JPS6082841A - 核磁気共鳴による検査装置 - 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】 〔発明の属する分野〕 本発明は、核磁気共鳴（ｎｕｃｌｅａｒ　ｍａｇｎｅｔ
ｉｃ　ｒｅａｏ−ｎａｎｅｅ　）　（以下これを「ＮＭ
Ｒ」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シ知るようにした核磁
気Ｊ？＝　１４％による検査方法および検査装置に関す
るものである。特に、医療用装置に適するＮＭＲ画像装
置の改良に関する。

〔従来技術〕

本発明の説明に先だって、はじめにＮＭＲの原理につい
て概略を説明する。

原子核は、陽子と中性子とからなっており、これらは全
体として、核スピン角運動量工で回転しているとみなさ
れる。

第１図は、水素の原子核（’Ｈ）ｋ示したもので、（ｒ
）に示すように１個の陽子Ｐからなり、スピン量子数係
で表される回転をしている。ここで、陽子ｐ＆′ｉ、（
ロ）に示すように正の電荷ｅｆ持っているので、原子核
の回転に従い、磁気モーメントμが生ずる。すなわち、
一つ一つの水素の原子核は、それぞれ一つ一つの小さな
磁石とみなせる。

第２図は、この点金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
うに揃ってお９、全体として磁化が観測される。これに
対して、水素等の場合は、微小磁石の方向（磁気モーメ
ントの向き）は（ロ）に示すようにランダムであって、
全体として磁化は見られない。

ここで、このような物質に、２方向の静磁場ＨＯを印加
すると、各原子核がＨＯの方向に揃う。すなわち核のエ
ネルギー準位がＺ方向に量子化ｄｉＬる。

第３図（イ）は水素原子核についてこの様子を示したも
のである。水素原子核のスピン量子数は係であるから、
第３図（ロ）に示すように、−ｈと十Ａの２つのエネル
ギー準位に分かれる。２つのエネルギー準位間のエネル
ギー差ΔＥは、＋１１式で表される。

ΔＥ−γ唱Ｈ，・・・・　（１） たたし、γ：Ｗ１気回転比 お＝ｈ／２π ｈニブランク定数 ここで各原子核には、静磁場ＨＯによって、μ　×ＨＯ なる力が加わるので、原子核はＺ軸のまわり金、（２）
式で示すような角速度ωで歳差運動する。

ω＝γＨａ　（ラーモア角速度）　・・・・・・（２）
この状態の系に角速度ωに対応する周波数の電磁波（通
常ラジオ波）を印加すると、共鳴がおこり、原子核は（
１）式で示されるエネルギー差ΔＥに和尚するエネルギ
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種類混在していても、
各原子核によって磁気回転比γが異なるため、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
取り出すことができる。また、その共鳴の強さ全測定す
れは、原子核の存在量も知ることができる。壕だ、高い
準位へ励起された原子核は、共鳴後、緩和時間と呼ばれ
る時定数で定まる時間の後に、低い準位へもどる。

この緩和時間は、スピン−格子緩和時間（縦緩和時間）
Ｔ、と、スピン−スピン緩和時間（横緩和時間）Ｔ２　
とに分類され、この緩和時間全観測することにより物質
分布のデータを得ることができる。一般に固体では、ス
ピンは結晶格子の上に決まった位置にほぼ固定されてい
るので、スピン同士の相互作用が起こりやすい。したが
って緩和時間Ｔ２は短く、核磁気共鳴で得たエネルギー
に、まずスピン系にゆきわたってから格子系に移ってゆ
く。したがって時間Ｔ１１’ｉ　Ｔ２に比べて著しく大
きい。これに対して、液体では分子が自由に運動してい
るので、スピン同士と、スピンと分子系（格子）とのエ
ネルギー交換の起こりやすさは同程度である。したがっ
て時間Ｔ、とＴ２げは１丁等しい値になる。特に時間Ｔ
１ハ、各化合物の結合の仕方に依存している時定数であ
り、正常組織と悪性腫瘍とでは、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（１Ｈ）について説明したが、こ
の他にも核スピン角運動量をもつ原子核で同様の測定を
行うことが可能であり、水素原子核以外に、リン原子核
（３１Ｐ）、炭素原子核（＋　５　ｃ　）、ナトリウム
原子核（２５Ｎ　ａ）、フッ素原子核（１９Ｆ）、酸素
原子核（１７ｏ　）等に適用可能である。

このように、ＮＭＲによって、特定原子核の存布量およ
びその緩和時間を測定することができ２ので、物質内の
特定原子核について種々の化学α情報を得ることにょシ
、被検体内に種々の検査舌打うことができる。

従来より、このよりなＮＭＲｉ利用した検査り置として
、Ｘ線ＣＴと同様の原理で、被検体の侶想輪切ｐ部分の
プロトンを励起し、各プロジェクションに対応するＮＭ
Ｒ共鳴信号を、被検体のか多くの方向についてめ、被検
体の各位置におけるＮ　Ｍ　Ｒ共鳴信号強度を再構成法
によってめるものがある。

第４図は、このような従来装置における検査手法の一例
全説明するための動作波形図である。

被検体に、はじめに第４図（ロ）に示すように２勾配磁
場ａＺ＋と、（イ）に示すように細い周波数スペクトル
（ｆ）のＲＦパルス（９σバルスンに印カｎする。

この場合、ラーモア角速度 ω＝γ（Ｈａ＋ΔＧｚ） となる面だけのプロトンが励起され、磁化Ｍｉ第５図（
イ）に示すような角速度ωで回転する回転座標−糸上に
示せば　ｙ／軸方向に９０゛向きを変えたもの１　とな
る。続いて、第４図（ハ）、に）に示すようにＸ勾配磁
場ＧＸとｙ勾配磁場Ｇ７を加え、これによって２次元勾
配磁場金作り、（ホ）に示すようなＮＭＲ共鳴信号全検
出する。ことで、磁化Ｍは第５図（ロ）に示すように、
磁場の不均一性によって１．ｒ　、７面内で矢印方向に
次第に分散して行くので、やがてＮＭＲ共鳴信号は減少
し、第４図（ホ）に示すように１８時間を経過して無く
なる。このようにして得られたＮＭＲ共鳴信号全フーリ
エ変換すれば、Ｘ勾配磁場Ｇｘ、ｙ勾配磁場Ｇｙにより
合成泗れた勾配磁場と直角方向のプロジェクションとな
る。

その後、所定の時間Ｔｄだけ待って、上述と同′様の動
作にて次のシーケンスを繰シ返す。各シーケンスにおい
ては、Ｇｘ、　Ｇｙ’ｉ少しずつ変える。

これによって、各プロジェクションに対応するＮＭＲ共
鳴信号全被検体の数多くの方向についてめることができ
る。

ところで、このような動作をなす従来装置においては、
第４図において、ＮＭＲ共鳴信号が無くなるまでの時間
Ｔｓは、１０〜２０ｍ５　であるが、次のシーケンスに
移るまでの所定時間Ｔｄは、緩和時間Ｔ１のためｉ　ｓ
ｅｅ程度は必要となる。それゆえに、一つの被検体断面
を、例えば１２８プロジエクシヨンで再構成するものと
すれば、その測定には少なくとも２分以上の長い時間全
必要とし、高速化を実現する際の大きな障害の一つとな
っている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような点に鑑み、１ビユ〜（Ｖｉ
ｅｗ）分のシーケンスが終了した時点で磁化ベクトル全
強制的に上向き（２軸正方向）に正しくｌυ存えること
にょシ直ちに次のＶｉｅｗ　のシーケンスに桜ることが
できるようにし、全体としての動作時間の短縮化を図っ
たＮＭＲによる検査方法および検査装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

被検体の組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を与
えるための高周波パルスを印カル、前記原子核に生ずる
核磁気共鳴信号を測定するようにした核磁気共鳴による
検査方法又はその装置において、前記高周波パルス金印
加する場合、勾配磁場を与えて核磁気共鳴信号を得るこ
とができるようにするために必要な第１の９０°パルス
の印加と、この第１の９０°パルス印加の後に所定の間
隔で第１（７）１８０°パルスおよび第２の９０°パル
スを与えかつ第２の９０°ハルスの直後に第２の１８０
°パルスを印加するようにしたことを特徴とするもので
ある。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。第６図は本
発明の手法を実現するだめの装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。図において、１は一様静磁場Ｈ８
（この場合の方向ｉＺ方向とする。）を発生きせるため
の静磁場用コイル、２はこの静磁場用コイル１の制御回
路で、例えば直流安定化電源を含んでいる。静磁場用コ
イル１によって発生する磁束の密度Ｈ８１ｌ’ｉ、０．
１Ｔ程度であり、また均一度は１０−４以上であること
が望ましい。

３ｉｄ勾配磁場用コイルを総括的に示したもの、４はこ
の勾配磁場用コイル３の制御回路である。

第７図（イ）は勾配磁場用コイル３の一例を示す構成図
で、２勾配磁場用コイル３１、ｙ勾配磁場用コイル３２
．３３、図示してないがｙ勾配磁場用コイル３２．３３
と同じ形であって、９０’回転して設置されるＸ勾配磁
場用コイルを含んでいる。

この勾配磁場用コイルは、一様静磁場Ｈｏと同一方向で
、Ｘ　＋　’ｆ　＋　Ｚ軸方向にそれぞれ直線勾配をも
つ磁場全発生する。制御回路４はコントローラ２゜（詳
細は後述する）によって制御される。

５は被検体に細い周波数スペクトルｆのＲＦパルスを電
磁波として与える励磁コイルで、そノ構成全第７図（ロ
）に示す。

６は測定しようとする原子核のＮＭＲ共鳴条件に対応す
る周波数（例えばプロトンでは、　４２．６ＭＨｚ／Ｔ
ｌの信号を発生する発振器で、その出方は、コントロー
ラ２ｏがらの信号によって開閉が制御されるゲート回路
３０（詳細全後述する）、パワーアンプ７を介して励磁
コイルｇに印加されている。８は被検体におけるＮＭＲ
共鳴信号を検出するための検出コイルで、その構成は第
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。なお、この検出
コイルは、被検体にできるだけ近接して設置されること
が望ましいが、必要に応じて、励磁コイルと兼用させて
もよい。

９は検出コイル８から得られるＮＭＲ共鳴信号（Ｆ　Ｉ
　Ｄ　：　ｆｒｅｅ　ｉ’ｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｃａ
ｙ　）　ｆ増幅する増幅器、１０は位相検波回路、１１
は位相検波された増幅器９からの波形信号を記憶するウ
ェーブメモリ回路で、Ａ／Ｄ変換器を含んでいる。１３
はウェーブメモリ回路１１からの信号を例えば光ファイ
バで構成される伝送路１２全介して入力し、所定の信号
処理を施して断層像を得るコンピュータ、１４は得られ
た断層像を表示するテレビジョンモニタのような表示器
である。また、コントローラ２０からコンピータ１３へ
は、信号線２１により、必要な情報が伝送される。

コントローラ２０は、勾配磁場Ｇｚ、ＧＸ、Ｇｙ全制御
するために必要な信号（アナログ信号）およびＲＦパル
スの送信やＦ１Ｄ信号の受信に必要な制御信号（ディジ
タル信号）を出力することができるように構成てれたも
のである。第８図はそのようなコントローラの特に高速
制御が可能で制御シーケンスやアナログ波形の変更など
が容易なコントローラの一例金示す構成図である。

同図において、２２１は操作卓２１０又は操作卓を介し
てコンピュータ１３がら送られてくるデータを各メモリ
に書き込む書込み制御回路、２２２゜２２５、２２８．
２３１はこの書込み制御回路がら与えられるｘ、　ｙ、
　ｚ　勾配信号および変調信号の波形データがそれぞれ
香き込まれる波形記憶メモリ、２２３、２２６．２２９
．２３２　Ｈこの波形記憶メそり２２２、２２５．２２
８．２３１　からの波形データ出方全それぞれ一時保持
するランチ回路、２２４．２２７゜２３０、２３３はと
のラッチ回路２２３．２２６．２２９゜２３２からの出
方金それぞれＤＡ変換するＤＡ変換回路、ｘ２．　ｙ２
．　ｚ２．　Ｍ２は前記ＤＡ変換回路２２４゜２２７、
２３０．２３３　カら出方されるそれぞれＸ、　７゜２
勾配信号出方および変調信号出方である。２３４゜２３
６、２３８．２４０は、送受信回路制御信号すなわちＡ
Ｄ変換制御信号、送信ゲート制御信号、受信ゲート制御
信号９佼相選択信号（互いに位相の異なる４種のＲＦパ
ルスの中からいずれが１種のパルスを選択するための信
号）のデータが前記書込み制御回路２２１がらそれぞれ
書き込まれる波形記憶メモリ、２３５．２３７．２３９
．２４１　はこの波形記憶メモリ２３４．２３６．２３
８．２４０　からのデータ出力を一時保持するラッチ回
路、Ｔ２．　Ｓ２．　Ｒ２，ＰＳはこのラッチ回路２３
５．２３７．２３９．２４１から出力てれるそれぞれＡ
Ｄ変換制御信号、送信ゲート制御信号比カ、受信ゲート
制御信号出カ９位相選択信号である。２４３は前記の各
波形記憶メモリ２２２、２２５．２２８．２３１．２３
４．２３６．２３８．２４０の内容を前記ラッチ回路２
２３．２２６．２２９．２３２゜２３５、２３７．２３
９．２４１　へ読み出す読出し制御回路、２４２は前記
操作卓又はコンピュータから（以下単にコンビ五−タが
らという）の書込み／読出し開始アドレスの値をセット
するとともに、そのアドレスの値に畳込み／読出し制御
回路から与えられる値＋１を順次に加算し、これを書込
み／読出しアドレスとして出力するメモリアドレスレジ
スタ、２４４は前記コンピュータから与えられる出、カ
ステップ数がセットされ出力終了を前記読出し制御回路
２４３に知らせる出力カウントレジスタ、２４５は前記
コンピュータから与えられる１ステツプの時間長ざ（ｌ
ステップ長）がセットされてｌステップ長のパルスを発
生する１ステップ長パルス発生回路である。

上記のような構成の回路の動作は次のとおりである。

（イ）書込み動作 書込み動作ではコンピュータから送られてくる波形デー
タ全コンピュータが指定する波形記憶メモリの指定番地
に書込む。すなわち、まずメモリアドレスレジスタ２４
２に書込み開始アドレスがセットされる。書込み指令と
ともにコンピータから送られてきたデータは、書込み制
御回路２２１により選択された波形記憶メモリ（例えば
波形記憶メモリ２２２）内の、メモリアドレスレジスタ
２４２により指定された番地に書込まれる。このちと書
込み制御回路２２１は自動的にメモリアドレスレジスタ
２４２に１を加算して次の書込みのメモリアドレスにし
ておく。他の波形記憶メモリに対しても上述と同様な動
作により順次宙込んでゆく。

（ロ）読出し動作 読出し動作では各メモリを並列に読出す。第９図に読出
した信号波形のタイムチャートの一例を示す。コンピュ
ータはまず、波形記憶メモリの読出し開始番地をメモリ
アドレスレジスタ２４２にセットする。次に読出しステ
ップ数を出力カウントレジスタ２４４にセットする。ま
た１ステツプ長（読出し時の１ステツプあたりの時間）
金１ステップ長パルス発生回路２４５にセットする。次
にコンピュータからの読出し開始指令でメモリアドレス
レジスタ２４２が示す番地における波形記憶メモリ２２
２、２２５．２２８．２３１．２３４．２３６．２３８
．２４０の各内容を同時に読出し、データが出揃ったと
ころで読出し制御回路２４３からラッチ回路２２３．２
２６゜２２９、２３２．２３５．２３７．２３９．２４
１にラッチパルスを出力しデータをラッチする。次にメ
モリアドレスレジスタ２４２の値Ｋｌ全加算する。出力
カウントレジスタ２４４が終了を示していれば、読出し
制御回路２４３からランチ回路２２３．２２６．２２９
゜２３２、２３５．２３７．２３９．２４１にクリアパ
ルス全出力し読出し動作全終了する。出力カウントレジ
スタ２４４が終了を示していないときは、出力カウント
レジスタ２４４から１減算し、１ステップ長パルス発生
回路２４５からの出力によって１ステツプの時間長だけ
待った後次の読出しステップに移る。

以下同様に繰シ返すことにより例えば第９図のような波
形全読出すことができる。Ｘ、’　ｙ、　Ｚ　勾配信”
７　ｘ　２　＋　ｙ　２　、ｚ　２および変調信号Ｍ２
Ｖｉ、う゛ソチ回路出力を更にＤＡ変換器２２４．２２
７．２３０．２３３　においてＩ）Ａ変換して得たアナ
ログ信号であシ、変調信号Ｍ２はゲート回路３０に、ま
たＸ、　ｙ、　Ｚ　勾配信号は勾配磁場用の制御回路４
にぞれぞれ導がれる。

このようなコントローラによれば、波形記憶メモリなど
の専用ハードウェア金偏えているので多数のデータ全高
速に読出し出力できる。また、波形記憶メモリの内容は
必要に応じて書き換えができるので、任意のアナログ・
ディジタル信号波形を出力することができる。更に、読
出し開始番地や読出しステップ数を適当に与えることに
より、信号波形の一部使用（実際に使われることが多い
）をすることも容易である。

ゲート回路３０は、発振器６からのＲＦ倍信号受け、こ
れに対して９０°ずつ位相の異なる４種の信号全作り、
コントローラ２０の指示に基づき４種の信号の中の１つ
全選択し、これを更にＲＦ変調信号で変調して励磁コイ
ル５用の駆動信号を得るもので、第１０図にその詳細な
構成を示す。同図において、３１１は入力されるＲＦ倍
信号対して位相のずれが０°と９０°の２つの信号が得
られる９０゜位相器、３１２．３１３　Ｖ１入力信号に
対し位相のずれがＯｏと１８０°の２つの信号が得られ
る１８０°位相器である。図示のように９０°位相器３
１１の各出力を１８０°位相器の各々に与えることによ
り、ＲＦ倍信号対してＯ’、９０°、１８０°、２７０
°の位相差を有する信号が得られる。これらの信号はそ
れぞれ高周波スイッチ（例えばダブルバランスドミキサ
ー：　ＤＢＭを使用することができる。）３１４〜３１
７全通って結合器３２１に導かれ、４つの信号は加え合
わをれる。この場合、高周波スイッチはデコーダドライ
バ３２０の出力によって個別に付勢きれるようになって
おシ、コントローラ２０から与えられる位相選択信号ｐ
ｓをデコードしてなるデコーダドライバ３２０の４つの
出力（ｘ、　ｙ、　−ｘ、−ｙ）はいずれか１つがアク
ティブとなる。これにより、その対応するスイッチのみ
が導通状態となる（他の３個のスイッチは非導通）。従
って、結合器３２１にＶｉｌ、　つの信号のみ入力され
た結果となる。

結合器３２１の出力は増幅器３２２を経由した後変調器
３２３に入力され、ここでコントローラ２０より与えら
れるＲＦ変調信号（パルス信号で、そのパルス幅及びピ
ーク値で磁化Ｍの回転角が決まる。）により変調され、
例えば第４図の（イ）に示す波形と同様な波形に変調さ
れて出力式れる。

このような構成のゲート回路によれば、１つのＲＦ倍信
号もとに０°、９０°、１８０°、２７０°の位相差を
呈するＲＦ倍信号得、これらの信号の中から所望のもの
を択一的に選択し、更に適宜のタイミングに所望の波形
でその信号を変調することが極めて容易にできる利点か
める。

このように構成これた本発明の装置の動作を、第１１図
および第１表ないし第３表を参照し、段階を追って順次
説明する。

１）時点ｔ。

制御回路２から静磁場用コイル１に亀流會流し、被検体
（被検体は各コイルの円筒内に股布−）に静磁場Ｈ８全
与えた状態において、コントローラ２０よシ制御回路４
を介しで２勾配磁場用コイル３１に電流を流し、第１１
図（ロ）に示すように２勾配磁場Ｇｔ金与えた時点。

このとき、スライス面中央（９０°）くルス印加により
磁化Ｍが正しく９０°回転する部分）、スライス面境界
（９０°パルス印加時Ｍがθ°回転し、また１８０°パ
ルス印加時にはＧ２＝０となっているため１８０°回転
する部分）、スライス面外（９０°パルス印加では影響
金堂けず、１８０°パルスによって磁化Ｍの方向が反転
する部分）での各磁化Ｍの方向は、第１１図の（へ）、
（））、（ト）に示すように総べて２軸正方向（上向き
）となっている。

２）時点ｔ。

Ｇ２　が与えられている下で、ゲート回路３０において
選択し出力てれた位相差０°の所定の形に変調された（
例えばガウス形）　ＲＦ倍信号被検体の一面（スライス
面）全励起する（第１１図の（イ）のように９０′ｘパ
ルスを与える）。続いてＸ勾配磁場用コイルおよびｙ軸
勾配磁場用コイル３２．３３金付勢し、第１１図の（ハ
）、に）に示すように所定の犬きでの磁場Ｇｘ、Ｇｙｉ
印加する。

なお、第１１図（ロ）において、Ｇ７＋に続＜Ｇ７−は
、被検体の異なる部分からのＮＭＲ共鳴信号の位相全一
致させるための波形信号であって、この技術は公知の技
術である。

この磁場ＧＸ、Ｇｙを印加する時点ヲｔ、とすれば、こ
の時点ｔ、では、各部の磁化Ｍは第１１図（へ）、（）
）、（イ）に示すような向きとなる。

時点ｔ１　以降では第１１図の（ホ）に示すような第１
の核磁気共鳴信号（ＦＩＤ傷号と呼ぶ）が検出コイル８
により検出され、その信号は増幅器９を介し位相検波回
路１０に導かれ、ここで位相検波された後ウェーブメモ
リ回路１１に格納される。格納されたデータはコンピュ
ータ１３により適宜のタイミングで読み取られ、ここで
フーリエ変換され１プロジエクシヨンの信号となる。

３）時点ｔ２ 前記時点ｔ、から核磁気共鳴信号が無くなるまでのＴ１
１４時間検過後にＸ勾配磁場用コイルおよびｙ勾配磁場
用コイルの付勢を止め、ケート回路３０において選択し
出力される位相差１８０°の矩形状に変調されたＲＦ倍
信号被検体全励起する。すなわち、第１１図の（イ）に
示すように被検体全体に１８０°−パルスを与える。

４）時点ｔ３ 前記１８０°−エバルスを与えた後の、前回と同様の所
定の太き式の磁場ＧＸ、Ｇｙ’ｉ同時に印加する。

この時点ヲｔ３　とする（磁化Ｍは第１１図（へ）、　
（ト）。

（ホ）のように回転する。）。

時点ｔ３以降は分散した磁化Ｍが集合し始め、検出コイ
ル８からは第１１図（ホ）に示すように次第に増大する
第２の核磁気共鳴信号（この信号全エコー信号と呼ぶ。

）が検出される。このエコー信号は、時点ｔ２の前と時
点ｔ３の後で印加したＧＣ，がそれぞれ同じであり、そ
の間は被検体のＩ　ｙ 状態が変わらないものとすれは、前記第１の核磁気共鳴
信号とはｔ２　とｔ５の中央の時刻について対称な信号
波形となる。

５）時点ｔ４ 時点ｔ３　より（ｔ２−ｔ、）時間経過したときコント
ローラ２０の制御により磁場Ｇｘ、Ｇｙの印加を止める
る。この時点全ｔ４　とする。磁化Ｍは図示のとおりで
ある。

この時点の後Ｇｚ−１Ｇｚ＋ヲ与え、その状態下で、ゲ
ート回路３０において位相差１８０”で第１の９０゜パ
ルスと同様に変調されたＲＦ倍信号用いて被検体に９０
°−エパルスを与え、力１の９０°パルスで励起された
スライス面を再び励起する。この励起の終シヲ時点ｔ５
　とする。このときスライス面内。

外と境界、つまり全被検体の磁化Ｍの向きが一２方向に
揃う。

６）時点ｔ６ Ｇ−の印加全中止した後、ゲート回路３０よｐ位相差Ｏ
°で矩形波状に変調されて出力されるＲＦ倍信号て被検
体を励起する（１８０°パルス励起）。

この励起の終了時点ヲｔ６　とする。

１８０°パルス目＾加によｐ磁化量は一斉に＋２方向に
向きが揃う。

このように時点ｔ６で始めの時点ｔ。と同じ状態に復帰
することになる。たたし、この方式では、物質のもつス
ピン−スピン緩和又横緩和による緩和が残り、ｔ６の時
点で磁化Ｍは完全には上向きにならない。そこで、時点
ｔ６の後にＴｄなる待ち時間をもうけ、磁化Ｍが完全に
上向きになるのをまって１回のシーケンスを終了し、以
後同様のシーケンスを繰り返す。

第　１　表 第　２　表 □ 第　３　表 このようなシーケンスにおいては、待ち時間Ｔｄま従来
のものに比べて非常に短くなる。第１２図１その様子を
示すもので、被検体として卵白（縦麦和時間Ｔ、＝６９
３ｍｓ、横緩和時間Ｔ　２　＝　２４．８　ｍ　Ｓ　）
ｒ使用し、ＴＢ、＋ＴａＴａ２−３Ｏとした場合の緩和
状竪全図示しである。図において、横軸は待ち時間Ｔｄ
、縦軸は平衡状態に達した後の信号強度で、噴線の曲線
Ａが従来の方式での実測値（理論値と一致）、実線の曲
線Ｂが本発明の方式による場合り実測値（理論値と一致
）を表わす。図から明らかなように、同じ信号強度を得
るためには本発明の方式による場合の方がはるかに短い
時間（Ｔ、）ですむことがわかる。

このように、本発明では、従来に比べて非常に短い待ち
時間で次のシーケンスに移行できるので、全ビューをス
キャンする時間全短縮することができる。

上記実施例のシーケンスに基づき画像を再構成する方法
はいわゆる２次元ＰＲ（ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＲｅｃ＋
＋ｎａｔｒｕｃｔｉｏｎ　）法と呼ばれる方法である。

なお、実施例では１回のシーケンスにおいて、印加する
ＲＦパルス全９０°−１８０°−ｘ−９０’ｘ−１８０
°工としたが、本発明の方式の特徴は第２の９０゜パル
スで磁化Ｍｉすべて下方に向ける事にあり、９０°ｘ−
ｉｓｏｏｙ−９０°工・１８０°−ｘ（１８０°ｙＲＦ
パルスは位相差９０°のＲＦ倍信号用いて作られる）と
印加する方式など金−例として、様々な位相関係を用い
ることができる。（以下に列挙する方法にも適用可能）
。

また、本発明は上記実施例に限らず、次に列挙する如き
方法ないし方式とすることもできる。

１）第１の核磁気共鳴信号（ＦＩＤ信号）の代わりに、
第２の核磁気共鳴信号（エコー信号）だけを用いて、そ
のフーリエ変換を１プロジエクシヨンのテークとして、
像再構成する方法。

２）第１の核磁気共鳴信号（ＦＩＤ信号）と第２の核磁
気共鳴信号（エコー信号）と全平均してＳ／Ｎ比全改善
し、その信号を用いて像再構成する方法。但し１、ＦＩ
Ｄ信号とエコー信号は、前述のようにｔ２とｔ３　の中
央の時刻について対称であること全考慮して平均する。

さらに９０°Ｘ−１８０°、−９０°−エ・１８０°工
のＲＦパルスシーケンスにおいては、　ＦＩＤ信弓とエ
コー信号の位相が１８０°逆であるので、そのこと全考
慮して平均する方法。

３）第１の核磁気共鳴信号（ＦＩＤ信号）と、第２の核
磁気共鳴信号（エコー信号）から別々に画像を得て、そ
の２枚の画像間の演算をすることによシ、Ｔ２（スピン
・スピン緩和時間ンの画像化を行なう方法。すなわちζ
エコー信号はＦＩＤ信号に比べてＴ２の時定数で緩和し
ているので、各々の画像からＴ２億を得ることができる
。

４）磁場ＧＸＩ　Ｇｙ＊　Ｇｚ　ｋ第１３図に示すよう
に印加するようにしたいわゆるスピン・ワープ法。この
場合Ｎ　Ｍ　Ｒ信号はＦＩＤの形ではなくスピンエコー
の形で観測される。

５）磁場Ｇｚ＋　Ｇｙ＋　Ｇｚ’！ｒ第１４図に示すよ
うに印加するようにしたいわゆる２次元フーリエ法。

６）第１５図に示すような磁場ＧＸ、　Ｇｙ、　Ｇ２お
よびＲＦハルス励起によるいわゆるセレクティプ・エキ
サイチージョン・ライン法。

７）第１６図に示すように、前述のＰＲ法（第１１図）
並びに前記１）〜２）の各方法におけるシーケンス（図
中の点線枠内で、図ではＰＲ法を例示）インバージョン
リカバリのステップ全伺加したもの。すなわち、各方法
において、９０°ハルス励起に１７時間（適宜）先立っ
て矩形波状に変調された１８０°パルスで被検体を励起
する方法であり、この１８０°パルスの後には、１８０
°パルスの不正確さによって生ずる横方向への悪影響全
防止するためのホモジニテイ・スポイル・ノくルスｋ　
ＧＸＩ　Ｇｙ＋　Ｇｚに共通して加えている。ただし、
このホモジニティ・スポイル・パルス印加ハ必ずしも必
要とするものではなく前記横方向の悪影響が出ないか又
は無視でさる場合には省略することができる。

８）励起パルスの大きざの誤差によって生ずる余分な信
号の発生を防止するために、第１７図に示すよｉ〉にシ
ーケンス中の各所にスポイルパルス（その印加時点１期
間’ｒＨｓ１〜Ｈ８４で示す）を加える方法。

第１７図において、第１の１８０”パルスが不正確な場
合には磁化ベクトルの構成分が生じ、これがノイズ信号
となるため、１（３２のスポイルパルス（ＧＸ、Ｇｙ、
Ｇ２共通）金弟１の１８σパルスの後に印加して磁化ベ
クトルの構成分を消去する。

Ｈｓ２のない場合、Ｎ　Ｍ　Ｒ信号（同図（ホ））は点
線のようになる。

なお、Ｈ５２を入れたたけでは磁化ベクトルの動きが乱
れるので図示のようにＨ８，（同じ太きで、同じ時間幅
のａＸ、　ａｙ、　ｃ、）　ｗ　１８０”パルス（７）
前に加える。Ｈ８２とＨ，ｌ、は必ず対として用いる。

更に、９０°パルスの不正確さやその他の原因によ磁化
ずる磁化ベクトルの構成分を消去するために、９０°パ
ルスの後にＨｓ３’ｃ加える。

第２の１８０°パルスの不正確でや他の原因にょ磁化ず
る磁化ベクトルの構成分を消去するため、及び併せてビ
ー−間の相関を断ち正しい観測ができるようにするため
に、第２の１８ｏ°パルスの後に■（８４全入れる。

なお、Ｈ８，、Ｈｓ２と、Ｈ８３と、ＨＢ４とは図示の
ような組合せに限らず、いずれが１つ又はいずれか２つ
の組合せとしてもよい。

９）　Ｔ、、又はＴａ２を短くする方法。

第１８図はＴａ２　全短くした場合を例示する。

ここでは、次の関係が成立している必要がある。

ｇｘｊｏｔｍｌ：ｇｘ２°ｔｍ２ ｇｙ１°ｔｍ１″ｇｙ’２　”ｍま ただし、１ｍ、　、　１ｍ２：磁場印加時間ｇｚ１　＋
　ｇｚ２　’　Ｇｘ　磁場の強さｇｙｌ　９ｇｙ２　”
　ｙ磁場の強さ Ｔｌ１２　ｋ短くすることによって、物質のもりＴ２値
の悪影＃（Ｔ２により磁化ベクトルが横緩和する）を少
なくすることができる。

２０）第１１図に示した実施例図のシーケンス全周い、
ＴｉＩ４．Ｔａ２．Ｔｄの内の少なくとも１つをそれぞ
れ変化させて複数の画像を得、その後画像間演算を行う
ことによりＴ、像、Ｔ２像、スピン密度像あるいはそれ
らの組合せによる画像全得るようにした方式。

１１）　Ｔｄの待ち時間を利用して他の面を励起し、そ
の情報を得るいわゆるマルチスライス法。

第２０図はそのシーケンスを示す図で、ここでは２次元
ＰＲ法に適用した場合を例示したものである。各ビュー
についてｎ枚のスライス面を励起してゆくもので、第１
９図に示すように検体ＯＢＪに対し第１ビユーにおいて
ＡＡ−Ｗのｎ枚のスライス面全励起し、次の第２ビユー
では前記スライス面に隣り合う次のｎ枚のスライス面を
励起してゆく方式である。

これにより、見掛上の動作速度の高速化が実現される。

１２）　９０°パルス印加時に加えるＧ７勾配磁場を、
第２１図に示すように高速に正負に振し、方形波状の磁
場とする方式。

これによシ、磁化ベクトルの乱れ（２方向の位相の不一
致）が生じないのでり７エーズ（ｒｅ−ｐｈａｓｅ　）
が不要となシ、９０°パルス印加後直ちにＦＩＤ信号の
観測が可能となる。

１３）前記９０′パルス、１８０°パルスを、各々複数
のパルスで構成する方式。

例えば、１８０°−エパルスの代シに９０°ア、１８０
”−エ。

９０°アの３発のパルス又は９０°−７，１８０°−エ
、９０°−７の３発のパルスの組合せを使用し、１８ｏ
″アパルスについては９０°工、１８０°ア、９Ｑ″工
の３発のパルス又は９０°−エ、１８０°ア、９０°−
エ　の３発のパルスの組合せを用いる。第２２図は１８
０′アの代ｐに９０″工。

１８０°ア、９０°工　の３発のパルスを使用した場合
の磁化ベクトルの方向を示す図で、（イ）〜に）はスラ
イス面内、（ホ）〜（ト）はスライス面外のベクトル全
それぞれ示す。図からも明らかなように、縦成分の回転
が正確に行われることから特に面外での磁化ベクトルの
動きを正しくすることができる。

また、例えば９０°エバルスの代わυには、４５’ｙ。

９０°工、９０′ア、４５°工の４発のパルスを用いて
、磁化ベクトルを正確に回転させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、１ビユ一分のシ
ーケンスが終了した時点で磁化ベクトルを強制的に２軸
正方向に向けるようにしたため、直ちに次のビューのシ
ーケンスへ移行することができ動作時間の短縮化を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水素原子のスピン密度像する図、第２図は水素
原子の磁気モーメントに模式化した図、第３図は水素原
子の原子核が磁場の方向に揃う状態を説明する図、第４
図はＮＭＲによる検査パルス波形の一例を示す園、第５
図は磁化Ｍｉ回転座標系に表示する図、第６図は本発明
実施例装置の構成図、第７図は磁場用コイルの一例を示
す構造図、第８図はコントローラ２０の詳細な構成図、
第９図はコントローラ２０の動作を説明するための図、
第１０図はゲート回路３０の構成図、第１１図は本発明
に係るシーケンスを説明するための動作波形及び磁化ベ
クトルの図、第１２図は待ち時間と信号強度との関係を
示す図、第１３図ないし第１８図及び第２０図と第２１
図は本発明の他の実施例を示す動作波形図、第１９図は
マルチスライス法全説明するための図、第２２図は１８
０°パルス印加に代えて９０°、１８０°、９０°パル
ス印加とした場合の磁化ベクトルの動きの様子を示す図
である。 １・・・静磁場用コイル、２．４・・・制御回路、３・
・・勾配磁場用コイル、５・・・励磁コイル、６・・・
発振器、８・・・検出コイル、１０・・・位相検波回路
、Ｊｌ・・・ウェーブメモリ回路、１３・・・コンピュ
ータ、２０・・・コントローラ、３０・・・ゲート回路
。 ａｐｎｌｌｌｄｗｙ　１ＤＩＪ５！Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　被検体の組織を構成する原子の原子核に核磁気
   共鳴を与えるための第１の９０°パルス金印加する工程
   と、続いて前記原子核に生ずる第１の核磁気共鳴信号を
   測定する工程と、前記第１の９０°パルス印加後Ｔ８１
   時間経過した後に前記原子核に第１の１８０°パルス金
   印加する工程と、続いて前記原子核に生ずる第２の核磁
   気共鳴信号全測定する工程と、この第１の１８０°パル
   ス印加時よシＴ８２時間後に前記原子核に第２の９０゜
   パルスと第２の１８０°パルスを順次印加する工程と、
   該工程の後Ｔ１時間の経過金持ってから次の工程に移る
   ようにした待ち時間工程とを含むシーケンスを繰シ返す
   とともに、前記核磁気共鳴信号に基づき被検体の組織に
   関連する画像を再構成する工程からなることを特徴とし
   た核磁気共鳴による検査方法。 （２）前記画像を構成する工程において、前記第１の核
   磁気共鳴信号と第２の核磁気共鳴信号との少なくともい
   ずれか一方を用いて画像を再構成するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴によ
   る検査方法。 （３）前記画像を構成する工程において、前記第１の核
   磁気共鳴信号と第２の核磁気共鳴信号との平均をめ、こ
   のようにして得られたデータにより画像を再構成するよ
   うにしたこと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   核磁気共鳴による検査方法。 （４）前記画像を構成する工程において、前記第１の核
   磁気共鳴信号と第２の核磁気共鳴信号とを用い、演算処
   理によってスピン・スピン緩和時間を画像化するように
   したこと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁
   気共鳴による検査方法。 （５）前記第１の９０°パルスと第１の１８０°バ／ｌ
   ／スと第２の９０°パルスと第２の１８０°パルスの間
   の位相関係を、９０°工、１８０″−エ、９０°−ｘ、
   １８０°アとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の核磁気共鳴による検査方法。 （６）前記第１の９０°パルスと第１の１８０°パルス
   と第２の９０’パルスと第２の１８０°パルスの間の位
   相関係を、９０°工、１８０°ア、９０″ア、１８０°
   −エとしたこと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の核磁気共鳴による検査方法。 （力　前記核磁気共鳴信号を測定する工程において、与
   えるべき勾配磁場ＧＸ、Ｇｙｉ適宜に定め、２次元ＰＲ
   法又はスピン・ワープ法又は２次元フーリエ法又はセレ
   クティプ・エクサイテイション・ライン法の中のいずれ
   かで像再構成ができるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法。 （８）　前記第１の９０°パルスを印加する工程におい
   て、インバージョンリカバリ用の１８０°パルスを第１
   の９０°パルスに先立って印加するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴による
   検査方法。 （９）前記第１の１８０°パルスを印加する工程におい
   て、その第１の１８０°ノ＜ルス印加の前後にスポイル
   ・パルス音訓えるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法。 Ｈ前記第２の９０°ノ（ルスと第２の１８０°）くルス
   全印加する工程において、この９０°ノくルスと１８０
   °パルスとの間でスポイル・ノくルスをカロえるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁
   気共鳴による検査方法。 ａυ　前記第２の９０°ノくルスと第２の１８０°ノ（
   ルスを印加する工程において、この１８０°）＜ルス印
   加後にスポイル・パルス全加えるようにしたこと全特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検
   査方法。 αの　前記時間Ｔｓ、又はＴ８２のいずれか一方を所定
   の関係を維持した上で短くしたこと全特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法。 （Ｌタ　前記時間Ｔｇ１１　Ｔ！ｌ。、Ｔｄ　の内の少
   なくとも１つが変化するようにし、画像間演算により各
   種の画像をめるための複数個の原画像が得られるように
   したとと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁
   気共鳴による検査方法。 Ｑ４１前記９Ｑ°パルス、１８０°パルス全各々複数パ
   ルスの印加とするこト全特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の核磁気共鳴による検査方法。 ａ騰　前記待ち時間工程中に、他のスライス面に対して
   待ち時間以外の工程全行うようにしたこと全特徴とする
   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
   。 Ｏｅ　前記第１の９０°パルスを印加する工程において
   、勾配磁場Ｇ２全正負に多数回振動でせて印加するよう
   にしたこと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核
   磁気共鳴による検査方法。 Ｑ７）　被検体の組織を構成する原子の原子核に核磁気
   共鳴を与えるための高周波パルスを印加する手段と、前
   記原子核に生ずる核磁気共鳴信号全測定する手段を備え
   た核磁気共鳴による検査装置において、前記高周波パル
   スを印加する手段は第１の９０°パルスを印加した後勾
   配磁場を与えて核磁気共鳴信号が得られるようにすると
   共にこの第１の９０°／クルス印加の後に所定の時間間
   隔で第１の１８０°ノくルスおよび第２の９０°ノ（ル
   ス全与えかつ第２の９０°）＜ルスの後直ちに第２の１
   ８０°パルスを印力ｎすると共に第２の１８０゜パルス
   印加後所定の時間だけ待って次のシーケンスへ移行でき
   るように構成され、前記核磁気共鳴信号全測定する手段
   は前記第１の９０°ノ＜ルス印加後に生ずる第１の核磁
   気共鳴信号と前記第１の１８０°パルス印加後に生する
   第２の核磁気共鳴信号との少なくともいずれか一方全測
   定し被検体の組織に関連する画像の再構成にＰＭいるよ
   うに構成されたこと全特徴とする核磁気共鳴による検査
   装置。