JP2721331B2 - 核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置 - Google Patents
核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子核のスピン−
モーメントの核磁気共鳴を用いて被検体を局所的に分解
（解像）検査するためのスピン−核磁気共鳴データを高
速収集して画像を形成するスピン共鳴装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】空間分解能（解像力）を有する核磁気共
鳴の基本的な考え方は、例えば、西独の雑誌「Ｓｐｅｋ
ｔｒｕｍ ｄｅｒ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ」、１９
８２年６月号、４０頁〜５５頁に掲載のＩ．Ｌ．ピケッ
ト（ｐｙｋｅｔｔ）の論文に記載されている。更に詳細
には、１９８２年ニューヨーク所在アカデミックプレス
（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）社発行、Ｐ．マンス
フィールドおよびＰ．Ｇ．モリス著の「ＮＭＲ Ｉｍａ
ｇｉｎｇ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載され
ている。 【０００３】概略的に説明すると、画像形成用のＮＭＲ
手段においては、被検体は、均一静（縦モード）磁場
（Ｂ０−磁場）内に置かれる。この場合、試料の核スピ
ンは、Ｂ０−磁場に平行なＺ−方向に配向され、この方
向において、磁化が生ずる。この均一な一定Ｂ０−磁場
は、どんなＮＭＲ手段においても全検査過程中用いられ
る。このことは、以下の説明の暗黙の前提である。次
に、被検体には、高周波パルスＲＦが照射され、その結
果、典型的に、スピンは、高周波パルスの振幅および持
続時間に依存する角度（これをフリップ角と称する）だ
け、Ｚ−方向から回転（傾斜）する（古典的説明）。そ
れから、このスピンは、所謂ラーモア周波数でＺ−方向
を中心に歳差運動を開始し、Ｚ−方向に垂直な平面（Ｘ
Ｙ平面）における横方向成分が出力信号として検出され
る。９０゜のフリップ角においては、ＸＹ平面内で磁化
が全て反転した際に、出力信号は最大振幅となる。１８
０゜のフリップ角で、磁化もしくはスピンの方向は反転
する。 【０００４】ＮＭＲ手段においては、３つの緩和時間が
重要な役割を果たす。即ち、 スピン−格子−緩和時間Ｔ１と、 スピン−スピン−緩和時間Ｔ２と、 実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊である。 【０００５】出力信号における位置情報をエンコード
し、特定の出力信号、特に、所謂グラジェントエコーを
発生するために、振幅および持続時間が制御可能であ
る、互いに実質的に垂直関係にある３つのグラジエント
磁場が用いられる。その他、詳細に関しては、既述の文
献ならびに数多の特許文献を参照されたい。以下では、
本発明にとって有意味な事項について説明する。 【０００６】核スピン断層撮影技術の開発当初から常
に、画像形成に必要なＮＭＲデータを得るのに必要な時
間（収集時間）を短縮する努力がなされている。ＮＭＲ
画像装置の更に重要な特徴は、空間分解能乃至解像力
（即ち形成可能な画像の画素の大きさ）ならびにＳＮ比
（ＳＮＲ）である。 【０００７】非常に高速なＮＭＲ断層撮影法は、Ｐ．マ
ンスフィールド他の「Ｊ．ＭａｇｎＲｅｓｏｎ」２９、
３５３−３７３（１９７８）に既述されている「エコー
・プラナ・イメージング（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉ
ｍａｇｉｎｇ）」法であり、この手法によれば唯一の高
周波パルスでの励起後、特定の強さの一定のグラジエン
ト磁場および交番的に変化するグラジエント磁場の存在
下で、ＦＩＤ信号（ＦＩＤ＝自由誘導減衰）が検出され
る。米国特許第４１１５７３０号公開公報および米国特
許第４１６５４７９号公開公報にも記載されているこの
手法においては、空間分解能が物理的に制限されてお
り、測定時間を長くしても、所定の限界を越えて改善す
ることはできない。また、ＳＮ比も所望の程ではない。 【０００８】誘発された（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ）スピ
ン−エコーで動作する、別の高速画像形成ＮＭＲ手法
が、ヨーロッパ特許出願第８５１１５８１８．８号明細
書に提案されている。 【０００９】 【発明の目的】本発明の課題は、実際的な適応に対して
測定時間が十分に短く、空間分解能が高く、従来達成さ
れていない良好なＳＮ比が得られる点を有する２次元又
は３次元画像形成のためのスピン核磁気共鳴データを高
速に得ることができる高速画像形成装置を提案すること
である。 【００１０】 【発明の構成】この課題は、本発明によると、スピン−
格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−緩和時間Ｔ２及
び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊を有する核ス
ピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置
であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置及び各グラジエント磁場
を形成する装置を制御するための制御装置を有してお
り、 前記制御装置は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇスライス、Ｇ−
グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の開
始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ（ステップｄ）
と、そのつど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し
期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間
の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当小
さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段とを有することによ
り、解決される。 【００１１】本発明の装置においては、フリップ角が７
５゜よりも小さな高周波パルスにより、一定のＢ０−磁
場によりＸＹ平面内のＺ−方向に配向された磁化もしく
はスピンの比較的小さい部分だけが反転されて、この反
転されたスピンは、グラジエント磁場の印加により、ほ
ぼ完全に、１つまたは複数のグラジエントエコーの形成
に用いられる。スピンの多くの部分は、Ｚ−方向に配向
されており、従って、Ｚ−方向の磁化の利用可能な部分
が大きく残っているので、エコーの検出後直ちに新たな
「部分的励起パルス」を作用させて、Ｚ−方向に配向さ
れているスピンの小さい一部分だけをＸＹ平面に反転す
ることができ、従来のように、Ｔ１の大きさの回復期間
を設ける必要はない。驚くべきことに、短時間でＺ−方
向のスピンの平衡状態が達成され、従って、短い間隔で
部分的に励起されて均等なグラジエントエコー信号を発
生するのに使用することができる、実際上無限のスピン
資源が利用可能である。特定の用途において、どのフリ
ップ角領域が合目的的であるかは、ある程度まで、Ｂ０
−磁場の強さ、スピン−格子−緩和時間Ｔ１ならびに所
望のＴ１コントラストに依存する。フリップ角は、特
に、１０〜５０゜の領域が有利であること判った。例え
ば、２〜３Ｔ（テスラ）の大きさのＢ０−磁場の場合、
一般に、１５〜３０゜のフリップ角が有利である。本発
明の装置は、「小フリップ角および小高周波エネルギで
のグラジエント反転法」と称することもできる手法によ
り作動する装置であって、Ｂ０−磁場のあらゆる強度範
囲で適用可能である。 【００１２】一般的に、フリップ角を９０゜よりも小さ
くすればするほど、しかも相続く高周波パルスの時間間
隔を残留縦方向磁化と、これらの高周波パルスによって
形成される横方向磁化との間に平衡状態が生ずるように
小さくする。この平衡状態においては、縦方向磁化が優
勢であり、各高周波パルスに対して少なくともほぼ等し
く、検出可能なグラジエントエコー信号の発生に充分な
量の縦方向磁化が利用可能となり、相続く信号発生のた
めの高周波パルス間に緩和時間や縦方向磁化のための補
充乃至再生パルスを挿入する必要はない。 【００１３】信号検出は、読取り期間に比較して短い複
数の試料を形成しつつ、グラジエントエコー信号を標本
化もしくはサンプリングすることにより行われる。 【００１４】方法段階ｉ）までの時間間隔は、長くても
２０ミリ秒（ｍｓ）とするのが有利であり、さらに好ま
しくは長くとも１０ｍｓとすべきである。 【００１５】９０゜よりも小さいフリップ角の使用なら
びにグラジエント磁場（読取りグラジエント磁場）の反
転によるグラジエントエコーの発生自体ならびにそれと
関連する他の事項は既に知られている。 【００１６】９０゜より小さいフリップ角は、例えば１
９５８年のＨ．Ｙカー（Ｃａｒｒ）の研究（Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ．１１２，１６９３−１７０１，１９５８）に基
づく所謂ＳＦＰ（定常状態自由歳差運動）法で用いられ
ている（Ｗ．Ｓ．ＨｉｎｓｈａｗのＪ．Ａｐｐｌ，Ｐｈ
ｙｓ４７，Ｎｏ．８，１９６７年８月号参照）。このＳ
ＦＰ法においては、試料は、間隔がスピン−格子−緩和
時間と比較して小さく、スピン−スピン−緩和時間に比
較して小さい高周波パルス列で照射される。高周波パル
ス間で平衡状態に設定される信号は試料の唯一の空間点
に関する情報しか形成しない。従ってこの手法の実施に
は、非常に長い時間が必要とされる。と言うのは、適当
な分解能の画像を得るのに、「時間」単位の収集時間が
必要であるからである。 【００１７】エコープラナ撮影法（ＬＣ法）においても
９０゜より小さいフリップ角を有する高周波励起パルス
を使用することができる。しかしながら、この場合に
は、交番するグラジエント磁場Ｇｙならびに一定のグラ
ジエント磁場Ｇｘを、高周波パルスの終了後、データ収
集の終わりまで維持しなければならない。この手法にお
ける画像形成は、次の点で他の画像形成法と本質的に異
なる。即ち、周期的に立ち下がり、かつ、立ち上がるＦ
ＩＤ信号のフーリエ変換により被検体の離散的な投射プ
ロフィールが形成される点である。一定のグラジエント
磁場Ｇｘは読取りグラジエント磁場として働く。離散的
な投射プロフィールを破壊しないようにするためには、
上記一定のグラジエント磁場Ｇｘを交番グラジエント磁
場の強度と比較して小さくしなければならない。その結
果、その手法で達成可能な空間分解能は制限されてしま
う。これとは対照的に、本発明の装置によれば、総ての
グラジエント磁場は、同じ大きさを有することができ
る。 【００１８】グラジエントエコーを用いてのスライス画
像形成用のデータ形成は、エーデルシュタイン他の論文
（Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ，２５，７５１−７５
６，１９８０）およびＰＣＴ国際特許出願公開公報ＷＯ
８１−０２７８８およびＷＯ８１−０３７８９から公知
である。この所謂スピン−ワープ法（ＳＲまたはＲＦＩ
Ｄ法としても知られている）においては、９０゜−高周
波パルスならびに同時に作用せしめられるスライスグラ
ジエント磁場によって試料の１つのスライスを励起し、
次いで１回または複数回読取りグラジエント磁場を印加
もしくは反転することにより１つまたは複数のエコー信
号を発生する。このエコー信号は、現在では、グラジエ
ントエコーと称されている。次の高周波パルスの印加前
に、系の回復期間を設けねばならない。この期間は、Ｔ
１と比較して長くしなければならず、１秒台にも達す
る。この手法は、高速にデータ収集が必要とされる事例
には、使用不可能である。 【００１９】本発明の装置においては、比較的短い時間
に亘る全検査もしくは総合検査で、少なくとも１つのＮ
ＭＲ断層像を演算処理するのに必要な、完全なデータ集
合が形成される。それぞれ、７５゜よりも小さな、例え
ば、７５゜あるいは５０゜あるいは２５゜さらには１５
゜または５゜のフリップ角を有する高周波パルス、１つ
の位相符号グラジエント磁場パルス、および／または、
少なくとも１つの交番読取りグラジエント磁場、およ
び、少なくとも１つの交番読取りグラジエント磁場によ
って発生されるエコー信号（グラジエントエコー）を含
む一連の分割検査、もしくは部分検査から、１つの全検
査もしくは総合検査が構成される。総てのグラジエント
磁場は、励起高周波パルスの終了とデータ収集開始との
間遮断され、また、読取りグラジエントの場合には、そ
の極性を反転される。部分検査もしくは分割検査は、グ
ラジエントエコー信号のデータの収集の終了後、即ち、
約１０〜２０ｍｓ後、続けて行うことができる。このよ
うにして、スピン−格子−緩和時間Ｔ１（約０．５〜
２．０秒）台の待ち時間（繰返し時間）は完全に無くな
る。 【００２０】 【発明の効果】本発明による装置の主たる利点は、次の
通りである。 【００２１】（１）各分割検査ごとに７５゜より小さな
フリップ角を有する高周波パルスを用いるので、高周波
パルス用の電力は非常に小さい。 【００２２】（２）グラジエントエコー信号に寄与する
磁化の飽和は、分割パルスを使用することにより回避す
ることができ、従って、検査で消費された磁化成分のＴ
１−緩和時間により、常に、平衡磁化（定常状態）の大
きな成分が得られるので、特に良好なＳＮ比が実現でき
る。 【００２３】（３）上記（２）で述べた動的平衡状態に
より、連続的（無制限）な画像形成に適する。 【００２４】（４）従って、ＮＭＲ断層像の時間および
空間分解能に、完全に任意な妥協点を採用することが可
能である。 【００２５】（５）所定のフリップ角において、各Ｔ１
値には、他の振幅を有する平衡状態が対応するので、発
生するＮＭＲ断層データはＴ１情報を含んでいる。 【００２６】フリップ角を総合検査毎に変えることによ
り、異なったＴ１強調画像が達成される。 【００２７】（６）本発明の装置においては、高周波パ
ルス毎に、唯一つのグラジエントエコーが発生されて、
データとして収集されるので、形成される投影画像の信
号強度は一様に強く、従って、形成画像の分解能、特
に、位相エンコードグラジエントの方向における分解能
も同等に高くなる。 【００２８】（７）スライス画像は多重に形成され（同
期する必要はなく）、そして、順次形成されるスライス
画像を互いに重畳することにより、運動アーチファクト
を大きく回避することができる。従って、例えば、心臓
の明瞭な冠状動脈断層画像あるいは腹部の断層像を形成
することができる。同じことが３Ｄ画像にも当て嵌ま
る。と言うのは、運動アーチファクトは平均化により抑
圧されるからである。 【００２９】 （８）時間／空間分解能の選択が自由である。例えば、 約１秒で６４×１２８画素 約２秒で１２８×１２８画素 約３．５秒で１２８×２５６画素 約４秒で２５６×１２８画素、および 約６秒で２５６×２５６画素 この場合、これらの測定時間も、グラジエント磁場系を
最適化することによりさらに約２０〜４０％減少するこ
とができる。 【００３０】（９）同じ測定時間で、コントラストを変
えることにより、「秒」領域でのＮＭＲ断層像の形成が
可能になる。これは、次のようにして実現することがで
きる。 【００３１】Ｔ１−コントラスト与件に対する、高周波
パルスのフリップ角の変化。 【００３２】Ｔ２ ＊−コントラスト与件に対する、グラ
ジエントエコーの読取り時間の変化。 【００３３】Ｔ２ ＊−コントラスト与件に対する、同じ
位相エンコードで、励起毎に多数のグラジエントエコー
を発生する。Ｔ１および／またはＴ２ ＊を制御するため
に、例えば、ＮＭＲコントラスト剤、水、電解液のよう
な適当な物質を使用する。１つの総合検査の１つの時
点、または、２、３の時点で、各分割検査もしくは各部
分検査間において作用する付加的な高周波パルス（例え
ば９０゜−パルス、１８０゜−パルス、ＣＨＥＳＳ−パ
ルス等々）を使用する。 【００３４】（１０）生態組織、特に、人体に対し、時
間的に逐次像形成検査（フィルム）が、「秒」台のＮＭ
Ｒ断層撮影で可能になる。即ち、次のようなデータが得
られる。異なった、（例えば）直接隣接するスライスか
ら、（例えば図６に示すようにして）時間的に直接相続
くＮＭＲ断層画像シーケンスのためのデータ収集。 【００３５】（例えば）図５に示すように、１つのスラ
イスから時間的に直接相続くＮＭＲ断層画像シーケンス
のためのデータ収集。 【００３６】上に述べたデータ収集と関連して、同時
に、Ｔ１および／またはＴ２ ＊を制御するための、例え
ば、ＮＭＲ−コントラスト剤、水あるいは電解液のよう
な適当な物質の使用が可能である。 【００３７】（１１）生態組織、特に、人体における時
間的に周期的なプロセスの画像形成検査用のデータをＮ
ＭＲ断層法（追って、図５および図６を参照して説明す
る）を用いて得ることができる。ただし、その場合、次
のような技術が用いられる。即ち、トリガパルスの出現
で、同じ位相エンコードを用い、一連の分割検査もしく
は部分検査を開始し、次のトリガパルスの出現で、異な
った位相エンコードで同様の一連の測定シーケンスを繰
返すというトリガ技術の採用。 【００３８】トリガパルス毎に変化する位相エンコード
で、新しい分割検査もしくは部分検査シーケンスがトリ
ガパルスにより回避されるまで、部分検査もしくは分割
検査を実施するというゲート法の使用。 【００３９】上述の型の総合検査によれば、部分検査も
しくは分割検査の期間に対応する画像の時間間隔で画像
シーケンスが得られる。 【００４０】（１２）スペクトロスコピー技術、特に、
時分割検査での、空間的に局限されたＮＭＲスペクトロ
スコピー法を用いての生態組織、特に、人体に対する高
速画像形成検査の組み合わせが可能であること。 【００４１】（１３）図７および図８を参照して後述す
るように、生態組織の３次元表示のためのデータを得る
ことができること。この場合、従来の３次元ＮＭＲ方法
を凌駕する主たる利点は、測定時間が極めて短縮できる
こと、例えば、１２８×１２８×１２８画素の画像形成
の場合、４分である。シーケンスの、単位時間当たりの
良好なＳＮ比により、特に薄いスライス（１ｍｍもしく
はそれ以下）の形成が可能である。画像のコントラスト
は、上述の項（９）で述べたところに従って変えること
ができる。特に、次のようなデータ収集が可能である。 【００４２】任意の配向の画像形成を可能にする等方性
３次元データ収集（図７参照）。 【００４３】上述の型の化学選択的画像形成（図８参
照）。 【００４４】多数のグラジエントエコー（図４参照）を
用いて、上述の型の多重エコー三次元像の形成。結像さ
れる体積もしくは大きさを制限するために、１つ、およ
び／または、２つの、位相エンコード方向におけるスラ
イス選択パルスの使用による部分画像形成またはズーム
三次元画像形成。 【００４５】最も薄いスライスでの小さい試料の顕微鏡
台の三次元画像形成。 【００４６】（１４）表面コイルと組合せての、生態組
織の画像形成検査が可能であること。特に、そのために
は、均等な送信コイルおよび受信用の表面コイルを使用
すること。以下に述べる全ての手法において、送／受信
のために、１つの表面コイルを使用すること。 【００４７】（１５）秒台で、ＮＭＲ断層法を用いて、
流動プロセスおよび血管の画像形成検査のためのデータ
収集が可能であること。特に、スライス平面に対して垂
直な血管を、フリップ角を変え、かつ／または、グラジ
エントエコーの読取り時間を変えて、上述の項（９）で
述べた手法により表示することができる。 【００４８】血管の三次元画像形成の目的で、１−３Ｔ
１の時間間隔で多スライス撮影が可能であること。 【００４９】当業者および医療関係者には、ここには詳
細に述べる余地のない他の多数の用途を想到することが
できよう。 【００５０】ここで、所謂「エコープラナー撮像」法に
は、上記の項（２）、（３）および（４）で述べた本発
明の利点は得られない。しかしながら、グラジエント磁
場の迅速な反転（即ち、Ｔ２ ＊に比較して迅速である）
という前提条件が満たされれば、本発明の装置におい
て、上記「エコープラナー撮像」法も、部分検査もしく
は分割検査の１つとして組み込むことができる。また、
上述のヨーロッパ特許願第８５１１５８１８号明細書に
開示されている方法では、上記の（２）の項で述べた本
発明の利点は達成されない。 【００５１】 【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の装置の
特に有利な実施例について説明する。 【００５２】図には、理想化した簡略な表示で、高周波
パルスＲＦ、グラジエント磁場（スライスグラジェン
ト：「Ｇ−スライス」、位相エンコードグラジェント：
「Ｇ−位層」および読出しグラジェント：「Ｇ−読出
し」）ならびに関連の測定信号、即ち、断層撮像シーケ
ンスからのグラジェントエコー（「信号」）が示されて
いる。これら波形図において、繰返し数は、破線／ブロ
ックで示した分割検査もしくは部分検査および／または
総合検査の繰返し数によって示されている。なお、位相
エンコードグラジェントの表示から、グラジェントパル
スの振幅は部分検査毎に変化するものと理解されたい。
したがって、部分検査の数は、位相エンコードグラジェ
ントの異なった振幅の数に対応する。矩形で示した包絡
曲線を有する高周波パルスは、対応の包絡曲線を有する
非選択高周波パルスを表わす。また、ガウス分布形状の
包絡線を有する高周波パルスは、周波数選択性（即ち、
ＣＨＥＳＳ＝「化学シフト」−選択性）高周波パルス、
または、あるグラジェントが存在する場合、選択可能な
包絡曲線を有するスライス選択高周波パルスを表わす。 【００５３】本発明は、公知のスピン共鳴装置、特に、
ＮＭＲ装置を用いて実施することができるが、ただし、
グラジエント磁場および励起高周波パルスを発生する制
御装置は、本発明の装置の一実施例に対応する機能、ま
たは、本発明の装置の複数の実施例のうちの、選択的に
１つの実施例に対応する機能を実施できるように変更さ
れる。 【００５４】図１３に略示してあるように、慣用のＮＭ
Ｒ装置は、測定ヘッド１０、電源部１２および制御装置
１４を備えている。この装置の測定ヘッド１０は、慣用
の装置の場合のように、一定で、均一な（「縦」）Ｂ０
−磁場を発生するための磁石１６、ならびに、実質的に
互いに垂直関係にある、３つの、ほぼ線形のグラジエン
ト磁場（それらのうち、通常、１つのグラジエント磁場
は、Ｂ０−磁場に対して平行であり、他の２つのグラジ
エント磁場は、Ｂ０−磁場に対して垂直である）を発生
するためのコイルユニットおよび高周波パルスが供給さ
れるコイル装置２４を備えている。電源部は、Ｂ０−磁
石用給電装置２５と、グラジエント磁場コイル１８，２
０および２２用給電装置２８と、高周波（ＲＦ）コイル
２４のための高周波パルスを発生する高周波送信器３０
とを備えている。制御装置１４は、各グラジエント磁場
コイルに供給される電流の持続期間および振幅ならびに
高周波および包絡曲線を制御する。高周波（ＲＦ）コイ
ル２４は、一般に試料から放出される信号の受信にも用
いられる。Ｂ０−磁石１６は、超電導コイルを有し、低
温保持装置を具備することができる。この種の装置は、
公知であり、市販品として入手可能であるので、これ以
上、詳細な説明は不要であろう。なおここで用いられる
術語「高周波パルス」には、短くて高い周波数を有する
場合に、非選択性パルスと称する任意の包絡曲線を有す
る、予め高められた周波数の振動列を含むばかりでな
く、更に、周波数変調高周波振動列、ならびに、同じ
か、又は、異なった周波数を有することができ、全体と
して、予め定められたフリップ角を発生する、互いに離
間した、比較的短い高周波振動列のシーケンスをも含む
ものであると理解されたい。また、周波数選択パルスと
は、スライス選択パルスまたは共鳴線選択（ＣＨＥＳＳ
＝「化学シフト」−選択）パルスである。 【００５５】本発明の装置においては、信号形成のため
の励起は、基本的に、慣用の９０゜のフリップ角より小
さな部分分解度のフリップ角を有する高周波パルスを用
いて行われ、それに直ぐ続いて部分検査が逐次行われ、
スピン−格子−緩和時間Ｔ１程度の、通常必要とされる
待ち時間は必要とされない。部分検査の長さは、最大約
３Ｔ２ ＊に過ぎない。総合検査の長さは、最大僅か３ｎ
Ｔ２ ＊に相当するに過ぎない。ただし、ｎは、部分検査
の数である。 【００５６】図１には、スライス選択を用いない透過像
を形成する目的で、ＮＭＲデータを取り込むための、本
発明の一実施例における高周波パルスＲＦ信号（グラジ
ェントエコー）およびグラジエント磁場の時間的経過な
いしシーケンスが示されている。図示の部分検査は遅延
を伴うことなく、位相エンコードされたグラジェントの
ｎ個の異なった振幅で、ｎ回繰返される。即ち、読取り
グラジェント「Ｇ−読取り」の遮断直後次部分検査を開
始する高周波パルスＲＦが発生される。非選択性高周波
パルスＲＦのフリップ角は、９０゜より小さな部分角度
であり、例えば、１０゜〜５０゜の領域内にある。読取
りグラジェントは、グラジェントエコー信号を発生する
ために、交番的に変化される。 【００５７】グラジエント磁場パルス「Ｇ−位相」は、
高周波パルスＲＦの終了後に立上り、データ収集前、即
ち、グラジェントエコー信号の読取りの開始前に終了す
る。読取りグラジェント「Ｇ−読取り」は、高周波パル
スＲＦの終了後励起され、データ収集前に、グラジェン
トエコー信号を発生するために極性を反転され、しかる
後、データ収集中一定に維持される。 【００５８】データ収集に当たっては、複数（例えば、
１２８又は２５６個）の短い信号プローブを、例えば、
２０マイクロ秒の間隔で発生して、グラジェントエコー
信号を標本化する（サンプリング）。取り込まれたプロ
ーブ信号を復調して、通常の手法でコンピュータを用い
て画像形成するのに用いられる。 【００５９】データ収集の終了および破線矩形ブロック
で示した分割検査の読取りグラジエント磁場パルス「Ｇ
−読取り」の遮断後直ちに、即ち、最少の時間間隔で
（即ち、本質的にＴ１、およびＴ２ ＊よりも短くするこ
とができる時間間隔で）、読取りグラジェントの遮断、
次続の高周波パルスＲＦの発生、ならびに、それによる
次続の部分検査を開始することができる。このことは、
この他の、追って説明する実施例の場合にも当て嵌ま
る。つまり、回復時間は必要とされない。なぜならば、
フリップ角が小さいために、Ｚ−又はＢ０−方向に配向
されている十分なスピンが、次続の高周波パルスＲＦに
よる励起に対して利用可能であるからである。 【００６０】全ての検査において、データ収集は、数回
の「ブランク（空き）」部分検査後に開始するのが合目
的的である。例えば、データ収集前に、５回〜５０回の
ブランク部分検査を行うことができよう。このようにす
れば、各フリップ角に対応するＺ−磁化の平衡状態を設
定し、グラジェントエコーの均等な情報内容を確保する
ことができるからである。常に、実質的に同じ磁化成分
が読出されるように、小さい値から立ち上がる励起パル
スーフリップ角を有する部分検査から総合検査が構成さ
れる場合には、ブランク部分検査は省略することができ
る。 【００６１】図２は、スライス選択を伴うことなく共鳴
線選択（ＣＨＥＳＳ）透過像を形成するために、ＮＭＲ
データを得るための本発明の実施例における高周波パル
スＲＦ、測定信号おびグラジエント磁場の時間的変化を
示す図である。 【００６２】図３は、断層像形成用のＮＭＲデータを得
るための、本発明の装置の一実施例における高周波パル
ス、測定信号およびグラジエント磁場の時間的変化を示
す。この目的で、周波数選択性高周波パルスＲＦは、ス
ライスグラジェント「Ｇ−スライス」と公知の仕方で組
み合わされる。 【００６３】本発明の装置の、このスライス選択変形実
施例においては、高周波パルスの開始前に、スライスグ
ラジェントＧ−スライスがオンにされ、高周波パルスの
終了後に、再集束のために反転され、次いで、データ収
集の開始前に、オフに切換えられる。他の点は、図１と
関連して述べた実施例の場合と同じである。 【００６４】図４は、ＳＮ比および／又はコントラスト
が、ｍ個のエコー信号を用いることにより改善されたス
ライス断層画像を形成するために、ＮＭＲデータを得る
ための本発明の装置の実施例における高周波パルス、測
定信号およびグラジエント磁場の時間的変化を示す。こ
の目的で、読取りグラジェントは、各高周波パルス後に
ｍ回交番される。それぞれｍ個の関連のエコーからなる
データは、互いに重畳もしくは平均化される。 【００６５】図５は、同じスライスのｋ個の断面スライ
ス画像のためのデータが、直接逐次的に発生される本発
明の装置の実施例における高周波パルス、測定信号およ
びグラジエント磁場の時間的変化を示す。この目的で、
ｎ回の分割検査からなる総合検査をｋ回繰返し、その場
合、相続く分割検査又は総合検査間に緩和期間あるいは
繰返し期間を介在させない。この手法は、画像を形成す
る核磁気共鳴で実現される。と言うのは、信号強度にお
ける損失を伴わずに、然も、時間的制限を受けずに、連
続した画像形成が可能であるからである。したがって、
動的プロセスの検査には、特に有利である。分割検査も
しくは部分検査の期間は、例えば、僅か約１５ｍｓに過
ぎない。 【００６６】図６は、ｋ個の断層画像のためのデータ
が、異なったスライスから直接的に逐次得られる本発明
装置の実施例における高周波パルス、測定信号およびグ
ラジエント磁場の時間的変化を示す。この実施例におい
ては、全ての分割検査の高周波パルスの搬送周波数は、
総合検査毎に変えられる。この検査は、図５に示した方
式と組み合わせることができる。 【００６７】図７は、３次元断層画像のためのデータを
得るための本装置の実施例における高周波パルス、測定
信号およびグラジエント磁場の時間的変化を示す。この
実施例においては、非選択性高周波パルスが用いられ、
スライスグラジェントの代りに、ｋ個の異なった振幅を
有する第２の位相エンコードグラジェントが用いられ
る。２つの位相グラジェントＧ−位相１およびＧ−位相
２は、高周波パルスの終了後オンされ、そして、データ
収集の開始前、即ち、読取りグラジェント「Ｇ−読取
り」の反転前にオフされる。総合検査は、この場合、ｎ
×ｋ個の分割検査からなる。この方式は、特に有利であ
る。と言うのは、３次元異方性（ｋ≠ｎ）又は等方性
（ｋ＝ｎ）の被検体の空間的表示が、２次元の断層画像
のための慣用のスピン−エコー断層撮影法で必要とされ
る測定時間内で行うことができるからである。この方式
は、極めて薄いスライスの表示に利用することができ
る。 【００６８】図８は、図７の場合と同様に、３次元の周
波数選択性（ＣＨＥＳＳ）断層画像のためのデータを取
り込む、本発明の実施例における高周波パルス、測定信
号およびグラジエント磁場の時間的変化を示す。この実
施例においては、分割検査の非選択パルスの代りに、周
波数選択パルスが用いられる。 【００６９】図９は、投影再構成法による断層画像用の
データを取り込むための本発明の装置の実施例におけ
る、高周波パルス、測定信号およびグラジエント磁場の
時間的変化を示す。この実施例においては、位相エンコ
ードグラジェントの代りに、第２の読取りグラジェント
が用いられる。この第２の読取りグラジェントは、第１
の読取りグラジェントと同期して開閉される。２つの読
取りグラジェントの振幅は、矢印の方向で示した分割検
査毎に変化する。これら振幅は、合成読取りグラジェン
トに合成される。この合成読取りグラジェントのスライ
ス平面における配向は、分割検査毎に回転する。また、
図１〜図８に示した実施例は相応の仕方で、（位相エン
コードされたグラジェントを用いる）フーリエ法から
（周波数エンコードだけを用いる）投影再構成法に変換
することができる。 【００７０】次に、本発明装置の実際的な例について説
明する。ＮＭＲ装置としては、（独の）カールスルーエ
（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）所在のブルッカ（Ｂｒｕｋｅ
ｒ）社から市販品として入手可能なＮＭＲ断層撮影／ス
ペクトロスコピー装置を用いた。この装置は、磁場の強
度が、１０ＭＨｚのプロトン共鳴周波数に対応する磁場
の強度２３テスラ（Ｔ）値の、４０センチメートルの直
径の孔を有するＢ０−磁石を備えている。 【００７１】実施例１ 高速３次元画像撮影 （図７又は図８に類似の）図１０のパルスシーケンス区間 備考 ０ ＲＦパルスの投入。このパルスは、矩形の包絡
曲線（図７）を有する非選択パルス又は任意の包絡曲
線、好ましくは、ガウス分布形状の包絡曲線（図８）を
有する選択性パルスとすることができる。高周波送信機
の送信出力は、約３０゜のフリップ角の高周波パルスを
発生するように選択される。非選択性のパルスの長さ
は、２０ｃｍ直径の共鳴装置および約５ｋＷの送信出力
を用いた場合には、１５マイクロ秒である。この選択性
パルスの長さは、６ミリ秒である。パルスの位相位置は
一定に留まる。高周波周波数は水素プロトンの共鳴周波
数（２３Ｔ（テスラ）で１００ＭＨｚ）に設定される。 １ 区間３および４で投入される読取りグラジェン
トの予備処理のための読取りグラジェントの投入。振幅
＝−５．５ｍＴ／ｍ位相グラジェント２の投入。 ２ 読取りグラジェントはオン（投入）状態に留ま
る。位相グラジェント２は遮断もしくはオフにされる。 ３ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍ
Ｔ／ｍ。 ４ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ５ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオ
フ。データ収集が行われない、この第１番目の予備処理
区間の終了後に、新たに、区間０でプログラムが開始さ
れる。予備処理シーケンス０〜５をｍ回（ｍ＝８）実施
する。それにより、スピン系は、一定の平衡状態に達す
る。更に、この予備処理シーケンスで、個々で使用され
ているＮＭＲ装置の場合、技術的理由から必要とされる
グラジエント磁場のコイル系の「予備処理」オン／オフ
動作が実施される。 ６ 高周波パルスの投入。このパルスは、周波数、
振幅、長さおよび形状に関して、区間「０」における高
周波パルスと同じ特性を有する。 ７ 位相グラジェント１の投入。 区間９および１
０で投入される読取りグラジェントの予備処理のための
読取りグラジェントの投入。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。
位相グラジェント２の投入もしくはオン。 ８ 位相グラジェント１および２の遮断もしくはオ
フ。読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ９ 読取りグラジェントを振幅＋４．５ｍＴ／ｍに
反転。 １０ 読取りグラジェントはオン状態に残す。読取り
グラジェントの反転により発生されるグラジェントエコ
ー信号のサンプリングおよび２５ｋＨｚのスペクトル幅
を有するプローブの直角位相検出によるそれぞれ１２８
個の「実」および「仮想」データの収集（標本化周期は
２０ｋＨｚのサンプリングレートに対応し２０マイクロ
秒である）。 １１ 読取りグラジェントの遮断・データ収集の終
了。 ６ａ〜１１ａ：シーケンス６〜１１の（ｎ−１）回の繰
返し。−５．０乃至＋５．０ｍＴ／ｍのｎ個の異なった
振幅（この場合ｎ＝１２８で合計１２８回シーケンス６
〜１１を繰返し実施する。位相グラジェント２はシーケ
ンス６〜１１のｎ回の実施で同じ振幅を有している。 １２ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使
用されている装置において技術的に条件付けられる。こ
こで用いられている装置においては、コンピュータの利
用可能な主メモリは１２８Ｋに制限されているので、こ
のプロセスは約１５０ミリ秒続く。中断においては、区
間０〜５で設定される平衡状態の新たな設定が要求され
る。このシーケンスは「０」に跳躍して戻る。最適化さ
れた装置においては、収集されたデータは直接事後処理
される。この場合には、区間１２は省略され、したがっ
てシーケンスは区間６に戻る。１２ａ 全シーケンス
「０」〜「１２」の（ｋ−１）回の繰返し。シーケンス
「０」〜「１２」は−５．０〜＋５．０ｍＴ／ｍの位相
グラジェント２のｋ個の異なった振幅で合計ｋ回（１２
８回）実施する。 【００７２】最適化された装置においては、全シーケン
スは、合計ｎ×ｋ×（区間６−１１の期間）＝２２１秒
の期間を有する。この実施例においては、この期間は、
（ｎ＋ｍ）×（区間６−１１）＋（区間１２）×ｋ＝２
５４秒である。二次元の個々の画像のスライス厚は１ｍ
ｍであり、画像分解能（画素の大きさ）は１ｍｍ×１ｍ
ｍである。 【００７３】実施例２ ｍ個のスライスからなる周期的運動を表示するために一
連の高速断層像からなるフィルムの撮影 図１１に従うパルスシーケンス（図６に類似）区間 備考 ０／１ トリガパルスの待ちループ。トリガパルスの受
信後区間２でシーケンスは始まる。 ２ スライスグラジェントのターンオン。振幅＝＋
５．０ｍＴ／ｍ。高周波周波数は所望のスライスにおけ
る所望の核、例えば、水素プロトンの共鳴周波数に設定
する。 ３ ガウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択
性高周波パルスを投入。この高周波パルスは、約３０゜
のフリップ角を有する。パルスの周波数スペクトルの半
値幅は約９０Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査
中一定である。 ４ スライスグラジェントの反転。振幅＝−５．０
ｍＴ／ｍ。区間６および７における読取りグラジェント
の予備処理として読取りグラジェントのターンオン。振
幅＝５．５ｍＴ／ｍ。位相グラジェントの投入もしくは
ターンオン。このプロセスはシーケンス２〜９のｎ回の
実行で同じ振幅で繰返される（この実施例ではｎ＝３
２）。シーケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−５．０ｍ
Ｔ／ｍ〜＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の異なった振幅（この
実施例ではｋ＝１２８）で位相グラジェントを１２８回
発生する。 ５ スライスグラジェントの遮断もしくはターンオ
フ。位相グラジェントのターンオフ。読取りグラジェン
トはオン状態に留まる。 ６ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍ
Ｔ／ｍ。 ７ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。エコ
ー信号のサンプリングおよび２５ｋＨｚのスペクトル幅
で得られたプローブの直角位相検出によるそれぞれ１２
８個の「実」データ点および「仮想」データ点の収集
（サンプリン期間＝２０マイクロ秒）。 ８ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオ
フ、データ収集の終了。シーケンスは、ｎ回区間２に跳
躍し得る。区間２においては、シーケンス２〜９の逐次
的な実行で、ｍ個の異なったスライスに対応する、ｍ個
の異なった高周波周波数が設定される。区間４における
位相グラジェントのターンオンは、同じ振幅でシーケン
ス２〜９のｎ回の実行で繰返される（この実施例ではｎ
＝３２）。全シーケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−
５．０ｍＴ／ｍ〜＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の異なった振
幅を有する位相グラジェントを設定する。 ９ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使
用されている装置において技術的に制約を受ける。と言
うのは、ここで用いているコンピュータの主メモリに制
限があり、１５０ミリ秒のアクセス時間を必要とするか
らである。シーケンスは次いで、新しいトリガパルスの
ための待ちループの区間０に跳躍し戻る。このプロセス
はｍ回実施される。 【００７４】上のシーケンスで、トリガパルス後、時間
的間隔をおかずに、直ちに、ｎ（この実施例では、例え
ば、ｎ＝３２）の高速断層像（ｋ＝１２８に対応し１２
８×１２８の画素）の収集もしくは撮影が可能である。
第１番目の画像は、トリガパルス後７ミリ秒後に発生
し、そして、それに続く各画像は、第１番目の画像に対
し１７．２ミリ秒の間隔にある。 【００７５】ゲート検査（Ｇａｔｉｎｇ−Ｅｘｐｅｒｉ
ｍｅｎｔｅ）の場合、総合検査もしくは全体検査は、待
ちループ０／１なしで行われる。区間０のトリガパルス
は、この場合、ｋ個の異なった振幅を有する位相グラジ
ェントをオンし続けるのに用いられる。人体に対する検
査では、このシーケンスは、特に心臓のＥＫＧでトリガ
又はゲートするのが画像形成に特に適している。ｎ＝５
０で、約８５０ミリ秒内で、全心臓サイクルをサンプリ
ングすることができ、例えば、１２８又は２５６の、こ
のようなサンプルから、１つのスライスに対して、５０
の画像、あるいは、ｍ個のスライスに対して、５０／ｍ
個の画像をコンピュータにより形成もしくは再構成する
ことができる。 【００７６】実施例３ １個のスライスから実時間で運動、機能および像を観測
するために、一連の高速断層撮影から１枚のフィルムに
対するデータの収集 図１２のパルスシーケンス区間 備考 ０ スライスグラジェントのターンオフ。振幅＝−
５．０ｍＴ／ｍ。所望の観測スライスに対する高周波周
波数の設定。この周波数は、１個の異なった観測スライ
スを得るために、シーケンスのｋ回の実施において任意
に変えることができる（単一スライスフィルムでは１＝
１、多スライスフィルムでは１＝ｋ）。 １ スライスグラジェントは、オン状態に留まる。
ガウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択性高周波
パルスを投入もしくはオンにする。この高周波パルス
は、約３０゜のフリップ角を有する。パルスの周波数ス
ペルトルの半値幅は約９００Ｈｚである。パルスの位相
位置は、全検査中一定である。 ２ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パル
スを、例えば、水素プロトンの共鳴周波数とすることが
できる観測周波数に設定。スライスグラジェントの反
転。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間４，５における読取
りグラジェント予備処理のための読取りグラジェントの
ターンオン。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。 ３ スライスグラジェントのターンオフ。読取りグ
ラジェントはオン状態に留める。 ４ 読取りグラジェントの反転。振幅＝−４．５ｍ
Ｔ／ｍ。 ５ 読取りグラジェントはオン状態に留める。 ６ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。 ７ スライスグラジェントのオン。振幅＝５．０ｍ
Ｔ／ｍ。高周波周波数を所望の観測スライスに設定す
る。この周波数は、１個の異なった観測スライスを得る
ために、ｋ回のシーケンスの実行において任意に変える
ことができる（区間０参照）。 プログラムは、区間１でｍ回新たに始まる。シーケンス
１〜７は、ｍ回（ｍ＝３２）実行される。それにより、
スピン系は一定の平衡状態に達し、ここで用いられてい
る装置においては、技術上の理由から必要とされるグラ
ジエント磁場のコイル装置のための「予備」切換が行わ
れる。 ８ スライスグラジェントはオン状態に留める。ガ
ウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択性高周波パ
ルスのターンオン。この高周波パルスは３０゜のフリッ
プ角を有する。パルスの周波数スペクトルの半値幅は、
約９００Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査中一
定である。 ９ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パル
スを、例えば、水素プロトンの周波数とすることができ
る観測周波数に設定する。スライスグラジェントの切
換。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間１１および１２にお
ける読取りグラジェントの予備処理のための読取りグラ
ジェントのターンオン。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。位相
グラジェントのターンオン。このプロセスは−５．０ｍ
Ｔ／ｍないし＋５．５ｍＴ／ｍの、ｎ個の異なった振幅
（この例では、ｎ＝１２８）でシーケンス７〜１３が繰
返し、合計１２８回実行される。 １０ スライスグラジェントの遮断。位相グラジェン
トの遮断。読取りグラジェントはオン状態に留める。 １１ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５の
ｍＴ／ｍ。 １２ 読取りグラジェントはオン状態に留める。２５
ｋＨｚのスペクトル幅を用いて（サンプリング周期＝２
０マイクロ秒）直角位相検出でそれぞれ１２８個の
「実」および「仮想」データの収集。 １３ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。デー
タ収集の終了。 １４ スライスグラジェントのターンオフ。振幅＝
５．０のｍＴ／ｍ。高周波周波数を所望の観測スライス
に設定。この高周波周波数は、シーケンスのｋ回の実行
に当たって区間０に対応して変えられる。シーケンス
は、ｎ回区間８に戻る。 １５ ｎ個のデータ集合の記憶。 【００７７】段階および区間１５は、約１５０ミリ秒を
必要とし、用いられる装置に依存する。と言うのは、コ
ンピュータの主メモリに限界があるからである。中断に
際して、区間１〜７で設定される平衡状態の新しい設定
が要求される。従って、シーケンスは、ｎ個の画像を収
集するために、ｎ回区間０に跳躍し戻る。最適化された
装置においては、収集されたデータは、直ぐに事後処理
される。その場合には、区間もしくはステップ１５は省
略され、従って、シーケンスは、直ちに区間８から行う
ことができる。 【００７８】図１８〜図２３は、人間の手の一連の撮影
から選択された画像を示す。該画像は、実施例１および
図１０に示した高速３次元画像形成装置に従って得られ
たデータから形成されたものである。全測定時間は４秒
であり、空間分解能は、１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍに対応
して、１２８×１２８×１２８画素である。図には、腱
の領域（画像番号８〜１１）、筋肉および関節（画像番
号１４〜１７）ならびに中手骨（画像番号２３〜２６）
の領域における水平断層像が示してある。 【００７９】図１４〜図１７は、２つの相続く画像間に
６秒の時間的間隔をおいて撮影したＮＭＲ断層像から選
択された画像を示す。０．２５ｍ ｍｏｌ／ｋｇ Ｇｄ
（ＤＴＰＡ）の投与後における、兎の腎機能が示して
ある。左側の腎臓には、腫瘍がある。個々の画像の測定
時間は、２．２秒であった。この時間は、２つの撮影の
平均時間である。また、空間分解能は、１２８×１２８
画素であり、スライス厚は４ｍｍである。 【００８０】上述の実施例は、種々の仕方で変更および
適応が可能である。既に、ＲＦ−パルスのフリップ角を
変えることにより、Ｔ１−コントラストを制御できるこ
とは述べた。グラジェントエコーの読取り時間を変える
ことにより、Ｔ２ ＊−コントラストを変えることができ
る。 【００８１】さらに、１つまたは２、３の個所（その数
は、分割検査または測定プロセスの数の約１０％よりも
少なくするのが有利である）、例えば、データ収集が行
われていない平衡設定シーケンスと本来の測定シーケン
スとの間、或いは、１６または３２の分割投影の測定
後、例えば、９０゜−パルス、１８０゜−パルスまたは
ＣＨＥＳＳパルスとすることができる、「特別」な高周
波パルスを作用させることにより、コントラストを制御
することが可能である。 【００８２】同様にして、グラジェントの不在下で、９
０゜のフリップ角を有する追加の周波数選択高周波パル
スを使用することにより、全検査過程中の高周波部分パ
ルスの数に比して、少なくとも選択された個所の前、お
よび／または、その個所で「化学シフト」で強調された
断層画像のためのデータを得ることができる。 【００８３】所望の断層画像のスライス平面外の磁化に
作用したり、全検査過程中の選択された時点で作用する
追加の高周波パルス、および／または、高周波パルスパ
ケットを用いることにより、流れ降下（リフロー減少）
を抑圧することができる。これによれば、例えば、測定
中のスライスに流入する血液を明るく表示することがで
きる。この場合、例えば、所謂ＤＡＮＴＥパルス列また
は適当なプロフィール（高周波成分を有する選択性パル
スを使用して、関心スライス外の全てのスピンを飽和
し、血液が測定スライス内に流入している場合でも、画
像に表示しないようにすることができる。 【００８４】特に有利な負荷パルス列は、回転座標系の
（−Ｘ′）方向におけるスライス選択４５゜−高周波パ
ルス（＋Ｘ′）方向における非選択９０゜−高周波パル
スおよび（−Ｘ′）方向におけるスライス選択４５゜−
高周波パルスからなる。 【００８５】分割検査毎に大きくなるフリップ角を用
い、平衡状態を設定するための空き分割検査で要求せ
ず、特に、多スライス断層像用のデータを得るのに適し
ている検査においては、例えば、Ｔ１／ＴＲ＝４０（但
しＴＲ＝分割検査の繰返し時間）に対し、次のようなフ
リップ角を使用することができる。 【００８６】分割検査番号 フリップ角（度） １ ７．５ １０ ８．１ ２０ ８．７ ３０ ９．４ ４０ １０．０ ５０ １０．７ ６０ １１．５ ７０ １２．２ ８０ １３．２ ９０ １４．２ １００ １５．６ １１０ １７．４ １２０ ２０．５ １３０ ２８．１ 明細書中で述べた値は、単なる例であり、一般に考察の
対象となる大きさの表示に過ぎないものと理解された
い。
モーメントの核磁気共鳴を用いて被検体を局所的に分解
（解像）検査するためのスピン−核磁気共鳴データを高
速収集して画像を形成するスピン共鳴装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】空間分解能（解像力）を有する核磁気共
鳴の基本的な考え方は、例えば、西独の雑誌「Ｓｐｅｋ
ｔｒｕｍ ｄｅｒ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ」、１９
８２年６月号、４０頁〜５５頁に掲載のＩ．Ｌ．ピケッ
ト（ｐｙｋｅｔｔ）の論文に記載されている。更に詳細
には、１９８２年ニューヨーク所在アカデミックプレス
（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）社発行、Ｐ．マンス
フィールドおよびＰ．Ｇ．モリス著の「ＮＭＲ Ｉｍａ
ｇｉｎｇ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載され
ている。 【０００３】概略的に説明すると、画像形成用のＮＭＲ
手段においては、被検体は、均一静（縦モード）磁場
（Ｂ０−磁場）内に置かれる。この場合、試料の核スピ
ンは、Ｂ０−磁場に平行なＺ−方向に配向され、この方
向において、磁化が生ずる。この均一な一定Ｂ０−磁場
は、どんなＮＭＲ手段においても全検査過程中用いられ
る。このことは、以下の説明の暗黙の前提である。次
に、被検体には、高周波パルスＲＦが照射され、その結
果、典型的に、スピンは、高周波パルスの振幅および持
続時間に依存する角度（これをフリップ角と称する）だ
け、Ｚ−方向から回転（傾斜）する（古典的説明）。そ
れから、このスピンは、所謂ラーモア周波数でＺ−方向
を中心に歳差運動を開始し、Ｚ−方向に垂直な平面（Ｘ
Ｙ平面）における横方向成分が出力信号として検出され
る。９０゜のフリップ角においては、ＸＹ平面内で磁化
が全て反転した際に、出力信号は最大振幅となる。１８
０゜のフリップ角で、磁化もしくはスピンの方向は反転
する。 【０００４】ＮＭＲ手段においては、３つの緩和時間が
重要な役割を果たす。即ち、 スピン−格子−緩和時間Ｔ１と、 スピン−スピン−緩和時間Ｔ２と、 実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊である。 【０００５】出力信号における位置情報をエンコード
し、特定の出力信号、特に、所謂グラジェントエコーを
発生するために、振幅および持続時間が制御可能であ
る、互いに実質的に垂直関係にある３つのグラジエント
磁場が用いられる。その他、詳細に関しては、既述の文
献ならびに数多の特許文献を参照されたい。以下では、
本発明にとって有意味な事項について説明する。 【０００６】核スピン断層撮影技術の開発当初から常
に、画像形成に必要なＮＭＲデータを得るのに必要な時
間（収集時間）を短縮する努力がなされている。ＮＭＲ
画像装置の更に重要な特徴は、空間分解能乃至解像力
（即ち形成可能な画像の画素の大きさ）ならびにＳＮ比
（ＳＮＲ）である。 【０００７】非常に高速なＮＭＲ断層撮影法は、Ｐ．マ
ンスフィールド他の「Ｊ．ＭａｇｎＲｅｓｏｎ」２９、
３５３−３７３（１９７８）に既述されている「エコー
・プラナ・イメージング（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉ
ｍａｇｉｎｇ）」法であり、この手法によれば唯一の高
周波パルスでの励起後、特定の強さの一定のグラジエン
ト磁場および交番的に変化するグラジエント磁場の存在
下で、ＦＩＤ信号（ＦＩＤ＝自由誘導減衰）が検出され
る。米国特許第４１１５７３０号公開公報および米国特
許第４１６５４７９号公開公報にも記載されているこの
手法においては、空間分解能が物理的に制限されてお
り、測定時間を長くしても、所定の限界を越えて改善す
ることはできない。また、ＳＮ比も所望の程ではない。 【０００８】誘発された（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ）スピ
ン−エコーで動作する、別の高速画像形成ＮＭＲ手法
が、ヨーロッパ特許出願第８５１１５８１８．８号明細
書に提案されている。 【０００９】 【発明の目的】本発明の課題は、実際的な適応に対して
測定時間が十分に短く、空間分解能が高く、従来達成さ
れていない良好なＳＮ比が得られる点を有する２次元又
は３次元画像形成のためのスピン核磁気共鳴データを高
速に得ることができる高速画像形成装置を提案すること
である。 【００１０】 【発明の構成】この課題は、本発明によると、スピン−
格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−緩和時間Ｔ２及
び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊を有する核ス
ピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置
であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置及び各グラジエント磁場
を形成する装置を制御するための制御装置を有してお
り、 前記制御装置は、スピン共鳴データ信号を発生する一周
期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇスライス、Ｇ−
グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の開
始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ（ステップｄ）
と、そのつど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し
期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間
の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当小
さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段とを有することによ
り、解決される。 【００１１】本発明の装置においては、フリップ角が７
５゜よりも小さな高周波パルスにより、一定のＢ０−磁
場によりＸＹ平面内のＺ−方向に配向された磁化もしく
はスピンの比較的小さい部分だけが反転されて、この反
転されたスピンは、グラジエント磁場の印加により、ほ
ぼ完全に、１つまたは複数のグラジエントエコーの形成
に用いられる。スピンの多くの部分は、Ｚ−方向に配向
されており、従って、Ｚ−方向の磁化の利用可能な部分
が大きく残っているので、エコーの検出後直ちに新たな
「部分的励起パルス」を作用させて、Ｚ−方向に配向さ
れているスピンの小さい一部分だけをＸＹ平面に反転す
ることができ、従来のように、Ｔ１の大きさの回復期間
を設ける必要はない。驚くべきことに、短時間でＺ−方
向のスピンの平衡状態が達成され、従って、短い間隔で
部分的に励起されて均等なグラジエントエコー信号を発
生するのに使用することができる、実際上無限のスピン
資源が利用可能である。特定の用途において、どのフリ
ップ角領域が合目的的であるかは、ある程度まで、Ｂ０
−磁場の強さ、スピン−格子−緩和時間Ｔ１ならびに所
望のＴ１コントラストに依存する。フリップ角は、特
に、１０〜５０゜の領域が有利であること判った。例え
ば、２〜３Ｔ（テスラ）の大きさのＢ０−磁場の場合、
一般に、１５〜３０゜のフリップ角が有利である。本発
明の装置は、「小フリップ角および小高周波エネルギで
のグラジエント反転法」と称することもできる手法によ
り作動する装置であって、Ｂ０−磁場のあらゆる強度範
囲で適用可能である。 【００１２】一般的に、フリップ角を９０゜よりも小さ
くすればするほど、しかも相続く高周波パルスの時間間
隔を残留縦方向磁化と、これらの高周波パルスによって
形成される横方向磁化との間に平衡状態が生ずるように
小さくする。この平衡状態においては、縦方向磁化が優
勢であり、各高周波パルスに対して少なくともほぼ等し
く、検出可能なグラジエントエコー信号の発生に充分な
量の縦方向磁化が利用可能となり、相続く信号発生のた
めの高周波パルス間に緩和時間や縦方向磁化のための補
充乃至再生パルスを挿入する必要はない。 【００１３】信号検出は、読取り期間に比較して短い複
数の試料を形成しつつ、グラジエントエコー信号を標本
化もしくはサンプリングすることにより行われる。 【００１４】方法段階ｉ）までの時間間隔は、長くても
２０ミリ秒（ｍｓ）とするのが有利であり、さらに好ま
しくは長くとも１０ｍｓとすべきである。 【００１５】９０゜よりも小さいフリップ角の使用なら
びにグラジエント磁場（読取りグラジエント磁場）の反
転によるグラジエントエコーの発生自体ならびにそれと
関連する他の事項は既に知られている。 【００１６】９０゜より小さいフリップ角は、例えば１
９５８年のＨ．Ｙカー（Ｃａｒｒ）の研究（Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ．１１２，１６９３−１７０１，１９５８）に基
づく所謂ＳＦＰ（定常状態自由歳差運動）法で用いられ
ている（Ｗ．Ｓ．ＨｉｎｓｈａｗのＪ．Ａｐｐｌ，Ｐｈ
ｙｓ４７，Ｎｏ．８，１９６７年８月号参照）。このＳ
ＦＰ法においては、試料は、間隔がスピン−格子−緩和
時間と比較して小さく、スピン−スピン−緩和時間に比
較して小さい高周波パルス列で照射される。高周波パル
ス間で平衡状態に設定される信号は試料の唯一の空間点
に関する情報しか形成しない。従ってこの手法の実施に
は、非常に長い時間が必要とされる。と言うのは、適当
な分解能の画像を得るのに、「時間」単位の収集時間が
必要であるからである。 【００１７】エコープラナ撮影法（ＬＣ法）においても
９０゜より小さいフリップ角を有する高周波励起パルス
を使用することができる。しかしながら、この場合に
は、交番するグラジエント磁場Ｇｙならびに一定のグラ
ジエント磁場Ｇｘを、高周波パルスの終了後、データ収
集の終わりまで維持しなければならない。この手法にお
ける画像形成は、次の点で他の画像形成法と本質的に異
なる。即ち、周期的に立ち下がり、かつ、立ち上がるＦ
ＩＤ信号のフーリエ変換により被検体の離散的な投射プ
ロフィールが形成される点である。一定のグラジエント
磁場Ｇｘは読取りグラジエント磁場として働く。離散的
な投射プロフィールを破壊しないようにするためには、
上記一定のグラジエント磁場Ｇｘを交番グラジエント磁
場の強度と比較して小さくしなければならない。その結
果、その手法で達成可能な空間分解能は制限されてしま
う。これとは対照的に、本発明の装置によれば、総ての
グラジエント磁場は、同じ大きさを有することができ
る。 【００１８】グラジエントエコーを用いてのスライス画
像形成用のデータ形成は、エーデルシュタイン他の論文
（Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ，２５，７５１−７５
６，１９８０）およびＰＣＴ国際特許出願公開公報ＷＯ
８１−０２７８８およびＷＯ８１−０３７８９から公知
である。この所謂スピン−ワープ法（ＳＲまたはＲＦＩ
Ｄ法としても知られている）においては、９０゜−高周
波パルスならびに同時に作用せしめられるスライスグラ
ジエント磁場によって試料の１つのスライスを励起し、
次いで１回または複数回読取りグラジエント磁場を印加
もしくは反転することにより１つまたは複数のエコー信
号を発生する。このエコー信号は、現在では、グラジエ
ントエコーと称されている。次の高周波パルスの印加前
に、系の回復期間を設けねばならない。この期間は、Ｔ
１と比較して長くしなければならず、１秒台にも達す
る。この手法は、高速にデータ収集が必要とされる事例
には、使用不可能である。 【００１９】本発明の装置においては、比較的短い時間
に亘る全検査もしくは総合検査で、少なくとも１つのＮ
ＭＲ断層像を演算処理するのに必要な、完全なデータ集
合が形成される。それぞれ、７５゜よりも小さな、例え
ば、７５゜あるいは５０゜あるいは２５゜さらには１５
゜または５゜のフリップ角を有する高周波パルス、１つ
の位相符号グラジエント磁場パルス、および／または、
少なくとも１つの交番読取りグラジエント磁場、およ
び、少なくとも１つの交番読取りグラジエント磁場によ
って発生されるエコー信号（グラジエントエコー）を含
む一連の分割検査、もしくは部分検査から、１つの全検
査もしくは総合検査が構成される。総てのグラジエント
磁場は、励起高周波パルスの終了とデータ収集開始との
間遮断され、また、読取りグラジエントの場合には、そ
の極性を反転される。部分検査もしくは分割検査は、グ
ラジエントエコー信号のデータの収集の終了後、即ち、
約１０〜２０ｍｓ後、続けて行うことができる。このよ
うにして、スピン−格子−緩和時間Ｔ１（約０．５〜
２．０秒）台の待ち時間（繰返し時間）は完全に無くな
る。 【００２０】 【発明の効果】本発明による装置の主たる利点は、次の
通りである。 【００２１】（１）各分割検査ごとに７５゜より小さな
フリップ角を有する高周波パルスを用いるので、高周波
パルス用の電力は非常に小さい。 【００２２】（２）グラジエントエコー信号に寄与する
磁化の飽和は、分割パルスを使用することにより回避す
ることができ、従って、検査で消費された磁化成分のＴ
１−緩和時間により、常に、平衡磁化（定常状態）の大
きな成分が得られるので、特に良好なＳＮ比が実現でき
る。 【００２３】（３）上記（２）で述べた動的平衡状態に
より、連続的（無制限）な画像形成に適する。 【００２４】（４）従って、ＮＭＲ断層像の時間および
空間分解能に、完全に任意な妥協点を採用することが可
能である。 【００２５】（５）所定のフリップ角において、各Ｔ１
値には、他の振幅を有する平衡状態が対応するので、発
生するＮＭＲ断層データはＴ１情報を含んでいる。 【００２６】フリップ角を総合検査毎に変えることによ
り、異なったＴ１強調画像が達成される。 【００２７】（６）本発明の装置においては、高周波パ
ルス毎に、唯一つのグラジエントエコーが発生されて、
データとして収集されるので、形成される投影画像の信
号強度は一様に強く、従って、形成画像の分解能、特
に、位相エンコードグラジエントの方向における分解能
も同等に高くなる。 【００２８】（７）スライス画像は多重に形成され（同
期する必要はなく）、そして、順次形成されるスライス
画像を互いに重畳することにより、運動アーチファクト
を大きく回避することができる。従って、例えば、心臓
の明瞭な冠状動脈断層画像あるいは腹部の断層像を形成
することができる。同じことが３Ｄ画像にも当て嵌ま
る。と言うのは、運動アーチファクトは平均化により抑
圧されるからである。 【００２９】 （８）時間／空間分解能の選択が自由である。例えば、 約１秒で６４×１２８画素 約２秒で１２８×１２８画素 約３．５秒で１２８×２５６画素 約４秒で２５６×１２８画素、および 約６秒で２５６×２５６画素 この場合、これらの測定時間も、グラジエント磁場系を
最適化することによりさらに約２０〜４０％減少するこ
とができる。 【００３０】（９）同じ測定時間で、コントラストを変
えることにより、「秒」領域でのＮＭＲ断層像の形成が
可能になる。これは、次のようにして実現することがで
きる。 【００３１】Ｔ１−コントラスト与件に対する、高周波
パルスのフリップ角の変化。 【００３２】Ｔ２ ＊−コントラスト与件に対する、グラ
ジエントエコーの読取り時間の変化。 【００３３】Ｔ２ ＊−コントラスト与件に対する、同じ
位相エンコードで、励起毎に多数のグラジエントエコー
を発生する。Ｔ１および／またはＴ２ ＊を制御するため
に、例えば、ＮＭＲコントラスト剤、水、電解液のよう
な適当な物質を使用する。１つの総合検査の１つの時
点、または、２、３の時点で、各分割検査もしくは各部
分検査間において作用する付加的な高周波パルス（例え
ば９０゜−パルス、１８０゜−パルス、ＣＨＥＳＳ−パ
ルス等々）を使用する。 【００３４】（１０）生態組織、特に、人体に対し、時
間的に逐次像形成検査（フィルム）が、「秒」台のＮＭ
Ｒ断層撮影で可能になる。即ち、次のようなデータが得
られる。異なった、（例えば）直接隣接するスライスか
ら、（例えば図６に示すようにして）時間的に直接相続
くＮＭＲ断層画像シーケンスのためのデータ収集。 【００３５】（例えば）図５に示すように、１つのスラ
イスから時間的に直接相続くＮＭＲ断層画像シーケンス
のためのデータ収集。 【００３６】上に述べたデータ収集と関連して、同時
に、Ｔ１および／またはＴ２ ＊を制御するための、例え
ば、ＮＭＲ−コントラスト剤、水あるいは電解液のよう
な適当な物質の使用が可能である。 【００３７】（１１）生態組織、特に、人体における時
間的に周期的なプロセスの画像形成検査用のデータをＮ
ＭＲ断層法（追って、図５および図６を参照して説明す
る）を用いて得ることができる。ただし、その場合、次
のような技術が用いられる。即ち、トリガパルスの出現
で、同じ位相エンコードを用い、一連の分割検査もしく
は部分検査を開始し、次のトリガパルスの出現で、異な
った位相エンコードで同様の一連の測定シーケンスを繰
返すというトリガ技術の採用。 【００３８】トリガパルス毎に変化する位相エンコード
で、新しい分割検査もしくは部分検査シーケンスがトリ
ガパルスにより回避されるまで、部分検査もしくは分割
検査を実施するというゲート法の使用。 【００３９】上述の型の総合検査によれば、部分検査も
しくは分割検査の期間に対応する画像の時間間隔で画像
シーケンスが得られる。 【００４０】（１２）スペクトロスコピー技術、特に、
時分割検査での、空間的に局限されたＮＭＲスペクトロ
スコピー法を用いての生態組織、特に、人体に対する高
速画像形成検査の組み合わせが可能であること。 【００４１】（１３）図７および図８を参照して後述す
るように、生態組織の３次元表示のためのデータを得る
ことができること。この場合、従来の３次元ＮＭＲ方法
を凌駕する主たる利点は、測定時間が極めて短縮できる
こと、例えば、１２８×１２８×１２８画素の画像形成
の場合、４分である。シーケンスの、単位時間当たりの
良好なＳＮ比により、特に薄いスライス（１ｍｍもしく
はそれ以下）の形成が可能である。画像のコントラスト
は、上述の項（９）で述べたところに従って変えること
ができる。特に、次のようなデータ収集が可能である。 【００４２】任意の配向の画像形成を可能にする等方性
３次元データ収集（図７参照）。 【００４３】上述の型の化学選択的画像形成（図８参
照）。 【００４４】多数のグラジエントエコー（図４参照）を
用いて、上述の型の多重エコー三次元像の形成。結像さ
れる体積もしくは大きさを制限するために、１つ、およ
び／または、２つの、位相エンコード方向におけるスラ
イス選択パルスの使用による部分画像形成またはズーム
三次元画像形成。 【００４５】最も薄いスライスでの小さい試料の顕微鏡
台の三次元画像形成。 【００４６】（１４）表面コイルと組合せての、生態組
織の画像形成検査が可能であること。特に、そのために
は、均等な送信コイルおよび受信用の表面コイルを使用
すること。以下に述べる全ての手法において、送／受信
のために、１つの表面コイルを使用すること。 【００４７】（１５）秒台で、ＮＭＲ断層法を用いて、
流動プロセスおよび血管の画像形成検査のためのデータ
収集が可能であること。特に、スライス平面に対して垂
直な血管を、フリップ角を変え、かつ／または、グラジ
エントエコーの読取り時間を変えて、上述の項（９）で
述べた手法により表示することができる。 【００４８】血管の三次元画像形成の目的で、１−３Ｔ
１の時間間隔で多スライス撮影が可能であること。 【００４９】当業者および医療関係者には、ここには詳
細に述べる余地のない他の多数の用途を想到することが
できよう。 【００５０】ここで、所謂「エコープラナー撮像」法に
は、上記の項（２）、（３）および（４）で述べた本発
明の利点は得られない。しかしながら、グラジエント磁
場の迅速な反転（即ち、Ｔ２ ＊に比較して迅速である）
という前提条件が満たされれば、本発明の装置におい
て、上記「エコープラナー撮像」法も、部分検査もしく
は分割検査の１つとして組み込むことができる。また、
上述のヨーロッパ特許願第８５１１５８１８号明細書に
開示されている方法では、上記の（２）の項で述べた本
発明の利点は達成されない。 【００５１】 【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の装置の
特に有利な実施例について説明する。 【００５２】図には、理想化した簡略な表示で、高周波
パルスＲＦ、グラジエント磁場（スライスグラジェン
ト：「Ｇ−スライス」、位相エンコードグラジェント：
「Ｇ−位層」および読出しグラジェント：「Ｇ−読出
し」）ならびに関連の測定信号、即ち、断層撮像シーケ
ンスからのグラジェントエコー（「信号」）が示されて
いる。これら波形図において、繰返し数は、破線／ブロ
ックで示した分割検査もしくは部分検査および／または
総合検査の繰返し数によって示されている。なお、位相
エンコードグラジェントの表示から、グラジェントパル
スの振幅は部分検査毎に変化するものと理解されたい。
したがって、部分検査の数は、位相エンコードグラジェ
ントの異なった振幅の数に対応する。矩形で示した包絡
曲線を有する高周波パルスは、対応の包絡曲線を有する
非選択高周波パルスを表わす。また、ガウス分布形状の
包絡線を有する高周波パルスは、周波数選択性（即ち、
ＣＨＥＳＳ＝「化学シフト」−選択性）高周波パルス、
または、あるグラジェントが存在する場合、選択可能な
包絡曲線を有するスライス選択高周波パルスを表わす。 【００５３】本発明は、公知のスピン共鳴装置、特に、
ＮＭＲ装置を用いて実施することができるが、ただし、
グラジエント磁場および励起高周波パルスを発生する制
御装置は、本発明の装置の一実施例に対応する機能、ま
たは、本発明の装置の複数の実施例のうちの、選択的に
１つの実施例に対応する機能を実施できるように変更さ
れる。 【００５４】図１３に略示してあるように、慣用のＮＭ
Ｒ装置は、測定ヘッド１０、電源部１２および制御装置
１４を備えている。この装置の測定ヘッド１０は、慣用
の装置の場合のように、一定で、均一な（「縦」）Ｂ０
−磁場を発生するための磁石１６、ならびに、実質的に
互いに垂直関係にある、３つの、ほぼ線形のグラジエン
ト磁場（それらのうち、通常、１つのグラジエント磁場
は、Ｂ０−磁場に対して平行であり、他の２つのグラジ
エント磁場は、Ｂ０−磁場に対して垂直である）を発生
するためのコイルユニットおよび高周波パルスが供給さ
れるコイル装置２４を備えている。電源部は、Ｂ０−磁
石用給電装置２５と、グラジエント磁場コイル１８，２
０および２２用給電装置２８と、高周波（ＲＦ）コイル
２４のための高周波パルスを発生する高周波送信器３０
とを備えている。制御装置１４は、各グラジエント磁場
コイルに供給される電流の持続期間および振幅ならびに
高周波および包絡曲線を制御する。高周波（ＲＦ）コイ
ル２４は、一般に試料から放出される信号の受信にも用
いられる。Ｂ０−磁石１６は、超電導コイルを有し、低
温保持装置を具備することができる。この種の装置は、
公知であり、市販品として入手可能であるので、これ以
上、詳細な説明は不要であろう。なおここで用いられる
術語「高周波パルス」には、短くて高い周波数を有する
場合に、非選択性パルスと称する任意の包絡曲線を有す
る、予め高められた周波数の振動列を含むばかりでな
く、更に、周波数変調高周波振動列、ならびに、同じ
か、又は、異なった周波数を有することができ、全体と
して、予め定められたフリップ角を発生する、互いに離
間した、比較的短い高周波振動列のシーケンスをも含む
ものであると理解されたい。また、周波数選択パルスと
は、スライス選択パルスまたは共鳴線選択（ＣＨＥＳＳ
＝「化学シフト」−選択）パルスである。 【００５５】本発明の装置においては、信号形成のため
の励起は、基本的に、慣用の９０゜のフリップ角より小
さな部分分解度のフリップ角を有する高周波パルスを用
いて行われ、それに直ぐ続いて部分検査が逐次行われ、
スピン−格子−緩和時間Ｔ１程度の、通常必要とされる
待ち時間は必要とされない。部分検査の長さは、最大約
３Ｔ２ ＊に過ぎない。総合検査の長さは、最大僅か３ｎ
Ｔ２ ＊に相当するに過ぎない。ただし、ｎは、部分検査
の数である。 【００５６】図１には、スライス選択を用いない透過像
を形成する目的で、ＮＭＲデータを取り込むための、本
発明の一実施例における高周波パルスＲＦ信号（グラジ
ェントエコー）およびグラジエント磁場の時間的経過な
いしシーケンスが示されている。図示の部分検査は遅延
を伴うことなく、位相エンコードされたグラジェントの
ｎ個の異なった振幅で、ｎ回繰返される。即ち、読取り
グラジェント「Ｇ−読取り」の遮断直後次部分検査を開
始する高周波パルスＲＦが発生される。非選択性高周波
パルスＲＦのフリップ角は、９０゜より小さな部分角度
であり、例えば、１０゜〜５０゜の領域内にある。読取
りグラジェントは、グラジェントエコー信号を発生する
ために、交番的に変化される。 【００５７】グラジエント磁場パルス「Ｇ−位相」は、
高周波パルスＲＦの終了後に立上り、データ収集前、即
ち、グラジェントエコー信号の読取りの開始前に終了す
る。読取りグラジェント「Ｇ−読取り」は、高周波パル
スＲＦの終了後励起され、データ収集前に、グラジェン
トエコー信号を発生するために極性を反転され、しかる
後、データ収集中一定に維持される。 【００５８】データ収集に当たっては、複数（例えば、
１２８又は２５６個）の短い信号プローブを、例えば、
２０マイクロ秒の間隔で発生して、グラジェントエコー
信号を標本化する（サンプリング）。取り込まれたプロ
ーブ信号を復調して、通常の手法でコンピュータを用い
て画像形成するのに用いられる。 【００５９】データ収集の終了および破線矩形ブロック
で示した分割検査の読取りグラジエント磁場パルス「Ｇ
−読取り」の遮断後直ちに、即ち、最少の時間間隔で
（即ち、本質的にＴ１、およびＴ２ ＊よりも短くするこ
とができる時間間隔で）、読取りグラジェントの遮断、
次続の高周波パルスＲＦの発生、ならびに、それによる
次続の部分検査を開始することができる。このことは、
この他の、追って説明する実施例の場合にも当て嵌ま
る。つまり、回復時間は必要とされない。なぜならば、
フリップ角が小さいために、Ｚ−又はＢ０−方向に配向
されている十分なスピンが、次続の高周波パルスＲＦに
よる励起に対して利用可能であるからである。 【００６０】全ての検査において、データ収集は、数回
の「ブランク（空き）」部分検査後に開始するのが合目
的的である。例えば、データ収集前に、５回〜５０回の
ブランク部分検査を行うことができよう。このようにす
れば、各フリップ角に対応するＺ−磁化の平衡状態を設
定し、グラジェントエコーの均等な情報内容を確保する
ことができるからである。常に、実質的に同じ磁化成分
が読出されるように、小さい値から立ち上がる励起パル
スーフリップ角を有する部分検査から総合検査が構成さ
れる場合には、ブランク部分検査は省略することができ
る。 【００６１】図２は、スライス選択を伴うことなく共鳴
線選択（ＣＨＥＳＳ）透過像を形成するために、ＮＭＲ
データを得るための本発明の実施例における高周波パル
スＲＦ、測定信号おびグラジエント磁場の時間的変化を
示す図である。 【００６２】図３は、断層像形成用のＮＭＲデータを得
るための、本発明の装置の一実施例における高周波パル
ス、測定信号およびグラジエント磁場の時間的変化を示
す。この目的で、周波数選択性高周波パルスＲＦは、ス
ライスグラジェント「Ｇ−スライス」と公知の仕方で組
み合わされる。 【００６３】本発明の装置の、このスライス選択変形実
施例においては、高周波パルスの開始前に、スライスグ
ラジェントＧ−スライスがオンにされ、高周波パルスの
終了後に、再集束のために反転され、次いで、データ収
集の開始前に、オフに切換えられる。他の点は、図１と
関連して述べた実施例の場合と同じである。 【００６４】図４は、ＳＮ比および／又はコントラスト
が、ｍ個のエコー信号を用いることにより改善されたス
ライス断層画像を形成するために、ＮＭＲデータを得る
ための本発明の装置の実施例における高周波パルス、測
定信号およびグラジエント磁場の時間的変化を示す。こ
の目的で、読取りグラジェントは、各高周波パルス後に
ｍ回交番される。それぞれｍ個の関連のエコーからなる
データは、互いに重畳もしくは平均化される。 【００６５】図５は、同じスライスのｋ個の断面スライ
ス画像のためのデータが、直接逐次的に発生される本発
明の装置の実施例における高周波パルス、測定信号およ
びグラジエント磁場の時間的変化を示す。この目的で、
ｎ回の分割検査からなる総合検査をｋ回繰返し、その場
合、相続く分割検査又は総合検査間に緩和期間あるいは
繰返し期間を介在させない。この手法は、画像を形成す
る核磁気共鳴で実現される。と言うのは、信号強度にお
ける損失を伴わずに、然も、時間的制限を受けずに、連
続した画像形成が可能であるからである。したがって、
動的プロセスの検査には、特に有利である。分割検査も
しくは部分検査の期間は、例えば、僅か約１５ｍｓに過
ぎない。 【００６６】図６は、ｋ個の断層画像のためのデータ
が、異なったスライスから直接的に逐次得られる本発明
装置の実施例における高周波パルス、測定信号およびグ
ラジエント磁場の時間的変化を示す。この実施例におい
ては、全ての分割検査の高周波パルスの搬送周波数は、
総合検査毎に変えられる。この検査は、図５に示した方
式と組み合わせることができる。 【００６７】図７は、３次元断層画像のためのデータを
得るための本装置の実施例における高周波パルス、測定
信号およびグラジエント磁場の時間的変化を示す。この
実施例においては、非選択性高周波パルスが用いられ、
スライスグラジェントの代りに、ｋ個の異なった振幅を
有する第２の位相エンコードグラジェントが用いられ
る。２つの位相グラジェントＧ−位相１およびＧ−位相
２は、高周波パルスの終了後オンされ、そして、データ
収集の開始前、即ち、読取りグラジェント「Ｇ−読取
り」の反転前にオフされる。総合検査は、この場合、ｎ
×ｋ個の分割検査からなる。この方式は、特に有利であ
る。と言うのは、３次元異方性（ｋ≠ｎ）又は等方性
（ｋ＝ｎ）の被検体の空間的表示が、２次元の断層画像
のための慣用のスピン−エコー断層撮影法で必要とされ
る測定時間内で行うことができるからである。この方式
は、極めて薄いスライスの表示に利用することができ
る。 【００６８】図８は、図７の場合と同様に、３次元の周
波数選択性（ＣＨＥＳＳ）断層画像のためのデータを取
り込む、本発明の実施例における高周波パルス、測定信
号およびグラジエント磁場の時間的変化を示す。この実
施例においては、分割検査の非選択パルスの代りに、周
波数選択パルスが用いられる。 【００６９】図９は、投影再構成法による断層画像用の
データを取り込むための本発明の装置の実施例におけ
る、高周波パルス、測定信号およびグラジエント磁場の
時間的変化を示す。この実施例においては、位相エンコ
ードグラジェントの代りに、第２の読取りグラジェント
が用いられる。この第２の読取りグラジェントは、第１
の読取りグラジェントと同期して開閉される。２つの読
取りグラジェントの振幅は、矢印の方向で示した分割検
査毎に変化する。これら振幅は、合成読取りグラジェン
トに合成される。この合成読取りグラジェントのスライ
ス平面における配向は、分割検査毎に回転する。また、
図１〜図８に示した実施例は相応の仕方で、（位相エン
コードされたグラジェントを用いる）フーリエ法から
（周波数エンコードだけを用いる）投影再構成法に変換
することができる。 【００７０】次に、本発明装置の実際的な例について説
明する。ＮＭＲ装置としては、（独の）カールスルーエ
（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）所在のブルッカ（Ｂｒｕｋｅ
ｒ）社から市販品として入手可能なＮＭＲ断層撮影／ス
ペクトロスコピー装置を用いた。この装置は、磁場の強
度が、１０ＭＨｚのプロトン共鳴周波数に対応する磁場
の強度２３テスラ（Ｔ）値の、４０センチメートルの直
径の孔を有するＢ０−磁石を備えている。 【００７１】実施例１ 高速３次元画像撮影 （図７又は図８に類似の）図１０のパルスシーケンス区間 備考 ０ ＲＦパルスの投入。このパルスは、矩形の包絡
曲線（図７）を有する非選択パルス又は任意の包絡曲
線、好ましくは、ガウス分布形状の包絡曲線（図８）を
有する選択性パルスとすることができる。高周波送信機
の送信出力は、約３０゜のフリップ角の高周波パルスを
発生するように選択される。非選択性のパルスの長さ
は、２０ｃｍ直径の共鳴装置および約５ｋＷの送信出力
を用いた場合には、１５マイクロ秒である。この選択性
パルスの長さは、６ミリ秒である。パルスの位相位置は
一定に留まる。高周波周波数は水素プロトンの共鳴周波
数（２３Ｔ（テスラ）で１００ＭＨｚ）に設定される。 １ 区間３および４で投入される読取りグラジェン
トの予備処理のための読取りグラジェントの投入。振幅
＝−５．５ｍＴ／ｍ位相グラジェント２の投入。 ２ 読取りグラジェントはオン（投入）状態に留ま
る。位相グラジェント２は遮断もしくはオフにされる。 ３ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍ
Ｔ／ｍ。 ４ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ５ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオ
フ。データ収集が行われない、この第１番目の予備処理
区間の終了後に、新たに、区間０でプログラムが開始さ
れる。予備処理シーケンス０〜５をｍ回（ｍ＝８）実施
する。それにより、スピン系は、一定の平衡状態に達す
る。更に、この予備処理シーケンスで、個々で使用され
ているＮＭＲ装置の場合、技術的理由から必要とされる
グラジエント磁場のコイル系の「予備処理」オン／オフ
動作が実施される。 ６ 高周波パルスの投入。このパルスは、周波数、
振幅、長さおよび形状に関して、区間「０」における高
周波パルスと同じ特性を有する。 ７ 位相グラジェント１の投入。 区間９および１
０で投入される読取りグラジェントの予備処理のための
読取りグラジェントの投入。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。
位相グラジェント２の投入もしくはオン。 ８ 位相グラジェント１および２の遮断もしくはオ
フ。読取りグラジェントはオン状態に留まる。 ９ 読取りグラジェントを振幅＋４．５ｍＴ／ｍに
反転。 １０ 読取りグラジェントはオン状態に残す。読取り
グラジェントの反転により発生されるグラジェントエコ
ー信号のサンプリングおよび２５ｋＨｚのスペクトル幅
を有するプローブの直角位相検出によるそれぞれ１２８
個の「実」および「仮想」データの収集（標本化周期は
２０ｋＨｚのサンプリングレートに対応し２０マイクロ
秒である）。 １１ 読取りグラジェントの遮断・データ収集の終
了。 ６ａ〜１１ａ：シーケンス６〜１１の（ｎ−１）回の繰
返し。−５．０乃至＋５．０ｍＴ／ｍのｎ個の異なった
振幅（この場合ｎ＝１２８で合計１２８回シーケンス６
〜１１を繰返し実施する。位相グラジェント２はシーケ
ンス６〜１１のｎ回の実施で同じ振幅を有している。 １２ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使
用されている装置において技術的に条件付けられる。こ
こで用いられている装置においては、コンピュータの利
用可能な主メモリは１２８Ｋに制限されているので、こ
のプロセスは約１５０ミリ秒続く。中断においては、区
間０〜５で設定される平衡状態の新たな設定が要求され
る。このシーケンスは「０」に跳躍して戻る。最適化さ
れた装置においては、収集されたデータは直接事後処理
される。この場合には、区間１２は省略され、したがっ
てシーケンスは区間６に戻る。１２ａ 全シーケンス
「０」〜「１２」の（ｋ−１）回の繰返し。シーケンス
「０」〜「１２」は−５．０〜＋５．０ｍＴ／ｍの位相
グラジェント２のｋ個の異なった振幅で合計ｋ回（１２
８回）実施する。 【００７２】最適化された装置においては、全シーケン
スは、合計ｎ×ｋ×（区間６−１１の期間）＝２２１秒
の期間を有する。この実施例においては、この期間は、
（ｎ＋ｍ）×（区間６−１１）＋（区間１２）×ｋ＝２
５４秒である。二次元の個々の画像のスライス厚は１ｍ
ｍであり、画像分解能（画素の大きさ）は１ｍｍ×１ｍ
ｍである。 【００７３】実施例２ ｍ個のスライスからなる周期的運動を表示するために一
連の高速断層像からなるフィルムの撮影 図１１に従うパルスシーケンス（図６に類似）区間 備考 ０／１ トリガパルスの待ちループ。トリガパルスの受
信後区間２でシーケンスは始まる。 ２ スライスグラジェントのターンオン。振幅＝＋
５．０ｍＴ／ｍ。高周波周波数は所望のスライスにおけ
る所望の核、例えば、水素プロトンの共鳴周波数に設定
する。 ３ ガウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択
性高周波パルスを投入。この高周波パルスは、約３０゜
のフリップ角を有する。パルスの周波数スペクトルの半
値幅は約９０Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査
中一定である。 ４ スライスグラジェントの反転。振幅＝−５．０
ｍＴ／ｍ。区間６および７における読取りグラジェント
の予備処理として読取りグラジェントのターンオン。振
幅＝５．５ｍＴ／ｍ。位相グラジェントの投入もしくは
ターンオン。このプロセスはシーケンス２〜９のｎ回の
実行で同じ振幅で繰返される（この実施例ではｎ＝３
２）。シーケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−５．０ｍ
Ｔ／ｍ〜＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の異なった振幅（この
実施例ではｋ＝１２８）で位相グラジェントを１２８回
発生する。 ５ スライスグラジェントの遮断もしくはターンオ
フ。位相グラジェントのターンオフ。読取りグラジェン
トはオン状態に留まる。 ６ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５ｍ
Ｔ／ｍ。 ７ 読取りグラジェントはオン状態に留まる。エコ
ー信号のサンプリングおよび２５ｋＨｚのスペクトル幅
で得られたプローブの直角位相検出によるそれぞれ１２
８個の「実」データ点および「仮想」データ点の収集
（サンプリン期間＝２０マイクロ秒）。 ８ 読取りグラジェントの遮断もしくはターンオ
フ、データ収集の終了。シーケンスは、ｎ回区間２に跳
躍し得る。区間２においては、シーケンス２〜９の逐次
的な実行で、ｍ個の異なったスライスに対応する、ｍ個
の異なった高周波周波数が設定される。区間４における
位相グラジェントのターンオンは、同じ振幅でシーケン
ス２〜９のｎ回の実行で繰返される（この実施例ではｎ
＝３２）。全シーケンス０〜９のｋ回の繰返しで、−
５．０ｍＴ／ｍ〜＋５．０ｍＴ／ｍのｋ個の異なった振
幅を有する位相グラジェントを設定する。 ９ ｎ個のデータ集合の記憶。このプロセスは、使
用されている装置において技術的に制約を受ける。と言
うのは、ここで用いているコンピュータの主メモリに制
限があり、１５０ミリ秒のアクセス時間を必要とするか
らである。シーケンスは次いで、新しいトリガパルスの
ための待ちループの区間０に跳躍し戻る。このプロセス
はｍ回実施される。 【００７４】上のシーケンスで、トリガパルス後、時間
的間隔をおかずに、直ちに、ｎ（この実施例では、例え
ば、ｎ＝３２）の高速断層像（ｋ＝１２８に対応し１２
８×１２８の画素）の収集もしくは撮影が可能である。
第１番目の画像は、トリガパルス後７ミリ秒後に発生
し、そして、それに続く各画像は、第１番目の画像に対
し１７．２ミリ秒の間隔にある。 【００７５】ゲート検査（Ｇａｔｉｎｇ−Ｅｘｐｅｒｉ
ｍｅｎｔｅ）の場合、総合検査もしくは全体検査は、待
ちループ０／１なしで行われる。区間０のトリガパルス
は、この場合、ｋ個の異なった振幅を有する位相グラジ
ェントをオンし続けるのに用いられる。人体に対する検
査では、このシーケンスは、特に心臓のＥＫＧでトリガ
又はゲートするのが画像形成に特に適している。ｎ＝５
０で、約８５０ミリ秒内で、全心臓サイクルをサンプリ
ングすることができ、例えば、１２８又は２５６の、こ
のようなサンプルから、１つのスライスに対して、５０
の画像、あるいは、ｍ個のスライスに対して、５０／ｍ
個の画像をコンピュータにより形成もしくは再構成する
ことができる。 【００７６】実施例３ １個のスライスから実時間で運動、機能および像を観測
するために、一連の高速断層撮影から１枚のフィルムに
対するデータの収集 図１２のパルスシーケンス区間 備考 ０ スライスグラジェントのターンオフ。振幅＝−
５．０ｍＴ／ｍ。所望の観測スライスに対する高周波周
波数の設定。この周波数は、１個の異なった観測スライ
スを得るために、シーケンスのｋ回の実施において任意
に変えることができる（単一スライスフィルムでは１＝
１、多スライスフィルムでは１＝ｋ）。 １ スライスグラジェントは、オン状態に留まる。
ガウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択性高周波
パルスを投入もしくはオンにする。この高周波パルス
は、約３０゜のフリップ角を有する。パルスの周波数ス
ペルトルの半値幅は約９００Ｈｚである。パルスの位相
位置は、全検査中一定である。 ２ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パル
スを、例えば、水素プロトンの共鳴周波数とすることが
できる観測周波数に設定。スライスグラジェントの反
転。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間４，５における読取
りグラジェント予備処理のための読取りグラジェントの
ターンオン。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。 ３ スライスグラジェントのターンオフ。読取りグ
ラジェントはオン状態に留める。 ４ 読取りグラジェントの反転。振幅＝−４．５ｍ
Ｔ／ｍ。 ５ 読取りグラジェントはオン状態に留める。 ６ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。 ７ スライスグラジェントのオン。振幅＝５．０ｍ
Ｔ／ｍ。高周波周波数を所望の観測スライスに設定す
る。この周波数は、１個の異なった観測スライスを得る
ために、ｋ回のシーケンスの実行において任意に変える
ことができる（区間０参照）。 プログラムは、区間１でｍ回新たに始まる。シーケンス
１〜７は、ｍ回（ｍ＝３２）実行される。それにより、
スピン系は一定の平衡状態に達し、ここで用いられてい
る装置においては、技術上の理由から必要とされるグラ
ジエント磁場のコイル装置のための「予備」切換が行わ
れる。 ８ スライスグラジェントはオン状態に留める。ガ
ウス分布形状の包絡曲線を有する周波数選択性高周波パ
ルスのターンオン。この高周波パルスは３０゜のフリッ
プ角を有する。パルスの周波数スペクトルの半値幅は、
約９００Ｈｚである。パルスの位相位置は、全検査中一
定である。 ９ 高周波パルスの遮断もしくはオフ。高周波パル
スを、例えば、水素プロトンの周波数とすることができ
る観測周波数に設定する。スライスグラジェントの切
換。振幅＝−５．０ｍＴ／ｍ。区間１１および１２にお
ける読取りグラジェントの予備処理のための読取りグラ
ジェントのターンオン。振幅＝−５．５ｍＴ／ｍ。位相
グラジェントのターンオン。このプロセスは−５．０ｍ
Ｔ／ｍないし＋５．５ｍＴ／ｍの、ｎ個の異なった振幅
（この例では、ｎ＝１２８）でシーケンス７〜１３が繰
返し、合計１２８回実行される。 １０ スライスグラジェントの遮断。位相グラジェン
トの遮断。読取りグラジェントはオン状態に留める。 １１ 読取りグラジェントの反転。振幅＝＋４．５の
ｍＴ／ｍ。 １２ 読取りグラジェントはオン状態に留める。２５
ｋＨｚのスペクトル幅を用いて（サンプリング周期＝２
０マイクロ秒）直角位相検出でそれぞれ１２８個の
「実」および「仮想」データの収集。 １３ 読取りグラジェントの遮断もしくはオフ。デー
タ収集の終了。 １４ スライスグラジェントのターンオフ。振幅＝
５．０のｍＴ／ｍ。高周波周波数を所望の観測スライス
に設定。この高周波周波数は、シーケンスのｋ回の実行
に当たって区間０に対応して変えられる。シーケンス
は、ｎ回区間８に戻る。 １５ ｎ個のデータ集合の記憶。 【００７７】段階および区間１５は、約１５０ミリ秒を
必要とし、用いられる装置に依存する。と言うのは、コ
ンピュータの主メモリに限界があるからである。中断に
際して、区間１〜７で設定される平衡状態の新しい設定
が要求される。従って、シーケンスは、ｎ個の画像を収
集するために、ｎ回区間０に跳躍し戻る。最適化された
装置においては、収集されたデータは、直ぐに事後処理
される。その場合には、区間もしくはステップ１５は省
略され、従って、シーケンスは、直ちに区間８から行う
ことができる。 【００７８】図１８〜図２３は、人間の手の一連の撮影
から選択された画像を示す。該画像は、実施例１および
図１０に示した高速３次元画像形成装置に従って得られ
たデータから形成されたものである。全測定時間は４秒
であり、空間分解能は、１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍに対応
して、１２８×１２８×１２８画素である。図には、腱
の領域（画像番号８〜１１）、筋肉および関節（画像番
号１４〜１７）ならびに中手骨（画像番号２３〜２６）
の領域における水平断層像が示してある。 【００７９】図１４〜図１７は、２つの相続く画像間に
６秒の時間的間隔をおいて撮影したＮＭＲ断層像から選
択された画像を示す。０．２５ｍ ｍｏｌ／ｋｇ Ｇｄ
（ＤＴＰＡ）の投与後における、兎の腎機能が示して
ある。左側の腎臓には、腫瘍がある。個々の画像の測定
時間は、２．２秒であった。この時間は、２つの撮影の
平均時間である。また、空間分解能は、１２８×１２８
画素であり、スライス厚は４ｍｍである。 【００８０】上述の実施例は、種々の仕方で変更および
適応が可能である。既に、ＲＦ−パルスのフリップ角を
変えることにより、Ｔ１−コントラストを制御できるこ
とは述べた。グラジェントエコーの読取り時間を変える
ことにより、Ｔ２ ＊−コントラストを変えることができ
る。 【００８１】さらに、１つまたは２、３の個所（その数
は、分割検査または測定プロセスの数の約１０％よりも
少なくするのが有利である）、例えば、データ収集が行
われていない平衡設定シーケンスと本来の測定シーケン
スとの間、或いは、１６または３２の分割投影の測定
後、例えば、９０゜−パルス、１８０゜−パルスまたは
ＣＨＥＳＳパルスとすることができる、「特別」な高周
波パルスを作用させることにより、コントラストを制御
することが可能である。 【００８２】同様にして、グラジェントの不在下で、９
０゜のフリップ角を有する追加の周波数選択高周波パル
スを使用することにより、全検査過程中の高周波部分パ
ルスの数に比して、少なくとも選択された個所の前、お
よび／または、その個所で「化学シフト」で強調された
断層画像のためのデータを得ることができる。 【００８３】所望の断層画像のスライス平面外の磁化に
作用したり、全検査過程中の選択された時点で作用する
追加の高周波パルス、および／または、高周波パルスパ
ケットを用いることにより、流れ降下（リフロー減少）
を抑圧することができる。これによれば、例えば、測定
中のスライスに流入する血液を明るく表示することがで
きる。この場合、例えば、所謂ＤＡＮＴＥパルス列また
は適当なプロフィール（高周波成分を有する選択性パル
スを使用して、関心スライス外の全てのスピンを飽和
し、血液が測定スライス内に流入している場合でも、画
像に表示しないようにすることができる。 【００８４】特に有利な負荷パルス列は、回転座標系の
（−Ｘ′）方向におけるスライス選択４５゜−高周波パ
ルス（＋Ｘ′）方向における非選択９０゜−高周波パル
スおよび（−Ｘ′）方向におけるスライス選択４５゜−
高周波パルスからなる。 【００８５】分割検査毎に大きくなるフリップ角を用
い、平衡状態を設定するための空き分割検査で要求せ
ず、特に、多スライス断層像用のデータを得るのに適し
ている検査においては、例えば、Ｔ１／ＴＲ＝４０（但
しＴＲ＝分割検査の繰返し時間）に対し、次のようなフ
リップ角を使用することができる。 【００８６】分割検査番号 フリップ角（度） １ ７．５ １０ ８．１ ２０ ８．７ ３０ ９．４ ４０ １０．０ ５０ １０．７ ６０ １１．５ ７０ １２．２ ８０ １３．２ ９０ １４．２ １００ １５．６ １１０ １７．４ １２０ ２０．５ １３０ ２８．１ 明細書中で述べた値は、単なる例であり、一般に考察の
対象となる大きさの表示に過ぎないものと理解された
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。 【図２】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。 【図３】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図４】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図５】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図６】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図７】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図８】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図９】投影再構成法による断層撮像のためのデータを
発生する本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図１０】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。 【図１１】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。 【図１２】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。 【図１３】本発明の装置を実施するのに用いることがで
きるＮＭＲ装置の概略図。 【図１４】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１５】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１６】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１７】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１８】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図１９】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２０】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２１】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２２】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２３】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【符号の説明】 １０ 測定ヘッド １２ 電源部 １４ 制御装置 １６ 磁石 １８，２０，２２ グラジエント磁場コイル ２４ 高周波（ＲＦ）コイル Ｔ１ スピン−格子−緩和時間
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。 【図２】透過断層撮像のためのデータを発生する本発明
の装置の実施例の分割検査ダイヤグラム。 【図３】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図４】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図５】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図６】スライス別断層画像のためのデータを発生する
本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図７】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図８】三次元断層撮像のためのデータを発生する本発
明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図９】投影再構成法による断層撮像のためのデータを
発生する本発明装置の実施例の対応のダイヤグラム。 【図１０】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。 【図１１】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。 【図１２】本発明の特に有利な実施例を示すダイヤグラ
ム。 【図１３】本発明の装置を実施するのに用いることがで
きるＮＭＲ装置の概略図。 【図１４】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１５】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１６】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１７】図１２による装置で得られる一連の生物の形
態を表わす写真。 【図１８】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図１９】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２０】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２１】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２２】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【図２３】図１０に示した装置で得られる一連の生物の
形態を表わす写真。 【符号の説明】 １０ 測定ヘッド １２ 電源部 １４ 制御装置 １６ 磁石 １８，２０，２２ グラジエント磁場コイル ２４ 高周波（ＲＦ）コイル Ｔ１ スピン−格子−緩和時間
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フロントページの続き
(73)特許権者 390040420
Ｂｅｒｌｉｎ，ＢＲＤ
(72)発明者 デイーター マツトヘイ
ドイツ連邦共和国 ゲツチンゲン ハン
センシユトラーセ 17
(72)発明者 ヴオルフガング ヘーニケ
ドイツ連邦共和国 ゲツチンゲン ガル
テンシユトラーセ ３
(72)発明者 クラウスーデイートマル メーアホルト
ドイツ連邦共和国 ゲツチンゲン ブル
ネンガツセ ２
(56)参考文献 特表 昭57−500707（ＪＰ，Ａ)
ＮＥＵＲＯＲＡＤＩＯＬＯＧＹ
（1981），ＶＯＬ．21，Ｐ．239−244
ＰＨＹＳ．ＭＥＤ．ＢＩＯＬ．，ＶＯ
Ｌ．26，ＮＯ．５，Ｐ．851−856
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−緩
和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊
を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のス
ピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ（ステップｄ）
と、そのつど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し
期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間
の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当小
さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段とを有することを特
徴とするスピン共鳴装置。 ２．制御装置（１４）は、高周波パルスのフリップ角を
最大でも５０゜に制御する手段を有する請求項１記載の
スピン共鳴装置。 ３．制御装置（１４）は、高周波パルスのフリップ角を
最大でも３０゜に制御する手段を有する請求項１記載の
スピン共鳴装置。 ４．制御装置（１４）は、高周波パルスのフリップ角を
最大でも２５゜に制御する手段を有する請求項１記載の
スピン共鳴装置。 ５．制御装置（１４）は、高周波パルスのフリップ角を
最大でも１０゜に制御する手段を有する請求項１記載の
スピン共鳴装置。 ６．制御装置（１４）は、読取りグラジエントのスイッ
チオフ時点と直ぐ次の高周波パルスの印加時点との間の
時間間隔を最大でも２０ｍｓに制御する手段を有する請
求項１記載のスピン共鳴装置。 ７．制御装置（１４）は、読取りグラジエントのスイッ
チオフ時点と直ぐ次の高周波パルスの印加時点との間の
時間間隔を最大でも１０ｍｓに制御する手段を有する請
求項１記載のスピン共鳴装置。 ８．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−緩
和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊
を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のス
ピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、 前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号を発生
する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り
返し期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点と
の間の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相
当小さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）各周期内で、前記高周波パルスの開始時点（ステッ
プａ））と、第１の読み取りグラジエントの反転時点
（ステップｃ）ｂｂ））との間の時間間隔が実効−スピ
ン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊の１倍と３倍との間にある
ように制御する手段を有することを特徴とするスピン共
鳴装置。 ９．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−緩
和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２ ＊
を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のス
ピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から所定のフリップ角だけ回転する高
周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ（ステップｄ）
と、そのつど直ぐ次の、ステップａ）〜ｄ）の繰り返し
期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間
の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当小
さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）第１のエンコードグラジエントとして、高周波パル
スの印加の間、スライスグラジエント（Ｇ−スライス）
を作用させ、該スライスグラジエントを、高周波パルス
の終了後反転して、データ収集の前にスイッチオフする
ように制御する手段と、 Ｉ）第２のエンコードグラジエントとして、位相グラジ
エント（Ｇ−位相）を作用させ、該位相グラジエントを
高周波パルスの後に印加して、グラジエントエコーの検
出の開始前にスイッチオフするように制御する手段とを
有することを特徴とするスピン共鳴装置。 １０．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−
緩和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２
＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用の
スピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返
し期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との
間の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当
小さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）位相グラジエントとして２つの位相グラジエント
（Ｇ−位相１；Ｇ−位相２）を作用させるように制御す
る手段と、 Ｉ）ステップｅ）による繰返しを、所定数（ｎ）回、段
階変化する第１位相グラジエント（Ｇ−位相１）及び第
２の一定位相グラジエント（Ｇ−位相２）で行い、それ
から、当該各ステップ系列全てを、第２の所定数（ｋ）
回、第２の位相グラジエント（Ｇ−位相２）を段階変化
させて行うように制御する手段とを有することを特徴と
するスピン共鳴装置。 １１．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−
緩和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２
＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用の
スピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇスライス、Ｇ−
グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の開
始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り返すように構
成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返
し期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との
間の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当
小さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）エンコードグラジエントとして、スライスグラジエ
ント（Ｇ−スライス）を高周波パルス（ＲＦ）の印加の
間対象領域に作用させ、該スライスグラジエント（Ｇ−
スライス）の極性を高周波パルスの終了後反転させ、グ
ラジエントエコーの検出の開始前にスイッチオフするよ
うに制御する手段と、 Ｉ）２つの読取りグラジエントを作用させ、該読取りグ
ラジエントの振幅は、前記読取りグラジエントの極性の
反転の前の作用期間と該極性反転後の読取り期間との間
で、夫々ステップｅ）の繰り返し毎に相互に反対方向に
段階的に変化するように制御する手段とを有することを
特徴とするスピン共鳴装置。 １２．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−
緩和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２
＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用の
スピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転される読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップを繰り返すように構成した装置
において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返
し期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との
間の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当
小さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）少なくとも、ステップａ）〜ｄ）を数回繰返す際、
当該繰返し毎に次第にフリップ角が大きくなるように制
御する手段を有することを特徴とするスピン共鳴装置。 １３．スピン−格子−緩和時間Ｔ１、スピン−スピン−
緩和時間Ｔ２及び実効−スピン−スピン−緩和時間Ｔ２
＊を有する核スピンを含む対象領域の局所分解検査用の
スピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇスライス、Ｇ−位相）が作用するように制御
し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）前記読取りグラジエントスイッチオフ後、所定時間
間隔で、前述のステップを繰り返すように構成した装置
において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返
し期間内での前記高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との
間の時間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当
小さな長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）第１の周期のステップａ）の系列の前に、ステップ
ａ）〜ｃ）ｄｄ）、ｄ）及びｅ）からなる予備系列を複
数回実行して、次の部分検査での読み取りグラジエント
の反転によって発生する各グラジエントエコー信号が各
検査毎にほぼ同じ大きさであるように制御する手段を有
することを特徴とするスピン共鳴装置。 １４．所定のスピン−格子−緩和時間Ｔ１、所定のスピ
ン−スピン−緩和時間Ｔ２及び所定の実効−スピン−ス
ピン−緩和時間Ｔ２＊を有する核スピンを含む対象領域
の局所分解検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を形成する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇスライス、Ｇ−
グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の開
始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）所定時間間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り
返すように構成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返
しの高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の所定の時
間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当小さな
長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）ステップａ）の前、及び／又はステップａ）〜ｄ）
の繰り返しの場合に、ステップｄ）と直ぐ次の繰り返し
のステップａ）との間の時間間隔内で、付加高周波を対
象に作用させる手段とを有することを特徴とするスピン
共鳴装置。 １５．付加高周波を作用させる手段は、この付加高周波
を９０゜−高周波パルスとして制御するように構成され
ている請求項１４記載のスピン共鳴装置。 １６．付加高周波を作用させる制御手段は、この付加高
周波を１８０゜−高周波パルスとして制御するように構
成されている請求項１４記載のスピン共鳴装置。 １７．付加高周波を作用させる制御手段は、この付加高
周波をＣＨＥＳＳ−高周波パルスとして制御するように
構成されている請求項１４記載のスピン共鳴装置。 １８．付加高周波を作用させる制御手段は、ステップ
ａ）〜ｄ）の繰り返しの最大でも１０％で付加高周波パ
ルスを作用させるように構成されている請求項１４記載
のスピン共鳴装置。 １９．所定のスピン−格子−緩和時間Ｔ１、所定のスピ
ン−スピン−緩和時間Ｔ２及び所定の実効−スピン−ス
ピン−緩和時間Ｔ２＊を有する核スピンを含む対象領域
の局所分解検査用のスピン共鳴装置であって、 Ａ）前記対象領域内に、スピンが所定方向（Ｚ−方向）
に配向される均一磁場（Ｂ０）を形成するための装置
（１６，２５）と、 Ｂ）前記対象領域に作用し、且つ、前記スピンを、その
つど、所定の方向から、所定のフリップ角だけ回転する
高周波パルス（ＲＦ）を発生するための装置（２４，３
０）と、 Ｃ）前記対象領域内に、相互にほぼ垂直な３つのグラジ
エント磁場を形成するための複数装置（１８，２０，２
２，２８）と、 Ｄ）スピン共鳴により発生された信号を受信するための
装置（２４）と、 Ｅ）前記高周波パルス発生装置（２４，３０）及び各グ
ラジエント磁場を形成する複数装置（１８，２０，２
２，２８）を制御するための制御装置（１４）を有して
おり、前記制御装置（１４）は、スピン共鳴データ信号
を発生する一周期の間、 ａ）前記対象領域に前記スピンを前記所定方向から所定
フリップ角だけ回転させる高周波パルス（ＲＦ）が作用
するように制御し、 ｂ）前記対象領域に少なくとも一つのエンコードグラジ
エント（Ｇ−スライス、Ｇ−位相）が作用するように制
御し、 ｃ）前記高周波パルス（ＲＦ）の終了後、少なくとも一
回、以下のａａ），ｂｂ），ｃｃ），ｄｄ），ｅｅ）の
ステップを実施するように制御する、即ち、 ａａ）少なくとも一つの、所定極性の読取りグラジエン
ト（Ｇ−読取り）を、所定作用期間中、前記対象領域に
作用させ、 ｂｂ）グラジエントエコー信号を発生するために、読取
りグラジエントの極性を反転し、 ｃｃ）前記反転された読取りグラジエントを所望の読取
り期間中持続させ、 ｄｄ）前記エンコードグラジエント（Ｇ−スライス、Ｇ
−グラジエント）を、グラジエントエコー信号の検出の
開始前にスイッチオフし、 ｅｅ）前記反転により発生するグラジエントエコー信号
を、受信装置を用いて検出し、 ｄ）読取りグラジエントをスイッチオフし、 ｅ）所定時間間隔で、前述のステップａ）〜ｄ）を繰り
返すように構成した装置において、 制御装置（１４）は、 Ｆ）高周波パルス（ＲＦ）のフリップ角を７５゜よりも
小さく制御する手段と、 Ｇ）読取りグラジエントのスイッチオフ時点（ステップ
ｄ）と、そのつど直ぐ次のステップａ）〜ｄ）の繰り返
しの高周波パルス（ＲＦ）の印加時点との間の所定の時
間間隔をスピン−格子−緩和時間Ｔ１よりも相当小さな
長さ（≪Ｔ１）に制御する手段と、 Ｈ）第１のエンコードグラジエントとして、スライスグ
ラジエント（Ｇ−スライス）を高周波パルス印加の間作
用させて、当該高周波パルスを対象の所望のスライス平
面に作用させるように制御する手段と、 Ｉ）ステップａ）の前、及び／又はステップａ）〜ｄ）
の繰り返しの際にはステップｄ）と直ぐ次の繰り返しの
ステップａ）との間の時間間隔内で、所望の対象領域内
のスピンを、所望のスライス平面の外側では飽和させる
ために、所定の方向（Ｚ−方向）から回転させるように
制御する付加高周波を対象に作用させる制御手段とを有
することを特徴とするスピン共鳴装置。 ２０．付加高周波を作用させる制御手段は、当該付加高
周波パルスを非選択高周波パルスからなるＤＡＮＴＥ−
系列として作用させて、所望対象領域内のスピンを、所
望のスライス平面の外側では飽和させるために、所望の
方向（Ｚ−方向）から回転させるような周波数スペクト
ルが得られるように、当該パルスの間隔を選定するよう
に構成されている請求項１９記載のスピン共鳴装置。 ２１．付加高周波を作用させる制御手段は、所望対象領
域内のスピンを、所望のスライス平面の外側では飽和さ
せるために、所望の方向（Ｚ−方向）から回転させるよ
うなプロフィールを有する選択高周波パルスとして付加
高周波パルスを作用させるように構成されている請求項
１９記載のスピン共鳴装置。
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| JP8065072A Pending JPH08308810A (ja) | 1985-02-12 | 1996-02-15 | スピン共鳴データの高速取り込み方法及び局所分解検査用のスピン共鳴装置 |
| JP8065073A Expired - Lifetime JP2721331B2 (ja) | 1985-02-12 | 1996-02-15 | 核スピンを含む対象領域の局所分解検査用のスピン共鳴装置 |
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| JP8065072A Pending JPH08308810A (ja) | 1985-02-12 | 1996-02-15 | スピン共鳴データの高速取り込み方法及び局所分解検査用のスピン共鳴装置 |
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