JPS6297544A - Ｎｍｒ信号受信方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、対象から核磁気共鳴（Ｎ　Ｍ　Ｒ）情報を得
る技術に関するもので、特に情報を受信したＮＭＲ信号
の位相に符号化する技術に関するものである。

（従来の技術） 対象に関するＮＭＲ情報は、単一の時変化無線周波数（
ＲＦ）信号を受信して得るのが普通である。

例えば、イメージ化において、この時変化ＲＦ倍信号、
人体などイメージされた対象に関する必要な情報を提供
しなければならない。

従って、この時変化信号の特徴は、対象内の原子核によ
り幾分変調して、これら核に関する情報を提供する必要
がある。例えば、フーリエ結像において、特定要素の核
の分布は、典型的には受信した時変化信号の位相と大き
さに符号化される。

従来各種の技術が開発され、核で情報を受信した信号に
符号化を可能になった。

ＮＭＲ結像における最も普及している位相符号化は、特
定共鳴を有する原子核の空間位置に関する情報の符号化
である。そのような核は、適当な時定数により、それか
ら崩壊する共鳴状態に当初励起される。励起状態にある
間に、核は比較的低周波パルス化した磁場勾配の適用で
位相を符号化できる。低周波勾配の効果は、崩壊の位相
を変化させることであるが、勾配は空間次元で変化する
ので１位相変化量は核の位置により異なり、従って生じ
る核の位相は、希望の空間情報を提供する。

この技術には、若干の変形があり、各種振幅を有する界
磁勾配範囲の適用、および位相符号化量を増加させるた
め、一連のＮＭＲ信号エコーの間に、一連の界磁勾配パ
ルスの適用などが含まれる。

これらの各変形技術は、励起核の２または３次元空間分
布にフーリエ変換できる２または３次元データを得るの
に使える。

ＮＭＲ信号自体が、応用界磁勾配なしにすべての分解空
間次元内で位相符号化後に交信される場合、各空間位置
での核に関する分光周波数情報が得られ、その位置での
共鳴原子に関する化学シフ１−情報または界磁不均質情
報を示す。

ここでエコー・時間符号化法とよぶもう一つの技術は、
一連のスピンエコーを生じるパルスおよび勾配切換えシ
ーケンス内で１以上の再焦点化パルス時限の変更により
１分光情報を位相符号化する。このシーケンスは、ＮＭ
Ｒ信号エコーの間に観測勾配の適用を含むので、核スピ
ンの再焦点化は再焦点化パルスと観測パルスの組合せで
決定される。

これら信号時限のミスマツチは、観測勾配を通じて発生
し、核のスピン共鳴と基準周波数なしに応用した界磁勾
配間の周波数差に依存する受信ＮＭＲ信号の位相変化を
招く。この技術により、同じ共鳴核−この場合はプロト
ン−を有する脂質および水など２つの化学的にシフトし
たシステムを分離できるが、異なる共鳴周波数および時
限を誤った再焦点化パルスの連続的適用により、詳細な
スペクトル識別を得られる。

その他の符号化技術は、不連続周波数帯を含むスペクト
ルを伴うＲＦパルスを使用するが、こうしたスペクトル
の正確な発生は実際上困薙である３また。対象の完全な
共鳴周波数範囲の連続的カバーは、スペクトル内のギャ
ップのため１回以上の測定を必要とする。

また、情報の振幅符号化に多数の技術が開発され、その
若干につき以下に論じるが、振幅符号化は位相符号化に
比較して感度にロスがあるので、位相符号化のほうが望
ましい場合が多い。　上述の位相符号化技術は、大半が
パルス化した勾配磁界の適用に大きく依存する。これら
の勾配磁界は、典型的に音声周波数振動、高い電力供給
要件および重荷スイッチ要件を含む問題点の多い勾配コ
イルにより適用される。勾配磁界なしに使用できる位相
符号化技術のほうが有利であり、更に一般的に、従来の
ものより柔軟性が高いＲＦパルスを使用して、分解周波
数の全域にわたり連続的位相変動を得られる位相符号化
技術があれば有利である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、一般にＮＭＲ信号を発する原子核の共鳴周波
数範囲で、連続的位相変化をＲＦパルスが発生させる位
相符号化の技術を提供する。

本発明の態様の一つとして、低周波パルス勾配磁界を用
いることなく、位相符号化を可能にする技術がある。従
って、本発明により上述タイプの勾配コイルを付加せず
、在来の高分解分光計で位相符号化を行なうことができ
る。本発明は、更に勾配コイルなしに、在来のＮＭＲ結
像システムで使用可能な位相符号化技術も提供する。

一般に本発明は、ＮＭＲ情報の位相符号化が対象の原子
の共鳴周波数範囲で実質的に連続位相変化を生じさせる
一連のＲＦパルスを使って行える点の発見に基づいてい
る。

本発明の態様の一つは、更に周波数と忘もに変化する位
相または振幅スペクトルを伴う調整ＲＦパルスが、受信
信号のＮＭＲ情報の位相符号化に使える点の発見にも基
づいている。

本発明の更に別の態様は、原子核を励起状態にするＲＦ
パルスが位相符号化にも使えるというも発見に基づいて
いる。加えて、不均質ＲＦコイルで生じるＲＦ界磁勾配
は順次的に励起時にパルス化勾配磁界を適用することな
く、位相符号化に使用できる。

本発明に従って対象から位相符号化したＮＭＲ情報を検
索する方法は、位相符号化したＮＭＲ情報を得る対象内
の核の位相符号化、および位相符号化したＮＭＲ信号の
受信を含む。位相符号化は核の共鳴周波数範囲をカバー
する実質的に連続周波数を伴うＲＦパルスの適用を含み
、また共鳴周波数範囲で実質的な連続位相変動の発生も
含む。

位相符号化に使用するＲＦパルスは連続的範囲で、周波
数ととも線形変化するその大きさまたはその位相を伴う
調整パルスでもよい、ＲＦパルスは、その大きさおよび
位相スペクトルの定義、時変化する実および像成分を得
るための変換、および実および像成分で変調したＲＦパ
ルスの適用により得られる。

ＲＦパルスは対象にＲＦＦ配界磁を発生させるため、不
均質コイルに適用でき、勾配磁界は対象内でゼロ点を有
する。実施態様の一つにおいては、大きさが線形変化す
る調整ＲＦパルスを不均質コイルに適用する。

その他の目的、特色および利点も、図面および特許請求
の範囲とともに以下の説明により明らかである。

（実施例） 本発明の理解を助けるため、ＮＭＲ情報検索の一般的態
様を若干検討する。また、従来技術に使用された調整Ｒ
Ｆパルスの例の考察する。

第１図の系統図は、ＮＭＲ情報検索中に行なわれる基本
的機能を示す。枠（１０）内では、対象内の最低一部の
原子核を励起状態にするため、励起波形を対象に適用す
る。

励起波形は、基準共鳴周波数ｆ、を設定する静磁界に適
用し、その周辺で、核の共鳴周波数は化学シフトおよび
界磁不均質に起因する範囲で変化するが、共鳴周波数を
生じるパルス化勾配磁界も含んで位置に起因する範囲で
変化する。励起波形は、対象内の最低一部の原子核をＮ
ＭＲ信号が得られる励起状態に励起する適当なＲＦパル
スを含む。これは、対象の原子のスピン磁化軸を、すべ
てスタートの焦点位置にはめ込んで行ない、従って減衰
ＮＭＲ信号が得られる。更に付加的ＮＭＲ信号を得るた
め、付加波形を適用して、スピン磁化をおこすこともで
きる。

枠（２０）では、符号化波形を対象に適用して情報をＮ
ＭＲ信号に符号化する。これは、その空間位置に関する
情報を伴う励起原子核のスピン磁化。

ｆｏからその共鳴周波数の化学シフトまたは静的磁界の
不均質性を符号化することにより行なえる。

第１図は、枠（２０）内の符号化が枠（１０）内の励起
後に生じることを示すが、これは説明のためにすぎず、
本発明の一態様により、位相符号化はＲＦ励励起パルス
スシーケンス中にも生じ得る。

枠（１０）および（２０）において適用する波形は、対
象の核と相互作用して望みの効果を生じる。一般に各核
は、その構成および局部的磁界に依存する周波数で共鳴
するスピン・システムと考えられる。

従って、各スピン・システムは、事実上その共鳴周波数
で受信されるこれら入力波形を受けるにすぎない。その
周波数での波形の位相および振幅は。

そのスピン・システムのその後の応答を決定する。

このため、枠（１０）および（２０）で適用した波形は
スピン・システムに関する情報の励起および符号化を行
なう波形に加えて、局部的磁界を生じる波形を含むこと
ができる。

枠（１０）および（２０）で適用した波形の結果として
、枠（３０）ではＮＭＲ応答波形が発生する。この波形
は、対象内原子核のスピン・システムが前進してその励
起状態から減衰する際に生じる。

減衰プロセスでＲＦコイルにより受け、基準周波数で検
出し、サンプルを取り、その後の処理用にデータ・セッ
トに入れられる波形を生じる。振幅および位相情報が共
に得られれば、像を得るため、データ・セットを変換し
てフーリエ結像を行なえる。

その他、射影復元などの技術も、データ・セットから像
を得るのに使用できる。

受信したＮＭＲ信号波形が、空間情報を含まない場合で
も、これは対象に関する分光情報を得るため使用できる
。いずれにしても、枠（３０）内の出力波形の有用性は
、有用情報が枠（２０）内の原子核のスピン・システム
に符号化されたか否かにかかっている。

第２図及び第３図は、入力波形をいかに対象に適用でき
るかの例を示す。特に第２図および第３図は、調整励起
、すなわち本発明の若干の実施態様に使用される特定タ
イプの入力波形をいかにＮＭＲ結像に使用して、スライ
ス像を結ぶべき対象の特定部分を選択するかを示す。

第２図は、スライス用調整励起の定義と発生の方法を示
す。第２図の左は、希望する励起パルスのスペクトル・
グラフで、大きさスペクトルおよび位置スペクトルを含
み、いずれも周波数範囲をカバーする。

第２図で関心の周波数は、低限ｆ、と上限ｆｂ間の狭い
周波数帯で、この帯域内では大きさスペクトルは、一定
値を有するので、ｆ、ｌと１９間の各周波数について信
号の大きさは同一である。しかし位相は、すべての周波
数でゼロであるから、位相スペクトルは全く平らである
。

フーリエ変換により、量および位相スペクトルは第２図
の右に示す実および仮想成分に変換できる。これら成分
は、ピー・マンスフイールド（Ｐ。

Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ）　、エイ・エイ・モーズレ−（Ａ
、Ａ。

Ｍａｕｄｓｌｅｙ）　、ティー・ベインズ（Ｔ　、　Ｂ
　ａｉｎｓ）のｒＮＭＲによる高速スキャン陽子密度結
像（Ｆ　ａｓｔＳｃａｎ　　Ｐｒｏｔｏｎ　Ｄｅｎｓｉ
ｔｙ　Ｉ＋ｎａｇｉｎｇ　　ｂｙ　ＮＭＲ）Ｊ（ジャー
ナル・オブ・フィジックス・イー（Ｊ　Ｈｒｎａｌｏｆ
　　Ｐ　ｈｙｓｉｃｓ　　Ｅ　）、サイエンティフィッ
ク・インスツルメンツ（Ｓ　ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　　Ｉ
　ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）第９巻、１９７６年、２７１
〜２７８頁、２７２〜２７３頁）、および第４図に示す
方法で対象に適用できる。

第２図の右に示す実および仮想の両成分で変調したＲＦ
パルスの適用により、調整励起パルスが。

第２図の左に示すような量および位相スペクトルをもつ
対象の原子核に適用される。

第３図は、第２図の調整ＲＦパルスが、対象のスライス
の原子のみを励起する選択的励起パルスとしていかに適
用されるかを示す。一般に対象はＺ軸沿いに向く静的磁
界に従い、第３図に示すように、Ｚ方向に変化するパル
ス化界磁勾配Ｇの適用は、対象の原子核をバイアスさせ
るので、Ｚ軸沿いの各Ｚ値で核のスライスは、対応する
共鳴周波数ＦＫを有する。

従って、第２図に示す調整パルスの実および仮想成分を
、第３図に示すように、Ｇｌ中に適用する場合、ｆ４が
ｆｌより太きくｆｂより小さい範囲内の核のみが励起さ
れる。この範囲が、Ｚ９と２５間のスライスということ
ができ、そこでのＺの値ｆ１Ｌは、それぞれｆ９とｆｂ
に等しい。

第３図に示すように、その場合のＧｌは逆にもなり、Ｇ
えの負部分の振幅の全体が正部分の振幅の全体の２分の
１に等しい場合に自由誘導減衰（Ｆ　Ｉ　Ｄ）信号が発
生する。ただし、調整ＲＦパルスをＧ２勾配の正部分の
中心に適用したと仮定する。

しかし、このＦＩＤ信号は、対象の選定スライス内の原
子からのみ発生し、また適切な空間符号化により、その
スライスのサイズに関してＦＩＤ信号を符号化して、ス
ライスの像を得ることができる。

第２図と第３図は、調整パルスを選択的励起パルスとし
て使用したことを示し、選択的パルスについての変化は
、エイ・エイ・モーズレ−（Ａ　、　Ａ　、　Ｍａｕｄ
ｓｌｃｙ）の「多重線走査スピン密度結像（ＭｕＩｔｉ
ｐｌｅ−Ｌｉｎｅ−８ｃａｎｎｉｎｇ　５ｐｉｎ　Ｄｅ
ｎｓｉｔｙＩ　ｍａｇｉｎｇ）　Ｊ　ｔジャーナル・オ
ブ・マグネティック・レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　　
ｏｆ　　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）第
４１巻、１９８０年、１１２〜１２６頁、１１９〜１２
１頁に詳しい。

しかし、これら従来技術は、調整ＲＦパルスが本発明に
おけるように、順次的にＮＭＲ情報の位相符号化に使用
する可能性を認めていない。下達のように、調！ＰＪＲ
Ｆパルス、およびその他のパルスは、−団の原子核の共
鳴周波数範囲で実質的に連続位相変化を生じさせること
により、対象に関するＮＭＲ情報の位相符号化に順次適
用できることが明らかなった。

（調整したＲＦ符号化パルス） 第４Ａ図および第４Ｂ図は、本発明によって情報の位相
符号化に順次使用できる２例の、ｔｌｆ整ＲＦパルスを
示すスペクトル線図である。この線図は、有界連続範囲
内の周波数をもつ調整ＲＦパルスが、位相または大きさ
がその範囲内では一定であり、また他方のスペクトル−
大きさまたは位相−が関連する原子核の共鳴周波数の範
囲をカバーする連続範囲では、直線的に変化する点に基
づいている。

第４Ａ図は、本発明により順次的に使用される振幅また
は大きさ変形の調１ｆｆｉＲＦパルスを示す。振幅変形
パルスは、低周波数ｆ、から高周波ｆｂまでの連続範囲
にわたる周波数を含む。

第４Ａ図において、中心周波数の振幅はゼロであるが、
スペクトルは、大きさが連続範囲につき線形変化すると
すれば、すべて正またはすべて負の大きさをもち得る。

位相は、連続範囲にわたり一定である。第４Ａ図のスペ
クトルをもつ調整ＲＦパルスを適用すれば、局部的磁界
がｆ　よりやや大きい共鳴周波数ｆ　となる核は、ｆ　
よりやや小さい共鳴周波数ｆ　をもつ核とは反対方向に
回転する。振幅がゼロとなるｆ　とｆ　の中間周波数で
共鳴する核は影響されない。

第７図につき上述するように、９０＠励起パルスを、そ
の後に適用すれば、各原子核の局部的磁界次第で位相の
異なる核スピン・システムからの寄与を組合せたＮＭＲ
信号が得られる。

第４Ｂ図は、ｆ　およびｆ間の連続範囲の周波数も含む
位相変形調整ＲＦパルスを示す。これらの周波数はすべ
て大きさが等しく、この範囲外の周波数は第４図に示す
ように大きさがゼロである。

しかし、位相はｆ　およびｆ　の範囲で線形に変化する
。

位相は、第４ａＢ図に示すものより広いまたは狭い範囲
で変化し得る。しかし第４Ａ図で明らかなように、対象
の原子核は、核の共鳴周波数によって位相シフトする。

第２図に関して述べたように、第４Ａ図および第４Ｂ図
に示す各スペクトルは、変換して実および仮想成分を得
られ、従って、第５Ａ図と第５Ｂ図に示すように適用し
たＲＦパルスの変調に使用できる６°　第５Ａ図に示す
簡単な例では、第４Ａ図に示すものと同様なスペクトル
をもつ調整ＲＦパルスの後に、９０°励起パルスがＦＩ
Ｄ信号となり、その空間情報は、勾配Ｇ中に９０°励起
パルスを伴って適用した調！ＩＩＲＦパルスにより位相
符号化される。

この技術を、第７図について以下説明する。

調９１ＲＦパルスの適用中に局部的磁界に空間勾配がな
ければ、空間符号化は生じないが、化学シフト情報また
は磁界不均質情報の分光符号化は行なわれる。

第５Ｂ図に示す例では、第４Ｂ図に示すものと同様なス
ペクトルをもつ調整１８０°再焦点パルスはエコー信号
となり、その分光情報は位相符号化される。予備観測勾
配（Ｐ　ｒｏｏｂｓｅｒｖａｔ１０ｎ　ｇｒａｄｉｅｎ
ｔ）Ｇは再焦点パルスの前に適用されるので、エコー信
号は、その後の観測パルスＧの中心で発生する。

このエコー信号をサンプルにとり、サンプルをその後に
変換するデータセットに入れれば、対象に関する分光情
報はサンプル信号の位相から得られる。

第５Ｂ図のパルス・シーケンスは１分光符号化に使用す
るものではあるが、調整した再焦点パルス中にパルス化
した磁界勾配を適用することで、空間符号化にも使用で
きる。しかし、勾配は、観測に使用する勾配Ｇに対し直
交する必要がある。

一般に空間符号化は、ＮＭＲ結像用に行なうべきであり
、ここでは、ＮＭＲ結像用技術について更に縮尺する。

（ＮＭＲ結像） 上述のように、ＮＭＲ結像には空間符号化が必要である
。換言すれば、特定部分のＮＭＲ信号を発生する核の位
置は、その信号に符号化して核の位置の解像を可能にす
る必要がある。既述の通りフーリエ変換を使った従来の
空間符号化技術は一般にパルス勾配磁界の適用を必要と
する。

しかし、本発明に従ってＲＦパルスを適用する方法では
、多彩な結像技術があれば、上述する調整パルスなどの
ＲＦパルスも、パルス化した勾配磁界とともに使用でき
るとはいえ、勾配磁界なしに連続的位相符号化が可能と
なる。

パルス化した勾配磁界なしで、空間符号化を行なうには
、何らか別の方法で局部的スピン作用を変調する必要が
ある。局部的スピン作用の必要な変化は、結像領域にＲ
Ｆ磁界勾配を生じさせる適切なＲＦコイルで与えること
ができる。

ＲＦ磁界勾配をもたらすＲＦコイルは、ディー・アイ・
ホールト（Ｄ、　Ｉ　、Ｈｏｕｌｔ）の「回転フレーム
くびき図法（Ｒｏｔａｔｉｎｇ　　Ｆ　ｒａｍｅ　　Ｚ
　ｅｕｇ＋＋＋ａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ｊ［ジャーナル・
オブ・マグネティック・レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　
　ｏｆ　　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）
コ第３３巻、１９７９年、１８３乃至１９７頁で論じら
れているように、振幅符号化を使用した結像の「回転フ
レーム」法における励起パルスの適用に利用されてきた
。本発明のこの態様は、このようなコイルを利用して、
ＮＭＲ結像用に位相符号化を行うものである。

第６Ａ図は、ＲＦ勾配磁界の適用に使用できるＲＦコイ
ル構造を示す。

第６Ｂ図は、第６Ａ図のコイル構造に適用されるパルス
・シーケンスのタイミング図であり、第７図は、ＲＦ勾
配磁界が結像する対象の体積要素に及ぼす影響を示す。

類似の技術は、ここに参考までに引用した米国特許出願
第　　　号（アトーニ一番号旧０３６４）に記述がある
。

第６Ａ図に示すコイル配量は、ＡおよびＢの両ＲＩ７コ
イルを含む。コイルＡは、第６Ａ図に示すように、均質
ＲＦ磁界をＹ方向に生じる２つの半割部（４０）　（５
０）を有するサドル形コイルで、コイルＢは、例えばＸ
方向に線形勾配が可能な不均質磁界を生じる両生分割部
（６０）および（７０）を有する。

コイルＢは、コイルＡと同様に単なる標準ＲＦコイルと
してもよいが、コイル割動部（６０）および（７０）の
中間点でゼロ磁界を生じるように配線し直してもよい。

コイルＡとコイルＢは、第６Ａ図で直交するが、直交の
必要はなく、代わりに同一軸上にあってもよい。更に付
加的コイルを、別の方向に設け、その各別方向沿いに不
均質ＲＦ磁界を作ることもできる。

結像すべき対象（８０）を、第６Ａ図でコイル間に示す
が、これは、スピン磁化核の３つの小体積要素Ａ、Ｂ、
Ｃを含む。

第６Ｂ図は、位相符号化のため、第６Ａ図のコイルを使
用した簡単なパルス・シーケンスを示す。不均質符号化
パルスを、まず広い周波数帯域で適用する。次いで、均
質の９０°励起パルスを適用してＦＩＤ信号を得る。上
述のように、ＦＩＤ信号の位相符号化パルスは、最初の
パルスを符号化パルスというが、これら両パルスを適用
した場合にのみ完全となる。

第７図は、第６Ａ、８図のＲＦパルス・シーケンスが、
各体積要素Ａ、Ｂ、Ｃのスピン磁化の及ぼす影響を示す
。同様の効果は、第５Ａ図のパルス・シーケンスからも
生じるが、その場合、第６Ｂ図に示すように、調整符号
化パルスには、位相内の励起パルスに９０°先んじる。

第７図の第１ラインで３つの体積要素は、２′軸沿いに
向き、その位置は、Ｚ′細軸上静磁界の結果として得ら
れる。次いで、第７図の第２ラインで示すように、コイ
ルＢに適用するＲＦパルスは、体積要素の一部でスピン
方向を変える。

ＲＦ基準周波数ｆ。で基準回転フレームにおけるスピン
作用に関して、このパルスはＸ′軸沿いに適用し、任意
に位相ゼロとする。その結果、体積要素Ａのスピン軸は
正Ｙ″軸方向に回転し、体積要素Ｃのスピン軸は負り′
軸方、向に逆回転する。

体積要素Ｂのスピン軸は、上述のように、コイル半割部
（６０）および（７０）間の中心点でゼロＲＦ磁界が生
じるので、影響を受けない。

第７図で明らかなように、各体積要素内のスピン軸の方
向は、Ｘ′軸沿いの他の点で体積要素のスピン軸方向と
は異なるので、スピン軸方向に空間変化が生じる。

コイルＢに適用した符号化パルスの終了直後に、第７図
の第３ラインに示すように、コイルＡに９０°励起パル
スを適用する。このパルスは、Ｘ′軸に対し９０°の位
相でＹ″軸沿に適用するので、すべてのスピン軸Ｙ’−
Ｚ’面からｘ’−ｙ’面に変更させる。しかし、スピン
は位相の異なる平面ｘ’−ｙ’面に向き１位相符号化が
効果的に完了する。

更に、第５Ａ図につき上述したように、励起された核が
崩壊して、ＦＩＤ信号を発生する。このＦＩＤは、受信
コイルで検出し、第６Ａ図のコイルＡは受信コイルとし
て好適である。

第８図乃至第１０図は、上述の基礎的位相符号化を利用
したより複雑なシーケンスを示す。

第８図は、不均質ＲＦコイルに広帯域符号化パルスを適
用するシーケンスを示す。

第９図は、線形変化する調整ＲＦパルスをパルス化した
磁界勾配のなかで均質コイルに適用するシーケンスに示
す。

第１０図は、スライス選択的調整ＲＦパルスを勾耐磁界
のなかで不均質コイルに適用するシーケンスを示す。

従って、第８図及び第９図のシーケンスは３次元結像に
利用でき、一方、第１０図のシーケンスは。

２次元結像に利用できる。

第８図のパルス・シーケンスは、第６Ａ図のコイルＢに
似た３つの不均質ＲＦコイルを使用して、パルス化した
勾配磁界なしに３次元の分光結像を得る。その代わりに
、広帯域のＲＦ符号化パルスを、３つの不均質コイルに
適用して３つの空間次元にそれぞれに振幅変化を与える
。

第８図でパルスは、シーケンスで示すが、すべて同時に
適用できる。これらのパルスは、第８図に示すように、
回転フレーム内でＸ′軸沿いに、すなわちゼロに等しい
位相で適用され、その後、９０″励起パルスをＹ′軸沿
いに、すなわち、９０°に等しい位相で適用し、すべて
のスピンをＸ’−Ｙ’平面に入れて、第７図に示すよう
に、位相符号化を完了する。

その結果、分光情報ならびに３次元空間情報を含むＦＩ
Ｄ信号が得られる。この信号は、サンプルにとってデー
タセットに入れられる。しかし、結像用の完全なデータ
セットを得るには、振幅の異なるパルスを、第８図に示
すように、フーリエ結像技術により適用する必要がある
。完全なデータセットからは、分光情報を伴う３次元像
が、フーリエ変換などの変換により得られる。

第８図のシーケンスは、広帯域ＲＦ符号化パルスを多く
の振幅で適用する必要があるので、必要な測定およびそ
の後のデータ処理に要する時間は。

大半のＮＭＲ結像方式の場合より大きい。

第８図のシーケンスは、ナトリウム緩和の観測および化
学シフト情報には有利である。この場合、短いＴ２崩壊
時間から得る貢献の観察が望ましく、またこれは、ＦＩ
Ｄの直接観測により可能となり、普通フーリエ結像に使
うより、一般的なスピン・エコー技術では不可能である
。更にナトリウムの短いＴ１崩壊時間は、連続測定間の
短い反復期間を可能にし、多数の測定をより容易に行え
る。

しかし、同時に１２時間は、比較的短いので、観測に先
がち、ＲＦ位相符号化パルス中に生じる緩和効果は、そ
の後の処理で考慮する必要がある。

第９図は、第８図のものに類似するパルスおよび勾配切
換えシーケンスを示すが、調整振幅パルスは、各パルス
化磁界勾配Ｇ＜、ＧＹおよびＧ２中に適用する。この実
施態様では、振幅の異なるパルスを均質な磁界分布を生
じる単−ＲＦコイルで適用する。

再び３つの振幅が異なるパルスを同一位相で適用するの
で、パルスは、すべてＸ′軸沿いに適用される。その後
に９０″励起パルスをＹ′軸沿いに。

すなわち振幅が異なるパルスを伴う位相から９０″に適
用するので、励起パルスはスピンを第７図に示すように
Ｘ’　−Ｙ　’面に動かす。

位相符号化は、振幅の異なる各パルスに使用する利得の
変更、各パルス化勾配磁界に対する勾配強さの変更、ま
たは振幅が異なるパルスの大きさスペクトルにおける単
位周波数あたり位相変化の変更により、連続的測定のた
め増加できる。

第８図に示すように、得たＦＩＤはサンプルにとってデ
ータセットに入れられ、このパルスおよび勾配切換えシ
ーケンスは、ナトリウムの化学シフト観察にも適切であ
るが、ここでも、位相符号化中の緩和効果は考慮しなけ
ればならない。

第１０図も１本発明の振幅変化パルス適用例であるが、
この場合は、多面的２次元結像を行なうもので、２次元
マルチスライス結像ともいう。調整した振幅変化パルス
およびその後の調！１９０°励起パルスを適用して対象
の限定領域を選択し、３次元よりむしろ２次元像を得る
が、これは、Ｇ軸沿いにスライス選択的勾配の中でこれ
らのパルスを適用して行なわれる。

まず、振幅変化パルスをコイルＢに適用し、スタイ中の
原子核に影響を及はすＲＦ磁界勾配を発生させ、次に均
質９０°励起パルスをコイルＡに適用して、スライス中
のスピン軸をＸ’−Ｙ’面に入れる。勾配Ｇの予備観測
パルスを適用し、次いで１８０’再焦点化パルスをＸ′
軸沿いにコイルＡに適用して、Ｇで、その後の観測勾配
パルス中に認めたスピンエコーが得られる。

この場合も、完全なデータセットは振幅変化パルスに使
用する利得、選択的勾配パルス強さまたは振幅変化パル
スの単位周波数あたり位相変化の変更により得ることが
できる。更に、このパルスおよび勾配切換えシーケンス
は、３次元結像で変化可能で、あるいは遅れた時期に付
加的スピンエコー信号が得られる。

第８．９および１０図のパルスおよび勾配切換えシーケ
ンスは、本発明に従ってＲＦパルスを利用する多数の可
能な位相符号化シーケンスの数少ない例にすぎない。

本発明による位相符号化技術は１表面コイルとでも利用
でき、上述のように磁界勾配コイルおよび電源をフル装
備することなく、市販の高分解度分光システムに結像用
に使用可能である。

第４Ｂ図に示すように、スペクトルを伴う調整位相変化
パルスは、第８図ないし第１０図のシーケンスには使用
しないが、位相符号化の特定例にも使用できる。

一つの空間軸に沿う位相変化パルスは、直交軸沿いに空
間選択できないので、このパルスは、マルチスライス結
像にはあまり適さない。しかし、分光情報の位相符号化
とともにスライス選択を可能にするため、遅延選択的再
焦点化パルスを使用する単面分光結像や容量結像には有
効である。

第５Ｂ図のシーケンスは調整した非選択的位相変化の［
１０’再焦点パルスを使用するが、スライス選択のため
変更可能である。位相変化９０’励起パルスは、分光情
報の位相符号化にも適用でき、後でスライス選択または
付加的空間符号化を行なう。

（その他） 上述のように、ＲＦパルスは空間および分光情報の位相
符号化に多彩なシーケンスで利用できる。

調整ＲＦパルスを使う場合、各符号化次元における分解
は、パルスの周波数範囲にわたり変化する大きさまたは
位相を任意に変更できる点で、ソフトウェアにプログラ
ム可能である。

パルス化した磁界勾配を使用する従来のフーリエ結像に
おいては、符号化次元での空間解像度は、実施する独立
位相符号化測定の回数に直接依存し、またこの解像度は
、その次元につき一定であるから、解像度を高めて限定
領域を結像することができない。

しかし、調整ＲＦパルスを使用すれば、点あたり位相符
号化増分を選択領域につき高めるようプログラム可能で
、従って、一種の「ズーム」動力を与えれば、各種の空
間解像度で像を得ることが可能になる。

一般に、以上の説明は空間および分光情報の位相符号化
に関するものである。しかし、ＲＦパルスは対象内の流
体速度を識別する情報など、その他のタイプの情報の符
号化にも利用できる。これは、空間的に関係する励起お
よび再焦点化パルスの適用で生じる差異の測定により行
なう。

本発明を、複数の実施態様について説明してきたが、こ
の分野の専門家には、他の多くの変化例が今や明らかで
あろう。従って、本発明は、ここに示す特定の開示に限
定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限
定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＮＭＲ情報検索における操作シーケンスを示
すフローチャートである。 第２図は、ＮＭＲ情報検索中に従来使用されるパルスの
スペクトル図、および実・仮想成分を示す。 第３図は、第２図の調整パルスを使用するＮＭＲ結像用
パルス・シーケンスを示すタイミング図である。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、本発明による位相符号化シー
ケンスに使用する２つの調整ＲＦパルスの大きさ、およ
び位相スペクトルを示すスペクトル図である。 第５Ａ図は、位相符号化シーケンスにおける調整ＲＦパ
ルスの適用を示すタイミング図である。 第５Ｂ図は、位相符号化シーケンスにおける別の調ｆｉ
ＲＦパルスの適用を示すタイミング図である。 第６Ａ図は、ＲＦパルスの適用に使用するＲＦコイルの
配置を示す略図である。 第６Ｂ図は、情報の位相符号化を可能にする第６Ａ図の
コイルに、ＲＦパルス・シーケンス適用を示すタイミン
グ図である。 第７図は、第６Ｂ図のＲＦパルス・シーケンスの適用が
各スピン磁化に及ぼす効果を示す略図である。 第８図は、パルス化勾配磁界の適用なしにＮＭＲ結像を
行なうパルス・シーケンスを示す。 第９図は、パルス化勾配磁界とともに調整ＲＦパルスを
使用可能なＮＭＲ結像用の別のパルス・シーケンスを示
す。 第１０図は、調整ＲＦ励起パルスおよびＲＦ磁界勾配を
使用する２次元ＮＭＲ結像用パルス・シーケンスを示す
。 （１０）　（２０）　（３０）枠 （４０）　（５０）　（６０）　（７０）半割部（８０
）対象 特許出願人代理人弁理士竹　沢　荘　７図面の浄書（内
容に変更なし） 一一：＝ど−＝「２＝ラーー：チー　　　　カヒ来１炙
〆デ一二一一５ΔＡ− ６Ｆ−一− 一：ミミＣ＞ｍｆｙＡ。 −二一−ｃ＞＝’１ 一二−ｒ４玉ＩＤ＝ 手続補正帯動式） ％式％ ２、発明の名称　　ＮＭＲ信号受信方法３、補正をする
者 （２）委任状及びその訳文 （３）明細書全文 （４）図　面 別紙の通り（内容に変更なし）

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （１）位相符号化したＮＭＲ信号を得るため自体に位相
   符号化原子核を含み、この位相符号化の段階は、核の共
   鳴周波数範囲をカバーする実質的に連続周波数範囲を伴
   うＲＦパルスの適用を含み、更に共鳴周波数の範囲で、
   実質的に連続位相変化の生成も含む対象から位相符号化
   したＮＭＲ情報を検索し、また位相符号化したＮＭＲ信
   号受信方法。
2. （２）ＲＦパルス適用のサブステップが、周波数範囲の
   各周波数でそれぞれの大きさおよびそれぞれの位相を伴
   うＲＦパルスの適用を含み、それぞれの大きさおよびそ
   れぞれの位相の１つが、周波数とともに変化する特許請
   求の範囲第（１）項に記載の方法。
3. （３）周波数範囲の周波数のそれぞれの位相が、周波数
   とともに変化する特許請求の第（２）項に記載の方法。
4. （４）周波数範囲の周波数のそれぞれの大きさが、すべ
   て等しい特許請求の範囲第（３）項に記載の方法。
5. （５）周波数範囲の周波数のそれぞれの大きさが、周波
   数とともに変化する特許請求の範囲第（２）項に記載の
   方法。
6. （６）周波数範囲の周波数のそれぞれの位相が、すべて
   等しい特許請求の範囲第（５）項に記載の方法。
7. （７）ＲＦパルス適用のサブステップが、対象にＲＦ勾
   配場を得るため不均質コイルへのＲＦパルス適用を含む
   特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
8. （８）対象内の１点でＲＦ勾配場がゼロとなる特許請求
   の範囲第（７）項に記載の方法。
9. （９）不均質コイルに適用したＲＦパルスが、周波数範
   囲でそれぞれの大きさをもち、それぞれの大きさが、周
   波数とともに変化する特許請求の範囲第（７）項に記載
   の方法。
10. （１０）位相符号化のステップが、核のスピン軸を静磁
    場に対し横配向とするため励起パルスの適用を含み、従
    って横配向の位相変動をもたらす特許請求の範囲第（１
    ）項に記載の方法。
11. （１１）ＲＦパルス適用のサブステップが、周波数範囲
    の各周波数で、それぞれの大きさおよびそれぞれの位相
    を伴うＲＦパルスの適用を含み、それぞれの大きさおよ
    びそれぞれの位相が周波数とともに変化する特許請求の
    範囲第（１０）項に記載の方法。
12. （１２）ＲＦパルス適用のサブステップが、対象にＲＦ
    勾配場を生じるため不均質コイルへのＲＦパルスの適用
    を含む特許請求の範囲第（１０）項に記載の方法。
13. （１３）位相符号化核のステップが、核に関する位相符
    号化の空間情報を含み、位相符号化したＮＭＲ信号が更
    に核に関する分光器情報を含み、ＮＭＲ信号受信ステッ
    プが、空間および分光器の両信号交信を含む特許請求の
    範囲第（１）項に記載の方法。
14. （１４）ＲＦパルス適用のサブステップが、周波数範囲
    の各周波数でそれぞれの大きさと、それぞれの位相を伴
    うＲＦパルスの適用を含み、それぞれの大きさと、それ
    ぞれの位相が、周波数とともに変化する特許請求の範囲
    第（１３）項に記載の方法。
15. （１５）ＲＦパルス適用のサブステップが、対象のＲＦ
    勾配場を得るため不均質コイルへのＲＦパルス適用を含
    む特許請求の範囲第（１３）項に記載の方法。
16. （１６）位相符号化したＮＭＲ信号を得るため、対象内
    の位相符号化核（ＲＦパルスは、複数の周波数を含み、
    パルスの各周波数は、それぞれの大きさとそれぞれの位
    相をもち、それぞれの大きさとそれぞれの位相の１つは
    周波数とともに変化する。）を含む対象からの位相符号
    化したＮＭＲ情報を検索し、更に位相符号化したＮＭＲ
    信号受信方法。
17. （１７）ＲＦパルスの周波数が、周波数の連続範囲をカ
    バーし、連続範囲内周波数のそれぞれの位相が、周波数
    とともに変化する特許請求の範囲第（１６）項に記載の
    方法。
18. （１８）連続範囲の周波数がすべて等しいそれぞれの大
    きさを有する特許請求の範囲第（１７）項に記載の方法
    。
19. （１９）ＲＦパルスの周波数が連続範囲の周波数をカバ
    ーし、連続範囲内周波数のそれぞれの大きさが周波数と
    ともに変化する特許請求の範囲第（１６）項に記載の方
    法。
20. （２０）連続範囲の周波数が、すべて同じ位相を有する
    特許請求の範囲第（１９）項に記載の方法。
21. （２１）時変化する実および仮想成分を得るため、更に
    周波数のそれぞれの大きさおよび位相の定義および定義
    したそれぞれの大きさおよび位相の変換を含み、ＲＦパ
    ルスの適用が、実および仮想成分で変調したＲＦパルス
    の適用を含む特許請求の範囲第（１６）項に記載の方法
    。