JPS5811879A - Two-dimensional mapping using nuclear magnetic resonance - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般には、核磁気共鳴（略称“’ＮＭＲ”）
を利用した標本物質の空間的構造図（マツピング）を得
ろ方法に関し、特にマツプされる標本を含む平面領域中
のあらゆる点に対応する空間的マツピング情報を与える
如く、線形的勾配を持った磁界の勾配方向を回転せしめ
ろようにした空間的ＮＭＲマツピング法に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention generally relates to nuclear magnetic resonance (abbreviated "'NMR")
A method for obtaining a spatial mapping of a sample material using a linear gradient magnetic field that provides spatial mapping information corresponding to every point in a planar region containing the sample to be mapped. This invention relates to a spatial NMR mapping method in which the gradient direction is rotated.

核磁気共鳴を使用することは、ｒヒ学分析では既知のこ
とである。回転磁気体と原子核誘導技術の共鳴の基本原
理については、Ｂｌ−ｏｃｈ　　らの米国特許第２，５
６１，４８９号明細書（１９５１年７月２４日登録）に
開示されている。又、パルス化されたラジオ周波数（高
周波）の、駆動エネルギーを利用してＮＭＲを得る方法
についても既知である。The use of nuclear magnetic resonance is known in laboratory analysis. Regarding the basic principles of resonance between rotating magnetic bodies and nuclear guidance technology, see U.S. Pat.
No. 61,489 (registered July 24, 1951). It is also known to obtain NMR using pulsed radio frequency driving energy.

か又ろ方法は、例えば、Ｈａｈｎの米国特許第２，８８
；７．６７３号明細書（１９５９年５月１９日登録）に
開示されている。The Kamataro method is described, for example, in U.S. Pat. No. 2,88 to Hahn.
; 7.673 (registered May 19, 1959).

点や線や平面の空間的マツピングに用いるＮＭＲ技術の
数多くのものが既知である。例えば、一つの技術として
、単一の点での共鳴吸収を、各々が正弦波状の時間依存
信号で変調された単一方向の線形的勾配を持った、６つ
の磁７１′−ヲ合わせろことにより、もとめる方法があ
る。その時間依存のファクターは、対象としている点で
の６つの磁界の倒れに対しても時間依存成分を有しない
ようにきめられろ。対象としている点を除き、共鳴は、
零以」二の時間にわたって、平均的に生起する。この方
法では、磁ｆヒは２方向と指定されろ所に設定されてか
ら、短かいラジオ周波数（高周波）（“’ＲＦ’″）パ
ルスがＸ方向に印加される。そして、これにより、標本
の磁化なＹ方向に（回転基準わく内において）歳差運動
ならしめる。ＲＦ磁界が切られろと、その磁ｆヒは、Ｚ
軸の周りに歳差運動をする。A number of NMR techniques are known for spatial mapping of points, lines, and planes. For example, one technique is to combine resonant absorption at a single point with six magnets, each with a unidirectional linear gradient modulated by a sinusoidal time-dependent signal. , there is a way to find out. The time-dependent factor should be determined so that it does not have a time-dependent component even for the six magnetic field inclinations at the point of interest. Except for the target, resonance is
Occurs on average over a period of time from zero to two. In this method, the magnetic field is set in two designated directions, and then a short radio frequency ("RF") pulse is applied in the X direction. This causes the sample to precess in the magnetized Y direction (within the rotating reference frame). When the RF magnetic field is cut off, the magnetic field becomes Z
precess around an axis.

前述の技術においては、Ｘ軸周りに、一連の９０°位相
のＲＦ−ξルスが一定時間Ｔ。で間断する如く印加され
ろ。静磁場に垂直な磁化は、緩和時間Ｔ２できめられろ
割合で衰微する。そして、Ｚ軸に沿った磁化は、緩和時
間Ｔ１　できめられろ割合で衰微する。これらの交番ノ
ξルスは、ある時間続き、最終的には定常状態に達する
。Ｘ、Ｙ平面での磁化が検出され、これから対象とする
標本におけろ共鳴核の存在が測定される。この従来法に
より横断面的マツピングを得るために、当該点の位置を
マツプされろ表面上を連続的に移動せしめろ。In the above-mentioned technique, a series of 90° phase RF-ξ pulses are transmitted around the X-axis for a certain period of time T. Apply it intermittently. The magnetization perpendicular to the static magnetic field attenuates at a rate determined by the relaxation time T2. Then, the magnetization along the Z axis attenuates at a rate determined by the relaxation time T1. These alternating nodules ξ last for some time and eventually reach a steady state. Magnetization in the X and Y planes is detected, and the presence of resonant nuclei in the target sample is then measured. To obtain a cross-sectional mapping with this conventional method, the position of the point is moved continuously over the surface to be mapped.

か〜ろ技術の一変形例として、２個の線形的な、時間依
存的磁腸勾配を（６個設定する代りに）設定する方法が
ある。この場合、共鳴条件は、点の代りに線に沿って満
足さ、１１．ろ。線形的ソ、【時間依存勾配が、対象と
している線に沿って与えられろ。A variation of the Karo technique is to establish two linear, time-dependent magnetic intestinal gradients (instead of six). In this case, the resonance condition is satisfied along the line instead of the point, 11. reactor. Linear So, [Give the time-dependent gradient along the line of interest.

この方法では、マツプされる線に沿った歳差運動の周波
数は、当該線に沿う磁界の強さの関数として辱えられろ
。歳差運動周波数のフーリエ解ｆｒ午（Ｃより、当該ｍ
１（沿って生起ぜろ磁気密度の相対的振幅に関する情報
が与えられろ。従って、例えば、標本中に存在する水の
密度は、当該線に沿って測定されろ。In this method, the frequency of precession along the line being mapped is determined as a function of the strength of the magnetic field along that line. Fourier solution of the precession frequency (from C, the m
1 (given information about the relative amplitude of the magnetic density occurring along the line). Thus, for example, the density of water present in the specimen can be measured along the line in question.

本発明による横断面マツ１ング法は、１ザイクル・オ投
し−ションで標本の平面領域内に含まれろパ点”（ｆな
わち、非常な微小面積領域）のすべてをマツプイーろ。The cross-section mapping method according to the present invention maps all of the points (f, i.e., a very small area) contained within the planar area of the specimen in one cycle of injection.

本発明になる方法し土、以下の利点を有１−ろ。すなわ
ち、マツ１ングに要１−ろ時間が、従来の方法と比較し
て短縮されろこと、予じめ選択した点だけをマツプする
従来のフーリエ変換による方法とは相違して、本発明の
方法は、当該平面から得られる情報のすべてを使用する
ものである（即ち、蓄積された情報から当該平面の任意
の点のマツピングが可能となる）こと、標本の平面・領
域内のあらゆる“点°゛での磁化に関する情報は、マツ
上０ング改善技術として知られろイメージ・エンハンス
メント技術の使用を容易にすること、そして磁界の急速
な断続は往々にして人間に有害な電界を誘起するが、本
発明になるマツピング法では勾配磁界が急速に移動（フ
リップ）しないので、人間の細胞組織に対して安全であ
ること、である。The method according to the present invention has the following advantages. That is, the time required for mapping is shortened compared to the conventional method, and unlike the conventional method using Fourier transform, which maps only preselected points, the present invention The method uses all the information available from the plane (i.e. it is possible to map any point on the plane from the accumulated information), and the method uses all the information available from the plane (i.e. it is possible to map any point on the plane from the accumulated information); Information about magnetization at 0°C facilitates the use of image enhancement techniques known as pine-over-earring amelioration techniques, and the rapid discontinuation of magnetic fields often induces electric fields that are harmful to humans. In the mapping method of the present invention, the gradient magnetic field does not move (flip) rapidly, so it is safe for human cell tissues.

本発明は、核磁気共鳴を用いた空間的マツピング法に関
するもので、標本物質の所望する平面領域の全体が１回
の操作でマツプされろ。本発明の方法では、感受面は従
来方法を用いて２方向（図示の如く）に垂直に設定され
ろ。２方向磁場は、当該Ｘ、Ｙ平面において線形的勾配
を有する如く設定されろ。か＼ろ磁場のため、通常２方
向におけろ磁（ヒ＆？−１既知の方法を用いてｔ＝Ｑで
Ｘ方向にＲＦ（高周波）磁場をかげろことにより、（所
謂、回転座標系で定義されろ）Ｙ方向に回転せしめられ
ろ。同時に、Ｘ、Ｙ面におけろＸ方向磁場の線形的勾配
の方向が、選択された周波数で回転せしめられろ。結局
、か〜ろ線形的勾配磁場の回転時間にわたって、特有な
゛履歴゛″（即ち、その時間の間、特有な方法で変（ヒ
する。）を有する磁場が、マツプされろ面内の各点に印
加される。すなわち、その時間展開が所望する面の各点
で特有な、時間依存的磁場が印加される。各点で特有な
周波数を有する磁場を印加することは可能ではないので
、本発明の方法では、その代りに、各点で特有な周波数
履歴（即ち、位相及び振幅）を、前述の方法で設定する
。各点で特有な時間依存性を持った磁界をかけろと、当
該面の各点におけろ磁化の歳差運動もまた特有な時間依
存１イ１：を有することとなる。そして、各点での磁化
の歳差運動の特有性から、各点におけろ磁化か、ディコ
ンボリューション・積分法を用いて数学的にもとめられ
る。The present invention relates to a spatial mapping method using nuclear magnetic resonance, in which the entire desired planar region of a specimen material is mapped in one operation. In the method of the present invention, the sensitive surface is set vertically in two directions (as shown) using conventional methods. The two-directional magnetic field is set to have a linear gradient in the X, Y plane. Because of the magnetic field, we usually apply an RF (radio frequency) magnetic field in the X direction at t = Q using a known method (in the so-called rotating coordinate system). At the same time, the direction of the linear gradient of the X-direction magnetic field in the X, Y plane is rotated at the selected frequency. Over the rotational time of the magnetic field, a magnetic field is applied to each point in the surface to be mapped, which has a unique "history" (i.e., changes in a unique way during that time), i.e.: A unique, time-dependent magnetic field is applied at each point of the surface whose time evolution is desired. Since it is not possible to apply a magnetic field with a unique frequency at each point, the method of the invention instead A unique frequency history (i.e., phase and amplitude) is set at each point using the method described above.By applying a magnetic field with a unique time dependence at each point, the magnetization at each point on the surface is The precession of the magnetization also has a unique time dependence.Then, from the uniqueness of the precession of the magnetization at each point, the deconvolution/integration method can be used to determine the magnetization at each point. It can be calculated mathematically using

か又ろ数学的計算をなすためのデータは、標本平面内で
歳差運動をする原子核によって誘起されろ電圧信号から
得られ、既知の方法で検出される。The data for performing the mathematical calculations are obtained from the voltage signals induced by the precessing nuclei in the sample plane and detected in known manner.

標本の平面領域内の各“点°″における磁化の値は、そ
の標本の該領域の“′マツプ″゛を与える。The value of magnetization at each "point" within a planar region of the specimen provides a "map" of that region of the specimen.

本発明になる方法は、未知の米国特許出願第１７９．４
２３号明細書（１９８０年８月１９日出願）に開示され
たマツ１ング図表と共に用い得るものであり、異なる緩
和時間を持った領域間の区別を大きくするために、標本
の磁化をフリップする如くＲＦパルスな印加せしめる。The method of the present invention is based on previously unknown U.S. Patent Application No. 179.4.
23 (filed August 19, 1980), which flips the magnetization of the specimen to increase the differentiation between regions with different relaxation times. Apply an RF pulse like this.

本発明の実施例の基礎となる数学的原理を、６つの例に
ついて以下に説明する。The mathematical principles underlying embodiments of the invention are explained below for six examples.

既知の方法を用いて、第１図に示すような、感受面Ｘ、
Ｙを得、Ａ　Ａ’力方向勾配磁場をかけろ。Using known methods, a sensitive surface X, as shown in FIG.
Obtain Y and apply a gradient magnetic field in the direction of A A' force.

ｔ＝Ｑで、第１図のＡＡ’に沿った勾配磁場の断面を第
２図に示す。か匁る磁場は、次式で与えられる。At t=Q, a cross section of the gradient magnetic field along AA' in FIG. 1 is shown in FIG. The magnetic field that is applied is given by the following equation.

Ｈ２（ｘ、Ｙ）＝Ｈｏ−ＧΔ（Ｘ、Ｙ）ここで、Δ（χ
、Ｙ）　　はラインｇｇ′からＡ　Ａ’力方向ｄＨｚ 距離で、Ｇは□と等価である。H2(x, Y)=Ho−GΔ(X,Y) where Δ(χ
, Y) is the distance from the line gg' in the A A' force direction dHz, and G is equivalent to □.

ｄΔ 第１図かられかるように、Δ（ｘ、Ｙ）＝ρ　　・ＣＯ
ＳΦ工、ｙＸｊｙ それ故、次式となるＨｚ（Ｘ、　ｙ）＝Ｈｏ−Ｇρ、、
ｙ”ＣＯ８Φｘ、ｙＸ、Ｙ面内の点ｘ、Ｙでの磁化は、
Ｍｏ（Ｘ、Ｙ）として与えられる。９０°位相パルスが
、Ｙ軸に対して当該面内の磁化のすべてを回転せしめる
如く印加されると、時間１＝０での磁イヒは、Ｙ方向に
ある。従って、点Ｘ、　Ｙでの磁ｆヒは、次式で与えら
れる。dΔ As seen from Figure 1, Δ(x, Y)=ρ ・CO
Therefore, the following formula Hz (X, y) = Ho - Gρ,
The magnetization at points x and Y in the y"CO8Φx, yX, Y plane is
It is given as Mo(X,Y). When a 90° phase pulse is applied to rotate all of the magnetization in the plane about the Y axis, the magnetization at time 1=0 is in the Y direction. Therefore, the magnetic f at points X and Y is given by the following equation.

Ｍ（ｘ”　１ｎｉｔｉａｌ　”Ｓ　Ｍｏ（Ｘ−”）ｔ＝
Ｑでスター１ｊろと、例〔１〕　の勾配磁場は、周波数
αで時計方向（＋）に回転する成分と、周波数αで反時
計方向に回転する成分とに分解される。それ故、ｔ、＞
０について、 Δ（Ｘ、Ｙ、　ｔ、）（＋）＝ρ　・ｃｏｓ（Φ工、ｙ
＋αｔ）ｘ、ｙ ＝Ｈｏ−ｚｐ、　ｙＣｃｏｓ（Φｘ、ｙ＋αｔ）＋ｃｏ
ｓ（Φ工、ｙ−α１）］ 旧） ＝Ｈｏ−ｃρＸ１ｙＣＯ３ΦＸ１ｙＣＯ８αｔｔ、　＝
　Ｑでスター１−ｆろと、例〔２〕の勾配磁場は、角周
波数αで２軸の周りに回転する。それ故、１＞０につい
て、 Δ（Ｘ、Ｙ、　ｔ；）　＝ρ、ｙｃｏｓ（Φｘ、ｙ＋α
ｔ）Ｈｚ（χ、Ｙ、ｔ）＝Ｈｏ−ＣＩ”Ｘ、ｙｃｏｓ（
Φｘ、ｙ＋αｔ）１＝０でスタートすると、例〔６〕の
勾配磁場は、上記例〔１〕の勾配磁場と２方向の勾配静
磁場て、 Ｈｚ（ｘ、Ｙ、ｔ）＝Ｈｏ−Ｇρｘ　、　ｙ　ＣＯ８Φ
ア、ｙｃｏｓαｔ−Ｇ’ａ、ｙとなろ。ここで、δア、
ｙは第１図に示す。プロトンの歳差（運動）角周波数ω
。が次式で与えられることは、既知である。M(x" 1initial "S Mo(X-")t=
Star 1j at Q, the gradient magnetic field in Example [1] is decomposed into a component that rotates clockwise (+) at frequency α and a component that rotates counterclockwise at frequency α. Therefore, t, >
For 0, Δ(X, Y, t,)(+)=ρ・cos(Φwork, y
+αt)x,y=Ho−zp,yCcos(Φx,y+αt)+co
s(Φ Engineering, y-α1)] old) =Ho-cρX1yCO3ΦX1yCO8αtt, =
With Q and star 1-f, the gradient magnetic field of example [2] rotates around two axes at an angular frequency α. Therefore, for 1>0, Δ(X, Y, t;) = ρ, ycos(Φx, y+α
t) Hz (χ, Y, t) = Ho-CI”X, y cos (
Φx, y + αt) 1 = 0, the gradient magnetic field in example [6] is the gradient magnetic field in example [1] above and the gradient static magnetic field in two directions, Hz (x, Y, t) = Ho - Gρx, y CO8Φ
A, ycosαt-G'a, y. Here, δa,
y is shown in FIG. Proton precession (motion) angular frequency ω
. It is known that is given by the following equation.

ＯＸＸ、Ｙ、　ｔ）＝γＨｚ（Ｘ、Ｙ、　ｔ）ここで、
γしま回転磁気比を表す。プロトンの回転磁気比は、凡
そ’１．４ｘ１０／秒・ガウスである。OXX, Y, t) = γHz(X, Y, t) where,
γ stripe represents the rotational magnetic ratio. The rotational magnetic ratio of protons is approximately 1.4 x 10/second Gauss.

それ故、例〔１〕でに、Ｘ、Ｙ面内の点Ｘ、Ｙは、次式
で与えられる周波数を持った、時間と共に変イヒする磁
場とみれる。ω（Ｘ、Ｙ、　ｔ、）−印フ。−γＧｐＸ
、ｙｃｏｓ（７）、ｙｃｏｓαｔ〕ｉ　タ、例［Ｉ２’
：ｌテ＆−！、Ｘ、Ｙ面内の点Ｘ、Ｙは、次式で与えら
れろ周波数を持った、時間と共に変ｆヒする磁場とみれ
る。Therefore, in Example [1], the points X and Y in the X and Y planes are considered to be magnetic fields that change over time and have a frequency given by the following equation. ω(X, Y, t,) - mark f. -γGpX
, ycos(7), ycosαt]i ta, example [I2'
:lte&-! , X, Y The points X and Y in the plane are considered to be magnetic fields that vary with time and have a frequency given by the following equation.

ω（ｘ、Ｙ、ｔ）＝〔ω。−γＧｐＸ、ｙＣＯ８（Φア
、ｙ＋α１．）〕さらに、例〔ろ〕においては、Ｘ、　
Ｙ面内の点Ｘ。ω(x, Y, t) = [ω. -γGpX, yCO8 (Φa, y+α1.)] Furthermore, in the example [ro],
Point X in the Y plane.

Ｙば、次式で与えられろ周波数を持った、時間と共に変
化する磁場とみれる。Y can be seen as a magnetic field that changes with time and has a frequency given by the following equation.

ω（Ｘ、Ｙ、　ｔ）＝［Ｏ）。−γＧρア、ｙＣＯ８Φ
、、ｙｃｏｓαｔ−１０６７，１７，７面内の磁イヒは
、Ｂ］、ｏｃｈ　　の式で知られろ式で表われる。ω(X, Y, t) = [O). -γGρa, yCO8Φ
, ycosαt-1067,17,7 The magnetic field in the plane is expressed by the equation known as B],och.

ｄ、Ｍｘ ゛　　７−ω町−Ｍ、、／’ｒ２ ここで、Ｔ２は全体の緩和時間である。d, Mx ゛　　7-ω-cho-M,,/’r2 Here, T2 is the total relaxation time.

次に、Ｍ−Ｍｘ＋ＩＭｙと書くと、 これらの２つの式は合わせろと、次の如く表わされる。Next, if we write M-Mx+IMy, When these two equations are combined, they are expressed as follows.

上式は、点Ｘ、Ｙについて次式で与えられる如く積分さ
れろ。The above equation is integrated with respect to points X and Y as given by the following equation.

Ｍ（ｘ、ｙ、１）−６ｊ、／’、’（ｔ）（Ｘ、Ｙ、　
ｔ′）　ｄｔ’　ｅ−ｔ、’ｒ　２ｙ、、（ｘ、ｙ）従
って、Ｘ、Ｙ面からのトータル信号は、で表わされろ。M(x,y,1)-6j,/','(t)(X,Y,
t') dt' e-t, 'r 2y, , (x, y) Therefore, the total signal from the X and Y planes can be expressed as.

得られた信号Ｍ　（ｔｌからＸ、Ｙ面内の任意の点Ｘ。Obtained signal M (from tl to any point X in the X and Y planes.

Ｙでの磁化Ｍ。（Ｘ、Ｙ）　（必要なマツピング）を得
るタメＶＣ１Ｍ（ｔ）＆ｅ　”−１０”’（ＬＹ、ｔ′
）ｄｔ′ｆ−ｙｙホリュートして、次式を得ろ。Magnetization M at Y. To obtain (X, Y) (necessary mapping) VC1M(t)&e ``-10'''(LY, t
) dt'f-yy holute to obtain the following equation.

Ｍ（ｔ’）ｄザ に等しい。点（ｘ、ｙ）に関してのみ、振動する時間依
存性は、次式で表わされる時間積分から消去されろこと
明らかである。M(t')d is equal to. It is clear that only for the point (x, y) the oscillating time dependence should be eliminated from the time integral expressed by:

、−］不ｔω（Ｘ、Ｙ、　ｔ、）ｄｔ″ｏ１．／；、ｔ
ω（Ｘ、Ｙ、　ｔ”　）ｄｔ”＝　１Ｘ、Ｙ面内の他の
すべての点については、振動挙動は線形的ライン」−の
点を除いて、凡そ零の値に設定されろようする。これば
例〔６〕の場合について、点Ｘ、Ｙ及びＸ’、Ｙ’　　
のコンボリューションを考慮するとわかる。すなわち、 ８−１γＧ’　（δア８．−転デ）ｔ、。（１γＧＡ、
ｔ’）　ＣΔア、アーΔ７．デ）Ｓ］ｎαを 位相は、下記両式に関してのみ、すべてのｔにつ（・て
零となる。,-]nottω(X,Y,t,)dt″o1./;,t
For all other points in the ω(X, Y, t'') dt'' = 1 . For example [6], points X, Y and X', Y'
This can be seen by considering the convolution of That is, 8-1γG' (δa8.-transformationde)t. (1γGA,
t') CΔa, aΔ7. (d) The phase of S]nα becomes zero for all t(·) only for the following two equations.

δ工、ｙ−δ７２．７ ΔＸ・ｙ−Δ７．デ 第１図に示されるように、」二式が成立し得るのは、Ｘ
−χ′、Ｙ−Ｙ′に関してのみでル）６゜一方、例〔１
〕の場合においては、位相ばＸ　＝＝　Ｘ／　　及び任
意のＹ／　　値で零である。例〔２〕についていえは、
さらに棲雑な零位相が、点ｘ　：　ｘ’及びＹ　＝　Ｙ
’で得られろ。例〔ろ〕から得られろ位置Ｘ、Ｙに関す
るマツピンダ上の“点゛の大きさは、凡そ Ｍ（Ｘ、Ｙ）は、Ｓ／Ｎ比を上げるため幾つかの時間間
隔Ｔについて総和することにより得るのが望ましい。さ
らに高い解像度を上げるために、勾配磁界の絶対値もま
た、時間Ｔの開時間の関数として変ｒヒするようにして
もよい。δ engineering, y-δ72.7 ΔX・y-Δ7. As shown in Figure 1, the two equations can be established because
−χ′, Y−Y′ only) 6゜On the other hand, example [1
], the phase is zero for X == X/ and any value of Y/. Regarding example [2],
An even more complicated zero phase is the point x : x' and Y = Y
Get it with '. The size of the "point" on the pine pinda with respect to the positions To obtain even higher resolution, the absolute value of the gradient field may also vary as a function of the opening time of time T.

上記説明は、例〔１〕、〔２〕及び〔６〕についてＸ。The above explanation applies to Examples [1], [2], and [6].

Ｙ面をマツピングてろ方法の一例として述べたものであ
るが、本発明によれば、任意の平面部分についても例〔
１〕、〔２〕及び〔６〕で示した方法でマツプし得るも
のである。例〔３〕で示した方法によれば、か＼ろ平面
部分は、単一の時間間隔Ｔにおいてマツプし得る。また
、例〔１〕及び〔２〕に示した方法によれば、か＼ろ平
面部分は、一連の時間間隔Ｔから対応して得られる一連
の線（ライン）を合わせろことによりマツプし得る。This is described as an example of a method for mapping the Y plane, but according to the present invention, it can also be used for mapping any plane part [
1], [2], and [6]. According to the method shown in Example [3], the plane portion can be mapped in a single time interval T. Furthermore, according to the methods shown in Examples [1] and [2], the plane portion can be mapped by matching a series of lines obtained correspondingly from a series of time intervals T.

前述した３つの数学的開示を選択″１−るに当って、本
発明の方法を、物理的かつ非数学的に開示すれば、次の
如き工程で示されろ。すなわち、既知の方法の一つを用
いて、第１図に示すように感受面Ｘ、Ｙを設定する。こ
の感受面を得る方法として、本発明のマツピング方法に
適合した既知の方法が少くとも２つある。すなわち、所
謂、Ｈｉｎｓｈａｗ　方法と゛′方形パルス″“法であ
る。In selecting the above-mentioned three mathematical disclosures, the method of the present invention, if disclosed physically and non-mathematically, can be demonstrated by the following steps: one of the known methods. The sensitive surfaces X and Y are set as shown in FIG. , the Hinshaw method, and the "square pulse" method.

当該面内の他のすべての点とは異ｌ【ろ周波数で、点Ｘ
、　Ｙでの磁化を歳差運動せしめ得ろことが可能であれ
ば、点Ｘ、　Ｙを他のすべての点と区別することができ
る（すなわち、このことは、一部屋にいる各人が異なる
周波数で口笛を吹く状態と似ている。）。しかしながら
、当該面内のすべての点におけろ磁ｆヒを異なる周波数
で歳差運動せしめることは、勾配磁界では不可能なこと
である。それ故、本発明においては、各点Ｘ、Ｙでの磁
ｆヒレマ、その歳差（運動）周波数が時間の関数として
特有である如く、歳差運動せしめられる（すなわち、こ
のことは、一部屋にいる各人が異なる調子（メロディ）
で口笛を吹く状態と類似している。）。Different from all other points in the plane, the point
If it is possible to precess the magnetization at Y, then points X, Y can be distinguished from all other points (i.e., this means that each person in a room has a different frequency (It's similar to whistling.) However, it is impossible to cause the magnetic field f to precess at different frequencies at all points within the plane using a gradient magnetic field. Therefore, in the present invention, the magnetic f fin at each point Each person in the room has a different tone (melody)
It is similar to whistling. ).

従って、例〔ろ〕の場合の数学的開示は、位置Ｘ。Therefore, the mathematical disclosure for example [ro] is at position X.

Ｙから出る”調子゛を、他のすべての点から発する異な
る“調子゛°と分けるための処置を示す。また、例〔１
〕および〔２〕の場合の数学的開示は、位、置Ｘ、　Ｙ
から発する″調子゛°を、成る線に沿った点を除いた他
のすべての点から発する異なる゛調子“と分離せしめる
処置を示すものである。We show a procedure for separating the ``tone'' emanating from Y from the different ``tones'' emanating from all other points. Also, example [1
] and [2], the mathematical disclosure is the position, position X, Y
It shows a procedure for separating the ``tone'' emanating from the line from the different ``tones'' emanating from all other points except those along the line.

本発明の方法によれば、磁化は既知の方法によりＸ、Ｙ
面に対して通常２方向に回転せしめられる。そこで、当
該面が（既知の方法で）感受面として設定されるから、
ｘ、Ｙ面内の磁化のみが検出される。その際、時間の関
数として特有な歳差（運動）周波数が、Ｘ、Ｙ面内のＡ
　Ａ／力方向第１図参照）に初期線形的勾配を持ち、そ
の後線形的勾配方向を以て成る所定の周波数で回転せし
められろ２方向磁場を印加することにより与えられる。According to the method of the present invention, magnetization is determined by known methods in X, Y
It is usually rotated in two directions relative to the plane. Therefore, since the surface in question is set as a sensitive surface (in a known manner),
Only magnetization in the x and Y planes is detected. In this case, the characteristic precession (motion) frequency as a function of time is
A/force direction (see FIG. 1) is applied by applying a two-way magnetic field having an initial linear gradient and then rotating at a predetermined frequency with a linear gradient direction.

本発明の一部分を構成しない既知の方法により、磁化の
時間変化によって誘起されたラジオ信号（高周波）が検
出され、線形的勾配の回転の間、データとして蓄積され
ろ。磁ｆヒを検出し得ろ方法の一つとして、例えば、米
国ｌ特許第２，５６１，４８９号明細書に開示がある。By known methods, which do not form part of the present invention, the radio signal (high frequency) induced by the time variation of the magnetization is detected and stored as data during the rotation of the linear gradient. One method for detecting magnetic flux is disclosed, for example, in US Pat. No. 2,561,489.

それから、例えば、上述の例〔１〕、〔２〕　　又は〔
３〕ニ示したディコンボリューション積分法の一つを用
いて、標本の平面領域におけろ所望の各点での磁ｆヒが
割算されろ。標本の平面領域におけろ各点での磁ｆヒの
大きさから、標本のマツピングが構成されろ。Then, for example, in the above examples [1], [2] or [
3) Divide the magnetic f at each desired point in the plane area of the specimen using one of the deconvolution integral methods shown above. Mapping of the specimen can be constructed from the magnitude of the magnetic field f at each point in the flat area of the specimen.

説明の都合上、本発明のマツピング方法をＸ。For convenience of explanation, the mapping method of the present invention is referred to as X.

７面において記述したが、しかしながら、本発明はこれ
に限らず標本の任意の平面部分に対して適用可能である
ことは携うまでもない。Although the present invention has been described with respect to seven planes, it goes without saying that the present invention is not limited thereto and can be applied to any plane portion of the specimen.

本発明は、標本物乍」の磁イヒな緩和時間Ｔ、　、Ｔ２
の予じめ定められた関数に対応する如く修正（変更）′
ｆろための方法と共に使用し得ろ。Ｔ１　及びＴ２　は
、摂動が適用されてから−８−１７−商値に回復するま
でに関連した標本物ｇの特性的な一定時間である。摂動
に後続して、静磁場に垂直ｌ、百ａ（ヒが緩和時間Ｔ２
　によってきめられろ割合で衰微し、そして、静磁場に
平行な磁（ヒが“ｒｌ　　によってきめられろ割合で衰
微する。Ｔ２　ば、゛スビンース１ン“又は“横方向（
＋−ランスバース）゛緩和時間と呼ばれ、Ｔ１　は゛′
スピン格子゛又は″縦方向゛緩和時間と呼ばれろ。磁ｆ
ヒを修正（変更）せしめろための方法の一つとして、本
発明者によって出願され（１９８０年８月１９日）、本
発明の揚台と同じ譲受人に譲渡された未決の米国特許出
願第１７９．４２６号明細書（発明の名称、　　「ＮＭ
Ｆ（による空間的マツピング」）に開示がある。従って
、標本物質の磁イヒは、本発明の方法を用いろ前に、上
記未決の特許出願の方法によって左右せしめ得る。又、
本発明の方法は、異なる緩和時間Ｔ１゜Ｔ２　をもった
領域間の区別を太き（するための他の方法と共に使用し
得る。The present invention provides the magnetic relaxation times T, , T2 of the specimen.
Modify (change) to correspond to the predetermined function of
It can be used in conjunction with the method for filtration. T1 and T2 are the characteristic constant times of specimen g associated after the perturbation is applied until it recovers to the -8-17-quotient value. Following the perturbation, perpendicular to the static magnetic field, the relaxation time T2
The magnetic field (H) parallel to the static magnetic field attenuates at a rate determined by T2.
+ - Lanceverse) is called the relaxation time, and T1 is
It is called spin lattice or "longitudinal" relaxation time. Magnetic f
As one method for modifying (changing) the present invention, pending U.S. patent application No. 179.426 (title of the invention, “NM
F (spatial mapping by) is disclosed. Therefore, the magnetism of the specimen material can be influenced by the method of the above-mentioned pending patent application before using the method of the present invention. or,
The method of the present invention can be used in conjunction with other methods to differentiate between regions with different relaxation times T1°T2.

以上、本発明の望ましい具体例について開示したが、本
発明はこれに限定されず、添付の特許請求の範囲に記載
された発明の範囲に含まれろあらゆる変更、修正等に対
して有効であることは言うまでもない。Although preferred specific examples of the present invention have been disclosed above, the present invention is not limited thereto, and is valid for any changes, modifications, etc. that fall within the scope of the invention as described in the appended claims. Needless to say.

以上、本発明の要点を略述すれば次のと５りである。本
発明は、核磁気共鳴の原理を用いた標本物質の空間的構
造図（以下、マツピング）を得ろ方法に関するものであ
る。更に詳細に言えば、本発明は、標本物質の平面領域
における各点に対応する空間的マツピング情報を与えろ
原子核の磁化を測定する方法を提供するものである。そ
の時間展開が感受面の各点で特有な、時間依存的磁界が
印加される。各点で特有な時間依存性を持った磁界をか
けると、その感受面の各点で特有な時間依存性を持った
磁化の歳差運動を生起する。その磁化の時間変化により
ラジオ信号が誘起され、検出される。各点での磁化の歳
差運動の特有性により、各点についての磁化が、ディコ
ンボリューション・積分法を用いてそのラジオ信号から
数学的に計算され得る。The main points of the present invention can be summarized as follows. The present invention relates to a method for obtaining a spatial structure map (hereinafter referred to as mapping) of a sample material using the principle of nuclear magnetic resonance. More specifically, the present invention provides a method for measuring the magnetization of an atomic nucleus that provides spatial mapping information corresponding to each point in a planar region of a sample material. A time-dependent magnetic field is applied whose time evolution is unique at each point of the sensitive surface. When a magnetic field with a unique time dependence is applied at each point, a precession of magnetization with a unique time dependence occurs at each point on the sensitive surface. A radio signal is induced and detected by the time change of the magnetization. Due to the unique nature of the precession of magnetization at each point, the magnetization for each point can be calculated mathematically from the radio signal using deconvolution and integration methods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明の方法によってマツプされる標本の平
面領域を示す線図、 第２図は、第１図のＡ　Ａ／からみた図で、マツプされ
る当該領域における勾配磁場の変化を示すものである。 特許出願人　　インディアナ・ユニバーシティ・ファン
アーション （外２名）FIG. 1 is a diagram showing the planar region of the specimen mapped by the method of the present invention, and FIG. 2 is a diagram viewed from A A/ in FIG. 1, showing changes in the gradient magnetic field in the mapped region. It shows. Patent applicant: Indiana University Foundation (2 others)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、標本物質の平面領域内の原子核の磁化を測定する方
法にあって、 該標本物質に時間的変動磁場を印加して感受的平面領域
を設定し、 該平面領域内の各点で特有な時間的変動磁場を印加し、 さらに、該平面領域内の原子核の磁化を検１１日としめ
てなることを特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記標
本の平面領域の全磁化を、前記平面領域内の点での磁化
を得ろことによりもとめてなることを特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第２項記載の方法において、前記平
面領域内の各点で特有な時間的変動磁場を印加する工程
は、さらに、 ラジオ周波数磁場を印加することにより前記３１′面領
域内の、原子核を歳差運動せしめ、かつ選択された周波
数で前記平面領域に垂直な軸の周りに、その勾配方向を
回転せしめる如く、時間的変動勾配磁場を前記平面領域
に印加せしめろことからなることを特徴とする方法。 ４　特許請求の範囲第３項記載の方法において、前記勾
配磁場の磁場方向を前記標本物質の平面領域に対して垂
直ならしめたことを特徴とする方法。 ５　特許請求の範囲第６項記載の方法において、前記勾
配磁場の大きさが時間依存性を有してなることを特徴と
する方法。 ６　特許請求の範囲第６項記載の方法において、前記標
本物質の平面領域内の選択された各点での磁イヒを、デ
ィコンボリューション積分法を用いてもとめてなること
を特徴とする方法。 ７、特許請求の範囲第２項記載の方法において、前記磁
化を測定する工程は、さらに、前記平面領域からラジオ
周波数信号を検出せしめることからなることを特徴とす
る方法。 ８、特許請求の範囲第３項記載の方法において、前記標
本物質の磁化を、予じめ定めた緩オ［１時間の関数に対
応するように修正する工程を、さらに有してなることを
特徴とする方法。 ９、特許請求の範囲第８項記載の方法において、前記磁
化を修正する工程は、さらに、縦方向の緩和時間および
横方向の緩和時間について相違なる緩和処理を適用せし
めろことからなイノことを特徴とする方法。 １０特許請求の範囲第８項記載の方法において、前記磁
化を修正する工程は、さらに、前記標本物質の磁ｆヒが
該磁化の均衡方向から１８０度フリップするように、ラ
ジオ周波数パルスな印加せしめろことがらＺ「ろことを
特徴とする方法。 １］、標本物質の平面領域内の原子核の磁ｆヒを測定す
る方法であって、 該標本物質に時間的変動磁場な印加ぜしめて感受的平面
領域を設定し； 該平面領域内の原子核にラジオ周波数磁場を印加するこ
とによって歳差運動ぜしめ； 該平面領域に垂直な１ｌＩｌｌの周りに、その２つの成
分の方向が互いに反対方向でかつ同一の選択周波数で回
転するように時間的に変化する２つの成分をもった勾配
磁場を、前記平面領域に印加せしめ；そして 該平面領域内の原子核の磁化を検出せしめ、かつ該平面
領域におけろ全磁場を、該平面領域内の平行な一組の線
の磁ｆヒを得ろように処理せしめる工程からなることを
特徴とする方法。 １２特許請求の範囲第１１項記載の方法において、さら
に、前記感受面に、マツｅングサイクル開始時に回転勾
配に対して垂直な２方向の勾配静磁場を適用する工程と
、前記平面領域内の原子核の磁化を検出する工程とを有
しており、前記標本の平面領域におけろ全磁化を、前記
平面領域内の任意の点での磁化を得るように処理してな
ることを特徴とする方法。[Claims] 1. A method for measuring the magnetization of atomic nuclei within a planar region of a sample material, comprising: applying a time-varying magnetic field to the sample material to set a sensitive planar region; A method characterized in that: a unique temporally varying magnetic field is applied at each point; and the magnetization of atomic nuclei within the planar region is detected every 11 days. 2. A method according to claim 1, characterized in that the total magnetization of a planar region of the specimen is determined by obtaining the magnetization at a point within the planar region. 3. In the method according to claim 2, the step of applying a unique time-varying magnetic field at each point within the plane region further comprises: applying a time-varying gradient magnetic field to said planar region so as to precess the atomic nuclei and rotate their gradient direction about an axis perpendicular to said planar region at a selected frequency. A method characterized by: 4. The method according to claim 3, characterized in that the magnetic field direction of the gradient magnetic field is perpendicular to the planar region of the specimen material. 5. The method according to claim 6, wherein the magnitude of the gradient magnetic field is time dependent. 6. A method according to claim 6, characterized in that the magnetic flux at each selected point within the planar region of the specimen material is determined using a deconvolution integration method. 7. The method of claim 2, wherein the step of measuring magnetization further comprises detecting a radio frequency signal from the planar region. 8. The method according to claim 3, further comprising the step of modifying the magnetization of the specimen material so as to correspond to a function of a predetermined slow rate. How to characterize it. 9. In the method according to claim 8, the step of modifying the magnetization further includes applying different relaxation processes for the longitudinal relaxation time and the lateral relaxation time. How to characterize it. 10. The method of claim 8, wherein the step of modifying the magnetization further comprises applying a radio frequency pulse such that the magnetization of the specimen material flips 180 degrees from the equilibrium direction of the magnetization. 1] is a method of measuring the magnetic f of atomic nuclei in a planar region of a specimen material, which is characterized by applying a time-varying magnetic field to the specimen material and is sensitive to Set up a planar region; cause the nuclei in the planar region to precess by applying a radio frequency magnetic field; A gradient magnetic field having two time-varying components rotating at the same selected frequency is applied to the planar region; and magnetization of atomic nuclei within the planar region is detected; 12. A method according to claim 11, characterized in that the method comprises the step of processing the total magnetic field in such a way as to obtain the magnetic f of a set of parallel lines in the planar region. , comprising the steps of applying a gradient static magnetic field in two directions perpendicular to the rotational gradient to the sensitive surface at the start of a matseng cycle, and detecting magnetization of atomic nuclei in the planar region, A method characterized in that the total magnetization in a planar region of the specimen is processed to obtain magnetization at any point within the planar region.