JPS5957147A - 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 - Google Patents
核磁気共鳴による検査方法及び検査装置Info
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- JPS5957147A JPS5957147A JP57168180A JP16818082A JPS5957147A JP S5957147 A JPS5957147 A JP S5957147A JP 57168180 A JP57168180 A JP 57168180A JP 16818082 A JP16818082 A JP 16818082A JP S5957147 A JPS5957147 A JP S5957147A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4818—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
- G01R33/482—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は入核磁91づ!゛鴫(++uclear ma
g++eLicresonance )(り下これをr
N M It 、1と略称する)現S1を第11用し
て、被検体内における特定原子核分布等をネル検体外部
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。 本発明の説明に先ブ、Jって、けじめにNMRの原理に
ついて概略を説明する。 原子核は、陽子と中に1子とからプ、cっでおり、これ
らは全体として、核スピン角運動量■で回転1゜て、い
るとみプCされる。 第1図1.−t 、水素の原子核(’n )を示したも
ので、(イ)K示すよへに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I)は、(ロ)に示すように正σ)電荷1・をも1、
ているので、原子核の回転に従い、磁気モーメントフが
生ずる。すなわち、一つ一つの水素の原子核ハ、ソれぞ
れ−り一つの小さな磁石とみブjせる。 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
うに揃へており、全体として磁化が観測さ第1る。こ第
1に対して、水素等の場合、微小磁石の方向(9包モー
メントの向を)は回に示すようfランダムであって、全
体として磁化は見られない。 ここで、このような物質に、Z方向の静磁場++。 を印加すると、各原子核がI−Ioの方向に揃う(核の
エネルギ学位がZ方向にM磁化される)、。 第3(Atイ)は、水素J3ij、−r杉についてこの
打子を示したものである。水累原イ核のスピン量子数は
/2であるから、第5図(ロ)に示−1ように、−ンと
+1/!02つの準位に分か矛]る、2つのエネルギー
準位間のエネルギー差ΔEは、(1)式で表わさ第1ろ
。 Δ1弓=rk+10 ・・・・・
・(1)ただし、γ:磁気回転比 1; = h/2π 11ニブランク定数 ここで各JJに子核には、静磁場+10によ。て、ブ・
・吊 1、る力が加わるので、原子核はZ軸のまわりを、(2
)式で示す」ごつな角速度ωで歳差運動する。 ω−γIIn (ラーモア角速度) ・・・・・・
(2)この状態σ)早に角速度ωに対応する周波数の電
磁#(通常う、;オ波)を印加すると、共鳴がおこり、
原イ核は(1)式で示されるエネルギー差ΔEに相当す
イ)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fm類混
在して〜・ても、各原子核〜によって磁気回転比γが異
なイ)ため、共鳴する周波数が異なり、したがって特定
の原子核の共鳴のみをとりだすことがで六る。また、そ
の共鳴の強さを測定すれば、原子核の存在相も知ること
ができる、また、共嶋徒、緩和時間と呼げれる時定斂で
定士る時間の後に、高い準位へ励起された原子核は、低
い準位へもどる。この緩和時間のうち、特に1゛1と呼
ばれろスピン−格子間緩和時間(W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
織と悪件腫瘍とでは、値が大きく異なることが知られて
いる。 ここでは、水素原子核(1■)について説明したが、こ
の他にも核スピン角運動171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(B I p )、炭素原子核(15C)、ナ)
IJウム原子核(25Na)、フッ素原子核(F)、
酸素原子核(170)等に適用可能である。 □こ
のように、NMRによって、特定原子核σ)存往年およ
び子の緩和時間をg+足−することがで鍍るので、物/
il、j内の4!I定原子核に′)いての種々ノ化学的
情報′?X−Ji去ることにより、被検体内のf重々の
検をを行なうことができろ。 bt来より、このようブ<N Mnを利用した検論二装
市として、X紳C1】1“と同様な原理で、被検体の仮
想輪切り部分σ】701ンを励起し、各プロン□り/−
IンにX・」応するNMI’を共鳴信号を、被検体の裏
り多くの方向について求め、被検体の各位置におけろN
MrL共Q’% (δ号強度を再構成法によって求める
ものがある。 第4図は、このような従来装置12VC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つ被検体に、
はじめに第4図(ロ)に示すようにZ勾配磁場()2と
、(イ)に示すように細い周波数スペクトル(f)のI
t Fパルス(qu’パルス)’c印加する。この場合
、ラーモア角速度ω=γ(11o+Δ0.)となる面だ
けσ)プロトンが励起され、磁化Mを第5図(イ)に示
すよりなωで回転する回転座標系−にに示せば、y′軸
方向に9
g++eLicresonance )(り下これをr
N M It 、1と略称する)現S1を第11用し
て、被検体内における特定原子核分布等をネル検体外部
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。 本発明の説明に先ブ、Jって、けじめにNMRの原理に
ついて概略を説明する。 原子核は、陽子と中に1子とからプ、cっでおり、これ
らは全体として、核スピン角運動量■で回転1゜て、い
るとみプCされる。 第1図1.−t 、水素の原子核(’n )を示したも
ので、(イ)K示すよへに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I)は、(ロ)に示すように正σ)電荷1・をも1、
ているので、原子核の回転に従い、磁気モーメントフが
生ずる。すなわち、一つ一つの水素の原子核ハ、ソれぞ
れ−り一つの小さな磁石とみブjせる。 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
うに揃へており、全体として磁化が観測さ第1る。こ第
1に対して、水素等の場合、微小磁石の方向(9包モー
メントの向を)は回に示すようfランダムであって、全
体として磁化は見られない。 ここで、このような物質に、Z方向の静磁場++。 を印加すると、各原子核がI−Ioの方向に揃う(核の
エネルギ学位がZ方向にM磁化される)、。 第3(Atイ)は、水素J3ij、−r杉についてこの
打子を示したものである。水累原イ核のスピン量子数は
/2であるから、第5図(ロ)に示−1ように、−ンと
+1/!02つの準位に分か矛]る、2つのエネルギー
準位間のエネルギー差ΔEは、(1)式で表わさ第1ろ
。 Δ1弓=rk+10 ・・・・・
・(1)ただし、γ:磁気回転比 1; = h/2π 11ニブランク定数 ここで各JJに子核には、静磁場+10によ。て、ブ・
・吊 1、る力が加わるので、原子核はZ軸のまわりを、(2
)式で示す」ごつな角速度ωで歳差運動する。 ω−γIIn (ラーモア角速度) ・・・・・・
(2)この状態σ)早に角速度ωに対応する周波数の電
磁#(通常う、;オ波)を印加すると、共鳴がおこり、
原イ核は(1)式で示されるエネルギー差ΔEに相当す
イ)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fm類混
在して〜・ても、各原子核〜によって磁気回転比γが異
なイ)ため、共鳴する周波数が異なり、したがって特定
の原子核の共鳴のみをとりだすことがで六る。また、そ
の共鳴の強さを測定すれば、原子核の存在相も知ること
ができる、また、共嶋徒、緩和時間と呼げれる時定斂で
定士る時間の後に、高い準位へ励起された原子核は、低
い準位へもどる。この緩和時間のうち、特に1゛1と呼
ばれろスピン−格子間緩和時間(W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
織と悪件腫瘍とでは、値が大きく異なることが知られて
いる。 ここでは、水素原子核(1■)について説明したが、こ
の他にも核スピン角運動171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(B I p )、炭素原子核(15C)、ナ)
IJウム原子核(25Na)、フッ素原子核(F)、
酸素原子核(170)等に適用可能である。 □こ
のように、NMRによって、特定原子核σ)存往年およ
び子の緩和時間をg+足−することがで鍍るので、物/
il、j内の4!I定原子核に′)いての種々ノ化学的
情報′?X−Ji去ることにより、被検体内のf重々の
検をを行なうことができろ。 bt来より、このようブ<N Mnを利用した検論二装
市として、X紳C1】1“と同様な原理で、被検体の仮
想輪切り部分σ】701ンを励起し、各プロン□り/−
IンにX・」応するNMI’を共鳴信号を、被検体の裏
り多くの方向について求め、被検体の各位置におけろN
MrL共Q’% (δ号強度を再構成法によって求める
ものがある。 第4図は、このような従来装置12VC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つ被検体に、
はじめに第4図(ロ)に示すようにZ勾配磁場()2と
、(イ)に示すように細い周波数スペクトル(f)のI
t Fパルス(qu’パルス)’c印加する。この場合
、ラーモア角速度ω=γ(11o+Δ0.)となる面だ
けσ)プロトンが励起され、磁化Mを第5図(イ)に示
すよりなωで回転する回転座標系−にに示せば、y′軸
方向に9
【J°向きを変えたものとt【る。続いて、第
4図(ハ)に示すようにX勾配磁場0□を所定の時間+
1だけ加え、これによって磁化Mの位相を(5)式に示
すようにX軸方向に目盛付する。 γL工f+□d+・0.=2π11
・・・・・(3)ただし、r:磁気回転比 ■、工:X方向の被検体長さ げ N−N n:整数(n =−7−7+1 、・・、−1,[1,
+1.・・・、H−+)N:Z方向の分割数 続いて、第4図(=)に示すようにV勾配磁場G、を印
加し、この下で第4図(j→に示すようにNMR・共鳴
信号を検出する。y軸方向け、ラーモア角速度で目盛付
けを行なう1、ここで、磁化Mけ、第5図(ロ)に示す
ように磁場の不均一性によって、r:、v/面内で生卵
方向に次第に分散してゆくので、やがて、NMR,共鳴
信号は減少し、第4V作)に示すように7時間経過して
無くなる。 以下、熱平衡状態に戻るまで1時間待って、次のシーケ
ンスをlV=り返す、この際、x勾配磁場(J。 を印加する所定時間らは、(5)式で決まる値でN回繰
り返される。そして、N回の7−ケンスでイI!られた
N M 11共鳴信号を2次元フーリエ変換することに
よ。て、面内のプロトン密度画像を得ることがで)3゜ このFうIZ動作をなす従来装置においては、第4図に
おいて、NMIl、共鳴信号が無くなるまでの時間τけ
、10〜211+ηSて’Aろが、次のシーケンスに移
ろま予の所5を時間τ′は、緩和時間1゛、のため1
sec稈度は必要となる。それ故に、X軸方向の分割防
Nを例えば100程度とすれば、その測定に少なくとも
2分以」二の長い時間を必要とする。 ここにおいて、本発明は、従来の手法及び装置における
このようフ、(欠点を除去することを目的にかさfまた
もσ)であ2)。 本発明に係る方法は、90°パルスのil!磁波で被検
体を励起後、勾配磁場の反転、反街によってエコー信号
を作り、このエコー信号が最大の時点で、再び90°パ
ルスの電磁波を印加し、磁化Mを熱平衡状態へ戻す、1
:5にした点に特徴がある。 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
の相数を示すフロ、り図である。図において、1は一移
靜1NJ4)TO(こび)磁場σ)方向をZ方向とする
)を発生させるたN)σ)静磁坦用コイル、2けこのl
1iTI磁場月1コイル1の割病1回路で、例え番イ直
流安定化11:源を含んでいろ一1n枦場用コイル1に
よって発生+1)磁束の密度Haけ、0.IT稈度で)
)す、また灼−昨け1n−4以トであZ)ことが望才し
+11つ 5け勾配?i+7堤用コイルを総括的に示(−たもσ)
、4はこの勾配磁場用コイル5の制御回路である。 TJ’、 7 [9:I (イ)にi、勾配磁場用コイ
ル5の一例を示す構成図で、Z勾配磁場ハSコイルΔ1
. 3/勾配磁場11+コイル32.53、図示してブ
rいがy 11.l配磁場用コイル32.53と同じ形
であ て、90°回転して設置′?e−オするX勾配磁
場用コイルを含んでいる7、こσ)/I−配eτ場用コ
イル3は、一様静磁場110と同一方向磁場で1、f、
V、 X軸方向にそれぞれ「f般勾配をシ、つ磁場を
発生する。60は制御回路4のコントローラであZ)。 5は#Jr *体に細い周波数スペクトルfのR,F
/ζζスス11.磁波として力え7.、)励磁コイルで
、矛σ)構成を第7図(r′I)vC示す 6は測定しようとする原子核のNMR共鳴条件に幻応寸
ろ周波τヶ(例えばプロトンでは、42.6Ml+、/
’I’ )のイご会を発生する発振器で、矛の出力は、
コントローラ60からの信号によっ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は初検体におけるNMR共p
(l (i号な検出するための検出コイルで、モの構D
V、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うなお、
この(の化コイルは、被検体にでλるだけ近接して設置
f’i″さJlろことか望ましいが、必要に応じ”C、
lff1i V?′lコイルと前月]さ一疹てもよい。 71は検出コイル7から得られるNMR共鳴信号(F
I D : frceir+rlucjion dec
ay )を増巾する増「1】器、72は位相検波回路、
73は位相検波された増lJ器71からの波形信号を記
1.Ffするウェーブメモリ回路で、A/D変換器を含
んでいる−8はウェーブメモリ回路73からの信号を例
えば光ファイバで構成さねる伝送路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ュータ、
9は得られた断層像を表示するテレビジ4ン壬二ターの
ようtr表示器である。 このようにl’ Dψした装置゛りσ)動作を、次に第
8図及び第9図を参1iQ L i、rがら説明する。 才イ、はじめに、制御回路2は静磁場用コイル1に電流
を流し、ネ皮検体C枦検体は各コイルの円筒内に設置さ
れろ)に静磁場I1.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X勾配磁場用コイル31に電流を流し、第8図(ロ
)に示すようにZ/I:J配磁場(1z+11i4える
。十だ、O1+が与えられている下で、ゲート回路61
を開とし、発振器6からの信号を増巾器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。た90パルスで、被検体の1面を励起す
る。なお、第8図(ロ)において、G21に絖(0□、
は、SlN比を良好にするためであって、公知の手法で
ある。 この時A11においては、磁化Mは第9図(イ)の回転
座標系に示すように、l′軸方向に906向きを変えろ
、続いて、X勾配磁場用コイル52に電流を流し、第8
図(ハ)に示すよ5 VC7)r定の大般さのP炉i
0.を所定時間電アがけ印加する Hいて、7次1配磁
場コイル3己にけじめに例えば正極性の電流を流し、■
勾配磁1+−>、−1−rlyを所定+1ν間+vだけ
印加し、この下で検出ぞ、イル7からイnられイ)第8
図(ホ)に示すようブr N Mn・4]・ql!信号
データE1として検出す乙、このNMII共III”、
信号が検出六ねている時点(例えば璽、の時点)では、
磁化Mは第9図(ロ)に示すように、x′I X/面
内で破線矢印方向に次第に分散していく途中にt)る。 検出コイル7で杉)出されるN M R,共l′lli
′、信号は、時間とともに次第に減衰し、やがて無くな
ろうこの信号は、増TI]器71で増[1]さね、位相
検波回路72で位相検波され、ウェーブメモリ回路73
を介してコンピュータBvc印加される。ここで、NM
R共11β信号はフーリエ変換され、1ブロジエクシ。 ンの信号となる。これまでの動作は従来装置と同様であ
る。 90パルスの電磁波を印加してからτ時間経過後(N
M rt共nl:j信号が無<1、(るまでの時間)、
コントローラ60け、y勾配磁場コイル33に流す雷渡
の向きを反転させ、f+極慴の11;箭を流し、逆方向
のV列配磁場−OJを第8図(1;)に示すようにDt
定時間lyだけ印加すイ)。そして、この下で、検出コ
イル7から得られる第8図G1−)に示すよう?CN
M IN−Iに暗信号(こ第1をエコー信号と呼、ζ)
をデータト】fとして検出する、このエコー信号が検出
さflている時点(例えば第2の時点)では、磁化Mは
、第9図(ハ)に示すようにj、、%1′面内で破線矢
印方向に次第に1i巴合していく途中にある。紛゛いて
、第8図(ハ)に示すように15「定時11JI I、
だけX勾配磁場 G工を印加し、続いて第8図(ロ)に
示すようにX勾配磁場−G22、−(第7.。 を印加し、−02,を印加している下で、今度は第8図
(イ)に示すように90°−rパルスの電磁波を印加す
る。 最初ノqO°パルスσ)電磁波を印加してからτ時間軽
過した後のシーケンス(エコー信号が待られるシーケン
ス)は、前のシーケンス(データEIを検出するシーケ
ンス)を逆11i序で反復させた本のである。したがっ
て、2i時間の間、ネル検体の状態が変らないものとす
れば、前のシーケンスで得られ7−データ■・;1と、
j−%σ)シーケンスでイnられたエコー信号のデータ
E(とは、時間軸に幻して対称な信号波形とプrろ。 後)7−ケンスにおいて、I3の時点(エコー信号が最
大とtCろ■、lr盾)で、90°−τ′パルスの正磁
波を印加すると1.第9図し)に示すように磁化Mがi
軸方向にφ;制的に向けられる。ここで、磁化Mは、図
示するように緩和時間ゴ2のために、7;軸に完全に一
致せず、少し分散した状態にある。 この状態から少しの時間τ′紅過後、緩和によって磁化
Mけi軸に一致する。15の時点から、磁化) Mがi軸に一致する才での回復時間τ′は、130時点
では磁化Mが7.′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′1”1に比較して十分短かく
、例えば4τ程度でよい。 回街時間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+0各シーケ
ンスでは、神−検体に力えるX勾配磁場Oiの印加時間
1.を(5)式の条件に従ってグセ、そttソj+σ)
シーケンスについて、検出コイル7からN M n J
l: n!”+信−β及びエコー信号を得ろ。 コンビ1.−夕8は、各シー・ケンスにおいて、例えば
けl−めに出力されるN M n共’v” (i号のデ
ータ1’i1. E2・・・σ)N個なγトとりのグル
ープとして、2次元7−リ、寄換演算を行t【い、画像
を得、これを表示器9に表示−動ろつ なオd1」−記ではコンピュータ8は、エコー信号を利
用しないことを層圧したものであるが、各シーケンスに
おいて、はじめに出力さf1ルN M R,JI:鳴信
号(これを単にN M 11.信号と略す)の各データ
M1. !’、2・・よと、続いて出力されるエコー信
号の各データE H+ M2・・の両方を利用してもよ
いうこの場合、利用の41方とし【は例えば次のようプ
cものがある。 +IINMTL信号とエコー信号の時間軸を反転した信
号との平均値を演幻し、これをひとつのデータとして、
2次元フーリエ変換演算を行ない、ひとつの断層像を得
ろ。 (II+NM几信号を利用してプロトン密度画像を得る
とともに、NM几倍信号エコー信号の時間軸を反転した
信号との差信号を演算し、これをひとっσ)データとし
7てフーリエ変換演算を行t「い、T2と呼ばJする横
緩和時間(T2は近傍の電イ核同志のスピンの相互作用
に起因している) Vci−; 6 (′r2画像の両
方の画像を得る。 fllil 前記(11)に松いて、プロトン密度1
iTi像と′1゛フ両像とシ合成1、て他の別の画像を
得る。 6v) lr tRσ)シーケンスのN M It倍
信号エコー信号をいくつか平均シ1、これをひとつのデ
ータとする。 これらの手法をとることによって、slN比を良好にし
、良り11の画像を得ることができる。lまだ、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ろ。 第10図及び第11し1は本発明に係る手法の他の例を
示す動作波形図である。 第10図に示す手法は、本発明を投影復元法(1’rn
jec+ion rccnn+Nrt+cLion )
に適用したものである。 第10図(イ)、(ロ)に示すように、はじめに、Z勾
配磁場G2を印加している下で 90″パルスの電磁波
を印加し、Uにいて、第10図(ハ)、に)に示すよへ
に、X勾配磁SaよとV勾配磁場(1,を同時に加え、
これによって2?′に元勾配磁場を作り、この下で(ホ
)に示すようL N M It共口自信号を検出する。 #彎いて(9n′パルスを印加してからτlr、’?間
経禍後)、(ハ)、に)に示すように禅方向のX勾配P
)J%−01及びy勾配磁場−Gyを同時に加え、この
下で、(ホ)に示すようにNM几共鳴信号(これをエコ
ー信号という)をデータ1シ;として検出する。その後
、(9o°パルスを印加してから2τ経過した時点、す
なわち、エコー信号が最大になった時点)、逆方向のZ
勾配磁場〜()、Iを印加し、この1で、900.パル
スの電磁波を印加する。 以下、回復時間τ′だけ待って、同l:よ5に次のシー
ケンスを繰り返す。各シーケンスにおいては、(1ア、
(1,を少しづつ変身、これによって各プロジェクショ
ンに対応するNM几共鳴信号及びエコー信号を被検体の
数多くの方向について求めろことができる。 第11図に示す手法は、本発明を5elec+1vee
xciJRjinnI inr+法に適用したイ、ので
力)ろ。 第11図(イ)、(ロ)に示すように、けじめに、Z勾
配磁μ2(12を印加している下で、90’パルスの電
磁波を印IJl+ L、、第121xl (イ)iτ示
+被検体ITn17ffis、面をFJ!l起−1ろ。 番Aいて、第11図(ハ)、(イ)に示すように、X勾
配磁場(1□も・印加してぃZ)下で、180′パルス
を印加111、これに」:って第11図手法) VC示
すように87.面上のラインΔyだけを励起する。IN
いで、第j1図に)、 f+で)に示すようにN M
IL J1H鳴信暗灯スピンエコー)が最大とな7)A
でy勾配磁場oyを印加し、どの下でスピンエコーをデ
ータト:1として検出する。その後(qo″パルスを印
加してから1時間経過後)、逆方向の勾配磁炉+ −o
、 、 ゴ’!l−G!を順次印加し、−G2を印“加
して℃・る下で90″′−Jeパルスの電磁波を印加す
るっそして、(’]、 、−O,を印加している下で得
られる各データI’:I T Mlをフーリエ変換する
ことによって、第12図(ロ)に示すラインΔν上のX
軸方向のプロトン密度分布を(+Jろことかでとる。以
後は、o!/ + ”!/の大きさを少しづつ夕え、前
記のシーケンスを繰返し、Sz面全全面2次Tデー々を
得ることがで知る。 以J: 、i32す1したように、本発明に係る手法は
、少frくとも2種のパルy、 (qo6パルス、qi
aerパルス)の茅列によって、磁化Mの向六を強制的
に変え、短時間で磁化MfX−−平衡状態へ戻すように
したもので、短時間で、枝棒体内のIr¥輩原子核分布
等に関連する断層像をイ!1ろことがで袴る。 また、被検振からはNM几倍信号びエコー信号を#J’
することかでとろので、これらの各信号を利用すること
によって、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。
4図(ハ)に示すようにX勾配磁場0□を所定の時間+
1だけ加え、これによって磁化Mの位相を(5)式に示
すようにX軸方向に目盛付する。 γL工f+□d+・0.=2π11
・・・・・(3)ただし、r:磁気回転比 ■、工:X方向の被検体長さ げ N−N n:整数(n =−7−7+1 、・・、−1,[1,
+1.・・・、H−+)N:Z方向の分割数 続いて、第4図(=)に示すようにV勾配磁場G、を印
加し、この下で第4図(j→に示すようにNMR・共鳴
信号を検出する。y軸方向け、ラーモア角速度で目盛付
けを行なう1、ここで、磁化Mけ、第5図(ロ)に示す
ように磁場の不均一性によって、r:、v/面内で生卵
方向に次第に分散してゆくので、やがて、NMR,共鳴
信号は減少し、第4V作)に示すように7時間経過して
無くなる。 以下、熱平衡状態に戻るまで1時間待って、次のシーケ
ンスをlV=り返す、この際、x勾配磁場(J。 を印加する所定時間らは、(5)式で決まる値でN回繰
り返される。そして、N回の7−ケンスでイI!られた
N M 11共鳴信号を2次元フーリエ変換することに
よ。て、面内のプロトン密度画像を得ることがで)3゜ このFうIZ動作をなす従来装置においては、第4図に
おいて、NMIl、共鳴信号が無くなるまでの時間τけ
、10〜211+ηSて’Aろが、次のシーケンスに移
ろま予の所5を時間τ′は、緩和時間1゛、のため1
sec稈度は必要となる。それ故に、X軸方向の分割防
Nを例えば100程度とすれば、その測定に少なくとも
2分以」二の長い時間を必要とする。 ここにおいて、本発明は、従来の手法及び装置における
このようフ、(欠点を除去することを目的にかさfまた
もσ)であ2)。 本発明に係る方法は、90°パルスのil!磁波で被検
体を励起後、勾配磁場の反転、反街によってエコー信号
を作り、このエコー信号が最大の時点で、再び90°パ
ルスの電磁波を印加し、磁化Mを熱平衡状態へ戻す、1
:5にした点に特徴がある。 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
の相数を示すフロ、り図である。図において、1は一移
靜1NJ4)TO(こび)磁場σ)方向をZ方向とする
)を発生させるたN)σ)静磁坦用コイル、2けこのl
1iTI磁場月1コイル1の割病1回路で、例え番イ直
流安定化11:源を含んでいろ一1n枦場用コイル1に
よって発生+1)磁束の密度Haけ、0.IT稈度で)
)す、また灼−昨け1n−4以トであZ)ことが望才し
+11つ 5け勾配?i+7堤用コイルを総括的に示(−たもσ)
、4はこの勾配磁場用コイル5の制御回路である。 TJ’、 7 [9:I (イ)にi、勾配磁場用コイ
ル5の一例を示す構成図で、Z勾配磁場ハSコイルΔ1
. 3/勾配磁場11+コイル32.53、図示してブ
rいがy 11.l配磁場用コイル32.53と同じ形
であ て、90°回転して設置′?e−オするX勾配磁
場用コイルを含んでいる7、こσ)/I−配eτ場用コ
イル3は、一様静磁場110と同一方向磁場で1、f、
V、 X軸方向にそれぞれ「f般勾配をシ、つ磁場を
発生する。60は制御回路4のコントローラであZ)。 5は#Jr *体に細い周波数スペクトルfのR,F
/ζζスス11.磁波として力え7.、)励磁コイルで
、矛σ)構成を第7図(r′I)vC示す 6は測定しようとする原子核のNMR共鳴条件に幻応寸
ろ周波τヶ(例えばプロトンでは、42.6Ml+、/
’I’ )のイご会を発生する発振器で、矛の出力は、
コントローラ60からの信号によっ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は初検体におけるNMR共p
(l (i号な検出するための検出コイルで、モの構D
V、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うなお、
この(の化コイルは、被検体にでλるだけ近接して設置
f’i″さJlろことか望ましいが、必要に応じ”C、
lff1i V?′lコイルと前月]さ一疹てもよい。 71は検出コイル7から得られるNMR共鳴信号(F
I D : frceir+rlucjion dec
ay )を増巾する増「1】器、72は位相検波回路、
73は位相検波された増lJ器71からの波形信号を記
1.Ffするウェーブメモリ回路で、A/D変換器を含
んでいる−8はウェーブメモリ回路73からの信号を例
えば光ファイバで構成さねる伝送路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ュータ、
9は得られた断層像を表示するテレビジ4ン壬二ターの
ようtr表示器である。 このようにl’ Dψした装置゛りσ)動作を、次に第
8図及び第9図を参1iQ L i、rがら説明する。 才イ、はじめに、制御回路2は静磁場用コイル1に電流
を流し、ネ皮検体C枦検体は各コイルの円筒内に設置さ
れろ)に静磁場I1.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X勾配磁場用コイル31に電流を流し、第8図(ロ
)に示すようにZ/I:J配磁場(1z+11i4える
。十だ、O1+が与えられている下で、ゲート回路61
を開とし、発振器6からの信号を増巾器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。た90パルスで、被検体の1面を励起す
る。なお、第8図(ロ)において、G21に絖(0□、
は、SlN比を良好にするためであって、公知の手法で
ある。 この時A11においては、磁化Mは第9図(イ)の回転
座標系に示すように、l′軸方向に906向きを変えろ
、続いて、X勾配磁場用コイル52に電流を流し、第8
図(ハ)に示すよ5 VC7)r定の大般さのP炉i
0.を所定時間電アがけ印加する Hいて、7次1配磁
場コイル3己にけじめに例えば正極性の電流を流し、■
勾配磁1+−>、−1−rlyを所定+1ν間+vだけ
印加し、この下で検出ぞ、イル7からイnられイ)第8
図(ホ)に示すようブr N Mn・4]・ql!信号
データE1として検出す乙、このNMII共III”、
信号が検出六ねている時点(例えば璽、の時点)では、
磁化Mは第9図(ロ)に示すように、x′I X/面
内で破線矢印方向に次第に分散していく途中にt)る。 検出コイル7で杉)出されるN M R,共l′lli
′、信号は、時間とともに次第に減衰し、やがて無くな
ろうこの信号は、増TI]器71で増[1]さね、位相
検波回路72で位相検波され、ウェーブメモリ回路73
を介してコンピュータBvc印加される。ここで、NM
R共11β信号はフーリエ変換され、1ブロジエクシ。 ンの信号となる。これまでの動作は従来装置と同様であ
る。 90パルスの電磁波を印加してからτ時間経過後(N
M rt共nl:j信号が無<1、(るまでの時間)、
コントローラ60け、y勾配磁場コイル33に流す雷渡
の向きを反転させ、f+極慴の11;箭を流し、逆方向
のV列配磁場−OJを第8図(1;)に示すようにDt
定時間lyだけ印加すイ)。そして、この下で、検出コ
イル7から得られる第8図G1−)に示すよう?CN
M IN−Iに暗信号(こ第1をエコー信号と呼、ζ)
をデータト】fとして検出する、このエコー信号が検出
さflている時点(例えば第2の時点)では、磁化Mは
、第9図(ハ)に示すようにj、、%1′面内で破線矢
印方向に次第に1i巴合していく途中にある。紛゛いて
、第8図(ハ)に示すように15「定時11JI I、
だけX勾配磁場 G工を印加し、続いて第8図(ロ)に
示すようにX勾配磁場−G22、−(第7.。 を印加し、−02,を印加している下で、今度は第8図
(イ)に示すように90°−rパルスの電磁波を印加す
る。 最初ノqO°パルスσ)電磁波を印加してからτ時間軽
過した後のシーケンス(エコー信号が待られるシーケン
ス)は、前のシーケンス(データEIを検出するシーケ
ンス)を逆11i序で反復させた本のである。したがっ
て、2i時間の間、ネル検体の状態が変らないものとす
れば、前のシーケンスで得られ7−データ■・;1と、
j−%σ)シーケンスでイnられたエコー信号のデータ
E(とは、時間軸に幻して対称な信号波形とプrろ。 後)7−ケンスにおいて、I3の時点(エコー信号が最
大とtCろ■、lr盾)で、90°−τ′パルスの正磁
波を印加すると1.第9図し)に示すように磁化Mがi
軸方向にφ;制的に向けられる。ここで、磁化Mは、図
示するように緩和時間ゴ2のために、7;軸に完全に一
致せず、少し分散した状態にある。 この状態から少しの時間τ′紅過後、緩和によって磁化
Mけi軸に一致する。15の時点から、磁化) Mがi軸に一致する才での回復時間τ′は、130時点
では磁化Mが7.′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′1”1に比較して十分短かく
、例えば4τ程度でよい。 回街時間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+0各シーケ
ンスでは、神−検体に力えるX勾配磁場Oiの印加時間
1.を(5)式の条件に従ってグセ、そttソj+σ)
シーケンスについて、検出コイル7からN M n J
l: n!”+信−β及びエコー信号を得ろ。 コンビ1.−夕8は、各シー・ケンスにおいて、例えば
けl−めに出力されるN M n共’v” (i号のデ
ータ1’i1. E2・・・σ)N個なγトとりのグル
ープとして、2次元7−リ、寄換演算を行t【い、画像
を得、これを表示器9に表示−動ろつ なオd1」−記ではコンピュータ8は、エコー信号を利
用しないことを層圧したものであるが、各シーケンスに
おいて、はじめに出力さf1ルN M R,JI:鳴信
号(これを単にN M 11.信号と略す)の各データ
M1. !’、2・・よと、続いて出力されるエコー信
号の各データE H+ M2・・の両方を利用してもよ
いうこの場合、利用の41方とし【は例えば次のようプ
cものがある。 +IINMTL信号とエコー信号の時間軸を反転した信
号との平均値を演幻し、これをひとつのデータとして、
2次元フーリエ変換演算を行ない、ひとつの断層像を得
ろ。 (II+NM几信号を利用してプロトン密度画像を得る
とともに、NM几倍信号エコー信号の時間軸を反転した
信号との差信号を演算し、これをひとっσ)データとし
7てフーリエ変換演算を行t「い、T2と呼ばJする横
緩和時間(T2は近傍の電イ核同志のスピンの相互作用
に起因している) Vci−; 6 (′r2画像の両
方の画像を得る。 fllil 前記(11)に松いて、プロトン密度1
iTi像と′1゛フ両像とシ合成1、て他の別の画像を
得る。 6v) lr tRσ)シーケンスのN M It倍
信号エコー信号をいくつか平均シ1、これをひとつのデ
ータとする。 これらの手法をとることによって、slN比を良好にし
、良り11の画像を得ることができる。lまだ、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ろ。 第10図及び第11し1は本発明に係る手法の他の例を
示す動作波形図である。 第10図に示す手法は、本発明を投影復元法(1’rn
jec+ion rccnn+Nrt+cLion )
に適用したものである。 第10図(イ)、(ロ)に示すように、はじめに、Z勾
配磁場G2を印加している下で 90″パルスの電磁波
を印加し、Uにいて、第10図(ハ)、に)に示すよへ
に、X勾配磁SaよとV勾配磁場(1,を同時に加え、
これによって2?′に元勾配磁場を作り、この下で(ホ
)に示すようL N M It共口自信号を検出する。 #彎いて(9n′パルスを印加してからτlr、’?間
経禍後)、(ハ)、に)に示すように禅方向のX勾配P
)J%−01及びy勾配磁場−Gyを同時に加え、この
下で、(ホ)に示すようにNM几共鳴信号(これをエコ
ー信号という)をデータ1シ;として検出する。その後
、(9o°パルスを印加してから2τ経過した時点、す
なわち、エコー信号が最大になった時点)、逆方向のZ
勾配磁場〜()、Iを印加し、この1で、900.パル
スの電磁波を印加する。 以下、回復時間τ′だけ待って、同l:よ5に次のシー
ケンスを繰り返す。各シーケンスにおいては、(1ア、
(1,を少しづつ変身、これによって各プロジェクショ
ンに対応するNM几共鳴信号及びエコー信号を被検体の
数多くの方向について求めろことができる。 第11図に示す手法は、本発明を5elec+1vee
xciJRjinnI inr+法に適用したイ、ので
力)ろ。 第11図(イ)、(ロ)に示すように、けじめに、Z勾
配磁μ2(12を印加している下で、90’パルスの電
磁波を印IJl+ L、、第121xl (イ)iτ示
+被検体ITn17ffis、面をFJ!l起−1ろ。 番Aいて、第11図(ハ)、(イ)に示すように、X勾
配磁場(1□も・印加してぃZ)下で、180′パルス
を印加111、これに」:って第11図手法) VC示
すように87.面上のラインΔyだけを励起する。IN
いで、第j1図に)、 f+で)に示すようにN M
IL J1H鳴信暗灯スピンエコー)が最大とな7)A
でy勾配磁場oyを印加し、どの下でスピンエコーをデ
ータト:1として検出する。その後(qo″パルスを印
加してから1時間経過後)、逆方向の勾配磁炉+ −o
、 、 ゴ’!l−G!を順次印加し、−G2を印“加
して℃・る下で90″′−Jeパルスの電磁波を印加す
るっそして、(’]、 、−O,を印加している下で得
られる各データI’:I T Mlをフーリエ変換する
ことによって、第12図(ロ)に示すラインΔν上のX
軸方向のプロトン密度分布を(+Jろことかでとる。以
後は、o!/ + ”!/の大きさを少しづつ夕え、前
記のシーケンスを繰返し、Sz面全全面2次Tデー々を
得ることがで知る。 以J: 、i32す1したように、本発明に係る手法は
、少frくとも2種のパルy、 (qo6パルス、qi
aerパルス)の茅列によって、磁化Mの向六を強制的
に変え、短時間で磁化MfX−−平衡状態へ戻すように
したもので、短時間で、枝棒体内のIr¥輩原子核分布
等に関連する断層像をイ!1ろことがで袴る。 また、被検振からはNM几倍信号びエコー信号を#J’
することかでとろので、これらの各信号を利用すること
によって、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。
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勿モーメントの整列
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t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物置の一例を示すプロ
。 り図 fp; y図(イ)は第6図装置に用いら幻、て
いる勾配磁場コイルσ)−例を示す構成図、(ロ)は同
じ< Jil+磁コイ磁力イル’r lj’7図、第8
図は本発明に併る手法のひとつを説明するための動作波
形図、第9図は本イ1明σ)手法によるそ→1モ第1の
時点での磁化Mの方向な回転μm!標系りに示した説明
図、第1n図及び第11図は本発明の手が一σ)仙σ)
例を示す動作波形図、第12図は第11図手法において
印加する電磁波パルス釦よる励起面の説明図である。 1・・・靜鋲場用コイル、2・・・静磁場)hコイル制
御回路、3・・・勾配磁場用コイル、5・・・励磁コイ
ル、6〔1・・・コントローラ、7・・・検出コイル、
8・・・コンビ7−タ。
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勿モーメントの整列
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t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物置の一例を示すプロ
。 り図 fp; y図(イ)は第6図装置に用いら幻、て
いる勾配磁場コイルσ)−例を示す構成図、(ロ)は同
じ< Jil+磁コイ磁力イル’r lj’7図、第8
図は本発明に併る手法のひとつを説明するための動作波
形図、第9図は本イ1明σ)手法によるそ→1モ第1の
時点での磁化Mの方向な回転μm!標系りに示した説明
図、第1n図及び第11図は本発明の手が一σ)仙σ)
例を示す動作波形図、第12図は第11図手法において
印加する電磁波パルス釦よる励起面の説明図である。 1・・・靜鋲場用コイル、2・・・静磁場)hコイル制
御回路、3・・・勾配磁場用コイル、5・・・励磁コイ
ル、6〔1・・・コントローラ、7・・・検出コイル、
8・・・コンビ7−タ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)被検体に一様静磁場な力えるとともに被検体に核
磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印?加し、更に
前記被検体にこの被検体からの核磁気共鳴信号の放射部
分を特定するための勾配磁場を与え、前記被検体の特定
部分からの核磁気共鳴信号(NMR信号)を得るように
した検査方法において、 はじめに90パルスの電磁波で被検体を励起後、勾配磁
場を印加し、次に前記勾配磁場の方向を反転させるとと
もに反復させエコー信号をつくり、このエコー信号が最
大の時点で再び90パルスの電磁波を印加し、磁化を熱
平衡状態へ戻すようにし、以後前記のシーケンスを所定
間隔で繰り返すことを特徴とする核磁気共鳴による検査
方法。 (2) ひとつのシーケンスの中で得られるNMIL
信号とエコー信号の時間軸を反・転した信号との平均値
を演算し、これを1プロジエクシヨンのデータとして得
るようにした特許請求の範囲第1争記載の核磁気共鳴に
よる検査方法。 (5) NMrL信号とエコー信号の時間軸を反転した
信号との差信号を演算し、こね、を1プロジェクシ、ン
のデータとし、所定の演算を行な〜て1゛2画像を得る
ようにした特許請求の範囲第1項記載の核磁気共鳴によ
る検査方法。 (4) 複数のシーケンスで得られる複数個のNMI
+。 信号及びまたは複数個のエコー信号を平均化し、これを
1プロジエクシヨンのデータとするようにした特許請求
の範囲第1項記載σ)核磁気共鳴による検査方法。 (5) 被検体に一様静磁場を力える静磁場形成手段
、前記被検体の2軸方向、X軸方向及びY軸方向にそれ
ぞれ勾配をもつ磁場を発生し被検体からの核磁気共鳴信
号の放射部分を特定する磁場発生手段、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、この励振手
段Vr−t5先/、信芸を制御する制御手段、前記被検
体かし、の核磁気共鳴信号(N M 11信号)を(φ
知する手段、こび)検知手段からσ)信号を人力中ると
ともに所定の演算を行な−て断層像を得る演幻手段も・
具備し、 前記磁場発生手段及びfljl! fal1手段は、は
じめに・汀パルスの電磁波で被検体を励起後、勾配磁場
を印加し、次に前記勾配磁場の方向を反転させろととも
に反復さ一す・てエコー信号をつくり、このエコー信号
が最大の時点で再び90゛パルスの電磁波を印加し、磁
化を熱平衡状態へ戻すようにし、以移前配のンーケンス
を所定間隔で繰り放す動作をブ[すことを特徴とする咳
磁気−11鳴による検査装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57168180A JPS5957147A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57168180A JPS5957147A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5957147A true JPS5957147A (ja) | 1984-04-02 |
Family
ID=15863266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57168180A Pending JPS5957147A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5957147A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59214745A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-12-04 | アルバ−ト・マコフスキ− | 高速nmr像形成システム |
EP0223543A2 (en) * | 1985-11-18 | 1987-05-27 | Picker International Limited | Nuclear magnetic resonance imaging |
JPH0399631A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-04-24 | Hitachi Ltd | 磁気共鳴イメージング装置 |
JPH08206098A (ja) * | 1995-11-29 | 1996-08-13 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴を用いた検査方法及び装置 |
JPH1052415A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-02-24 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS54156596A (en) * | 1978-05-25 | 1979-12-10 | Emi Ltd | Method and device for checking by nuclear magnetic resonance |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57168180A patent/JPS5957147A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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JPH07110272B2 (ja) * | 1989-09-13 | 1995-11-29 | 株式会社日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置 |
JPH08206098A (ja) * | 1995-11-29 | 1996-08-13 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴を用いた検査方法及び装置 |
JPH1052415A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-02-24 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
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