JP2625492B2 - 核スピン断層撮影装置 - Google Patents

核スピン断層撮影装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、核磁気共鳴を用いて被検体を検査する核ス
ピン断層撮影装置に関する。この装置は、被検体に基底
磁場とグラジエント磁場を加えるコイルと、被検体を一
連の高周波パルスで照射して、被検体から放射された核
磁気共鳴信号を検出する高周波装置とを備えており、各
高周波パルスの後で、1つの第1グラジエントパルス
が、デイフェージンググラジエントとして、第1方向に
加えられ、更にもう1つの第1グラジエントパルスが、
少なくとも1つの第2方向に、第1位相エンコードグラ
ジエントとして加えられ、第1位相エンコードグラジエ
ントの後で発生された第1信号が、第1方向の第1グラ
ジエントパルスに対して反転された、第1読出しグラジ
エントとしての第2グラジエントパルスの持続時間中に
読出される。
[従来の技術] 最近、核スピントモグラフィ用の、いわゆる高速画像
形成シーケンスが知られている。例えば、SMRM第4回年
次会議の抄録集 “Book of Abstracts"(1985)980のHaase A.他の報告
“Rapid Images and NMR−Movies"には、いわゆるFLASH
-シーケンスが記載されている。このシーケンスでは、
フリップ角が90°以下のHFパルスをできるだけ急速に繰
り返すことにより核磁気共鳴が励起される。この場合、
画像コントラストは、縦緩和時間T1によって決められ
る。
更に、“Elektromedica"54(1986/1)に掲載載されて
いるOppelt A.の報告 “FISP−a new MRI Sequence"には、いわゆるFISP-シー
ケンスが記載されている。このシーケンスでは、FLASH-
シーケンスとは異なり、エンコードグラジエントのリフ
ォーカシングによるスピン系の位相記憶を利用して、縦
緩和時間対横緩和時間比(T1/T2)が反映された画像が
形成される。
実際に使用されているFISP-シーケンスを第2図に示
す。この場合、被検体には、核スピン共鳴を励起させる
ために、一連の高周波パルスRFが加えられる。その際、
各高周波パルスと同時に、スライス選択グラジエントGz
1が加えられ、z座標によって選択されたスライスだけ
励起される。励起後、スライス選択グラジエントGz1
比べて負のグラジエントパルスGz2が加えられる。その
際、スライス選択グラジエントGz1による、スピン系の
ディフェージングが、再び反転される。
グラジエントパルスGz2と同時に、負のグラジエント
パルスGy1と位相エンコードグラジエントGx1とが加えら
れる。負のグラジエントパルスGy1によって、スピン系
がディフェージングされ、それによって、高周波パルス
RFに続くFID信号が破壊される。位相エンコードグラジ
エントGx1は、各高周波パルスRFの後続いて加えられ、
スピン系に位相情報を反映させる。負のグラジエントパ
ルスGy1には、正のグラジエントパルスGy2が続き、負の
グラジエントパルスGy1によって、ディフェージングを
再度反転させて、スピン・エコー、従って、評価可能な
信号Sを発生させる。この信号が減衰した後、第1位相
エンコードグラジエントGx1に対して反転された第2位
相エンコードグラジエントGx2が加えられる。これによ
って、第1位相エンコードグラジエントGx1に基づくデ
ィフェージングが、再び反転される。
モントリオール市で開かれたSMRMの1986年の第5回年
次会議の抄録集のGingel他の報告“The Application of
Steadystate Free Precession (SFP) in 2D-FT MR I
maging"には、改良されたFISP-シーケンスが「CE FAS
T」の名称で発表されてオリ、このシーケンスを第3図
に示す。この場合でも、高周波パルスが、スライス選択
グラジエントGz1と同時に短いシーケンスで順次連続し
て照射される。各スライス選択グラジエントGz1には、
負のグラジエントパルスGz3が先行し、スライス選択グ
ラジエントGz1に基因するディフェージングを補償す
る。更に、各高周波パルスRFには、負のグラジエントパ
ルスGy4と位相エンコードグラジエントGx1が先行する。
各高周波パルスRFの後では、正のグラジエントパルスGy
3が、第1位相エンコードグラジエントGx1に対して反転
された位相エンコードグラジエントGx2と共に加えられ
る。これによって、 R.FreemanとH.D.W.Hillが文献“Journal of Magnatic R
esonance"4(1971)366−383頁に示したハーフエコー信
号が発生し、グラジエントパルスGy4とGy3の作用によ
り、完全なエコーに形成される。
第2図のFISP-シーケンスによって、T1/T2‐強調画
像が形成され、第3図のCE FAST-シーケンスによって、
T2‐強調画像が、それぞれ異なった情報量で形成され
る。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の課題は、上記両方法の情報量を、測定時間を
延長せずに収集することである。
[課題を解決するための手段] この課題は、特許請求の範囲の請求項1の特徴要件に
挙げたように、各高周波パルスRFの前に、1つの第3グ
ラジエントパルスGy3が、第1方向yに加えられ、第3
グラジエントパルスGy3の間に第2信号S2が読出される
こと、 第1方向yの第3グラジエントパルスGy3の後で、該
第3グラジエントパルスGy3に対して反転された第4グ
ラジエントパルスGy4が、第1方向yに加えられ、もう
一つ別の第2グラジエントパルスGx2が、第2方向xに
第2位相エンコードグラジエントGx2として加えられ、
該第2位相エンコードグラジエントGx2は、第1位相エ
ンコードグラジエントGx1に対して反転されていること によって達成される。この場合、第1信号S1は、緩和時
間比T1/T2で強調され、第2信号S2は、緩和時間T2で強
調される。
[発明の効果] これにより、測定時間を実質的に変えずに、種々異な
るT2コントラストの2つの画像を撮影し、診断の価値を
高めることができる。
請求項2の有利な実施例では、スライス選択グラジエ
ントを用いることにより、3次元での解像を行うことが
できる。請求項3の実施例では、3次元データセットの
撮影が可能である。
[実施例] 図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は、被検体のスライス画像を形成する核スピン
断層撮影装置の原理的構成を示す図である。コイル1〜
4は、基底磁場B0形成用のものであり、被検体(医学的
診断用の場合、患者)5は、これらの基底磁場B0内に配
置される。これ以外に、各グラジエントコイルが設けら
れており、これら各グラジエントコイルによって、直交
座標系のx,y,z方向に、相互に垂直で独立した磁場グラ
ジエントが形成される。図では、見易くするため、グラ
ジエントコイル7と8だけが示されている。これらのグ
ラジエントコイルは、対向して配設された同様なグラジ
エントコイルと対になって共動してx方向グラジエント
を形成する。y方向グラジエントを形成するグラジエン
トコイル対は、被検体5の上下に、且つ、被検体に平行
に配設されており、z方向のグラジエント磁場用のコイ
ル対は、被検体の長手方向軸線に対して垂直に頭端部と
足端部に配設されている。
この装置には、更に、核スピン共鳴信号の形成・検出
のための高周波コイル9が設けられている。一点鎖線10
で囲まれたコイル1、2、3、4、7、8および9によ
って、本来の検査機器が構成される。
この検査機器は、コイル1〜4に給電する電源部11
と、グラジエントコイル(7、8その他)が接続されて
いるグラジエント電流給電部12とから構成された電気装
置によって作動される。測定コイル9は、信号増幅器14
又は高周波発信器15を介してプロセスコンピュータ17に
接続される。このプロセスコンピュータ17には、画像表
示のために、画像表示装置18が接続されている。両構成
要素14、15は、信号の発生と受信用の高周波装置16を構
成している。切換スイッチ19によって、発信作動モード
から受信作動モードへ切換えることができる。
第4図には、本発明の第1の実施例が示されている。
この実施例では、一連の高周波パルスRFが被検体に照射
され、その際、同時に、スライス選択グラジエントGz1
が加えられる。各高周波パルスRFには、負のグラジエン
トパルスGz3、Gy4、並びに、高周波パルス毎に振幅が変
わる位相エンコードグラジエントGx2が先行する。各高
周波パルスの後には、負のグラジエントパルスGz2、G
y1、並びに,位相エンコードグラジエントGx2に対して
反転された位相エンコードグラジエントGx1が続く。負
のグラジエントパルスGy1の後には、正のグラジエント
パルスGy2が続き、負のグラジエントパルスGy4には、正
のグラジエントパルスGy3が先行する。
一連の選択性高周波パルスRFnにより、1つのスライ
スの横磁化の平衡状態が形成される。高周波パルスRFn
の直前・直後に、横磁化の集束点が形成されることは文
献 “Journal of Magnetic Resonance"4(1971)、366−38
3頁に記載されている。これは、第1近似において、FID
信号S+およびハーフエコーS-と見なすことができるも
のである。負のグラジエントパルスGy1により、第1FID
信号S+がディフェージングされ、それに続く、正のグラ
ジエントパルスGy2により、リフェージングされるか
ら、FID信号S+から、エコー信号S1が形成されることに
なる。グラジエントパルスGy3の下で、グラジエントパ
ルスGy4の作用と共働して、ハーフエコー信号S-も完全
なエコー信号S2になる。
フリップ角が50°より大きい場合、エコー信号S2の信
号振幅は、近似的に次式: S2=Sl・ex(−2TR/T2) で与えられる。この信号強度の関係式から、横緩和時間
T2を決定することができる。
収集された信号S1、S2は、位相エンコードグラジエン
トGx1,Gx2によってx方向に位相エンコードされ、読出
しグラジエントとして作用するグラジエントパルスG
y2、Gy3によって、y方向に周波数エンコードされたも
のであり、米国特許第4070611号明細書に記載されてい
るように、2次元フーリエ変換法による画像形成に利用
することができる。その場合、測定時間を実質的に変え
ずに、信号S1、S2を使用して、相互にT2‐コントラスト
が異なる2つの画像形成が可能である。場合によって
は、各画像の情報内容を補足して、診断価値を高めるこ
とができる。
第5図には、本発明の第2の実施例が示されている。
この実施例では、2次元フーリエ変換法の代わりに、3
次元フーリエ変換法が使用されている。この実施例で
は、負の付加グラジエントGz2、Gz3を伴うスライス選択
グラジエントGz1が不要となる。その代わり、各高周波
パルスRFの前と後で互いに反転関係にある位相エンコー
ドグラジエントGz4、Gz5が加えられる。その他の点で
は、励起シーケンスは変わらない。同じく、米国特許第
4070611号明細書に記載されている3次元フーリエ変換
法は、SN比が高いという利点があり、しかも、測定体積
要素(ボクセル)内の任意のスライスを後で再構成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、核スピン断層撮影装置の原理的構成を示し、
第2図は、既に実施されているFISP-シーケンス、第3
図は、1986年のSMPM会議で発表された改良FISPシーケン
ス、第4図、第5図は、本発明による励起シーケンスの
実施例である。 1,2,3,4…コイル、5…被検体、7,8…グラジエントコイ
ル、14…信号増幅器、15…高周波発信器、16…高周波装
置、17…プロセスコンピュータ、18…画像表示装置、RF
…高周波パルス、Gx1,Gx2…位相エンコードグラジエン
ト、Gy1,Gy2,Gy3,Gy4…グラジエントパルス、Gz1
スライス選択グラジエント、Gz2,Gz3…付加グラジエン
ト、Gz4,Gz5…位相エンコードグラジエント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−288849(JP,A) 特開 昭60−29685(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体に基底磁場とグラジエント磁場を加
    えるためのコイルと、前記被検体を一連の高周波パルス
    で照射して、当該被検体から放射された核磁気共鳴信号
    を検出する高周波装置とを備えており、前記各高周波パ
    ルスの後で、1つの第1グラジエントパルス(Gy1
    が、ディフェージンググラジエントとして、第1方向
    (y)に加えられ、更にもう1つ別の第1グラジエント
    パルス(Gx1)が、少なくとも1つの第2方向(x)
    に、第1位相エンコードグラジエント(Gx1)として加
    えられ、該第1位相エンコードグラジエント(Gx1)の
    後で発生された第1信号(S1)が、前記第1方向(y)
    の前記第1グラジエントパルス(Gy1)に対して反転さ
    れた、第1読出しグラジエントとしての第2グラジエン
    トパルス(Gy2)の持続時間中に読出されるようにされ
    た核磁気共鳴を用いた断層撮影装置において、 (a)各高周波パルス(RF)の前に、1つの第3グラジ
    エントパルス(Gy3)が、第1方向(y)に加えられ、
    前記第3グラジエントパルス(Gy3)の間に第2信号(S
    2)が読出されること、 (b)前記第1方向(y)の前記第3グラジエントパル
    ス(Gy3)の後で、該第3グラジエントパルス(Gy3)に
    対して反転された第4グラジエントパルス(Gy4)が、
    前記第1方向(y)に加えられ、もう一つ別の第2グラ
    ジエントパルス(Gx2)が、第2方向(x)に第2位相
    エンコードグラジエント(Gx2)として加えられ、該第
    2位相エンコードグラジエント(Gx2)は、第1位相エ
    ンコードグラジエント(Gx1)に対して反転されている
    こと を特徴とする核磁気共鳴によって被検体を検査する核ス
    ピン断層撮影装置。
  2. 【請求項2】各高周波パルス(RF)が第3方向(z)の
    スライス選択グラジエント(Gz1)と共に入射するこ
    と、各スライス選択グラジエント(Gz1)の後でそれぞ
    れ1つのグラジエントパルス(Gz2,Gz3)が前記スライ
    ス選択グラジエント(Gz1)とは反対方向に加えられる
    ことを特徴とする請求項1記載の核スピン断層撮影装
    置。
  3. 【請求項3】各高周波パルス(RF)の前後で、それぞれ
    1つずつ位相エンコードグラジエント(Gz4,Gz5)が、
    第3方向(z)に加えられること、前記各位相エンコー
    ドグラジエントが互いに逆の符号であることを特徴とす
    る請求項1記載の核スピン断層撮影装置。
JP63102330A 1987-04-30 1988-04-25 核スピン断層撮影装置 Expired - Fee Related JP2625492B2 (ja)

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