JPH08308811A - 核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際的な適応に対して測定時間が十分に短
く、空間分解能が高く、従来達成されていない良好なＳ
Ｎ比が得られる点を有する２次元又は３次元画像形成の
ためのスピン核磁気共鳴データを高速に収集して画像を
形成するようにしたスピン共鳴装置を提案すること。 【解決手段】 制御装置は、Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）
のフリップ角を７５゜よりも小さく制御する手段と、
Ｇ）読取りグラジエントの遮断（ステップｄ）と、その
つど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内で
の前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間間
隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ
（≪Ｔ_１）に制御する手段とを有するように構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子核のスピン−
モーメントの核磁気共鳴を用いて被検体を局所的に分解
（解像）検査するためのスピン−核磁気共鳴データを高
速収集して画像を形成するスピン共鳴装置に関する。

【従来の技術】空間分解能（解像力）を有する核磁気共
鳴の基本的な考え方は、例えば、西独の雑誌「Ｓｐｅｋ
ｔｒｕｍ ｄｅｒ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ」、１９
８２年６月号、４０頁〜５５頁に掲載のＩ．Ｌ．ピケッ
ト（ｐｙｋｅｔｔ）の論文に記載されている。更に詳細
には、１９８２年ニューヨーク所在アカデミックプレス
（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）社発行、Ｐ．マンス
フィールドおよびＰ．Ｇ．モリス著の「ＮＭＲ Ｉｍａ
ｇｉｎｇ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載され
ている。概略的に説明すると、画像形成用のＮＭＲ手段
においては、被検体は、均一静（縦モード）磁場（Ｂ_０
−磁場）内に置かれる。この場合、試料の核スピンは、
Ｂ_０−磁場に平行なＺ−方向に配向され、この方向にお
いて、磁化が生ずる。この均一な一定Ｂ_０−磁場は、ど
んなＮＭＲ手段においても全検査過程中用いられる。こ
のことは、以下の説明の暗黙の前提である。次に、被検
体には、高周波パルスＲＦが照射され、その結果、典型
的に、スピンは、高周波パルスの振幅および持続時間に
依存する角度（これをフリップ角と称する）だけ、Ｚ−
方向から回転（傾斜）する（古典的説明）。それから、
このスピンは、所謂ラーモア周波数でＺ−方向を中心に
歳差運動を開始し、Ｚ−方向に垂直な平面（ＸＹ平面）
における横方向成分が出力信号として検出される。９０
゜のフリップ角においては、ＸＹ平面内で磁化が全て反
転した際に、出力信号は最大振幅となる。１８０゜のフ
リップ角で、磁化もしくはスピンの方向は反転する。Ｎ
ＭＲ手段においては、３つの緩和時間が重要な役割を果
たす。即ち、スピン−格子−緩和時間Ｔ_１と、スピン−
スピン−緩和時間Ｔ_２と、実効−スピン−スピン−緩和
時間Ｔ_２ ^＊である。出力信号における位置情報をエンコ
ードし、特定の出力信号、特に、所謂グラジェントエコ
ーを発生するために、振幅および持続時間が制御可能で
ある、互いに実質的に垂直関係にある３つの勾配磁場が
用いられる。その他、詳細に関しては、既述の文献なら
びに数多の特許文献を参照されたい。以下では、本発明
にとって有意味な事項について説明する。核スピン断層
撮影技術の開発当初から常に、画像形成に必要なＮＭＲ
データを得るのに必要な時間（取り込み時間）を短縮す
る努力がなされている。ＮＭＲ画像装置の更に重要な特
徴は、空間分解能乃至解像力（即ち形成可能な画像の画
素の大きさ）ならびにＳＮ比（ＳＮＲ）である。非常に
高速なＮＭＲ断層撮影法は、Ｐ．マンスフィールド他の
「Ｊ．ＭａｇｎＲｅｓｏｎ」２９、３５３−３７３（１
９７８）に既述されている「エコー・プラナ・イメージ
ング（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）」法
であり、この手法によれば唯一の高周波パルスでの励起
後、特定の強さの一定の勾配磁場および交番的に変化す
る勾配磁場の存在下で、ＦＩＤ信号（ＦＩＤ＝自由誘導
減衰）が検出される。米国特許第４１１５７３０号公開
公報および米国特許第４１６５４７９号公開公報にも記
載されているこの手法においては、空間分解能が物理的
に制限されており、測定時間を長くしても、所定の限界
を越えて改善することはできない。また、ＳＮ比も所望
の程ではない。誘発された（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ）ス
ピン−エコーで動作する、別の高速画像形成ＮＭＲ手法
が、ヨーロッパ特許出願第８５１１５８１８．８号明細
書に提案されている。

【発明の目的】本発明の課題は、実際的な適応に対して
測定時間が十分に短く、空間分解能が高く、従来達成さ
れていない良好なＳＮ比が得られる点を有する２次元又
は３次元画像形成のためのスピン核磁気共鳴データを高
速に得ることができる高速画像形成装置を提案すること
である。

【発明の構成】この課題は、本発明によると、スピン−
格子−緩和時間Ｔ_１、スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２及
び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２ ^＊を有する核ス
ピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置
であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
場を形成するための複数装置と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置及び各勾配磁場を発生す
る装置を制御するための制御装置を有しており、前記制
御装置は、スピン共鳴データ信号を発生する一周期の
間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
置において、制御装置は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断（ステップｄ）と、その
つど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内で
の前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間間
隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ
（≪Ｔ_１）に制御す る手段とを有することにより、解
決される。本発明の装置においては、フリップ角が７５
゜よりも小さな高周波パルスにより、一定のＢ_０−磁場
によりＸＹ平面内のＺ−方向に配向された磁化もしくは
スピンの比較的小さい部分だけが反転されて、この反転
されたスピンは、勾配磁場の印加により、ほぼ完全に、
１つまたは複数のグラジエントエコーの形成に用いられ
る。スピンの多くの部分は、Ｚ−方向に配向されてお
り、従って、Ｚ−方向の磁化の利用可能な部分が大きく
残っているので、エコーの検出後直ちに新たな「部分的
励起パルス」を作用させて、Ｚ−方向に配向されている
スピンの小さい一部分だけをＸＹ平面に反転することが
でき、従来のように、Ｔ_１の大きさの回復期間を設ける
必要はない。驚くべきことに、短時間でＺ−方向のスピ
ンの平衡状態が達成され、従って、短い間隔で部分的に
励起されて均等なグラジエントエコー信号を発生するの
に使用することができる、実際上無限のスピン資源が利
用可能である。特定の用途において、どのフリップ角領
域が合目的的であるかは、ある程度まで、Ｂ_０−磁場の
強さ、スピン−格子−緩和時間Ｔ_１ならびに所望のＴ_１
−コントラストに依存する。フリップ角は、特に、１０
〜５０゜の領域が有利であることが判った。例えば、２
〜３テスラＴの大きさのＢ_０−磁場の場合、一般に、１
５〜３０゜のフリップ角が有利である。本発明の装置
は、「小フリップ角および小高周波エネルギでの勾配反
転法」と称することもできる手法により作動する装置で
あって、Ｂ_０−磁場のあらゆる強度範囲で適用可能であ
る。一般的に、フリップ角を９０゜よりも小さくすれば
するほど、しかも相続く高周波パルスの時間間隔を残留
縦方向磁化と、これらの高周波パルスによって形成され
る横方向磁化との間に平衡状態が生ずるように小さくす
る。この平衡状態においては、縦方向磁化が優勢であ
り、各高周波パルスに対して少なくともほぼ等しく、検
出可能なグラジエントエコー信号の発生に充分な量の縦
方向磁化が利用可能となり、相続く信号発生のための高
周波パルス間に緩和時間や縦方向磁化のための補充乃至
再生パルスを挿入する必要はない。信号検出は、読取り
期間に比較して短い複数の試料を形成しつつ、グラジエ
ントエコー信号を標本化もしくはサンプリングすること
により行われる。方法段階ｉ）までの時間間隔は、長く
ても２０ミリ秒（ｍｓ）とするのが有利であり、さらに
好ましくは長くとも１０ｍｓとすべきである。９０゜よ
りも小さいフリップ角の使用ならびに勾配磁場（読取り
勾配磁場）の反転によるグラジエントエコーの発生自体
ならびにそれと関連する他の事項は既に知られている。
９０゜より小さいフリップ角は、例えば１９５８年の
Ｈ．Ｙカー（Ｃａｒｒ）の研究（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．１
１２，１６９３−１７０１，１９５８）に基づく所謂Ｓ
ＦＰ（定常状態自由歳差運動）法で用いられている
（Ｗ．Ｓ．ＨｉｎｓｈａｗのＪ．Ａｐｐｌ，Ｐｈｙｓ４
７，Ｎｏ．８，１９６７年８月号参照）。このＳＦＰ法
においては、試料は、間隔がスピン−格子−緩和時間と
比較して小さく、スピン−スピン−緩和時間に比較して
小さい高周波パルス列で照射される。高周波パルス間で
平衡状態に設定される信号は試料の唯一の空間点に関す
る情報しか形成しない。従ってこの手法の実施には、非
常に長い時間が必要とされる。と言うのは、適当な分解
能の画像を得るのに、「時間」単位の収集時間が必要で
あるからである。エコープラナ撮影法（ＬＣ法）におい
ても９０゜より小さいフリップ角を有する高周波励起パ
ルスを使用することができる。しかしながら、この場合
には、交番する勾配磁場Ｇ_ｙならびに一定の勾配磁場Ｇ
_ｘを、高周波パルスの終了後、データ収集の終わりまで
維持しなければならない。この手法における画像形成
は、次の点で他の画像形成法と本質的に異なる。即ち、
周期的に立ち下がり、かつ、立ち上がるＦＩＤ信号のフ
ーリエ変換により被検体の離散的な投射プロフィールが
形成される点である。一定の勾配磁場Ｇ_ｘは読取り勾配
磁場として働く。離散的な投射プロフィールを破壊しな
いようにするためには、上記一定の勾配磁場Ｇ_ｘを交番
勾配磁場の強度と比較して小さくしなければならない。
その結果、その手法で達成可能な空間分解能は制限され
てしまう。これとは対照的に、本発明の装置によれば、
総ての勾配磁場は、同じ大きさを有することができる。
グラジエントエコーを用いての層画像形成用のデータ形
成は、エーデルシュタイン他の論文（Ｐｈｙｓ．Ｍｅ
ｄ．Ｂｉｏｌ，２５，７５１−７５６，１９８０）およ
びＰＣＴ国際特許出願公開公報ＷＯ８１−０２７８８お
よびＷＯ８１−０３７８９から公知である。この所謂ス
ピン−ワープ法（ＳＲまたはＲＦＩＤ法としても知られ
ている）においては、９０゜−高周波パルスならびに同
時に作用せしめられる層勾配磁場によって試料の１つの
層を励起し、次いで１回または複数回読取り勾配磁場を
印加もしくは反転することにより１つまたは複数のエコ
ー信号を発生する。このエコー信号は、現在では、グラ
ジエントエコーと称されている。次の高周波パルスの印
加前に、系の回復期間を設けねばならない。この期間
は、Ｔ_１と比較して長くしなければならず、１秒台にも
達する。この手法は、高速にデータ収集が必要とされる
事例には、使用不可能である。本発明の装置において
は、比較的短い時間に亘る全検査もしくは総合検査で、
少なくとも１つのＮＭＲ断層像を演算処理するのに必要
な、完全なデータ集合が形成される。それぞれ、７５゜
よりも小さな、例えば、７５゜あるいは５０゜あるいは
２５゜さらには１５゜または５゜のフリップ角を有する
高周波パルス、１つの位相符号勾配磁場パルス、および
／または、少なくとも１つの交番読取り勾配磁場、およ
び、少なくとも１つの交番読取り勾配磁場によって発生
されるエコー信号（グラジエントエコー）を含む一連の
分割検査、もしくは部分検査から、１つの全検査もしく
は総合検査が構成される。総ての勾配磁場は、励起高周
波パルスの終了とデータ収集開始との間遮断され、ま
た、読取りグラジエントの場合には、その極性を反転さ
れる。部分検査もしくは分割検査は、グラジエントエコ
ー信号のデータの収集の終了後、即ち、約１０〜２０ｍ
ｓ後、続けて行うことができる。このようにして、スピ
ン−格子−緩和時間Ｔ_１（約０．５〜２．０秒）台の待
ち時間（繰返し時間）は完全に無くなる。

【発明の効果】本発明による装置の主たる利点は、次の
通りである。 （１）各分割検査ごとに７５゜より小さなフリップ角を
有する高周波パルスを用いるので、高周波パルス用の電
力は非常に小さい。 （２）グラジエントエコー信号に寄与する磁化の飽和
は、分割パルスを使用することにより回避することがで
き、従って、検査で消費された磁化成分のＴ_１−緩和時
間により、常に、平衡磁化（定常状態）の大きな成分が
得られるので、特に良好なＳＮ比が実現できる。 （３）上記（２）で述べた動的平衡状態により、連続的
（無制限）な画像形成に適する。 （４）従って、ＮＭＲ断層像の時間および空間分解能
に、完全に任意な妥協点を採用することが可能である。 （５）所定のフリップ角において、各Ｔ_１値には、他の
振幅を有する平衡状態が対対応するので、発生するＮＭ
Ｒ断層データはＴ_１情報を含んでいる。フリップ角を総
合検査毎に変えることにより、異なったＴ_１強調画像が
達成される。 （６）本発明の装置においては、高周波パルス毎に、唯
一つのグラジエントエコーが発生されて、データとして
収集されるので、形成される投影画像の信号強度は一様
に強く、従って、形成画像の分解能、特に、位相エンコ
ードグラジエントの方向における分解能も同等に高くな
る。 （７）層画像は多重に形成され（同期する必要はな
く）、そして、順次形成される層画像を互いに重畳する
ことにより、運動アーチファクトを大きく回避すること
ができる。従って、例えば、心臓の明瞭な冠状動脈断層
画像あるいは腹部の断層像を形成することができる。同
じことが３Ｄ画像にも当て嵌まる。と言うのは、運動ア
ーチファクトは平均化により抑圧されるからである。 （８）時間／空間分解能の選択が自由である。例えば、 約１秒で６４×１２８画素 約２秒で１２８×１２８画素 約３．５秒で１２８×２５６画素 約４秒で２５６×１２８画素、および 約６秒で２５６×２５６画素 この場合、これらの測定時間も、勾配磁場系を最適化す
ることによりさらに約２０〜４０％減少することができ
る。 （９）同じ測定時間で、コントラストを変えることによ
り、「秒」領域でのＮＭＲ断層像の形成が可能になる。
これは、次のようにして実現することができる。Ｔ_１−
コントラスト与件に対する、高周波パルスのフリップ角
の変化。Ｔ_２ ^＊−コントラスト与件に対する、グラジエ
ントエコーの読取り時間の変化。Ｔ_２ ^＊−コントラスト
与件に対する、同じ位相エンコードで、励起毎に多数の
グラジエントエコーを発生する。Ｔ_１および／またはＴ
_２ ^＊を制御するために、例えば、ＮＭＲコントラスト
剤、水、電解液のような適当な物質を使用する。１つの
総合検査の１つの時点、または、２、３の時点で、各分
割検査もしくは各部分検査間において作用する付加的な
高周波パルス（例えば９０゜−パルス、１８０゜−パル
ス、ＣＨＥＳＳ−パルス等々）を使用する。 （１０）生態組織、特に、人体に対し、時間的に逐次像
形成検査（フィルム）が、「秒」台のＮＭＲ断層撮影で
可能になる。即ち、次のようなデータが得られる。異な
った、（例えば）直接隣接する層から、（例えば図６に
示すようにして）時間的に直接相続くＮＭＲ断層画像シ
ーケンスのためのデータ収集。（例えば）図５に示すよ
うに、１つの層から時間的に直接相続くＮＭＲ断層画像
シーケンスのためのデータ収集。上に述べたデータ収集
と関連して、同時に、Ｔ_１および／またはＴ_２ ^＊を制御
するための、例えば、ＮＭＲ−コントラスト剤、水ある
いは電解液のような適当な物質の使用が可能である。 （１１）生態組織、特に、人体における時間的に周期的
なプロセスの画像形成検査用のデータをＮＭＲ断層法
（追って、図５および図６を参照して説明する）を用い
て得ることができる。ただし、その場合、次のような技
術が用いられる。即ち、トリガパルスの出現で、同じ位
相エンコードを用い、一連の分割検査もしくは部分検査
を開始し、次のトリガパルスの出現で、異なった位相エ
ンコードで同様の一連の測定シーケンスを繰返すという
トリガ技術の採用。トリガパルス毎に変化する位相エン
コードで、新しい分割検査もしくは部分検査シーケンス
がトリガパルスにより回避されるまで、部分検査もしく
は分割検査を実施するというゲート法の使用。上述の型
の総合検査によれば、部分検査もしくは分割検査の期間
に対応する画像の時間間隔で画像シーケンスが得られ
る。 （１２）スペクトロスコピー技術、特に、時分割検査で
の、空間的に局限されたＮＭＲスペクトロスコピー法を
用いての生態組織、特に、人体に対する高速画像形成検
査の組み合わせが可能であること。 （１３）図７および図８を参照して後述するように、生
態組織の３次元表示のためのデータを得ることができる
こと。この場合、従来の３次元ＮＭＲ方法を凌駕する主
たる利点は、測定時間が極めて短縮できること、例え
ば、１２８×１２８×１２８画素の画像形成の場合、４
分である。シーケンスの、単位時間当たりの良好なＳＮ
比により、特に薄い層（１ｍｍもしくはそれ以下）の形
成が可能である。画像のコントラストは、上述の項
（９）で述べたところに従って変えることができる。特
に、次のようなデータ収集が可能である。任意の配向の
画像形成を可能にする等方性３次元データ収集（図７参
照）。上述の型の化学選択的画像形成（図８参照）。多
数のグラジエントエコー（図４参照）を用いて、上述の
型の多重エコー三次元像の形成。結像される体積もしく
は大きさを制限するために、１つ、および／または、２
つの、位相エンコード方向における層選択パルスの使用
による部分画像形成またはズーム三次元画像形成。最も
薄い層での小さい試料の顕微鏡台の三次元画像形成。 （１４）表面コイルと組合せての、生態組織の画像形成
検査が可能であること。特に、そのためには、均等な送
信コイルおよび受信用の表面コイルを使用すること。以
下に述べる全ての手法において、送／受信のために、１
つの表面コイルを使用すること。 （１５）秒台で、ＮＭＲ断層法を用いて、流動プロセス
および血管の画像形成検査のためのデータ収集が可能で
あること。特に、層平面に対して垂直な血管を、フリッ
プ角を変え、かつ／または、グラジエントエコーの読取
り時間を変えて、上述の項（９）で述べた手法により表
示することができる。血管の三次元画像形成の目的で、
１−３Ｔ_１の時間間隔で多層撮影が可能であること。当
業者および医療関係者には、ここには詳細に述べる余地
のない他の多数の用途を想到することができよう。ここ
で、所謂「エコープラナー撮像」法には、上記の項
（２）、（３）および（４）で述べた本発明の利点は得
られない。しかしながら、勾配磁場の迅速な反転（即
ち、Ｔ_２ ^＊に比較して迅速である）という前提条件が満
たされれば、本発明の装置において、上記「エコープラ
ナー撮像」法も、部分検査もしくは分割検査の１つとし
て組み込むことができる。また、上述のヨーロッパ特許
願第８５１１５８１８号明細書に開示されている方法で
は、上記の（２）の項で述べた本発明の利点は達成され
ない。

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の装置の
特に有利な実施例について説明する。図には、理想化し
た簡略な表示で、高周波パルスＲＦ、勾配磁場（層グラ
ジェント：「Ｇ−スライス」、位相エンコードグラジェ
ント：「Ｇ−位層」および読出しグラジェント：「Ｇ−
読出し」）ならびに関連の測定信号、即ち、断層撮像シ
ーケンスからのグラジェントエコー（「信号」）が示さ
れている。これら波形図において、繰返し数は、破線／
ブロックで示した分割検査もしくは部分検査および／ま
たは総合検査の繰返し数によって示されている。なお、
位相エンコードグラジェントの表示から、グラジェント
パルスの振幅は部分検査毎に変化するものと理解された
い。したがって、部分検査の数は、位相エンコードグラ
ジェントの異なった振幅の数に対応する。矩形で示した
包絡曲線を有する高周波パルスは、対応の包絡曲線を有
する非選択高周波パルスを表わす。また、ガウス分布形
状の包絡線を有する高周波パルスは、周波数選択性（即
ち、ＣＨＥＳＳ＝「化学シフト」−選択性）高周波パル
ス、または、あるグラジェントが存在する場合、選択可
能な包絡曲線を有する層選択高周波パルスを表わす。本
発明は、公知のスピン共鳴装置、特に、ＮＭＲ装置を用
いて実施することができるが、ただし、勾配磁場および
励起高周波パルスを発生する制御装置は、本発明の装置
の一実施例に対応する機能、または、本発明の装置の複
数の実施例のうちの、選択的に１つの実施例に対応する
機能を実施できるように変更される。図１３に略示して
あるように、慣用のＮＭＲ装置は、測定ヘッド１０、電
源部１２および制御装置１４を備えている。この装置の
測定ヘッド１０は、慣用の装置の場合のように、一定
で、均一な（「縦」）Ｂ_０−磁場を発生するための磁石
１６、ならびに、実質的に互いに垂直関係にある、３つ
の、ほぼ線形の勾配磁場（それらのうち、通常、１つの
勾配磁場は、Ｂ_０−磁場に対して平行であり、他の２つ
の勾配磁場は、Ｂ_０−磁場に対して垂直である）を発生
するためのコイルユニットおよび高周波パルスが供給さ
れるコイル装置２４を備えている。電源部は、Ｂ_０−磁
石用給電装置２５と、勾配磁場コイル１８，２０および
２２用給電装置２８と、ＲＦ−コイル２４のための高周
波パルスを発生する高周波送信器３０とを備えている。
制御装置１４は、各勾配磁場コイルに供給される電流の
持続期間および振幅ならびに高周波および包絡曲線を制
御する。ＲＦ−コイル２４は、一般に試料から放出され
る信号の受信にも用いられる。Ｂ_０−磁石１６は、超電
導コイルを有し、低温保持装置を具備することができ
る。この種の装置は、公知であり、市販品として入手可
能であるので、これ以上、詳細な説明は不要であろう。
なおここで用いられる術語「高周波パルス」には、短く
て高い周波数を有する場合に、非選択性パルスと称する
任意の包絡曲線を有する、予め高められた周波数の振動
列を含むばかりでなく、更に、周波数変調高周波振動
列、ならびに、同じか、又は、異なった周波数を有する
ことができ、全体として、予め定められたフリップ角を
発生する、互いに離間した、比較的短い高周波振動列の
シーケンスをも合むものであると理解されたい。また、
周波数選択パルスとは、層選択パルスまたは共鳴線選択
（ＣＨＥＳＳ＝「化学シフト」−選択）パルスである。
本発明の装置においては、信号形成のための励起は、基
本的に、慣用の９０゜のフリップ角より小さな部分分解
度のフリップ角を有する高周波パルスを用いて行われ、
それに直ぐ続いて部分検査が逐次行われ、スピン−格子
−緩和時間Ｔ_１程度の、通常必要とされる待ち時間は必
要とされない。部分検査の長さは、最大約３Ｔ_２ ^＊に過
ぎない。総合検査の長さは、最大僅か３ｎＴ_２ ^＊に相当
するに過ぎない。ただし、ｎは、部分検査の数である。
図１には、スライス選択を用いない透過像を形成する目
的で、ＮＭＲデータを取り込むための、本発明の一実施
例における高周波パルスＲＦ信号（グラジェントエコ
ー）および勾配磁場の時間的経過ないしシーケンスが示
されている。図示の部分検査は遅延を伴うことなく、位
相エンコードされたグラジェントのｎ個の異なった振幅
で、ｎ回繰返される。即ち、読取りグラジェント「Ｇ−
読取り」の遮断直後次部分検査を開始する高周波パルス
ＲＦが発生される。非選択性ＲＦ−パルスのフリップ角
は、９０゜より小さな部分角度であり、例えば、１０゜
〜５０゜の領域内にある。読取りグラジェントは、グラ
ジェントエコー信号を発生するために、交番的に変化さ
れる。勾配磁場パルス「Ｇ−位相」は、ＲＦ−パルスの
終了後に立上り、データ収集前、即ち、グラジェントエ
コー信号の読取りの開始前に終了する。読取りグラジェ
ント「Ｇ−読取り」は、高周波ないしＲＦ−パルスの終
了後励起され、データ収集前に、グラジェントエコー信
号を発生するために極性を反転され、しかる後、データ
収集中一定に維持される。データ収集に当たっては、複
数（例えば、１２８又は２５６個）の短い信号プローブ
を、例えば、２０マイクロ秒の間隔で発生して、グラジ
ェントエコー信号を標本化する（サンプリング）。取り
込まれたプローブ信号を復調して、通常の手法でコンピ
ュータを用いて画像形成するのに用いられる。データ収
集の終了および破線矩形ブロックで示した分割検査の読
取り勾配磁場パルス「Ｇ−読取り」の遮断後直ちに、即
ち、最少の時間間隔で（即ち、本質的にＴ_１、およびＴ
_２ ^＊よりも短くすることができる時間間隔で）、読取り
グラジェントの遮断、次続の高周波もしくはＲＦ−パル
スの発生、ならびに、それによる次続の部分検査を開始
することができる。このことは、この他の、追って説明
する実施例の場合にも当て嵌まる。つまり、回復時間は
必要とされない。なぜならば、フリップ角が小さいため
に、Ｚ−又はＢ_０−方向に配向されている十分なスピン
が、次続のＲＦ−パルスによる励起に対して利用可能で
あるからである。全ての検査において、データ収集は、
数回の「ブランク（空き）」部分検査後に開始するのが
合目的的である。例えば、データ収集前に、５回〜５０
回のブランク部分検査を行うことができよう。このよう
にすれば、各フリップ角に対応するＺ−磁化の平衡状態
を設定し、グラジェントエコーの均等な情報内容を確保
することができるからである。常に、実質的に同じ磁化
成分が読出されるように、小さい値から立ち上がる励起
パルスーフリップ角を有する部分検査から総合検査が構
成される場合には、ブランク部分検査は省略することが
できる。図２は、層選択を伴うことなく共鳴線選択（Ｃ
ＨＥＳＳ）透過像を形成するために、ＮＭＲデータを得
るための本発明の実施例における高周波パルスＲＦ、測
定信号おび勾配磁場の時間的変化を示す図である。図３
は、断層像形成用のＮＭＲデータを得るための、本発明
の装置の一実施例における高周波パルス、測定信号およ
び勾配磁場の時間的変化を示す。この目的で、周波数選
択性高周波パルスＲＦは、層グラジェント「Ｇ−スライ
ス」と公知の仕方で組み合わされる。本発明の装置の、
この層選択変形実施例においては、高周波パルスの開始
前に、層グラジェントＧ−スライスがオンにされ、高周
波パルスの終了後に、再集束のために反転され、次い
で、データ収集の開始前に、オフに切換えられる。他の
点は、図１と関連して述べた実施例の場合と同じであ
る。図４は、ＳＮ比および／又はコントラストが、ｍ個
のエコー信号を用いることにより改善された層断層画像
を形成するために、ＮＭＲデータを得るための本発明の
装置の実施例における高周波パルス、測定信号および勾
配磁場の時間的変化を示す。この目的で、読取りグラジ
ェントは、各高周波パルス後にｍ回交番される。それぞ
れｍ個の関連のエコーからなるデータは、互いに重畳も
しくは平均化される。図５は、同じ層のｋ個の断面層画
像のためのデータが、直接逐次的に発生される本発明の
装置の実施例における高周波パルス、測定信号および勾
配磁場の時間的変化を示す。この目的で、ｎ回の分割検
査からなる総合検査をｋ回繰返し、その場合、相続く分
割検査又は総合検査間に緩和期間あるいは繰返し期間を
介在させない。この手法は、画像を形成する核磁気共鳴
で実現される。と言うのは、信号強度における損失を伴
わずに、然も、時間的制限を受けずに、連続した画像形
成が可能であるからである。したがって、動的プロセス
の検査には、特に有利である。分割検査もしくは部分検
査の期間は、例えば、僅か約１５ｍｓに過ぎない。図６
は、ｋ個の断層画像のためのデータが、異なった層から
直接的に逐次得られる本発明装置の実施例における高周
波パルス、測定信号および勾配磁場の時間的変化を示
す。この実施例においては、全ての分割検査の高周波パ
ルスの搬送周波数は、総合検査毎に変えられる。この検
査は、図５に示した方式と組み合わせることができる。
図７は、３次元断層画像のためのデータを得るための本
装置の実施例における高周波パルス、測定信号および勾
配磁場の時間的変化を示す。この実施例においては、非
選択性高周波パルスが用いられ、層グラジェントの代り
に、ｋ個の異なった振幅を有する第２の位相エンコード
グラジェントが用いられる。２つの位相グラジェントＧ
−位相１およびＧ−位相２は、高周波パルスの終了後オ
ンされ、そして、データ収集の開始前、即ち、読取りグ
ラジェント「Ｇ−読取り」の反転前にオフされる。総合
検査は、この場合、ｎ×ｋ個の分割検査からなる。この
方式は、特に有利である。と言うのは、３次元異方性
（ｋ≠ｎ）又は等方性（ｋ＝ｎ）の被検体の空間的表示
が、２次元の断層画像のための慣用のスピン−エコー断
層撮影法で必要とされる測定時間内で行うことができる
からである。この方式は、極めて薄い層の表示に利用す
ることができる。図８は、図７の場合と同様に、３次元
の周波数選択性（ＣＨＥＳＳ）断層画像のためのデータ
を取り込む、本発明の実施例における高周波パルス、測
定信号および勾配磁場の時間的変化を示す。この実施例
においては、分割検査の非選択パルスの代りに、周波数
選択パルスが用いられる。図９は、投影再構成法による
断層画像用のデータを取り込むための本発明の装置の実
施例における、高周波パルス、測定信号および勾配磁場
の時間的変化を示す。この実施例においては、位相エン
コードグラジェントの代りに、第２の読取りグラジェン
トが用いられる。この第２の読取りグラジェントは、第
１の読取りグラジェントと同期して開閉される。２つの
読取りグラジェントの振幅は、矢印の方向で示した分割
検査毎に変化する。これら振幅は、合成読取りグラジェ
ントに合成される。この合成読取りグラジェントの層平
面における配向は、分割検査毎に回転する。また、図１
〜図８に示した実施例は相応の仕方で、（位相エンコー
ドされたグラジェントを用いる）フーリエ法から（周波
数エンコードだけを用いる）投影再構成法に変換するこ
とができる。次に、本発明装置の実際的な例について説
明する。ＮＭＲ装置としては、（独の）カールスルーエ
（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）所在のブルッカ（Ｂｒｕｋｅ
ｒ）社から市販品として入手可能なＮＭＲ断層撮影／ス
ペクトロスコピー装置を用いた。この装置は、磁場の強
度が、１０ＭＨｚのプロトン共鳴周波数に対応する磁場
の強度２３テスラ（Ｔ）値の、４０センチメートルの直
径の孔を有するＢ_０−磁石を備えている。 実施例１ 高速３次元画像撮影 （図７又は図８に類似の）図１０のパルスシーケンス区間 備考 ０ ＲＦパルスの投入。このパルスは、矩形の包絡曲線（図７）を有する非 選択パルス又は任意の包絡曲線、好ましくは、ガウス分布形状の包絡曲線（図８ ）を有する選択性パルスとすることができる。高周波送信機の送信出力は、約３ ０゜のフリップ角の高周波パルスを発生するように選択される。 非選択性のパルスの長さは、２０ｃｍ直径の共鳴装置および約５ｋＷの送信出力 を用いた場合には、１５マイクロ秒である。この選択性パルスの長さは、６ミリ 秒である。パルスの位相位置は一定に留まる。高周波周波数は水素プロトンの共 鳴周波数（２３テスラで１００ＭＨｚ）に設定される。 １ 区間３および４で投入される読取りグラジェントの予備処理のための読 取りグラジェントの投入。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ位相グラジェント２の投入。 ２ 読取りグラジェントはオン（投入）状態に留まる。位相グラジエント２ は遮断もしくはオフにされる。 ３ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍＴ／ｍ。 ４ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ５ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオフ。データ収集が行われな い、この第１番目の予備処理区間の終了後に、新たに、区間０でプログラムが開 始される。 予備処理シーケンス０〜５をｍ回（ｍ＝８）実施する。それにより、スピン系は 、一定の平衡状態に達する。更に、この予備処理シーケンスで、個々で使用され ているＮＭＲ装置の場合、技術的理由から必要とされる勾配磁場のコイル系の「 予備処理」オン／オフ動作が実施される。 ６ 高周波パルスの投入。このパルスは、周波数、振幅、長さおよび形状に 関して、区間「０」における高周波パルスと同じ特性を有する。 ７ 位相グラジェント１の投入。 区間９および１０で投入される読取りグ ラジェントの予備処理のための読取りグラジェントの投入。振幅＝−５．５ｍＴ ／ｍ。位相グラジェント２の投入もしくはオン。 ８ 位相グラジェント１および２の遮断もしくはオフ。読取りグラジェント はオン状態に留まる。 ９ 読取りグラジェントを振幅＋４．５ｍＴ／ｍに反転。 １０ 読取りグラジェントはオン状態に残す。 読取りグラジェントの反転により発生されるグラジェントエコー信号のサンプリ ングおよび２５ｋＨｚのスペクトル幅を有するプローブの直角位相検出によるそ れぞれ１２８個の「実」および「仮想」データの収集（標本化周期は２０ｋＨｚ のサンプリングレートに対応し２０マイクロ秒である）。 １１ 読取りグラジェントの遮断・データ収集の終了。 ６ａ〜１１ａ：シーケンス６〜１１の（ｎ−１）回の繰返し。−５．０乃至＋５ ．０ｍＴ／ｍのｎ個の異なった振幅（この場合ｎ＝１２８で合計１２８回シーケ ンス６〜１１を繰返し実施する。位相グラジェント２はシーケンス６〜１１のｎ 回の実施で同じ振幅を有している。 １２ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使用されている装置におい て技術的に条件付けられる。ここで用いられている装置においては、コンピュー タの利用可能な主メモリは１２８Ｋに制限されているので、このプロセスは約１ ５０ミリ秒続く。中断においては、区間０〜５で設定される平衡状態の新たな設 定が要求される。このシーケンスは「０」に跳躍して戻る。 最適化された装置においては、収集されたデータは直接事後処理される。この場 合には、区間１２は省略され、したがってシーケンスは区間６に戻る。 １２ａ 全シーケンス「０」〜「１２」の（ｋ−１）回の繰返し。シーケンス 「０」〜「１２」は−５．０〜＋５．０ｍＴ／ｍの位相グラジェント２のｋ個の 異なった振幅で合計ｋ回（１２８回）実施する。 最適化された装置においては、全シーケンスは、合計ｎ×ｋ×（区間６−１１ の期間）＝２２１秒の期間を有する。この実施例においては、この期間は、（ｎ ＋ｍ）×（区間６−１１）＋（区間１２）×ｋ＝２５４秒である。二次元の個々 の画像の層厚は１ｍｍであり、画像分解能（画素の大きさ）は１ｍｍ×１ｍｍで ある。 実施例２ ｍ個の層からなる周期的運動を表示するために一連の高速断層像からなるフィ ルムの撮影 図１１に従うパルスシーケンス（図６に類似）区間 備考 ０／１ トリガパルスの待ちループ。トリガパルスの受信後区間２でシーケンス は始まる。 ２ 層グラジェントのターンオン。振幅＝＋５．０ｍＴ／ｍ。高周波周波数 は所望の層における所望の核、例えば、水素プロトンの共鳴周波数に設定する。 ３ ガウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択性高周波パルスを投入。 この高周波パルスは、約３０゜のフリップ角を有する。パルスの周波数スペクト ルの半値幅は約９０Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査中一定である。 ４ 層グラジェントの反転。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間６および７にお ける読取りグラジェントの予備処理として読取りグラジェントのターンオン。 振幅＝５．５ｍＴ／ｍ。位相グラジェントの投入もしくはターンオン。 このプロセスはシーケンス２〜９のｎ回の実行で同じ振幅で繰返される（この実 施例ではｎ＝３２）。シーケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−５．０ｍＴ／ｍ〜 ＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の異なった振幅（この実施例ではｋ＝１２８）で位相グ ラジェントを１２８回発生する。 ５ 層グラジェントの遮断もしくはターンオフ。位相グラジェントのターン オフ。読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ６ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍＴ／ｍ。 ７ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。エコー信号のサンプリングお よび２５ｋＨｚのスペクトル幅で得られたプローブの直角位相検出によるそれぞ れ１２８個の「実」データ点および「仮想」データ点の収集（サンプリング期間 ＝２０マイクロ秒）。 ８ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオフ、データ収集の終了。 シーケンスは、ｎ回区間２に跳躍し得る。区間２においては、シーケンス２〜９ の逐次的な実行で、ｍ個の異なった層に対応する、ｍ個の異なった高周波周波数 が設定される。区間４における位相グラジエントのターンオンは、同じ振幅でシ ーケンス２〜９のｎ回の実行で繰返される（この実施例ではｎ＝３２）。全シー ケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−５．０ｍＴ／ｍ〜＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の 異なった振幅を有する位相グラジェントを設定する。 ９ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使用されている装置におい て技術的に制約を受ける。と言うのは、ここで用いているコンピュータの主メモ リに制限があり、１５０ミリ秒のアクセス時間を必要とするからである。シーケ ンスは次いで、新しいトリガパルスのための待ちループの区間０に跳躍し戻る。 このプロセスはｍ回実施される。 上のシーケンスで、トリガパルス後、時間的間隔をおか
ずに、直ちに、ｎ（この実施例では、例えば、ｎ＝３
２）の高速断層像（ｋ＝１２８に対応し１２８×１２８
の画素）の収集もしくは撮影が可能である。第１番目の
画像は、トリガパルス後７ミリ秒後に発生し、そして、
それに続く各画像は、第１番目の画像に対し１７．２ミ
リ秒の間隔にある。ゲート検査（Ｇａｔｉｎｇ−Ｅｘｐ
ｅｒｉｍｅｎｔｅ）の場合、総合検査もしくは全体検査
は、待ちループ０／１なしで行われる。区間０のトリガ
パルスは、この場合、ｋ個の異なった振幅を有する位相
グラジェントをオンし続けるのに用いられる。人体に対
する検査では、このシーケンスは、特に心臓のＥＫＧで
トリガ又はゲートするのが画像形成に特に適している。
ｎ＝５０で、約８５０ミリ秒内で、全心臓サイクルをサ
ンプリングすることができ、例えば、１２８又は２５６
の、このようなサンプルから、１つの層に対して、５０
の画像、あるいは、ｍ個の層に対して、５０／ｍ個の画
像をコンピュータにより形成もしくは再構成することが
できる。 実施例３ １個の層から実時間で運動、機能および像を観測するために、一連の高速断層 撮影から１枚のフィルムに対するデータの収集 図１２のパルスシーケンス区間 備考 ０ 層グラジェントのターンオフ。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。所望の観測層 に対する高周波周波数の設定。この周波数は、１個の異なった観測層を得るため に、シーケンスのｋ回の実施において任意に変えることができる（単一層フィル ムでは１＝１、多層フィルムでは１＝ｋ）。 １ 層グラジェントは、オン状態に留まる。ガウス分布形状の包絡曲線を有 する周波数選択性高周波数パルスを投入もしくはオンにする。この高周波パルス は、約３０゜のフリップ角を有する。パルスの周波数スペルトルの半値幅は約９ ００Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査中一定である。 ２ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パルスを、例えば、水素プロ トンの共鳴周波数とすることができる観測周波数に設定。層グラジェントの反転 。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間４，５における読取りグラジェント予備処理の ための読取りグラジェントのターンオン。 振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。 ３ 層グラジェントのターンオフ。読取りグラジェントはオン状態に留める 。 ４ 読取りグラジェントの反転。振幅＝−４．５ｍＴ／ｍ。 ５ 読取りグラジェントはオン状態に留める。 ６ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。 ７ 層グラジェントのオン。振幅＝５．０ｍＴ／ｍ。高周波周波数を所望の 観測層に設定する。この周波数は、１個の異なった観測層を得るために、ｋ回の シーケンスの実行において任意に変えることができる（区間０参照）。 プログラムは、区間１でｍ回新たに始まる。シーケンス１〜７は、ｍ回（ｍ＝３ ２）実行される。それにより、スピン系は一定の平衡状態に達し、ここで用いら れている装置においては、技術上の理由から必要とされる勾配磁場のコイル装置 のための「予備」切換が行われる。 ８ 層グラジェントはオン状態に留める。ガウス分布形状の包絡曲線を有す る周波数選択性高周波パルスのターンオン。この高周波パルスは３０゜のフリッ プ角を有する。パルスの周波数スペクトルの半値幅は、約９００Ｈｚである。パ ルスの位相位置は、全検査中一定である。 ９ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パルスを、例えば、水素プロ トンの周波数とすることができる観測周波数に設定する。層グラジェントの切換 。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間１１および１２における読取りグラジェントの 予備処理のための読取りグラジェントのターンオン。 振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。位相グラジェントのターンオン。このプロセスは、− ５．０のｍＴ／ｍないし＋５．５ｍＴ／ｍの、ｎ個の異なった振幅（この例では 、ｎ＝１２８）でシーケンス７〜１３が繰返し、合計１２８回実行される。 １０ 層グラジェントの遮断。位相グラジェントの遮断。読取りグラジェント はオン状態に留める。 １１ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５のｍＴ／ｍ。 １２ 読取りグラジェントはオン状態に留める。２５ｋＨｚのスペクトル幅を 用いて（サンプリング周期＝２０マイクロ秒）直角位相検出でそれぞれ１２８個 の「実」および「仮想」データの収集。 １３ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。 データ収集の終了。 １４ 層グラジェントのターンオフ。振幅＝５．０のｍＴ／ｍ。高周波周波数 を所望の観測層に設定。この高周波周波数は、シーケンスのｋ回の実行に当たっ て区間０に対応して変えられる。 シーケンスは、ｎ回区間８に戻る。 １５ ｎ個のデータ集合の記憶。 段階および区間１５は、約１５０ミリ秒を必要とし、用いられる装置に依存する 。と言うのは、コンピュータの主メモリに限界があるからである。中断に際して 、区間１〜７で設定される平衡状態の新しい設定が要求される。従って、シーケ ンスは、ｎ個の画像を収集するために、ｎ回区間０に跳躍し戻る。最適化された 装置においては、収集されたデータは、直ぐに事後処理される。その場合には、 区間もしくはステップ１５は省略され、従って、シーケンスは、直ちに区間８か ら行うことが できる。 図１８〜図２３は、人間の手の一連の撮影から選択され
た画像を示す。該画像は、実施例１および図１０に示し
た高速３次元画像形成装置に従って得られたデータから
形成されたものである。全測定時間は４秒であり、空間
分解能は、１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍに対応して、１２８
×１２８×１２８画素である。図には、腱の領域（画像
番号８〜１１）、筋肉および関節（画像番号１４〜１
７）ならびに中手骨（画像番号２３〜２６）の領域にお
ける水平断層像が示してある。図１４〜図１７は、２つ
の相続く画像間に６秒の時間的間隔をおいて撮影したＮ
ＭＲ断層像から選択された画像を示す。０．２５ｍ ｍ
ｏｌ／ｋｇ Ｇｄ（ＤＴＰＡ）の投与後における、兎の
腎機能が示してある。左側の腎臓には、腫瘍がある。個
々の画像の測定時間は、２．２秒であった。この時間
は、２つの撮影の平均時間である。また、空間分解能
は、１２８×１２８画素であり、層厚は４ｍｍである。
上述の実施例は、種々の仕方で変更および適応が可能で
ある。既に、ＲＦ−パルスのフリップ角を変えることに
より、Ｔ_１−コントラストを制御できることは述べた。
グラジェントエコーの読取り時間を変えることにより、
Ｔ_２ ^＊−コントラストを変えることができる。さらに、
１つまたは２、３の個所（その数は、分割検査または測
定プロセスの数の約１０％よりも少なくするのが有利で
ある）、例えば、データ収集が行われていない平衡設定
シーケンスと本来の測定シーケンスとの間、或いは、１
６または３２の分割投影の測定後、例えば、９０゜−パ
ルス、１８０゜−パルスまたはＣＨＥＳＳ−パルスとす
ることができる、「特別」な高周波パルスを作用させる
ことにより、コントラストを制御することが可能であ
る。同様にして、グラジェントの不在下で、９０゜のフ
リップ角を有する追加の周波数選択高周波パルスを使用
することにより、全検査過程中の高周波部分パルスの数
に比して、少なくとも選択された個所の前、および／ま
たは、その個所で「化学シフト」で強調された断層画像
のためのデータを得ることができる。所望の断層画像の
層平面外の磁化に作用したり、全検査過程中の選択され
た時点で作用する追加の高周波パルス、および／また
は、高周波パルスパケットを用いることにより、流れ降
下（リフロー減少）を抑圧することができる。これによ
れば、例えば、測定中の層に流入する血液を明るく表示
することができる。この場合、例えば、所謂ＤＡＮＴＥ
−パルス列または適当なプロフィール（高周波成分を有
する選択性パルスを使用して、関心層外の全てのスピン
を飽和し、血液が測定層内に流入している場合でも、画
像に表示しないようにすることができる。特に有利な負
荷パルス列は、回転座標系の（−Ｘ′）方向における層
選択４５゜−高周波パルス（＋Ｘ′）方向における非選
択９０゜−高周波パルスおよび（−Ｘ′）方向における
層選択４５゜−高周波パルスからなる。分割検査毎に大
きくなるフリップ角を用い、平衡状態を設定するための
空き分割検査で要求せず、特に、多層断層像用のデータ
を得るのに適している検査においては、例えば、Ｔ_１／
ＴＲ＝４０（但しＴＲ＝分割検査の繰返し時間）に対
し、次のようなフリップ角を使用することができる。 明細書中で述べた値は、単なる例であり、一般に考察の
対象となる大きさの表示に過ぎないものと理解された
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。

【図２】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。

【図３】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図４】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図５】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図６】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図７】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図８】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図９】投影再構成法による断層撮像のためのデータを
発生する本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図１０】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。

【図１１】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。

【図１２】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。

【図１３】本発明の装置を実施するのに用いることがで
きるＮＭＲ装置の概略図。

【図１４】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１５】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１６】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１７】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１８】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図１９】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２０】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２１】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２２】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２３】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【符号の説明】

１０ 測定ヘッド １２ 電源部 １４ 制御装置 １６ 磁石 １８，２０，２２ 勾配磁場コイル ２４ ＲＦ−コイル Ｔ_１ スピン−格子−緩和時間

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【手続補正書】

【提出日】平成８年２月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 核スピンを含む対象領域の局所分解検
査用のスピン共鳴装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子核のスピン−
モーメントの核磁気共鳴を用いて被検体を局所的に分解
（解像）検査するためのスピン−核磁気共鳴データを高
速収集して画像を形成するスピン共鳴装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空間分解能（解像力）を有する核磁気共
鳴の基本的な考え方は、例えば、西独の雑誌「Ｓｐｅｋ
ｔｒｕｍ ｄｅｒ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ」、１９
８２年６月号、４０頁〜５５頁に掲載のＩ．Ｌ．ピケッ
ト（Ｐｙｋｅｔｔ）の論文に記載されている。更に詳細
には、１９８２年ニューヨーク所在アカデミックプレス
（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）社発行、Ｐ．マンス
フィールドおよびＰ．Ｇ．モリス著の「ＮＭＲ Ｉｍａ
ｇｉｎｇ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載され
ている。

【０００３】概略的に説明すると、画像形成用のＮＭＲ
手段においては、被検体は、均一静（縦モード）磁場
（Ｂ_０−磁場）内に置かれる。この場合、試料の核スピ
ンは、Ｂ_０−磁場に平行なＺ−方向に配向され、この方
向において、磁化が生ずる。この均一な一定Ｂ_０−磁場
は、どんなＮＭＲ手段においても全検査過程中用いられ
る。このことは、以下の説明の暗黙の前提である。次
に、被検体には、高周波パルスＲＦが照射され、その結
果、典型的に、スピンは、高周波パルスの振幅および持
続時間に依存する角度（これをフリップ角と称する）だ
け、Ｚ−方向から回転（傾斜）する（古典的説明）。そ
れから、このスピンは、所謂ラーモア周波数でＺ−方向
を中心に歳差運動を開始し、Ｚ−方向に垂直な平面（Ｘ
Ｙ平面）における横方向成分が出力信号として検出され
る。９０゜のフリップ角においては、ＸＹ平面内で磁化
が全て反転した際に、出力信号は最大振幅となる。１８
０゜のフリップ角で、磁化もしくはスピンの方向は反転
する。

【０００４】ＮＭＲ手段においては、３つの緩和時間が
重要な役割を果たす。即ち、スピン−格子−緩和時間Ｔ
_１と、スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２と、実効−スピン
−スピン−緩和時間Ｔ_２ ^＊ である。

【０００５】出力信号における位置情報をエンコード
し、特定の出力信号、特に、所謂グラジェントエコーを
発生するために、振幅および持続時間が制御可能であ
る、互いに実質的に垂直関係にある３つの勾配磁場が用
いられる。その他、詳細に関しては、既述の文献ならび
に数多の特許文献を参照されたい。以下では、本発明に
とって有意味な事項について説明する。

【０００６】核スピン断層撮影技術の開発当初から常
に、画像形成に必要なＮＭＲデータを得るのに必要な時
間（取り込み時間）を短縮する努力がなされている。Ｎ
ＭＲ画像装置の更に重要な特徴は、空間分解能乃至解像
力（即ち形成可能な画像の画素の大きさ）ならびにＳＮ
比（ＳＮＲ）である。

【０００７】非常に高速なＮＭＲ断層撮影法は、Ｐ．マ
ンスフィールド他の「Ｊ．ＭａｇｎＲｅｓｏｎ」２９、
３５３−３７３（１９７８）に既述されている「エコー
・プラナ・イメージング（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉ
ｍａｇｉｎｇ）」法であり、この手法によれば唯一の高
周波パルスでの励起後、特定の強さの一定の勾配磁場お
よび交番的に変化する勾配磁場の存在下で、ＦＩＤ信号
（ＦＩＤ＝自由誘導減衰）が検出される。米国特許第４
１１５７３０号公開公報および米国特許第４１６５４７
９号公開公報にも記載されているこの手法においては、
空間分解能が物理的に制限されており、測定時間を長く
しても、所定の限界を越えて改善することはできない。
また、ＳＮ比も所望の程ではない。

【０００８】誘発された（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ）スピ
ン−エコーで動作する、別の高速画像形成ＮＭＲ手法
が、ヨーロッパ特許出願第８５１１５８１８．８号明細
書に提案されている。

【０００９】

【発明の目的】本発明の課題は、実際的な適応に対して
測定時間が十分に短く、空間分解能が高く、従来達成さ
れていない良好なＳＮ比が得られる点を有する２次元又
は３次元画像形成のためのスピン核磁気共鳴データを高
速に得ることができる高速画像形成装置を提案すること
である。

【００１０】

【発明の構成】この課題は、本発明によると、スピン−
格子−緩和時間Ｔ_１、スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２及
び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２ ^＊を有する核ス
ピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置
であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
場を形成するための複数装置と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置及び各勾配磁場を形成す
る装置を制御するための制御装置を有しており、前記制
御装置は、スピン共鳴データ信号を発生する一周期の
間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
置において、制御装置は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断（ステップｄ）と、その
つど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内で
の前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間間
隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ
（≪Ｔ_１）に制御する手段とを有することにより、解決
される。

【００１１】本発明の装置においては、フリップ角が７
５゜よりも小さな高周波パルスにより、一定のＢ_０−磁
場によりＸＹ平面内のＺ−方向に配向された磁化もしく
はスピンの比較的小さい部分だけが反転されて、この反
転されたスピンは、勾配磁場の印加により、ほぼ完全
に、１つまたは複数のグラジエントエコーの形成に用い
られる。スピンの多くの部分は、Ｚ−方向に配向されて
おり、従って、Ｚ−方向の磁化の利用可能な部分が大き
く残っているので、エコーの検出後直ちに新たな「部分
的励起パルス」を作用させて、Ｚ−方向に配向されてい
るスピンの小さい一部分だけをＸＹ平面に反転すること
ができ、従来のように、Ｔ_１の大きさの回復期間を設け
る必要はない。驚くべきことに、短時間でＺ−方向のス
ピンの平衡状態が達成され、従って、短い間隔で部分的
に励起されて均等なグラジエントエコー信号を発生する
のに使用することができる、実際上無限のスピン資源が
利用可能である。特定の用途において、どのフリップ角
領域が合目的的であるかは、ある程度まで、Ｂ_０−磁場
の強さ、スピン−格子−緩和時間Ｔ_１ならびに所望のＴ
_１−コントラストに依存する。フリップ角は、特に、１
０〜５０゜の領域が有利であることが判った。例えば、
２〜３Ｔ（テスラ）の大きさのＢ_０−磁場の場合、一般
に、１５〜３０゜のフリップ角が有利である。本発明の
装置は、「小フリップ角および小高周波エネルギでの勾
配反転法」と称することもできる手法により作動する装
置であって、Ｂ_０−磁場のあらゆる強度範囲で適用可能
である。

【００１２】一般的に、フリップ角を９０゜よりも小さ
くすればするほど、しかも相続く高周波パルスの時間間
隔を残留縦方向磁化と、これらの高周波パルスによって
形成される横方向磁化との間に平衡状態が生ずるように
小さくする。この平衡状態においては、縦方向磁化が優
勢であり、各高周波パルスに対して少なくともほぼ等し
く、検出可能なグラジエントエコー信号の発生に充分な
量の縦方向磁化が利用可能となり、相続く信号発生のた
めの高周波パルス間に緩和時間や縦方向磁化のための補
充乃至再生パルスを挿入する必要はない。

【００１３】信号検出は、読取り期間に比較して短い複
数の試料を形成しつつ、グラジエントエコー信号を標本
化もしくはサンプリングすることにより行われる。

【００１４】方法段階ｉ）までの時間間隔は、長くても
２０ミリ秒（ｍｓ）とするのが有利であり、さらに好ま
しくは長くとも１０ｍｓとすべきである。

【００１５】９０゜よりも小さいフリップ角の使用なら
びに勾配磁場（読取り勾配磁場）の反転によるグラジエ
ントエコーの発生自体ならびにそれと関連する他の事項
は既に知られている。

【００１６】９０゜より小さいフリップ角は、例えば１
９５８年のＨ．Ｙカー（Ｃａｒｒ）の研究（Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ．１１２，１６９３−１７０１，１９５８）に基
づく所謂ＳＦＰ（定常状態自由歳差運動）法で用いられ
ている（Ｗ．Ｓ．ＨｉｎｓｈａｗのＪ．Ａｐｐｌ，Ｐｈ
ｙｓ４７，Ｎｏ．８，１９６７年８月号参照）。このＳ
ＦＰ法においては、試料は、間隔がスピン−格子−緩和
時間と比較して小さく、スピン−スピン−緩和時間に比
較して小さい高周波パルス列で照射される。高周波パル
ス間で平衡状態に設定される信号は試料の唯一の空間点
に関する情報しか形成しない。従ってこの手法の実施に
は、非常に長い時間が必要とされる。と言うのは、適当
な分解能の画像を得るのに、「時間」単位の収集時間が
必要であるからである。

【００１７】エコープラナ撮影法（ＬＣ法）においても
９０゜より小さいフリップ角を有する高周波励起パルス
を使用することができる。しかしながら、この場合に
は、交番する勾配磁場Ｇ_ｙならびに一定の勾配磁場Ｇ_ｘ
を、高周波パルスの終了後、データ収集の終わりまで維
持しなければならない。この手法における画像形成は、
次の点で他の画像形成法と本質的に異なる。即ち、周期
的に立ち下がり、かつ、立ち上がるＦＩＤ信号のフーリ
エ変換により被検体の離散的な投射プロフィールが形成
される点である。一定の勾配磁場Ｇ_ｘは読取り勾配磁場
として働く。離散的な投射プロフィールを破壊しないよ
うにするためには、上記一定の勾配磁場Ｇ_ｘを交番勾配
磁場の強度と比較して小さくしなければならない。その
結果、その手法で達成可能な空間分解能は制限されてし
まう。これとは対照的に、本発明の装置によれば、総て
の勾配磁場は、同じ大きさを有することができる。

【００１８】グラジエントエコーを用いての層画像形成
用のデータ形成は、エーデルシュタイン他の論文（Ｐｈ
ｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ，２５，７５１−７５６，１９
８０）およびＰＣＴ国際特許出願公開公報ＷＯ８１−０
２７８８およびＷＯ８１−０３７８９から公知である。
この所謂スピン−ワープ法（ＳＲまたはＲＦＩＤ法とし
ても知られている）においては、９０゜−高周波パルス
ならびに同時に作用せしめられる層勾配磁場によって試
料の１つの層を励起し、次いで１回または複数回読取り
勾配磁場を引加もしくは反転することにより１つまたは
複数のエコー信号を発生する。このエコー信号は、現在
では、グラジエントエコーと称されている。次の高周波
パルスの印加前に、系の回復期間を設けねばならない。
この期間は、Ｔ_１と比較して長くしなければならず、１
秒台にも達する。この手法は、高速にデータ収集が必要
とされる事例には、使用不可能である。

【００１９】本発明の装置においては、比較的短い時間
に亘る全検査もしくは総合検査で、少なくとも１つのＮ
ＭＲ断層像を演算処理するのに必要な、完全なデータ集
合が形成される。それぞれ、７５゜よりも小さな、例え
ば、７５゜あるいは５０゜あるいは２５゜さらには１５
゜または５゜のフリップ角を有する高周波パルス、１つ
の位相符号勾配磁場パルス、および／または、少なくと
も１つの交番読取り勾配磁場、および、少なくとも１つ
の交番読取り勾配磁場によって発生されるエコー信号
（グラジエントエコー）を含む一連の分割検査、もしく
は部分検査から、１つの全検査もしくは総合検査が構成
される。総ての勾配磁場は、励起高周波パルスの終了と
データ収集開始との間遮断され、また、読取りグラジエ
ントの場合には、その極性を反転される。部分検査もし
くは分割検査は、グラジエントエコー信号のデータの収
集の終了後、即ち、約１０〜２０ｍｓ後、続けて行うこ
とができる。このようにして、スピン−格子−緩和時間
Ｔ_１（約０．５〜２．０秒）台の待ち時間（繰返し時
間）は完全に無くなる。

【００２０】

【発明の効果】本発明による装置の主たる利点は、次の
通りである。

【００２１】（１）各分割検査ごとに７５゜より小さな
フリップ角を有する高周波パルスを用いるので、高周波
パルス用の電力は非常に小さい。

【００２２】（２）グラジエントエコー信号に寄与する
磁化の飽和は、分割パルスを使用することにより回避す
ることができ、従って、検査で消費された磁化成分のＴ
_１−緩和時間により、常に、平衡磁化（定常状態）の大
きな成分が得られるので、特に良好なＳＮ比が実現でき
る。

【００２３】（３）上記（２）で述べた動的平衡状態に
より、連続的（無制限）な画像形成に適する。

【００２４】（４）従って、ＮＭＲ断層像の時間および
空間分解能に、完全に任意な妥協点を採用することが可
能である。

【００２５】（５）所定のフリップ角において、各Ｔ_１
値には、他の振幅を有する平衡状態が対応するので、発
生するＮＭＲ断層データはＴ_１情報を含んでいる。

【００２６】フリップ角を総合検査毎に変えることによ
り、異なったＴ_１強調画像が達成される。

【００２７】（６）本発明の装置においては、高周波パ
ルス毎に、唯一つのグラジエントエコーが発生されて、
データとして収集されるので、形成される投影画像の信
号強度は一様に強く、従って、形成画像の分解能、特
に、位相エンコードグラジエントの方向における分解能
も同等に高くなる。

【００２８】（７）層画像は多重に形成され（同期する
必要はなく）、そして、順次形成される層画像を互いに
重畳することにより、運動アーチファクトを大きく回避
することができる。従って、例えば、心臓の明瞭な冠状
動脈断層画像あるいは腹部の断層像を形成することがで
きる。同じことが３Ｄ画像にも当て嵌まる。と言うの
は、運動アーチファクトは平均化により抑圧されるから
である。

【００２９】（８）時間／空間分解能の選択が自由であ
る。例えば、 約１秒で６４×１２８画素 約２秒で１２８×１２８画素 約３．５秒で１２８×２５６画素 約４秒で２５６×１２８画素、および 約６秒で２５６×２５６画素 この場合、これらの測定時間も、勾配磁場系を最適化す
ることによりさらに約２０〜４０％減少することができ
る。

【００３０】（９）同じ測定時間で、コントラストを変
えることにより、「秒」領域でのＮＭＲ断層像の形成が
可能になる。これは、次のようにして実現することがで
きる。

【００３１】Ｔ_１−コントラスト与件に対する、高周波
パルスのフリップ角の変化。

【００３２】Ｔ_２ ^＊−コントラスト与件に対する、グラ
ジエントエコーの読取り時間の変化。

【００３３】Ｔ_２ ^＊−コントラスト与件に対する、同じ
位相エンコードで、励起毎に多数のグラジエントエコー
を発生する。Ｔ_１および／またはＴ_２ ^＊を制御するため
に、例えば、ＮＭＲコントラスト剤、水、電解液のよう
な適当な物質を使用する。１つの総合検査の１つの時
点、または、２、３の時点で、各分割検査もしくは各部
分検査間において作用する付加的な高周波パルス（例え
ば９０゜−パルス、１８０゜−パルス、ＣＨＥＳＳ−パ
ルス等々）を使用する。

【００３４】（１０）生態組織、特に、人体に対し、時
間的に逐次像形成検査（フィルム）が、「秒」台のＮＭ
Ｒ断層撮影で可能になる。即ち、次のようなデータが得
られる。異なった、（例えば）直接隣接する層から、
（例えば図６に示すようにして）時間的に直接相続くＮ
ＭＲ断層画像シーケンスのためのデータ収集。

【００３５】（例えば）図５に示すように、１つの層か
ら時間的に直接相続くＮＭＲ断層画像シーケンスのため
のデータ収集。

【００３６】上に述べたデータ収集と関連して、同時
に、Ｔ_１および／またはＴ_２ ^＊を制御するための、例え
ば、ＮＭＲ−コントラスト剤、水あるいは電解液のよう
な適当な物質の使用が可能である。

【００３７】（１１）生態組織、特に、人体における時
間的に周期的なプロセスの画像形成検査用のデータをＮ
ＭＲ断層法（追って、図５および図６を参照して説明す
る）を用いて得ることができる。ただし、その場合、次
のような技術が用いられる。即ち、トリガパルスの出現
で、同じ位相エンコードを用い、一連の分割検査もしく
は部分検査を開始し、次のトリガパルスの出現で、異な
った位相エンコードで同様の一連の測定シーケンスを繰
返すというトリガ技術の採用。

【００３８】トリガパルス毎に変化する位相エンコード
で、新しい分割検査もしくは部分検査シーケンスがトリ
ガパルスにより回避されるまで、部分検査もしくは分割
検査を実施するというゲート法の使用。

【００３９】上述の型の総合検査によれば、部分検査も
しくは分割検査の期間に対応する画像の時間間隔で画像
シーケンスが得られる。

【００４０】（１２）スペクトロスコピー技術、特に、
時分割検査での、空間的に局限されたＮＭＲスペクトロ
スコピー法を用いての生態組織、特に、人体に対する高
速画像形成検査の組み合わせが可能であること。

【００４１】（１３）図７および図８を参照して後述す
るように、生態組織の３次元表示のためのデータを得る
ことができること。この場合、従来の３次元ＮＭＲ方法
を凌駕する主たる利点は、測定時間が極めて短縮できる
こと、例えば、１２８×１２８×１２８画素の画像形成
の場合、４分である。シーケンスの、単位時間当たりの
良好なＳＮ比により、特に薄い層（１ｍｍもしくはそれ
以下）の形成が可能である。画像のコントラストは、上
述の項（９）で述べたところに従って変えることができ
る。特に、次のようなデータ収集が可能である。

【００４２】任意の配向の画像形成を可能にする等方性
３次元データ収集（図７参照）。

【００４３】上述の型の化学選択的画像形成（図８参
照）。

【００４４】多数のグラジエントエコー（図４参照）を
用いて、上述の型の多重エコー三次元像の形成。結像さ
れる体積もしくは大きさを制限するために、１つ、およ
び／または、２つの、位相エンコード方向における層選
択パルスの使用による部分画像形成またはズーム三次元
画像形成。

【００４５】最も薄い層での小さい試料の顕微鏡台の三
次元画像形成。

【００４６】（１４）表面コイルと組合せての、生態組
織の画像形成検査が可能であること。特に、そのために
は、均等な送信コイルおよび受信用の表面コイルを使用
すること。以下に述べる全ての手法において、送／受信
のために、１つの表面コイルを使用すること。

【００４７】（１５）秒台で、ＮＭＲ断層法を用いて、
流動プロセスおよび血管の画像形成検査のためのデータ
収集が可能であること。特に、層平面に対して垂直な血
管を、フリップ角を変え、かつ／または、グラジエント
エコーの読取り時間を変えて、上述の項（９）で述べた
手法により表示することができる。

【００４８】血管の三次元画像形成の目的で、１−３Ｔ
_１の時間間隔で多層撮影が可能であること。

【００４９】当業者および医療関係者には、ここには詳
細に述べる余地のない他の多数の用途を想到することが
できよう。

【００５０】ここで、所謂「エコープラナー撮像」法に
は、上記の項（２）、（３）および（４）で述べた本発
明の利点は得られない。しかしながら、勾配磁場の迅速
な反転（即ち、Ｔ_２ ^＊に比較して迅速である）という前
提条件が満たされれば、本発明の装置において、上記
「エコープラナー撮像」法も、部分検査もしくは分割検
査の１つとして組み込むことができる。また、上述のヨ
ーロッパ特許願第８５１１５８１８号明細書に開示され
ている方法では、上記の（２）の項で述べた本発明の利
点は達成されない。

【００５１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の装置の
特に有利な実施例について説明する。

【００５２】図には、理想化した簡略な表示で、高周波
パルスＲＦ、勾配磁場（層グラジェント：「Ｇ−スライ
ス」、位相エンコードグラジェント：「Ｇ−位層」およ
び読出しグラジェント：「Ｇ−読出し」）ならびに関連
の測定信号、即ち、断層撮像シーケンスからのグラジェ
ントエコー（「信号」）が示されている。これら波形図
において、繰返し数は、破線／ブロックで示した分割検
査もしくは部分検査および／または総合検査の繰返し数
によって示されている。なお、位相エンコードグラジェ
ントの表示から、グラジェントパルスの振幅は部分検査
毎に変化するものと理解されたい。したがって、部分検
査の数は、位相エンコードグラジェントの異なった振幅
の数に対応する。矩形で示した包絡曲線を有する高周波
パルスは、対応の包絡曲線を有する非選択高周波パルス
を表わす。また、ガウス分布形状の包絡線を有する高周
波パルスは、周波数選択性（即ち、ＣＨＥＳＳ＝「化学
シフト」−選択性）高周波パルス、または、あるグラジ
ェントが存在する場合、選択可能な包絡曲線を有する層
選択高周波パルスを表わす。

【００５３】本発明は、公知のスピン共鳴装置、特に、
ＮＭＲ装置を用いて実施することができるが、ただし、
勾配磁場および励起高周波パルスを発生する制御装置
は、本発明の装置の一実施例に対応する機能、または、
本発明の装置の複数の実施例のうちの、選択的に１つの
実施例に対応する機能を実施できるように変更される。

【００５４】図１３に略示してあるように、慣用のＮＭ
Ｒ装置は、測定ヘッド１０、電源部１２および制御装置
１４を備えている。この装置の測定ヘッド１０は、慣用
の装置の場合のように、一定で、均一な（「縦」）Ｂ_０
−磁場を発生するための磁石１６、ならびに、実質的に
互いに垂直関係にある、３つの、ほぼ線形の勾配磁場
（それらのうち、通常、１つの勾配磁場は、Ｂ_０−磁場
に対して平行であり、他の２つの勾配磁場は、Ｂ_０−磁
場に対して垂直である）を発生するためのコイルユニッ
トおよび高周波パルスが供給されるコイル装置２４を備
えている。電源部は、Ｂ_０−磁石用給電装置２５と、勾
配磁場コイル１８，２０および２２用給電装置２８と、
高周波（ＲＦ）コイル２４のための高周波パルスを発生
する高周波送信器３０とを備えている。制御装置１４
は、各勾配磁場コイルに供給される電流の持続期間およ
び振幅ならびに高周波および包絡曲線を制御する。高周
波（ＲＦ）コイル２４は、一般に試料から放出される信
号の受信にも用いられる。Ｂ_０−磁石１６は、超電導コ
イルを有し、低温保持装置を具備することができる。こ
の種の装置は、公知であり、市販品として入手可能であ
るので、これ以上、詳細な説明は不要であろう。なおこ
こで用いられる術語「高周波パルス」には、短くて高い
周波数を有する場合に、非選択性パルスと称する任意の
包絡曲線を有する、予め高められた周波数の振動列を含
むばかりでなく、更に、周波数変調高周波振動列、なら
びに、同じか、又は、異なった周波数を有することがで
き、全体として、予め定められたフリップ角を発生す
る、互いに離間した、比較的短い高周波振動列のシーケ
ンスをも含むものであると理解されたい。また、周波数
選択パルスとは、層選択パルスまたは共鳴線選択（ＣＨ
ＥＳＳ＝「化学シフト」−選択）パルスである。

【００５５】本発明の装置においては、信号形成のため
の励起は、基本的に、慣用の９０゜のフリップ角より小
さな部分分解度のフリップ角を有する高周波パルスを用
いて行われ、それに直ぐ続いて部分検査が逐次行われ、
スピン−格子−緩和時間Ｔ１程度の、通常必要とされる
待ち時間は必要とされない。部分検査の長さは、最大約
３Ｔ_２ ^＊に過ぎない。総合検査の長さは、最大僅か３ｎ
Ｔ_２ ^＊に相当するに過ぎない。ただし、ｎは、部分検査
の数である。

【００５６】図１には、スライス選択を用いない透過像
を形成する目的で、ＮＭＲデータを取り込むための、本
発明の一実施例における高周波パルスＲＦ信号（グラジ
ェントエコー）および勾配磁場の時間的経過ないしシー
ケンスが示されている。図示の部分検査は遅延を伴うこ
となく、位相エンコードされたグラジェントのｎ個の異
なった振幅で、ｎ回繰返される。即ち、読取りグラジェ
ント「Ｇ−読取り」の遮断直後次部分検査を開始する高
周波パルスＲＦが発生される。非選択性高周波パルスＲ
Ｆのフリップ角は、９０゜より小さな部分角度であり、
例えば、１０゜〜５０゜の領域内にある。読取りグラジ
ェントは、グラジェントエコー信号を発生するために、
交番的に変化される。

【００５７】勾配磁場パルス「Ｇ−位相」は、高周波パ
ルスＲＦの終了後に立上り、データ収集前、即ち、グラ
ジエントエコー信号の読取りの開始前に終了する。読取
りグラジェント「Ｇ−読取り」は、高周波パルスＲＦの
終了後励起され、データ収集前に、グラジェントエコー
信号を発生するために極性を反転され、しかる後、デー
タ収集中一定に維持される。

【００５８】データ収集に当たっては、複数（例えば、
１２８又は２５６個）の短い信号プローブを、例えば、
２０マイクロ秒の間隔で発生して、グラジェントエコー
信号を標本化する（サンプリング）。取り込まれたプロ
ーブ信号を復調して、通常の手法でコンピュータを用い
て画像形成するのに用いられる。

【００５９】データ収集の終了および破線矩形ブロック
で示した分割検査の読取り勾配磁場パルス「Ｇ−読取
り」の遮断後直ちに、即ち、最少の時間間隔で（即ち、
本質的にＴ_１、およびＴ_２ ^＊よりも短くすることができ
る時間間隔で）、読取りグラジェントの遮断、次続の高
周波パルスＲＦの発生、ならびに、それによる次続の部
分検査を開始することができる。このことは、この他
の、追って説明する実施例の場合にも当て嵌まる。つま
り、回復時間は必要とされない。なぜならば、フリップ
角が小さいために、Ｚ−又はＢ_０−方向に配向されてい
る十分なスピンが、次続の高周波パルスＲＦによる励起
に対して利用可能であるからである。

【００６０】全ての検査において、データ収集は、数回
の「ブランク（空き）」部分検査後に開始するのが合目
的的である。例えば、データ収集前に、５回〜５０回の
ブランク部分検査を行うことができよう。このようにす
れば、各フリップ角に対応するＺ−磁化の平衡状態を設
定し、グラジェントエコーの均等な情報内容を確保する
ことができるからである。常に、実質的に同じ磁化成分
が読出されるように、小さい値から立ち上がる励起パル
スーフリップ角を有する部分検査から総合検査が構成さ
れる場合には、ブランク部分検査は省略することができ
る。

【００６１】図２は、層選択を伴うことなく共鳴線選択
（ＣＨＥＳＳ）透過像を形成するために、ＮＭＲデータ
を得るための本発明の実施例における高周波パルスＲ
Ｆ、測定信号おび勾配磁場の時間的変化を示す図であ
る。

【００６２】図３は、断層像形成用のＮＭＲデータを得
るための、本発明の装置の一実施例における高周波パル
ス、測定信号および勾配磁場の時間的変化を示す。この
目的で、周波数選択性高周波パルスＲＦは、層グラジェ
ント「Ｇ−スライス」と公知の仕方で組み合わされる。

【００６３】本発明の装置の、この層選択変形実施例に
おいては、高周波パルスの開始前に、層グラジェントＧ
−スライスがオンにされ、高周波パルスの終了後に、再
集束のために反転され、次いで、データ収集の開始前
に、オフに切換えられる。他の点は、図１と関連して述
べた実施例の場合と同じである。

【００６４】図４は、ＳＮ比および／又はコントラスト
が、ｍ個のエコー信号を用いることにより改善された層
断層画像を形成するために、ＮＭＲデータを得るための
本発明の装置の実施例における高周波パルス、測定信号
および勾配磁場の時間的変化を示す。この目的で、読取
りグラジェントは、各高周波パルス後にｍ回交番され
る。それぞれｍ個の関連のエコーからなるデータは、互
いに重畳もしくは平均化される。

【００６５】図５は、同じ層のｋ個の断面層画像のため
のデータが、直接逐次的に発生される本発明の装置の実
施例における高周波パルス、測定信号および勾配磁場の
時間的変化を示す。この目的で、ｎ回の分割検査からな
る総合検査をｋ回繰返し、その場合、相続く分割検査又
は総合検査間に緩和期間あるいは繰返し期間を介在させ
ない。この手法は、画像を形成する核磁気共鳴で実現さ
れる。と言うのは、信号強度における損失を伴わずに、
然も、時間的制限を受けずに、連続した画像形成が可能
であるからである。したがって、動的プロセスの検査に
は、特に有利である。分割検査もしくは部分検査の期間
は、例えば、僅か約１５ｍｓに過ぎない。

【００６６】図６は、ｋ個の断層画像のためのデータ
が、異なった層から直接的に逐次得られる本発明装置の
実施例における高周波パルス、測定信号および勾配磁場
の時間的変化を示す。この実施例においては、全ての分
割検査の高周波パルスの搬送周波数は、総合検査毎に変
えられる。この検査は、図５に示した方式と組み合わせ
ることができる。

【００６７】図７は、３次元断層画像のためのデータを
得るための本装置の実施例における高周波パルス、測定
信号および勾配磁場の時間的変化を示す。この実施例に
おいては、非選択性高周波パルスが用いられ、層グラジ
ェントの代りに、ｋ個の異なった振幅を有する第２の位
相エンコードグラジェントが用いられる。２つの位相グ
ラジェントＧ−位相１およびＧ−位相２は、高周波パル
スの終了後オンされ、そして、データ収集の開始前、即
ち、読取りグラジェント「Ｇ−読取り」の反転前にオフ
される。総合検査は、この場合、ｎ×ｋ個の分割検査か
らなる。この方式は、特に有利である。と言うのは、３
次元異方性（ｋ≠ｎ）又は等方性（ｋ＝ｎ）の被検体の
空間的表示が、２次元の断層画像のための慣用のスピン
−エコー断層撮影法で必要とされる測定時間内で行うこ
とができるからである。この方式は、極めて薄い層の表
示に利用することができる。

【００６８】図８は、図７の場合と同様に、３次元の周
波数選択性（ＣＨＥＳＳ）断層画像のためのデータを取
り込む、本発明の実施例における高周波パルス、測定信
号および勾配磁場の時間的変化を示す。この実施例にお
いては、分割検査の非選択パルスの代りに、周波数選択
パルスが用いられる。

【００６９】図９は、投影再構成法による断層画像用の
データを取り込むための本発明の装置の実施例におけ
る、高周波パルス、測定信号および勾配磁場の時間的変
化を示す。この実施例においては、位相エンコードグラ
ジェントの代りに、第２の読取りグラジェントが用いら
れる。この第２の読取りグラジェントは、第１の読取り
グラジェントと同期して開閉される。２つの読取りグラ
ジェントの振幅は、矢印の方向で示した分割検査毎に変
化する。これら振幅は、合成読取りグラジェントに合成
される。この合成読取りグラジェントの層平面における
配向は、分割検査毎に回転する。また、図１〜図８に示
した実施例は相応の仕方で、（位相エンコードされたグ
ラジェントを用いる）フーリエ法から（周波数エンコー
ドだけを用いる）投影再構成法に変換することができ
る。

【００７０】次に、本発明装置の実際的な例について説
明する。ＮＭＲ装置としては、（独の）カールスルーエ
（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）所在のブルッカ（Ｂｒｕｋｅ
ｒ）社から市販品として入手可能なＮＭＲ断層撮影／ス
ペクトロスコピー装置を用いた。この装置は、磁場の強
度が、１０ＭＨｚのプロトン共鳴周波数に対応する磁場
の強度２３テスラ（Ｔ）値の、４０センチメートルの直
径の孔を有するＢ_０−磁石を備えている。

【００７１】実施例１ 高速３次元画像撮影 （図７又は図８に類似の）図１０のパルスシーケンス区間 備考 ＲＦパルスの投入。このパルスは、矩形の包絡曲線（図７）を有する非選 択パルス又は任意の包絡曲線、好ましくは、ガウス分布形状の包絡曲線（図８） を有する選択性パルスとすることができる。高周波送信機の送信出力は、約３０ ゜のフリップ角の高周波パルスを発生するように選択される。非選択性のパルス の長さは、２０ｃｍ直径の共鳴装置および約５ｋＷの送信出力を用いた場合には 、１５マイクロ秒である。この選択性パルスの長さは、６ミリ秒である。パルス の位相位置は一定に留まる。高周波周波数は水素プロトンの共鳴周波数（２３Ｔ （テスラ）で１００ＭＨｚ）に設定される。 １ 区間３および４で投入される読取りグラジェントの予備処理のための読取 りグラジェントの投入。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ位相グラジェント２の投入。 ２ 読取りグラジェントはオン（投入）状態に留まる。位相グラジェント２は 遮断もしくはオフにされる。 ３ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍＴ／ｍ。 ４ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ５ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオフ。データ収集が行われない 、この第１番目の予備処理区間の終了後に、新たに、区間０でプログラムが開始 される。 予備処理シーケンス０〜５をｍ回（ｍ＝８）実施する。それにより、スピン系は 、一定の平衡状態に達する。更に、この予備処理シーケンスで、個々で使用され ているＮＭＲ装置の場合、技術的理由から必要とされる勾配磁場のコイル系の「 予備処理」オン／オフ動作が実施される。 ６ 高周波パルスの投入。このパルスは、周波数、振幅、長さおよび形状に関 して、区間「０」における高周波パルスと同じ特性を有する。 ７ 位相グラジェント１の投入。 区間９および１０で投入される読取りグラ ジェントの予備処理のための読取りグラジェントの投入。振幅＝−５．５ｍＴ／ ｍ。位相グラジェント２の投入もしくはオン。 ８ 位相グラジェント１および２の遮断もしくはオフ。読取りグラジェントは オン状態に留まる。 ９ 読取りグラジェントを振幅＋４．５ｍＴ／ｍに反転。 １０ 読取りグラジェントはオン状態に残す。 読取りグラジェントの反転により発生されるグラジェントエコー信号のサンプリ ングおよび２５ｋＨｚのスペクトル幅を有するプローブの直角位相検出によるそ れぞれ１２８個の「実」および「仮想」データの収集（標本化周期は２０ｋＨｚ のサンプリングレートに対応し２０マイクロ秒である）。 １１ 読取りグラジェントの遮断・データ収集の終了。 ６ａ〜１１ａ：シーケンス６〜１１の（ｎ−１）回の繰返し。−５．０乃至＋５ ．０ｍＴ／ｍのｎ個の異なった振幅（この場合ｎ＝１２８で合計１２８回シーケ ンス６〜１１を繰返し実施する。位相グラジェント２はシーケンス６〜１１のｎ 回の実施で同じ振幅を有している。 １２ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使用されている装置において 技術的に条件付けられる。ここで用いられている装置においては、コンピュータ の利用可能な主メモリは１２８Ｋに制限されているので、このプロセスは約１５ ０ミリ秒続く。中断においては、区間０〜５で設定される平衡状態の新たな設定 が要求される。このシーケンスは「０」に跳躍して戻る。 最適化された装置においては、収集されたデータは直接事後処理される。この 場合には、区間１２は省略され、したがってシーケンスは区間６に戻る。 １２ａ 全シーケンス「０」〜「１２」の（ｋ−１）回の繰返し。シーケンス 「０」〜「１２」は−５．０〜＋５．０ｍＴ／ｍの位相グラジェント２のｋ個の 異なった振幅で合計ｋ回（１２８回）実施する。

【００７２】 最適化された装置においては、全シーケンスは、合計ｎ×ｋ×（区間６−１１ の期間）＝２２１秒の期間を有する。この実施例においては、この期間は、（ｎ ＋ｍ）×（区間６−１１）＋（区間１２）×ｋ＝２５４秒である。二次元の個々 の画像の層厚は１ｍｍであり、画像分解能（画素の大きさ）は１ｍｍ×１ｍｍで ある。

【００７３】実施例２ ｍ個の層からなる周期的運動を表示するために一連の高速断層像からなるフィ ルムの撮影 図１１に従うパルスシーケンス（図６に類似）区間 備考 ０／１ トリガパルスの待ちループ。トリガパルスの受信後区間２でシーケンス は始まる。 ２ 層グラジェントのターンオン。振幅＝＋５．０ｍＴ／ｍ。高周波周波数は 所望の層における所望の核、例えば、水素プロトンの共鳴周波数に設定する。 ３ ガウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択性高周波パルスを投入。こ の高周波パルスは、約３０゜のフリップ角を有する。パルスの周波数スペクトル の半値幅は約９０Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査中一定である。 ４ 層グラジェントの反転。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間６および７におけ る読取りグラジェントの予備処理として読取りグラジェントのターンオン。 振幅＝５．５ｍＴ／ｍ。位相グラジェントの投入もしくはターンオン。 このプロセスはシーケンス２〜９のｎ回の実行で同じ振幅で繰返される（この実 施例ではｎ＝３２）。シーケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−５．０ｍＴ／ｍ〜 ＋５．０ｍＴ／ｍ（７）ｋ個の異なった振幅（この実施例ではｋ＝１２８）で位 相グラジェントを１２８回発生する。 ５ 層グラジェントの遮断もしくはターンオフ。位相グラジェントのターンオ フ。読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ６ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍＴ／ｍ。 ７ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。エコー信号のサンプリングおよ び２５ｋＨｚのスペクトル幅で得られたプローブの直角位相検出によるそれぞれ １２８個の「実」データ点および「仮想」データ点の収集（サンプリング期間＝ ２０マイクロ秒）。 ８ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオフ、データ収集の終了。 シーケンスは、ｎ回区間２に跳躍し得る。区間２においては、シーケンス２〜９ の逐次的な実行で、ｍ個の異なった層に対応する、ｍ個の異なった高周波周波数 が設定される。区間４における位相グラジェントのターンオンは、同じ振幅でシ ーケンス２〜９のｎ回の実行で繰返される（この実施例ではｎ＝３２）。全シー ケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−５．０ｍＴ／ｍ〜＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の 異なった振幅を有する位相グラジェントを設定する。 ９ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使用されている装置において 技術的に制約を受ける。と言うのは、ここで用いているコンピュータの主メモリ に制限があり、１５０ミリ秒のアクセス時間を必要とするからである。シーケン スは次いで、新しいトリガパルスのための待ちループの区間０に跳躍し戻る。こ のプロセスはｍ回実施される。

【００７４】上のシーケンスで、トリガパルス後、時間
的間隔をおかずに、直ちに、ｎ（この実施例では、例え
ば、ｎ＝３２）の高速断層像（ｋ＝１２８に対応し１２
８×１２８の画素）の収集もしくは撮影が可能である。
第１番目の画像は、トリガパルス後７ミリ秒後に発生
し、そして、それに続く各画像は、第１番目の画像に対
し１７．２ミリ秒の間隔にある。

【００７５】ゲート検査（Ｇａｔｉｎｇ−Ｅｘｐｅｒｉ
ｍｅｎｔｅ）の場合、総合検査もしくは全体検査は、待
ちループ０／１なしで行われる。区間０のトリガパルス
は、この場合、ｋ個の異なった振幅を有する位相グラジ
ェントをオンし続けるのに用いられる。人体に対する検
査では、このシーケンスは、特に心臓のＥＫＧでトリガ
又はゲートするのが画像形成に特に適している。ｎ＝５
０で、約８５０ミリ秒内で、全心臓サイクルをサンプリ
ングすることができ、例えば、１２８又は２５６の、こ
のようなサンプルから、１つの層に対して、５０の画
像、あるいは、ｍ個の層に対して、５０／ｍ個の画像を
コンピュータにより形成もしくは再構成することができ
る。

【００７６】実施例３ １個の層から実時間で運動、機能および像を観測するために、一連の高速断層 撮影から１枚のフィルムに対するデータの収集 図１２のパルスシーケンス区間 備考 ０ 層グラジェントのターンオフ。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。所望の観測層に 対する高周波周波数の設定。この周波数は、１個の異なった観測層を得るために 、シーケンスのｋ回の実施において任意に変えることができる（単一層フィルム では１＝１、多層フィルムでは１＝ｋ）。 １ 層グラジェントは、オン状態に留まる。ガウス分布形状の包絡曲線を有す る周波数選択性高周波パルスを投入もしくはオンにする。この高周波パルスは、 約３０゜のフリップ角を有する。パルスの周波数スペルトルの半値幅は約９００ Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査中一定である。 ２ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パルスを、例えば、水素プロト ンの共鳴周波数とすることができる観測周波数に設定。層グラジェントの反転。 振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間４，５における読取りグラジェント予備処理のた めの読取りグラジェントのターンオン。 振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。 ３ 層グラジェントのターンオフ。読取りグラジェントはオン状態に留める。 ４ 読取りグラジェントの反転。振幅＝−４．５ｍＴ／ｍ。 ５ 読取りグラジェントはオン状態に留める。 ６ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。 ７ 層グラジェントのオン。振幅＝５．０ｍＴ／ｍ。高周波周波数を所望の観 測層に設定する。この周波数は、１個の異なった観測層を得るために、ｋ回のシ ーケンスの実行において任意に変えることができる（区間０参照）。 プログラムは、区間１でｍ回新たに始まる。シーケンス１〜７は、 ｍ回（ｍ＝３２）実行される。それにより、スピン系は一定の平衡状態に達し、 ここで用いられている装置においては、技術上の理由から必要とされる勾配磁場 のコイル装置のための「予備」切換が行われる。 ８ 層グラジェントはオン状態に留める。ガウス分布形状の包絡曲線を有する 周波数選択性高周波パルスのターンオン。この高周波パルスは３０゜のフリップ 角を有する。パルスの周波数スペクトルの半値幅は、約９００Ｈｚである。パル スの位相位置は、全検査中一定である。 ９ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パルスを、例えば、水素プロト ンの周波数とすることができる観測周波数に設定する。層グラジェントの切換。 振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間１１および１２における読取りグラジェントの予 備処理のための読取りグラジェントのターンオン。 振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。位相グラジェントのターンオン。このプロセス は−５．０ｍＴ／ｍないし＋５．５ｍＴ／ｍの、ｎ個の異なった振幅（この例で は、ｎ＝１２８）でシーケンス７〜１３が繰返し、合計１２８回実行される。 １０ 層グラジェントの遮断。位相グラジェントの遮断。読取りグラジェントは オン状態に留める。 １１ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５のｍＴ／ｍ。 １２ 読取りグラジェントはオン状態に留める。２５ｋＨｚのスペクトル幅を用 いて（サンプリング周期＝２０マイクロ秒）直角位相検出でそれぞれ１２８個の 「実」および「仮想」データの収集。 １３ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。 データ収集の終了。 １４ 層グラジェントのターンオフ。振幅＝５．０のｍＴ／ｍ。高周波周波数を 所望の観測層に設定。この高周波周波数は、シーケンスのｋ回の実行に当たって 区間０に対応して変えられる。 シーケンスは、ｎ回区間８に戻る。 １５ ｎ個のデータ集合の記憶。

【００７７】段階および区間１５は、約１５０ミリ秒を
必要とし、用いられる装置に依存する。と言うのは、コ
ンピュータの主メモリに限界があるからである。中断に
際して、区間１〜７で設定される平衡状態の新しい設定
が要求される。従って、シーケンスは、ｎ個の画像を収
集するために、ｎ回区間０に跳躍し戻る。最適化された
装置においては、収集されたデータは、直ぐに事後処理
される。その場合には、区間もしくはステップ１５は省
略され、従って、シーケンスは、直ちに区間８から行う
ことができる。

【００７８】図１８〜図２３は、人間の手の一連の撮影
から選択された画像を示す。該画像は、実施例１および
図１０に示した高速３次元画像形成装置に従って得られ
たデータから形成されたものである。全測定時間は４秒
であり、空間分解能は、１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍに対応
して、１２８×１２８×１２８画素である。図には、腱
の領域（画像番号８〜１１）、筋肉および関節（画像番
号１４〜１７）ならびに中手骨（画像番号２３〜２６）
の領域における水平断層像が示してある。

【００７９】図１４〜図１７は、２つの相続く画像間に
６秒の時間的間隔をおいて撮影したＮＭＲ断層像から選
択された画像を示す。０．２５ｍ ｍｏｌ／ｋｇ Ｇｄ
（ＤＴＰＡ）の投与後における、兎の腎機能が示して
ある。左側の腎臓には、腫瘍がある。個々の画像の測定
時間は、２．２秒であった。この時間は、２つの撮影の
平均時間である。また、空間分解能は、１２８×１２８
画素であり、層厚は４ｍｍである。

【００８０】上述の実施例は、種々の仕方で変更および
適応が可能である。既に、ＲＦ−パルスのフリップ角を
変えることにより、Ｔ_１−コントラストを制御できるこ
とは述べた。グラジェントエコーの読取り時間を変える
ことにより、Ｔ_２ ^＊−コントラストを変えることができ
る。

【００８１】さらに、１つまたは２、３の個所（その数
は、分割検査または測定プロセスの数の約１０％よりも
少なくするのが有利である）、例えば、データ収集が行
われていない平衡設定シーケンスと本来の測定シーケン
スとの間、或いは、１６または３２の分割投影の測定
後、例えば、９０゜−パルス、１８０゜−パルスまたは
ＣＨＥＳＳ−パルスとすることができる、「特別」な高
周波パルスを作用させることにより、コントラストを制
御することが可能である。

【００８２】同様にして、グラジェントの不在下で、９
０゜のフリップ角を有する追加の周波数選択高周波パル
スを使用することにより、全検査過程中の高周波部分パ
ルスの数に比して、少なくとも選択された個所の前、お
よび／または、その個所で「化学シフト」で強調された
断層画像のためのデータを得ることができる。

【００８３】所望の断層画像の層平面外の磁化に作用し
たり、全検査過程中の選択された時点で作用する追加の
高周波パルス、および／または、高周波パルスパケット
を用いることにより、流れ降下（リフロー減少）を抑圧
することができる。これによれば、例えば、測定中の層
に流入する血液を明るく表示することができる。この場
合、例えば、所謂ＤＡＮＴＥ−パルス列または適当なプ
ロフィール（高周波成分を有する選択性パルスを使用し
て、関心層外の全てのスピンを飽和し、血液が測定層内
に流入している場合でも、画像に表示しないようにする
ことができる。

【００８４】特に有利な負荷パルス列は、回転座標系の
（−Ｘ′）方向における層選択４５゜−高周波パルス
（＋Ｘ′）方向における非選択９０゜−高周波パルスお
よび（−Ｘ′）方向における層選択４５゜−高周波パル
スからなる。

【００８５】分割検査毎に大きくなるフリップ角を用
い、平衡状態を設定するための空き分割検査で要求せ
ず、特に、多層断層像用のデータを得るのに適している
検査においては、例えば、Ｔ_１／ＴＲ＝４０（但しＴＲ
＝分割検査の繰返し時間）に対し、次のようなフリップ
角を使用することができる。

【００８６】 明細書中で述べた値は、単なる例であり、一般に考察の
対象となる大きさの表示に過ぎないものと理解された
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。

【図２】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。

【図３】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図４】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図５】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図６】層別断層画像のためのデータを発生する本発明
装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図７】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図８】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図９】投影再構成法による断層撮像のためのデータを
発生する本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。

【図１０】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。

【図１１】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。

【図１２】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。

【図１３】本発明の装置を実施するのに用いることがで
きるＮＭＲ装置の概略図。

【図１４】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１５】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１６】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１７】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。

【図１８】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図１９】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２０】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２１】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２２】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【図２３】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。

【符号の説明】 １０ 測定ヘッド １２ 電源部 １４ 制御装置 １６ 磁石 １８，２０，２２ 勾配磁場コイル ２４ 高周波（ＲＦ）コイル Ｔ_１ スピン−格子−緩和時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイーター マツトヘイ ドイツ連邦共和国 ゲツチンゲン ハンセ ンシユトラーセ 17 (72)発明者 ヴオルフガング ヘーニケ ドイツ連邦共和国 ゲツチンゲン ガルテ ンシユトラーセ ３ (72)発明者 クラウスーデイートマル メーアホルト ドイツ連邦共和国 ゲツチンゲン ブルネ ンガツセ ２

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン−
   スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩和
   時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解
   検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（ｚ−方向）
   に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
   （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
   つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
   高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
   ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
   場を形成するための複数装置（１８，２０，２２，２
   ８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
   装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
   配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
   御するための制御装置（１４）を有しており、 前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生
   する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
   フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
   するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
   エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
   御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
   回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
   ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
   ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
   作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
   りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
   り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
   −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
   開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
   を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
   前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
   置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
   小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断（ステップｄ）と、その
   つど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内で
   の前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間間
   隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ
   （≪Ｔ_１）に制御する手段とを有することを特徴とする
   スピン共鳴装置。
2. 【請求項２】 制御装置（１４）は、高周波パルスのフ
   リップ角を最大でも５０゜に制御する手段を有する請求
   項１記載のスピン共鳴装置。
3. 【請求項３】 制御装置（１４）は、高周波パルスのフ
   リップ角を最大でも３０゜に制御する手段を有する請求
   項１記載のスピン共鳴装置。
4. 【請求項４】 制御装置（１４）は、高周波パルスのフ
   リップ角を最大でも２５゜に制御する手段を有する請求
   項１記載のスピン共鳴装置。
5. 【請求項５】 制御装置（１４）は、高周波パルスのフ
   リップ角を最大でも１０゜に制御する手段を有する請求
   項１記載のスピン共鳴装置。
6. 【請求項６】 制御装置（１４）は、読取りグラジエン
   トの遮断時点と直ぐ次の高周波パルスの印加時点との間
   の時間間隔を最大でも２０ｍＳに制御する手段を有する
   請求項１記載のスピン共鳴装置。
7. 【請求項７】 制御装置（１４）は、読取りグラジエン
   トの遮断時点と直ぐ次の高周波パルスの印加時点との間
   の時間間隔を最大でも１０ｍＳに制御する手段を有する
   請求項１記載のスピン共鳴装置。
8. 【請求項８】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン−
   スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩和
   時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解
   検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
   に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
   （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
   つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
   高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
   ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
   場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
   と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
   装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
   配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
   御するための制御装置（１４）を有しており、 前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生
   する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
   フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
   するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
   エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
   御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
   回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
   ステップを実施するように制御する、即ち ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
   ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
   作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
   りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
   り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
   −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
   開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
   を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
   前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
   置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
   小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
   そのつど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間
   内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時
   間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな
   長さ（≪Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）各周期内で、前記高周波パルスの開始時点（ステッ
   プａ））と、第１の読み取りグラジエントの反転時点
   （ステップｃ）ｂｂ））との間の時間間隔が実効−スピ
   ン−スピン−緩和時間Ｔ_２ ^＊の１倍と３倍との間にある
   ように制御する手段を有することを特徴とするスピン共
   鳴装置。
9. 【請求項９】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン−
   スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩和
   時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解
   検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（ｚ−方向）
   に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
   （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
   つど、所定の方向から所定のフリップ角だけ回転する高
   周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
   ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
   場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
   と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
   装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
   配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
   御するための制御装置（１４）を有しており、前記制御
   装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
   期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
   フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
   するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
   エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
   御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
   回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
   ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
   ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
   作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
   りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
   り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
   −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
   開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
   を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
   前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
   置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
   小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断（ステップｄ）と、その
   つど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内で
   の前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間間
   隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ
   （≪Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）第１のエンコードグラジエントとして、高周波パル
   スの印加の間、層グラジエント（Ｇ−スライス）を作用
   させ、該層グラジエントを、高周波パルスの終了後反転
   して、データ取り込みの前に遮断するように制御する手
   段と、 Ｉ）ハ第２のエンコードグラジエントとして、位相グラ
   ジエント（Ｇ−位相）を作用させ、該位相グラジエント
   を高周波パルスの後に印加して、グラジエントエコーの
   検出の開始前に遮断するように制御する手段とを有する
   ことを特徴とするスピン共鳴装置。
10. 【請求項１０】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン
    −スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩
    和時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分
    解検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
    に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
    （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
    つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
    高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
    ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
    場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
    と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
    装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
    配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
    御するための制御装置（１４）を有しており、前記制御
    装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
    期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
    フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
    するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
    エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
    御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
    回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
    ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
    ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
    作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
    りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
    り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
    −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
    開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
    を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
    前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
    置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
    小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
    そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内
    での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間
    間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長
    さ（≪Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）位相グラジエントとして２つの位相グラジエント
    （Ｇ−位相１；Ｇ−位相２）を作用させるように制御す
    る手段と、 Ｉ）ステップｅ）による繰返しを、所定数（ｎ）回、段
    階変化する第１位相グラジ エント（Ｇ−位相１）及び
    第２の一定位相グラジエント（Ｇ−位相２）で行い、そ
    れから、当該各ステップ系列全てを、第２の所定数
    （ｋ）回、第２の位相グラジエント（Ｇ−位相２）を段
    階変化させて行うように制御する手段とを有することを
    特徴とするスピン共鳴装置。
11. 【請求項１１】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン
    −スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩
    和時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分
    解検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（ｚ−方向）
    に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
    （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
    つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
    高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
    ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
    場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
    と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
    装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
    配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
    御するための制御装置（１４）を有しており、前記制御
    装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
    期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
    フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
    するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
    エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
    御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
    回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
    ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
    ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
    作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
    りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
    り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
    −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
    開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
    を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
    前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
    置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
    小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
    そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内
    での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間
    間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長
    さ（≪Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）エンコードグラジエントとして、層グラジエント
    （Ｇ−スライス）を高周波パルス（ＲＦ）の印加の間対
    象領域に作用させ、該層グラジエント（Ｇ−スライス）
    の極性を高周波パルスの終了後反転させ、グラジエント
    エコーの検出の開始前に遮断するように制御する手段
    と、 Ｉ）２つの読取りグラジエントを作用させ、該読取りグ
    ラジエントの振幅は、前記読取りグラジエントの極性の
    反転の前の作用期間と該極性反転後の読取り期間との間
    で、夫々ステップｅ）の繰り返し毎に相互に反対方向に
    段階的に変化するように制御する手段とを有することを
    特徴とするスピン共鳴装置。
12. 【請求項１２】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン
    −スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩
    和時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分
    解検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
    に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
    （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
    つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
    高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
    ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
    場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
    と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
    装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
    配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
    御するための制御装置（１４）を有しており、 前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生
    する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
    フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
    するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
    エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
    御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
    回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
    ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
    ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
    作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
    りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転される読取りグラジエントを所望の読取
    り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
    −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
    開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
    を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
    前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
    置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
    小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
    そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内
    での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間
    間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長
    さ（≪Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）少なくとも、ステップａ）〜ｄ）を数回繰返す際、
    当該繰返し毎に次第にフリップ角が大きくなるように制
    御する手段を有することを特徴とするスピン共鳴装置。
13. 【請求項１３】 スピン−格子−緩和時間Ｔ_１、スピン
    −スピン−緩和時間Ｔ_２及び実効−スピン−スピン−緩
    和時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分
    解検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
    に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
    （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
    つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
    高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
    ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
    場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
    と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
    装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
    配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
    御するための制御装置（１４）を有しており、前記制御
    装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
    期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
    フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
    するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
    エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
    御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
    回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
    ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
    ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
    作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
    りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
    り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
    −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
    開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
    を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）前記読取りグラジエント遮断後、所定時間間隔で、
    前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構成した装
    置において、制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
    小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
    そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返し期間内
    での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の時間
    間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長
    さ（≪Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）第１の周期のステップａ）の系列の前に、ステップ
    ａ）〜ｃ）ｄｄ）、ｄ）及びｅ）からなる予備系列を複
    数回実行して、次の部分検査での読み取りグラジエント
    の反転によって発生する各グラジエントエコー信号が各
    検査毎にほぼ同じ大きさであるように制御する手段を有
    することを特徴とするスピン共鳴装置。
14. 【請求項１４】 所定のスピン−格子−緩和時間Ｔ_１、
    所定のスピン−スピン−緩和時間Ｔ_２及び所定の実効−
    スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含
    む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置であっ
    て、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
    に配向される均一磁場（Ｂ_０）を形成するための装置
    （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
    つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
    高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
    ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
    場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
    と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
    装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
    配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
    御するための制御装置（１４）を有しており、前記制御
    装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
    期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
    フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
    するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
    エン卜（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
    御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
    回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
    ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
    ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
    作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
    りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
    り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
    −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
    開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
    を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）所定時間間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り
    返すように構成した装置において、制御装置（１４）
    は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
    小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
    そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返しの高周
    波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の所定の時間間隔を
    スピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ（≪
    Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）ステップａ）の前、及び／又はステップａ）〜ｄ）
    の繰り返しの場合に、ステップｄ）と直ぐ次の繰り返し
    のステップａ）との間の時間間隔内で、付加高周波を対
    象に作用させる手段とを有することを特徴とするスピン
    共鳴装置。
15. 【請求項１５】 付加高周波を作用させる手段は、この
    付加高周波を９０゜−高周波パルスとして制御するよう
    に構成されている請求項１４記載のスピン共鳴装置。
16. 【請求項１６】 付加高周波を作用させる制御手段は、
    この付加高周波を１８０゜−高周波パルスとして制御す
    るように構成されている請求項１４記載のスピン共鳴装
    置。
17. 【請求項１７】 付加高周波を作用させる制御手段は、
    この付加高周波をＣＨＥＳＳ−高周波パルスとして制御
    するように構成されている請求項１４記載のスピン共鳴
    装置。
18. 【請求項１８】 付加高周波を作用させる制御手段は、
    ステップａ）〜ｄ）の繰り返しの最大でも１０％で付加
    高周波パルスを作用させるように構成されている請求項
    １４記載のスピン共鳴装置。
19. 【請求項１９】 所定のスピン−格子−緩和時間Ｔ_１、
    所定のスピン−スピン−緩和時間Ｔ_２及び所定の実効−
    スピン−スピン−緩和時間Ｔ_２ ^＊を有する核スピンを含
    む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置であっ
    て、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
    に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
    （１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
    つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
    高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
    ０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つの勾配磁
    場を形成するための装置（１８，２０，２２，２８）
    と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
    装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各勾
    配磁場を発生する装置（１８，２０，２２，２８）を制
    御するための制御装置（１４）を有しており、 前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生
    する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
    フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
    するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
    エント（Ｇスライス、Ｇ−位相）が作用するように制御
    し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
    回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
    ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
    ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
    作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
    りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
    り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
    −グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
    開始前に遮断し、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
    を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントを遮断し、 ｅ）所定時間間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り
    返すように構成した装置において、制御装置（１４）
    は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
    小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントの遮断時点（ステップｄ）と、
    そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返しの高周
    波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の所定の時間間隔を
    スピン−格子−緩和時間Ｔ_１よりも相当小さな長さ（≪
    Ｔ_１）に制御する手段と、 Ｈ）第１のエンコードグラジエントとして、層グラジエ
    ント（Ｇ−スライス）を高周波パルス印加の間作用させ
    て、当該高周波パルスを対象の所望の層平面に作用させ
    るように制御する手段と、 Ｉ）ステップａ）の前、及び／又はステップａ）〜ｄ）
    の繰り返しの際にはステップｄ）と直ぐ次の繰り返しの
    ステップａ）との間の時間間隔内で、所望の対象領域内
    のスピンを、所望の層平面の外側では飽和させるため
    に、所定の方向（Ｚ−方向）から回転させるように制御
    する付加高周波を対象に作用させる制御手段とを有する
    ことを特徴とするスピン共鳴装置。
20. 【請求項２０】 付加高周波を作用させる制御手段は、
    当該付加高周波パルスを非選択高周波パルスからなるＤ
    ＡＮＴＥ−系列として作用させて、所望対象領域内のス
    ピンを、所望の層平面の外側では飽和させるために、所
    望の方向（Ｚ−方向）から回転させるような周波数スペ
    クトルが得られるように、当該パルスの間隔を選定する
    ように構成されている請求項１９記載のスピン共鳴装
    置。
21. 【請求項２１】 付加高周波を作用させる制御手段は、
    所望対象領域内のスピンを、所望の層平面の外側では飽
    和させるために、所望の方向（Ｚ−方向）から回転させ
    るようなプロフィールを有する選択高周波パルスとして
    付加高周波パルスを作用させるように構成されている請
    求項１９記載のスピン共鳴装置。