JPS6218863B2 - - Google Patents
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- JPS6218863B2 JPS6218863B2 JP57168179A JP16817982A JPS6218863B2 JP S6218863 B2 JPS6218863 B2 JP S6218863B2 JP 57168179 A JP57168179 A JP 57168179A JP 16817982 A JP16817982 A JP 16817982A JP S6218863 B2 JPS6218863 B2 JP S6218863B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、核磁気共鳴(nuclear magnetic
resonance)(以下これを「NMR」と略称する)
現象を利用して、被検体内における特定原子核分
布等を被検体外部より知るようにした核磁気共鳴
による検査方法及び検査装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to nuclear magnetic resonance
resonance) (hereinafter abbreviated as "NMR")
The present invention relates to an inspection method and apparatus using nuclear magnetic resonance that utilizes phenomena to determine the distribution of specific atomic nuclei within a subject from outside the subject.
本発明の説明に先だつて、はじめにNMRの原
理について概略を説明する。 Before explaining the present invention, the principle of NMR will first be briefly explained.
原子核は、陽子と中性子とからなつており、こ
れらは全体として、該スピン角運動量で回転し
ているとみなされる。 The atomic nucleus consists of protons and neutrons, which are considered to be rotating as a whole with the spin angular momentum.
第1図は、水素の原子核(1H)を示したもの
で、イに示すように1個の陽子Pからなり、スピ
ン量子数1/2で表わされる回転をしている。ここ
で陽子Pは、ロに示すように正の電荷e+をもつて
いるので、原子核の回転に従い、磁気モーメント
μが生ずる。すなわち、一つ一つの水素の原子核
は、それぞれ一つ一つの小さな磁石とみなせる。 Figure 1 shows a hydrogen nucleus ( 1 H), which consists of one proton P, as shown in A, and rotates as expressed by the spin quantum number 1/2. Here, since the proton P has a positive charge e + as shown in (b), a magnetic moment μ is generated as the atomic nucleus rotates. In other words, each hydrogen nucleus can be thought of as a small magnet.
第2図は、この点を模式的に示した説明図で、
鉄のような強磁性体では、この微小磁石の方向が
イに示すように揃つており、全体として磁化が観
測される。これに対して、水素等の場合、微小磁
石の方向(磁気モーメントの向き)はロに示すよ
うにランダムであつて、全体として磁化は見られ
ない。 Figure 2 is an explanatory diagram schematically showing this point.
In a ferromagnetic material such as iron, the directions of these micromagnets are aligned as shown in A, and magnetization is observed as a whole. On the other hand, in the case of hydrogen or the like, the direction of the micromagnets (the direction of the magnetic moment) is random as shown in (b), and no magnetization is observed as a whole.
ここで、このような物質に、Z方向の静磁場
H0を印加すると、各原子核がH0の方向に揃う
(核のエネルギー準位がZ方向に量子化される)。 Here, such a material is subjected to a static magnetic field in the Z direction.
When H 0 is applied, each atomic nucleus is aligned in the direction of H 0 (the energy level of the nucleus is quantized in the Z direction).
第3図イは、水素原子核についてこの様子を示
したものである。水素原子核のスピン量子数は1/
2であるから、第3図ロに示すように、−1/2と+
1/2の2つの準位に分かれる。2つのエネルギー
準位間のエネルギー差ΔEは、(1)式で表わされ
る。 Figure 3A shows this situation for a hydrogen nucleus. The spin quantum number of hydrogen nucleus is 1/
2, so as shown in Figure 3B, -1/2 and +
Divided into two levels: 1/2. The energy difference ΔE between two energy levels is expressed by equation (1).
ΔE=γH0 ……(1)
ただし、γ:磁気回転比
=h/2π
h:プランク定数
ここで各原子核には、静磁場H0によつて、
μ×H0
なる力が加わるので、原子核はZ軸のまわりを、
(2)式で示すような角速度ωで歳差運動する。 ΔE=γH 0 ...(1) However, γ: gyromagnetic ratio = h/2π h: Planck's constant Here, each atomic nucleus is subjected to a force μ×H 0 due to the static magnetic field H 0 , so the nucleus is around the Z axis,
It precesses at an angular velocity ω as shown in equation (2).
ω=γH0(ラーモア角速度) ……(2)
この状態の系に角速度ωに対応する周波数の電
磁波(通常ラジオ波)を印加すると、共鳴がおこ
り、原子核は(1)式で示されるエネルギー差ΔEに
相当するエネルギーを吸収して、高い方のエネル
ギー準位に遷移する。核スピン角運動量を持つ原
子核が数種類混在していても、各原子核によつて
磁気回転比γが異なるため、共鳴する周波数が異
なり、したがつて特定の原子核の共鳴のみをとり
だすことができる。また、その共鳴の強さを測定
すれば、原子核の存在量も知ることができる。
又、共鳴後、緩和時間と呼ばれる時定数で定まる
時間の後に、高い準位へ励起された原子核は、低
い準位へ戻る。この緩和時間のうち、特にT1と
呼ばれるスピン−格子間緩和時間(縦緩和時間)
は、各化合物の結合の仕方に依存している時定数
であり、正常組織と悪性腫瘍とでは、値が大きく
異なることが知られている。 ω = γH 0 (Larmor angular velocity) ...(2) When an electromagnetic wave (usually a radio wave) with a frequency corresponding to the angular velocity ω is applied to a system in this state, resonance occurs and the atomic nucleus has an energy difference shown by equation (1). It absorbs energy corresponding to ΔE and transitions to a higher energy level. Even if several types of atomic nuclei with nuclear spin angular momentum coexist, each nucleus has a different gyromagnetic ratio γ, so the resonant frequencies differ, and therefore only the resonance of a specific atomic nucleus can be extracted. Furthermore, by measuring the strength of the resonance, it is possible to determine the amount of nuclei present.
After resonance, the atomic nucleus excited to a higher level returns to a lower level after a time determined by a time constant called relaxation time. Of this relaxation time, especially the spin-interstitial relaxation time (longitudinal relaxation time) called T1
is a time constant that depends on the way each compound binds, and it is known that the value differs greatly between normal tissues and malignant tumors.
ここでは、水素原子核(1H)について説明し
たが、この他にも核スピン角運動量をもつ原子核
で同様の測定を行なうことが可能であり、水素原
子核以外に、リン原子核(31P)、炭素原子核
(13C)、ナトリウム原子核(23Na)、フツ素原子核
(19F)、酸素原子核(17O)等に適用可能である。 Here, we have explained hydrogen nuclei ( 1 H), but it is possible to perform similar measurements with other atomic nuclei that have nuclear spin angular momentum. It is applicable to atomic nuclei ( 13 C), sodium nuclei ( 23 Na), fluorine nuclei ( 19 F), oxygen nuclei ( 17 O), etc.
このように、NMRによつて、特定原子核の存
在量およびその緩和時間を測定することができる
ので、物質内の特定原子核についての種々の化学
的情報を得ることにより、被検体内の種々の検査
を行なうことができる。 In this way, NMR can measure the abundance of specific atomic nuclei and their relaxation times, so by obtaining various chemical information about specific atomic nuclei within a substance, it is possible to conduct various tests within a subject. can be done.
従来より、このようなNMRを利用した検査装
置がある。 Conventionally, there have been inspection devices that utilize such NMR.
第4図は、従来装置における検査手法の一例を
説明するための動作波形図である。 FIG. 4 is an operational waveform diagram for explaining an example of an inspection method in a conventional device.
被検体に、静磁場H0を印加した状態とし、こ
の下で、はじめに、第4図ロに示すようにZ勾配
磁場Gz+と、イに示すように細い周波数スペクト
ルfのRFパルス(90゜パルス)を印加する。 A static magnetic field H 0 is applied to the subject, and under this condition, first a Z gradient magnetic field Gz + is applied as shown in Figure 4B, and an RF pulse (90° pulse) is applied.
この場合、第5図イに示すように被検体HBに
おいて、ラーモア角速度ω=γ(H0+ΔGz)と
なるSz面だけのプロトンが励起される。RFパル
ス(90゜パルス)を印加した直後は、第4図ホに
示すようにNMR共鳴信号が検出されるが、これ
は緩和時間T2ですぐに減衰する。しかし、緩和
時間T1はその時間が長く、引続き飽和してい
る。続いて、第4図ハ,イに示すように、y勾配
磁場GyとRFパルス(180゜)を印加し、これに
よつて第5図ロに示すようにSy面を励起する。
その結果Sz面上のラインΔyを除くSy面は、180
゜パルスにより飽和する。しかしラインΔyは90
゜−180゜パルス列で励起されているため、NMR
共鳴信号(スピンエコー)を発生する。続いて、
第4図ホに示すようにNMR共鳴信号(スピンエ
コー)が最大となる点でx勾配磁場Gxを第4図
ニに示すように印加し、この下でスピンエコーを
データとして検出する。このデータをフーリエ変
換することによつて、第5図ロに示すラインΔy
上のx軸方向のプロトン密度分布を知るようにし
ている。以後、y勾配磁場Gyの大きさを変える
ことによつてΔyの位置を少しずつ変え(これを
ライン走査という)、前記したシーケンスを複数
回繰り返し、Sz面全面の2次元データを得るこ
とができる。 In this case, as shown in FIG. 5A, in the subject HB, protons only on the Sz plane where the Larmor angular velocity ω=γ(H 0 +ΔGz) are excited. Immediately after applying the RF pulse (90° pulse), an NMR resonance signal is detected as shown in FIG . However, the relaxation time T 1 is long and continues to be saturated. Subsequently, as shown in FIG. 4C and I, a y-gradient magnetic field Gy and an RF pulse (180°) are applied, thereby exciting the Sy plane as shown in FIG. 5B.
As a result, the Sy plane excluding the line Δy on the Sz plane is 180
゜Saturated by pulse. But line Δy is 90
Because it is excited by a ゜−180゜ pulse train, NMR
Generates a resonance signal (spin echo). continue,
As shown in FIG. 4E, at the point where the NMR resonance signal (spin echo) is maximum, an x gradient magnetic field Gx is applied as shown in FIG. 4D, and under this, the spin echo is detected as data. By Fourier transforming this data, the line Δy shown in FIG.
The proton density distribution in the x-axis direction above is known. Thereafter, by changing the magnitude of the y gradient magnetic field Gy, the position of Δy is changed little by little (this is called line scanning), and the above sequence is repeated multiple times to obtain two-dimensional data of the entire Sz plane. .
このような動作をなす従来の装置においては、
第5図イにおいて、Sz面は90゜パルスによつて
選択励起されており、ライン走査のための次のシ
ーケンスは、Sz面の磁化Mが緩和時間T1により
熱平衡状態へ戻るまで、約1S待たなければなら
ず、それだけ時間がかかるという欠点がある。 In conventional devices that operate in this way,
In Figure 5A, the Sz plane is selectively excited by a 90° pulse, and the next sequence for line scanning is approximately 1S until the magnetization M of the Sz plane returns to thermal equilibrium with a relaxation time T1 . The disadvantage is that you have to wait and it takes a long time.
ここにおいて、本発明は、従来の手法及び装置
におけるこのような欠点を除去することを目的に
なされたものである。 The present invention has therefore been made to obviate such drawbacks in conventional methods and devices.
本発明に係る方法は、磁化Mが緩和時間T1に
より熱平衡状態(MがZ′軸方向を向く)になるま
で待たず、パルス系列を用いて、磁化MをZ′軸方
向へ強制的に向けるようにした点に特徴がある。 The method according to the present invention does not wait until the magnetization M reaches a thermal equilibrium state (M points in the Z'-axis direction) due to the relaxation time T1 , but uses a pulse sequence to force the magnetization M in the Z'-axis direction. It is distinctive in that it is directed towards the target.
第6図は本発明の手法を実現するための装置の
一実施例の構成を示すブロツク図である。図にお
いて、1は一様静磁場H0(この磁場の方向をZ
方向とする)を発生させるための静磁場用コイ
ル、2はこの静磁場用コイル1の制御回路で、例
えば直流安定化電源を含んでいる。静磁場用コイ
ル1によつて発生する磁束の密度H0は、0.1T程
度であり、また均一度は10-4以上であることが望
ましい。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a device for implementing the method of the present invention. In the figure, 1 is a uniform static magnetic field H 0 (the direction of this magnetic field is Z
2 is a control circuit for the static magnetic field coil 1, which includes, for example, a DC stabilized power supply. It is desirable that the density H 0 of the magnetic flux generated by the static magnetic field coil 1 is about 0.1 T, and that the uniformity is 10 −4 or more.
3は勾配磁場用コイルを総括的に示したもの、
4はこの勾配磁場用コイル3の制御回路である。 3 shows a general overview of gradient magnetic field coils;
4 is a control circuit for this gradient magnetic field coil 3.
第7図イは勾配磁場用コイル3の一例を示す構
成図で、Z勾配磁場用コイル31、y勾配磁場用
コイル32,33、図示してないがy勾配磁場用
コイル32,33と同じ形であつて、90゜回転し
て設置されるx勾配磁場用コイルを含んでいる。
この勾配磁場用コイル3は、一様静磁場H0と同
一方向磁場で、x、y、z軸方向にそれぞれ直線
勾配をもつ磁場を発生する。60は制御回路4の
コントローラである。 FIG. 7A is a configuration diagram showing an example of the gradient magnetic field coil 3, in which the Z gradient magnetic field coil 31, the y gradient magnetic field coils 32, 33, although not shown, have the same shape as the y gradient magnetic field coils 32, 33. and includes an x-gradient magnetic field coil that is rotated by 90°.
This gradient magnetic field coil 3 generates a magnetic field in the same direction as the uniform static magnetic field H 0 and having a linear gradient in each of the x, y, and z axis directions. 60 is a controller of the control circuit 4.
5は被検体に細い周波数スペクトルfのRFパ
ルスを電磁波として与える励磁コイルで、その構
成を第7図ロに示す。 Reference numeral 5 denotes an excitation coil that provides an RF pulse with a narrow frequency spectrum f as an electromagnetic wave to the subject, and its configuration is shown in FIG. 7B.
6は測定しようとする原子核のNMR共鳴条件
に対応する周波数(例えばプロトンでは、
42.6MHz/T)の信号を発生する発振器で、そ
の出力は、コントローラ60からの信号によつて
開閉が制御されるゲート回路61、パワーアンプ
62を介して励磁コイル5に印加されている。7
は被検体におけるNMR共鳴信号を検出するため
の検出コイルで、その構成は第7図ロに示す励磁
コイルと同じで、励磁コイル5に対して90゜回転
して設置されている。なお、この検出コイルは、
被検体にできるだけ近接して設置されることが望
ましいが、必要に応じて、励磁コイルと兼用させ
てもよい。 6 is the frequency corresponding to the NMR resonance condition of the atomic nucleus to be measured (for example, for protons,
This oscillator generates a signal of 42.6 MHz/T), and its output is applied to the exciting coil 5 via a gate circuit 61 whose opening/closing is controlled by a signal from a controller 60 and a power amplifier 62. 7
is a detection coil for detecting an NMR resonance signal in a subject; its configuration is the same as the excitation coil shown in FIG. In addition, this detection coil is
Although it is desirable to install it as close to the subject as possible, it may also be used as an excitation coil if necessary.
71は検出コイル7から得られるNMR共鳴信
号(FID:free induction decay)を増幅する増
幅器、72は位相検波回路、73は位相検波され
た増幅器71からの波形信号を記憶するウエーブ
メモリ回路で、A/D変換器を含んでいる。8は
ウエーブメモリ回路73からの信号を例えば光フ
アイバで構成される伝送路74を介して入力し、
所定の信号処理を施して断層像を得るコンピユー
タ、9は得られた断層像を表示するテレビジヨン
モニターのような表示器である。 71 is an amplifier that amplifies the NMR resonance signal (FID: free induction decay) obtained from the detection coil 7; 72 is a phase detection circuit; 73 is a wave memory circuit that stores the phase-detected waveform signal from the amplifier 71; /D converter. 8 inputs the signal from the wave memory circuit 73 via a transmission line 74 made of, for example, an optical fiber;
A computer performs predetermined signal processing to obtain a tomographic image, and 9 is a display device such as a television monitor that displays the obtained tomographic image.
このように構成した装置の動作を、次に第8図
第9図及び第10図を参照しながら説明する。 The operation of the apparatus constructed in this way will be explained next with reference to FIGS. 8, 9, and 10.
まず、はじめに、制御回路2は静磁場用コイル
に電流を流し、被検体(被検体は各コイルの円筒
内に設置される)に静磁場H0を与えた状態とす
る。この状態において、コントローラ60は、は
じめに制御回路4を介してZ勾配磁場用コイル3
1に電流を流し、第8図ロに示すようにZ勾配磁
場Gz+を与える。又、Gz+が与えられている下
で、ゲート回路61を開とし、発振器6からの信
号を増幅器62を介して励磁コイル5に印加し、
第8図イに示すように細いスペクトルを持つた90
゜パルスで、被検体の1面を励起する。これによ
つて、被検体HBは、第9図イに図示するSz面が
励起され、第8図ホに示すように、このSz面の
NMR共鳴信号が検出される。 First, the control circuit 2 applies a current to the static magnetic field coils to apply a static magnetic field H 0 to the subject (the subject is placed within the cylinder of each coil). In this state, the controller 60 first controls the Z gradient magnetic field coil 3 via the control circuit 4.
1, and a Z gradient magnetic field Gz + is applied as shown in FIG. 8B. Also, while Gz + is being applied, the gate circuit 61 is opened and the signal from the oscillator 6 is applied to the excitation coil 5 via the amplifier 62,
90 has a narrow spectrum as shown in Figure 8 A.
゜Excite one side of the object with a pulse. As a result, in the subject HB, the Sz plane shown in FIG. 9A is excited, and as shown in FIG. 8E, the Sz plane is excited.
An NMR resonance signal is detected.
又、この時点t0においては、磁化Mは第10図
イの回転座標系に示すようにy′軸方向に90゜向き
を変える。この磁化Mは、やがて第10図ロに示
すように破線矢印方向に次第に分散して行くの
で、NMR共鳴信号もやがて消滅する。このNMR
共鳴信号が無くなるまでのτ1時間経過した時点
t1で、コントローラ60は、x勾配磁場用コイル
に電流を流し、第8図ハに示すようにx勾配磁場
Gxを与えるとともに、ゲート回路61を開と
し、励磁コイル5に電流を流し、今度は第8図イ
に示すように180゜パルスを印加し、第9図ロに
示すようにZ軸に平行なSx面を励起する。これ
によつて、同図において、Sz面とSx面とが交差
するラインLから、第8図ホに示すようにNMR
共鳴信号(エコー信号)が検出され、これが次第
に大きくなる。そして、エコー信号が最大となる
時点t2で、第8図ニに示すようにy勾配磁場Gy
を印加し、この下で、エコー信号を第8図ホに示
すようにデータE1として検出する。このデータ
E1は、増幅器71で増幅され、位相検波回路7
2で位相検波され、ウエーブメモリ回路73を介
してコンピユータ8に印加される。ここでデータ
E1はフーリエ変換され、ラインL上のプロトン
密度分布を得る。 Also, at this time t 0 , the magnetization M changes direction by 90° in the y'-axis direction, as shown in the rotating coordinate system of FIG. 10A. As this magnetization M gradually disperses in the direction of the broken line arrow as shown in FIG. 10B, the NMR resonance signal also disappears. This NMR
τ until resonance signal disappears After 1 hour
At t 1 , the controller 60 applies a current to the x gradient magnetic field coil to generate an x gradient magnetic field as shown in FIG.
Gx is applied, the gate circuit 61 is opened, a current is applied to the excitation coil 5, and a 180° pulse is applied as shown in Fig. 8 (a), and a pulse parallel to the Z axis is applied as shown in Fig. 9 (b). Excite the Sx plane. As a result, in the same figure, from the line L where the Sz plane and the Sx plane intersect, the NMR
A resonance signal (echo signal) is detected, which becomes progressively louder. Then, at time t2 when the echo signal reaches its maximum, the y gradient magnetic field Gy is increased as shown in Figure 8D.
is applied, and under this, the echo signal is detected as data E1 as shown in FIG. 8E. this data
E 1 is amplified by an amplifier 71 and passed through a phase detection circuit 7
2, the signal is phase detected and applied to the computer 8 via the wave memory circuit 73. data here
E 1 is Fourier transformed to obtain the proton density distribution on line L.
エコー信号が最大となつた時点t2からエコー信
号が無くなるまでのτ2時間経過した時点t3で、
今度は第8図イ及びロに示すように、コントロー
ラ60は、Z勾配磁場用コイル31に電流を流
し、Z勾配磁場Gz+を与えるとともに、ゲート回
路61を開とし、励磁コイル5に電流を流して、
180゜−x′パルス(180゜−x′は発振器6からの信
号の位相を反転したものを印加し、続いてy勾配
磁場Gy、x勾配磁場Gxを順次印加する。これに
よつて、被検体HBにおいてラインLの部分を除
くSz面への履歴を逆行させる。そうすると、第
8図ホに示すように、ラインLの部分を除くSz
面からのNMR共鳴信号(エコー信号)が表われ
る。このエコー信号は、180゜−x′パルスを印加
してから、τ時間経過後、t4の時点で最大とな
る。この時点t4で、ゲート回路61を開とし、
Gz+の下で励磁コイル5に電流を流し、今度は第
8図イに示すように90゜パルスを印加し、磁化M
をz′軸方向に強制的に向ける。この時点t3では、
磁化Mは、第10図ハに示すように、緩和時間
T2のためにz′軸に一致せず、少し分散した状態
にある。 At time t 3 , τ 2 hours have elapsed from time t 2 when the echo signal reaches its maximum until the echo signal disappears.
This time, as shown in FIG. 8 A and B, the controller 60 causes current to flow through the Z gradient magnetic field coil 31 to provide the Z gradient magnetic field Gz + , and opens the gate circuit 61 to supply current to the excitation coil 5. Let it flow,
A 180°-x' pulse (180°-x' is the signal from the oscillator 6 with its phase inverted, and then a y gradient magnetic field Gy and an x gradient magnetic field Gx are sequentially applied. In the specimen HB, the history to the Sz plane excluding the line L portion is reversed. Then, as shown in Figure 8 E, the Sz plane excluding the line L portion is
NMR resonance signals (echo signals) from the surface appear. This echo signal reaches its maximum at time t 4 after the lapse of time τ after the application of the 180°-x′ pulse. At this time t4 , the gate circuit 61 is opened,
A current is applied to the excitation coil 5 under Gz + , and a 90° pulse is applied as shown in Fig.
is forced to point in the z′-axis direction. At this point t 3 ,
The magnetization M is the relaxation time as shown in Figure 10C.
Because of T 2 , it does not coincide with the z′ axis and is in a slightly dispersed state.
この状態から少しの時間τ′経過後、緩和によ
つて磁化Mはz′軸に一致する。ここで、t4の時点
から、磁化Mがz′軸に一致するまでの時間τ′
は、t4の時点では磁化Mがz′軸から僅かに分散し
ているだけであるところから、緩和時間T1に比
較して十分短かくてよい。 After a short time τ' has elapsed from this state, the magnetization M coincides with the z' axis due to relaxation. Here, the time τ′ from the time t 4 until the magnetization M coincides with the z′ axis is
Since the magnetization M is only slightly dispersed from the z' axis at the time t4 , it may be sufficiently short compared to the relaxation time T1 .
τ′経過した時点で、第1回目のシーケンスが
終了し、以後、同様のシーケンスを繰り返す。各
シーケンスでは、x軸勾配磁場Gxの大きさを変
え、ラインLの部分を走査し、Sz面全面の2次
元データを得る。 The first sequence ends when τ′ has elapsed, and the same sequence is repeated thereafter. In each sequence, the magnitude of the x-axis gradient magnetic field Gx is changed, the line L portion is scanned, and two-dimensional data of the entire Sz plane is obtained.
コンピユータ8は、各シーケンスにおいて、y
勾配磁場を印加している下に得られる各ラインL
部分からのエコー信号をデータE1,E2……とし
て入力し、これらをフーリエ変換し、Sz面の断
層像を得、これを表示器9に表示する。 In each sequence, the computer 8
Each line L obtained under applying a gradient magnetic field
Echo signals from the sections are input as data E 1 , E 2 .
なお、上記ではコンピユータ8は、各シーケン
スにおいて、はじめに出力されるラインL部分か
らのエコー信号のデータE1,E2……だけを利用
するものであるが、各シーケンスにおいて、はじ
めに出力されるエコー信号のデータE1,E2……
と、続いて出力されるエコー信号のデータE1′,
E2′……との両方を利用してもよい。 In the above, the computer 8 uses only the echo signal data E 1 , E 2 . . . from the first output line L portion in each sequence. Signal data E 1 , E 2 ...
Then, the echo signal data E 1 ′,
You may use both E 2 ′....
この場合、利用の仕方としては例えば次のよう
なものがある。 In this case, the usage may be as follows, for example.
(i) はじめに出力されるエコー信号(第1データ
と呼ぶ)と続いて出力されるエコー信号の時間
軸を反転した信号(第2のデータと呼ぶ)との
平均値を演算し、これをひとつのラインのデー
タとする。(i) Calculate the average value of the echo signal output first (referred to as the first data) and the signal obtained by reversing the time axis of the echo signal output subsequently (referred to as the second data), and combine them into one Let the data be the line of .
(ii) 複数のシーケンスの第1のデータと第2のデ
ータとのいくつかを平均し、これをひとつのデ
ータとする。(ii) Average some of the first data and second data of the plurality of sequences and use this as one data.
(iii) 第1のデータを利用してプロトン密度画像を
得るとともに、第1のデータと第2のデータと
の差信号を演算し、この差信号のデータを利用
して、T2と呼ばれる横緩和時間(T2は近傍の
電子核同志のスピンの相互作用に起因してい
る)に基づくT2画像の両方を得る。(iii) Obtain a proton density image using the first data, calculate the difference signal between the first data and the second data, and use the data of this difference signal to calculate the horizontal Obtain both T2 images based on the relaxation time ( T2 is due to the interaction of the spins of neighboring electron nuclei).
(iv) 前記(iii)において、プロトン密度画像とT2画
像とを合成して、他の別の画像を得る。(iv) In (iii) above, the proton density image and the T 2 image are combined to obtain another image.
これらの手法をとることによつて、S/N比を
良好にし、良質の画像を得ることができる。ま
た、診断の目的に応じて、これらの手法を選択す
ることにより、目的に適した断層像を得ることが
できる。 By adopting these methods, it is possible to improve the S/N ratio and obtain high-quality images. Further, by selecting one of these methods depending on the purpose of diagnosis, a tomographic image suitable for the purpose can be obtained.
なお、上記の説明においては、被検体に印加す
る電磁波のパルス系列として、第8図イに示すよ
うに、(90゜)→(180゜)→(180゜−x′)→
(90゜)のパルス系列の場合を説明したが、これ
に代えて、(90゜)→(180゜)→(180゜−y′)
→(90゜−x′)の電磁波のパルス系列を使用する
ようにしてもよい。 In the above explanation, the pulse sequence of the electromagnetic waves applied to the subject is as shown in Figure 8A, (90°) → (180°) → (180°−x') →
(90°) pulse sequence has been explained, but instead of this, (90°) → (180°) → (180°−y′)
→(90°−x′) electromagnetic wave pulse sequence may be used.
ここで、180゜y′パルスは、発振器6からの信
号の位相を90゜遅れさせたものであり、90゜−
x′パルスは、発振器6からの信号の位相を180゜
遅れさせたものを表わしている。 Here, the 180°y' pulse is the signal from the oscillator 6 with a phase delay of 90°.
The x' pulse represents the signal from oscillator 6 delayed in phase by 180 degrees.
第11図は本発明の手法の他の変形例を示す動
作波形図である。この手法の第8図のものと異な
る点は、第11図ニに示すように、y勾配磁場
Gyを印加するタイミングを変えたもので、第1
1図ホに示すようにエコー信号の全体をデータと
して取り出すことができる。 FIG. 11 is an operational waveform diagram showing another modification of the method of the present invention. The difference between this method and the one in Figure 8 is that the y gradient magnetic field is
The timing of applying Gy is changed, and the first
As shown in Figure 1E, the entire echo signal can be extracted as data.
なお、第8図及び第11図に示す手法におい
て、90゜パルスを被検体に印加する前(τ″時間
前)に、x勾配磁場Gxを印加している下で、180
゜パルスを印加するようにしてもよい。ここで
180゜パルスを印加してから90゜パルスを印加す
るまでの時間τ″は、180゜パルスによつて方向が
180゜反転した磁化Mが、もとに戻るまでの時間
が必要である。この手法によれば、τ″間のT1の
緩和によりNMR信号の強度が変り、これからT1
画像を得ることができる。 In addition, in the method shown in Fig. 8 and Fig. 11, before applying the 90° pulse to the subject (τ'' time), while applying the x gradient magnetic field Gx, the 180°
A pulse may be applied. here
The time τ″ from applying a 180° pulse to applying a 90° pulse is determined by the direction of the 180° pulse.
It takes time for the magnetization M, which has been reversed by 180°, to return to its original state. According to this method, the intensity of the NMR signal changes due to the relaxation of T 1 during τ'', and from now on T 1
You can get the image.
以上説明したように、本発明に係る手法は、少
なくとも4種のパルス(90゜パルス、180゜パル
ス、180゜パルス、90゜パルス)の系列を使用す
るものであつて、磁化Mの向きを強制的に変え、
短時間で、磁化Mを熱平衡状態へ戻すようにした
ことから、短時間で、被検体内の特定原子核分布
等に関連する断層像を得ることができる。 As explained above, the method according to the present invention uses a series of at least four types of pulses (90° pulse, 180° pulse, 180° pulse, and 90° pulse), and uses a series of at least four types of pulses to control the direction of magnetization M. Forcibly change
Since the magnetization M is returned to the thermal equilibrium state in a short time, a tomographic image related to the distribution of specific atomic nuclei within the subject can be obtained in a short time.
又、被検体からはふたつのデータE1,E1′……
を得ることができるので、これらの各信号を利用
することによつて、S/N比が良好で、分解能の
良い断層像を得ることができる。 Also, two data E 1 , E 1 ′... from the subject.
Therefore, by using each of these signals, a tomographic image with a good S/N ratio and high resolution can be obtained.
第1図は核磁気モーメントを説明するための説
明図、第2図は核磁気モーメントの配列について
説明するための説明図、第3図は静磁場による核
磁気モーメントの整列について説明するための
図、第4図は従来の手法の一例を説明するための
動作波形図、第5図は第4図の手法による磁化M
の方向を説明するための説明図、第6図は本発明
に係る手法を実現するための装置の一例を示すブ
ロツク図、第7図イは第6図装置に用いられてい
る勾配磁場コイルの一例を示す構成図、ロは同じ
く励磁コイルの構成図、第8図は本発明に係る手
法のひとつを説明するための動作波形図、第9図
は印加する電磁波パルスによる励起面を示す説明
図、第10図は本発明の手法によるそれぞれの時
点での磁化Mの方向を回転座標系上に示した説明
図、第11図は本発明の手法の他の例を示す動作
波形図である。
1……静磁場用コイル、2……静磁場用コイル
制御回路、3……勾配磁場用コイル、5……励磁
コイル、60……コントローラ、7……検出コイ
ル、8……コンピユータ。
Figure 1 is an explanatory diagram for explaining the nuclear magnetic moment, Figure 2 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of nuclear magnetic moments, and Figure 3 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of nuclear magnetic moments by a static magnetic field. , Fig. 4 is an operation waveform diagram for explaining an example of the conventional method, and Fig. 5 shows magnetization M by the method of Fig. 4.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a device for realizing the method according to the present invention, and FIG. 7A shows a gradient magnetic field coil used in the device shown in FIG. A configuration diagram showing an example, B is a configuration diagram of an excitation coil, FIG. 8 is an operation waveform diagram for explaining one of the methods according to the present invention, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing an excitation surface by an applied electromagnetic wave pulse. , FIG. 10 is an explanatory diagram showing the direction of magnetization M at each point in time according to the method of the present invention on a rotating coordinate system, and FIG. 11 is an operation waveform diagram showing another example of the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Static magnetic field coil, 2... Static magnetic field coil control circuit, 3... Gradient magnetic field coil, 5... Excitation coil, 60... Controller, 7... Detection coil, 8... Computer.
Claims (1)
に核磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印加
し、核磁気共鳴信号(NMR信号)を検出して被
検体内における特定原子核分布を被検体外部より
知るようにした検査方法において、 はじめに被検体に90゜パルスの電磁波とZ軸勾
配磁場Gzを同時に印加して被検体の第1の特定
面を励起し、NMR信号消滅後、180゜パルスの電
磁波とX軸勾配磁場Gxを同時に印加し前記第1
の特定面に交又する第2の特定面を励起し、続い
てY軸勾配磁場を印加しこの下で前記第1、第2
の特定面が交又する領域からのNMR信号を検出
し、続いて前記NMR信号消滅後、180゜−Xパル
スの電磁波とZ軸勾配磁場Gzを同時に印加し、
続いてY軸勾配磁場Gy、X軸勾配磁場Gxを順次
重ならないように時間を異にして印加し前記第
1、第2の特定面が交又する領域を除く第1の特
定面の履歴を逆行させ、NMR信号が最大となる
時点で90゜パルスの電磁波とZ軸勾配磁場を同時
に印加し前記第1の特定面の磁化を強制的に熱平
衡状態に戻すようにし、以後前記の手順を所定時
間間隔で繰返すことを特徴とする核磁気共鳴によ
る検査方法。 2 被検体に一様静磁場を与える静磁場形成手
段、前記被検体にZ軸方向勾配磁場Gz、X軸方
向勾配磁場Gx及びY軸方向勾配磁場Gyをそれぞ
れ互いに重ならないように順次印加する勾配磁場
発生手段、前記被検体にパルス状の電磁波を印加
するための励振手段、前記被検体からの核磁気共
鳴信号(NMR信号)を検知する手段、この検知
手段からの信号入力するとともに所定の演算を行
なつて断層像を得る演算手段、前記勾配磁場発生
手段と前記励振手段を制御する制御手段を具備
し、 前記制御手段は、前記勾配磁場発生手段と励振
手段を介して、はじめに被検体に90゜パルスの電
磁波とZ軸勾配磁場Gzを同時に印加して被検体
の第1の特定面を励起し、NMR信号消滅後、180
゜パルスの電磁波とX軸勾配磁場Gxを同時に印
加し前記第1の特定面に交又する第第2の特定面
を励起し、続いてY軸勾配磁場を印加しこの下で
前記第1、第2の特定面が交又する領域からの
NMR信号を検出し、続いて前記NMR信号消滅
後、180゜−Xパルスの電磁波とZ軸勾配磁場Gz
を同時に印加し、続いてY軸勾配磁場Gy、X軸
勾配磁場Gxを順次重ならないように時間を異に
して印加し前記第1、第2の特定面が交又する領
域を除く第1の特定面の履歴を逆行させ、NMR
信号が最大となる時点で90゜パルスの電磁波とZ
軸勾配磁場を同時に印加し前記第1の特定面の磁
化を強制的に熱平衡状態に戻すようにし、以後前
記の手順を所定時間間隔で繰返すことを特徴とす
る核磁気共鳴にによる検査装置。[Claims] 1. Applying a uniform static magnetic field to a subject and applying electromagnetic waves with a frequency that induces nuclear magnetic resonance in the subject, detecting a nuclear magnetic resonance signal (NMR signal), and identifying the inside of the subject. In an inspection method that allows the distribution of atomic nuclei to be known from outside the specimen, first a 90° pulse of electromagnetic waves and a Z-axis gradient magnetic field Gz are simultaneously applied to the specimen to excite the first specific surface of the specimen, causing the NMR signal to disappear. After that, a 180° pulsed electromagnetic wave and an X-axis gradient magnetic field Gx are simultaneously applied to the first
A second specific plane intersecting with the specific plane is excited, and then a Y-axis gradient magnetic field is applied, and under this, the first and second
Detecting an NMR signal from a region where the specific planes of
Next, the Y-axis gradient magnetic field Gy and the X-axis gradient magnetic field Gx are sequentially applied at different times so as not to overlap, and the history of the first specific surface excluding the area where the first and second specific surfaces intersect is obtained. When the NMR signal reaches its maximum, a 90° pulse electromagnetic wave and a Z-axis gradient magnetic field are simultaneously applied to force the magnetization of the first specific surface to return to a thermal equilibrium state, and the above procedure is then carried out as specified. An inspection method using nuclear magnetic resonance that is repeated at time intervals. 2. A static magnetic field forming means for applying a uniform static magnetic field to the subject; a gradient for sequentially applying a Z-axis gradient magnetic field Gz, an X-axis gradient magnetic field Gx, and a Y-axis gradient magnetic field Gy to the subject so that they do not overlap with each other; A magnetic field generating means, an excitation means for applying a pulsed electromagnetic wave to the subject, a means for detecting a nuclear magnetic resonance signal (NMR signal) from the subject, and a signal input from the detecting means and a predetermined calculation. and a control means for controlling the gradient magnetic field generation means and the excitation means. A 90° pulsed electromagnetic wave and a Z-axis gradient magnetic field Gz are simultaneously applied to excite the first specific surface of the object, and after the NMR signal disappears, 180°
゜A pulsed electromagnetic wave and an X-axis gradient magnetic field Gx are simultaneously applied to excite a second specific plane that intersects the first specific plane, and then a Y-axis gradient magnetic field is applied, and under this, the first, from the area where the second specific plane intersects
Detect the NMR signal, and then, after the NMR signal disappears, a 180°-X pulse electromagnetic wave and a Z-axis gradient magnetic field Gz
are applied at the same time, and then a Y-axis gradient magnetic field Gy and an X-axis gradient magnetic field Gx are sequentially applied at different times so as not to overlap. Reverse the history of a specific surface and perform NMR
At the point when the signal is maximum, 90° pulse electromagnetic wave and Z
An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance, characterized in that an axial gradient magnetic field is simultaneously applied to force the magnetization of the first specific surface to return to a thermal equilibrium state, and thereafter the above procedure is repeated at predetermined time intervals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168179A JPS5957146A (en) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | Method and apparatus for inspection utilizing nuclear magnetic resonance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168179A JPS5957146A (en) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | Method and apparatus for inspection utilizing nuclear magnetic resonance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957146A JPS5957146A (en) | 1984-04-02 |
| JPS6218863B2 true JPS6218863B2 (en) | 1987-04-24 |
Family
ID=15863249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168179A Granted JPS5957146A (en) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | Method and apparatus for inspection utilizing nuclear magnetic resonance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5957146A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59192947A (en) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Hitachi Ltd | Inspecting device using nuclear magnetic resonance |
| JPS6179146A (en) * | 1984-09-27 | 1986-04-22 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Nmr image device |
| JPH02289233A (en) * | 1990-04-13 | 1990-11-29 | Hitachi Ltd | Inspection equipment using nuclear magnetic resonance |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57168179A patent/JPS5957146A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5957146A (en) | 1984-04-02 |
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