JPS6368151A - 磁気共鳴映像法 - 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］ この発明は、Ｎ　Ｍ　Ｒ（核磁気共鳴）現象を用いた磁
気共鳴映像法、特に異なる化学シフトを有する水と脂肪
像等を分離できる化学シフトの映像法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 第３図には、例えば第２５回日本ＭＥ学会大会（１９８
６年４月）において発表された、［横緩和の影響ご低減
した’ＨＮＭＲ化学シフトイメージング」、医用電子と
生体工学、第２４巻、特別号、３−Ｐ＾−１２、第５６
１頁に記載されている、従来の化学シフト映像法に関す
るパルスシーケンス図が示されている。

図においてＲｆは高周波磁場パルスであり、（１）は９
０°パルス、（２）は１８０°パルスで、核スピンをそ
れぞれ９０°もしくは１８０°回転させる。Ｇｘ、Ｇｙ
はそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向の傾斜磁場パルスで
あり、（３）は位相変調（位相エンコード）、（５）は
周波数変調（周波数エンコード）をそれぞれ信号に付与
するパルスである。また、（４）は位相の乱れを補償す
るために印加される。ＮＭＲはＮＭＲ信号であり、（６
）で示されている。

第３図において、位相の乱れを補正するためのパルス（
４）と周波数変調用のパルス（５）の斜線の面積Ｓ　１
　、Ｓ　２が相等しくなる時刻、すなわち１８０゜パル
ス（２）の最大値を与える時刻からτｂ？＆に、Ｎ　Ｍ
　Ｒ信号（６）が再結像されて最大値を持つ、９０゛パ
ルス（１）と１８０゛パルス（２）のピーク値の間の時
間をτａとして、 τ＝τｂ−τａ とする、２つの化学シフトをσ３、σ３、核磁気回転比
をγ、２つの化学シフトを持つスピンの位相差をθとす
ると、 θ＝γ（σ、−σ、）τ である、θ−９０°となるようにτを選ぶことにより、
再構成画像の実部と虚部に異なる化学シフトの時間共鳴
画像を分離できる。この方法は、「ＮＭＲ化学シフト像
の実部像と虚部像への分離」電子通信学会技術報告（信
学技報）ＭＢＥ８５−４４、第３３頁以降に詳細に記載
されている。τの値は静磁場強度Ｂ０が低いと延長され
、例えば３．５　ｐｐ−の化学シフト差を有する水と脂
肪の化学シフト像を分離する時、Ｂ、＝０．５Ｔ（テス
ラ）の時τ＝　３．５　ｍ５ｅｃに対して、Ｂ、−０，
ＩＴならばτ＝　１７．５　ｍ５ｅｃ、となり、信号を
受信するまでの時間（エコータイム）が太きくなる。こ
のようなエコータイムの延長により、緩和時間が強調さ
れた化学シフト像が得られる。

本来、化学シフトの密度像を得たい場合、これは望まし
くない、これを克服するために、θを９０°より小さく
して実施することが、上記第２５回日本ＭＥ学会大会で
発表された［横緩和の影響を低減しな’ＨＮＭＲ化学シ
フトイメージング」に記載されている。すなわち、任官
のθに対して静磁場の不均一による位相誤差を補正した
後の再構成画像Ｓ　（ｘ、ｙ）は。

Ｓ　　（ｘ、ｙ）　　＝　　ｐ　　＋（ｘ、ｙ）＋　　
ｐ　　２（ｘ、ｙ）ｅｘｐ（ｊθ　）＝ρＩ（ｘｌｙ）
＋ρ２（ｘ、ｙ）ｃｏｓθ＋　ｊρｚ（ｘ、ｙ）ｓｉｎ
θ で与えられる。

、′、　　ρ２（Ｘ、ｙ）　＝　（Ｉ　Ｉｌ［Ｓ　（ｘ
、ｙ）］）／　ｓｉｎθｐ　＋（ｘｌｙ）＝　Ｒｅｌ：
Ｓ　（ｘ、ｙ）］　　ｐｐｚ（ｘ、ｙ）ｃｏｓθここで
、Ｒｅ［Ｓ　（ｘ、ｙ）］、Ｉ　ｎ［ｓ　（ｘ、ｙ）］
はそれぞれＳ　（ｘ、ｙ）の実部、虚部を表す。θ＝９
０゛に比べて、θ＝＝３０°とするとτは３０／９０倍
、すなわち３３％に低減できる。しかしこの時、Ｓ　（
ｘ、ｙ）の虚部像は、ρ＝（ｘ、ｙ）からρ２ｓｉ口θ
となり画像強度が５ｉｎ３０”、すなわち２分の１にな
る。背景ノイズは一定なのでこれは画質低下を意味する
。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の化学シフトを分離する磁気共鳴映像法は以上のよ
うに構成されているので、低い静磁場に対しては雑音の
影響を受は易くなり、画質が低下する等の問題点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、雑音等の影響を受けにくく、画質の低下しな
い磁気共鳴映像法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る磁気共鳴映像法は、１８０°パルスを用
いずに、第１の傾斜磁場の下で高周波磁場パルスを印加
し、ある厚さのスライス内のスピンを励起後、第１、第
２、第３の傾斜磁場を印加して、その後第３の傾斜磁賜
を反転して信号を再結像させる際、２つの化学シフトに
対するスピンの位相差が９０”となる時刻で再結像させ
るものである。

［作用］ この発明における磁気共鳴映像法においては、傾斜！ｉ
！場を反転させてＮ　Ｍ　Ｒ信号（スピンエコー信号）
を得て、これを用いて各化学シフトの分離を行うように
した。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する１本発
明を実施する装置としては、従来の装置を使うことがで
き、計算機およびシーケンス制御装置内のプログラムに
より実施する０例えば任意の断層面に対し垂直な方向、
すなわちＺ軸に沿って静磁場Ｂ０を得ると共に、Ｚ軸に
垂直なＹ軸もしくはＹ軸に沿って高周波パルスの送受信
を行う。

受信方法は、９０″位相の異なるｃｏｓ成分とｓｉｎ成
分の両者を測定するＱ　Ｄ　（Ｑ　ｕａｄｒａｔｕｒｅ
　Ｄ　ｅｔｅｃｔｉｏｎ）法を用いて信号処理を行う、
さらに、静磁場Ｂ０に対して、互いに直交するＸ、Ｙ、
Ｚ方向にそれぞれ傾斜磁場Ｇ　ｘ　、Ｇ　ｙ　、Ｇ　ｚ
を形成するためのコイルが設けられる。この種の装置は
、例えば医療情報学（１９８５年）、第５巻、第３号、
第２４５頁記載されている。

第１ｔ２１において、Ｒ「は高周波磁場パルスであり、
（１）は９０°パルスである。Ｇｚ、Ｇｘ、Ｇｙはそれ
ぞれＺ軸、Ｙ軸、Ｙ軸方向の傾斜磁場である、それぞれ
第１、第２、第３の傾斜磁場であり、第１の傾斜磁場は
パルス（７）および（８）で、第２の傾斜磁場はパルス
（３）で、第３の傾斜磁場はパルス（９）および（１０
）で示されている。また、Ｎ　Ｍ　Ｒ１およびＮＭＲ２
はそれぞれＮＭＲ信号の吸収成分および分散成分であり
、それぞれパルス（６ａ）および（６ｂ）で示されてい
る。τは９０”パルス（１）のピーク時刻と、Ｎ　Ｍ　
Ｒ信号の吸収成分を示すパルス（６ａ）のピーク時刻の
間の時間（エコータイム）である、また、パルス（７）
と（８）、（９）と（１ｏ）の斜線部の面積はＳ　３−
３　＋、Ｓ　ｓ＝　Ｓ　４となっている。

次に第２図に示したフローチャートに従って動作につい
て説明する。パルス（７）で示される第１の傾斜磁場Ｇ
ｚの下で、高周波１ｉｆｌ場Ｒｒの９０”パルス（１）
を印加する。これによりＺ方向にある厚さを有するスラ
イス内の核スピンを励起することができる（ステップＳ
１に相当する）０次に第１の傾斜磁場Ｇｚを反転し、パ
ルス（８）によりＺ方向の位相の乱れを補正しておく０
位相の乱れは印加した傾斜磁場の面積に比例するので、
Ｓ　３　＝　３４とすればよい、同時に、パルス（３）
で示される位相変調用の第２の傾斜磁場Ｇｘを印加する
。これにより、後でｖＡ察するＮＭＲ信号に位相を付与
する。なお、。

付与される位相量はパルス（３）の面積に比例する。

また、パルス（１０）で示される高周波調整用の第３の
傾斜磁場Ｇｙの下でスピンエコー信号を観察するために
、パルス（９）で示される逆磁性の傾斜磁場をあらかじ
め印加しておく（ステップｓ２に相当する）、そしてそ
の後筒３の傾斜磁４　Ｇ　ｙを反転させる（ステップＳ
３に相当する）６時刻τでスピンエコー信号としてＮ　
Ｍ　Ｒ信号を再結像する。この時Ｓ　ｓ−３ｓとなるよ
うに、第２の傾斜磁場Ｇｙの印加タイミングやパルス（
９）および（１ｏ）の振幅を決めておく（ステップＳ４
に相当する）、測定対象として人体のプロトンを選び、
水と脂肪の分布画像と得ることを例として考える。水と
脂肪の化学シフトをσ１、σ２、核磁気回転比をγとす
ると、従来例で示したように （２ｎ＋１）・π／２：γ１σ１−σ２１τ（ｎ＝ｏ、
１，２．・・・） となるようにτを選ぶことにより、２つの化学シフトに
対するスピンの位相差を９０″にすることができる０回
復時間０．５〜２．０　ｓｅｃの間待って、第２の傾斜
磁場Ｇにのパルス（３）の振幅を変化させてスピンエコ
ー信号を緑り遅し測定する（ステップｓ５およびＳ６に
相当する）０時刻および第２の傾斜磁場Ｇｘに対して２
次元フーリエ変換して、画像Ｓ　（ｘ、ｙ）を得る。こ
の時、 Ｓ　（ｘ、ｙ）　＝　（ρ＋（Ｘ、ｙ）＋ｊｐ２（ｘ、
ｙ））ｘ　ｅｘｐ［−ｊ（ｒ　（Ｅ　（ｘ、ｙ）＋σ１
〉τ＋θ、）］・・・（１）ここで、ρ、（ｘ、ｙ）、
ρ２（ｘ、ｙ）はそれぞれ水および脂肪の密度分布、Ｅ
　（ｘ、ｙ）は静磁場の不均一分布、θ。は装置に存在
した位相オフセラＩ・であり、σ２＝０としている０次
に、（１）式において位相項ｅｘｐ［−Ｎγ（Ｅ　（ｘ
、ｙ）＋σ１）τ十〇。）］を消去する方法を実行すれ
ば、 百（ｘ、ｙ）−ρ、（ｘ、ｙ＞＋ｊρ２（ｘ、ｙ）が得
られる。この消去法は、例えば、上述した電子通信学会
、技術報告、ＭＢＥ８５−４４、第３３頁以降に詳細に
記載されている。この結果、 ρ　＋（ｘ、ｙ）＝Ｒｅ［否（ｘ、ｙ）コρｚ（ｘ、ｙ
）＝　Ｉ　ｄ百（ｘ、ｙ）］が得られる。すなわち、’
ｆｆ（ｘ、ｙ）の実部と虚部が水と脂肪の分布画像にな
っている。ここで、τの値は従来のものと同じように静
磁場強度Ｂ　ｏ　”　０　、　ＩＴの時、１７．５　ｍ
５ｅｃであるが、エコータイムは従来例に比べて５０１
程度低減できる。従って、緩和時間の影響を低減できる
。また、従来例の方法に比べて画質が改善される。

尚、上記実施例では高周波パルスとして９０”パルスを
用いた場合を説明したが、３０゛パルス等を用い、かつ
繰り返しのための回復時間を０．０５〜０．１秒程度に
設定することも考えられる。この結果、化学シフト画像
が高速に取得できる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、スピン励起後、傾斜磁
場を反転させてスピンエコー信号を取得し、再結像時間
（エコータイム）において２つの化学シフトに対するス
ピンの位相差を９０°になるようにしたので、０．ＩＴ
程度の低い静磁場強度に対して、緩和時間の影響の少な
い化学シフト画像が高画質で得られるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による磁気共鳴映像法の一実施例を示
すパルスシーケンス図、第２図は第１図の実施例の動作
を示すフローチャー１−図、第３図は従来の磁気共鳴映
像法を示すパルスシーケンス図である。 図において、（１）は高周波磁場の９０”パルス、（３
）は第２の傾斜磁場パルス、（６ａ）と〈６ｂ〉はＮＭ
Ｒ信号、（７）と（８）は第１の傾斜磁場パルス、くっ
〉と（１０）は第３の傾斜磁場パルスである。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分な示す。 熱２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体を連続的な静磁場にさらすと共に、ある体積
   中の２つ以上の化学シフトを持つ核スピンを励起する第
   １のステップと、第１、第２、第３の傾斜磁場を印加す
   る第２のステップと、上記第３の傾斜磁場の下に上記核
   スピンを再結像させる第３のステップを実行し、さらに
   異なった傾斜値を有する上記第２の傾斜磁場でもって上
   記一連のステップを繰り返し、上記一連のステップの繰
   り返しの間を回復区間とする磁気共鳴映像法において、
   上記２つの化学シフトに対するスピンの位相差が９０°
   となる時刻に再結像させたことを特徴とする磁気共鳴映
   像法。
2. （２）第１のステップを第１の傾斜磁場の下で実施した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気共鳴
   映像法。
3. （３）第１ないし第３の傾斜磁場が互いに直交している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項
   に記載の磁気共鳴映像法。
4. （４）第１のステップの核スピンを励起する高周波磁場
   パルスとして、９０°パルスを用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   磁気共鳴映像法。
5. （５）第１のステップの核スピンを励起する高周波磁場
   パルスとして、９０°以下の回転を与えるパルスを用い
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれかに記載の磁気共鳴映像法。
6. （６）第１のステップの核スピンを励起する高周波磁場
   パルスとして、３０°の回転を与えるパルスを用いたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の磁気共鳴映
   像法。