場Ｇｙを印加して
、スライス面Ｙ内のプロトンスピンのＹ軸に沿っての位
相を回復する。なお、期間５の９０°パルスと期間７の
１８０°パルスとの間隔をτ１とすると、この１８０°
パルスとスピンエコー信号との間隔もτ１となる。

【００６７】なお、この実施例においても、図１６に破
線で示すような傾斜磁場を加え、いわゆるオブリーク・
スライスを行ってもよい。

【００６８】図１７は、期間９に示すような３種類の位
相エンコーディングパルスを図１６のパルスシーケンス
に加えた３次元ハイブリッドＣＳＩ法である。図１７で
は、複数レベルの３種類の位相エンコーディングパルス
が一括描かれているが、実際は、あるレベルの１ないし
３種類の位相エンコーディングパルスを加えながら、期
間１−１１からなる１回のシーケンスを行い、そのレベ
ルを変化させつつ、該シーケンスを繰り返す。この結果
、被検体１３が複数の領域（ＶＯＸＥＬ）に分割され、
その位置情報が位相エンコードされる。この情報をフー
リエ変換すれば、分割された各領域の位置情報が得られ
、被検体１３の各領域における観測物質の情報が得られ
る。なお、期間９の３種類の位相エンコーディングパル
スは、期間６に設定してもよい。また、これら３種類の
位相エンコーディングパルスのうち、２種類だけを用い
れば、２次元ハイブリッドＣＳＩ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
　Ｓｈｉｆｔ　　Ｉｍａｇｉｎｇ）法となり、１種類だ
けを用いれば、１次元ハイブリッドＣＳＩ法になる。

【００６９】なお、この実施例においても、図１７に破
線で示すような傾斜磁場を加え、いわゆるオブリーク・
スライスを行ってもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、高周波
１８０°パルスを被検体に印加して、観測を抑制したい
物質のプロトンスピンを１８０°倒し、そのプロトンス
ピンが縦緩和によってゼロクロスする時点で、高周波選
択パルス（選択励起パルス）を印加するようにしたので
、観測を抑制したい物質からの核磁気共鳴信号を抑制で
きる。この結果、観測したい物質の核磁気共鳴信号を、
より高いＳ／Ｎ比で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】プロトンスピンの縦緩和を示すグラフである。

【図３】スライス面Ｙと部分選択領域との関係例を示す
斜視図である。

【図４】スピンエコー法による部分選択核磁気共鳴情報
導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図５】スピンエコー法による部分選択核磁気共鳴情報
導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図６】スピンエコー法による部分選択核磁気共鳴情報
導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図７】ＳＴＥＡＭ法による部分選択核磁気共鳴情報導
出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図８】ＳＴＥＡＭ法による部分選択核磁気共鳴情報導
出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図９】ＳＴＥＡＭ法による部分選択核磁気共鳴情報導
出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１０】スピンエコー法による部分選択核磁気共鳴情
報導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１１】ＩＳＩＳ法による部分選択核磁気共鳴情報導
出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１２】ＩＳＩＳ法による部分選択核磁気共鳴情報導
出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１３】ＩＳＩＳ法による部分選択核磁気共鳴情報導
出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１４】ＩＳＩＳ法のシーケンスの実行順序を示す図
である。

【図１５】スピンエコー法による水抑制付核磁気共鳴情
報導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１６】スピンエコー法による水抑制付核磁気共鳴情
報導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１７】スピンエコー法による水抑制付核磁気共鳴情
報導出方法への本発明の適用例を示す波形図である。

【図１８】人の前腕のプロトンスペクトルを示すグラフ
である。

【図１９】水抑制を施した領域選択プロトンスペクトル
を示すグラフである。

【図２０】脂肪の信号が混入した水抑制を施した領域選
択プロトンスペクトルを示すグラフである。

【符号の説明】

１　　水のプロトンスペクトル ２　　脂肪のプロトンスペクトル ３　　水と脂肪以外の物質のプロトンスペクトル１１　
　主磁場発生装置 １２　　傾斜磁場発生装置 １３　　被検体 １４　　検出コイル １５　　高周波送受信器 １６　　Ａ／Ｄ変換器 １７　　ＳＰＵ（信号処理装置） １８　　画像表示装置 ２０　　ゼロクロス点 ２２　　スライス面 ２３　　棒状領域 ２４　　棒状領域 ２５　　選択領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　方向と大きさが一定の主磁場を３次元
   空間において発生する主磁場発生装置と、方向が前記主
   磁場と一致し、かつ大きさが前記３次元空間の各軸方向
   に漸増ないし漸減する傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生
   装置と、前記各軸に直交するスライス面内のプロトンの
   みを選択的に励起する選択励起パルスを発生する手段と
   、観測を抑制したい物質の前記プロトンのスピンを前記
   主磁場の方向と逆方向に反転させる高周波パルスを発生
   する手段と、前記反転されたプロトンスピンが縦緩和に
   よってゼロクロスする時点で、前記選択励起パルスを発
   生させるタイミング手段とを具備することを特徴とする
   選択的抑制化学シフト情報導出装置。