JPS6095339A - Ｎｍｒ像データを発生する方法と装置 - 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】 発明の技術分野 この発明は全般的に核磁気共鳴（ＮＭＲ＞像を形成する
為に、駆動式自由歳差運動（ＤＦＰ）と共に選択的な励
起を用いることに関する。特にこの発明は、Ｘ線計算機
式断層写真法に使われる様な公知の多重角度再生手法に
よって、多重角度の投影から後で再生される平面状断面
を選択づる為に今述べた２つのＮＭＲ手法を組合せるこ
とに関する。この代りに、平面状断面は、スピン密度の
マツプを作る為の公知のスピン捩れ方法又はフーリエ変
換ツークマトグラフイを使うか、或いは選ばれた平面内
の物質のスピン密度及び緩和時間の組合ヒを用いて再生
することが出来る。

良迷」ＬＬ匁１１町 医療診断の手段としてのＮＭＲ作像は、人体の探査に利
用し得る他の種々の手段に較べＣ１多数の重要な利点が
ある。この内の最も重要な利点は、この技術が完全に非
侵入形であること、並びに高い精度で空間的に符号化さ
れた標本データをめることが出来ることである。更に、
ＮＭＩλは患者又は装置のオペレータにとっての危険が
、あるとしてもごく少ない。恐らく最も重要なことは、
ＮＭＲ像の強度が病気のいろいろな状態を感知すること
が段４判つ−Ｃ来たことである。現在進んでいる臨床研
究は、悪性組織の緩和時間が一般的に元の組織の緩和時
間よりも長いことに注目している。

この性質は癌組織に独特なものではないと思われ、むし
ろ病気の成る状態に伴う水の分子レベルの構造の変化を
表わりと思われる。Ｎ　Ｍ　Ｒ作像を利用する他の病理
としては、脳水腫、頚動脈瘤、腎臓移植に伴う浮腫及び
肝硬変がある。

関心のある者は、フィジイックス・イン・メディスン・
アンド・バイオロジー誌、化、第７５１頁乃至第７５６
頁（１９８０年）所載のウィリアムＡ、ニーデルシュタ
イン他の最近の論文「スピン捩れＮＭＲ作像並びに人体
の全身作像への応用」、並びにＩＥＥＥスペクトラム誌
、第２０巻、第２号、第３２頁乃至第３８頁（１９８３
年）所載のボールＡ。

ボトムリーの論文「物理的な作像を越える核磁気共鳴」
を参照されたい。基本的なＮＭＲの考えについて更に完
全な説明は、１９８１年にニューヨーク及び東京のイガ
クショインから出版されたレオン・カウフマン他編集の
「核磁気共鳴作像及び医薬」並びにそれ以前の１９７１
年にニューヨークのアカデミツク・プレス社から出版さ
れたトーマスＣ，ファラー他の著書［パルス及びフーリ
エ変換ＮＭＲ１理論と方法入門」に記載されている。

一般的に云うと、身体の組織を作像する公知のＮＭＲ手
法は、像の品質並びに空間的な分解能が幾分制限される
傾向があると共に、それを完了するのに患者の露出時間
を比較的長くすることが必要である。この様な技術的並
びに医学的な観点から、利用し得る全ての手段を用いて
ＮＭＲ作像技術を改善づることが重要であることは明ら
かである。特に、信号対雑音比を高くする必要があるし
、作像時間を短くする必要があるし、空間的な分解能を
高める必要があるし、横方向並びに／又は縦方向緩和時
間の作像−６行なう必要がある。こういう多くの因子は
互いに排他的ではない。−その結果、成る因子を改善す
る為に他の因子を犠牲にするという兼合いの傾向がある
。こういう兼合いも必ずしも満足し得るものではなく、
ＮＭＲの方法と装置を基本的に改良りる必要があること
を依然として示している。

静磁界（原子核を分極する）を（関心のあるり゛ンプル
容積を空間的に符号化する為の）磁界勾配並びに（分極
した原子核を空間的に向きを直Ｊ為の）ＲＦｉｉ界と組
合せて、作像を含めた広範囲の目的を達成する次第に拡
がるＮ　Ｍ　Ｒ技術の範囲をカバーする為に、現在では
ツークマトグラフイ（Ｚ　ｅｕｇｍａｔｏｇｒａｐｈｙ
　）と云う造詔が使われている・最近、この分野の相次
ぐ進歩の結果を報告する技術文献並びに特許文献が出て
来る様になった。この分野は着実に進歩を続けているが
、これまでは成る固有の欠点の為に、医学にＮＭＲの高
ｆＪ解能の作像を使うことが出来なかった。この主な欠
点は、人間の組織の緩和時間が比較的亙いことと、身体
内の固有の動き並びに長い期間の間身体を動かない状態
に保つのが困難であることの両方の為に、身体の動きが
起ることが挙げられる。

生物学的な組織は縦方向（又はスピン−格子）緩和時間
−「１及び横方向（又はスピン−スピン）緩和時間Ｔ２
が０．０４乃至３秒の範囲内であることが知られている
。この両方の時定数は、ＮＭＲ信号を処理する為に現在
利用し得る計装の速度に較べて極めて長い。更に、高分
解能の作像には多数の画素を必要とし、その各々の画素
が完全なＮＭＲパルス順序の結果である。各々のＮＭＲ
の投影は、こういう長い時定数の為に、制約を受すない
としても、少なくとも影響を受ける。

全身のＮＭＲ作像に対する基本的な制約の１つは、身体
の組織から出るＮＭＲ信号の信号対雑音比が比較的低い
ことである。ＤＦＰはＮＭＲ実験ら最大の情報収集速度
を得る良い方法であり、この為に作像の目的にとって魅
力的である。

従来ＤＦＰは、関心のあるリーンプル内の選ばれ１＝ス
ライスに対して垂直な正弦状に振動Ｊる磁界を印加づる
ことにより、１ｆｌｉ層写真状の断面像を作る為に使わ
れて来た。〈例えばジャーナル・オブ・マグネティック
・レゾナンス誌、第３０巻、第１２９頁乃至第１３１頁
所載の１−１．Ｒ，プルツカ−及びＷ、Ｓ、ヒンジヨー
の論文参照。）こ）に記載されている様に、Ｄ　Ｆ　＋
）信号が時間に対し−Ｃ平均化され、（振動勾配の）ゼ
ロ平面から遠く凹（れたスピンによって発生される信号
が平均化されてυに１になる。この手法は多数の欠点が
ある。主な欠点は、所望の平面の厚さ並びに信号対雑音
比を得る為には、選ばれた平面の外側からの信号を最小
限に抑える為に、成る最低時間にわたって平均をめなけ
ればならないことである。任意の揚朗に；θける平面の
厚さもサンプルの縦方向／横方向緩和時間の比（Ｔ２／
Ｔｌ）に関係し、成る状態では、関心のあるスライスの
外部のスピンからのかなりの寄与がある。この様な望ま
しくない信号の影響は大きくなることがあり、サンプル
の有限の司法と、使われる無線周波数の磁界の有限の空
間的な範囲とによって制限されるだけである。更に、こ
ういう従来の方法では、選ばれたスライスに対して垂直
な拡大領域を限定したり、或いはスライスの厚さ方向の
空間的な情報をめたりするよい方法がなかった。

選択的な励起は作像の為に成る平面を選択するのに使わ
れている。然し、従来の選択的な励起を使う方式は、縦
方向緩和時間Ｔ１に大体等しいく或いはそれより長い）
遅延時間を必要とし、これが一般的に全体的なＮＭＲデ
ータ収集収集過信号対雑音比を悪化さけている。ＤＦＰ
と選択的な励起を組合Ｕて作像パルス順序を発生ずる方
式は従来知られていない。

この発明は特定の様式で公知の順序を有利に組合せるこ
とに基づく新規なＮＭＲ作像順序を使うことを提案する
ものであり、特にＮＭＲパルス順序からの情報収集速度
を最大にすることにより、これまで達成し得た像の信号
対雑音比を実質的に改善すること、並びに／又は、検査
りるリーンプルのスピン密度並びに縦方向緩和時間］１
の両方に応答して、２Ｄ又は３［〕像を発生（ることを
対象としている。

発　明　の　概　要 従って、この発明の主な目的は、選択的な励起と共に駆
動式自由歳差運動を用いた改良されたＮＭＲ作像方法を
提供することである。

この発明の別の目的は、上に）ホべたＮ　Ｍ　Ｒ手法を
使うと共に、像を再生するスピン捩れ方法又はフーリエ
変換ツークマトグラフイ方法を用いた改良された２次元
又は３次元Ｎ　Ｍ　Ｒ作像方法を提供づることである。

この発明の別の目的は、ＮＭＲパルス順序からのデータ
収集速度を高め、こうして発生づる像の信号対雑音比を
改善覆ることＣある。

この発明の別の目的は、ＮＭＲパルス順序からのデータ
収集速度を高め、こうし−Ｃ検査された物質のスピン密
度、又はスピン密度を緩和時間の絹合せのマツプを発生
ずるのに要づる時間を短縮することである。

この発明では１つの像あたりのデータ収集速度を高めて
２次元又は３次元の像を形成づる為に、駆動式自由歳差
運動と共に可変角度の選択的な励起を用いる改良された
ＮＭＲ作像方法を説明づる。

特定の様式でこういうＮＭＲ手法を組合ゼることにより
、平面状断面を選択し、この後、Ｘ線計紳機式断層写真
法に使われる様な公知の多重角度再生手法により、多重
角度投影から再生することが出来る様に覆る。この代り
に、公知のスピン捩れ方法又はフーリエ変換ツークマト
グラフィ方法を用いて、平面状断面を再生することが出
来る。こういう像が選ばれた平面内にある物質のスピン
密度のマツプ、又はこの物質のスピン密度と緩和時間の
組合せのマツプを発生ずる。この改良された作像方法は
、生物学的な組織の病気の種々の状態を検出して場所を
突止めるのに使われる時、特に役立つ。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この発明の構成、実施方法並びにその
他の目的及び利点は、以下図面について説明する所から
最もよく理解されよう。

実施例の記載 この発明を実施する為に使われる改良されたＮＭＲ作像
方法を説明する前に、作像過程の種々の段階を考えてお
くのがよいと思われる。４つの主な段階は、ザンブルの
励起、空間的な区別、信号の受信及び処理、並びに像の
再生である。この明細書では、この発明の最も新規な特
徴が触くこの内の最初の２つの段階に重点をおく。こ）
でその変形をこの発明の好ましい実施例で有利に利用づ
　・る選択的な励起、多重角度投影及びスピン捩れ作像
の基本的なＮＭＲ手法を簡単に説明しておくのが役立つ
と思われる。

多重角度投影再生方法による基本的なＮＭＲ作像用のパ
ルス順序を第１図及び第２図について説明する。こうい
うパルス順序は平面形方法に関係しているので、ＮＭＲ
データ収集過程は、作像平面と呼ぶ、厚さΔＺを持つ薄
い平面状スライスに局在化することが必要である。スピ
ンの薄い平面状スライスが周知の選択的な励起方法によ
って限定される。簡単に云うと、期間＋１’＋の間、正
の勾配Ｇｚの存在の下に、周波数帯の狭い９０°選択性
ＲＦパルスが印加される。ＲＦパルスは例えば図示の様
に、ガウス形に振幅変調されたＲＦ搬送波の形にするこ
とが出来る。この場合、第１の薄い平面状領域ΔＺはガ
ウス形の輪郭を持つ。ＲＦパルスは、ｓｉｎ　（Ｃｔ　
）／Ｃｔの形のパルス包絡線によって変調された搬送波
の形にすることも出来る。こ）でｔは時間であり、Ｃは
定数である。後者の場合、選択されるスライスのＪ？、
さの断面形は略矩形になる。期間ｑ２に、負のローブＧ
ｚを印加して、期間Ｑ＋に励起されたスピンの位相戻し
をＪる。更に期間ｑ２に、夫々Ｘ座標及びｙ座標の方向
に負の位相外し勾配Ｇｘ及びＧ、を印加する。夫々Ｘ軸
及びｙ軸の方向に投入した、同時に印加される作像用勾
配Ｇｘ及びＧｙの存在の下に、期間ｑ３に図示の様な形
のス、ビンエコーを観測づることにより、Ｎ　Ｍ　Ｒデ
ータが収集される。位相外し勾配が存在しない時、破線
で示１様に、期間ｑ２の終りから直ちに始まる自由誘導
減衰（ＦＩＤ）信号が存在する。任意の１つの期間ｑ３
の間、作像勾配Ｇｘ及びＧｙの振幅は一定であるが、相
次ぐ投影順序の間でｇｃｏｓ　ｆｉ及びｇ　ｓ　ｉ　ｎ
θの形で変化づ゛る。

次にこの発明の改良された作像方法に有利に用いること
の出来るスピン捩れ形ＮＭＲパルス順序を例示する第３
図、第４Ａ図及び第４Ｂ図について説明づる。ｍＪと同
じく、ｌ軸と直交Ｊるスピンの薄い平面状スライスが、
前に説明した９０°選択性励起方式によって選択され、
スピンが横平面にはしかれる。９０°Ｒｌ−パルスの後
、負の勾配Ｇｚを印加して前と同じ様にスピンの位相戻
しをする。

期間ｑ２の間、負の位相外し勾配Ｇｘを印加することが
出来る。これはＮＭＲ信号の発生を遅らせる作用をする
。

期間ｑ２の間、ｙ軸方向のプログラム可能な振幅持つ位
相符号化勾配Ｇｙを用いて、ｙ　￥＊方向に沿ってスピ
ンに捩れを導入することにより、位相情報を符号化する
。第４Ａ図は、位相符号化勾配を印加する前のｙ軸方向
のスピンの形を示す。最初の勾配Ｇ、を印加した後、ス
ピンは第７１１３図に示１様に１ターンの螺旋に捩れる
。スピンの相異なる位相によって符号化された空間情報
が、期間ｑ３の間、ｘ軸の相異なる位置にあるスピンを
相異なる周波数で歳差運動させる勾配Ｇｘを印加するこ
とによって読出される。こうすることによって、ｙ軸方
向に沿って信号を分離覆ることが出来る。これは、実質
的にスピン情報をＸ軸に投影したことである。スピンを
相異する多重ターンの螺旋にＩＩ７！るＧ、の相異なる
予定の値を用いて、各々の投影に対してこのパルス順序
全体を繰返す。各々の投影は、位相符号化勾配Ｇ、に異
なる値を使う為に、相異なる情報を持っている。この様
に投影毎にパルスＧ、の振幅を変えることが、第３図で
は、相次ぐ投影に対して相異なる符号化勾配Ｇｙを逐次
的に印加することを示す破線によっＣ表わしである。完
全な一組の投影（例えば約１２８個）が完了した時、こ
の投影の全てのＮＭＲデータに２次元フーリエ変換アル
ゴリズムを作用させることにより、完全な平面状の像が
再生される。

前に述べた多重角度投影再生作像方法と同じく、位相戻
し及び位相外し用の種々のローブは、磁界の固有の非均
質性による核力ビンの位相外しを逆転せず、この結果最
終的には、横方向緩和時間Ｔ２の影響の為、ＮＭＲ信号
の強度が低下づることか避けられない。種々の期間の磁
界勾配を正弦の正の半分として示しであるが、周知の成
る振幅の関係を充たせば、任意の形に覆ることが出来る
。

例えば勾配のローブはカラス形又は略矩形の何れかにづ
ることが出来る。

第５Ａ図にはこの発明に従つＣ１平面状断面像を形成す
る為の、１〕トＰ及び選択的な励起を含む好ましいＮＭ
Ｒパルス順序が示されＣいる。第５Ｂ図はこのパルス順
序に適用される座標系を承り。

第５Ｂ図の系は第１図の系と同様であるが、局部的な垂
直方向を（説明の便宜の為に）ｙ軸方向としている点が
異なる。前と同じく、静磁界Ｂｏが２軸の方向を向き、
普通のｘ　−ｙ−ｚ回転枠を用いている。

第５Ａ図の最初の期間で、周波数帯の狭いＲＦパルス十
〇が、正のｌ軸勾配ローブＧ２の存在の下に、ＲＦの行
に沿って示１様に印加される。このＲＦパルスは、１例
としては、ガウス形変調ＲＦ搬送波にすることが出来る
。この場合、スライスの厚さはガウス形の輪郭を持つ。

別の案は、ＲＦパルスが、Ｃを予定の定数として、ｓｉ
ｎ　（Ｃｔ　）／Ｃｔ　（第２図に示り様に）に比例す
る振幅を持つ様にすることである。この場合、スライス
の厚さは略矩形の輪郭になる。期間１は、この期間中に
有用な信号が発生されないので、出来るだけ知くづるこ
とが望ましい。装置の典型的な制約を考えると、期間１
の最低時間は一応０．１ミリ秒程度である。このＲＦパ
ルスは、それがサンプルの特定のスライス内の原子核を
はじく点で、普通の９０°選択性励起パルスと同様であ
るとみなすことが出来るが、スライス内の正味の磁化が
９０°以外−の角度θにはじかれる。フリップ角度θは
Ｏｏ乃至９０°の範囲内に入り得る。

２番目の期間に、多数のパルス状磁界勾配を印加する。

それらの正味の効果は独立Ｃあって、それらが逐次的に
印加された場合の様に相加的である。負のローブＧ２を
印加しで、期間１で刺激されたスピンの位相もどしをづ
る。正のｌ軸勾配（］−ブＧ１及び負の位相戻しローブ
Ｇ７は次の関係を充たす様に調整される。

こ）で積分符号にイ」けた下側の限界記号は、関連した
期間を表わづ。

プログラム可能な振幅を持つ位相符号化勾配Ｇｙを［Ｉ
′］加して、ｙ軸方向の空１ハ１情報が得られる様づる
。図示の４つのローブ（１つは実線、３つは破線）は、
作像データ収集中に使われる位相符号化勾配の多数の値
の若干を例示しでいる。こういう１群の波形は、ＪＧｙ
ｄｔ＝２にπという規１（すに従ねなりればならない。

こ）でｋは整数である。

垂直軸線（今の座標系ではｙ軸）をＮ個の部分に分割し
たい場合、ｋがとり得る級数は次の様になる。

ｋ＝ｙ、−号＋１．・・・−１，０，１，・・・丑−１
（２）正のローブＧχを印加して、最大信号が期間３の
始めではなく、その中央で発生ずる様に、スピンの位相
外しを覆る。このローブＧｘがこの後、図示の様に、期
間３並びにそれ以降の一定のｘ軸方向作像勾配の値に変
わる。然し、勾配信号Ｇχは１８０６パルス（π）を印
加する間はオフに転する。

前と同じく、勾配ローブは正弦の一部分どして示しであ
るが、この他の形にしてもよい。更に、位相戻しローブ
Ｇｚに、プログラム可能な振幅を持つ位相符号化波形Ｇ
ｚを追加することにより、３次元の作像情報をめること
が出来る。位相符号化波形Ｇｚは、スライスの平面に対
して垂直な、スライスの厚さを通る方向の空間情報を解
析づることが出来る様にする。期間２の間に有用な信号
が発生されないから、期間２は出来るだ【プ短く抑える
ことが望ましい。期間１及び２の合計時間をτ１で表わ
しである。

期間２を終らせると共に期間３を始めるのが短くて鋭い
非選択性１８０°ＲＦパルスであり、これは期間３の間
に最初のスピンエコー信号を発生する為に印加される。

このＲＦパルスは、τ２のパルス間間隔たり隔Ｃられた
交番位相の１８０°パルスで構成されるカー・バーセル
・メイブーム・ジル（ＣＰＭＧ）順序の１番目である。

第５Δ図に示す様に、励起されたスライスの磁化のｘ軸
に対する複素投影を発生ずる為に、この後一定の作像勾
配Ｇ′χを保つ。各々の相次ぐ期間く３．４・・・）の
終りに一連の短い１８０°パルスを印加して、磁化を逆
転すると共に、次の期間の間に対応づるスピンエコーを
発生する。各々の相次ぐ期間３乃至６は、１８０°パル
スの間に対応づる持続時間τ２である。相次ぐスピンエ
コー信号が、関連づる期間の中心にあるものとして示さ
れており、簡単にして示したその包絡線がその搬送波（
ラーマ周波数）の位相の反転を表わしている。

期間７で、３乃至６に示す様な種類の偶数個の期間の後
、１８０°パルスを印加した後に、種々の勾配ローブが
続く。これらのローブの目的はスピンを期間２の初めに
あった状態に復帰さＶることづる場合はＧｚ　）を印加
する。こ）で矢印の記号は、図示のローブが期間２に印
加される対応するローブを負にしたものであることを意
味Ｊる。

期間２の初めにあった状態に対応する状態を達成した時
、特定のＤＦＰ／選択的な励起順序が完了し、この後、
像を発生ずるのに必要な追加のＮＭＲ情報を得る為に、
位相符号化勾配Ｇｙ又はＧｚに異なる値を用いて、この
順序を繰返すことが出来る。期間３乃至６は、例として
云うと、持続時間が１乃至１０ミリ秒にすることが出来
る（即ち、１≦τ２≦１０ｍ５＞、、期間１７！Ｉ至７
に必要な時間は、サンプルの横方向緩和時間Ｔ２に較べ
て短くなければならない。例として言えば、１０乃至５
０ミリ秒程度である。

期間８に正の２軸勾配ローブＧｚの存在の下に、この後
の帯域の狭いＲＦパルス−〇を印加する。

これによって前に）小べた選択的なりＦＰ順序が再開さ
れる。期間８の後に、期間２で示す様な種類の期間が続
き、その後前と同じ期間３乃至６に示す様な多数の期間
が続く。ＲＦパルスθの位相の交番によって成る利点が
得られるが、全体的なデータ速度もこれに対して釣合い
をとらなければならない。この為、特定のＤＦＰ／選択
的な励起順序は、スピン捩れ位相符号化パルスの１個の
値に対して、両方の交番位相のパルスθを含んでいても
よいし、相次ぐ位相符号化パルスに対し“Ｃ交番位相の
パルスθを含んでいてもよいし、或いは相次ぐ位相符号
化パルスに対して位相交番をしないパルスθを含んでい
てもよい。

上に述べＩＣ順序は、選択されたスライス内にあるスピ
ン密度の２Ｄ像に再生するのに適したＮＭＲデータを発
生覆るが、この他の固有の利点もある。１８０”駆動パ
ルスの間の時間の長さを変えて、像を緩和効果に対して
敏感にすることが出来る。

特に、τ２を変えることにより、その結果前られる像は
、生物学的な組織の特定の病理に関連することが判って
いるか或いはその疑いのある特定の範囲の縦方向緩和時
間下１に対して敏感にすることが出来る。

計綽機によるシミュレーションにより、種々の実験パラ
メータに対し、上に詳しく述べたＮＭＲ手法の組合せの
効果を判定した。第６図及び第７図には、最適のθの値
に対づ゛る選択的な励起／ＤＦ　Ｐパルス順序によって
生ずる定常状態の磁化の値か示され一℃いる。第３図は
ＤＦＰ順序で５ｉｎ（ｃｔ）／（Ｃｔ）という形の正及
び負の３９．８゜のθパルスを使った磁化のＭｘ　、Ｍ
ｙ　、Ｍｚ酸成分示している。特に関心が持たれるのは
、Ｍ、及びＭｚが略矩形の輪郭を持つことである。フリ
ップ角度は０．２５のＴ２／１−＋の比に対して最適に
なる様に選ばれている。この輪郭は３次元作像に役立つ
ことが判る。即ち、この発明は、Ｄ　Ｆ　＋）手法を用
いる３Ｄ作像手順をも使えるという利点があるが、これ
はこういう能力が考えられない従来の公知の方法との違
いである。

第４図はＤＦＰ順序でｅｘｐ（−Ｃｔ２）と云う形の正
及び負の３９．８°のＲＦパルスを使った磁化のＭｘ、
Ｍｙ、Ｍｚ酸成分示している。関心が持たれるのは、ガ
ウス形波形であるにもか１わらｆ、Ｍ、成分が略矩形の
輪郭を持つことである。スライスの輪郭全体にわたるＭ
８の位相の変化が認められる。従って、ガウス形＋＜Ｆ
パルスが１個のスライスの作像に適しているが、３次元
の作像には理想的でないことがある。

現在使われている多重角度投影再生よりも、（〕ＦＰに
スピン捩れ方法を使う利点がある。多重角度投影再生で
は、弯曲し１＝投影線（これは磁界の非均質性の為に殆
んど不可避である）が作像情報のスミヤリング、並びに
それに伴って空間的な分解能の低下を招くことがある。

スピン捩れ方法では、全ての投影が同じ投影線に沿って
いる。従って弯曲は最悪の場合でも、最終的な像の幾何
学的な歪みの原因になり得るが、作像情報のスミヤリン
グを招かない。

第８図はこの発明の選択的な励起／ＤＦＰパルス順序並
びにデータ処理を実施するのに適したＮＭＲ作像装置の
主要な部品を示す簡略ブロック図である。この全体的な
装置４００は汎用ミニコンピユータ　４０１を持ち、こ
れがディスク貯蔵装置４０３及びインターフェイス装置
４０５に機能的に結合されている。ＲＦ発信器４０２、
信号平均化装置４０４、及び勾配電源４０６．４０８．
４１０が、インターフェイス装置４０５を介してコンピ
ュータ４０１に結合されている。−組のＸ、Ｙ及びＺ勾
配コイル４１６．４１８．４２０を夫々付勢する為に３
つの勾配電源が使われる。

ＲＦ発信器４０２はコンピュータ４０１からのパルス包
絡線によるゲート作用により、作像づるザンブル中に共
鳴状態を励起Ｊる為に必要な変調を持つＲＦパルスを発
生ずる。ＲＦパルスがＦ（Ｆ電力増幅器４１２で、作像
方法に応じて１００ワツ１〜が数キロワットまで変わる
レベルまで増幅され、発信コイル４２４に印加される。

全身作像の場合の様な大ぎなザンブルの容積に対しては
、並びにＮＭＲの周波数帯域幅を励起する為に持続時間
の短いパルスを必要とする場合は、大電力レベルが必要
である。

この結果得られるＮＭＲ信号が受信コイル４２６で感知
され、低雑音前置増幅器４２２で増幅され、その後更に
増幅、検波並びにＰ波を行なう為に受信器４１４に送ら
れる。この様に処理されたＮＭＲ信号がこの後ディジタ
ル化され、信号平均化装置４０４によって平均化され、
更に処理する為にコンピュータ４０１に送られる。処理
済みの信号がコンピュータ　４０１からインターフェイ
ス装置４０５を介して表示制御装置４３０に送られ、そ
こで貯蔵され、形式を変えられ、ぞして表示装置４３２
に印加される。表示装置４３２はＣＲＴ形表示装置並び
にハードコピー装置の様な種々のデータ呈示手段を含／
υでいてよい。ＣＲ１表示装置は直視形蓄積管（ＤＶＳ
Ｔ＞形で構成してもよいし、普通の白黒又はカラー・テ
レビ状のＣＲＴで構成し“Ｃもよい。こういう表示装置
は直読式の較正用トレース等を含んでいてよい。ハード
コピー出力装置はライン・プリンタの様なプリンタ、Ｄ
　Ｔ’　Ｙ端末装置及び写真像発生装置で構成すること
が出来る。

発信の間、能動的な不作動ゲート作用並びに／又は受動
形−波作用により、前置増幅器４２２及び受信器４１４
がＲＦパルスから保護される。コンピュータ　４０１が
ＮＭＲパルスに対するゲート作用及び包絡線変調、前置
増幅器及びＲＦ電力増幅器の消去作用、並びに勾配電源
に対する電圧波形を供給する。コンピュータ４０１は、
プーリ１変換、像の再生、データの一波作用、像の表示
並びに貯蔵機能の様なデータ処理を行なうが、これら全
ては周知であって、この発明の一部分を構成づるもので
はない。

発信及び受信ＲＦコイルは１個のコイルとして構成づる
ことか出来る。電気的に直交する２つの別々のコイルを
用いてもよい。後者は、パルス発信の際、受信器に対す
るＲ　Ｆパルスの通抜けが減少するという利点がある。

何れの場合も、コイルは磁石４２８によって発生される
静磁界Ｂｏの方向に対して直交している。コイルは、Ｒ
Ｆ！蔽ケージ内に封入覆ることにより、装置の他の部分
から隔離される。３つのり勧型的なＲＦコイルの段目が
、１９８２年２月３日に出願された係属中の米国特許出
願通し番号第３４５，４４４号に例示されている。この
別の米国出願の第１１Δ図、第１１Ｂ図及び第１１０図
に示された全てのコイルは、ｙ軸方向にＲＦＩｉ界を発
生Ｊる。第１１１３図及び第１１Ｃ図に示される＝１イ
ルの設計は、サンプル室の軸線が、この発明の第１図に
示づ様に、主磁界Ｂ。と平行である様な磁気的な構成に
適しくいる。第１１Ａ図に示されるコイルの設８１は、
１ノンプル至の軸線が主磁界［３゜に垂直な構成の場合
に使うことが出来る。

夫々勾配Ｇｘ　、Ｇｙ　、Ｇｚを発生づる為に磁界勾配
コイル４１６．４１８．４２０が必要である。前にｊＭ
べた多重角度投影再生方法及びスピン捩れ方法では、勾
配はリーンプル容積にわたって単調で直線的であるべき
である。多重の値を持つ勾配コイルはＮ　Ｍ　Ｒ信号デ
ータにアリャシングど貯ばれる劣化を招き、像の著しい
人為効果の原因になることがある。非直線的な勾配は像
の幾何学的な歪みの原因になる。サンプル室の軸線が主
磁界Ｂｏと平行な磁石の形状に適した勾配コイルの１つ
の設訂が、前掲米国特許出願通し番号第３４５，４４４
号の第１２Ａ図及び第１２８図に示されている。各々の
勾配Ｇｘ、Ｇｙが、第１２Ａ図に示される組３００．３
０２の様な一組のコイルによって発生される。第１２Ａ
図に示す様なコイルの組が勾配Ｇｘを発生づる。

勾配Ｇｙを発生づるコイルの組は、勾配Ｇｘを発生ずる
コイルに対しＣ、サンプル室の円筒形軸線（第１図の軸
線１０４）の周りに９０°回転している。

勾配Ｇｚは、前述の第１２Ｂ図に示されるコイル４００
．４０２の様な１体のコイルによって発生される。

この発明の好ましい実施例を詳しく説明したが、当業者
であればいろいろな変更を加えることが出来にう。従っ
て、特許請求の範囲の記載は、この発明の範囲内に含ま
れる全ての変更を包括するものと承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は静磁界の中に配置されてい（、選択的な励起に
よって薄い平面状の容積が限定されたザンプルを示ず見
取図、第２図は多重角度投影再生作像方法に使われる普
通のＮＭＲパルス順序を示すグラフ、第３図はスピン捩
れ〕杉作像方法に使われる普通のＮ　Ｍ　Ｒパルス順序
を承りグラフ、第４Ａ図は第１図に示した平面状容積内
のｙ軸方向に整合した１列のスピンを示づ略図、第４Ｂ
図はｙ軸に沿って位相符号化勾配を印加したことによっ
て第４Ａ図の配置に起る位相の変化を承り一略図、第５
Ａ図はこの発明に従ってＮ　Ｍ　ＲＩを形成りる為のＤ
ＦＰ及び選択的な利益を含む好ましいＮＭＲパルス順序
を示づグラフ、第５Ｂ図は第５Ａ図のパルス順序に使わ
れる座標系を示１図、第６図はＣを定数とし【、ｓｉｎ
　（Ｃｔ　）　／　（ＣＬ　）と云う形の正及び負の３
９．８°パルスを用いた選択的な励起／　Ｄ　Ｆ　Ｐパ
ルス順序に得られる定常状態の磁化を示す図、第７図は
Ｃを定数としてｅｘｐ（−Ｃｔ”）と云う形の正及び角
の３９゜８°パルスを用いて選択的な励起／　Ｄ　Ｐ　
Ｉ）パルス順序によつＣ得られる定常状態の磁化を承り
図、第８図はこの発明のパルス順序並びにデータ処理を
実施するのに適したＮＭＲ作像装置の主要な部品を示Ｊ
簡略ブロック図□−（７ド０．生沼箇二 、ｇ〃ｆ′Ｂ　、ｔｈ７７７ １ツ乙５／ 一ヂ　−−−−−−一 峠間 Ｉ７乙Ｅ７１３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）データ速度を高めた像を発生する為に駆動式自由歳
   差運動及び選択的な励起を用いてＮＭＲ像データを発生
   づる方法に於て、（イ）サンプル内の横方向緩和時間と
   縦方向緩和時間との成る比に対し、ＮＭＲ信号を最適に
   覆る様なフリップ角度でサンプル内の平面状スライスを
   選択的に励起し、（ロ）前記スライス内の第１の軸線に
   沿ってプログラム可能な振幅を持つ作像勾配を投入する
   と共に前記スライス内の、前記第１の軸線と直交する第
   ２の軸線に沿って位相外し勾配を投入し、（ハ）予定の
   間隔で前記サンプルに対して交番位相の一連の１８０°
   非選択性パルスを印加して、該パルスの合間の期間内に
   対応ターる一連のスピンエコー信号を発生し、該間隔は
   前記サンプルの横方向緩和時間Ｊ：りかなり短く、（ニ
   ）作像勾配及び位相戻し勾配を復元式に投入し、該勾配
   は前記工程（ロ）の勾配に対応する夫々の軸線に沿って
   、その勾配に対して負の符号で投入し、（ホ）前記選択
   的に励起づる工程（イ）、投入りる工程（Ｕ　）、印加
   する工程（ハ）及び（ニ）復元式に投入覆る工程（ニ）
   が、一連の投影の各々に対し０行なわれ、前記プログラ
   ム可能な作像勾配は各々の前記一連の投影に対して別異
   であり、前記間隔は、前記スライス内の第２の軸線に沿
   って、前記第１の軸線に直交する向きに、一連の投影の
   全てに対して略一定の予定の作像勾配を含／υでいるこ
   とから成る方法。 ２、特許請求の範囲１）に記載し１ｃ方法に於て、各々
   の相次ぐ一連のスピンエコー信号を時間的な一連の伯に
   変換し、該時間的な一連の値を周波数領域のデータに変
   換し、該周波数領域のデータを、２次元像として表示し
   易くする為の修正データに改組する工程を含む方法。 ３）特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記投
   入する工程が、前記平面状スライスに対して直交する軸
   線に沿って第２のプログラム可能な作像勾配を投入する
   工程を含み、前記復元式に投入づる工程が、前記第２の
   プログラム可能な作像勾配に負の符号をつけた勾配を投
   入することを含み、前記変１！ｉｌ！づる工程が付加的
   な変換を含んでおり、こうして前記修正データを３次元
   データとして呈示し易くした方法。 ４）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記サ
   ンプル内の平均横方向緩和時間と平均縦方向緩和時間の
   比が１：２乃至１：１０の範囲内であり、前記フリップ
   角度が３０°乃至５０°の範囲内である方法。 ５）特許請求の範囲４）に記載した方法に於て、前記サ
   ンプルが横方向緩和時間と縦方向緩和時間の平均の比が
   約１＝４である生物学的な組織で構成されており、前記
   対応するフリップ角度が約４０°である方法。 ６）像を発生層る為に駆動式自由歳差運動及びフリップ
   角度を変えた選択的な励起を用いてＮＭＲ多次元像デー
   タを発生する方法に於て、ｌイ）サンプル内の横方向緩
   和時間と平均縦方向緩和時間の成る比に対して信号を最
   適にづる様に変えたフリップ角度で、サンプル内の平面
   状スライスを選択的に励起し、（口〉前記平面状スライ
   スに対して直交する＠線に沿って位相戻し勾配を投入す
   ると共に、完全に前記スライス内に含まれる２つの直交
   軸線の内の少なくとも一方に沿って少なくとも１つの位
   相外し勾配を投入し、（ハ）前記平均横方向緩和時間よ
   りかなり短い予定の間隔をおいて、前記サンプルに対し
   交番位相の一連の１８０°非選択性パルスを印加して、
   該パルスの合間の期間内に対応づる一連のスピンエコー
   信号を発生し、（ニ）前記選択的に励起りる■稈、印加
   づる工程及び投入づる工程は、一連の投影の各々に対し
   て行なわれ、前記間隔は該一連の投影の各々に対して別
   異の作像勾配を含んでおり、くホ）前記工程（ロ）で投
   入りるのと同数の勾配を復元式に投入し、該復元式に投
   入する勾配は、前記工程（ロ）の勾配と対応Ｊる夫々の
   軸線に沿−）で、該勾配に負の符号をｆ声」シた形で投
   入される工程から成る方法。 ７）特許請求の範囲６）に記載した方法に於て、相次ぐ
   一連のスピンエコー信号の各々を時間的な一連の値に変
   換し、該時間的な一連の値を周波数領域のデータに変換
   し、該周波数領域のデータを、２次元像として呈示し易
   くする為の修正データに改組づる工程から成る方法。 ８）特許請求の範囲６）に記載した方法に於て、前記サ
   ンプルが横方向緩和時間と縦方向緩和時間の平均の比が
   約１：４である生物学的な組織で構成され、前記対応す
   るフリップ角度が約４０°である方法。 ９）データ速度を高めた像を発生ずる為に駆動式自由歳
   差運動及び選択的な励起を用いてＮＭＲ像データを発生
   する方法に於て、（イ）サンプル内の横方向緩和時間と
   縦方向緩和時間の成る比に対してＮ　Ｍ　Ｒ信号を最適
   にする様な第１のフリップ角度で、該サンプル内の平面
   状スライスを選択的に励起し、（ロ）前記スライス内の
   第１の軸線に沿ってプログラム可能な振幅を持つ作像勾
   配を投入すると共に前記第１の軸線に直交する前記スラ
   イス内の第２の軸線に沿って位相外し勾配を投入し、（
   ハ）予定の間隔をおいて前記サンプルに対し交番位相を
   持つ一連の１８０°非選択的パルスを印加して、前記パ
   ルスの合間の期間内に対１５′する一連のスピンエコー
   信号を発生し、該間隔は前記サンプルの平均横方向緩和
   時間よりもかなり短く、（ニ）作像勾配及び位相戻し勾
   配を復元式に投入し、該復元式に投入される勾配は、前
   記工程（ロ）の勾配と夫々対応する軸線に沿って、該勾
   配に負の符号を付した形で投入され、（ホ）前記第１の
   フリップ角度と符号が反対の第２のフリップ角度で、同
   じ平面状スライスを２度目に選択的に励起し、（へ）一
   連の投影の各々の対に対しで前記工程（０）、（ハ）、
   （ニ）及び（ホ）を繰返し、前記プ１」グラム可能な作
   像勾配は前記一連の内の多対に対しで別異であり、前記
   間隔は完全に前記スライス内にあって前記第１の軸線に
   直交する第２の軸線に沿って、前記一連の投影の全Ｃに
   対して略一定である予定の作像勾配を含んでいる方法。 １０）特許請求の範囲９）に記載した方法に於て、前記
   相次ぐ一連のスピンエコー信号の内の８対を時間的な一
   連の値に変換し、該時間的な一連の値を周波数領域のデ
   ータに変換し、該周波数領域のデータを２次元像として
   呈示し易くする為の修正データに改組する工程を含む方
   法。