JPH064064B2 - 核磁気共鳴方法および装置 - Google Patents

核磁気共鳴方法および装置

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JPH064064B2 JP59248561A JP24856184A JPH064064B2 JP H064064 B2 JPH064064 B2 JP H064064B2 JP 59248561 A JP59248561 A JP 59248561A JP 24856184 A JP24856184 A JP 24856184A JP H064064 B2 JPH064064 B2 JP H064064B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の技術分野 本発明は核磁気共鳴（NMR）技術を使用して身体の選択
領域中の量の分布を調査する核磁気共鳴方法および装置
に関するものである。
(ロ)従来技術と問題点 NMR技術は多年に渡つて物質の定性分析に使用されてき
た。近年NMR技術は分布、特に選択量、例えば選択原子
核例えば水素陽子の密度またはNMRスピン緩和時定数の
身体の選択領域中の空間的分布を調査するのに使用され
てきた。このような空間的分布は趣旨は異なるがコンピ
ユータ化Ｘ線断層撮影装置によつて与えられるＸ線減衰
の分布に類似しており、従つて患者の診察に特に適用さ
れた。
分布を調査する上述のNMR技術は以下便宜上NMR写像技術
と称する。但し得られたデータは必ずしも画像の形式で
提示されるわけではなく時には別の形式例えば表形式で
提示することもできることがわかる。
既知のNMR写像技術は身体の選択領域例えば身体のスラ
イス中の核磁気スピンを優先的に励起し、選択領域を介
して例えば選択スライスの平面で少なくとも１つの方向
で磁気勾配を印加し、該領域中の結果のスピンを表わす
信号を検出および処理して所要データを検索することを
含んでいる。
磁気勾配の目的は領域の異なる部分からの信号を周波数
および（または）位相符号化し、よつて信号を空間的に
符号化し従つて領域の異なる部分からの信号を別個に識
別することを可能にすることである。
１つの特定のこのような技術においては２つの符号化勾
配を使用し、一方は共鳴信号が検出される期間全体を通
じて印加される定常勾配であり、他方は読出し期間の前
であるが言うまでもなく共鳴の励起後に印加される勾配
パルスである。写像のため十分な１組のデータを得るに
は、毎回勾配パルスに対する異なる値で何度もシーケン
スを繰返す。
上述の技術の変更された形式においては２つのパルス勾
配を使用し、あるいは３次元領域が写像されている場合
は３つのパルス勾配を使用し定常勾配を使用しない。
上述の技術で生じ得る１つの困難は、パルス勾配を印加
するのに使用される磁界は例えばNMR装置の付近の金属
物体中に、あるいは装置の下のアース中にさえも渦電流
を発生させることである。このような渦電流は次いで発
生される画像中に付随的結果を発生する磁界を発生させ
得る。
本発明の目的はこの困難が緩和されるNMR写像方法およ
び装置を提供することである。
(ハ)発明の構成 本発明によれば、NMR技術を使用して身体の選択領域中
の量の空間的分布を調査する方法において、前記選択領
域中の核磁気スピンの空間的符号化は少なくとも部分的
には前記領域を介して勾配を有する無線周波数磁界を前
記領域に印加することによつて行なう。
好ましくは核磁気スピンは最初に前記領域で励起され続
いて前記スピンは勾配を有する前記無線周波数磁界を印
加することによつて空間的に符号化される。
本発明による１つの特定の方法においては、前記無線周
波数磁界はさらに別の磁界勾配の前記身体に対する印加
中に印加されて、前記無線周波数磁界が前記身体の選択
領域中で優先的に核磁気スピンを符号化するのに効果的
であるようにしている。
このような一方法において、前記さらに別の磁界勾配は
無線周波数磁界と共に前記さらに別の勾配と逆方向の磁
界勾配の前記身体に対する先行する印加によつて前記領
域で発生されるスピンの位相を再調整して前記領域で優
先的に核磁気スピンを励起する働きもする。
本発明の第２の特徴によれば、身体の選択領域で核磁気
スピンを励起するように構成された装置と、前記領域に
前記領域を介して勾配を有する無線周波数磁界を印加し
よつて前記領域で発生するスピンを空間的に符号化する
ように構成された装置と、前記領域で発生するスピンを
表わす信号を発生するように構成された検出装置と、前
記検出装置によつて検出された信号からデータを検索す
るように構成された処理装置とを備えている。NMR技術
を使用して身体の選択領域中の量の空間的分布を調査す
る装置が提供される。
本発明の好適な実施例を添付図面を参照して以下説明す
る。
(ニ)発明の実施例 第１図の装置は第１コイル装置を備えており、これによ
つて以下Ｚ方向で示す所与の方向で３つの直交方向すな
わちＸ，ＹおよびＺ方向のいずれか１つ以上の勾配で検
査しようとする身体に磁界を印加することができる。
第１図において第１コイル装置は、Ｚ方向で定常均一磁
界Ｂｏを発生するコイル１、Ｘ方向で磁界勾配Ｇｘを発
生するコイル３、Ｙ方向で磁界勾配Ｇｙを発生するコイ
ル５、およびＺ方向で磁界勾配Ｇｚを発生するコイル７
を備えている。
さらに装置は第２コイル装置９を備えており、これによ
つて第１コイル装置によつて発生される磁界の方向に垂
直な平面で検査下の身体に無線周波数磁界を印加するこ
とができ、かつＺ方向以外のスピンベクトル成分と核磁
気共鳴するように励起された検査下の身体中の原子核か
ら生じる無線周波数磁界を検出することができる。
図中、無線周波数磁界の印加および検出の両方に対して
１対のコイル９を示したが、実際には無線周波数磁界を
検出するための別個のコイルを設けるのが通常好まし
い。
種々のコイル1,3,5,7および９は、各々Ｂｏ，Ｇｘｙ，
Ｇｚおよび無線周波数制御回路21,23,25および２７によ
つて制御されるＢｏ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚおよび無線周波
数駆動増幅器11,13,15,17および１９によつて駆動され
る。これらの回路はNMR装置およびコイル誘起磁界を使
用している他の装置の経験者には周知の種々の形式をと
ることができる。
回路21,23,25および２７は中央処理制御装置２９によつ
て制御され、該装置には装置に命令および指示を与える
入力および他の周辺装置３１、および表示装置３３が関
連している。
コイル９によつて検出されたNMR信号は増幅器３５を介
して信号処理装置３７に印加される。信号処理装置は信
号の適当な較正および補正を行なうように構成されてい
るが、本来信号を処理制御装置２９に送り、該装置２９
において信号は処理され表示装置に印加されて検査され
ている身体中のNMR量の分布を表わす画像を発生する。
本発明の説明を明確にするため別個に示したが、信号処
理装置３７は装置２９の一部を具合い良く形成してもよ
いことがわかる。
装置は磁界測定および誤り信号回路（図示せず）も備え
ており、該回路は検査されている身体に関して適当な位
置に配設されて印加磁界を監視する磁界プローブ（図示
せず）からの信号を受ける。
本発明に従つて第１図の装置を動作させて身体の選択ス
ライス中の量の分布を示す画像を得る方法を第２図を参
照して説明する。
身体を最初に磁界Ｂｏを印加する領域で装置中に位置決
めする。
次いで定常磁界Ｂｏをコイル１によつてＺ方向で印加
し、この磁界は磁気整列の平衡軸を検査されている身体
の方向すなわちＺ方向に定める働きをし、検査手順全体
を通じて一定のままである。
次いで後述の理由でＢ１（90゜）で示した無線周波数磁
界パルスとともに（第２図Ａ参照）Ｚ方向に沿つた磁界
勾配Ｇｚをコイル７によつて印加する（第２図Ｂ参
照）。無線周波数磁界の周波数はＺ方向に垂直な検査し
ようとする身体のスライス中の選択原子核、通常水素陽
子のラーモア周波数になるように選択する。スライスは
Ｚ方向に沿つた磁界の特定値によつて定められ従つてス
ライス内の原子核は優先的に励起される。無線周波数パ
ルスの積分は、パルスが励起された原子核のスピンをＸ
−Ｙ平面中に傾けるのにちようど十分であるようになつ
ており従つて９０度パルスを称し、次いでスピンはＺ軸
まわりでＸ−Ｙ平面で歳差運動する。パルスＢ１（90
゜）は同相で両コイル９を駆動することによつて印加さ
れ、従つて結果の無線周波数磁界は無線周波数で脈動す
るが身体を介してほぼ一定の強さのものである。
次いで磁界勾配Ｇｚを除去して反対方向−Ｇｚの勾配に
置換える（第２図Ｂ参照）。これによつて励起中スライ
スを介した勾配から生じる位相ずれに対抗して選択スラ
イス中のスピンの位相の再調整が生じ、−Ｇｚパルスは
−Ｇｚパルスが終了した時間にスピンの位相がちょうど
再調整されるように整形されている。
−Ｇｚ勾配の印加中選択原子核のラーモア周波数の第２
無線周波数磁界パルスＢ２を印加する（第２図Ａ参
照）。Ｂ２パルスは逆相で２つのコイル９を駆動するこ
とによつて印加し、従つて結果のＹ方向磁界は磁界の方
向で選択スライスの平面の勾配を示す。従つて第２磁界
はほぼ中心に選択スライスを横切つて延長する線に沿つ
て零の値を有しており、中心線に平行な線に沿つて中心
線からの該線の間隔とともに増加する等しいが反対のピ
ーク値の間の無線周波数で振動し、該振動は中心線の対
向側で逆相になつている。パルスＢ２の周波数は言うま
でもなくスライス中の中間Ｚ方向磁界中の選択原子核に
対するラーモア周波数である。
印加された−ＧｚおよびＢ２パルスの結果スライス中の
中心線の一方の側の選択スライス中のスピンは９０度か
らＺ方向に向かつて傾けられ、中心線の他方の側で９０
度Ｚ方向に向かつて傾けられ、従つて無線周波数磁界勾
配の方向でスライス中のスピンに空間的符号化を付加す
る。
−Ｇｚパルスは位相再調整を行なうのに加えて、無線周
波数パルスＢ２をＧｚ勾配を存在させてパルスＢ１によ
つて行なわれる優先的励起に対応する態様で選択スライ
ス中で優先的に核磁気スピンを符号化するのに効果的で
あるようにさせることがわかる。
Ｂ２パルスの後スライス中で生じるスピンはコイル３に
よつて印加されるさらに別の磁界勾配Ｇｘ（第２図Ｃ参
照）を存在させてコイル９によつて検出される。結果の
信号は装置２９に与えられて処理されて表示装置３３上
の画像の提示のためのデータを発生する。Ｇｘ勾配は検
出信号にＸ方向周波数分散を付加してさらにスライスの
異なる部分から生じる信号を識別するのを補助する働き
をすることがわかる。
周知の２次元フーリエ変換（2DFT）画像構成技術を使用
して画像を構成するための完全な１組のデータを発生す
るには、毎回異なる値のＢ２符号化パルスで上述のシー
ケンスを何度も繰返す。
Ｂ２符号化パルスは、隣接する物体はＢ２パルスの周波
数で電流に対して高インピーダンスを与える物質から成
つているという事実によつて、著しい渦電流を発生させ
ないことを理解されたい。
上述の手順の変更例においては、無線周波数磁界を印加
する２対のコイルをそれらの軸を直交させて設け従つて
選択スライス中で２つの直交方向で空間的符号化を行な
うことを可能にし、従つて読出し中のＧｘ勾配は必要で
はない。
写像されている領域が平面スライスではなく体積である
本発明の別の実施例においては、３つの直交方向の勾配
を有する無線周波数パルスを使用することができること
がわかる。
例として上述した方法および装置においては符号化無線
周波数勾配パルスＢ２は位相再調整パルスとしての働き
もするスライス選択勾配−Ｇｚ中に印加されるが、本発
明の他の実施例においては符号化無線周波数勾配パルス
はスライス選択勾配としてのみの働きをし位相再調整機
能を果たさない勾配中に印加することができることを理
解されたい。
さらに、本発明による勾配を有する無線周波数磁界パル
スは2DFT技術以外の画像構成技術を使用するNMR写像方
法および装置においても使用することができるが、本発
明の特別な利点は2DFT画像構成において従来使用される
直流勾配パルスの代りに勾配を有する無線周波数磁界パ
ルスを使用し、よつて上述の渦電流の問題を回避するこ
とにあることを理解されたい。
また例として上述した方法および装置においてはスピン
の励起およびスピンの空間的符号化は異なる時間に行な
うが、本発明による他の方法および装置においては励起
および空間的符号化は同時に行なうことができることを
理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の概略図、第２図は本発明の方法
に伴なう段階のシーケンスを示す。 図中、1,3,5,7,9…コイル、11,13,15,17,19…駆動増幅
器、21,23,25,27…制御回路、２９…中央処理制御装
置、３１…入力および周辺装置、３３…表示装置、３５
…増幅器、３７…信号処理装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁気共鳴技術を使用して身体の選択した領
    域中の量の空間的分布を調査する核磁気共鳴装置であっ
    て、 身体内の選択した領域で核磁気スピンを励起するように
    構成された手段（１，７，９，１１，１７，１９，２
    １，２５，２７，２９）と、 上記領域に、上記領域を介して勾配を有する無線周波数
    磁界を印加し、それによって上記領域で発生するスピン
    を空間的に符号化するように構成された手段（９，１
    ９，２７，２９）と、 上記領域で発生するスピンを表わす信号を発生するよう
    に構成された検出手段（９，２９，３５，３７）と、 上記検出手段によって検出された信号からデータを検索
    するように構成された処理手段（２９）とを備えている
    ことを特徴とする、上記装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第２項に装置において、上
    記領域に無線周波数磁界（Ｂ２）を印加するように構成
    された手段は、上記勾配の方向で上記領域の対向側に位
    置決めされた２つのコイル（９）と、上記コイルに逆の
    無線周波数位相の無線周波数駆動信号を印加する手段
    （１９，２７，２９）とからなることを特徴とする、上
    記装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項に記載
    の装置において、上記無線周波数磁界（Ｂ２）の上記身
    体に対する印加中、上記身体に別の磁界勾配（−Ｇｚ）
    を印加し、上記無線周波数が上記身体の選択された領域
    において優先的に核磁気スピンを符号化するのに効果的
    であるようにしたことを特徴とする、上記装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
    て、上記磁界勾配（−Ｇｚ）は、無線周波数磁界（Ｂ
    １）と共に上記磁界勾配と逆方向の磁界勾配（Ｇｚ）の
    上記身体に対する先行する印加によって上記領域に発生
    されたスピンの位相を再調整して、上記領域で優先的に
    核磁気スピンを励起する働きもすることを特徴とする、
    上記装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
    たは第４項に記載の装置において、上記手段（９，１
    ９，２７，２９）は、上記領域に、異なる方向の勾配を
    有する１つ以上の上記無線周波数磁界（Ｂ２）を印加す
    るように構成されていることを特徴とする、上記装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、
    第４項または第５項に記載の装置において、上記手段
    （２９）は、核磁気スピンを励起する手段と、上記選択
    した領域内で空間的に核磁気スピンを符号化する手段
    と、上記スピンを表わす信号を検出する手段とを、上記
    空間符号化無線周波数磁界（Ｂ２）の勾配を毎回異なる
    値で作動させることを特徴とする、上記装置。
JP59248561A 1983-11-25 1984-11-24 核磁気共鳴方法および装置 Expired - Lifetime JPH064064B2 (ja)

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JPS60186740A JPS60186740A (ja) 1985-09-24
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EP (1) EP0161366B1 (ja)
JP (1) JPH064064B2 (ja)
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