JP2644744B2 - Ｎｍｒスペクトロスコピックイメージング装置 - Google Patents
Ｎｍｒスペクトロスコピックイメージング装置Info
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- JP2644744B2 JP2644744B2 JP62022310A JP2231087A JP2644744B2 JP 2644744 B2 JP2644744 B2 JP 2644744B2 JP 62022310 A JP62022310 A JP 62022310A JP 2231087 A JP2231087 A JP 2231087A JP 2644744 B2 JP2644744 B2 JP 2644744B2
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- signal
- nmr
- field gradient
- imaging apparatus
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- G—PHYSICS
- 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
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はNMRを用いたイメージング法に係わり、特に
回転する磁場勾配を用いて高速スペクトロスコピツクイ
メージングを行うに好適なNMR測定手法を可能にするNMR
スペクトロスコピツクイメージング装置に関する。
回転する磁場勾配を用いて高速スペクトロスコピツクイ
メージングを行うに好適なNMR測定手法を可能にするNMR
スペクトロスコピツクイメージング装置に関する。
従来、NMRスペクトロスコピツクイメージングを行う
には、信号測定中に磁場勾配を連続的に反転する必要が
あつた。（松井他（ジヤーナル・オブ・アメリカン・ケ
ミカルソサイアテイ，107,2817（1985）J.Am.Chem.Soc.
107,2817（1985）））磁場勾配を理想的に反転すること
は特に大型のNMRイメージング装置においては実際上困
難である。このため大型の装置においては矩形波状の磁
場勾配反転シーケンスの代わりに、台形波状のものを用
いる必要がある。コサイン波状のシーケンスを用いても
この問題を緩和できるが、この場合には磁場勾配波形を
別途測定し、そのデータに基づいた特別な信号処理をす
る必要がある。（ジヤーナルオブマグネテイツクレゾナ
ンス，42,193（1981）J.Magnetic Resonance,42,193（1
981）） 本発明の目的は、回転する磁場勾配を用いたNMRイメ
ージング法を発展させることにより、上記の磁場勾配の
高速反転の問題を緩和した新しい高速スペクトロスコピ
ツクイメージング法を可能にするNMRスペクトロスコピ
ツクイメージング装置を提供することにある。
には、信号測定中に磁場勾配を連続的に反転する必要が
あつた。（松井他（ジヤーナル・オブ・アメリカン・ケ
ミカルソサイアテイ，107,2817（1985）J.Am.Chem.Soc.
107,2817（1985）））磁場勾配を理想的に反転すること
は特に大型のNMRイメージング装置においては実際上困
難である。このため大型の装置においては矩形波状の磁
場勾配反転シーケンスの代わりに、台形波状のものを用
いる必要がある。コサイン波状のシーケンスを用いても
この問題を緩和できるが、この場合には磁場勾配波形を
別途測定し、そのデータに基づいた特別な信号処理をす
る必要がある。（ジヤーナルオブマグネテイツクレゾナ
ンス，42,193（1981）J.Magnetic Resonance,42,193（1
981）） 本発明の目的は、回転する磁場勾配を用いたNMRイメ
ージング法を発展させることにより、上記の磁場勾配の
高速反転の問題を緩和した新しい高速スペクトロスコピ
ツクイメージング法を可能にするNMRスペクトロスコピ
ツクイメージング装置を提供することにある。
まず２次元のイメージングを例にとつて、回転する磁
場勾配を用いたイメージング法を簡単に述べる。一般
に、回転している磁場勾配Gr（ｔ）＝Ｇ（i cosωGｔ＋
j sinωGｔ）を印加して観測されるNMR信号の位相は、
言わゆるＫ空間（ジヤーナル・オブ・マグネテイツク・
レゾナンス，54,338（1983）,J.Magnetic Resonance54,
338（1983））において円の軌跡を描く。しかしなが
ら、このような円状の信号はＫ空間の中心に関して対称
でないため、そのままではイメージングに利用できな
い。したがつて信号測定に先立つて、信号位相に対して
適切な準備をする必要がある。第１図に示すように円の
中心をＫ空間の中心と一致させるような準備を行なえ
ば、測定された信号から直接、位相原点に関して対称な
位相情報を得ることができる。
場勾配を用いたイメージング法を簡単に述べる。一般
に、回転している磁場勾配Gr（ｔ）＝Ｇ（i cosωGｔ＋
j sinωGｔ）を印加して観測されるNMR信号の位相は、
言わゆるＫ空間（ジヤーナル・オブ・マグネテイツク・
レゾナンス，54,338（1983）,J.Magnetic Resonance54,
338（1983））において円の軌跡を描く。しかしなが
ら、このような円状の信号はＫ空間の中心に関して対称
でないため、そのままではイメージングに利用できな
い。したがつて信号測定に先立つて、信号位相に対して
適切な準備をする必要がある。第１図に示すように円の
中心をＫ空間の中心と一致させるような準備を行なえ
ば、測定された信号から直接、位相原点に関して対称な
位相情報を得ることができる。
磁場勾配の強度Ｇ、あるいは回転の角速度ωGを順次
変化させることにより円の半径を変化させて測定を行な
えば、最終的にＫ空間の原点を中心とする同心円状の位
相情報を得ることができる。このようにして得られた全
情報は、従来の投影再構成法（ネイチヤー，242,190（1
973）,Nature242,190（1973）において得られる全情報
と同一である。したがつて、得られた円信号を半径方向
にフーリエ変換し、逆投影すればスピン密度分布を得る
ことができる。
変化させることにより円の半径を変化させて測定を行な
えば、最終的にＫ空間の原点を中心とする同心円状の位
相情報を得ることができる。このようにして得られた全
情報は、従来の投影再構成法（ネイチヤー，242,190（1
973）,Nature242,190（1973）において得られる全情報
と同一である。したがつて、得られた円信号を半径方向
にフーリエ変換し、逆投影すればスピン密度分布を得る
ことができる。
上記のような円信号は、静磁場が均一であり，ケミカ
ルシフトがない場合は と表わすことができる。ただしρ（x,y）はスピン密度
であり、（x,y）は回転磁場勾配Gr（ｔ）が印加される
座標空間であり、γは磁気回転比であり、αxyは次式で
定義される。
ルシフトがない場合は と表わすことができる。ただしρ（x,y）はスピン密度
であり、（x,y）は回転磁場勾配Gr（ｔ）が印加される
座標空間であり、γは磁気回転比であり、αxyは次式で
定義される。
したがつて、円信号が周期２π／ωGをもつ周期的な信
号となる。従つて第１図に示すようにして周期毎に得ら
れる各信号は加算することができ信号のS/N比の向上に
つながる。
号となる。従つて第１図に示すようにして周期毎に得ら
れる各信号は加算することができ信号のS/N比の向上に
つながる。
しかしながら実際には、静磁場の不均一性，ケミカル
シフトが無視できない場合が多く、そのような場合には
各周期毎に得られる信号の単純加算は意味を持たないこ
とになる。このような場合には、各周期毎に得られる信
号間で生じている信号位相の変化が静磁場不均一性とケ
ミカルシフトによるものであることに着目し、これを逆
に利用することが有用と考えられる。
シフトが無視できない場合が多く、そのような場合には
各周期毎に得られる信号の単純加算は意味を持たないこ
とになる。このような場合には、各周期毎に得られる信
号間で生じている信号位相の変化が静磁場不均一性とケ
ミカルシフトによるものであることに着目し、これを逆
に利用することが有用と考えられる。
すなわち、磁場勾配の連続回転で得られる信号を時間
間隔２π／ωGでサンプリングすれば、被測定体のスペ
クトルが得られることになる。このことから第２図に示
すように、２π／ωGより十分密にサンプリングした信
号を再配列することにより、１次元信号を２次元信号に
変換し２軸上に各々スペクトル情報（Ｓ軸）と位置情報
（θ軸,1つの円信号）を得ることができる。更に磁場勾
配強度Ｇを順序変化させることにより、複数の再配列信
号を得る。このような信号をまずスペクトル軸方向に関
してフーリエ変換し、次に各スペクトル成分について前
述のように、Ｇを変化させて得られる多数の円信号間、
すなわち半径方向のフーリエ変換を行う。
間隔２π／ωGでサンプリングすれば、被測定体のスペ
クトルが得られることになる。このことから第２図に示
すように、２π／ωGより十分密にサンプリングした信
号を再配列することにより、１次元信号を２次元信号に
変換し２軸上に各々スペクトル情報（Ｓ軸）と位置情報
（θ軸,1つの円信号）を得ることができる。更に磁場勾
配強度Ｇを順序変化させることにより、複数の再配列信
号を得る。このような信号をまずスペクトル軸方向に関
してフーリエ変換し、次に各スペクトル成分について前
述のように、Ｇを変化させて得られる多数の円信号間、
すなわち半径方向のフーリエ変換を行う。
更にこのようにして得られる各スペクトル成分につい
て分離した投影データを逆投影すればスペクトロスコピ
ツクイメージングを行うことができる。このようにして
急峻な磁場勾配の連続反転を行うことなく、高速スペク
トロスコピツクイメージングが可能となる。先に説明し
た磁場勾配の連続回転で得られる信号を２π／ω0でサ
ンプリングすれば、被測定体のスペクトルが得られるこ
とについて、以下に説明する。ｉ、ｊをｘ、ｙ方向の単
位ベクトル、cosine、sine状に変化する磁場勾を配Gx、
Gyとして、合成勾配磁場Gr（ｔ）＝ｉGx＋ｊGy＝Ｇ｛co
s（ω0t）＋sin（ω0t）｝の方向を角速度ω0で回転さ
せる。この、合成勾配磁場Gr（ｔ）の印加のもとで第１
図に示すように、信号のサンプリングをｔ＝π／（２ω
0）からｔ＝π／（２ω0）＋２πns/ω0（ns:整数）の
時間行なう。この時合成勾配磁場Gr（ｔ）は、360°回
転を１周期としてns回繰り返している。各360°回転
（１周期）内では、ｎθ回の信号のサンプリングが行な
われる。このような測定を合成勾配磁場Gr（ｔ）の強度
を０からGmaxまで等間隔で順次変化させてnr回繰り返す
ことにより、半径の異なる合計（nr＋ns）個の同信号が
得られることになる。本実施例では、先に説明したよう
に上記の周期毎に得られる信号間で生じている信号位相
の変化が静磁場不均一性とケミカルシフトによるもので
あることに着目し、これを逆に利用してケミカルシフト
情報を得る。本実施例では信号測定中でも周期的に反転
する合成勾配磁場Gt（ｔ）が印加されているので、従来
技術で測定されるFID信号とは異なる形で信号が計測さ
れる。即ち、勾配磁場の効果により減衰した信号が、勾
配磁場の反転によりその効果が逆転して信号が成長する
という周期（サイクル）を繰り返すため、従来技術の勾
配磁場が印加されないときに測定されるFID信号とは異
なり、従来の技術で測定されるFID信号に反転磁場勾配
の効果が重畳された形となる。ここで、磁場勾配の効果
が相殺される各エコー信号のピーク位置をたどると従来
技術で得られるのと同様なスペクトル情報を与えるFID
信号を得ることができる。従って、１次元の測定（１回
の励起−計測）で得る１次元の信号を第２図に示すよう
に再配列して、スペクトル情報（Ｓ方向）と１次元空間
情報（θ方向）の実質的に２次元の情報を得ることがで
きる（この再配列されたデータは、第４図に示す１つの
円信号に対応する）。本実施例では、反転する合成勾配
磁場Gr（ｔ）を印加しながら得る、（ｎθ×nr×ns）個
のデータを使用して、Ｓ軸方向に関するフーリエ変換、
ｒ軸（半径）方向に関するフーリエ変換を行ない各スペ
クトル成分（Ｓ）に関して分離された対象物の複数方向
（θ）への投影データが得られるので、各スペクトル成
分に関して投影再構成処理を行ない各スペクトル成分に
関して分離したスピン密度画像を得ることができる。第
１図に示すように、被測定体の置かれる実空間のｚ軸に
垂直な面内で磁化が励起されている場合を考えると、実
空間（ｒ、θ）と（x,y）、の関係は、r2＝x2＋y2、ｘ
＝rcosθ、ｒ＝sinθである。ｒは合成勾配磁場G
r（ｔ）の強度、θは合成勾配磁場Gr（ｔ）の印加方向
により与えられる。なお、反転する合成勾配磁場のG
r（ｔ）を印加しながら得る、（ｎθ×nr×nr）個のデ
ータは第４図に示す円信号Ｓ（ｔ）で示され、簡単のた
め静磁場が均一でありケミカルシフトのない場合につい
てあるスペクトク成分についてのＳ（ｔ）を示すと、式
（１）あるいは式（２）で示される。
て分離した投影データを逆投影すればスペクトロスコピ
ツクイメージングを行うことができる。このようにして
急峻な磁場勾配の連続反転を行うことなく、高速スペク
トロスコピツクイメージングが可能となる。先に説明し
た磁場勾配の連続回転で得られる信号を２π／ω0でサ
ンプリングすれば、被測定体のスペクトルが得られるこ
とについて、以下に説明する。ｉ、ｊをｘ、ｙ方向の単
位ベクトル、cosine、sine状に変化する磁場勾を配Gx、
Gyとして、合成勾配磁場Gr（ｔ）＝ｉGx＋ｊGy＝Ｇ｛co
s（ω0t）＋sin（ω0t）｝の方向を角速度ω0で回転さ
せる。この、合成勾配磁場Gr（ｔ）の印加のもとで第１
図に示すように、信号のサンプリングをｔ＝π／（２ω
0）からｔ＝π／（２ω0）＋２πns/ω0（ns:整数）の
時間行なう。この時合成勾配磁場Gr（ｔ）は、360°回
転を１周期としてns回繰り返している。各360°回転
（１周期）内では、ｎθ回の信号のサンプリングが行な
われる。このような測定を合成勾配磁場Gr（ｔ）の強度
を０からGmaxまで等間隔で順次変化させてnr回繰り返す
ことにより、半径の異なる合計（nr＋ns）個の同信号が
得られることになる。本実施例では、先に説明したよう
に上記の周期毎に得られる信号間で生じている信号位相
の変化が静磁場不均一性とケミカルシフトによるもので
あることに着目し、これを逆に利用してケミカルシフト
情報を得る。本実施例では信号測定中でも周期的に反転
する合成勾配磁場Gt（ｔ）が印加されているので、従来
技術で測定されるFID信号とは異なる形で信号が計測さ
れる。即ち、勾配磁場の効果により減衰した信号が、勾
配磁場の反転によりその効果が逆転して信号が成長する
という周期（サイクル）を繰り返すため、従来技術の勾
配磁場が印加されないときに測定されるFID信号とは異
なり、従来の技術で測定されるFID信号に反転磁場勾配
の効果が重畳された形となる。ここで、磁場勾配の効果
が相殺される各エコー信号のピーク位置をたどると従来
技術で得られるのと同様なスペクトル情報を与えるFID
信号を得ることができる。従って、１次元の測定（１回
の励起−計測）で得る１次元の信号を第２図に示すよう
に再配列して、スペクトル情報（Ｓ方向）と１次元空間
情報（θ方向）の実質的に２次元の情報を得ることがで
きる（この再配列されたデータは、第４図に示す１つの
円信号に対応する）。本実施例では、反転する合成勾配
磁場Gr（ｔ）を印加しながら得る、（ｎθ×nr×ns）個
のデータを使用して、Ｓ軸方向に関するフーリエ変換、
ｒ軸（半径）方向に関するフーリエ変換を行ない各スペ
クトル成分（Ｓ）に関して分離された対象物の複数方向
（θ）への投影データが得られるので、各スペクトル成
分に関して投影再構成処理を行ない各スペクトル成分に
関して分離したスピン密度画像を得ることができる。第
１図に示すように、被測定体の置かれる実空間のｚ軸に
垂直な面内で磁化が励起されている場合を考えると、実
空間（ｒ、θ）と（x,y）、の関係は、r2＝x2＋y2、ｘ
＝rcosθ、ｒ＝sinθである。ｒは合成勾配磁場G
r（ｔ）の強度、θは合成勾配磁場Gr（ｔ）の印加方向
により与えられる。なお、反転する合成勾配磁場のG
r（ｔ）を印加しながら得る、（ｎθ×nr×nr）個のデ
ータは第４図に示す円信号Ｓ（ｔ）で示され、簡単のた
め静磁場が均一でありケミカルシフトのない場合につい
てあるスペクトク成分についてのＳ（ｔ）を示すと、式
（１）あるいは式（２）で示される。
本方法においては、スペクトル軸の最大帯域はωG/2
πにより限定される。この値よりもスペクトル帯域が広
い場合には、磁場勾配GX，GY及び信号サンプリングのシ
ーケンスを高周波パルスに対してΔｔ＝２π（ωGＮ）
ずつ順序遅らせて（Ｎ−１）回の測定を更に行なえば、
スペクトル帯域をＮ倍に拡大できる。
πにより限定される。この値よりもスペクトル帯域が広
い場合には、磁場勾配GX，GY及び信号サンプリングのシ
ーケンスを高周波パルスに対してΔｔ＝２π（ωGＮ）
ずつ順序遅らせて（Ｎ−１）回の測定を更に行なえば、
スペクトル帯域をＮ倍に拡大できる。
また、あるスペクトル成分について本方法で得られる
円信号は次式のようにも表現できる。すなわち、 ここでJnは第１種のｎ次ベツセル関数， εnはイノマン係数（ｎ＝０の時εn＝1,n＞０の時εn＝
２）である。（２）式は信号が無限大の周波数帯域にわ
たる周波数成分の重ねあわせであることを示している。
各成分の周波数は磁場勾配回転周波数の整数倍であり、
また各成分の強度はベツセル関数とスピン密度に依存し
ている。したがつて、このような信号を正確に検出する
には受信器のフイルター帯域を無限大とする必要があ
る。
円信号は次式のようにも表現できる。すなわち、 ここでJnは第１種のｎ次ベツセル関数， εnはイノマン係数（ｎ＝０の時εn＝1,n＞０の時εn＝
２）である。（２）式は信号が無限大の周波数帯域にわ
たる周波数成分の重ねあわせであることを示している。
各成分の周波数は磁場勾配回転周波数の整数倍であり、
また各成分の強度はベツセル関数とスピン密度に依存し
ている。したがつて、このような信号を正確に検出する
には受信器のフイルター帯域を無限大とする必要があ
る。
しかしながら、ベツセル関数の性質によりこのような
フイルター帯域に対する非現実的な要請は緩和される。
すなわちＲ値の範囲は視野，磁場勾配強度，回転周波数
により決定される。したがつてこのＲ値がある測定にお
いて決定されたならば、（２）式において1/10000以上
の寄与をする最高次数はｎ1.1R＋8.0のように決定で
きる。したがつて（1.1R＋8.0）ωG／（２π）のフイル
ター帯域を用いて情報の損失なく信号検出におけるノイ
ズを減らすことができる。更に、測定毎に磁場勾配の強
度Ｇを変化させるからその強度に見あつたフイルター帯
域を用いるべきである。すなわちＧ＝０の時は４ωG／
πでよい。
フイルター帯域に対する非現実的な要請は緩和される。
すなわちＲ値の範囲は視野，磁場勾配強度，回転周波数
により決定される。したがつてこのＲ値がある測定にお
いて決定されたならば、（２）式において1/10000以上
の寄与をする最高次数はｎ1.1R＋8.0のように決定で
きる。したがつて（1.1R＋8.0）ωG／（２π）のフイル
ター帯域を用いて情報の損失なく信号検出におけるノイ
ズを減らすことができる。更に、測定毎に磁場勾配の強
度Ｇを変化させるからその強度に見あつたフイルター帯
域を用いるべきである。すなわちＧ＝０の時は４ωG／
πでよい。
また、通常の周波数に依存した位相変化を信号に生じ
させるようなフイルターはこの測定には用いることがで
きない。これは、位相変化が投影角度に対してズレを生
じさせるためである。このような場合には、受信器のフ
イルター帯域を十分広くしておき、サンプリングした後
の信号を計算器により時間について対称なデイジタルフ
イルタリングを行うのが有効である。
させるようなフイルターはこの測定には用いることがで
きない。これは、位相変化が投影角度に対してズレを生
じさせるためである。このような場合には、受信器のフ
イルター帯域を十分広くしておき、サンプリングした後
の信号を計算器により時間について対称なデイジタルフ
イルタリングを行うのが有効である。
以下、本発明の実施例の構成及び動作の説明を行う。
第３図に本装置のブロツクダイアグラムを示す。本装置
はCPU11の管理のもとに動作するシーケンサー12,送信系
13,受信系14,磁場勾配発生系16,及び信号処理系17と静
磁場発生磁石15から成る。シーケンサーは本発明の方式
に必要な種々の命令を各装置に送る。送信系は高周波発
振器131,変調器132,高周波増巾器133を含み、命令に従
つて振幅変調等を行つた高周波パルスが高周波コイル13
4に供給されることにより高周波磁場（H1）が対象物体2
0に印加される。磁場勾配発生系は、x,y,zの３方向に巻
かれた磁場勾配コイル160と、それぞれのコイルのドラ
イバー161とから成り、シーケンサーの命令に従つて上
記３方向の磁場勾配GX，GY，GZを対象物体20に印加す
る。これらの磁場印加による応答は前述のコイル134を
通じて受信系14にて受信される。受信系は増幅器141,位
相検波器142,A/D変換器143を有し、シーケンサ12の命令
によるタイミングでサンプリングされたデータが信号処
理系に送られ、信号処理系17ではフーリエ変換及び像再
構成，デイジタルフイルタリング等の処理を行い、信号
強度分布、あるいは複数の信号に適当な演算を行つて得
られた分布を画像化し例えばCRTデイスプレイ171に表示
する。
第３図に本装置のブロツクダイアグラムを示す。本装置
はCPU11の管理のもとに動作するシーケンサー12,送信系
13,受信系14,磁場勾配発生系16,及び信号処理系17と静
磁場発生磁石15から成る。シーケンサーは本発明の方式
に必要な種々の命令を各装置に送る。送信系は高周波発
振器131,変調器132,高周波増巾器133を含み、命令に従
つて振幅変調等を行つた高周波パルスが高周波コイル13
4に供給されることにより高周波磁場（H1）が対象物体2
0に印加される。磁場勾配発生系は、x,y,zの３方向に巻
かれた磁場勾配コイル160と、それぞれのコイルのドラ
イバー161とから成り、シーケンサーの命令に従つて上
記３方向の磁場勾配GX，GY，GZを対象物体20に印加す
る。これらの磁場印加による応答は前述のコイル134を
通じて受信系14にて受信される。受信系は増幅器141,位
相検波器142,A/D変換器143を有し、シーケンサ12の命令
によるタイミングでサンプリングされたデータが信号処
理系に送られ、信号処理系17ではフーリエ変換及び像再
構成，デイジタルフイルタリング等の処理を行い、信号
強度分布、あるいは複数の信号に適当な演算を行つて得
られた分布を画像化し例えばCRTデイスプレイ171に表示
する。
第１図を用いて、対象物体のある断面の本方法による
スペクトロスコピツクイメージングを具体的に説明す
る。図中、ハツチングの部分は磁場勾配のスイツチング
時間が有限であることを補償するためのダミー磁場勾配
である。簡単のため、以下ではこのダミー磁場勾配がな
い理想的パルスシーケンスを用いて説明を行う。周知の
方法により、選択照射を含む90°−180°高周波パルス
励起を用いて、時刻ｔ＝０でスピン横磁化信号を準備す
る。その後、磁場勾配GYを時間π／（２ωG）だけ印加
し（斜線部）、時刻ｔ＝π／（２ωG）以後は更に磁場
勾配GXも同時に印加する。GXはcosine状にGYはsine状に
変化させることにより合成磁場勾配Gr＝ｉGx＋ｊGyの方
向を角速度ωGで回転する。信号サンプリングはｔ＝π
／（２ωG）からｔ＝π（２ωG）＋ns2π／ωG（ns:整
数）までの時間行う。また各360°回転内の信号サンプ
リング数はｎθとする。
スペクトロスコピツクイメージングを具体的に説明す
る。図中、ハツチングの部分は磁場勾配のスイツチング
時間が有限であることを補償するためのダミー磁場勾配
である。簡単のため、以下ではこのダミー磁場勾配がな
い理想的パルスシーケンスを用いて説明を行う。周知の
方法により、選択照射を含む90°−180°高周波パルス
励起を用いて、時刻ｔ＝０でスピン横磁化信号を準備す
る。その後、磁場勾配GYを時間π／（２ωG）だけ印加
し（斜線部）、時刻ｔ＝π／（２ωG）以後は更に磁場
勾配GXも同時に印加する。GXはcosine状にGYはsine状に
変化させることにより合成磁場勾配Gr＝ｉGx＋ｊGyの方
向を角速度ωGで回転する。信号サンプリングはｔ＝π
／（２ωG）からｔ＝π（２ωG）＋ns2π／ωG（ns:整
数）までの時間行う。また各360°回転内の信号サンプ
リング数はｎθとする。
この測定を磁場勾配強度Ｇを０からGmaxまで等間隔で
順次変化させて、nr回くり返す。これにより半径の異な
る多数の同心円信号が得られる。
順次変化させて、nr回くり返す。これにより半径の異な
る多数の同心円信号が得られる。
次に各円信号について前述のデータ再配列を行う（第
２図）。これにより第４図に示すような多数の円から成
る実質的に３次元のデータが得られる。この時点で各円
信号について、円周方向（θ方向）に関して前述のよう
なデイジタルフイルタリングを行う。この際、各信号円
の半径に応じてフイルタリング帯域（1.1R＋8.0）ωG／
（２π）を変化させ、フイルタリングを効果的に行うべ
きである。
２図）。これにより第４図に示すような多数の円から成
る実質的に３次元のデータが得られる。この時点で各円
信号について、円周方向（θ方向）に関して前述のよう
なデイジタルフイルタリングを行う。この際、各信号円
の半径に応じてフイルタリング帯域（1.1R＋8.0）ωG／
（２π）を変化させ、フイルタリングを効果的に行うべ
きである。
この後、Ｓ軸に関してフーリエ変換を行い更にｒ軸に
関するフーリエ変換を行う。この時点で各スペクトル成
分（Ｓ）に関して分離した対象物の種々の方向（θ）へ
の投影データが得られる。したがつて、最後に、各スペ
クトル成分に関して投影再構成処理を行なえば、各スペ
クトル成分に関して分離したスピン密度画像が得られ
る。あるいは、同一のデータから画像の絵素について分
離して局所スペクトルを得ることもできる。このような
データのマトリツクスは（スペクトル軸）×（投影軸）
×（投影数）＝ns×nr×ｎθによつて決定される。
関するフーリエ変換を行う。この時点で各スペクトル成
分（Ｓ）に関して分離した対象物の種々の方向（θ）へ
の投影データが得られる。したがつて、最後に、各スペ
クトル成分に関して投影再構成処理を行なえば、各スペ
クトル成分に関して分離したスピン密度画像が得られ
る。あるいは、同一のデータから画像の絵素について分
離して局所スペクトルを得ることもできる。このような
データのマトリツクスは（スペクトル軸）×（投影軸）
×（投影数）＝ns×nr×ｎθによつて決定される。
以上述べたように、回転する磁場勾配を用いたNMRイ
メージング法を拡張することによりスペクトロスコピツ
クイメージングを行うことができる。この方法では急峻
な磁場勾配のスイツチングを行うことなく１次元の測定
でスペクトル情報と空間情報の実質的に２次元の情報が
得られる。したがつて従来に比べより適用範囲の広い高
速NMRスペクトロスコピツクイメージングが実現でき
る。
メージング法を拡張することによりスペクトロスコピツ
クイメージングを行うことができる。この方法では急峻
な磁場勾配のスイツチングを行うことなく１次元の測定
でスペクトル情報と空間情報の実質的に２次元の情報が
得られる。したがつて従来に比べより適用範囲の広い高
速NMRスペクトロスコピツクイメージングが実現でき
る。
第１図は、回転する磁場勾配を用いたNMRイメージング
のパルス系列の一例を示す図、第２図は１回の測定で得
られる円信号の再配列を示す図、第３図は本発明の一実
施例のスペクトロスコピツクイメージングを行うための
装置のブロツクダイヤグラム。第４図は第１図のシーケ
ンスにおいて磁場勾配強度を順次変化させてnr回の測定
を行うことにより得られる３次元（S,θ,r）情報を示す
図である。
のパルス系列の一例を示す図、第２図は１回の測定で得
られる円信号の再配列を示す図、第３図は本発明の一実
施例のスペクトロスコピツクイメージングを行うための
装置のブロツクダイヤグラム。第４図は第１図のシーケ
ンスにおいて磁場勾配強度を順次変化させてnr回の測定
を行うことにより得られる３次元（S,θ,r）情報を示す
図である。
フロントページの続き (72)発明者 塩野 英己 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 河野 秀樹 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−201242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−46448（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】検査対象が置かれる静磁場、磁場勾配磁場
−高周波磁場の各磁場発生手段と、前記検査対象からの
核磁気共鳴信号を検出する手段と、前記各手段を制御す
るシーケンサと、前記の検出された核磁気共鳴信号を演
算処理する信号処理手段とを具備し、前記検査対象のス
ピン分布を計測するNMRスペクトロスコピツクイメージ
ング装置において、前記シーケンサは、 （１）前記検査対象の所定の面内の横磁化信号を準備す
ること、 （２）前記所定の面内の所定の方向に磁場勾配を印加し
て、NMR信号の位相空間での位置を該位相空間の原点か
ら移動させること、 （３）前記所定の面内で傾斜の方向が連続的に回転する
磁場勾配を印加して、NMR信号の前記位相空間での位置
を前記位相空間の原点を中心とする円周上で複数回回転
させながら、前記NMR信号をサンプリングすること、及
び （４）前記の回転する磁場勾配の強度を変化させ、前記
（１）から（３）を複数回繰り返し、前記位相空間上で
半径の異なる複数の同心円の円周上にそれぞれ並ぶ前記
NMR信号を示す複数のデータ群を得ることの制御を行な
い、 前記信号処理手段は、 （ａ）前記データ群のうち、それぞれ前記位相空間で同
一位置にあるデータからなる複数のデータ列についてそ
れぞれフーリエ変換して、前記NMR信号のスペクトルを
分析すことと、 （ｂ）上記（ａ）で得たスペクトルの各スペクトルにつ
いて、それぞれ前記半径方向でフーリエ変換して複数方
向の投影データを得ること、及び （ｃ）上記（ｂ）で得た前記複数方向の投影データを逆
投影してスピン分布を得ることの演算処理を行なうこと
を特徴とするNMRスペクトロスコピツクイメージング装
置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置において、 前記（４）はさらに、前記（１）の制御の後、前記の回
転する磁場勾配を印加せず前記NMR信号をサンプリング
し、前記位相空間の原点における前記NMR信号を示すデ
ータ列を得る制御を行なうことを特徴とするNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載のNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置において、 前記信号処理手段はさらに、（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）
に先立ち、前記（４）で得られた前記データ群を、前記
の回転する磁場勾配の回転の繰返し回数方向のＳ軸と、
前記の回転する磁場勾配の１回転内の時間経過方向のθ
軸と、前記（４）での前記（１）から（３）での繰返し
方向のｒ軸との３軸からなる３次元のデータ列に再配列
する演算処理を含み、前記（ａ）、（ｂ）は、それぞれ
前記Ｓ軸、ｒ軸にてフーリエ変換を行なうことを特徴と
するNMRスペクトロスコピツクイメージング装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載のNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置において、 前記信号処理手段はさらに、前記（ｄ）で再配列された
それぞれの前記円周上に並ぶ複数のデータ列について、
周波数による位相シフトを生じない信号フイルタリング
を行なう演算処理を含み、（ａ）、（ｂ）は、前記信号
フイルタリングの後に行なわれることを特徴とするNMR
スペクトロスコピツクイメージング装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載のNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置において、 前記信号フイルタリングは時間について対称なデイジタ
ルフイルタリングであることを特徴とするNMRスペクト
ロスコピツクイメージング装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第４項に記載のNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置において、 前記信号フイルタリングの帯域は、前記回転する磁場勾
配の回転周波数、画像の視野により決定されることを特
徴とするNMRスペクトロスコピツクイメージング装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲第４項に記載のNMRスペク
トロスコピツクイメージング装置において、 前記信号フイルタリングの帯域は、前記回転する磁場勾
配の強度に応じて変化させることを特徴とするNMRスペ
クトロスコピツクイメージング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022310A JP2644744B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Ｎｍｒスペクトロスコピックイメージング装置 |
| US07/151,901 US4797616A (en) | 1987-02-04 | 1988-02-03 | High speed NMR spectroscopic imaging method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022310A JP2644744B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Ｎｍｒスペクトロスコピックイメージング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63192427A JPS63192427A (ja) | 1988-08-09 |
| JP2644744B2 true JP2644744B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=12079164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62022310A Expired - Lifetime JP2644744B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Ｎｍｒスペクトロスコピックイメージング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4797616A (ja) |
| JP (1) | JP2644744B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2644831B2 (ja) * | 1988-07-06 | 1997-08-25 | 株式会社日立製作所 | Ｎｍｒイメージングにおける画像再構成方法 |
| US5072182A (en) * | 1989-07-13 | 1991-12-10 | Diasonics, Inc. | Fourier shifting of voxel boundaries in MR chemical shift imaging spectroscopy |
| US5233301A (en) * | 1989-07-28 | 1993-08-03 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | High resolution/reduced slice width magnetic resonance imaging and spectroscopy by signal combination and use of minimum phase excitation pulses |
| US4982161A (en) * | 1989-08-24 | 1991-01-01 | North American Philips Corporation | Multimode magnetic resonance fast imaging method |
| US5192909A (en) * | 1991-01-07 | 1993-03-09 | General Electric Company | Spectroscopic localization using pinwheel nmr excitation pulses |
| US5157330A (en) * | 1991-02-22 | 1992-10-20 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for compensating magnetic field inhomogeneity artifact in MRI |
| US5245282A (en) * | 1991-06-28 | 1993-09-14 | University Of Virginia Alumni Patents Foundation | Three-dimensional magnetic resonance imaging |
| US5243284A (en) * | 1991-07-24 | 1993-09-07 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method of magnetic resonance reconstruction imaging from projections using partial data collected in k-space |
| DE4319539A1 (de) * | 1993-06-12 | 1994-12-15 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur Erzeugung einer MR-Bildfolge und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
| US5503963A (en) * | 1994-07-29 | 1996-04-02 | The Trustees Of Boston University | Process for manufacturing optical data storage disk stamper |
| US5783371A (en) * | 1994-07-29 | 1998-07-21 | Trustees Of Boston University | Process for manufacturing optical data storage disk stamper |
| US5539312A (en) * | 1995-02-02 | 1996-07-23 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Detection and measurement of motion during NMR imaging using orbital navigator echo signals |
| US5652516A (en) * | 1996-01-22 | 1997-07-29 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Spectroscopic magnetic resonance imaging using spiral trajectories |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4307343A (en) * | 1979-08-20 | 1981-12-22 | General Electric Company | Moving gradient zeugmatography |
| US4319190A (en) * | 1980-03-06 | 1982-03-09 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Nuclear magnetic resonance imaging in space and frequency coordinates |
| US4520316A (en) * | 1983-04-25 | 1985-05-28 | The University Of British Columbia | NMR imaging technique |
| JPS60201242A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-11 | Shimadzu Corp | Νｍｒ断層像撮影装置 |
| US4564017A (en) * | 1984-11-21 | 1986-01-14 | General Electric Company | Method and apparatus for respiration monitoring with an NMR scanner |
| US4567893A (en) * | 1984-11-21 | 1986-02-04 | General Electric Company | Method of eliminating breathing artifacts in NMR imaging |
| US4678996A (en) * | 1985-05-07 | 1987-07-07 | Picker International, Inc. | Magnetic resonance imaging method |
| US4663591A (en) * | 1985-08-16 | 1987-05-05 | General Electric Company | Method for reducing image artifacts due to periodic signal variations in NMR imaging |
| US4748410A (en) * | 1986-08-06 | 1988-05-31 | Stanford University | Rapid NMR imaging system |
| US4740748A (en) * | 1986-12-03 | 1988-04-26 | Advanced Nmr Systems, Inc. | Method of high-speed magnetic resonance imaging |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62022310A patent/JP2644744B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-02-03 US US07/151,901 patent/US4797616A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4797616A (en) | 1989-01-10 |
| JPS63192427A (ja) | 1988-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |