JPH01501685A - 自己照合型磁気共鳴分光装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 自己照合型磁気共振分光システム 発明の背景 発明の分野 本発明は、ＮＭＲ（核磁気共振）分光学に関する。主な用途では、本発明は、不 均質性によって左右されないＮＭＲ分光成分の振幅測定に関する。

従来技術の記載 磁気共振解像システムは、今日、水素スペクトル内の大きな水線の優れた画像を 提供する。画像は、更に、水素スペクトル内の脂肪又は脂質線から形成される。

脂質線の画像を作成する一般的方法は、「放射学Ｊ　１５３：１８９　（１９８ ４年）のダブリュー、ティー・ディクソンの論文に開示されている。この論文か ら、個々の成分の分離を可能にする水プラス脂肪、及び、水マイナス脂肪の双方 のデータが得られる。

しかしながら、これまで実現されなかった磁気共振の可能性は、重要な生化学成 分の測定による疾病の診断を可能にする微妙な分光成分の写像にある。これまで は、これは、画像に基づいては行なわれなかった。多くの場合、生物体中に於け る分光学は、解剖的組織の一部位を表わす信号を受信し、フーＩＪ工変換を用い て前記信号を周波数スペクトルに分解することを含む。分光学の専門家がこのス ペクトルを観察し、重要成分の相対的な振幅を分析する。最近の方式では、観察 対象を動かす試みがなされている。その１例は、「ニスエムアールエムの第４回 年次会議概要Ｊ　（１９８５年）１３１ページのアール、オーディッジによる論 文である。

分光成分を保存可能な画像システムにおける最初の努力は、「サイエンス２２０ Ｊ　（１９８３年）の１１７０〜１１７３のジェイ、カンタセルグローブ他著の 「燐新陳代謝分賞の生物体中に於ける”Ｐ、ＮＭＲ画像」に記述されている３Ｄ ＦＴアプローチである。この場合は、２次元のｊ空間のポイントに合成信号を置 く位相符号化パルスのセントが後に続く、一連の励起が利用される。かくして、 十分な数の励起があれば、ｊ空間の全てがカバーされる０位相符号化に続く、信 号受信期間中に読出し傾斜（グラジェント）は使用されないので、分光情報は保 存される。２つの空間次元と１つの時間次元を伴なう３ＤＦＴを利用して、各ポ イントに於けるスペクトルが発見される。このアプローチには、２つの実際的な 問題点がある。その第１は、各励起はｊ空間の単一のポイントを表わすので、取 得時間が比較的長い、第２に、磁界が不均質である結果、各ボクセルでの復調ス ペクトルが不定量だので、分光画像を作成することが極めて困難になる。

取得時間が遅いという問題点を解決する努力に於て、ニー、マコヴスキイは、時 変グラジェントの利用を提唱した０周期的傾斜（グラジェント）を用いると、ポ イントではなくｊ−空間が各励起期間中にカバーされる。これに関しては、「医 学に於ける磁気共振」誌（１９８５年）、２：２９〜４ｏの、ニー、マコヴスキ イによる「時変グラジェントを利用した容量ＮＭＲ画像」に開示されている。こ れは、更に、ニー、マコヴスキイによる「同時ＮＭＲ画像システム」の名称の米 国特許出！ｉ＆６０３．３３３にも開示されている０分光学における時変グラジ ェントに関するこの同一の基本概念は、ニス、マツイ、ケー、セキハラ、及び、 エッチ、コーマによる「位相変調されたスピン−エコー列を利用した、空間的に 解像されたＮＭＲ分光学」　「医学に於ける磁気共振」誌、６７：４７６〜４９ ０．１９８６年）にも開示されている。

高速度取得の問題よりも重大なのが、感度の問題である。問題の新陳代謝物質は 比較的弱いので、特に取得が比較的急激である場合には、著しいＳＮＲ（信号− ノイズ比）問題が生じることがある。ＳＮＲ問題は、ニー、マコヴスキイ及びデ ィ、スピールマ画像」　「医学に於ける磁気共振」誌、３：９７〜１０４．１９ ８６年に記述されている見積り理論を用いることにより、著しく解消可能である 。本明細書では、ノイズが存在する場合の振幅を見積るための各信号の正確な周 波数の公知の知識を利用している。それによって、従来型のシステムは非常に改 良される。しかしながら、不均質性は、各ボクセルに於ける不確定の周波数シフ トをもたらす場合がある。

発明の概要 本発明の目的は、不明な磁場がある場合に、ＮＭＲ分光情報を得て、該情報を処 理することである。

本発明の別の目的は、不均質な磁界がある場合に、特定のＮＭＲ分光成分の分布 を写像することである。

本発明の別の目的は、未知の磁場がある場合に、特定のＮＭＲ分光成分の振幅を 判定可能にすることである。

本発明の別の目的は、ダイナミック・レンジが大きい分光情報を得ることである 。

簡略に述べると、本発明に基づき、水素スペクトル中の水線のような強力で信頼 できる分光成分を利用して、磁場とはかかわりなく別の所望の分光成分の周波数 を判定するようにする。一実施例では、水と別の所望の分光との周波数差を利用 して、磁場には左右されない分光信号を確立し、次にこの信号を可干渉性の（コ ヒーレントの）検出により正確に見積ることができる。周波数差は、各ボクセル を表わす信号の大きさ又は包絡線を測ることにより、得ることが可能である。各 ボクセルに於ける水信号の周波数は、燐のような別の種類の所望の分光成分を発 見するのにも利用可能である。この場合、不均質性による水時間中に測定された シフトは、水の回転磁気率に対する燐の回転磁気率の比率だけ乗じられて、燐ス ペクトルに於ける周波数シフトが算出される。

図面の簡単な説明 本発明をより充分に開示するために、本発明のいくつかの実施例であって添付図 面に関連して与えられる実施例についての次の詳細な記載に言及され、図面にお いて、第１図は、受信信号の周波数差を利用した本発明の実施例の概略図であり 、 第２図は、第１図の実施例に於ける空間的局在化の利用を示す概略図であり、 第３ａ図は、差周波数を得るための包絡線（エンベロープ）の実施例の概略図で あり、 第３ｂ図は、被制御発振器及びミキサーを用いた差周波数を得るための別の実施 例の概略図であり、 第４図は、受信信号ではなく基準信号の周波数を修正するための実施例の概略図 であり、及び、 第５図は、異なる化学的種から分光信号を測定するための実施例の概略図である 。

好適な実施例の説明 本発明の広範な面を理解するに、第１図を参照するのが最良であり、第１図では 、対象ｌＯの分光成分が測定されている。一般に、対象１０は、重要な分光成分 の写像を行ないたい、試験管内の物質又は人体のような大きな対象であることが 可能である。全ての場合に、任意にＺ軸に沿って示されている。１−１００オー ダのテスラの強力な磁場Ｂ、を備えている。試験管内の物質のガラス分析の場合 には、この磁場は、本質的に静磁場だけである。

対象の画像が含まれる場合には、対象１０内の任意のポイントへの局在化を得る ために、傾斜（グラジェント）波形Ｇ。、Ｇｙ及びＧ、の配列が用いられる。

いずれの場合にも、対象１０は、ポイント２０に接続されたスイッチ１９を有す るパルス伝送器２１からのラジオ周波数（ｒ、　ｆ、）バーストにより励振され る。傾斜（グラジェント）がオフである場合には、対象１０を通してスピンが励 振され、それらはｘ、ｙ面へと傾き、ｘ、ｙ平面でラジオ周波数信号を発生する 。さまざまの傾斜を用いることにより、対象１０の一部、例えば切片を選択的に 励振可能である。例えば、適宜の６２傾斜がある場合には、ｘ、ｙ面のさまざま の２位置で切片が選択される。

選択的な励振が行なわれた直後に、スイッチ１９は、磁気共振信号を受信するた めに位置１２に移動させられる。それぞれの局部傾斜に於ける受信信号１２の周 波数（単数又は複数）は、ラモール式Ｘ＝ＣＨに基づく値となり、ここで、Ｘは 新開的周波数であり、Ｃは各分光成分の回転磁気率であり、及び、Ｈは局部的磁 場である。かくして、局部的磁場内のいずれの空間的又は時間的な誤差は、ただ ちに周波数誤差へと変換される。このことにより、特定の成分の振幅を見積るこ とが極めて困難になる。

この問題は、先ず信号１２を周波数差抽出器１３に伝送することにより解決され 、この抽出器１３は、例えば水素スペクトル内の乳酸塩のような所望の分光成分 と、水のような基準成分との間の受信信号の周波数差を抽出する。信号１２は入 り空中線信号として直接示されていることに留意されたい。多くの場合、ヘテロ ダイン又はミキサー・システム（図示せず）は、入り信号をより利便な周波数ま で降下させるために使用される。多くの場合、入り信号は、定格搬送波周波数の 余弦（コサイン）及び正弦（サイン）の形式を利用して、同相分Ｉ及び直角位相 分Ｑを有するベース・バンド信号へと降下させられる。これらは、全て、第１図 には図示されていない。いずれの場合にも、強調されるべきなのは、抽出器１３ で誘導される周波数差信号１４は、周波数変換にかかわらず同一であることであ る。

対象１０が傾斜なしの試験管である場合は、信号１４は、さまざまの分光成分と 水のような基準成分との差分信号である。この場合、信号１４内の各分光成分は 、Ｂ、（磁場）から独立した既知の周波数である。この既知の周波数の所望め振 幅は、さまざまな公知の手順を用いて、抽出可能である。有効な手順の１つは、 信号１４をさまざまの成分の既知の周波数で乗することである。

種々の分光成分と例えば水との周波数差は、記憶装置１７内に記憶される。所望 のもの、信号１６は、乗算器１５に供給され、この乗算器１５で信号１４によっ て乗じられる。それにより、選択された分光成分だけに低周波数又は一定出力２ ２が付与され、他の全てには高周波数が付与される。もし出力２２が低域フィル タ又は積分器（図示せず）に供給されるならば、信号１６の周波数により表わさ れるような所望の分光成分だけが抽出される。

ひとたび差分周波数スペクトル１４に於けるような安定した予測可能なスペクト ルが存在すれば、所望の成分（単数又は複数）を抽出するために、関連するいく つかのアプローチを利用することができる。例えば、改良されたＳＮＲ用に、「 整合」フィルタ・システムを利用可能であり、ここで、記憶された信号１６が正 しい周波数にあるだけではなく、公知の緩和時間Ｔ、を付与してｅ−１／？！の 指数減衰がもたらされる。あるいは、ニー、マコヴスキイ及びディ、スビールマ ンの前述の論文に開示されているように、ひとたび信号１４の周波数が安定化さ れれば、見積りアプローチを信号１４に利用することが可能である。

場合により、例えばａｌｐスペクトルの無ｅａ燐ａ塩ラインの場合には、周波数 自体が、異なる生物学的条件の下で変化する。無機燐酸塩の場合には、ｐＨ変化 により、異なる周波数が生じる。しかしながら、これらの場合のように、周波数 範囲が小さく、且つ既知である限り、スペクトル幅内の振幅は、見積り可能であ る。あるいは、周波数見積りアプローチを、先ず、対象である種の既知の周波数 範囲内で、信号１４に於て利用することが可能である。

次に、見積られた周波数を乗算器１５に於て利用し、その成分の振幅を抽出する ことが可能である。ノイズが存在する場合の周波数見積りの例は、エッチ、エル 、ヴアントリーズによる「検出見積り及び変調理論、第一部」　（ジッン・ウィ リー及びサンズ、ニューヨーク、１９６ｇ年）に記載されている。一般に、いず れの処理方法に於ても、操作は実時間で行なう必要はない、信号１２及び／又は 信号１４を連続的なオフ・ライン処理用に記憶することが可能である。

図示するように、傾斜のない第１図のシステムは、対象１０内の分光成分の相対 ｉ幅を発見し、そして、これらを１８に表示する。これによって、磁場Ｂｏの変 化には左右されずガラスの分光学が有効に発揮されよう、もし分光画像が必要な らば、局部的なスペクトル情報を与えるために、傾斜システムを利用する。アプ ローチの１つとしては、前述された３ＤＦＴ又は４ＤＦＴ分光画像システムがあ り、ここで、３ＤＦＴは、平面又は投影２Ｄ画像を与え、又、４ＤＦＴは、ａＤ ｉｌ像を提供する０選択的な励振を利用する場合は、例えばパルス伝送器２１か らのｒ、ｆ、パルスの期間中に０３傾斜が存在する状態で、それから、ｘ、ｙ面 の切片が選択される。励振に引続いて、ＮＵＮの画像を得るまで、Ｇ８及びＧ、 成分が異なる組合せで利用される。信号１２は、傾斜波形を符号化するＧ、及び Ｇ、位相の直後に受信される。

第２図に示されるように、画像を提供するために、信号１２が空間的ワーカライ ザ３０内で処理される。前述の３ＤＦＴシステムの場合、２次元のフーリエ変換 がＮＵＮ個の励振のそれぞれの信号１２の対応する各時間サンプルにて行われる 。かくして、各時間サンプルは、Ｎ！ポイントの２Ｄ変換を含む０次に、時間サ ンプルの必要性を考慮する。各時間サンプルに於ける２ＤＦＴに引続き、ポイン ト３１のような、それぞれが時間サンプルの配列を有するＮ　ｌの対象位相値の 配列が得ちれる０本文献に於けるような３ＤＦＴシステムに於ては、各信号３１ は、各ポイントでスペクトルを提槙するために、フーリエ変換が行なわれよう、 これにより、磁場Ｂ、の変動と不均質性の全ての影響を受け、ここで、各ポイン トでのスペクトルは、不確定の任意の量だけ移動して、分光画像は、はとんど不 可能になるであろう、しかしながら、この場合には、局所化された各信号３１は 、周波数差抽出器１３に供給され、そして、前述のように、処理されて、各局部 的ボクセルに於ける所望の成分の振幅が得られる。これらは、次に、所望の分光 画像としてディスプレイ１８に表示される。

各励振に続く信号１２の標本抽出率は、当該スペクトルの帯域幅に基づくもので ある。最適には、スペクトル帯域幅に等しいことが望ましい、しかしながら、予 測される不均質性を考慮すると、幾分大きくなければならない、陽子スペクトル の場合、必要な帯域幅は約１．０ｋ）ｆである。従って、ｊ空間サンプル又は空 間的ローカライザ３０は、約１．０ｋＨｚの周波数を利用可能である。

周波数差抽出器１３の簡単であるが有効な一形式は、第３ａ図に示される大きさ 又は包絡線検出器である。これは、第３ａ図に示されるダイオード整流器である ことが可能である。あるいは、信号が古典的な方法でＣ０３Ｘ、を及びＳ　ＩＮ Ｘ、ｔで乗じられ且つ低域フィルタをかけられて■及びＱ信号を与えるようにな っている一対の直角位相検出器であることが可能である。周波数Ｘ０は、名目上 は、搬送波信号であるが、正確である必要はない。次に、大きさを表わすために 、式４０］１Ｆを形成する。多くの組織では、水線が陽子スペクトルを支配する 。従って、信号１２、又は、もし画像化（イメージング）が使用される場合には 信号３１は、より大きな水線ａ　ｗｃｏｓＸｗ’　、及び、より小さな分光成分 。

すなわち、ａｗ＞＞Σａアの場合には、高周波成分を除去した後の包絡線Ｅ＝４ 「１Ｔで７は、次の式によって与えられる。

ここで、Ｘ　ｈｄは、各分光成分と水線との角周波数差である。この包絡線又は 大きさの信号は、上記のように、磁気変動又は不均質性による周波数変化には左 右されず、一定に留まる。かくして、大きさの検出により、不均質性に影響され ない極めて安定した周波数Ｘ工を有する初期相対振幅ａ７に於ける信号の配列が 得られる。水線ａ−を表わす包絡線から低周波成分を除去し且つ分光成分だけを 通過させるために、フィルタ１４を使用することができる。あるいは、フィルタ １４は、所望の特定の分光成分を通過させるために、使用可能である。次に、安 定した差分周波数１４を有する分光信号は、乗算器１５へと通過させられ、この 乗算器１５で、記憶された差分周波数１６が所望の振幅を抽出するために用いら れる。

大きさ検出アプローチの別の好適な特性は、ダイナミック・レンジ特性である０ 分光成分は、その振幅率が著しく大きい場合が多い０例えば、水素スペクトルに 於ける重要な乳酸塩信号は、水線よりも１０．０００倍も低いことがある。この ことにより、更にデジタル処理できるために、アナログ−デジタル変換器を用い て、入り信号１２又はヘテロダインされた信号をデジタル化すべきか否かの問題 が生じる。多くのデジタル・システムは、約１７ビツト以上を示す、このダイナ ミック・レンジを取り扱うことができない、第３ａ図のシステムを利用して、ア ナログ信号１２を包絡線検出器３６及び３７に供給することが可能である。フィ ルタ３５は、信号の大きな直流及び低周波成分を除去して、信号１４を提供し、 この信号１４は、次に、大幅に少ないピント数でデジタル化が可能である。

しかしながら、画像システムでは、空間的ローカライザ３０はデジタル動作する のが通例であるので、多くの場合、信号１２はデジタル化され、ダイナミック・ レンジの問題が生ずる。この場合、必要なダイナミック・レンジを減少させる方 式の１つは、励振バースト２０の形状を適正にしてその成分が水線にて減少され るようにすることである。それは、包絡線検出には未だ十分に大きいが、そのダ イナミック・レンジは、デジタル化を可能とするには十分に減少される。このア プローチの潜在的な問題点の１つは、水抑制、又は減少技術は、水線の振動数シ フトの故に、不均質性の領域ではほとんど役に立たないということである。

空間的な選択自在性と、大きなダイナミック・レンジの処理との双方を可能にす るアプローチの１つは、選択的な励振を利用することである。この場合、対象と される領域を選択するために励振過程中に傾斜が用いられる。ジェイ、フラーム 他による論文（「磁気共振」誌、６４：８１〜９３．１９８５年）に開示されて いる１つのアプローチは、先ず平面が選択され、次に線を選択するために直交面 が続き、その後に点を選択するために第３の直交面が続くような一連の傾斜が利 用される。この場合、信号１２は、選択された領域を表わし、大きなダイナミッ ク・レンジにもかかわらず第３ａ図のシステムを用いて処理されることが可能で あるそれから、画像は、対象のポイントを通るシーケンスにより、つくられる、 しかしながら、このアプローチでは、各ポイントからの信号受信の時間が第２図 のシステムと比較して減少されるので、ＳＮＲが減少される。妥協策として、点 ではなく線を励振する励振手順を用いることができる。この場合、空間的ローカ ライザ３０は共役傾斜変調器の配列から構成され、線に沿って各点を再構成する アナログ・プロセンサであることは不合理ではない。

この場合、信号３１は、包絡線検出器の配列に供給され、その出力は、フィルタ ーをかけられた後デジタル化され、か（して大きなダイナミック・レンジの処理 がなされる０次に、線を移行して平面状の画像を形成することができる。

フィルタ３５又はいずれかの周波数差検出器の出力１４は、水線と分光線の双方 が共に励振されそれゆえ同相で始まるので、既知の位相で各々の分光成分を有す る。従って、これらは、所与の位相を有する記憶された信号１６で乗することが 可能である。これは、ＳＮＨの改良を意味し、何故ならば、所望の信号がランダ ムの位相を有しているとすれば、同相成分と直角位相成分の双方を含める必要が あり、この結果ＳＮＲが減少するからである。

しかしながら、第３ａ図のシステムは、ノイズという欠点を伴なうことがある。

水線上の２００　Ｈｚの分光信号を検査しでいるものと仮定してみよう、従って 、その振幅を抽出するために２００Ｈｚの記憶された信号１６が使用される。し かしながら、水線下の２００　Ｈｚのノイズ成分も出現し、信号の質が幾分低下 する。

これは、第３ｂｒＡの予備検出フィルタを使用して、防止することが可能である 。この場合、フィルタ３８は、高周波数に於ける入り信号又は好適にはへテロゲ イン低下された形式の入り信号に使用される。このフィルタ３８は、水線の片側 だけで信号Ｘ、を通過せしめ、反対側では対応する差分周波数を除波又は減衰す るように、図示されている。

差周波数を発生する別のアプローチは、第３Ｃ図に示されている。この場合は、 大きさ検出器を用いるのではなく、水線の周波数に於けるような搬送周波数信号 が発生される。これは、制御された発振器４０が、該発振器４０を駆動する位相 比較器を用いて水線にロックされる被制御型の発振器を備えた古典的なフェーズ ・バンクされたループであることによって、達成可能である０位相比較器の後に 配置されたフィルタは、分光信号を除波し且つ水線の周波数に於ける純正信号４ １を保証するのに充分に狭帯域のフィルタであることが可能である。あるいは、 発振器４０は、水線の周波数を判別するために水線の周期を計数するカウンタを 含むことが可能である。そのカウントは、水搬送波信号４１を発生するために利 用可能である。

安定基準信号４１の発生後、信号４１を入り信号１２又は３１で乗じ且つ前述の フィルタ３５の後で差分信号１４を発生するミキサ４２で差分信号が発生される 。第３ｃ図のシステムは、第３ａ図のシステムと同様のノイズ対策を備え、且つ 、予備検出フィルタ３８から利点を得ることも可能である。

第１図乃至第３図のシステムに於ては、安定差分周波数は、水線のようなスペク トル内の強力な信号を用いて発生された。第４図は、これに代り、水線が信号周 波数上で二＝なく記憶された周波数上で使用されるアプローチを示している。こ の場合も、被制御型の発振器４０が水圏波数にロックされた信号４１を提供する ために使用される。従って、信号４１０周波数は、磁場の局部的変化又は変動に よる全てのバリエージ；ンをフォローする。適宜に変換された分光信号の定格周 波数は、記憶装置１７内に記憶される０選択された周波数１６は、ミキサ４３内 で再構成された本信号４１と混合され、信号１２の所望の分光周波数にある信号 ４４を提供するようにする。もし信号スペクトル１２全体が周波数シフトされる と、信号４１及び４４は、同様にシフトされる。かくして、信号４４は、乗算器 １５内で信号１２又は３１を乗じられ、所望の分光振幅が抽出されてディスプレ イ１８に表示される。前述の全ての動作に於て、信号は、実時間で処理されるこ とができ、又は、最初に記憶され、次に処理されることができる。

これまで説明してきたシステムは、周波数シフトとはかかわりなく水素スペクト ル内の分光成分を抽出するために水素スペクトルの水線を利用している。大きさ 検出又は被制御型の発振器の動作用にスペクトル内の比較的大きな線を利用すれ ば、同一の手順を別のスペクトルに通用できることは明白である０例えばａｌｐ スペクトル内の燐クレアチン線を利用することが可能であろう、しかしながら、 これは、水線とは異なり、ある低酸素条件では減少する。第５図のシステムは、 水線を使用して、別の水素分光成分及び！＋ｐのような異なる種類の分光成分の 双方の分光！ｌｄ！を発見するのに役立つアプローチである。定格水周波数Ｃｕ 　Ｈ−にて励振するものと仮定し、ここで、Ｈ，は定格磁場であり、Ｃ３は水の 回転磁気率である。各ボクセルでの受信信号は、Ｃｕ　Ｈの周波数にあり、ここ で、Ｈは局部的磁場である。仮にＣ３Ｈ０の受信Ｈ基準周波数にて同期検出器（ 図示せず）を用いた場合、信号Ｃ，（Ｈ−Ｈ，）を受信する。同時に、又は引続 いて、燐スペクトルを励振する６回転磁気率ＣＰを有する成分の検査を行ないた いと仮定してみよう０周波数Ｃｒ　Ｈ−によって、燐スペクトル内の定格周波数 が復調される。従って、所望の燐成分により発生される周波数は、Ｃｔ　Ｈ−Ｃ ｒ　Ｈ−であるａＣＰに於ける成分の振幅を発見するためにこの周波数を発見す る必要がある０次の関係式％式％ このようにして、測定された既知の成分によって完全に所望の周波数が体系化さ れる。（Ｃ，−Ｃ，）Ｈ，は、各定数が既知であるので、既知である。同様に、 回転磁気率の比率であるら／ＣＭ既知である。更に、磁場に於ける誤差であるＣ ｗ（Ｈ−Ｈ，）は、水ｉの測定から知ることができる。このように、被制御型の 発振器又はカウンタを用いて、水線の周波数の測定により、異なる種内の信号の 識別が可能になる。

第５図を参照すると、前述したものと同類の周波数見積り器４５が本信号の周波 数を抽出し、且つ、ミキサ又は乗算器を用いて、受信された本信号とＣ，Ｈ，に て記憶された定格基準信号との間の差周波数４８、Ｃ，（Ｈ−Ｈ，）を発見する 。この信号は、所望の分光成分の周波数、Ｃ，Ｈ−ＣＩＨ，の周波数を計算する 周波数計算器４６に供給される。この計算を行うため、前記針真器４６は、周波 数見積り器４８の出力、すなわち周波数Ｃ，（Ｈ−１１，）を測り、且つ、記憶 装置４７内に記憶された定数からＣ２の値を測る。ここで、Ｃ，は、燐スペクト ル内の所望の成分を表わす。

更に、定＠ＣＩは、周波数計算器４６、通常はデジタル・プロセッサ内に記憶さ れている。この定数は、燐スペクトル内の定格受信周波数であるＣ、Ｈ，によっ て表わされる０周波数計算器４６への入力の全てを用いて、実際の分光成分Ｃ， Ｈと定格周波数Ｃ，Ｈ，との差であるＣ　ｔ　Ｈ””　Ｃｒ　Ｈ−を示す信号４ ９が、局部的な磁場Ｈとはかかわりなく発生される。

入力分光信号１２又は３１は、燐定格周波敗Ｃ，Ｈ，にて同期的に検出されてい るので、この結果、所望の成分はＣ，Ｈ−ＣＩＨ。

にある、この信号は、前述のとおり、乗算器１５により抽出され且つディスプレ イ１８に表示される。

基準動作及び信号動作は、同時に行なわれることが可能である。

すなわち、本信号及び分光信号が、同時に受信され且つ所望の成分を抽出するた めに処理されることができ、ここで、強い水線が正しい燐周波数を発見するため に利用される。あるいは、信号は、連続的に受信されることが可能であり、ここ で、例えば先ず本信号を受信してＣ，（Ｈ−Ｈ，）を得、次に、Ｃ，）Ｉ−ＣＩ Ｈ，が所望の成分を抽出するために計算され且つ利用された後に、燐スペクトル から信号を受信する。これは、抽出された搬送波信号４１を記憶しその後に所望 の分光情報を抽出するために利用可能である第３Ｃ図及び第４図のシステムに於 ても真実である。仮に水素スペクトルのような同一のスペクトル内の成分を検査 している場合に、先ず水圏波数４１を抽出し、次に、分光成分が発見されている 場合にはｒ、ｆ、励振中の水線を抑制することが可能となる。このようにして、 分光成分が受信されているときには大きな水線が抑制されるので、大きなダイナ ミック・レンジを考慮する必要がなくなる。

第５図は、基準として水線を利用しつつ、水素以外の種類から成分を受信する方 法として説明されているが、水素向けに利用することも勿論可能である。Ｃ０に 等しくＣＩを単に設定するだけで、水素スペクトル用の代りの方法となる。

これまでの説明を通して、周波数差は、各種の間を識別する単一の方法として開 示されてきた。ＮＭＲ分光学にて公知であるように、分離を増進するために別の 方法を利用することが可能である。１８０°の時間反転したｒ、ｆ、バーストを 受信信号に利用して相対位相分布を変更することが可能である。従って、これら のバーストは、例えば、１つの成分が水線と同相又は位相外れにあり、別の成分 が直角位相にある場合に、１８０°時間反転したバーストを加えることにより、 ２つの成分の分離を助けるために利用可能である。この場合、水に対する差分信 号の相対位相は反転する。

このように、別の励振方法で実施する場合には、２つの差分信号の加算及び減算 により、分離が促進される。別の公知の分離方法は、励振の後の比較的長時間、 信号を受信するという簡単な措置を含んでおり、ここで、１つのＴ、緩和時間が 別のＴｔＭ和時開時間えており、この結果、振幅差が増進される。更に、特に多 重線成分を備えた、刊行物で公知の選択的励振の各種の方法を利用することも可 能である。いずれの場合も、局部的磁場又は定格周波数を獲得するため、強い成 分、特に水線を利用することにより、所望の成分を充分に励振せしめることが可 能である。

Ｂ。

ＦＩＧ、−Ｉ ＦＩＧ、−２ ＦＩＧ、−３ａ　ＦＩＧニー３ｂ

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．対象から受信された磁気共振信号から分光成分の振幅を得る方法に於て、 第１の分光成分を受信するステップと、受信された第１の分光成分を利用して、 静磁場とはほぼかかわりなく第２の分光成分を抽出するステップと、及び、第２ の分光成分の振幅を測定するステップと、を含むことを特徴とする方法。
2. ２．第１及び第２の分光成分間の差周波数に第２の分光を抽出させるステップで あることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．第２の分光成分の振幅を測定するステップは、変換された信号を、既知の差 周波数を有する記憶された信号で乗じるステップと、及び乗算された信号をフィ ルタにかけるステップと、を含むことを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法 。
4. ４．第２の分光成分を抽出するステップは、第１の分光成分及び記憶された信号 の周波数を結合して、周波数が受信された第２の分光成分の周波数に等しい復調 信号を提供するステップを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
5. ５．磁気共振信号を受信する以前に対象の選択された領域を励振することにより 、受信信号が選択された領域だけを表わすステップを含むことを特徴とする請求 の範囲第１項記載の方法。
6. ６．受信信号が対象の選択された領域に局在化されることが可能であるように、 励振の後に磁気傾斜を加えるステップを含むことを特徴とする請求の範囲第１項 記載の方法。
7. ７．対象から受信された磁気共振信号から分光成分の振幅を得る装置に於て、 第１の分光信号を受信する手段と、 第１の分光信号を用いて静磁場とほぼかかわりなく第２の分光信号を抽出する手 段と、及び 第２の分光信号の振幅を測定する手段と、を含むことを特徴とする装置。
8. ８．抽出する手段は、第２の分光信号の周波数を、第１及び第２の分光信号間の 差周波数に変換する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
9. ９．変換する手段は、第１及び第２の分光成分の総和の大きさを測定する手段を 含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
10. １０．変換する手段は、第１及び第２の分光成分の総和の包絡線を測定する手段 を含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
11. １１．前記変換手段は、アナログ部品から構成され、且つ、変換された信号を抽 出し、もってデジタル化されるべき被ろ波信号のダイナミック・レンジが受信さ れた磁気共振信号と比較して減少されるためのフィルタを含むことを特徴とする 請求の範囲第８項記載の装置。
12. １２．第２の分光成分を抽出する装置は、第１の分光信号及び記憶された信号の 周波数を結合して、周波数が受信された第２の分光成分の周波数に等しい復調信 号を提供するための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
13. １３．第１の分光信号及び記憶された信号の周波数を結合する手段は、第１の分 光信号と同一の周波数にて連続的な波形信号を得て且つこれを記憶された信号と 混合するための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。
14. １４．第１の分光成分は、水素スペクトルの水線であることを特徴とする請求の 範囲第７項記載の装置。
15. １５．第２の分光成分を抽出する装置は、周波数が静磁場内の誤差に拠る第１の 分光成分の周波数変化を表わす誤り信号を抽出する手段と、 誤り信号の周波数を、第２の分光成分の回転磁気率に基づく係数で乗じるための 手段と、及び 第２の分光成分の受信信号を発見するために乗算の結果を利用するための手段と 、 を含むことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
16. １６．第２の分光成分は、第１の分光成分とは異なる化学的種からのものである ことを特徴する請求の範囲第１５項記載の装置。
17. １７．磁気共振信号を受信するに先立ち、対象内の選択された領域を励振するこ とによって、受信された信号が選択された対象だけを表わすようにする手段を含 むことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
18. １８．励振の後に磁気傾斜を加えて、対象の選択された領域に受信信号の局在化 を可能にする手段を含むことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
19. １９．周波数変換手段の前に挿入されており、同一の差周波数を発生可能な第２ の分光信号の２つの周波数領域の１つを減衰することによって、抽出される第２ の分光成分の信号−ノイズ比を改良するためのフィルタ手段を含むことを特徴と する請求の範囲第８項記載の装置。