JPS62284637A

JPS62284637A - 核磁気共鳴を用いた検査装置

Info

Publication number: JPS62284637A
Application number: JP61127927A
Authority: JP
Inventors: 小野寺　尚; 茂松井; 秀樹河野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1986-06-04
Publication date: 1987-12-10
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0811115B2

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用した検査装
置に係り、特に、選択励起法に関する。

〔従来の技術〕

ＮＭＲを用いた検査装置において、特定の周波数帯域の
核スピンのみを励起する目的のために。

選択励起パルスが広く用いられている。特に、５ｉｎｅ
関数またはｍ１ｎｅ関数に近い波形のｒｆパルスを用い
れば、はぼ矩形状の周波数選択特性が得られることが知
られている。しかしながら理想的な選択励起パルスは実
際上実現不可能であり、　ＮＭＲ信号が歪みをうけたり
９種々の不必要なＮ　Ｍ　Ｒ信号が混入してしまうこと
が、問題となっている。

たとえば、９０＠パルスと１８０＠パルスを用いてスピ
ンエコーを生成するような計測では、９０゜パルスの不
完全性に起因する残留継磁化が、１８０゜パルスの不完
全性のために横磁化として観測されるため、不必要な誤
差信号が重量される。この誤差信号は、９０’パルスの
位相を反転して、計２回の計測を行い、測定結果を減算
することで、消去できることが知られており１例えばジ
ャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス（Ｊ、ｏ
ｆＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｓｅ）第６０巻（
１９８４年）第３２０頁に掲載された文献に記載されて
いる。しかしながら、特に１８０”パルスの不完全性に
起因する、他の種類の誤差信号を消去するための方法は
提案されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、スピンエコーの生成のために用いる選
択励起１８０°パルスの不完全性に起因する誤差信号を
除去するための測定法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、時間軸に関して対称な波形を有する選択励起
パルスによるスピン磁化の回転が、特殊な対称性を持つ
ことを利用し、９０’ずつ位相の異なる選択１８ｏ°パ
ルスを用いた複数回の測定の結果を加減算することによ
り、誤差信号を除去することを特徴としている。

〔作用〕

パルス印加中の緩和効果が無視できる場合には、パルス
による磁化ベクトルの変化は一般に次のように表現でき
る。

→　　　　　　　　　→ Ｍ１＝ＲＭｏ　　　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）ここで、Ｍｏ　、Ｍｌはそれぞれパルス印加の直前
、および直後の磁化ベクトルを表す、Ｒは、パルスの５
ＬｆＪ監を表す回転行列であり、共鳴周波数ωに対応し
て定まる。さて、静磁場方向を２軸にとると、第１図に
示すようなスピンエコー系列で用いられる選択励起１８
０°パルスは、次の要請を満たす必要がある。

（ｉ）　　すべてのωに対して　ａ　ｘｚ＝　ａ　ｙｚ
＝　０（五）　　関心領域のωに対して　ａ　ｘｙ＝ａ
　ｙｘ＝　０（ｉｉｉ）　　関心領域のωに対して　ａ
ｘｘ＝　　ａｙｙ（ｉｖ　）　　非関心領域のωに対し
て　ａ　ｘｘ＝　ａ　Ｘｆｆ＝ａｙπ＝ａｙｙ＝０上記（ｉ）〜（ｉｖ　）が満たされていない場合には、
次のような誤差効果が生ずる６（ｉ）が満たされない場合は、１８０＠パルス直前の残
留縦磁化Ｍ　２０が横磁化として寄与して、誤差信号を
与える。

（ｉｔ）が満たされない場合、スピンエコー信号に位相
ずれが生ずる。

（■）が満たされない場合には、１８０°パルス直前の
横磁化の向きに応じて、スピンエコー信号の強度が変化
する。そのため、たとえば、９０’パルスと１８ｏ＠パ
ルスの間にエンコード磁場勾配を印加してイメージング
を行う場合、信号は。

エンコードの強さに応じて強度変調されるため、結果の
画像にアーティファクトが生ずる。

（１ｖ）が満たされない場合は、非関心領域におけるパ
ルス直前の横磁化が消えずに残り、誤差信号としてＩｔ
！１　Ｍｌ１１される。

さて１通常の１８０’選択励起パルスは、要請（ｉ）〜
（ｉｖ　）を完全には満たさないため、パルスの不完全
性に起因する誤差信号を除去することが必要になる。以
下、対称な波形を有するパルスの効果を表わす回転行列
は、特殊な対称性を持つことを利用して（ｉ）〜（ｉｖ
）の要請を実現し、誤差信号を除去するための方法につ
いて説明する。

波形が対称で、ｒｆ波の位相が＋ｘ　（０’　）である
ようなパルスの効果を表わす回転行列Ｒ＋ｘは、ｘ−ｚ
面内に回転軸を持つことが示される。このときＲ−は次
のように書ける。

このことは、パルスによる磁化の回転を、各微小時間範
囲における微小回転の積み重ねと考えることにより、パ
ルス波形の対称性を利用して証明することができる。式
（４）のＲ＋”の表式は、式（２）のＲの表式に比べて
、高い対称性を有していることがわかる。同様に、ｒｆ
波の位相が＋ｙ（９０’）であるようなパルスの回転行
列Ｒ＋’はと書ける。ここで、Ｒ＋”−Ｒ＋’を考える
と次式を得る。

・・・・・・（６）この要式を見ると、要請（…）と（ｉｎ）は満たされて
いる。また、回転系におけるオフセット磁場が、ｒｆ磁
場に比べて非常に大きいような非関心領域では、回転行
列は、ｒｆ波の位相によらず同一になるので、Ｒ＋”＝
Ｒ＋’、特に、Ｒｘｘ＝Ｒｖｖが成立する。このことは
、非関心領域ではＲｘｘ　−ＲＹＹ＝Ｏとなり、要請（
悼）が満たされていることを意味している。したがって
、１８０″′パルスのｒｆ波の位相を９０°ずらして計
２回の測定を行い、測定結果の差をとれば、必要な信号
に影響を与えずに（ｉｉ）〜（ｉ＋／）に起因する誤差
信号はすべて除去されることがわかる。また、（ｉ）に
起因する誤差信号は、１８０°パルスのｒｆ波の位相を
１８ｏ°ずらした計２回の測定の結果の和をとれば除去
できることが、全く同様にして示される。さらに、１８
ｏ°パルスのｒｆ波の位相を９０’ずつずらして計４回
の測定を行い、結果を適当に加減算すれば、次式のよう
な回転行列が得られる。

・・・・・・（７）この回転行列は、要請（ｉ）〜（ｉ−）をすべて満たす
から、上述の測定法により、計４回の測定結果を用いれ
ば（ｉ）〜（〜）に起因する誤差信号をすべて除去でき
る。あるいは、９０’パルスの位相を１８０°ずらした
計２回測定の差をとって（ｉ）に起因する誤差信号を除
去し、さらに、前述の１８．０°パルスの位相を９０’
ずらした測定の結果の差をとる方法を組み合わせて用い
れば、計４回の測定で、同様に、（ｉ）〜（〜）ニ起因
する誤差信号をすべて除去できる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施する際に用いる代表的な装置の構成
及び動作の説明を行う、第２図に本装置にブロックダイ
アグラムを示す。本装置は計算機ＣＰＵＩＩの管理のも
とに動作するシーケンサ−１２、送信系１３．受信系１
４．磁場勾配発生系１６、及び信号処理系１７と静磁場
発生磁石１５から成る。シーケンサ−は本発明の方式に
必要な種々の命令を各装置に送る。送信系は高周波発振
器１３１．変調器１３２．高周波増幅器１３３を含み、
命令に従って振幅変調された高周波選択励起パルスが高
周波コイル１３４に供給されることにより高周波磁＠（
Ｈｌ）が対象物体２０に印加性れる。磁場勾配発生系は
、ｘ、ｙ、ｚの３方向に巻かれた勾配磁場コイル１６０
と、それぞれのコイルのドライバー１６１とから成り、
シーケンサ−の命令に従って上記３方向の勾配磁場Ｇｘ
。

Ｇｖ、Ｇｚを対象物体２０に印加する。これらの磁場印
加による応答は前述のコイル１３４を通じて受信系１４
にて受信される。受信系は増幅器１４１、検波器１４２
．Ａ／Ｄ変換器１４３を有し、シーケンサ−１２の命令
によるタイミングでサンプリングされたデータが信号処
理系に送られる。信号処理系１７では加減算、フーリエ
変換等の処理を行い、任意断面の信号強度分布、あるい
は複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像
化し例えばＣＲＴディスプレ１７１に表示する。

以下、本発明による測定の一実施例を、第３図を用いて
説明する。第３図のパルスシーフェンスは、通常の改良
スピンワープ法を表わしている。

この方法によれば、良く知られているように、エンコー
ド磁場強度を順次変えて一連の計測を行ない、得られた
データを２次元フーリエ変換すれば、特定のスライス面
における断層像が得られる。スライス面の励起に用いら
れる選択励起パルスの不完全性による誤差信号を除去す
るために本発明では、前記の如く、パルスのｒｆ波の位
相を変えて複数回の測定を行ない、結果の和、または差
を計算する。たとえば、要請（］ｉ）〜（ｉｖ）に起因
する誤差信号を除去したい場合には、まず、９０’パル
ス、１８０°パルスともにたとえば＋Ｘ（０″′）の位
相で印加して測定を行う。次に、１８０’パ）ＩＪ　ス
（７）位相のみ＋ｙ（９０″）に変えて測定を行ない、
両者の測定結果の差を計算する。

このようにして得られたデータは、従来と同様にフーリ
エ変換され、画像として表示される。また、たとえば、
要請（ｉ）〜（ｉｖ）に起因するすべての誤差信号を除
去したい場合には、同様に、まず、９０°パルス、１８
０°パルスともに、たとえば＋ｘ（０’）の位相で印加
して測定を行ない１次に、１８０″′パルスの位相のみ
を＋ｙ（９０’）にして測定した結果を減算、さらに、
位相を−Ｘ（１８０’）にした場合の結果を加算、−ｙ
（２７０°）にした場合の結果を減算する。このように
して、計４回の測定結果より、すべての誤差信号を除去
した画像が得られる。あるいは、第１表に示すように位
相を変化させて計４回の測定を行い、結果を加減算して
も全く同様の効果が得られる。ここで＋は加算、−は減
算を表している。

第　　１　　表以上述べた各方式において、測定の順序は任意である。

たとえば、位相を固定して、エンコード磁場強度を順次
変化させて一連の計測を行ない。

次に位相を変化させて、同様の測定をくり返しても良い
し、あるいは、他の順序であってもかまわない。

第４図は、局所拡大イメージングのためのシーフェンス
の一例である。エンコード方向の折り返しを防ぐために
、選択励起パルスを用いてｙ方向の帯域を制限している
。この場合には、９０°パルスと１８０ａパルスの選択
方向が異なっているため、特に、要請（〜）に対応する
誤差信号が問題になる。この例では、第２図に関して説
明した方法と全く同様にして、誤差信号を除去すること
ができる。ここで、傾斜磁場は、９０’パルスに対して
２方向、１８ｏ°パルスに対してｙ方向に印加しである
が、これは逆であってもかまわない。

第５図は、局所スペクトロスコピーのためのシーフェン
スの一例である。３つの選択励起パルスを用いて、空間
内の特定領域のみを励起することができる。この場合に
は、２つの１８０°パルスの不完全性による誤差信号を
それぞれ除去する必要がある。前述した回転行列を用い
て詳しく計算すると、たとえば、第２表に示すようにパ
ルスの位相を変えて測定を行い、結果を加減算すれば、
すべての誤差信号が除去されることが示される。

この場合には、計８回の測定が必要である。

第　　２　表〔発明の効果〕以上述べたように１本発明によれば１種々の測定法にお
いて、スピンエコーの生成に用いる選択励起１８０’パ
ルスの不完全性に起因する誤差信号を容易に除去できる
ので、ＮＭＲイメージングの画質、精度の向上に著しい
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般的なスピンエコーシーケンスを示す。第
２図は、本発明の一実施例を示すプロランダイアグラム
である。第３図、第４図、第５図は、それぞれ、改良ス
ピンワーブ法９局所拡大イメージング法１局所スペクト
ロスコピーのパルスシーケンスの一例を表す。１１・・・ＣＰＵ、１２・・・シーケンサ−１１３・・
・送信系、１４・・・受信系、１５・・・静磁場発生磁
石、１６＼＋−２′ ｖＪ　ノ　凹ｌ＝。 ′＄ｌ　２　図 ■３図囁４旧

Claims

【特許請求の範囲】１、特定の範囲内の共鳴周波数を持つ核スピンのみを選
択的に励起するための選択励起パルスを利用したＮＭＲ
測定において、ｒｆ波の位相が異なるパルスを用いた複
数回の測定の結果を加減算することにより、選択励起パ
ルスの不完全性による誤差信号を除去することを特徴と
する、ＮＭＲを用いた検査装置における選択励起法。２、特許請求の範囲第１項に記載の選択励起パルスは、
時間軸に関して対称な波形を有することを特徴とする、
ＮＭＲを用いた検査装置における選択励起法。３、特許請求の範囲第１項に記載のｒｆ波の位相は、９
０°の倍数だけ変化させて用いることを特徴とする、Ｎ
ＭＲを用いた検査装置における選択励起法。