JPH0720072A - 核磁気共鳴装置における拡散係数測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 核磁気共鳴装置において、磁場不均一の影響
を除去し、拡散係数または組織灌流による擬似拡散係数
を正確に求めることを可能にする拡散係数測定方法を提
供すること。 【構成】 核磁気共鳴装置における、対象物体の拡散係
数または組織灌流による擬似拡散係数を測定する方法に
おいて、拡散または組織灌流による信号強度の減衰を検
出し得る傾斜磁場を印加して第一のデータを取得し、更
に、前記傾斜磁場の傾斜方向を反転させて印加して第二
のデータを取得し、該第一，第二の両データから磁場不
均一の影響を除去して、拡散係数または擬似拡散係数を
求めることを特徴とする核磁気共鳴装置における拡散係
数測定方法。

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装置における
拡散係数測定方法に関し、特に拡散係数または組織灌流
による核磁気共鳴装置における擬似拡散係数を測定する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、核磁気共鳴装置において、対
象物体の拡散係数または組織灌流による擬似拡散係数を
測定する方法が、種々提案されている。現在、特に広く
使用されているのはＳtejskal-Ｔannerのパルスシーケ
ンス(Ｅ.Ｏ. Ｓtejskal and Ｊ.Ｅ. Ｔanner,Ｔhe Ｊou
rnal of Ｃhemical Ｐhysics,42号,288-292頁,1965年)
を基礎としたものである。この方法は、拡散係数などを
測定するために、高周波磁場による核スピンの励起の
後、互いに補償する二つ以上の傾斜磁場を印加した後、
信号を取得するものである。ここで、「互いに補償する」
という意味は、分子が移動していないときには、核スピ
ンの位相を回転させる影響を相殺するということであ
る。しかし、実際には、拡散の影響により、傾斜磁場の
印加強度・時間に応じた割合で信号強度が減衰する。そ
こで、傾斜磁場の印加強度および時間を変化させたとき
の信号強度の減衰量から、拡散係数を求めることが可能
となる。この拡散係数を測定するために印加する傾斜磁
場は、拡散感受傾斜磁場(Ｍotion Ｐrobing Ｇradient)
と呼ばれている。また、信号強度の減衰量に与える傾斜
磁場の影響を数値化したものは、傾斜磁場因子と呼ばれ
ている。なお、拡散係数の測定に関する他の例として
は、例えば、特開平4-357934号公報に開示された技術な
どが挙げられる。以降、簡単のために拡散係数と組織灌
流による擬似拡散係数をまとめて、単に「拡散係数」と呼
ぶことにする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁場
不均一に起因する拡散係数の誤差については、全く考慮
されていない。すなわち、磁場不均一がある場合、拡散
感受傾斜磁場の印加強度の設定値と、実際に核スピンが
受ける傾斜磁場強度とが異なり、傾斜磁場因子の計算値
と実際の値との間に誤差が生じる。この結果、傾斜磁場
因子を用いて計算される拡散係数にも誤差が生じる。例
えば、実際の傾斜磁場因子が計算値よりも大きい場合に
は、拡散係数は大きく計算されてしまう。この誤差は、
磁場不均一にほぼ比例し、拡散感受傾斜磁場の印加強度
にほぼ反比例する。この誤差は、単に拡散係数の信頼性
を低下させるだけではなく、拡散画像において、たとえ
同じ拡散係数であっても、場所によって拡散係数が異な
っているように見せてしまう。本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、従来の技
術における上述の如き問題を解消し、磁場不均一に起因
する拡散係数の誤差を除去し、正確な拡散係数を求める
ことが可能な、核磁気共鳴装置における拡散係数測定方
法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的は、
静磁場，傾斜磁場および高周波磁場の各磁場発生手段
と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信号検出
手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行う計算機
および該計算機による演算結果の出力手段を有する検査
装置に用いられる、対象物体の拡散係数または組織灌流
による擬似拡散係数を測定する方法において、拡散また
は組織灌流による信号強度の減衰を検出し得る傾斜磁場
を印加して第一のデータを取得し、更に、前記傾斜磁場
の傾斜方向を反転させて印加して第二のデータを取得
し、該第一，第二の両データから磁場不均一の影響を除
去して、拡散係数または擬似拡散係数を求めることを特
徴とする核磁気共鳴装置における拡散係数測定方法によ
って達成される。

【０００５】

【作用】拡散感受傾斜磁場の傾斜方向と磁場不均一の傾
斜成分とが同一方向のときには傾斜磁場因子は増強さ
れ、逆方向のときには傾斜磁場因子は減少させられる。
そのため、同一方向のときには傾斜磁場因子は計算値よ
り大きくなり、拡散係数は大きく計算される。また、逆
方向のときには傾斜磁場因子は計算値より小さくなり、
拡散係数は小さく計算される。従来技術ではこの点を考
慮していないために、拡散感受傾斜磁場の傾斜方向を固
定し、その強度のみを変化させて拡散係数を測定してい
た。これは、磁場が均一な場合には、傾斜方向を反転し
ても傾斜磁場因子は変化せず、傾斜方向の反転は拡散係
数の測定に大きな意味を持たないと考えられていたから
である。しかし、前述の如く、磁場不均一がある場合に
は、傾斜方向により傾斜磁場因子が変化するため、拡散
感受傾斜磁場の傾斜方向と磁場不均一の傾斜成分の方向
とは、拡散係数の測定に大きな影響を与えると考えられ
る。そこで、本発明に係る拡散係数測定方法において
は、拡散感受傾斜磁場の傾斜方向を反転して、正負に傾
斜した場合の測定を行い、取得される両方のデータを用
いて、磁場不均一の影響をデータ処理によって除去し、
正確な拡散係数を求めるものである。更に、詳述すれ
ば、傾斜磁場の印加方法と計算方法として、次の三つの
方法が有効であることを見出した。但し、以降の表記で
＋，−は傾斜方向の正，負を表わすものとする。 (１)拡散感受傾斜磁場を＋，−各方向に印加して計測し
た拡散係数を、それぞれＤ₊，Ｄ_-とする。両拡散係数の
平均値Ｄ_avを計算し、それを拡散係数とする。 (２)拡散感受傾斜磁場を＋方向に印加して取得するデー
タ数と、−方向に印加して取得するデータ数を略同数と
し、両データを併合したデータについて拡散係数を計算
する。 (３)拡散感受傾斜磁場を傾斜磁場因子が変化しないよう
に、＋，−各方向に傾斜磁場を印加してデータＳ₊，Ｓ_-
を取得する。このデータの平均値Ｓ_avを該傾斜磁場因子
におけるデータとし、これについて拡散係数を求める。 本発明に係る拡散係数測定方法においては、上述の如
く、拡散感受傾斜磁場の傾斜方向を反転して両方向での
データを収集することにより、それらのデータから磁場
不均一による影響を算出および除去するようにしたの
で、正確な拡散係数を計算することが可能である。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る核磁気共
鳴装置における拡散係数測定方法を実施する検査装置
(以下、単に「検査装置」という)の概略構成図である。図
において、１は静磁場 Ｈ₀を発生する磁石、２は対象物
体、３は高周波磁場の発生と対象物体２から生じる信号
の検出のためのコイル、４，５，６はそれぞれＸ方向，
Ｙ方向およびＺ方向の傾斜磁場を発生させるための傾斜
磁場発生コイルである。また、７は上記各傾斜磁場発生
コイル４，５，６に電流を供給するためのコイル駆動装
置、８は計測されたデータの演算を行うための計算機、
９は計算機８での演算結果を表示するためのＣＲＴディ
スプレイである。次に本検査装置の動作の概要を説明す
る。対象物体２の核スピンを励振する 高周波磁場Ｈ
₁は、シンセサイザ１０により発生させた高周波を変調
装置１１で波形整形・電力増幅し、コイル３に電流を供
給することにより発生させる。対象物体２からの信号は
信号検出用コイル３により受信され、増幅機１２で増
幅、検波装置１３で検波された後、計算機８に入力され
る。計算機８は演算後、演算結果をＣＲＴディスプレイ
９で表現する。

【０００７】図２に、本発明の実施例に係るパルスシー
ケンスの一例を示す。パルスシーケンスとは、高周波磁
場，傾斜磁場の印加タイミングなどを記述したもので、
横軸は時間である。なお、実施例の説明を行う前に、図
２を用いて、従来の計測方法とデータ処理方法について
説明する。まず、拡散感受傾斜磁場強度を一つ固定す
る。励起高周波磁場パルス１４を印加する。これによ
り、対象物体内に核磁気共鳴現象を誘起する。次に、反
転高周波磁場パルス１５を印加することで磁化を反転
し、これにより、エコー１６を形成する。ここで、典型
的には、励起高周波磁場パルスとして信号強度が最大と
なるπ／２パルスが用いられ、反転高周波磁場パルスと
してはπパルスが用いられる。エコー１６は、サンプリ
ング測定されデータとして格納される。励起高周波磁場
パルス１４と反転高周波磁場パルス１５との間、およ
び、反転高周波磁場パルス１５とサンプリング測定の間
に、互いに補償する二つの拡散感受傾斜磁場１７，１８
を印加する。この二つの拡散感受傾斜磁場は、強度の時
間積分が等しくなるように調整される。このとき、拡散
のない場合には位相を回転させる影響が相殺され、信号
強度に変化を来さない。しかし、拡散のある場合には、
位相を回転させる影響は相殺されず、拡散係数と傾斜磁
場の印加強度・時間に応じて、信号強度が減衰する。

【０００８】このとき、信号強度をＳとすると次の関係
式が成り立つ。

【数１】 ここで、Ｄは拡散係数(m²/s)、Ｓ₀はｂ＝０のときの 信
号強度である。また、ｂは傾斜磁場因子(s/m²)と呼ば
れ、次の式(数２)で計算される。

【数２】 ここで、γは磁気回転比(rad/s)、ｕ，ｔは時間(s)、Ｇ
(u)は 時刻ｕでの拡散感受傾斜磁場強度(T/m)である。
特に、このシーケンスでは 傾斜磁場因子ｂは次の式(数
３)で与えられる。

【数３】 ここで、Ｇは拡散感受傾斜磁場強度(T/m)、δ，Δは図
２に示した時間(s)である。次に、拡散感受傾斜磁場の
印加強度を変化して、同様な計測を行う。

【０００９】次に、拡散係数を求めるためのデータ処理
について説明する。シーケンスによって決まる傾斜磁場
因子ｂを計算し、そのときに得られるデータＳを式(数
１)に代入し、カーブフィッティングの手法を用いて拡
散係数を求める。カーブフィッティングとは、式(数１)
によって決まるグラフとデータとの距離が最も小さくな
るように、Ｄを決定するものである。ここで、距離とし
ては、通常、最小自乗距離が用いられる。また、式(数
１)は拡散係数が一つの場合であるが、二種類以上の物
質を測定対象とした場合や拡散と組織灌流を分ける場合
には、式(数１)の代わりに、次の式(数４)を仮定してカ
ーブフィッティングを行う。

【数４】 ここで、ｎは求めたい拡散係数または組織灌流による擬
似拡散係数の個数で、Ｄ_i，Ａ_iはそれぞれ対応する拡散
係数または擬似拡散係数，ｂ＝０での信号強度である。
以降では、説明を簡単にするため、一つの拡散係数を求
める場合、すなわち、式(数１)を仮定する場合について
のみ記述するが、明らかに式(数４)を仮定する場合につ
いても、同様な議論が可能である。

【００１０】以上、説明した従来技術では、磁場不均一
を除去するために傾斜磁場の傾斜方向を反転することは
なかった。すなわち、図２のシーケンスで拡散感受傾斜
磁場を正側でのみ変化させていた。この場合、磁場不均
一の影響で、実際の傾斜磁場因子と計算上の傾斜磁場因
子とが異なり、正確な拡散係数を求められなかった。す
なわち、拡散感受傾斜磁場の傾斜方向と磁場不均一の傾
斜成分とが同一方向のときには傾斜磁場因子は増強さ
れ、逆方向のときには傾斜磁場因子は減少させられる。
そのため、同一方向のときには傾斜磁場因子は計算値よ
り大きくなり、拡散係数は大きく計算される。逆方向の
ときには傾斜磁場因子は計算値より小さくなり、拡散係
数は小さく計算される。この磁場不均一の影響を、上記
シーケンスの場合に評価すると、式(数５)で与えられ
る。

【数５】 ここで、Ｄは真の拡散係数(m²/s)、Ｄ’は計測される拡
散係数(m²/s)、Ｇは拡散感受傾斜磁場強度(T/m)、ａは
磁場不均一の 傾斜成分(T/m)を表わし、ａ²はＧと比較
して無視できるものとする。例えば、Ｇ＝５mT/m程度、
ａ＝０．１mT/mのときには、式(数５)から拡散係数の誤
差は５％程度になる。

【００１１】これに対して、本発明に係る拡散係数測定
方法では、拡散感受傾斜磁場の傾斜方向を反転して測定
し、取得された両方のデータを用いて、磁場不均一の影
響をデータ処理によって除去し、正確な拡散係数を求め
る。すなわち、図２のシーケンスで、拡散感受傾斜磁場
を正負両側で変化させて測定を行う。このときの拡散感
受傾斜磁場の印加方法と拡散係数の計算方法としては、
前述の如く、次の三つの方法が有効である。 (１)拡散感受傾斜磁場を＋，−各方向に印加して計測し
た拡散係数を、それぞれＤ₊，Ｄ_-とする。両拡散係数の
平均値Ｄ_avを計算し、それを拡散係数とする。 (２)拡散感受傾斜磁場を＋方向に印加して取得するデー
タ数と、−方向に印加して取得するデータ数を略同数と
し、両データを併合したデータについて拡散係数を計算
する。 (３)拡散感受傾斜磁場を傾斜磁場因子が変化しないよう
に、＋，−各方向に印加してデータＳ₊，Ｓ_-を取得す
る。このデータの平均値Ｓ_avを該傾斜磁場因子における
データとし、これについて拡散係数を求める。

【００１２】まず、第一の方法について、図３を用いて
説明する。図３は、横軸に傾斜磁場因子をとり、縦軸に
信号強度をとったグラフである。このグラフ上に、計測
シーケンスによって決まる傾斜磁場因子ｂとそのシーケ
ンスによって計測される信号強度Ｓをプロットしてい
く。なお、図３〜図５の縦横軸の「ｅ＋ｎ」は、「×10ⁿ」
を意味している。拡散感受傾斜磁場を＋方向で 強度を
変化させて計測したデータを{Ｓ₊}、−方向で強度を変
化させて 計測したデータを{Ｓ_-}とする。拡散感受傾斜
磁場の強度は、拡散係数の測定精度を満たすのに十分な
だけ変化させれば、＋，−でそれぞれ独立に変化させて
よい。図３に示す如く、前述の式(数１)を仮定して、カ
ーブフィッティングを行い、{Ｓ₊}から拡散係数Ｄ₊、
{Ｓ_-}から拡散係数Ｄ_-を計算する。このとき、前述の式
(数５)から、Ｄ₊，Ｄ_-は、次の式(数６：式中複号同順)
のように与えられる。

【数６】 ここで、Ｄ₊とＤ_-の平均値Ｄ_avを計算すると、次の式
(数７)のようになり、磁場不均一の影響が除去される。

【００１３】

【数７】 第二の方法について、図４を用いて説明する。図４も、
図３と同じく傾斜磁場因子と信号強度との関係を表わす
グラフである。拡散感受傾斜磁場を＋，−方向で概同数
回、強度を十分に変化させて計測を行う。こうして得ら
れたデータを、図４のグラフ中に示す如く、{Ｓ}とす
る。これからカーブフィッティングで拡散係数Ｄを計算
する。ここでは、拡散感受傾斜磁場を＋，−方向で略同
回数印加して測定しているために、磁場不均一の影響を
除去することが可能である。次に、第三の方法につい
て、図５を用いて説明する。図５も、図３，図４と同じ
く、傾斜磁場因子と信号強度との関係を表わすグラフで
ある。傾斜磁場因子は同一で、拡散感受傾斜磁場の＋，
−の符号は反転して計測を行う。測定回数などは拡散係
数の測定精度を満たすのに十分なものとする。図５のグ
ラフに示す如く、＋，−各々で得られるデータをＳ₊，
Ｓ_-とする。このとき、Ｓ₊，Ｓ_-は、次の式(数８：式中
複号同順)で与えられる。

【００１４】

【数８】 Ｓ₊とＳ_-の平均値Ｓ_avを計算すると、次の式(数９)のよ
うになり、磁場不均一の影響を除去できる。

【数９】 ここで得られたＳ_avについて、カーブフィッティングを
用いて拡散係数Ｄ_avを計算すれば、磁場不均一を除去し
た正確な拡散係数が求められる。なお、ここで、図２の
シーケンスで傾斜磁場因子を同一にして符号を反転する
には、例えば、傾斜磁場印加強度の絶対値を同一にして
符号を反転すればよい。しかし、図２以外のシーケンス
では、拡散感受傾斜磁場の符号を反転するだけでは、傾
斜磁場因子が変わってしまう場合があり、注意が必要で
ある。それについては、後で、拡散画像撮像の箇所で説
明する。

【００１５】図２に示すシーケンスで取得されるデータ
を１次元フーリエ変換すると、化学シフト分布が得られ
る。各化学シフト値について拡散係数を計算することが
可能であり、これにより、拡散係数の化学シフト分布が
得られる。また、図２のシーケンスは拡散係数測定の典
型的な一例であり、これ以外にも例えば、図６に示すシ
ーケンスなどにも適用可能である。なお、図６は、ＳＴ
ＥＡＭ(Ｓtimulated echo)と呼ばれる方法で、以下、そ
の動作概要を説明する。まず、拡散感受傾斜磁場強度を
一つ固定する。次に、π／２−高周波磁場パルス１９を
印加し、対象物体内内に核磁気共鳴現象を誘起する。次
に、π／２−高周波磁場パルス２０を印加し、更に、π
／２−高周波磁場パルス２１を印加し、これによりエコ
ー１６を形成する。エコー１６はサンプリング測定さ
れ、データとして格納される。また、π／２−高周波磁
場パルス１９とπ／２−高周波磁場パルス２０との間、
および、π／２−高周波磁場パルス２１とサンプリング
測定との間に互いに補償する二つの拡散感受傾斜磁場１
７，１８を印加する。この二つの拡散感受傾斜磁場は、
強度の時間積分が等しくなるように調整される。

【００１６】次に、この拡散感受傾斜磁場の印加強度を
変更して、同様な計測を複数回繰返す。このとき、傾斜
磁場の変化方法，データ処理について、前に説明した三
つの方法が適用でき、磁場不均一の影響を除去して、正
確な拡散係数を測定することが可能である。なお、上述
のＳＴＥＡＭでは、信号強度を減衰させることなく、Δ
(拡散時間)を長くすることができるので、拡散係数測定
精度を高めることができる。ここまでの説明では、拡散
感受傾斜磁場のみが傾斜磁場として印加された場合につ
いて記述してきた。しかし、この方法は、拡散画像撮像
など、拡散感受傾斜磁場以外の傾斜磁場が印加される場
合にも適用可能である。以下、拡散画像撮像の場合につ
いて説明する。図７は、本発明にかかる拡散画像撮像シ
ーケンスの代表的な一例である。このシーケンスには、
図２に示した拡散係数測定シーケンスに、画像化に必要
なスライス傾斜磁場２２，リードアウト傾斜磁場２３，
エンコード傾斜磁場２５が付加されている。まず、拡散
画像撮像の概要について説明する。まず、拡散感受傾斜
磁場の強度を一つ固定する。スライス傾斜磁場２２の印
加とともに励起高周波磁場パルス１４を印加し、対象物
体内のあるスライス内に核磁気共鳴現象を誘起する。

【００１７】次に、反転高周波磁場パルス１５を印加す
ることで磁化を反転し、これによりエコー１６を形成す
る。但し、エコー１６は、リードアウト傾斜磁場２３が
印加された状態でサンプリング測定され、データとして
格納される。更に、上述のリードアウト傾斜磁場の印加
によりエコーピークにずれが生じないように、励起高周
波磁場パルス１４と反転高周波磁場パルス１５との間
に、一旦、スピン位相をディフェーズしておくための傾
斜磁場２４を所定時間印加しておく。また、上述の励起
高周波磁場パルス１４と反転高周波磁場パルス１５との
間、および、反転高周波磁場パルス１５とサンプリング
測定との間に、互いに補償する二つの拡散感受傾斜磁場
１７，１８を印加する。この二つの拡散感受傾斜磁場
は、強度の時間積分が等しくなるように調整される。ま
た、サンプリング測定に先立ち、スピンの位相にエンコ
ード方向の位置情報を付加するためのエンコード傾斜磁
場２５を印加する。このエンコード傾斜磁場の強度は、
プログラムに従って変更されながら、複数回測定が繰り
返される。例えば、エンコード傾斜磁場をＭ回変化し
て、Ｎ点サンプリング測定すれば、Ｎ×Ｍ点の２次元デ
ータが得られる。こうして得られたデータを２次元フー
リエ変換することで、拡散感受傾斜磁場が一つ固定され
たときの画像が得られる。

【００１８】次に、この拡散感受傾斜磁場の印加強度を
変更して、同様な撮像を複数回繰返し、各位置について
拡散係数を計算する。そして、各位置の拡散係数を２次
元の画像として表示する。次に、本発明を拡散画像撮像
に適用する場合について説明する。図７に示す如く、拡
散感受傾斜磁場の反転によって傾斜磁場因子が変化しな
いときには、拡散係数測定のところで説明した方法をそ
のまま用いて、データ取得およびデータ処理を行えば良
い。図８も、拡散画像撮像に用いられるシーケンスの代
表的な一例であるが、拡散感受傾斜磁場の符号を反転す
ると、リードアウト傾斜磁場との交叉成分があるため
に、傾斜磁場因子が変化する。この場合には、傾斜磁場
因子が反転によって変化することに注意し、正確にグラ
フ上にプロットすれば、上述の方法１，方法２は、その
まま適用可能である。しかし、方法３では、さらなる注
意が必要である。それは拡散感受傾斜磁場を単に反転し
たデータでは、同一傾斜磁場因子のデータを平均したこ
とにならない点である。そこで、この場合には、リード
アウト傾斜磁場も拡散感受傾斜磁場の反転と同時に＋，
−を反転し、傾斜磁場因子が同一になるようにする。

【００１９】すなわち、図８に示す如く、拡散感受傾斜
磁場とリードアウト傾斜磁場が同符号、または、異符号
を保つように、＋，−を変化させる。そして、リードア
ウト傾斜磁場の反転による画像の反転に注意して、対応
する位置の拡散係数を計算する。なお、このとき、＋，
−でのデータの差分から、式(数５)を用いて磁場不均一
の傾斜成分ａを計算することが可能である。また、他の
傾斜磁場を反転せずに、拡散感受傾斜磁場を反転して同
一の傾斜磁場因子になるように、拡散感受傾斜磁場の印
加強度と時間を調整してもよい。また、拡散感受傾斜磁
場と他の傾斜磁場との交叉成分が小さく、傾斜方向の反
転による傾斜磁場因子の変化が無視できるときには、傾
斜磁場強度を同一にし符号を反転するだけで良い。ま
た、図２，図６，図７，図８は、本発明に係る典型的な
シーケンスの例であり、他の拡散係数測定シーケンスに
も本発明は適用可能である。例えば、図２，図６，図
７，図８とも拡散感受傾斜磁場が一軸(ｘ，ｙ，ｚのう
ちの一つ)に印加されるようにシーケンスで記述されて
いるが、二軸同時や三軸同時などの場合にも、ベクトル
的な点対称の意味で傾斜方向を反転させることにより、
本発明は適用可能である。

【００２０】また、本発明は拡散化学シフト画像の撮像
にも適用可能である。図９に、その典型的な撮像シーケ
ンスを示す。まず、その動作概要について説明する。ま
ず、拡散感受傾斜磁場の強度を一つ固定する。スライス
傾斜磁場２２の印加とともに励起高周波磁場パルス１４
を印加し、対象物体内のあるスライス内に核磁気共鳴現
象を誘起する。次に、反転高周波磁場パルス１５を印加
することで磁化を反転し、これによりエコー１６を形成
する。エコー１６はサンプリング測定され、データとし
て格納される。励起高周波磁場パルス１４と反転高周波
磁場パルス１５との間、および、反転高周波磁場パルス
１５とサンプリング測定との間に互いに補償する二つの
拡散感受傾斜磁場１７，１８を印加する。この二つの拡
散感受傾斜磁場は、強度の時間積分が等しくなるように
調整される。また、サンプリング測定に先立ち、スピン
の位相に空間方向の情報を付加するために互いに直交す
る二つのエンコード傾斜磁場２６，２７を印加する。こ
のエンコード傾斜磁場の強度はプログラムに従って変更
されながら複数回測定が繰り返される。このとき、例え
ば、各々のエンコード傾斜磁場をＭ回変化させ、Ｎ点サ
ンプリング測定すると、Ｎ×Ｍ×Ｍ点の３次元データが
得られる。

【００２１】こうして得られたデータを３次元フーリエ
変換することで、拡散感受傾斜磁場が一つ固定されたと
きの化学シフト画像が得られる。次に、この拡散感受傾
斜磁場の印加強度を変更して同様な撮像を複数回繰返
し、各位置および各化学シフトについて拡散係数を計算
する。そして、各位置および各化学シフトの拡散係数を
３次元の画像として表示する。この場合にも、前と同様
にして拡散感受傾斜磁場を正負に変化させることで、磁
場不均一の影響を除去して、正確な拡散係数を求めるこ
とが可能である。なお、上記実施例は本発明の一例を示
したものであり、本発明はこれに限定されるべきもので
はないことは言うまでもないことである。例えば、本発
明は、制限拡散における障壁の大きさを測定する場合に
も、適用可能である。この測定方法については、Ｊ.Ｅ.
Ｔanner and Ｅ.Ｏ. Ｓtejskal，Ｊournal of Ｃhemic
alＰhysics，第49号,1768頁(1968年)の記載等を、参考
とされたい。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、核磁気共鳴装置において、磁場不均一の影響を除
去し、拡散係数または組織灌流による擬似拡散係数を正
確に求めることを可能にする拡散係数測定方法を実現で
きるという顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する際に用いられる装置構成の一
例を示す図である。

【図２】本発明の一実施例を示すパルスシーケンスであ
る。

【図３】本発明の第一のデータ処理方法を示す図であ
る。

【図４】本発明の第二のデータ処理方法を示す図であ
る。

【図５】本発明の第三のデータ処理方法を示す図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例を示すパルスシーケンスで
ある。

【図７】本発明を拡散画像撮像に適用したパルスシーケ
ンスの一例を示す図である。

【図８】本発明を拡散画像撮像に適用したパルスシーケ
ンスの一例を示す図で、特に拡散感受傾斜磁場とリード
アウト傾斜磁場が同一方向の場合を示す図である。

【図９】本発明を拡散化学シフト画像撮像に適用したパ
ルスシーケンスの一例を示す図である。

【符号の説明】

１：静磁場発生用磁石、２：対象物体、３：高周波磁場
発生および信号検出用コイル、４，５，６：傾斜磁場発
生用コイル、８：計算機、９：ＣＲＴディスプレイ、１
４：励起高周波磁場パルス、１５：反転高周波磁場パル
ス、１６：エコー、１７、１８：拡散感受傾斜磁場、２
２：スライス傾斜磁場、２３：リードアウト傾斜磁場、
２４，２６，２７：エンコード傾斜磁場。

フロントページの続き (72)発明者 山本 悦治 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場，傾斜磁場および高周波磁場の各
   磁場発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出
   する信号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算
   を行う計算機および該計算機による演算結果の出力手段
   を有する検査装置に用いられる、対象物体の拡散係数ま
   たは組織灌流による擬似拡散係数を測定する方法におい
   て、拡散または組織灌流による信号強度の減衰を検出し
   得る傾斜磁場を印加して第一のデータを取得し、更に、
   前記傾斜磁場の傾斜方向を反転させて印加して第二のデ
   ータを取得し、該第一，第二の両データから磁場不均一
   の影響を除去して、拡散係数または擬似拡散係数を求め
   ることを特徴とする核磁気共鳴装置における拡散係数測
   定方法。
2. 【請求項２】 前記第一，第二の両データから磁場不均
   一の影響を除去する工程が、前記第一，第二の両データ
   について拡散係数または擬似拡散係数をそれぞれ計算
   し、該両拡散係数または両擬似拡散係数のそれぞれの平
   均値を計算し、該平均値を拡散係数または擬似拡散係数
   とするものであることを特徴とする請求項１記載の核磁
   気共鳴装置における拡散係数測定方法。
3. 【請求項３】 前記第一，第二の両データから磁場不均
   一の影響を除去する工程が、前記データの取得工程にお
   いて、第一のデータの取得回数と第二のデータの取得回
   数とを略同回数とし、該両データを併合して、該併合デ
   ータから拡散係数または擬似拡散係数を計算するもので
   あることを特徴とする請求項１記載の核磁気共鳴装置に
   おける拡散係数測定方法。
4. 【請求項４】 前記データの取得工程が、前記傾斜磁場
   の傾斜方向を反転する際に、拡散による信号の減衰量を
   定める傾斜磁場因子が変化しないように、当該傾斜磁場
   以外の傾斜磁場の傾斜方向を適当に反転させて前記第
   一，第二のデータを取得するものであり、かつ、前記両
   データから磁場不均一の影響を除去する工程が、前記傾
   斜磁場因子が等しくなるように傾斜方向を反転させて取
   得されたデータの平均値を計算し、該平均値から拡散係
   数または擬似拡散係数を計算するものであることを特徴
   とする請求項１記載の核磁気共鳴装置における拡散係数
   測定方法。
5. 【請求項５】 前記データの取得工程が、前記傾斜磁場
   の傾斜方向を反転する際に、拡散による信号の減衰量を
   定める傾斜磁場因子が変化しないように前記傾斜磁場強
   度または時間を調整して第一，第二のデータを取得する
   ものであり、かつ、前記両データから磁場不均一の影響
   を除去する工程が、前記傾斜磁場因子が等しくなるよう
   に傾斜方向を反転させて取得されたデータの平均値を計
   算し、該平均値から拡散係数または擬似拡散係数を計算
   するものであることを特徴とする請求項１記載の核磁気
   共鳴装置における拡散係数測定方法。
6. 【請求項６】 前記データの取得工程が、前記傾斜磁場
   強度の絶対値を変化させずに、符号のみを反転させて、
   前記第一，第二のデータを取得するものであり、かつ、
   前記第一，第二の両データから磁場不均一の影響を除去
   する工程が、前記傾斜磁場の強度の絶対値が等しくなる
   ように方向を反転させて取得されたデータの平均値を計
   算し、該平均値から拡散係数または擬似拡散係数を計算
   するものであることを特徴とする請求項１記載の核磁気
   共鳴装置における拡散係数測定方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の核磁気共鳴装置における
   拡散係数測定方法を用いて、前記対象物体の拡散係数ま
   たは組織灌流による擬似拡散係数を測定する方法であっ
   て、前記拡散係数または組織灌流による擬似拡散係数の
   空間分布を測定することを特徴とする核磁気共鳴装置に
   おける拡散係数測定方法。
8. 【請求項８】 請求項１記載の核磁気共鳴装置における
   拡散係数測定方法を用いて、前記対象物体の拡散係数ま
   たは組織灌流による擬似拡散係数を測定する方法であっ
   て、前記拡散係数または組織灌流による擬似拡散係数の
   化学シフト分布を測定することを特徴とする核磁気共鳴
   装置における拡散係数測定方法。
9. 【請求項９】 請求項１記載の核磁気共鳴装置における
   拡散係数測定方法を用いて、前記対象物体の拡散係数ま
   たは組織灌流による擬似拡散係数を測定する方法であっ
   て、前記拡散係数または組織灌流による擬似拡散係数の
   空間分布と化学シフト分布とを同時に測定することを特
   徴とする核磁気共鳴装置における拡散係数測定方法。