JPH0213571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） この発明はNMRイメージング法に関する。更
に具体的に云えば、この発明は、一層大きな
NMRイメージング対象物内の厚い平面状のスラ
ブ（厚板）の励起された核スピンを制御自在に選
択する為に選択的な励起を使い、厚いスラブの一
連の幾つかの断層断面像を構成するのに必要な空
間情報が同時に収集される様な３次元NMRイメ
ージング法に関する。

イメージング対象物の比較的薄い平面状の領域
を映像する為の幾つかのNMRイメージング法が
開発されている。初期の方法の１つは点走査
（sequential point）法であつて、関心が持たれ
る領域全体を機械的に又は電子的に点毎に走査す
る間、一度に１つの点から空間情報を収集する。

これより幾分か効率のよいイメージング法は、
線感知（sensitive line）法であり、一度に１つ
の点からではなく、空間情報が、関心の持たれる
領域の線毎の走査の間、一度に１本の線全部から
同時に収集される。平面状イメージング法は、１
つの平面全体から同時にデータが収集されるの
で、更に効率がよい。

然し、３次元の物体の像を作る為には、点毎よ
りも、線毎に画像情報を収集する方が一層効率が
よく、線毎よりも平面全体から収集すれば尚更よ
くなる。他の全ての形式のイメージング法でも同
じであるが、NMRメージング法では、所定の時
間内に出来るだけ多くの情報を収集することが望
ましい。従つて、平面毎の走査よりも、イメージ
ング対象物の３次元の領域全体から同時に情報を
収集すれば尚更望ましい。NMR信号を感知する
プローブは、一般的に同調コイルであり、これは
本質的に容積に対して感度があり、この為、対象
物の３次元部分からのデータを収集するのに、
NMRイメージングは非常に適している。実際、
点、線及び平面状イメージング法では、データを
収集する過程を、関心が持たれる一層小さい領域
に制限するのに、かなりの努力が必要である。

３次元NMRイメージング方式が、米国特許第
4070611号、またIEEEトランスアクシヨンズ・オ
ン・ニユークリア・サイエンス誌NS−27、第
1227頁乃至第1231頁（1980年）所載の論文
「Zeugmatography by Reconstruction from
Projections」、そしてまた米国特許第4165479号
に提案されている。この各々の方式は、NMRイ
メージング対象物の範囲が限られていて、同調受
信コイルが感度を持つ領域内に収容されているこ
とを暗黙の内に仮定している。然し、この仮定に
は多数の欠点がある。

１つの欠点は、同調受信コイルが感度を持つ領
域の周縁からのNMR信号は、感度を持つ領域の
中心にある核スピンからのNMR信号とは異なる
振幅又は位相を持つことである。この結果、画像
の線又は走査に於けるフエード・オフ又は位相ア
ーチフアクトが生じる。

別の欠点は、（イメージング対象物として作用
する）人体の長軸に沿つた受信コイルの感度が及
ぶ領域の範囲は、印加するRF（高周波）磁界の形
と強度並びに受信コイルの形によつてのみ決定す
ることが出来ることである。実際には、RF磁界
は明確な境界を持つ様に発生することが出来ない
ので、こういう因子はあまり効果がない。更に、
RF磁界の形を決める精度は、0.12テスラの静磁
界内にある水素（ ¹H）に対してNMRイメージ
ング周波数（典型的には5MHz）で利用し得るRF
コイルとして許される巻数が少ないことによつて
制限される。コイルの巻数は、コイルを共振させ
ることが出来る最高周波数を制限するコイルの分
布インダクタンス及び静電容量によつて制限され
る。

更に別の欠点として、イメージング対象物の大
部分からのNMR信号を収集することが、イメー
ジング装置の電子回路のダイナミツク・レンジに
とつて大きくなりすぎることがある。例えば
NMR画像を構成する為には、メタージング対象
容積内の各々の画素に於けるNMR信号の強度を
知ることが必要である。画素はイメージング対象
容積全体の小さな１つの部分である。３次元画像
の再構成が（公知の１つの３次元イメージング法
で使われる様な）多角度投影−再構生による場
合、データ配列は立方体になり、所望の断層断面
像が例えば128×128個の画素を持つとき、配列は
128×128×128個の画素を含む。多角度投影再構
生法による３次元イメージングでは、分解能が全
ての方向に於て同じ（典型的には２mm×２mm）で
あり、１個の断層断面像を構成する為の空間情報
は、128×128個の投影をしなければ求められな
い。これは、このイメージング法では、データが
等方性でなければならないという公知の事実の為
に必要になることである。10個の断層断面像を構
成するのに必要なデータを求めるのに、128×128
×10回の投影だけをすることは不可能である。こ
の為、容積全体からのNMR信号に対する１つの
画素の信号の強度の比（ダイナミツク・レンジ）
は、１対128×128×128、即ち、大体１対２×10⁶
である。更に、データ配列が立方体であるから、
データを収集して再構生する過程が実質的に長引
く。

これと対照的に、この発明のNMRイメージン
グ法は等方性データを必要としない。各々の断層
面に於ける画像の分解能は横方向平面（即ち、イ
メージング対象物の長軸に対して直交する平面）
で２mm×２mmであつてよいが、長軸方向には10mm
にすることが出来る。これは各々の断層断面像が
表わされる領域の厚さ（断層幅）に等しい。前に
説明した多角度投影再構生法の分解能に較べて、
長軸方向の分解能は1/5になる。然し、これによ
つてデータ収集に必要な時間の長さ、並びに画像
を再構生する為のデータの解析に必要な時間の長
さの両方が短くなる。更に、３次元空間情報は、
所望の断層断面像の数n_zに等しい厚さを持つ選ば
れた厚いスラブだけから収集される。この為、n_z
個の断面像しか希望しない場合、所要の空間情報
を得るのに、128×n_z個のNMR信号しか必要と
しない。n_z＝10であれば、1280回の投影（NMR
信号）しか必要としないが、これに較べて多角度
投影再構生法では128×128回必要である。所要の
ダイナミツク・レンジが128／n_zの倍率だけ減少
することも明らかである。

（発明の概要） この発明の３次元NMRイメージング法は、選
択的な励起を用いて、静磁界内に配置されたイメ
ージング対象物の厚い平面状のスラブ部分にある
核スピンを励起する。厚い平面状のスラブの一連
の断層断面像を構成する為の画像情報が同時に収
集される。最初、厚い平面状のスラブ内にある核
スピンが、イメージング対象物の第１の軸線に沿
つた磁界勾配を印加すると同時に、周波数選択性
パルスを印加することによつて励起される。この
後、直交する磁界勾配パルスを同時に印加して、
NMR信号に空間的な局地化を導入する。一定の
方向を持つイメージング用勾配の存在の下に
NMR信号を観測し、観測されたNMR信号が、
フーリエ解析をした時、厚いフラブ全体からの空
間情報をこの勾配の方向に投影したものになる。
NMR信号は、イメージング用勾配の方向にある
画素の数に応じた回数だけ、直角（quadrature）
に標本化される。

この発明の目的は、NMRイメージング対象物
の選ばれた制御された容積から画像情報が同時に
求められる様な改良された３次元NMRイメージ
ング法を提供することである。

この発明の別の目的は、選ばれた容積の厚さを
調節することにより、ダイナミツク・レンジを制
御することが出来る様な改良された３次元NMR
イメージング法を提供することである。

この発明の別の目的は、データを収集して再構
生する時間が短縮された改良された３次元NMR
イメージング法を提供することである。

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の
範囲に具体的に記載してあるが、この発明の構
成、作用、並びにその他の目的及び利点は、以下
図面について説明する所から、最もよく理解され
よう。

（発明の詳しい説明） この発明で使うNMRイメージング・パルス順
序は、最初に第１図を参照すれば、最もよく理解
されよう。第１図は、デカルト座標系のＺ軸の正
の方向を向いた均質な静磁界B₀内に配置された
イメージング対象物１００を示している。Ｚ軸は
サンプル１００の長軸又は円柱形の軸線１０６と
一致する様に選ばれている。座標系の原点は対象
物の中心にとるが、これは、以下説明する様な選
択的な励起方法によつて選択される厚い平面状の
スラブ又はイメージング対象容積１０２の中心で
もある。一層薄い平面状のスライス１０４は、空
間情報の解析によつて得られる一連の断層像に対
応する。典型的には、平面状のスライス１０４の
厚さΔzは約２乃至15mm（ミリメートル）である。

静磁界B₀の効果は、正味の磁気モーメントを
持つ核スピンを分極させて、一層多くの核スピン
が磁界B₀と整合し、相加わつて巨視的な磁化Ｍ
を発生させることである。この分極により、共鳴
現象を励起することが出来る。個々の分極した核
スピン、従つて磁化Ｍが、次の式で表わされる周
波数ωで共鳴する（即ち磁界B₀の軸線の周りに
歳差運動をする）。

ω＝γB₀ (1) ここでγは磁気回転比（各々の種類の同位元素
に対して一定）である。水素（ ¹H）に対するγ
の値は約4.26KHz／ガウスである。 ¹Hは生体の
組織内の至る所にあり、この他に存在する核種で
ある窒素（ ¹⁴N）、燐（ ³¹P）、炭素（ ¹³C）、ナ
トリウム（ ²³Na）及び酸素（ ¹⁷O）に較べて一
層強いNMR信号を持つ。この理由で、天然に発
生する水素の核スピンの空間分布をNMRイメー
ジングに使うのが普通である。

一般的に、静磁界B₀は、NMRイメージング・
パルスの順序全体の間印加され、従つて、NMR
パルス順序を示す全ての図面で省略してある。

最初に磁界勾配とRF磁界パルスがNMRイメ
ージングで持つ役割を考えるのが適当である。

NMR信号に空間情報をエンコーデイング
（encoding）する為に磁界勾配が必要である。イ
メージング対象容積に沿つた磁界勾配が位置の関
数であると、共鳴周波数ωも位置の関数になる。
実際、イメージング用勾配が直線的であれば、周
波数スペクトルは、この勾配の方向に沿つた
NMR信号の分布の１次元の投影である。典型的
には、３つの直交する磁界勾配 G_x（ｔ）＝∂B₀／∂x (2) G_y（ｔ）＝∂B₀／∂_y (3) G_z（ｔ）＝∂B₀／∂_z (4) を使う。勾配G_x、G_y、G_zはイメージング対象容
積１０２（第１図）の全体にわたつて一定である
が、その大きさは時間依存性を持つのが典型的で
ある。勾配に関連する磁界を夫々b_x、b_y、b_zで示
す。

b_x＝G_x（ｔ）_x (5) b_y＝G_y（ｔ）_y (6) b_z＝G_z（ｔ）_z (7) NMRイメージングでは、核スピンを共鳴状態
に励起する為にRF磁界パルスを使う。共鳴状態
を誘起するのに必要なRFパルスの周波数は、式
(1)に云う歳差周波数ωと同じである。以下の説明
では、90゜RFパルス及び180゜RFパルスと云う。簡
単に云うと、90゜RFパルスは、実験室の基準フレ
ームに対してＺ軸の周りに共鳴周波数ωで回転す
る基準フレーム内で、印加されたRF磁界ベクト
ルによつて定められた軸線の周りに、磁化Ｍを
90゜回転させる。即ち、Ｚ軸の正の方向が静磁界
B₀の方向であると仮定すれば、90゜RFパルスは、
例えばＸ軸及びＹ軸によつて定められた横方向平
面へB₀に沿つた磁化Ｍを回転させる。同様に、
180゜RFパルスは、実験室の基準フレームに対し
てＺ軸の周りに共鳴周波数ωで回転する基準フレ
ーム内で、印加されたRF磁界ベクトルによつて
定められた軸線の周りに、磁化Ｍを180゜回転させ
る（例えばＺ軸の正の方向からＺ軸の負の方向
へ）。B₀に沿つた磁化Ｍに対する180゜RFパルスの
反転作用は、断熱高速通過と呼ばれる方法によつ
ても得られる。RF磁界パルスは横方向平面、例
えばＸ軸に沿つて印加される。

NMRの基本的な考えについて更に完全な説明
が必要であれば、1971年にニユーヨーク州のアカ
デミツク・プレス社から出版されたトーマスC.フ
アーラー及びエドウインT.ベツカーの著書「パ
ルスとフーリエ変換NMR、理論と方法の入門」
を参照されたい。

次にこの発明の１つのNMRパルス順序を示し
た第２図について説明する。最初に、第１図の横
軸に沿つて示す期間３から始まる、厚い平面状の
スラブ１０２（第１図）の選択並びにその中にあ
る核スピンの励起を説明する。期間３の間、イメ
ージング対象物１００に正の磁界勾配G_zが加え
られて、対象物が、磁界勾配G_zと静磁界B₀とで
構成されたＺ軸方向の合計磁界の作用を受ける様
にする。大体期間３の中点で、対象物１００が選
択性90゜RFパルスで照射される。90゜RFパルスの
周波数成分は、磁界強度が式(1)で予測される様な
スラブ１０２内の核スピンを選択的に励起する様
に選ばれている。スラブ１０２より外側の領域に
ある核スピンは実質的にRFパルスの影響を受け
ない。従つて、90゜RFパルスが「選択性」である
ことは明らかである。

90゜RFパルスは、ｔを時間、ｂを定数として、
（sin bt）／btで振幅変調された搬送波であるこ
とが好ましい。この場合、平面状のスラブ１０２
の厚さの断面形状は略矩形になる。この代りに、
得られる厚い平面状のスラブが略矩形の断面形を
持つ様にすることが出来れば、この他の周波数選
択性90゜RFパルスを使うことが出来る。

90゜RFパルスの周波数帯域幅は、希望する断層
断面像またはスライス１０４の数によつて決定さ
れる。10個の断面像しか希望しない場合、帯域幅
は、厚さが約20乃至150ミリ（10個の断面×２乃
至15mm／断面）の厚い平面状のスラブ内の核スピ
ンを励起するるように選ばれる。

期間４に、負の磁界勾配G_xを印加して、核ス
ピンをＸ軸方向に予定量だけ位相外し
（dephasing）をする。期間５に印加される正の
イメージング用磁界勾配G_xが、核スピンの位相
外れの方向を逆転し、この為、核スピンは位相戻
し（rephasing）をして、完全なスピン・エコー
信号（期間５）を発生する。このスピン・エコー
信号は、磁界勾配G_xが一定である時間に観測す
ることが出来る。期間４に負のG_xのローブがな
い場合、NMR信号は、期間４の終り並びに期間
５の始めに近い時刻に発生する。この場合、イメ
ージング用勾配G_xが過渡的であり且つその正確
な強度が判らない有限の期間があるので、この様
なNMR信号から有用な空間情報を求めるのは困
難である。この結果得られる空間情報は著しく歪
んでいて、普通は使うことが出来ない。

期間４に負の磁界勾配ローブG_xを印加するの
と同時に、n_y個の相異なる振幅（破線で示す）の
内の１つの振幅を持つ位相エンコーデイング磁界
勾配G_yも印加する。勾配G_yが、核スピンの向き
に2πの倍数の捩れを導入することにより、空間
情報をＹ軸方向にエンコーデイングする。例とし
て、第３ａ図は、位相エンコーデイング勾配G_y
を印加する前の核スピンのプロフイール（Ｚ軸の
正の方向から90゜章動している）を示している。
最初の勾配G_yを印加した後、核スピンは、第３
ｂ図に示す様に、１ターンの螺旋の形に捩れる。
勾配G_yの振幅を変えることにより、捩れ（位相
エンコーデイング）の程度が異なる。勾配G_yの
振幅の数n_yは、再構生された断層断面像がＹ軸方
向に持つ画素の数に等しくなる様に選ばれる。期
間３，４及び５のパルス順序が、勾配G_yのn_y個
の相異なる振幅に対して繰返されて、期間５にn_y
個のスピン・エコー信号を発生する。実際には、
信号対雑音比を改善する為に、勾配G_yを変える
前に、信号を何回か平均化する。典型的にはn_yは
128又は256である。

期間４の磁界勾配G_zは後で説明する２つの成
分の和である。G_zの第１の成分はG_zの負のロー
ブであり、これはスラブ１０２（第１図）全体に
わたつて、期間３（第２図）に励起された核スピ
ンの位相戻しをするのに必要である。励起された
核スピンは同じ周波数で歳差運動をするが、それ
らは異なる位相を持つていて、NMR信号を劣化
させるので、位相戻しが必要である。期間３の
G_zの正のローブは期間４のG_zの位相戻しローブ
に対して次の関係を持つ。

∫₄dtG_z＝−1/2∫₃dtG_z (8) ここで∫₄は期間４にわたる勾配G_zの波形の積分
であり、∫₃は期間３にわたる勾配G_zの波形の積分
である。

期間４の勾配G_zの第２の成分は位相エンコー
デイング用のローブであり、これによりスラブ１
０２の厚さ全体にわたり空間情報を位相エンコー
デイング（即ち、第１図のＺ軸方向に）すること
が可能になる。

磁界勾配G_zが期間４に１個のG_zローブとして
示されているが、これは２つの成分の作用が１次
的に独立であつて、この為それを加算して、位相
戻し作用及び位相エンコーデイング作用の両方を
同時に行なう和を形成することが出来るからであ
る。期間４の磁界勾配G_zの振幅は、磁界勾配G_y
がn_y個の振幅にわたつて変える間一定に保たれ
る。n_y個のスピン・エコー信号を観測した後、期
間３，４及び５のパルス順序を位相エンコーデイ
ング勾配G_zの相異なる振幅（磁線で示す）に対
して繰返す。勾配G_zの振幅の数n_zは、断層断面又
はスライス１０４（第１図）の数に等しい。n_z個
の断面像に必要な空間情報を得る為に必要なスピ
ン・エコー信号の数は（n_y）・（n_z）である。

Ｘ軸方向の空間的な弁別は、イメージング用磁
界勾配G_xの存在の下に期間５でスピン・エコー
信号を観測することによつて得られる。この勾配
が、期間４の勾配G_xの負のローブによつて位相
外しをした核スピンの位相戻しをする。位相戻し
が起る為には、期間４及び５（第２図）の勾配
G_xは次の様に選ばなければならない。

∫^t1 _t0G_xdt＝∫^t2 _t1G_xdt (9) スピン・エコー信号が期間５にn_x回（直角に）
標本化される。こゝでn_xは断層断面像がＸ軸方向
に持つ画素の数に等しい（典型的にはn_x＝n_y）。
観測されたスピン・エコー信号は、厚いスラブ１
０２全体からの空間情報をＸ軸に投影したものを
表わす。

この為、厚いスラブ１０２がn_x・n_y・n_z個の画
素に分割され、これらが公知の３次元離散フーリ
エ解析方法によつて得られる。一旦n_x・n_y・n_z個
の画素が得られたら、これを使つて厚い平面状の
スラブを通る任意の角度で平面状の画像を発生す
ることも出来る。

上に説明したパルス順序により、核スピンの相
対的な分布の空間情報が得られる。この信号を
S1と呼び、これは水素の核スピンの密度の分布
に関する情報を最も多く持つている。期間３の正
の磁界勾配G_zを印加するときよりも時間Ｔ前の
期間１の180゜RFパルス（又は断熱高速通過）か
ら始まる、第２図に示すパルス順序全体を使う場
合、期間５で観測される信号は核スピンの密度と
T₁緩和時間（後で説明する）の両方の情報を含
む。この信号をS2と呼ぶ。T₁の値の大体の分布
は次の式から計算することが出来る。

T₁＝Ｔ／ln（2S1／S1−S2） (10) 核スピンの密度並びにT₁の情報を求める別の
方法は、イメージング対象物のT₁緩和時間程度
又はそれより短い繰返し周期で、パルス順序（期
間３，４及び５のみ）を繰返すことである。T₁
は約0.03乃至３秒の範囲であり、人体のイメージ
ングでは0.3秒が典型的である。従つて、繰返し
周期は0.03乃至３秒であつてよいが、約0.1乃至
１秒にすることが好ましい。こうすると、イメー
ジング対象物の内、一層短い成分に較べて、T₁
緩和時間が一層長い成分が減衰又は飽和する。

T₁の値の空間分布に関する情報は、約0.03乃至
約３秒、好ましくは約0.1乃至１秒の繰返し周期
で、第２図に示す様なパルス順序（期間１乃至
５）を繰返すことによつても得られる。このパル
ス順序は、相次ぐ順序の間で、磁化が平衡状態に
戻る時間がない様に、高速で繰返す。

こゝで用語について説明すると、T₁は「スピ
ン格子緩和」又は「縦緩和」時間と呼ばれる。
T₁は核スピンが平衡状態に戻る過程を表わす。
即ち、核スピンが、RF励磁が止んだ後、静磁界
B₀と再び整合する傾向を表わす。平衡状態に復
帰する速度は、エネルギが周囲の材料（これは格
子と呼ばれる）にどの位速く移されるかに関係す
る。T₁は液体に於ける数ミリ秒から固体に於け
る何分又は何時間にわたつて変化する。生物学的
な組織では、典型的な範囲は約30ミリ秒乃至３秒
である。

生物学的な組織のT₁緩和時間並びに別の緩和
時間T₂（後で説明する）は、組織の種類、年令並
びに健康状態に従つて変化し、こうしてNMR画
像で軟らかい組織を弁別するための固有のコント
ラストを与える機構になり、組織の種々の異常な
状態を検出することが出来る様にする。

横緩和時間又はスピン−スピン緩和時間T₂は、
励起された核スピンがどの位長く同相で振動する
かの目安である。RFパルスの後、核スピンは同
相であり、一緒に歳差運動をする。各々の核スピ
ンが磁石の様に振舞い、それにより発生される磁
界が他の近くにある回転する原子核に影響を与え
る（スピン−スピン相互作用）。各々のスピピン
が若干異なる磁界の影響を受けると、歳差運動の
速度が異なり、他のスピンに対して位相外れを生
じ、観測されるNMR信号を減少させる。T₂は固
体に於ける数マイクロ秒から液体に於ける何秒か
まで変わるが、常にT₁より短いか又はそれと等
しい。生物学的な組織では、その範囲は約５ミリ
秒乃至３秒である。

磁界B₀自体が（実際の磁石で屡々そうなる様
に）固有の非均質性を持つ場合、これによつて別
の位相外れが生じ、それがNMR信号の減衰を早
める。これは相異なる空間的な位置にある核スピ
ンが若干値の異なる磁界にさらされ、従つて若干
異なる周波数で共鳴するからである。この新しい
減衰時間は、磁石の非均質性の影響を含むが、
T₂ ^*と呼ぶ。T₂ ^*T₂である。

平面状（２次元）NMRイメージングでT₂ ^*の
影響を克服するNMRイメージング法が本出願人
による特願昭58−16845号に記載されている。

第４図は３次元NMRイメージング法でT₂ ^*の
影響を克服するパルス順序を示す。このパルス順
序は第２図に示すものと同様であるが、或る重要
な違いがある。注目すべきことは、第４図の期間
４では、（第２図の）磁界勾配G_xの負の位相外し
ローブの代りに、磁界勾配G_xの正の位相外しロ
ーブに用いられており、また勾配感知コイルの電
流が落着く様にする為の約0.1乃至１ミリ秒の短
い待ち時間の後、非選択性180゜反転パルスが期間
４ａ（第４図）の間に印加される。この180゜RFパ
ルスは、期間３に於ける90゜RFパルスの印加から
期間τ_aの終りに印加される。

こゝでτ_aは、90゜RFパルスの平均印加時と
180゜RFパルスの平均印加時の間の時間であり、
典型的には約５ミリ秒である。180゜RFパルスの
効果は、T₂ ^*過程によつて位相外れを生じた核ス
ピンの位相外れの方向を逆転して、最初のスピ
ン・エコーが、180゜RFパルスを印加してから期
間τ_aの終りに発生する様にすることである。
180゜RFパルスはまた２番目のスピン・エコーが、
勾配G_xによつて発生されたスピンの位相外し及
び位相戻しによつて生じる様に誘導する。２番目
のスピン・エコーの発生時点は、期間４に於ける
最初の位相外しの程度に関係する。従つて、T₂ ^*
の影響を克服する為には、期間４の間に印加され
る位相外し勾配パルスG_xの大きさを調節して、
第２のスピン・エコー信号も、180゜RFパルスを
印加してから期間τ_aの終りに発生する様にするこ
とが必要である。位相戻し勾配と組合せて
180゜RFパルスを使うと、スピン・エコー信号の
位相戻しが一致して行なわれ、期間５に示す様な
複合NMR信号が発生される。

２つのスピン・エコーが一致する為には、期間
４及び５（第４図）の勾配G_xの波形の積分は次
の条件を充たさなければならない。

∫^t1 _t0G_xdt＝∫^t2 _t1G_xdt (11) 磁界勾配G_xが期間４では正弦の正の半分とし
て示してあるが、式(11)を満足すれば、任意の形に
することが出来る。例えば、勾配G_xはガウス形
又は矩形の形であつてよい。

第４図のパルス順序を用いて、期間１に非選択
性180゜RF反転パルス又は断熱高速通過を印加す
ることにより、又は期間３から始まるパルス順序
を繰返すことにより、第２図について前に述べた
のと同様に、核スピン及びT₁の空間分布情報を
求めることが出来る。T₁情報のみを求める場合
は、前に述べた様に、期間１から始まるパルス順
序全体を繰返すことによつて求めることが出来
る。更に、T₂の空間分布は、期間３，４，４ａ
及び５から成るパルス順序の内の期間τ_a（90゜RF
パルスと180゜RFパルスの間）を調節して、τ_aが
イメージング対象物のT₂程度になる様にするこ
とによつて求めることが出来る。期間τ_aは２乃至
1500ミリ秒に調節することが出来るが、典型的な
値は30ミリ秒である。これによつて対象物のT₂
緩和時間に従つて、核スピン・エコーが減衰し、
こうしてT₂像が得られる。組合せたT₁及びT₂画
像情報は、第４図に示すパルス順序全体で、期間
Ｔ及びτ_aを調節することにより、又は前に説明し
た時間の限界内で、期間τ_aと期間１から始まるパ
ルス順序の繰返し周期とを調節することによつ
て、求めることが出来る。T₁及びT₂情報はまた、
τ_aを調節してT₂情報を発生し、期間３から始ま
る順序を繰返してT₁情報を求めることによつて
も、得られる。この様なパルス順序は、T₁及び
T₂の両方の画像情報を含むスピン・エコー信号
を発生する。

第５図及び第６図に示すパルス順序を使うこと
により、空間情報を収集する過程を速くすること
が出来る。第５図の期間１乃至５は実質的に第２
図の同じ番号の期間と同一であるが、第６図の期
間１，２，３，４，４ａ及び５は第４図の同じ番
号の期間と略同一である。

最初に第５図について説明すると、重要な特徴
は、G_xを反転して複数個のスピン・エコーを発
生し、そして第２図にも示した期間４の勾配の他
に、種々の位相エンコーデイング勾配G_z及びG_y
を印加することである。

例えば第５図に示す順序は、加算の前に交互の
エコーを時間的に反転することに注意して、期間
７，９等の（G_xの反転によつて発生された）ス
ピン・エコーを単に加算することにより、信号対
雑音比を改善して、第２図に示す順序（期間６，
８，１０等にエンコーデイング勾配G_y及びG_zを
印加しない）の改良として使うことが出来る。ｎ
個のエコーが収集される場合、信号対雑音比は、
T₂減衰の為にエコー信号が目立つて減衰する点
まで、約√倍に改善される。

期間６，８，１０等の位相エンコーデイング勾
配G_y及びG_zは、データ収集時間を短縮する為に
使うことが出来る。n_x・n_y・n_z個の画素を持つ画
像を発生するのに必要な空間情報を得る為には、
少なくともn_y・n_z個の信号を収集することが必要
である。この各々の信号は独特な１対の整数、例
えば下に記載する様なk_y、k_zに対応しなければな
らない。

−n_y／２k_yn_y／２−１、−n_z／２k_zn_z／２−１
(12) Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、k_y、k_z、ｔ） ＝Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、ｏ、ｏ、ｔ）exp iφ_y exp
iφ_z （13） こゝでＳ（ｘ、ｙ、ｚ、k_y、k_z、ｔ）は点（ｘ、
ｙ、ｚ）のイメージング対象物から発するNMR
信号であり、整数k_y、k_zによつて特徴づけられて
いる。こゝで、 φ_y＝2πk_yｙ／L_y、φ_z＝2πk_zｚ／L_z （14） 式（13）及び（14）でｉは√−１を表わし、
φ_y及びφ_zは夫々Ｙ軸及びＺ軸方向の信号の移相
量である。L_y及びL_zは夫々Ｙ軸及びＺ軸方向の
イメージング開口の長さである。

第２図では、各々のパルス順序はk_y、k_zの１つ
の寄与しか発生せず、従つて、n_y・n_z個のこうい
う順序を使わなければならない。これはτをパル
ス順序の間の時間（典型的には0.05乃至１秒）と
して、n_y・n_zτの時間を要する。これに対して１
回の励起でｍ個のエコーが出れば、完全な空間画
像情報を得るのに、n_y・n_z／ｍ回のパルス順序を
行なうだけでよい。

全ての必要な画像情報を収集する順序の１例は
次の通りである。最初の励起で、期間４に、位相
戻し成分G_z1（ｔ）及び位相エンコーデイング成分
G_z2（ｔ）を含む勾配パルスG_zを印加する。

γL_z∫₄dtG_z2（ｔ）＝−2π・n_z／２ （15） こゝでγは磁気回転比である。更に期間４に位
相エンコーデイング勾配G_y（ｔ）がある。

γL_y∫₄dtG_y（ｔ）＝−2π・n_y／２ （16） この後の期間６，８等に、別の勾配パルスG_y
が印加される。

γL_y∫₆dtG_y（ｔ）＝γL_y∫₈dtG_y（ｔ）＝γL_y∫₁₀
dtG_y（ｔ）＝…＝2π（17） この例では、付加的な勾配パルスG_zは印加し
ない。多重エコーに対するＹ軸に沿つた位相の捩
れは累積的であることに注意されたい。即ち、ｊ
個の付加的な勾配パルスの後、Ｙ軸方向のイメー
ジング開口の両端の間の合計の移相量Δφは次の
式で表わされる。

Δφ＝−2πn_y／２＋2πj （18） n_y個のエコーを求めることが出来れば、次の励
起順序は、最初のG_z2（ｔ）が次の条件を充たす様
に選ばれることを別にすれば、最初の順序と同一
である。

γL_z∫₄dtG_z2（ｔ）＝（−n_z／２＋１）2π （19） この様なn_z個の順序を行なつて、空間情報の収
集を完了する。

第６図は、夫々期間５，７等にスピン・エコー
信号を発生する為に、期間６，８等に180゜RFパ
ルスが印加されることを別とすれば、第５図と同
様なパルス順序である。180゜RFパルスを使うの
が望ましいのは、（第４図について説明した様に）
このパルス順序が静磁界B₀Jの非均均質性による
T₂ ^*の影響を克服するからであり、勾配G_xを反転
（第５図）してもそうはならないためである。第
４図の場合と同じく、勾配バルスG_xは次の条件
を充たさなければならない。

∫^t6 _t5dtG_x＝∫^t7 _t6dtG_x、∫^t8 _t7dtG_x＝∫^t9 _t8dtG_x… 第５図及び第６図の期間６，８，１０等の付加
的なG_zパルスを含めて、完全な一組の空間情報
を発生する為に使うことが出来るG_y及及びG_zパ
ルスの選択は非常に多数あることは明らかであろ
う。唯一の条件は、G_y及びG_zパルスによつて生
ずる全ての対の合計移相量（Δφ_y、Δφ_z）が
（ΔΕ_y、Δφ_z）＝2π（k_y、k_z）の関係を充たすこと
である。こゝで k_y＝−n_y／２、−ｎ／２＋１、…n_y／２−１ k_z＝−n_z／２、−n_z／２＋１、…n_z／２−１ が少なくとも１つの信号で使われる。

第７図はこの発明のNMRパルス順序に使うの
に適したNMRイメージング装置の主な部品の簡
略ブロツク図である。装置４００は、汎用ミニコ
ンピユータ４０１で構成され、これがデイスク記
蔵装置４０３及びインターフエイス装置４０５に
機能的に結合されている。RF発信器４０２、信
号平均化装置４０４、及び夫々ｘ、yzの勾配コ
イル４１６，４１８，４２０を付勢する為の勾配
電源４０６，４０８，４１０が、インターフエイ
ス装置４０５を介してミニコンピユータ４０１に
結合されている。

RF発信器４０２にはミニコンピユータ４０１
からパルス包絡線がゲートされ、検査する物体
（対象物）の核磁気共鳴を励起する為に必要な変
調を持つRFパルスを発生する。RFパルスがRF
電力増幅器４１２で、イメージング法に応じて
100ワツトから数キロワツトまで変化するレベル
に増幅され、発信コイル４２４に印加される。身
体全体にイメージングと云う様な大きな容積や、
大きなNMR周波数帯域幅を励起する為に持続時
間の短いパルスを必要とする場合には、高い電力
レベルが必要である。

NMR信号が受信コイル４２６によつて感知さ
れ、低雑音前置増幅器４２２で増幅され、更に増
幅、検出並びに波作用をする為に、受信器４１
４に印加される。この後、信号がデイジタル化さ
れ、信号平均化装置４０４によつて平均化作用用
を受けて、ミニコンピユータ４０１によつて処理
される。前置増幅器４２２及び受信器４１４は、
能動形ゲート作用又は受動性波作用により、発
信の間RFパルスから保護される。

ミニコンピユータ４０１が、NMRパルスに対
するゲート並びに包絡線変調、前置増幅器及び
RF電力増幅器に対するブランキング、並びに勾
配電源に対する電圧波形を供給する。ミニコンピ
ユータはフーリエ変換、画像の再構生、データの
波作用、画像の表示及び記憶機能（これらの全
てはこの発明の範囲外である）の様なデータ処理
をも行なう。

希望によつては、発信及び受信RFコイルは１
個のコイルで構成することが出来る。この代り
に、２つの別々のコイルを電気的に直交する様に
配置して用いることが出来る。後に述べた形式
は、パルス発信の間、受信器へのRFパルスの通
り抜けが減少すると云う利点ある。何れの場合
も、コイルは、磁石４２８（第７図）によつて発
生される静磁界B₀の方向に対して直交している。
コイルは、RF遮蔽ケージ内に封入することによ
り、装置の他の部分から隔離される。３つの典型
的なRFコイルの設計が第８ａ図、第８ｂ図及び
第８ｃ図に示されている。これらの全てのコイル
は、Ｘ軸方向のRF磁界を発生する。第８ｂ図及
び第８ｃ図に示すコイルの設計は、対象物の室の
軸線が主磁界B₀（第１図）に対して平行な磁気的
な配置の場合に適している。第８ａ図に示す設計
は、対象物の室の軸線が主磁界B₀（図に示してい
ない）に対して垂直な形状の場合に用いられる。

磁界勾配コイル４１６，４１８，４２０（第７
図）は夫々勾配G_x、G_y、G_zを発生するのに必要
である。これまで説明したイメージング・パルス
順序では、勾配は対象物の容積にわたつて単調で
線形でなければならない。多数の値を持つ勾配磁
界は、エイリアシング（aliasing）と呼ばれる
NMR信号データの劣化を招き、画像に著しいア
ーチフアクトを生ずる。非線形の勾配は画像の幾
何学的な歪みを招く。

対象物の室の軸線が主磁界B₀に対して平行な
磁石の形状に適した磁界コイルの設計が、第９ａ
図及び第９ｂ図に示されている。各々の勾配G_x、
G_yが、第９ａ図に示す組３００及び３０２の様
な一組のコイルによつて発生される。第９ａ図に
示す一組のコイルは勾配G_xを発生する。勾配G_y
を発生する一組のコイルは、勾配G_xを発生する
コイルに対して、室の円柱形軸線１０６（第１
図）の周りに90゜回転している。勾配G_zは、第９
ｂ図に示すコイル４００及び４０２の様な１対の
コイルによつて発生される。

以上説明した所から、この発明のNMRパルス
順序が、NMRイメージング対象物の選ばれた制
御された容積から画像情報が同時に得られる改良
された３次元イメージング法であることが理解さ
れよう。このパルス順序は、情報の収集並びに再
構生過程に必要な時間を短縮することが出来る。
イメージング対象容積の寸法が制御自在に選択さ
れるから、ダイナツク・レンジは電子式イメージ
ング装置の限界内に抑えることが出来る。

この発明の特定の実施例並びに例について図示
し且つ説明したが、当業者であれば、以上の説明
からこの他の変更が考えられよう。従つて、この
発明は、特許請求の範囲の記載の範囲内でこゝに
具体的に示した以外の形で実施することが出来る
ことを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は静磁界の中にあつて選択的な励起によ
つて厚い平面状のスラブをその中に限定した
NMRイメージング対象物を示す略図、第２図は
３次元NMRイメージング法に適したこの発明の
NMRパルス順序を示す時間線図、第３ａ図は第
１図に示した厚い平面状のスラブ内のＹ軸方向に
整合した核スピンの柱を示す略図、第３ｂ図は位
相エンコーデイング勾配を印加すことによつて、
第３ａ図に示した核スピンの柱に生ずる位相の変
化を示す略図、第４図は静磁界の非均質性の影響
を克服する様な、この発明の３次元イメージング
法で使われる改良されたNMRパルス順序を示す
時間線図、第５図は、第２図に示すものと同様で
あるが、画像情報を収集するのに必要な時間を短
縮する為に使われるこの発明のNMRパルス順序
を示す時間線図、第６図は第４図と同様である
が、画像情報を収集するのに要する時間を短縮す
る為並びに静磁界の非均質性の影響を克服する為
に使われるこの発明のNMRイメージング順序を
示す時間線図、第７図は第２図、第４図、第５図
及び第６図に示したNMRパルス順序を発生する
のに適したNMRイメージング装置の主な部品の
簡略ブロツク図、第８ａ図は静磁界に対して対象
物の室が垂直である場合に使われるRFコイルの
設計例を示す図、第８ｂ図及び第８ｃ図は対象物
の室の軸線が静磁界と平行である磁気的な構成の
場合に適したRFコイルの設計例を示す図、第９
ａ図は勾配G_x及びG_yを発生するのに適した２組
のコイルの図、第９ｂ図は勾配G_zを発生するの
に適したコイルの形を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静磁界の中にあるイメージング対象物内の厚
   い平面状のスラブの核スピンを励起する為に選択
   的な励起を用いるNMRイメージング方法に於
   て、(a)前記対象物の第１の軸線に沿つて第１の予
   定の期間の間、磁界勾配を印加し、(b)前記第１の
   期間の間、周波数選択性RFパルスで前記対象物
   を照射して、前記対象物の厚い平面状のスラブ内
   にある複数個の核スピンを励起して、前記厚い平
   面状のスラブが、NMR信号を検出する受信コイ
   ルの感応する領域内に位置する様に選ばれる様に
   し、(c)前記第１の期間の後の第２の予定の期間の
   間、(イ)断層断面像の数に等しく且つ１より大きい
   n_z個の相異なる振幅から選ばれた予定の振幅を持
   つ第１の磁界勾配を前記第１の軸線に沿つた方向
   に印加して、該第１の軸線に沿つた核スピン空間
   分布情報を位相エンコーデイングし、(ロ)前記対象
   物の第２の軸線に沿つた方法に第２の磁界勾配を
   印加して、前記励起された核スピンの位相外れを
   生じさせ、(ハ)前記第２の軸線に直交する対象物の
   第３の軸線に沿つた方向に、前記断層断面像の１
   つにある該第３の軸線に沿つた画素の数に等しい
   n_y個の相異なる振幅から選ばれた予定の振幅を持
   つ第３の磁界勾配を印加して、該第３の軸線に沿
   つた該スピン空間情報を位相エンコーデイング
   し、そして(d)前記第２の期間の後の第３の予定の
   期間の間、前記第２の磁界勾配と同じ方向を持つ
   位相戻し磁界勾配を印加して、前記第２の期間の
   間に位相外れした核スピンの位相戻しをして、ス
   ピン・エコー信号を発生させ、該スピン・エコー
   信号のフーリエ変換が、前記厚い平面状のスラブ
   全体にわたる核スピン空間分布情報を第２の軸線
   に投影したものになる様にし、(e)n_xを前記断層断
   面像の１つにある前記第２の軸線に沿つた画素の
   数に等しい数として、前記位相戻し磁界勾配が存
   在する間前記スピン・エコー信号をn_x回標本化
   し、(f)これまでに記載した夫々の工程を、前記第
   ３の磁界勾配のn_y個の相異なる振幅に対して繰返
   して行い、更に(g)これまでに記載した工程を前記
   第１の磁界勾配のn_z個の相異なる振幅に対して繰
   返す各工程を有し、もつて前記厚い平面状のスラ
   ブの一連の断層断面像を構成するのに必要な３次
   元画像情報が前記厚い平面状のスラブ全体から同
   時に収集されるNMRイメージング方法。 ２ 特許請求の範囲１に記載したNMRイメージ
   ング方法に於て、前記第１の磁界勾配が、前記励
   起された核スピンの位相戻しをする第１の成分
   と、前記第１の軸線の方向の空間情報を位相エン
   コーデイングする第２の成分とを有するNMRイ
   メージング方法。 ３ 特許請求の範囲１に記載したNMRイメージ
   ング方法に於て、前記第３の期間の後の後続期間
   に、前記位相戻し磁界勾配の極性を交互に反転し
   て、複数個のスピン・エコー信号を発生させ、そ
   して交互のスピン・エコー信号を時間的に反転し
   た後、前記スピン・エコー信号を加算して、その
   信号対雑音比を改善する工程を含むNMRイメー
   ジング方法。 ４ 特許請求の範囲１に記載したNMRイメージ
   ング方法に於て、前記対象物の第１の軸線に沿つ
   て磁界勾配を印加する工程(a)の前に、約0.03乃至
   約３秒の間隔で、前記厚い平面状のスラブを非選
   択性180゜RFパルスで照射して、前記スピン・エ
   コー信号が前記厚い平面状のスラブ中の核スピン
   の密度並びにT₁の空間分布情報を持つ様にする
   工程を含むNMRイメージング方法。 ５ 特許請求の範囲１に記載したNMRイメージ
   ング方法に於て、前記対象物の第１の軸線に沿つ
   て磁界勾配を印加する工程(a)の前に、断熱高速通
   過によつて前記励起された核スピンを反転して、
   前記スピン・エコー信号が前記厚い平面状のスラ
   ブ中の核スピンの密度並びにT₁の空間分布情報
   を持つ様にする工程を含むNMRイメージング方
   法。 ６ 特許請求の範囲４又は５に記載したNMRイ
   メージング方法に於て、前記スピン・エコー信号
   が前記厚い平面状のスラブ内のT₁の空間分布情
   報を持つ様に、0.03乃至３秒の繰返し周期で、前
   記厚い平面状のスラブを前記180゜RFパルスで照
   射し、前記励起された核スピンを反転する夫々の
   工程を含めて、前記全ての工程(a)乃至(g)を繰返す
   工程を含むNMRイメージング方法。 ７ 特許請求の範囲１に記載したNMRイメージ
   ング方法に於て、前記スピン・エコー信号が前記
   厚い平面状のスラブ内の核スピンの密度並びに
   T₁の空間分布情報を持つ様に、0.03乃至３秒の繰
   返し周期で、前記工程(a)乃至(g)を繰返す工程を含
   むNMRイメージング方法。 ８ 特許請求の範囲１、３、４又は５に記載した
   NMRイメージング方法に於て、前記周波数選択
   性RFパルスが、ｂを定数、ｔを時間として、
   （sin bt）／btで変調された搬送波で構成される
   NMRイメージング方法。 ９ 特許請求の範囲８に記載したNMRイメージ
   ング方法に於て、前記選択性RFパルスが選択性
   90゜RFパルスであるNMRイメージング方法。 １０ 特許請求の範囲９に記載したNMRイメー
   ジング方法に於て、前記厚い平面状のスラブが前
   記対象物の第１の軸線に対して直交する様に位置
   ぎめされているNMRイメージング方法。 １１ 核スピン・エコー情報に対する静磁界の固
   有の非均質性による影響を克服したNMR画像形
   成用の方法に於て、(a)前記対象物の第１の軸線に
   沿つて静磁界を保ち、(b)前記対象物の前記第１の
   軸線に沿つて、第１の予定の期間の間、磁界勾配
   を印加し、(c)前記第１の期間の間、周波数選択性
   RFパルスで前記対象物を照射して、前記対象物
   の厚い平面状のスラブが、NMR信号を検出する
   受信コイルの感応する領域内に位置する様に選ば
   れるように、前記厚い平面状のプラグ内にある複
   数個の核スピン励起し、(d)前記第１の期間の後の
   第２の予定期間の間、(イ)断層断面像の数に等しく
   且つ１より大きいn_z個の相異なる振幅から選ばれ
   た予定の振幅を持つ第１の磁界勾配を前記第１の
   軸線に沿つて印加して、該第１の軸線に沿つた核
   スピンの空間分布情報を位相エンコーデイング
   し、(ロ)前記対象物の第２の軸線に沿つた方法に第
   ２の磁界勾配を印加して、前記静磁界の固有の非
   均質性によつて誘起される核スピンの位相外れの
   他に、前記励起された核スピンの位相外れを生じ
   させ、(ハ)前記第２の軸線に直交する前記対象物の
   第３の軸線に沿つた方向に、該第３の軸線に沿つ
   た１つの断層断面像中の画素の数に等しいn_y個の
   相異なる振幅から選ばれた予定の振幅を持つ第３
   の磁界勾配を印加して、該第３の軸線に沿つた核
   スピンの空間分布情報を位相エンコーデイング
   し、そして(e)前記周波数選択性RFパルスの平均
   発生時から期間τ_a後に第１の180゜RFパルスを前
   記対象物に照射して、励起された核スピンの位相
   戻しを開始し、(f)前記第２の期間より後の第３の
   予定の期間の間、前記第２の磁界勾配と同じ方向
   を持つ位相戻し磁界勾配を印加して、前記
   180゜RFパルスから期間τ_a後に、前記第２の磁界
   勾配によつて位相外れした核スピンの位相戻しに
   よつて生ずる核スピン・エコーを、静磁界の固有
   の非均質性によつて位相外れした核スピンの位相
   戻しから導かれる核スピン・エコーの発生と一致
   させ、これらの核スピン・エコーが複合NMR信
   号を発生し、該複合NMR信号のフーリエ変換
   が、前記厚い平面状のスラブ全体からの核スピン
   の空間分布情報を前記第２の軸線に投影したもの
   になり、(g)n_xを前記第２の軸線に沿つた断層断画
   像中の画素の数に等しい数として、前記複合
   NMR信号をn_x回標本化し、(h)前記第３の磁界勾
   配のn_y個の相異なる振幅に対し、前記工程(b)乃至
   (g)を繰返し、(i)前記第１の磁界勾配のn_z個の相異
   なる振幅に対し、前記工程(b)乃至(h)を繰返す各工
   程を有し、もつてイメージング対象物の厚い平面
   状のスラブの一連の断層断面像を構成するのに必
   要な画像情報が該厚い平面状のスラブ全体から同
   時に収集される方法。 １２ 特許請求の範囲１１に記載したNMR方法
   に於て、前記第１の磁界勾配が、前記励起された
   核スピンの位相戻しをする第１の成分と、前記第
   １の軸線方向の空間情報を位相エンコーデイング
   する第２の成分とで構成される方法。 １３ 特許請求の範囲１１に記載した方法に於
   て、前記第３の期間より後の期間に前記第１の
   180゜RFパルスを複数回繰返して、対応する複数
   個のスピン・エコー信号を発生し、そして交互の
   スピン・エコー信号を時間的に反転した後、前記
   スピン・エコー信号を加算してその信号対雑音比
   を改善する工程を含む方法。 １４ 特許請求の範囲１１に記載した方法に於
   て、前記工程(b)の前に、約0.03乃至３秒の間隔
   で、前記厚い平面状のスラブを第２の非選択性
   180゜RFパルスで照射して、前記複合NMR信号
   が、前記厚い平面状のスラブ内の核スピンの密度
   並びにT₁の空間分布情報を持つ様にする工程を
   含む方法。 １５ 特許請求の範囲１１に記載した方法に於
   て、前記工程(b)の前に、断熱高速通過によつて前
   記励起された核スピンを反転して、前記複合
   NMR信号が前記厚い平面状のスラブ内の核スピ
   ンの密度並びにT₁の空間分布情報を持つ様にす
   る工程を含む方法。 １６ 特許請求の範囲１４又は１５に記載した方
   法に於て、前記複合NMR信号が前記厚い平面状
   の平板内のT₁の空間情報を持つ様に、約0.03乃至
   約３秒の繰返し周期で、前記厚い平面状のスラブ
   を前記第２の180゜RFパルスで照射して、前記励
   起された核スピンを反転する工程を含めて、前記
   工程(b)乃至(i)を繰返す工程を含む方法。 １７ 特許請求の範囲１６に記載した方法に於
   て、前記工程(c)で使われる周波数選択性RFパル
   スと前記工程(e)で使われる第１の180゜RFパルス
   との間の期間τ_aが約２乃至約1500ミリ秒の範囲か
   ら選ばれ、前記複合NMR信号が前記厚い平面状
   のスラブ内のT₁及びT₂の空間分布を持つ様にす
   る方法。 １８ 特許請求の範囲１４又は１５に記載した方
   法に於て、前記工程(c)で使われる周波数選択性
   RFパルスと前記工程(e)で使われる第１の180゜RF
   パルスとの間の期間τ_aが約２乃至約1500ミリ秒の
   範囲から選ばれ、前記複合NMR信号が前記厚い
   平面状のスラブ内のT₁及びT₂の空間分布情報を
   持つ様にした方法。 １９ 特許請求の範囲１１に記載した方法に於
   て、約0.03乃至３秒の繰返し周期で、前記工程(b)
   乃至(i)を繰返して、前記スピン・エコー信号が前
   記厚い平面状のスラブ内の核スピンの密度並びに
   T₁の空間分布情報を持つ様にする工程を含む方
   法。 ２０ 特許請求の範囲１１に記載した方法に於
   て、前記工程(c)で使われる周波数選択性RFパル
   スと前記工程(e)で使われる第１の180゜RFパルス
   との間の期間τ_aが約２乃至約1500ミリ秒の範囲か
   ら選ばれ、前記複合NMR信号が前記厚い平面状
   のスラブ内のT₂の空間分布情報を持つ様にする
   工程を含む方法。 ２１ 特許請求の範囲２０に記載した方法に於
   て、前記複合NMR信号が前記厚い平面状のスラ
   ブ内のT₁及びT₂の空間分布情報を持つ様に、約
   0.03乃至約３秒の繰返し周期でτ_aを選択する夫々
   の工程を含めて、前記工程(b)乃至(i)を繰返す工程
   を含む方法。 ２２ 特許請求の範囲１１、１４又は１５に記載
   した方法に於て、前記第２の勾配の波形の前記第
   １の期間にわたる時間積分が、前記位相戻し勾配
   の波形の、前記期間τ_aに等しい期間にわたる時間
   積分に等しくなる様に選ばれている方法。 ２３ 特許請求の範囲２２に記載した方法に於
   て、前記周波数選択性パルスが、ｂを定数、ｔを
   時間として、（sin bt）／btによつて変調された
   搬送波で構成される方法。 ２４ 特許請求の範囲２３に記載した方法に於
   て、前記選択性RFパルスが選択性90゜RFパルス
   で構成される方法。 ２５ 特許請求の範囲２４に記載した方法に於
   て、前記厚い平面状のスラブが前記対象物の第１
   の軸線に対して直交する様に配置されている方
   法。 ２６ 静磁界の中に配置されたイメージング対象
   物内の厚い平面状のスラブ部分の核スピンを励起
   する為に選択的な励起を用いるNMRイメージン
   グ方法に於て、(a)第１の予定の期間の間、デカル
   ト座標系のＺ軸に対応する、イメージング対象物
   の第１の軸線に沿つて磁界勾配を印加し、(b)前記
   第１の期間の間、前記対象物を周波数選択性RF
   パルスで照射して、前記対象物の前記厚い平面状
   のスラブ内にある複数個の核スピンを励起して、
   前記厚い平面状のスラブが、NMR信号を検出す
   る受信コイルの感応する領域内に位置する様に選
   ばれる様にし、(c)前記第１の期間の後の第２の予
   定の期間の間、(イ)断層断面像の数に等しく且つ１
   より大きいn_z個の相異なる振幅から選ばれた予定
   の振幅を持つ第１の磁界勾配を前記第１の軸線に
   沿つて印加して、該第１の軸線に沿つた核スピン
   の分布情報を位相エンコーデイングし、(ロ)前記デ
   カルト座標系のＸ軸に対応する、前記対象物の第
   ２の軸線に沿つて第２の磁界勾配を印加して、前
   記励起された核スピンの位相外れを生じさせ、(ハ)
   前記デカルト座標系のＹ軸に対応する、前記対象
   物の第３の軸線に沿つた方向に、該第３の軸線に
   沿つた１つの断層断面像の中の画素の数に等しい
   n_y個の相異なる振幅から選ばれた予定の振幅をも
   つ第３の磁界勾配を印加して、該第３の軸線に沿
   つた核スピンの空間分布情報を位相エンコーデイ
   ングし、そして(d)前記第２の期間より後の第３の
   予定の期間の間、前記第２の磁界勾配と同じ方向
   を持つ位相戻し磁界勾配を印加して、前記第２の
   期間の間に位相外れを生じた核スピンの位相戻し
   をして、前記厚い平面状のスラブ全体の核スピン
   の空間分布情報を前記第２の軸線に投影したもの
   であるスピン・エコー信号を発生させ、(e)n_xを前
   記第２の軸線に沿つた１つの断層部分像中の画素
   の数に等しい数として、前記位相戻し磁界勾配が
   ある間前記スピン・エコー信号をn_x回標本化する
   各工程から成り、前記第１、第３の及び位相戻し
   磁界勾配は、フーリエ解析によつて（n_x）・
   （n_y）・（n_z）個の画素を生ずる様な（m_y）・（n_z）
   個のNMR信号を発生する様に選ばれており、
   各々の前記NMR信号は、 −n_y／２k_yn_y／２−１、 −n_z／２k_zn_z／２−１ となる様に選ばれた独特な１対の整数k_y及びk_zに
   対応し、φ_y及びφ_zを夫々Ｙ軸及びＺ軸方向の
   各々のNMR信号の移相量とし、ｉ＝√−１、ｔ
   を時間、L_y及びL_zを夫々Ｘ軸及びＺ軸方向のイ
   メージング開口の長さとして、 φ_y＝2πk_yｙ／L_y、φ_z＝2πk_zｚ／L_z とする時、前記厚い平面状のスラブの点（ｘ、
   ｙ、ｚ）から発するNMR信号Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、
   k_y、k_z、ｔ）が次の式 Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、k_y、k_z、ｔ）＝Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、
   ｏ、ｏ、ｔ）exp iφ_y exp iφ_zで定義される
   NMRイメージング方法。 ２７ 特許請求の範囲２６に記載したNMRイメ
   ージング方法に於て、前記周波数選択性パルス
   が、ｂを定数、ｔを時間として、（sin bt）／bt
   によつて変調された搬送波で構成されるNMRイ
   メージング方法。 ２８ 特許請求の範囲２７に記載したNMRイメ
   ージング方法に於て、前記選択性RFパルスが選
   択性90゜RFパルスで構成されたNMRイメージン
   グ方法。 ２９ 特許請求の範囲２８に記載したNMRイメ
   ージング方法に於て、前記厚い平面状のスラブが
   前記対象物の第１の軸線に対して直交している
   NMRイメージング方法。 ３０ 特許請求の範囲１、１１又は２６に記載の
   方法において、n_zが少なくとも２である方法。 ３１ 静磁界の中にあるイメージング対象物内の
   厚い平面状のスラブの核スピンを励起する為に選
   択的な励起を用いるNMRイメージング用の装置
   に於て、(a)前記対象物の第１の軸線に沿つて第１
   の予定の期間の間、磁界勾配を印加する第１手段
   と、(b)前記第１の期間の間、前記厚い平面状のス
   ラブがNMR信号を検出する受信コイルの感応す
   る領域内に位置する様に選ばれる様に、周波数選
   択性RFパルスで前記対象物を照射して、前記対
   象物の厚い平面状のスラブ内にある複数個の核ス
   ピンを励起する第２手段と、(c)前記第１の期間の
   後の第２の予定の期間の間、(イ)断層断面像の数に
   等しく且つ１より大きいn_z個の相異なる振幅から
   選ばれた予定の振幅を持つ第１の磁界勾配を前記
   第１の軸線に沿つた方向に印加して、該第１の軸
   線に沿つた核スピン空間分布情報を位相エンコー
   デイングし、(ロ)前記対象物の第２の軸線に沿つた
   方向に第２の磁界勾配を印加して、前記励起され
   た核スピンの位相外れを生じさせ、(ハ)前記第２の
   軸線に直交する対象物の第３の軸線に沿つた方向
   に、前記断層断面像の１つにある該第３の軸線に
   沿つた画素の数に等しいn_y個の相異なる振幅から
   選ばれた予定の振幅を持つ第３の磁界勾配を印加
   して、該第３の軸線に沿つた該スピン空間情報を
   位相エンコーデイングする第３手段と、(d)前記第
   ２の期間の後の第３の予定の期間の間、前記第２
   の磁界勾配と同じ方向を持つ位相戻し磁界勾配を
   印加して、前記第２の期間の間に位相外れした核
   スピンの位相戻しをして、スピン・エコー信号を
   発生させる第４手段であつて、該スピン・エコー
   信号のフーリエ変換が、前記厚い平面状のスラブ
   全体にわたる核スピン空間分布情報を第２の軸線
   に投影したものになる様にした第４手段と、(e)n_x
   を前記断層断面像の１つにある前記第２の軸線に
   沿つた画素の数に等しい数として、前記位相戻し
   磁界勾配が存在する間前記スピン・エコー信号を
   n_x回標本する第５手段と、(f)前記第１乃至第５手
   段を、前記第３の磁界勾配のn_y個の相異なる振幅
   に対して順次繰返し作動する第６手段と、(g)前記
   第１乃至第６手段を前記第１の磁界勾配のn_z個の
   相異なる振幅に対して順次繰返し作動する第７手
   段とを有し、もつて前記厚い平面状のスラブの一
   連の断層断面像を構成するのに必要な画像情報が
   前記厚い平面状のスラブ全体から同時に収集され
   るようにした装置。 ３２ 特許請求の範囲３１に記載した装置に於
   て、前記第１の磁界勾配が、前記励起された核ス
   ピンの位相戻しをする第１の成分と、前記第１の
   軸線の方向の空間情報を位相エンコーデイングす
   る第２の成分とを有する装置。 ３３ 特許請求の範囲３１に記載した装置に於
   て、前記第３の期間の後の後続期間に、前記位相
   戻し磁界勾配の極性を交互に反転して、複数個の
   スピン・エコー信号を発生させ、そして交互のス
   ピン・エコー信号を時間的に反転した後、前記ス
   ピン・エコー信号を加算して、その信号対雑音比
   を改善する手段を含む装置。 ３４ 特許請求の範囲３１に記載した装置に於
   て、前記対象物の第１の軸線に沿つて磁界勾配を
   印加する前に、約0.03乃至約３秒の間隔で、前記
   厚い平面状のスラブを非選択性180゜RFパルスで
   照射して、前記スピン・エコー信号が前記厚い平
   面状のスラブ中の核スピンの密度並びにT₁の空
   間分布情報を持つ様にする手段を含む装置。 ３５ 特許請求の範囲３１に記載した装置に於
   て、前記対象物の第１の軸線に沿つて磁界勾配を
   印加する前に、断熱高速通過によつて前記励起さ
   れた核スピンを反転して、前記スピン・エコー信
   号が前記厚い平面状のスラブ中の核スピンの密度
   並びにT₁の空間分布情報を持つ様にする手段を
   含む装置法。 ３６ 特許請求の範囲３４又は３５に記載した装
   置に於て、前記スピン・エコー信号が前記厚い平
   面状のスラブ内のT₁の空間分布情報を持つ様に、
   0.03乃至３秒の繰返し周期で、前記厚い平面状の
   スラブを前記180゜RFパルスで照射し、かつ前記
   励起された核スピンを反転する手段を含めて、前
   記第１乃至第７手段を順次繰返し作動する手段を
   含む装置。 ３７ 特許請求の範囲３１に記載した装置に於
   て、前記スピン・エコー信号が前記厚い平面状の
   スラブ内の核スピンの密度並びにT₁の空間分布
   情報を持つ様に、0.03乃至３秒の繰返し周期で、
   前記第１乃至第７手段を順次繰返し作動する手段
   を含む装置。 ３８ 特許請求の範囲３１、３３、３４又は３５
   に記載した装置に於て、前記周波数選択性RFパ
   ルスが、ｂを定数、ｔを時間として、（sin
   bt）／btで変調された搬送波で構成される装置。 ３９ 特許請求の範囲３８に記載した装置に於
   て、前記選択性RFパルスが選択性90゜RFパルス
   である装置。 ４０ 特許請求の範囲３９に記載した装置に於
   て、前記厚い平面状のスラブが前記対象物の第１
   の軸線に対して直交する様に位置ぎめされている
   装置。 ４１ 核スピン・エコー情報に対する静磁界の固
   有の非均質性による影響を克服したNMR画像形
   成用の装置に於て、(a)前記対象物の第１の軸線に
   沿つて静磁界を保つ第１手段と、(b)前記対象物の
   前記第１の軸線に沿つて、第１の予定の期間の
   間、磁界勾配を印加する第２手段と、(c)前記第１
   の期間の間、周波数選択性RFパルスで前記対象
   物を照射して、前記対象物の厚い平面状のスラブ
   が、NMR信号を検出する受信コイルの感応する
   領域内に位置する様に選ばれるように、前記厚い
   平面状のプラグ内にある複数個の核スピンを励起
   する第３手段と、(d)前記第１の期間の後の第２の
   予定期間の間、(イ)断層断画像の数に等しく且つ１
   より大きいn_z個の相異なる振幅から選ばれた予定
   の振幅を持つ第１の磁界勾配を前記第１の軸線に
   沿つて印加して、該第１の軸線に沿つた核スピン
   の空間分布情報を位相エンコーデイングし、(ロ)前
   記対象物の第２の軸線に沿つた方向に第２の磁界
   勾配を印加して、前記静磁界の固有の非均質性に
   よつて誘起される核スピンの位相外れの他に、前
   記励起された核スピンの位相外れを生じさせ、(ハ)
   前記第２の軸線に直交する前記対象物の第３の軸
   線に沿つた方向に、該第３の軸線に沿つた１つの
   断層断面像中の画素の数に等しいn_y個の相異なる
   振幅から選ばれた予定の振幅を持つ第３の磁界勾
   配を印加して、該第３の軸線に沿つた核スピンの
   空間分布情報を位相エンコーデイングする第４手
   段と、(e)前記周波数選択性RFパルスの平均発生
   時から期間τ_a後に第１の180゜RFパルスを前記対
   象物に照射して、励起された核スピンの位相戻し
   を開始する第５手段と、(f)前記第２の期間より後
   の第３の予定の期間の間、前記第２の磁界勾配と
   同じ方向を持つ位相戻し磁界勾配を印加して、前
   記180゜RFパルスから期間τ_a後に、前記第２の磁
   界勾配によつて位相外れした核スピンの位相戻し
   によつて生ずる核スピン・エコーを、静磁界の固
   有の非均質性によつて位相外れした核スピンの位
   相戻しから導かれる核スピン・エコーの発生と一
   致させる第６手段であつて、これらの核スピン・
   エコーが複合NMR信号を発生し、該複合NMR
   信号のフーリエ変換が、前記厚い平面状のスラブ
   全体からの核スピンの空間分布情報を前記第２の
   軸線に投影したものになる様にした第６手段と、
   (g)n_xを前記第２の軸線に沿つた断層断面像中の画
   素の数に等しい数として、前記複合NMR信号を
   n_x回標本化する第７手段と、(h)前記第３の磁界勾
   配のn_y個の相異なる振幅に対し、前記第２乃至第
   ７手段を順次繰返し作動する第８手段と、(i)前記
   第１の磁界勾配のn_z個の相異なる振幅に対し、前
   記第２乃至第８を順次繰返し作動する第９手段と
   を有し、もつてイメージング対象物の厚い平面状
   のスラブの一連の断層断面像を構成するのに必要
   な画像情報が該厚い平面状のスラブ全体から同時
   に収集されるようにした装置。 ４２ 特許請求の範囲４１に記載した装置に於
   て、前記第１の磁界勾配が、前記励起された核ス
   ピンの位相戻しをする第１の成分と、前記第１の
   軸線方向の空間情報を位相エンコーデイングする
   第２の成分とで構成される装置。 ４３ 特許請求の範囲４１に記載した装置に於
   て、前記第３の期間より後の期間に前記第１の
   180゜RFパルスを複数回繰返して、対応する複数
   個のスピン・エコー信号を発生させ、そして交互
   のスピン・エコー信号を時間的に反転した後、前
   記スピン・エコー信号を加算してその信号対雑音
   比を改善する手段を含む装置。 ４４ 特許請求の範囲４１に記載した装置に於
   て、前記第２手段により第１の軸線に沿つて磁界
   勾配を印加する前に、約0.03乃至約３秒の間隔
   で、前記厚い平面状のスラブを第２の非選択性
   180゜RFパルスで照射して、前記複合NMR信号
   が、前記厚い平面状のスラブ内の核スピンの密度
   並びにT₁の空間分布情報を持つ様にする手段を
   含む装置。 ４５ 特許請求の範囲４４に記載した装置に於
   て、前記第２手段により第１の軸線に沿つて磁界
   勾配を印加する前に、断熱高速通過によつて前記
   励起された核スピンを反転して、前記複合NMR
   信号が前記厚い平面状のスラブ内の核スピンの密
   度並びにT₁の空間分布情報を持つ様にする手段
   を含む装置。 ４６ 特許請求の範囲４４又は４５に記載した装
   置に於て、前記複合NMR信号が前記厚い平面状
   の平板内のT₁の空間情報を持つ様に、約0.03乃至
   約３秒の繰返し周期で、前記厚い平面状のスラブ
   を前記第２の180゜RFパルスで照射して、前記励
   起された核スピンを反転する手段を含めて、前記
   第２乃至第９手段を順次繰返し作動する手段を含
   む装置。 ４７ 特許請求の範囲４６に記載した装置に於
   て、前記第３手段で使われる周波数選択性RFパ
   ルスと前記第５手段で使われる第１の180゜RFパ
   ルスとの間の期間τ_aが約２乃至約1500ミリ秒の範
   囲から選ばれて、前記複合NMR信号が前記厚い
   平面状のスラブ内のT₁及びT₂の空間分布を持つ
   様にした装置。 ４８ 特許請求の範囲４４又は４５に記載した装
   置に於て、前記第３手段で使われる周波数選択性
   RFパルスと前記第５手段で使われる第１の
   180゜RFパルスとの間の期間τ_aが約２乃至約1500
   ミリ秒の範囲から選ばれて、前記複合NMR信号
   が前記厚い平面状のスラブ内のT₁及びT₂の空間
   分布情報を持つ様にした装置。 ４９ 特許請求の範囲４４に記載した装置に於
   て、約0.03乃至３秒の繰返し周期で、前記第２乃
   至第９手段を順次繰返し作動して、前記スピン・
   エコー信号が前記厚い平面状のスラブ内の核スピ
   ンの密度並びにT₁の空間分布情報を持つ様にす
   る手段を含む装置。 ５０ 特許請求の範囲４４に記載した装置に於
   て、前記第３手段で使われる周波数選択性RFパ
   ルスと前記第５手段で使われる第１の180゜RFパ
   ルスとの間の期間τ_aが約２乃至約1500ミリ秒の範
   囲から選ばれて、前記複合NMR信号が前記厚い
   平面状のスラブ内のT₂の空間分布情報を持つ様
   にした装置。 ５１ 特許請求の範囲５０に記載した装置に於
   て、前記複合NMR信号が前記厚い平面状のスラ
   ブ内のT₁及びT₂の空間分布情報を持つ様に、約
   0.03乃至約３秒の繰返し周期でτ_aを選択すること
   を含めて、前記第２乃至第９手段を順次繰返し作
   動する手段を含む装置。 ５２ 特許請求の範囲４４、４４又は４５に記載
   した装置に於て、前記第２の勾配の波形の前記第
   １の期間にわたる時間積分が、前記位相戻し勾配
   の波形の、前記期間τ_aに等しい期間にわたる時間
   積分に等しくなる様に選ばれている装置。 ５３ 特許請求の範囲５２に記載した装置に於
   て、前記周波数選択性パルスが、ｂを定数、ｔを
   時間として、（sin bt）／btによつて変調された
   搬送波で構成される装置。 ５４ 特許請求の範囲５３に記載した装置に於
   て、前記選択性RFパルスが選択性90゜RFパルス
   で構成される装置。 ５５ 特許請求の範囲５４に記載した装置に於
   て、前記厚い平面状のスラブが前記対象物の第１
   の軸線に対して直交する様に配置されている装
   置。 ５６ 静磁界の中に配置されたイメージング対象
   物内の厚い平面状のスラブ部分の核スピンを励起
   する為に選択的な励起を用いるNMRイメージン
   グ用の装置に於て、(a)第１の予定の期間の間、デ
   カルト座標系のＺ軸に対応する、イメージング対
   象物の第１の軸線に沿つて磁界勾配を印加する第
   １手段と、(b)前記第１の期間の間、前記対象物を
   周波数選択性RFパルスで照射して、前記対象物
   の前記厚い平面状のスラブ内にある複数個の核ス
   ピンを励起して、前記厚い平面状のスラブが、
   NMR信号を検出する受信コイルの感応する領域
   内に位置する様に選ばれる様にする第２手段と、
   (c)前記第１の期間の後の第２の予定の期間の間、
   (イ)前記断層断面像の数に等しく且つ１より大きい
   n_z個の相異なる振幅から選ばれた予定の振幅を持
   つ第１の磁界勾配を前記第１の軸線に沿つて印加
   して、該第１の軸線に沿つた核スピンの分布情報
   を位相エンコーデイングし、(ロ)前記デカルト座標
   系のＸ軸に対応する、前記対象物の第２の軸線に
   沿つて第２の磁界勾配を印加して、前記励起され
   た核スピンの位相外れを生じさせ、(ハ)前記デカル
   ト座標系のＹ軸に対応する、前記対象物の第３の
   軸線に沿つた方向に、該第３の軸線に沿つた１つ
   の断層断面像の中の画素の数に等しいn_y個の相異
   なる振幅から選ばれた予定の振幅を持つ第３の磁
   界勾配を印加して、該第３の軸線に沿つた核スピ
   ンの空間分布情報を位相エンコーデイングする第
   ３手段と、(d)前記第２の期間より後の第３の予定
   の期間の間、前記第２の磁界勾配と同じ方向を持
   つ位相戻し磁界勾配を印加して、前記第２の期間
   の間に位相外れを生じた核スピンの位相戻しをし
   て、前記厚い平面状のスラブ全体の核スピンの空
   間分布情報を前記第２の軸線に投影したものであ
   るスピン・エコー信号を発生させる第４手段と、
   (e)n_xを前記第２の軸線に沿つた１つの断層部分像
   中の画素の数に等しい数として、前記位相戻し磁
   界勾配がある間前記スピン・エコー信号をn_x回標
   本化する第５手段とを有し、前記第１、第３の及
   び位相戻し磁界勾配は、フーリエ解析によつて
   （n_x）・（n_y）・（n_z）個の画素を生ずる様な（n_y）・
   （n_z）個のNMR信号を発生する様に選ばれてお
   り、各々の前記NMR信号は、 −n_y／２k_yn_y／２−１、 −n_z／２k_zn_z／２−１ となる様に選ばれた独特な１対の整数k_y及びk_zに
   対応し、φ_y及びφ_zを夫々Ｙ軸及びＺ軸方向の
   各々のNMR信号の移相量とし、ｉ＝√−１、ｔ
   を時間、L_y及びL_zを夫々Ｘ軸及びＺ軸方向のイ
   メージング開口の長さとして、 φ_y＝2πk_yｙ／L_y、φ_z＝2πk_zｚ／L_z とする時、前記厚い平面状のスラブの点（ｘ、
   ｙ、ｚ）から発するNMR信号Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、
   k_y、k_z、ｔ）が次の式 Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、k_y、k_z、ｔ）＝Ｓ（ｘ、ｙ、ｚ、
   ｏ、ｏ、ｔ）exp iφ_y exp iφ_zで定義される装
   置。 ５７ 特許請求の範囲５６に記載した装置に於
   て、前記周波数撰選択性パルスが、ｂを定数、ｔ
   を時間として、（sin bt）／btによつて変調され
   た搬送波で構成される装置。 ５８ 特許請求の範囲５７に記載した装置に於
   て、前記選択性RFパルスが選択性90゜RFパルス
   で構成される装置。 ５９ 特許請求の範囲５８に記載した装置に於
   て、前記厚い平面状のスラブが前記対象物の第１
   の軸線に対して直交している装置。 ６０ 特許請求の範囲３１、４１又は５６に記載
   の装置に於て、n_zが少なくとも２である装置。