JPS6044880A - Nuclear magnetic resonance imaging apparatus using chirp tracking system - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make it possible to obtain a perfect tomographic image at every magnetic field by receiving a FID signal once, by continuously changing a perturbation magnetic field during the reception of the FID signal so that said magnetic field comes to mutually different history to each cell. CONSTITUTION:Water is accumulated in a coil L1 and a static magnetic field H00 is preliminarily applied from a direction at right angles to the axis of the coil. A gradient magnetic field Gz is applied to an object to be detected and a RF pulse (90 deg. pulse) obtained by modulating the output of an oscillator OSC on the basis of the modulation signal of a modulator BM1 is applied thereto. Succeedingly, a gradient magnetic field of H00+H is applied while a FID (Free Induction Decay) signal is detected by the coil L1 to be once received in a wave form memory apparatus through a receiving amplifier RA. In this case, an image is reconstituted corresponding to the content of the memory apparatus on the basis of chirp conversion such that the transition of the spin resonance frequency of each local part. By this method, the FID signal containing the data of all cells and capable of forming one picture is obtained by one trial and the reconstitution of the image can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する分野］ 本発明は、核磁気共鳴（ｎｕｃｌｅａｒｍａｇｎｅｔｉ
ｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　以下ＮＭＲと略称する）現象
を利用して被検体内における特定原子核分布等を被検体
外部より知るようにしたＮＭＲイメージング装置に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to nuclear magnetic resonance.
The present invention relates to an NMR imaging apparatus that utilizes the phenomenon (hereinafter abbreviated as NMR) to determine the distribution of specific atomic nuclei within a subject from outside the subject.

［従来技術］ 従来からＮＭＲイメージング装置はよく知られている。[Prior art] NMR imaging devices are well known in the art.

そして、データの採取や再構成の方式の違いによって、
例えば、磁場焦点法、投影復元法、フーリエ変換法、選
択励起法などに分類され、呼称されている。Also, due to differences in data collection and reconstruction methods,
For example, they are classified and called as magnetic field focusing method, projection restoration method, Fourier transform method, selective excitation method, etc.

しかしながら、これら各種の方式に基づ〈従来のＮＭＲ
イメージング装置では、いずれもデータ採取に時間がか
かるという問題があった。データの採取時間の短かさや
画質、Ｓ／への点などから注目されている方式（フーリ
エ変換法に屈し、ＫＥＷ法を拡張した面積弁方式）にお
いてさえも、３〜４分かかつて、励起とＦｒｙ（ｆｒｅ
ｅｉｎｄｔＪｃｔｉｏｎ　ｄｅｃａｙ）信号の受信とを
数十回繰返している。Ｆｆ［）信号を受けている間摂動
磁界は一時的に固定され、被検物体に与えられる磁場は
、場所的にはその分布状態が異なるが時間的には変化し
ないようになっている。これは、ある場所のスピンの出
すＦＩＤ信号フーリエ変換で収束するための必要不可欠
の要件である。However, based on these various methods,
All imaging devices have a problem in that it takes time to collect data. Even in the method (area valve method, which yields to the Fourier transform method and extends the KEW method), which is attracting attention due to its short data acquisition time, image quality, and S/S ratio, excitation takes about 3 to 4 minutes. and Fry(fre
eindtJction decay) signal reception is repeated several dozen times. While the Ff[) signal is being received, the perturbation magnetic field is temporarily fixed, and the magnetic field applied to the object under test has a distribution state that differs locally, but does not change temporally. This is an essential requirement for convergence in the Fourier transform of the FID signal produced by spins at a certain location.

それ故に、各スライスのデータセラ１−を得るための速
度をもはやこれ以上あげることはできない状態にある。Therefore, it is no longer possible to increase the speed for obtaining data cells 1- for each slice.

総合的なＳ／Ｎ＋信口の情報量という点からは、かけな
ければならない時間もしくは採取したデータを平均化な
どして改質しなければならない時間というのは決ってく
る可能性はあるにしろ、１回の試行で原理的には注目す
るスライスの中に含まれるすべてのスピンのＦＩＤ信号
を事後分離分析可能な形で収録したいという望みはあっ
てしかるべきである。Although it is possible that the amount of time required to spend or the amount of time required to improve the collected data by averaging etc. may be determined by the amount of information of the overall S/N + trust account. In principle, there should be a desire to record FID signals of all spins included in a slice of interest in a single trial in a form that can be separated and analyzed after the fact.

［発明の目的］ 本発明の目的は、このような点に鑑み、各１１場毎に１
回のＦｒＤ信号の受信ですみ、再構成処理を施せば完全
な断層像となり得るようなデータセラ！−の得らるＮＭ
Ｒイメージング装置を提供することにある。[Object of the invention] In view of these points, the object of the invention is to
A data cellar that only needs to receive FrD signals once and can be reconstructed into a complete tomographic image! −obtained NM
An object of the present invention is to provide an R imaging device.

［発明の概要］ この様な目的を実現するために、本発明では、目的空間
内に分布するスピンの密度ないし性質に関する空間分布
のイメージを得るために、前記空間を必要充分に均一な
る基底磁界で満たした上で、第１の工程として前記空間
の全体あるいは一部のスピンを励起する所の一斉もしく
は選択励起の工程と、それに続く第２の工程として該受
信されたＦｒＤ信号の分析評価により前記イメージを再
構成する第３の工程とを有してなり、前記第２の工程に
いては目的とする被検体スピンの各局所の総べでにおけ
る共鳴周波数の時局推移が本質的に連続的に変化しつつ
も互いに他の局所における時間推移とは異なり、かつ前
記第３の工程のイメージの構成が各局所のスピンの共鳴
周波数の推移を実質的に追従する如きチャープ（Ｃｈｉ
ｒｐ）変換に基づくことを特徴とする。[Summary of the Invention] In order to achieve such an object, the present invention provides an image of the spatial distribution of the density or properties of spins distributed within the target space by applying a sufficiently uniform base magnetic field to the target space. After filling the space with and a third step of reconstructing the image, and in the second step, the temporal transition of the resonant frequency in the total of each local area of the target subject spin is essentially continuous. chirps (Chirps), which differ from each other in the time course in other localities while changing in a
rp) transformation.

［実施例］ 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。まず、本発
明の原理について述べる。画像再構成という見地からフ
ーリエ変換を静的なものと考えるならば、それを更に１
次元展開して、チャープ変換に拡張するわ（゛）である
。つまり、ＦＩＤ信号を受信中に摂動磁界を各セルにと
って互いに異なる履歴となるように連続的に変化させる
。[Example] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, the principle of the present invention will be described. If we consider the Fourier transform to be static from the perspective of image reconstruction, we can further consider it by 1
Let's expand it to a chirp transform by dimensional expansion (゛). That is, while receiving the FID signal, the perturbation magnetic field is continuously changed so that each cell has a different history.

このＦＩＤ信号を、もし、時間軸の圧縮ないし伸長（以
下単に圧伸という）を行なわない単なる高速フーリエ変
換（以下ＦＦＴと略称する）で収束させるとすると、摂
動のない磁界におけるスライスのデータ（面を励起して
始めたならばある線の投影データ、バルク全体を励起し
たのであればイの様な面の投影データとなる）を与える
ことになる。し・かじ、時間軸の変化率が摂ａｌｉ界と
主磁界の合計に等しいような変化率で変化したのを元に
戻すように時間軸の圧伸を局所毎に行なった後に、ＦＦ
Ｔにかけられるようにするならば、上述のような履歴の
摂動磁界を経験したスライスのデータが得られることに
なる。If this FID signal is converged by simple fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT) without compressing or expanding the time axis (hereinafter simply referred to as companding), then slice data in an unperturbed magnetic field (plane If we start with the excitation, we will get projection data for a certain line, and if we start by exciting the entire bulk, we will get projection data for a plane like A). However, after companding the time axis locally so that the rate of change in the time axis is equal to the sum of the magnetic field and the main magnetic field, the FF
If it is made to be able to be applied to T, data of a slice that has experienced the above-mentioned historical perturbation magnetic field will be obtained.

また、チャープ変換の方法は実質上無数にある。Furthermore, there are virtually an infinite number of chirp conversion methods.

従って、１回の試行で全セルのブータラ含むＦＩ’Ｄ信
号を得ること、および断層像を再構成し得ることが可能
であるということが分る。Therefore, it can be seen that it is possible to obtain an FI'D signal including bootaras of all cells and to reconstruct a tomographic image in one trial.

また、１回の試行で待られる１枚の画像データのＳ／Ｎ
が悪い場合には、多数回試行して得たデータを平均化処
理することによって容易にＳ／Ｎを改善してゆくことが
できる。Also, the S/N of one image data that can be waited for in one trial is
If the S/N ratio is poor, the S/N ratio can be easily improved by averaging the data obtained through multiple trials.

以下この様な原理に基づ〈実施例を順次示す。Examples based on this principle will be shown below.

まず、プロトンのＦＩＩ）信号を検出するための最も簡
素な構成例を第１図に示す。同図において、ＬｌはＲＦ
用と検出用を兼ね備えたコイル、ＯＳＣはＲ，Ｆ信号を
発生する発ｆｉ７ｅｓ、Ｂ　Ｍ　ｒはＯＳＣからの信号
を変調信号Ｓｍで変調する平衡型の変調器、ＲＡはコイ
ルＬ１で検出されたＦＩＤ信号を受信し増幅する受信増
幅器である。First, FIG. 1 shows an example of the simplest configuration for detecting proton FII) signals. In the same figure, Ll is RF
A coil that has both function and detection functions, OSC is an emitting fi7es that generates R and F signals, BMR is a balanced modulator that modulates the signal from OSC with modulation signal Sm, and RA is detected by coil L1. This is a receiving amplifier that receives and amplifies the FID signal.

：＋　−１’　／Ｌ／　Ｌ　＋の巾に水を溜め、コイル
の軸とはｍ角な方向から静磁場Ｈ８を印加してお（。一
方、Ｏ２０の周波数ｆＯ５ｃをほぼγＨｏ　（γは磁気
回転比）とし、これを変調器Ｂ　Ｍ　＋にて第２図の（
イ）に示すような変調信号により変調した後コイルＬ＋
に印加する。この様にして９０’パルスのドライブをか
けた直後（第２図に示す時刻１０）から、現れるＦＩＤ
信丹０コイルＬ１で検出し、これを受信増幅器ＲＡにて
適宜増幅して第２図の（ロ）に示すようなＦＩＤ信号を
得る。: + -1' /L/L + A static magnetic field H8 is applied from a direction m angle to the axis of the coil (.On the other hand, the frequency fO5c of O20 is set to approximately γHo (γ is magnetic field). (rotation ratio) in Fig. 2 using the modulator B M +.
Coil L+ after being modulated by a modulation signal as shown in a)
to be applied. Immediately after applying the 90' pulse drive in this way (time 10 shown in Figure 2), the FID that appears
It is detected by the Shintan 0 coil L1 and amplified appropriately by the receiving amplifier RA to obtain an FID signal as shown in (b) of FIG.

なお、コイルＬ１にはコンデンサＣ・１を並列に接続し
、Ｏ２０の周波数ｆに同調するように構成しである。Note that a capacitor C.1 is connected in parallel to the coil L1, and is configured to be tuned to the frequency f of O20.

ここで、第３図のように、ＦＩＤ信号をｆ０＝γＨ０の
キャリヤで復調すると、位相が合ったときは第４図（イ
）のように単なる指数波形の信号がビデオアンプＶＡか
ら得られるが、第５図のようにｆｏ＆γト１ｏなる局部
発振でヘテロダインすると第４図（ロ）のように指数的
エンベロープを持つ振動（ビート）波形となる。Here, when the FID signal is demodulated with a carrier of f0 = γH0 as shown in Fig. 3, when the phases match, a simple exponential waveform signal is obtained from the video amplifier VA as shown in Fig. 4 (a). , when heterodyne with local oscillation of fo & γ and 1o as shown in Fig. 5, an oscillation (beat) waveform with an exponential envelope is obtained as shown in Fig. 4 (b).

このような出力波形は、第６図に示すような、励起のと
ぎとＦＩＤのフェーズのときとでＨＯがそれぞれに異な
る場合にも生ずる。つまり、励起後のＦＩＤ区間中にＨ
ｏが変化すると、第４図の（ハ）のように、振幅の指数
関数的な減少とともに、その周波数が漸次変化するとい
う結果が得られる。Such an output waveform also occurs when HO is different at the end of excitation and during the FID phase, as shown in FIG. In other words, during the FID period after excitation, H
When o changes, the result is that the frequency gradually changes as the amplitude decreases exponentially, as shown in (c) of FIG.

そこで更に位相やディレーを合せた上で局部発振の周波
数をＨｏの変化にトラッキングさせれば、やはりまた復
調結果は単なる指数関数的な波形を得ることができる。Therefore, by further adjusting the phase and delay and tracking the local oscillation frequency with the change in Ho, the demodulation result can again have a simple exponential waveform.

第７図は、上に述べたような、スピンの回転速度のチャ
ープに合せて局部発振を追従させるいわゆるチャープト
ラッキングを実施する場合の構成例であり、第４図の（
イ）の如き波形を得ることができる。これは、ポイント
・ツー・ポイント方式のイメージングの原型をあたえる
ものであることは明らかである。センシティブポイント
というものは、従来、八Ｈ（変化する摂動磁界）が零と
いう点を意味していたが、チャープトラッキング方式に
おいては局部発振が動いたのと同じ動き方をしたスピン
（すなわちＨｏ＋△Ｈ（ｔ））の位置がセンシティブポ
イントということになる。FIG. 7 shows an example of a configuration for implementing so-called chirp tracking in which local oscillation is tracked in accordance with the chirp of the spin rotation speed, as described above.
It is possible to obtain waveforms such as a). This clearly provides a prototype for point-to-point imaging. A sensitive point conventionally meant a point where the 8H (changing perturbing magnetic field) was zero, but in the chirp tracking method, a sensitive point is a point where the spin moves in the same way as the local oscillation (that is, Ho + △H). The position of (t)) is the sensitive point.

しかし、ここではポイント・ツー・ポイントのイメージ
ングについては立入らないで、！ｉｉ像の再構成とデー
タセット入手の方式を問題とする。But let's not get into point-to-point imaging here! ii.The problem is how to reconstruct the image and obtain the data set.

局部発振器と平衡変調器を第８図のように線を成すのに
必要なセルの数だけ用意すれば、力ずくで、もう１次元
だけ展開して投影データを入手することはできる。また
、第８図の代りに第９図のごと＜ＦＩＤ信号を受信増幅
したのち一旦波形記憶装置例えば磁気ディスクなどに収
容しておきこれを事後に何回も繰返し再生して、その代
わり局部発振器や平衡変調器やビデオアンプは１系統の
回路のみを用いて投影データを集めるということもでき
る。また、ＦＩＤ信号の原信号を直接収録するのは大変
であるから、その比帯域幅（静磁界Ｈｏと、摂動カムＨ
との比で決まり、通常大きくて１／１００程度）の小さ
いことに注目して、ヘテロゲインをして中間周波数にお
として収録するという手法（第１０図）が好ましい。By preparing local oscillators and balanced modulators in the number of cells necessary to form a line as shown in FIG. 8, it is possible to obtain projection data by expanding one more dimension by force. Also, instead of FIG. 8, it is possible to receive and amplify the FID signal as shown in FIG. It is also possible to collect projection data using only one system of circuits, such as a balanced modulator or a video amplifier. In addition, since it is difficult to directly record the original FID signal, its fractional bandwidth (static magnetic field Ho and perturbation cam H
It is preferable to take note of the fact that the frequency is small (usually about 1/100 at most) and record the signal at an intermediate frequency by applying a hetero gain (Fig. 10).

ここで、９０″パルスの印加による励起にひきつづ＜Ｆ
ＩＤ信号の受信のシーケンスにおける前記趣旨にかなっ
た摂動磁界のあたえかたの一例を紹介する。この目的に
適うためには、ｘ、ｙに各独立な関数を与えれば良く（
注目するｘ、ｙ面内のスピンが選択的に励起されるよう
に最初に選択励起で励起が行なわれるとする）、例えば
、トｔｏ　（Ｘ、　Ｖ、　’ｊ）＝Ｈｏ。Here, following the excitation by applying a 90″ pulse, <F
An example of how to apply a perturbation magnetic field in accordance with the above purpose in the ID signal reception sequence will be introduced. To achieve this purpose, it is sufficient to give independent functions to x and y (
Assume that excitation is first performed by selective excitation so that the spins in the x, y plane of interest are selectively excited), for example, to (X, V, 'j) = Ho.

＋ΔＨｍａｘ　（ａｘｓ　’＋　ｎ　（ωｘｉ）十ｂｙ
ｓ　ｉ　ｎ　（ωｙｔ）） のような関数で与えればよい。上式において、Ｘとｙが
係数として含まれているが、これはｘ、ｙ各々の方向の
勾配として摂動磁界が存在することを意味する。Ｘに関
する項とｙに閏づるが１次独立ならば、また、ＦＩＤシ
ーケンス中に少なくとも何サイクルかは全工程をやりお
えるような摂動であれば、必ず目的にかなう。しかし、
１次独立たるべしとの要求は比較的ゆるいものである。+ΔHmax (axs '+ n (ωxi) ten by
It may be given by a function such as sin (ωyt). In the above equation, X and y are included as coefficients, which means that a perturbing magnetic field exists as a gradient in each of the x and y directions. If the term related to X and the interpolation of y are linearly independent, and if the perturbation is such that the entire process can be completed for at least some cycles during the FID sequence, the purpose will definitely be met. but,
The requirement that they should be linearly independent is relatively lenient.

というのは、これらの摂動の関数それ白鳥が直交性を問
われるのではな（、それがもたらしたスピンの周波数の
変化つまり上式にγを掛けたものを角周波数とづるシニ
ュソイダル （ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ）波形の直交性が問題だからで
ある。ということは、摂動のｆや振幅が一致していても
僅かに位相がずれていれば信号と局部発振のチャープの
軌跡は異なり、乗積検波し積分しても、収束しないから
である。このことは、両者がよ（一致していなければ注
目するセルのデータが得られないことを意味し、また、
それゆえに分解能がよいであろうことは予測される。こ
の様な見地から上式に代えて、 トｔｏ　（Ｘ、　’／、　１：）　−ト１　。　Ｏ＋Δ
Ｈｍａｘ　（ａｘ−ｓｉｎ　（ωｔ＋φ）＋ｂｙ−ｃ、
ｏｓ（ωｔ＋φ）） でもよいことが分る。この式はある摂動状態の回転を意
味する。This is because the orthogonality of the functions of these perturbations is called into question. This is because the orthogonality of This is because the two do not converge. This means that if the two do not match, the data of the cell of interest cannot be obtained, and also,
Therefore, it is expected that the resolution will be good. From this point of view, instead of the above formula, to (X, '/, 1:) - to1. O+Δ
Hmax (ax-sin (ωt+φ)+by-c,
It turns out that os(ωt+φ)) is also sufficient. This equation means the rotation of a certain perturbed state.

差動磁界の与えがたは、公知のごとくヘルムホルツ」イ
ルと酷似せるセットアツプにて両コイルに逆相の電流を
流せばよい（第１１図）。The differential magnetic field can be applied by passing currents of opposite phase to both coils in a setup that closely resembles a Helmholtz coil (FIG. 11).

ただし、磁気はベクトルであるから、Ｚ方向成分のみに
注目してはいけない。特に、スピンは静磁場の各ベクト
ル成分ではなく、そのスカラー値−くマグニチュード）
によりその共鳴周波数が決定されることに注目しなけれ
ばならない。しかし、一般に、 １−１ｏｏ＞＞　Δ　ト１ｍａｘ ｘ（ａｘ−ｓｉｎ（ωｔ＋φ） ＋ｂｙ−ｃｏｓ　（ωｔ＋φ）） であるから、スピンの軸が狂うという状況を呈すること
はなく、また摂動としてまともに加法的に効果するのは
Ｈｏｏと同じ向きの軸の成分だけと見做して差支えない
（第１２図）。そこで、励起とＦＩＤ信号の受信とを時
時刻々と示づと第１３図のようになる。すなわち、始め
に被検体に第１３図の（イ）に示すように勾配磁場Ｇｚ
と、（ロ）に示すように周波数スペクトルｆ（＝ｆ。）
のＲＦパルス（９０°パルス）を印加する。続いて、（
イ）に示すようにＨｏｏ＋ΔＨの勾配磁場を加え、（ハ
）に示すようなＦＩＤ信号を検出する。However, since magnetism is a vector, do not focus only on the Z-direction component. In particular, the spin is not each vector component of the static magnetic field, but its scalar value (magnitude).
It should be noted that its resonant frequency is determined by . However, in general, since 1-1oo>> Δ t1max It can be assumed that only the component with the axis in the same direction as Hoo has a significant effect (Figure 12). Therefore, the excitation and reception of the FID signal are shown in FIG. 13 chronologically. That is, first, a gradient magnetic field Gz is applied to the subject as shown in FIG.
And, as shown in (b), the frequency spectrum f (=f.)
RF pulse (90° pulse) is applied. continue,(
A gradient magnetic field of Hoo+ΔH is applied as shown in (a), and an FID signal as shown in (c) is detected.

このＦＩＤ信号をとにかくなんらかの形で記憶しておき
（ないし、多数回分を平均化して）、それをチャープト
ラッキング処理するわけである。同図（ニ）はその間の
磁場の摂動成分の色々な例を示寸。すなわち、選択励起
区間においてはａ−ｅはγＨｏ−ｆｏとなり励起される
面に含まれるが、そのほかのｆ、　ｇ、ｈ等ではそれよ
り外れるので励起されない。一方ＦＩＤ受信区間におい
ては、ａ、ｂ、ｄ等の如く位相が合っていても振幅が異
なるならばチャープの軌跡として異なり、干渉しない。This FID signal is stored in some form (or by averaging a large number of signals) and subjected to chirp tracking processing. Figure (d) shows various examples of perturbation components of the magnetic field between them. That is, in the selective excitation section, a-e becomes γHo-fo and is included in the excited plane, but other planes such as f, g, h, etc. are outside of that range and are not excited. On the other hand, in the FID reception section, even if the phases match, as in a, b, d, etc., if the amplitudes differ, the chirp trajectories will be different and will not interfere.

また、ｂとＣは位ｌａが異なっているので振幅が同じで
も干渉しない。ｅはｆに振幅などは合っているが位相が
異なっているので干渉しない。Furthermore, since b and C have different positions la, they do not interfere even if their amplitudes are the same. Although e matches f in amplitude, they have different phases, so they do not interfere.

また、第１４図（ニ）、（ホ）に示す如くＨｏｏの静的
勾配の上に摂動分を重ねるときも事情は同じである。The same situation applies when a perturbation component is superimposed on the static gradient of Hoo as shown in FIGS. 14(d) and 14(e).

次に、チャープトラッキングによる投影データの獲得方
法について説明する。Next, a method of acquiring projection data using chirp tracking will be explained.

前述した局部発振をそのとおリチャープさせてポイント
・ツー・ポイント・データ１１ｍを行なうという手法を
中−フィルタ方式と考え、また第８図を用いて説明した
手法をフィルタバンク方式と考えるならば、以下に述べ
る方法は、ＦＦＴやＤＦＴに相当するスペクトラムアナ
リシス方式％式％ まず、最も基本的な事情として下記の条件１Ｈｏｏｌ＞
＞ｌΔＨｍａＸ ｘ　（ａｘ　−ｓ　ｉ　ｎ（ωｔ＋φ）＋ｂｙ−ｃｏｓ
　（ωｔ＋φ））１ があるものとする。これは摂動であるための条件という
より実情である。それゆえに、周波数の変化を積分すれ
ば時間軸の変化が、時間軸の変化を微分すれば周波数の
変化がそれぞれ得られることとなる。すなわら、僅かな
チャープはそのチャープ関数形の積分に鑑み時間軸の圧
伸をすればチャープなしのＣＷに変換される。この様な
時間軸の修正をおこなったのちにＦＩＤ信号をスペクト
ラムアナリシスにかければ、そのようなチャープを経験
してきた部位の投影データが得られる。もちろん、その
ようなチャープとなる目的空間内のスピンのセルは１個
に限らない。多数のときはＦＦ下またはＤＦＴが大いに
役立つ。これを援用するとして、１試行のデチャープ処
理につづ＜ＤＦＴにである投影データを一斉に得んとす
るには、もともとのイメージング方式として、あるスラ
イス（例えばｘ−ｙ面内のスライス）を静止勾配磁場内
にて選択励起するならば、Ｘまたはｙ軸方向の各線分の
投影データを１つのチャープ関数に関して得るべ（、そ
の線分内ではチャープ関数が斉一していることが望まし
い。これは、連続関数による摂動を１つの次元のみ、す
なわちその線分に直交する向きのみにすればよいことを
意味する。If we consider the method of re-chirping the local oscillation described above and performing point-to-point data 11m as a medium-filter method, and if we consider the method explained using Figure 8 as a filter bank method, then we can use the following. The method described is a spectrum analysis method equivalent to FFT or DFT.First of all, as the most basic situation, the following condition 1Hool>
>lΔHmaX x (ax − sin(ωt+φ)+by-cos
(ωt+φ))1. This is a reality rather than a condition for being a perturbation. Therefore, if you integrate the change in frequency, you will get the change in the time axis, and if you differentiate the change in the time axis, you will get the change in frequency. In other words, a slight chirp can be converted into CW without chirp by companding the time axis in view of the integral of the chirp function form. If the FID signal is subjected to spectrum analysis after such time axis correction, projection data of a region that has experienced such chirp can be obtained. Of course, the number of spin cells in the target space that causes such a chirp is not limited to one. When there are many numbers, FF or DFT is very useful. Using this, in order to obtain projection data that is < DFT after one trial of dechirp processing, the original imaging method is to freeze a certain slice (for example, a slice in the x-y plane). If selective excitation is performed in a gradient magnetic field, projection data for each line segment in the , which means that the perturbation by the continuous function only needs to be in one dimension, that is, only in the direction perpendicular to the line segment.

チャープ関数が恒常的に零になる部位の線分に関しても
（この場合はデチャープの必要がないからＦｆＤ信号を
そのままＦＦＴでスペクトラム分析すればよい）矛盾や
ｆ！着を生ずることなく分析ができるようにするために
は、そこにあらかじめ静的な勾配がなくてはならない。Regarding the line segment where the chirp function is constantly zero (in this case, there is no need for dechirp, you can simply analyze the spectrum of the FfD signal using FFT), and there are contradictions and f! In order to be able to perform the analysis without causing any drift, there must be a static gradient in advance.

好ましくは全体として被検断面（スライス）内ではこの
静的な勾配が主力で、スピンのチャープをもたらす時変
的摂動成分はややそれより少ないことが望まれる。Preferably, this static gradient is the main force within the cross section (slice) to be examined as a whole, and it is desirable that the time-varying perturbation component that causes spin chirp is slightly less than that.

基底となる勾配をチャープ関数が打消してしまうような
瞬間があると、そのとき全スピンが斉一して、ある周波
数にてＦＩＤ信号をもたらすため大きな振幅となり、受
信系のＤレンジや、続（演算処理上での困到さをもたら
しやすい。When there is a moment when the chirp function cancels out the fundamental slope, all the spins come together at a certain frequency to produce an FID signal with a large amplitude, which affects the D range of the receiving system and the continuation ( This tends to cause difficulties in calculation processing.

このようにしてチャープをある軸の方向のみの分布とし
ても、その振幅や位相が各線分の部位で異なれば、分解
能が得られる。Even if the chirp is distributed only in the direction of a certain axis in this way, resolution can be obtained if the amplitude and phase differ in each line segment.

この方式を要約すれば（座標軸の方向は一例を示すのみ
）、次のとおりである。This method can be summarized as follows (the directions of the coordinate axes are only an example).

（１）ｘｙ而としての被検スライスを決定するのは、励
起時のＺ軸方向の静磁場の静的勾配による選択励起であ
る。(1) The slice to be examined as the xy axis is determined by selective excitation using the static gradient of the static magnetic field in the Z-axis direction during excitation.

（２）上記スライス内のある線分の上の投影デー・夕を
最終的に分解ないし分析して各点のデータ（ビクセル値
）とするのはＦＦＴ／ＤＦＴ的な周波数スベクＩ・ラム
分析である。これを基本的に可能にするためこの様な線
分の方向に静磁場の静的な勾配が必要である。(2) The projection data on a certain line segment in the above slice is finally decomposed or analyzed to obtain data (pixel values) at each point using FFT/DFT-like frequency vector I/Lamb analysis. be. To basically make this possible, a static gradient of the static magnetic field in the direction of such a line segment is required.

（３）上記〈２）を各線分に独立に行ない得る如くに、
各線分にはその中では斉一し、その外側とそれに直交す
る方向には総べてことなるところの時系列連続ｌＩＱ数
としての動的摂動が必要であり、これの結果生ずるスピ
ンの周波数のチャープを各々に応じてデチャープ処理し
て均等時間率の時間軸上にあられされたデータとなし、
（２）の処理に引継ぐことが必要である。(3) So that the above <2) can be performed independently for each line segment,
Each line segment requires a dynamic perturbation in the form of a time-series continuous lIQ number that is uniform within it but is different outside of it and in the direction orthogonal to it, and the chirping of the spin frequency that results from this. Dechirp processing is performed accordingly for each, and the data is divided into the data that has been dechirped on the time axis of the equal time rate, and
It is necessary to take over the process in (2).

そこで、上記（３）のデチャープブＯセシングは具体的
には時間軸の圧伸により行なえばよいということになる
。これをタイムチャートで示すと第１４図のようになる
。すなわち、始めに被検体に第１４図の（イ）に示すよ
うに勾配磁場Ｇｚと、（ロ）に示すように周波数スペク
トルｆのＲＦパルス（９０４パルス）を印加する。続い
て、（イ）に示すようにｙ軸およびＸ軸方向の勾配磁場
Ｇｙ＋Ｇｘ（’ｔ）を加え、これによって２次元勾配磁
場を作り、（ハ）に示すようなＦＩＤ信号を検出する。Therefore, the decharp processing described in (3) above can be specifically performed by companding on the time axis. This is shown in a time chart as shown in FIG. 14. That is, first, a gradient magnetic field Gz as shown in FIG. 14(a) and an RF pulse (904 pulses) with a frequency spectrum f as shown in FIG. 14(b) are applied to the subject. Subsequently, as shown in (a), a gradient magnetic field Gy+Gx ('t) in the y-axis and x-axis directions is applied, thereby creating a two-dimensional gradient magnetic field, and an FID signal as shown in (c) is detected.

これは、第１３図に示すものよりも、より実施容易であ
る。This is easier to implement than that shown in FIG.

前記、時間軸の圧伸によるデチャーププロセシングはこ
れをコンピュータ内で波形データのならべかえないし案
分、内挿などにより行なうが、そのためには、まずデチ
ャープの前と後ろでの時間軸の対応表を作るところから
始めればよい。これは、第１５図にみられるように、ｔ
’＝ｔなる４５°の１本線を上下に僅かに摂動させる形
となる。すなわち、同図下方に示す如く圧伸すべき成分
とは磁界の摂動成分に相当Ｊ−ることに他ならない（点
線は結果としてもたらされるべき時間差を示ず）。ｔ′
とｔとは互いに他と単調な関係にあり、２価関数となる
ようなことはない。The above-mentioned dechirp processing by companding the time axis is performed in a computer by arranging the waveform data or interpolating it proportionally, but in order to do this, first a correspondence table of the time axis before and after the dechirp is created. You can start by creating . As seen in Figure 15, this means t
'=t, a single line of 45° is slightly perturbed up and down. That is, as shown in the lower part of the figure, the component to be expanded is nothing but the perturbation component of the magnetic field (the dotted line does not indicate the resulting time difference). t'
and t have a monotonous relationship with each other and do not form a bivalent function.

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、１回の試行で、
全セルのデータを含み１枚の絵ができるはずのＦＩＤ信
号が得られ、チャープトラッキングで画像の再構成がで
きるようになった。[Effect of the invention] As explained above, according to the present invention, in one trial,
An FID signal was obtained that contained the data of all the cells and was supposed to form a single picture, and it became possible to reconstruct the image using chirp tracking.

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

第１図はＦＩＤ信号を検出するための簡単な構成例、第
２図は第１図における動作波形図、第３図は本発明に係
る装置の一実施例、第４図は得られるＦＩＤ信り波形図
、第５図ないし第１０図は本発明の他の実施例図、第１
１図は差動磁界の与え方を示す図、第１２図は摂動磁界
として作用する磁界成分を示すための図、第１３図およ
び第１４図は本発明の動作波形図、第１５図はデチャー
ププロセシングにおけるデチャープ前後の時間軸の対応
関係を示す図である。 Ｌ＋、、、コイル、Ｃ＋、、、コンデンサ、Ｏ２０，Ｏ
８Ｃ＋　〜０８Ｏｎ’　、、、発振器、ＢＭ、ＢＭ＋　
〜ＢＭｎ　＋＋　、、、平衡変調器、ＲΔ１５．受信増
幅器、ＶＡ、、”、ビデオアンプ。 第１図 ′！１２図 亮１４図 十〇 爪１５図FIG. 1 is a simple configuration example for detecting an FID signal, FIG. 2 is an operation waveform diagram in FIG. 1, FIG. 3 is an embodiment of the device according to the present invention, and FIG. The waveform diagrams shown in FIGS. 5 to 10 are diagrams of other embodiments of the present invention, and FIGS.
Figure 1 is a diagram showing how to apply a differential magnetic field, Figure 12 is a diagram showing magnetic field components that act as a perturbation magnetic field, Figures 13 and 14 are operational waveform diagrams of the present invention, and Figure 15 is a diagram showing the magnetic field components. FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship between time axes before and after dechirp in chirp processing. L+, Coil, C+, Capacitor, O20, O
8C+ ~08On',,,oscillator, BM, BM+
~BMn ++ , , Balanced modulator, RΔ15. Receiving amplifier, VA, video amplifier. Figure 1'! Figure 12 Ryo 14 Figure 10 Figure 15

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 目的空間内に分布するスピンの密度ないし性質に関する
空間分布のイメージを得るために、前記空間を必要十分
に均一なる基底磁界で満した上で、第１の工程として前
記空間の全体あるいは一部らスピンを励起する所の一切
もしくは選択励起の工程とそれに続（第２の工程として
該励起されたスピンからのＦＩＤ信号を受信する工程と
、該受信されたＦＩＤ信丹０分析評価により前記イメー
ジを再構成する第３の工程とを有してなり、前期第２の
工程においては目的とする被検体スピンの各局所の総べ
てにおＩ−Ｊる共鳴周波数の時間推移が木質的に連続的
に変化しつつも互いに他の局所における時間推移とは異
なり、かつ前期第３の工程のイメージの再構成が各局所
のスピンの共鳴周波数の推移を実質的に追従する如きチ
ャープ変換に基づくことを特徴とするチャープトラッキ
ング方式を用いた核磁気共鳴イメージング装置。In order to obtain an image of the spatial distribution regarding the density or properties of spins distributed within the target space, the space is filled with a sufficiently uniform base magnetic field, and then the entire or part of the space is heated as a first step. A step of exciting all or selectively the spins, followed by a step of receiving an FID signal from the excited spins (a second step is a step of receiving an FID signal from the excited spins, and analyzing and evaluating the received FID to generate the image) In the second step, the time transition of the I-J resonant frequency is wood-likely continuous in all the local regions of the target subject spin. Based on chirp transformation such that the image reconstruction in the third step substantially follows the transition of the resonant frequency of the spins in each local area, which is different from the time transition in other local areas even though it changes locally. A nuclear magnetic resonance imaging device using a chirp tracking method characterized by: