JP2908380B2 - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - Google Patents
核磁気共鳴を用いた検査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核磁気共鳴現象を用い、
対象物体中の核スピンの密度分布あるいは緩和時間分布
などを非破壊的に求める検査装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、人体などの内部構造を非破壊的に
検査する方法として、Ｘ線ＣＴや超音波装置が広く利用
されて来ている。しかし最近、核磁気共鳴現象を用い同
様の検査を行なう試みが成功し、Ｘ線ＣＴや超音波装置
では得られない情報を取得できることが明らかになっ
た。 【０００３】核磁気共鳴装置は、対象とする核スピンか
ら発生する高周波磁場をコイルで検出し、それをもとに
核スピンの密度あるいは緩和時間を位置の関数として表
示するものである。従来まで提案されている方法には、
投影再構成法やフーリエ変換法などがあるが、いずれも
投影角度を変えるか、あるいはフェーズエンコード量を
変えて１００〜２００回位の測定を行ない、得られたデ
−タを計算機で処理し、元の核スピン分布を求めるもの
である。この場合、１回の測定が終了してから次の測定
に移るまでに、対象物体の縦緩和測時間程度待たなけれ
ばならず、測定の大部分がこのために費やされていた。 【０００４】これに対して、Ｇ．Ｊｏｈｎｓｏｎらはエ
コーを次々と形成し、横緩和時間Ｔ2よりも十分短い時
間内に全ての測定を完了する方法を提案した（Ｊ．Ｍａ
ｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．５４，３７４（１９８３）を参照の
こと)。即ち、信号読み出し傾斜磁場の反転を繰り返し
てエコーを次々と形成し、かつエコーとエコーとの間で
フェーズエンコードを行なうことにより、１回のシーケ
ンスで全てのフェーズエンコードに対応した信号を測定
するものである。しかし、この方法は重大な欠点があ
る。それは、傾斜磁場の反転により回復するのは印加し
た傾斜磁場によって生じた核スピンの位相分散だけであ
り、静磁場の不均一により生じたの位相分散は累積する
一方であるため、エコーが時間とともに次第に減衰して
行くことである。 【０００５】勿論、対象物体自身の横緩和時間Ｔ2に応
じた核スピンの横緩和による減衰は、どのような方法で
も回復不可能であるため、この減衰も加わる。例えば、
対象物体が生体である場合、部位にもよるが平均的Ｔ2
は１００ｍｓ程度である。一方、静磁場の不均一による
減衰は次に示す手順で計算できる。 【０００６】いま対象物体内で静磁場にΔＨの不均一が
あり、検査すべき絵素数がＮ2の時、厚さ方向の不均一
を無視する１絵素あたりの不均一ΔｈはΔＨ／Ｎで与え
られる。ところが、実際には断面像を得る場合は、厚さ
１ｃｍ程度のスライスに限定して信号を得る。このた
め、１絵素あたりの不均一は、このスライスの厚さ方向
での不均一が支配的となり、ΔＨ／Ｎより１桁高い値に
なると考えられる。 【０００７】そこで、Δｈ＝１０・ΔＨ／Ｎと置くと、
Δｈによる減衰の時定数（Ｔ2’とする）は、Ｔ2’＝２
／γΔＨとなる。ここでγは核磁気回転比である。従っ
て、静磁場強度Ｈ0が０．５Ｔ、不均一が１０ｐｐｍ、
Ｎ＝２５６とすると、プロトンに対してはＴ2’＝３８
ｍｓとなり、生体のＴ2に対して無視できない値となる
ことが分かる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上記した様に、傾斜磁
場の反転により次々とエコーを形成するＧ．Ｊｏｈｎｓ
ｏｎらの提案した方法では、静磁場の不均一による減衰
のために一連のデ−タを取得できない事態が生じるおそ
れがある。一方、１８０°ｒｆパルスを連続して照射し
て次々とエコーを形成する方法は、これらのｒｆパルス
が測定対象に悪影響を及ぼす（高周波磁場による加熱効
果等）、あるいは、１８０°ｒｆパルスの照射時間を確
保するためにエコー間の時間を長くせざるを得ない等の
欠点を有する。 【０００９】そこで本発明の目的は、静磁場の不均一に
よる減衰を受けず、かつｒｆパルスの連続照射で生じる
欠点をも解消して、複数のエコーを次々と形成し得る核
磁気共鳴を用いた検査方法及び装置を提供することにあ
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では所定の領域の核スピンを励起して、その
後複数のエコーを得るにあたり、１８０°高周波磁場パ
ルスの照射、あるは１８０°高周波磁場パルスの照射と
傾斜磁場の反転とを組み合わせて次々とエコー信号を発
生させる。即ち、本発明は、静磁場を発生する手段と、
前記静磁場に傾斜をつける傾斜磁場を発生する手段と、
検査対象に高周波磁場を印加する手段と、前記検査対象
からの核磁気共鳴信号を検出する手段と、前記傾斜磁場
を発生する手段と前記高周波磁場を印加する手段と前記
核磁気共鳴信号を検出する手段とを制御する制御手段を
有する核磁気共鳴を用いた検査装置において、前記制御
手段は、画像形成に必要なスピンエコー信号を得る一連
のシーケンスを、複数のスピンエコー信号を得る複数の
ブロックに分割して、最初のブロックについて、（１）
第１の方向の傾斜磁場と高周波磁場パルスとを印加して
前記検査対象の所定スライス内の核スピンを励起するこ
と、（２）前記高周波磁場パルスの印加から第１の所定
時間の経過後に、第２の方向の傾斜磁場を所定量印加す
ること、（３）前記高周波磁場パルスの印加から第２の
所定時間の経過後に、１８０°高周波磁場パルスを印加
すること、（４）前記１８０°高周波磁場パルスの印加
後であって、前記高周波磁場パルスの印加から第３の所
定時間の経過後までに第３の方向の傾斜磁場を所定量印
加し、前記核スピンへ所定の位相エンコード量を付与す
ること、（５）前記第２の方向の傾斜磁場を前記所定量
の２倍印加して、前記１８０°高周波磁場パルスの印加
後の前記第２の所定時間経過後にスピンエコー信号のピ
ーク値を出現させるとともに前記ピーク値を含めて前記
スピンエコー信号を計測すること、（６）前回に印加さ
れた前記１８０°高周波磁場パルスの印加より所定時間
の経過後に、前記１８０°高周波磁場パルスを印加する
こと、（７）次のスピンエコー信号が発生する前まで
に、前回に計測された前記スピンエコー信号を発生した
前記核スピンに付与された前記位相エンコード量とは異
なる位相エンコード量が前記次のスピンエコー信号を発
生する前記核スピンへ付与されるように、前記第３の方
向の傾斜磁場を印加すること、（８）前記第２の方向の
傾斜磁場を前記所定量の２倍印加して、前記所定時間の
経過後に印加された前記１８０°高周波磁場パルスの印
加後の前記第２の所定時間経過後に前記次のスピンエコ
ー信号のピーク値を出現させるとともに前記ピーク値を
含めて前記次のスピンエコー信号を計測すること、
（９）前記（６）から（８）をそれぞれのスピンエコー
信号を発生する前記核スピンへ異なった位相エンコード
量が付与されるようにして繰り返し実行し、それぞれの
スピンエコー信号を計測すること、の制御を行ない、前
記核スピンの横緩和による前記スピンエコー信号の減衰
が無視しえなくなった時点で、前記（６）から（８）の
繰り返しを中断し、待ち時間をはさんで前記（１）に戻
って次のブロックにおいて前記（１）から（９）を順次
実行することに特徴がある。 【００１１】 【作用】即ち本発明は、静磁場の不均一による信号の減
衰は、１８０°ｒｆパルスにより回復させることが可能
であるという事実を利用し、傾斜磁場の反転により累積
した位相分散が無視しえなくなった時点において、１８
０°ｒｆパルスを照射することによってそれを回復させ
るものである。このような走査を繰り返せば、静磁場の
不均一による信号減衰を最小限におさえ、静磁場不均一
に基づく画質劣化を防止し、しかもｒｆパルスの連続照
射による対象への悪影響や、シーケンスの長時間化を軽
減して多数のエコーを計測することが可能となる。 【００１２】なお、測定対象自身のＴ2による減衰は依
然として回復しない。これを考慮するなら、Ｔ2による
減衰が無視し得なくなった時点において、測定を中断
し、新しい磁化の回復を待って測定を繰り返す。ただ
し、この場合にはフェーズエンコードする量は繰り返し
間で均等ではなく、中断後の最初のエンコードに対して
は、それまでに印加したフェーズエンコード磁場の総和
に匹敵するフェーズエンコード磁場に次のエンコード磁
場を加えた磁場を印加しなければならない。勿論、この
方法によれば測定時間が長くなるが、その犠牲において
画質を向上させることが可能になるわけである。 【００１３】 【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を説明す
る。図１に本発明で用いる装置の構成を示す。制御装置
１は各装置へ種々の命令を一定のタイミングで出力す
る。高周波パルス発生器２の出力は電力増幅器３で増幅
され、コイル４を励振する。コイル４は同時に受信コイ
ルを兼用しており、信号成分は増幅器５を通り、検波器
６で検波後、信号処理装置７にで画像に変換される。高
周波パルス発生器２の他の出力は検波器６で直角位相検
波する時の基準信号として用いられる。ｚ方向及びｘ、
ｙ方向の傾斜磁場の発生は、それぞれコイル８、９、１
０で行ない、これらのコイルは増幅器１１、１２、１３
で駆動される。測定対象物１６はベッド１７上に横たわ
っており、ベッド１７は台１８上を移動する。 【００１４】図２に本発明の実施例の前提となる計測シ
ーケンスを示す。まず、９０°ｒｆパルスと傾斜磁場Ｇ
ｚとによりスライスを選択した後、区間１でＧｘ、Ｇｙ
を印加する。フェーズエンコードはＧｘにより行なう
が、Ｇｘの過渡応答の悪影響を除去するために、この区
間においてダミー磁場を印加しておく。続いて照射する
１８０°ｒｆパルスの後で印加するフェーズエンコード
は実質的には両者の差となるため、過渡応答によるエン
コード分は相殺される。従って、図３に示すように両者
の差は、同図斜線で示すように幅Δｔ、高さＧｘの矩形
波と見做すことができる。このような形状にエンコード
の増分を整えることは極めて有用である。 【００１５】それは、一連のシーケンスを複数ブロック
に分割し、最初のブロック終了後、次のブロックを始め
る時、それまで印加したフェーズエンコード磁場の総和
の次のステップに相当するフェーズエンコードを付与す
ることが著しく容易になるからである。ここに示したダ
ミー磁場は、次に照射する１８０°ｒｆパルスの直前に
も印加し、区間３における磁場と同様にその増分が矩形
波となるようにする。以後のシーケンスは、図２に示す
ように、区間２（実際には若干異なるが）を繰り返すこ
とになる。 【００１６】ただし、ここで重要な点は、ダミー磁場と
フェーズエンコード磁場との関係である。傾斜磁場が核
スピンに及ぼす効果は、１８０°ｒｆパルスにより逆の
働きをする性質があるため、図２の区間２の最初の部分
においては、傾斜磁場の時間積分は（数１）となり、実
質的にΔＳ1の磁場が印加されたのに等しい。 【００１７】 【数１】 ΔＳ1＝Ｓｂ−Ｓａ …（数１） 従って、最初の信号は、ΔＳ1によるエンコードを受け
たことになる。次に区間３では、（数２）となり、ΔＳ
1の２倍の磁場が符号反転して印加されたことになる。 【００１８】 【数２】 ΔＳ2＝Ｓｂ−Ｓａ−ΔＳ1＝２（Ｓａ−Ｓｂ）＝−２ΔＳ1 …（数２） 以後は、３ΔＳ1、−４ΔＳ1、５ΔＳ1、……のように
繰り返す。このシーケンスでは、静磁場の不均一による
減衰が１８０°パルス毎に回復させられるが、測定対象
自身の横緩和Ｔ2による減衰は次第に蓄積するだけであ
る。そのため、Ｔ2による減衰が無視し得なくなった時
点において、新しいブロックへと移らなければならな
い。この時、前述したように、それまでに印加したフェ
ーズエンコード磁場の総和の次のステップに相当するフ
ェーズエンコードを付与することから新しいブロックを
始める。 【００１９】なお、第１の方向の傾斜磁場はＧｚ、第２
の方向の傾斜磁場はＧｙ、第３の方向の傾斜磁場はＧｘ
である。 【００２０】図４は、その最初のステップに対するシー
ケンスを示す。それまでに印加した磁場の時間積分をｎ
ΔＳ（ただし、１８０°ｒｆパルスによる符号反転を考
慮）とすると、（数３）で示される関係を満足するよう
に、ｔ1〜ｔ4を選択すればよい（左辺の積分∫Ｇｘｄｔ
の範囲はｔ＝ｔ1〜ｔ2、積分∫Ｇｘｄｔ’の範囲はｔ’
＝ｔ3〜ｔ4である）。以後のシーケンスは、図２の区間
２に示すものと同じである。 【００２１】 【数３】 ∫Ｇｘｄｔ−∫Ｇｘｄｔ’＝（ｎ＋１）ΔＳ …（数３） 本発明の実施例を図５に示す。このシーケンスは、図２
にて説明したブロック毎に分割され、各ブロックで複数
のエコーを得るシーケンスを基本とし、その複数のエコ
ーを形成するのに、１８０°パルスと傾斜磁場の反転を
組み合わせたものである。即ち、１８０°パルスを図２
に示すように連続して照射することには、場合によって
は測定対象に悪影響を及ぼすのみならず、エコー間の時
間が長くなるという欠点がある。また、図２のシーケン
スでは、１８０°パルス毎にｚ方向に厚みを持つスライ
スの選択が繰り返されるが、そのスライス選択の特性が
理想的でない限り、実質的なスライス厚さが次第に減少
し、これによっても後のエコーほど信号が減衰する。 【００２２】それに対して、図５に示すように１８０°
パルスと傾斜磁場Ｇｙの反転の組み合わせを用いれば、
同じ数のエコーを得るのに１８０°パルスの数が減少
し、上記の欠点を解消できる。しかも図中の２回目の１
８０°パルス以後の第４、第５、第６エコー（図では省
略）では、その２回目の１８０°パルスの印加により次
第に静磁場の不均一による位相分散が回復してくるの
で、この位相分散による信号減衰分は回復する。従っ
て、解消できない対象自身の横緩和による信号減衰が無
視し得なくなるまで、この１８０°パルスと傾斜磁場の
反転の組み合わせによるパルス形成を繰り返す。 【００２３】なお、図５に示す例ではフェーズエンコー
ドするための磁場は、図６に示すように正負両極性を有
する磁場形状とする。これにより、図６の斜線部分の面
積は相殺し、その結果、フェーズエンコードに寄与する
磁場はΔｔＧｘとなり、先に述べたと同様にフェーズエ
ンコードの増分を矩形波とするこができる。１８０°パ
ルスと磁場反転の組み合わせ方は、被測定体のＴ2と静
磁場の不均一の大小関係で決まり、一般に静磁場の不均
一が大きい程、１８０°パルスの数を増やさなければな
らない。なお、図２および図５で照射する１８０°ｒｆ
パルスは、交互に位相を１８０°ずらすことにより、１
８０°ｒｆパルスの振幅の誤差により生じる信号の減衰
を低減させることができる。 【００２４】本発明の別の実施例を図７と図８に示す。
この実施例は、前述したブロック間の待ち時間を短縮す
る方法である。即ち、ブロックの終了した時点ｔｅに続
く区間において、それまでに付与された実効的なフェー
ズエンコード磁場と、信号のピーク以後に付与された傾
斜磁場の各々を相殺することにより、最後の測定で生じ
た核スピン間の位相分散を修復し、それを９０°ｒｆパ
ルスにより静磁場と同じ方向に強制的に向けてやるので
ある。この操作により、本来ならばあるブロックの測定
が完了してから測定対象の平均的Ｔ1程度の時間待たな
ければならないところを、９０°ｒｆパルスにより元に
戻した残留磁化の分だけ回復が早まり、ブロック間の待
ち時間を短縮することができる。 【００２５】 【発明の効果】本発明によれば、１８０°高周波磁場パ
ルスの照射、あるは１８０°高周波磁場パルスの照射と
傾斜磁場の反転とを組み合わせて次々とエコー信号を発
生させることにより、静磁場不均一に基づく画質劣化を
防止し、しかも高周波磁場の連続照射の悪影響も軽減
し、かつ測定時間を短縮することが可能になる。
対象物体中の核スピンの密度分布あるいは緩和時間分布
などを非破壊的に求める検査装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、人体などの内部構造を非破壊的に
検査する方法として、Ｘ線ＣＴや超音波装置が広く利用
されて来ている。しかし最近、核磁気共鳴現象を用い同
様の検査を行なう試みが成功し、Ｘ線ＣＴや超音波装置
では得られない情報を取得できることが明らかになっ
た。 【０００３】核磁気共鳴装置は、対象とする核スピンか
ら発生する高周波磁場をコイルで検出し、それをもとに
核スピンの密度あるいは緩和時間を位置の関数として表
示するものである。従来まで提案されている方法には、
投影再構成法やフーリエ変換法などがあるが、いずれも
投影角度を変えるか、あるいはフェーズエンコード量を
変えて１００〜２００回位の測定を行ない、得られたデ
−タを計算機で処理し、元の核スピン分布を求めるもの
である。この場合、１回の測定が終了してから次の測定
に移るまでに、対象物体の縦緩和測時間程度待たなけれ
ばならず、測定の大部分がこのために費やされていた。 【０００４】これに対して、Ｇ．Ｊｏｈｎｓｏｎらはエ
コーを次々と形成し、横緩和時間Ｔ2よりも十分短い時
間内に全ての測定を完了する方法を提案した（Ｊ．Ｍａ
ｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．５４，３７４（１９８３）を参照の
こと)。即ち、信号読み出し傾斜磁場の反転を繰り返し
てエコーを次々と形成し、かつエコーとエコーとの間で
フェーズエンコードを行なうことにより、１回のシーケ
ンスで全てのフェーズエンコードに対応した信号を測定
するものである。しかし、この方法は重大な欠点があ
る。それは、傾斜磁場の反転により回復するのは印加し
た傾斜磁場によって生じた核スピンの位相分散だけであ
り、静磁場の不均一により生じたの位相分散は累積する
一方であるため、エコーが時間とともに次第に減衰して
行くことである。 【０００５】勿論、対象物体自身の横緩和時間Ｔ2に応
じた核スピンの横緩和による減衰は、どのような方法で
も回復不可能であるため、この減衰も加わる。例えば、
対象物体が生体である場合、部位にもよるが平均的Ｔ2
は１００ｍｓ程度である。一方、静磁場の不均一による
減衰は次に示す手順で計算できる。 【０００６】いま対象物体内で静磁場にΔＨの不均一が
あり、検査すべき絵素数がＮ2の時、厚さ方向の不均一
を無視する１絵素あたりの不均一ΔｈはΔＨ／Ｎで与え
られる。ところが、実際には断面像を得る場合は、厚さ
１ｃｍ程度のスライスに限定して信号を得る。このた
め、１絵素あたりの不均一は、このスライスの厚さ方向
での不均一が支配的となり、ΔＨ／Ｎより１桁高い値に
なると考えられる。 【０００７】そこで、Δｈ＝１０・ΔＨ／Ｎと置くと、
Δｈによる減衰の時定数（Ｔ2’とする）は、Ｔ2’＝２
／γΔＨとなる。ここでγは核磁気回転比である。従っ
て、静磁場強度Ｈ0が０．５Ｔ、不均一が１０ｐｐｍ、
Ｎ＝２５６とすると、プロトンに対してはＴ2’＝３８
ｍｓとなり、生体のＴ2に対して無視できない値となる
ことが分かる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上記した様に、傾斜磁
場の反転により次々とエコーを形成するＧ．Ｊｏｈｎｓ
ｏｎらの提案した方法では、静磁場の不均一による減衰
のために一連のデ−タを取得できない事態が生じるおそ
れがある。一方、１８０°ｒｆパルスを連続して照射し
て次々とエコーを形成する方法は、これらのｒｆパルス
が測定対象に悪影響を及ぼす（高周波磁場による加熱効
果等）、あるいは、１８０°ｒｆパルスの照射時間を確
保するためにエコー間の時間を長くせざるを得ない等の
欠点を有する。 【０００９】そこで本発明の目的は、静磁場の不均一に
よる減衰を受けず、かつｒｆパルスの連続照射で生じる
欠点をも解消して、複数のエコーを次々と形成し得る核
磁気共鳴を用いた検査方法及び装置を提供することにあ
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では所定の領域の核スピンを励起して、その
後複数のエコーを得るにあたり、１８０°高周波磁場パ
ルスの照射、あるは１８０°高周波磁場パルスの照射と
傾斜磁場の反転とを組み合わせて次々とエコー信号を発
生させる。即ち、本発明は、静磁場を発生する手段と、
前記静磁場に傾斜をつける傾斜磁場を発生する手段と、
検査対象に高周波磁場を印加する手段と、前記検査対象
からの核磁気共鳴信号を検出する手段と、前記傾斜磁場
を発生する手段と前記高周波磁場を印加する手段と前記
核磁気共鳴信号を検出する手段とを制御する制御手段を
有する核磁気共鳴を用いた検査装置において、前記制御
手段は、画像形成に必要なスピンエコー信号を得る一連
のシーケンスを、複数のスピンエコー信号を得る複数の
ブロックに分割して、最初のブロックについて、（１）
第１の方向の傾斜磁場と高周波磁場パルスとを印加して
前記検査対象の所定スライス内の核スピンを励起するこ
と、（２）前記高周波磁場パルスの印加から第１の所定
時間の経過後に、第２の方向の傾斜磁場を所定量印加す
ること、（３）前記高周波磁場パルスの印加から第２の
所定時間の経過後に、１８０°高周波磁場パルスを印加
すること、（４）前記１８０°高周波磁場パルスの印加
後であって、前記高周波磁場パルスの印加から第３の所
定時間の経過後までに第３の方向の傾斜磁場を所定量印
加し、前記核スピンへ所定の位相エンコード量を付与す
ること、（５）前記第２の方向の傾斜磁場を前記所定量
の２倍印加して、前記１８０°高周波磁場パルスの印加
後の前記第２の所定時間経過後にスピンエコー信号のピ
ーク値を出現させるとともに前記ピーク値を含めて前記
スピンエコー信号を計測すること、（６）前回に印加さ
れた前記１８０°高周波磁場パルスの印加より所定時間
の経過後に、前記１８０°高周波磁場パルスを印加する
こと、（７）次のスピンエコー信号が発生する前まで
に、前回に計測された前記スピンエコー信号を発生した
前記核スピンに付与された前記位相エンコード量とは異
なる位相エンコード量が前記次のスピンエコー信号を発
生する前記核スピンへ付与されるように、前記第３の方
向の傾斜磁場を印加すること、（８）前記第２の方向の
傾斜磁場を前記所定量の２倍印加して、前記所定時間の
経過後に印加された前記１８０°高周波磁場パルスの印
加後の前記第２の所定時間経過後に前記次のスピンエコ
ー信号のピーク値を出現させるとともに前記ピーク値を
含めて前記次のスピンエコー信号を計測すること、
（９）前記（６）から（８）をそれぞれのスピンエコー
信号を発生する前記核スピンへ異なった位相エンコード
量が付与されるようにして繰り返し実行し、それぞれの
スピンエコー信号を計測すること、の制御を行ない、前
記核スピンの横緩和による前記スピンエコー信号の減衰
が無視しえなくなった時点で、前記（６）から（８）の
繰り返しを中断し、待ち時間をはさんで前記（１）に戻
って次のブロックにおいて前記（１）から（９）を順次
実行することに特徴がある。 【００１１】 【作用】即ち本発明は、静磁場の不均一による信号の減
衰は、１８０°ｒｆパルスにより回復させることが可能
であるという事実を利用し、傾斜磁場の反転により累積
した位相分散が無視しえなくなった時点において、１８
０°ｒｆパルスを照射することによってそれを回復させ
るものである。このような走査を繰り返せば、静磁場の
不均一による信号減衰を最小限におさえ、静磁場不均一
に基づく画質劣化を防止し、しかもｒｆパルスの連続照
射による対象への悪影響や、シーケンスの長時間化を軽
減して多数のエコーを計測することが可能となる。 【００１２】なお、測定対象自身のＴ2による減衰は依
然として回復しない。これを考慮するなら、Ｔ2による
減衰が無視し得なくなった時点において、測定を中断
し、新しい磁化の回復を待って測定を繰り返す。ただ
し、この場合にはフェーズエンコードする量は繰り返し
間で均等ではなく、中断後の最初のエンコードに対して
は、それまでに印加したフェーズエンコード磁場の総和
に匹敵するフェーズエンコード磁場に次のエンコード磁
場を加えた磁場を印加しなければならない。勿論、この
方法によれば測定時間が長くなるが、その犠牲において
画質を向上させることが可能になるわけである。 【００１３】 【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を説明す
る。図１に本発明で用いる装置の構成を示す。制御装置
１は各装置へ種々の命令を一定のタイミングで出力す
る。高周波パルス発生器２の出力は電力増幅器３で増幅
され、コイル４を励振する。コイル４は同時に受信コイ
ルを兼用しており、信号成分は増幅器５を通り、検波器
６で検波後、信号処理装置７にで画像に変換される。高
周波パルス発生器２の他の出力は検波器６で直角位相検
波する時の基準信号として用いられる。ｚ方向及びｘ、
ｙ方向の傾斜磁場の発生は、それぞれコイル８、９、１
０で行ない、これらのコイルは増幅器１１、１２、１３
で駆動される。測定対象物１６はベッド１７上に横たわ
っており、ベッド１７は台１８上を移動する。 【００１４】図２に本発明の実施例の前提となる計測シ
ーケンスを示す。まず、９０°ｒｆパルスと傾斜磁場Ｇ
ｚとによりスライスを選択した後、区間１でＧｘ、Ｇｙ
を印加する。フェーズエンコードはＧｘにより行なう
が、Ｇｘの過渡応答の悪影響を除去するために、この区
間においてダミー磁場を印加しておく。続いて照射する
１８０°ｒｆパルスの後で印加するフェーズエンコード
は実質的には両者の差となるため、過渡応答によるエン
コード分は相殺される。従って、図３に示すように両者
の差は、同図斜線で示すように幅Δｔ、高さＧｘの矩形
波と見做すことができる。このような形状にエンコード
の増分を整えることは極めて有用である。 【００１５】それは、一連のシーケンスを複数ブロック
に分割し、最初のブロック終了後、次のブロックを始め
る時、それまで印加したフェーズエンコード磁場の総和
の次のステップに相当するフェーズエンコードを付与す
ることが著しく容易になるからである。ここに示したダ
ミー磁場は、次に照射する１８０°ｒｆパルスの直前に
も印加し、区間３における磁場と同様にその増分が矩形
波となるようにする。以後のシーケンスは、図２に示す
ように、区間２（実際には若干異なるが）を繰り返すこ
とになる。 【００１６】ただし、ここで重要な点は、ダミー磁場と
フェーズエンコード磁場との関係である。傾斜磁場が核
スピンに及ぼす効果は、１８０°ｒｆパルスにより逆の
働きをする性質があるため、図２の区間２の最初の部分
においては、傾斜磁場の時間積分は（数１）となり、実
質的にΔＳ1の磁場が印加されたのに等しい。 【００１７】 【数１】 ΔＳ1＝Ｓｂ−Ｓａ …（数１） 従って、最初の信号は、ΔＳ1によるエンコードを受け
たことになる。次に区間３では、（数２）となり、ΔＳ
1の２倍の磁場が符号反転して印加されたことになる。 【００１８】 【数２】 ΔＳ2＝Ｓｂ−Ｓａ−ΔＳ1＝２（Ｓａ−Ｓｂ）＝−２ΔＳ1 …（数２） 以後は、３ΔＳ1、−４ΔＳ1、５ΔＳ1、……のように
繰り返す。このシーケンスでは、静磁場の不均一による
減衰が１８０°パルス毎に回復させられるが、測定対象
自身の横緩和Ｔ2による減衰は次第に蓄積するだけであ
る。そのため、Ｔ2による減衰が無視し得なくなった時
点において、新しいブロックへと移らなければならな
い。この時、前述したように、それまでに印加したフェ
ーズエンコード磁場の総和の次のステップに相当するフ
ェーズエンコードを付与することから新しいブロックを
始める。 【００１９】なお、第１の方向の傾斜磁場はＧｚ、第２
の方向の傾斜磁場はＧｙ、第３の方向の傾斜磁場はＧｘ
である。 【００２０】図４は、その最初のステップに対するシー
ケンスを示す。それまでに印加した磁場の時間積分をｎ
ΔＳ（ただし、１８０°ｒｆパルスによる符号反転を考
慮）とすると、（数３）で示される関係を満足するよう
に、ｔ1〜ｔ4を選択すればよい（左辺の積分∫Ｇｘｄｔ
の範囲はｔ＝ｔ1〜ｔ2、積分∫Ｇｘｄｔ’の範囲はｔ’
＝ｔ3〜ｔ4である）。以後のシーケンスは、図２の区間
２に示すものと同じである。 【００２１】 【数３】 ∫Ｇｘｄｔ−∫Ｇｘｄｔ’＝（ｎ＋１）ΔＳ …（数３） 本発明の実施例を図５に示す。このシーケンスは、図２
にて説明したブロック毎に分割され、各ブロックで複数
のエコーを得るシーケンスを基本とし、その複数のエコ
ーを形成するのに、１８０°パルスと傾斜磁場の反転を
組み合わせたものである。即ち、１８０°パルスを図２
に示すように連続して照射することには、場合によって
は測定対象に悪影響を及ぼすのみならず、エコー間の時
間が長くなるという欠点がある。また、図２のシーケン
スでは、１８０°パルス毎にｚ方向に厚みを持つスライ
スの選択が繰り返されるが、そのスライス選択の特性が
理想的でない限り、実質的なスライス厚さが次第に減少
し、これによっても後のエコーほど信号が減衰する。 【００２２】それに対して、図５に示すように１８０°
パルスと傾斜磁場Ｇｙの反転の組み合わせを用いれば、
同じ数のエコーを得るのに１８０°パルスの数が減少
し、上記の欠点を解消できる。しかも図中の２回目の１
８０°パルス以後の第４、第５、第６エコー（図では省
略）では、その２回目の１８０°パルスの印加により次
第に静磁場の不均一による位相分散が回復してくるの
で、この位相分散による信号減衰分は回復する。従っ
て、解消できない対象自身の横緩和による信号減衰が無
視し得なくなるまで、この１８０°パルスと傾斜磁場の
反転の組み合わせによるパルス形成を繰り返す。 【００２３】なお、図５に示す例ではフェーズエンコー
ドするための磁場は、図６に示すように正負両極性を有
する磁場形状とする。これにより、図６の斜線部分の面
積は相殺し、その結果、フェーズエンコードに寄与する
磁場はΔｔＧｘとなり、先に述べたと同様にフェーズエ
ンコードの増分を矩形波とするこができる。１８０°パ
ルスと磁場反転の組み合わせ方は、被測定体のＴ2と静
磁場の不均一の大小関係で決まり、一般に静磁場の不均
一が大きい程、１８０°パルスの数を増やさなければな
らない。なお、図２および図５で照射する１８０°ｒｆ
パルスは、交互に位相を１８０°ずらすことにより、１
８０°ｒｆパルスの振幅の誤差により生じる信号の減衰
を低減させることができる。 【００２４】本発明の別の実施例を図７と図８に示す。
この実施例は、前述したブロック間の待ち時間を短縮す
る方法である。即ち、ブロックの終了した時点ｔｅに続
く区間において、それまでに付与された実効的なフェー
ズエンコード磁場と、信号のピーク以後に付与された傾
斜磁場の各々を相殺することにより、最後の測定で生じ
た核スピン間の位相分散を修復し、それを９０°ｒｆパ
ルスにより静磁場と同じ方向に強制的に向けてやるので
ある。この操作により、本来ならばあるブロックの測定
が完了してから測定対象の平均的Ｔ1程度の時間待たな
ければならないところを、９０°ｒｆパルスにより元に
戻した残留磁化の分だけ回復が早まり、ブロック間の待
ち時間を短縮することができる。 【００２５】 【発明の効果】本発明によれば、１８０°高周波磁場パ
ルスの照射、あるは１８０°高周波磁場パルスの照射と
傾斜磁場の反転とを組み合わせて次々とエコー信号を発
生させることにより、静磁場不均一に基づく画質劣化を
防止し、しかも高周波磁場の連続照射の悪影響も軽減
し、かつ測定時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する核磁気共鳴検査装置の概略構
成図。 【図２】本発明の実施例の前提となる方法のパルス系列
を示す図。 【図３】図２の一部を詳細に示す図。 【図４】図２で示したブロックの次のブロックのパルス
系列を示す図。 【図５】本発明の実施例の方法のパルス系列を示す図。 【図６】図５の一部を詳細に示す図。 【図７】本発明の別の実施例の方法のパルス系列を示す
図。 【図８】本発明のさらに別の実施例の方法のパルス系列
を示す図。 【符号の説明】 １…制御装置、２…高周波パルス発生器、４…励振、受
信用コイル、６…検波器、７…信号処理装置、８、９、
１０…傾斜磁場発生用コイル、１４…静磁場発生用コイ
ル、１６…測定対象物体、ｒｆ…高周波磁場パルス波
形、Ｇｚ…スライス選択用傾斜磁場波形、Ｇｘ…フェー
ズエンコード用傾斜磁場波形、Ｇｙ…読み出し、及びエ
コー形成用傾斜磁場波形。
成図。 【図２】本発明の実施例の前提となる方法のパルス系列
を示す図。 【図３】図２の一部を詳細に示す図。 【図４】図２で示したブロックの次のブロックのパルス
系列を示す図。 【図５】本発明の実施例の方法のパルス系列を示す図。 【図６】図５の一部を詳細に示す図。 【図７】本発明の別の実施例の方法のパルス系列を示す
図。 【図８】本発明のさらに別の実施例の方法のパルス系列
を示す図。 【符号の説明】 １…制御装置、２…高周波パルス発生器、４…励振、受
信用コイル、６…検波器、７…信号処理装置、８、９、
１０…傾斜磁場発生用コイル、１４…静磁場発生用コイ
ル、１６…測定対象物体、ｒｆ…高周波磁場パルス波
形、Ｇｚ…スライス選択用傾斜磁場波形、Ｇｘ…フェー
ズエンコード用傾斜磁場波形、Ｇｙ…読み出し、及びエ
コー形成用傾斜磁場波形。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 河野 秀樹
東京都国分寺市東恋ケ窪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61−62851（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−83041（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−67450（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−200145（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．静磁場を発生する手段と、前記静磁場に傾斜をつけ
る傾斜磁場を発生する手段と、検査対象に高周波磁場を
印加する手段と、前記検査対象からの核磁気共鳴信号を
検出する手段と、前記傾斜磁場を発生する手段と前記高
周波磁場を印加する手段と前記核磁気共鳴信号を検出す
る手段とを制御する制御手段を有する核磁気共鳴を用い
た検査装置において、前記制御手段は、画像形成に必要
なスピンエコー信号を得る一連のシーケンスを、複数の
スピンエコー信号を得る複数のブロックに分割して、最
初のブロックについて、 （１）第１の方向の傾斜磁場と高周波磁場パルスとを印
加して前記検査対象の所定スライス内の核スピンを励起
すること、 （２）前記高周波磁場パルスの印加から第１の所定時間
の経過後に、第２の方向の傾斜磁場を所定量印加するこ
と、 （３）前記高周波磁場パルスの印加から第２の所定時間
の経過後に、１８０°高周波磁場パルスを印加するこ
と、 （４）前記１８０°高周波磁場パルスの印加後であっ
て、前記高周波磁場パルスの印加から第３の所定時間の
経過後までに第３の方向の傾斜磁場を所定量印加し、前
記核スピンへ所定の位相エンコード量を付与すること、 （５）前記第２の方向の傾斜磁場を前記所定量の２倍印
加して、前記１８０°高周波磁場パルスの印加後の前記
第２の所定時間経過後にスピンエコー信号のピーク値を
出現させるとともに前記ピーク値を含めて前記スピンエ
コー信号を計測すること、 （６）前回に印加された前記１８０°高周波磁場パルス
の印加より所定時間の経過後に、前記１８０°高周波磁
場パルスを印加すること、 （７）次のスピンエコー信号が発生する前までに、前回
に計測された前記スピンエコー信号を発生した前記核ス
ピンに付与された前記位相エンコード量とは異なる位相
エンコード量が前記次のスピンエコー信号を発生する前
記核スピンへ付与されるように、前記第３の方向の傾斜
磁場を印加すること、 （８）前記第２の方向の傾斜磁場を前記所定量の２倍印
加して、前記所定時間の経過後に印加された前記１８０
°高周波磁場パルスの印加後の前記第２の所定時間経過
後に前記次のスピンエコー信号のピーク値を出現させる
とともに前記ピーク値を含めて前記次のスピンエコー信
号を計測すること、 （９）前記（６）から（８）をそれぞれのスピンエコー
信号を発生する前記核スピンへ異なった位相エンコード
量が付与されるようにして繰り返し実行し、それぞれの
スピンエコー信号を計測すること、の制御を行ない、 前記核スピンの横緩和による前記スピンエコー信号の減
衰が無視しえなくなった時点で、前記（６）から（８）
の繰り返しを中断し、待ち時間をはさんで前記（１）に
戻って次のブロックにおいて前記（１）から（９）を順
次実行することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装
置。 ２．請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置にお
いて、前記１８０°高周波磁場パルスは、互いに極性が
反転して印加されることを特徴とする核磁気共鳴を用い
た検査装置。 ３．請求項１又は請求項２に記載の核磁気共鳴を用いた
検査装置において、計測される前記スピンエコー信号を
発生する前記核スピンには、計測順に交互に極性の異な
った位相エンコード量が付与されることを特徴とする核
磁気共鳴を用いた検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9123751A JP2908380B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9123751A JP2908380B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7310317A Division JP2760330B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1052415A JPH1052415A (ja) | 1998-02-24 |
| JP2908380B2 true JP2908380B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=14868418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9123751A Expired - Lifetime JP2908380B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2908380B2 (ja) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1596160A (en) * | 1976-12-15 | 1981-08-19 | Nat Res Dev | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods |
| JPS58116344A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-11 | 株式会社東芝 | 診断用核磁気共鳴装置 |
| US4431968A (en) * | 1982-04-05 | 1984-02-14 | General Electric Company | Method of three-dimensional NMR imaging using selective excitation |
| US4484138A (en) * | 1982-07-01 | 1984-11-20 | General Electric Company | Method of eliminating effects of spurious free induction decay NMR signal caused by imperfect 180 degrees RF pulses |
| JPS5954952A (ja) * | 1982-09-22 | 1984-03-29 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
| JPS5957147A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
| JPS5983041A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
| JPH0646985B2 (ja) * | 1984-09-05 | 1994-06-22 | 株式会社日立製作所 | 核磁気共鳴を用いた検査方法 |
-
1997
- 1997-05-14 JP JP9123751A patent/JP2908380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1052415A (ja) | 1998-02-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |