JPH02274225A - 核磁化分布決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は異なる勾配磁界と組合わせるか組合わせずに少
な（とも３つのｒｆパルスを用い、共鳴信号は弱く結合
された核スピンが起こる問題の局在的又は非局在的スペ
クトルを得る為に発生され、サンプルされる対家の一部
の核磁化分布を決定する方法に係る。

ケミカル　フィジックス　レターズ、６９Ｇ！。

３号、　１９８０年２月１日付の［パルス勾配磁界の使
用によるＮＭＲ多重量子遷移の異なるオーダの選択」と
題する５６７頁以下の出版物において、ニーパックスは
多重量子コヒーレンスが２つの弱い結合スピンのシステ
ムで測定されるパルスシーケンスを開示している。上記
パルスシーケンスは、第１の９０°パルスに続いて、第
２の９０’パルスが待ち期間Ｔの後に発生し、第３の９
０”パルスが待ち期間Ｔｍの後に発生するような３つの
９０゜からなり、捕捉が第３の９０°パルスの後約時間
τの期間で行なわれる。第１の２つのパルス間の待ち期
間τは一般的に１／（２Ｊ）に等しく選ばれるが、１／
（２Ｊ）から外れてもよい。ここでＪは２つの結合スピ
ン間の結合定数である。かく得られた効果は最大振幅が
零か第２及び第３の９０°パルス間の周期Ｔｔｎ中に発
生する２つの吊子コヒーレンスになることからなる。雪
量ｒコヒーレンスに対し、発生は結合スピンの化学シフ
１−間の差に対応する角周波数で起こり、一方２つの吊
子」ヒーレンスに対する発生は化学シフトの合Ｊ１に対
応する角周波数で起こる。第３の９０”パルスはこれら
のコヒーレンスをこの第３のパルスに続く期間での期間
の後、最大になる１つのＹ子コヒーレンス信号の形態で
観測可能にする。上記パルスシーケンスが使用される場
合、しかし、この多重量子コヒーレンス信号の振幅は、
化学シフトに依存する、すなわち第１の２つの９０’パ
ルス間の待ち期間τの選択による。化学シフ１〜のこの
依存性は第１及び第２のｒｆパルス間で経過する待ち周
期中の時点τ／２で１８０°パルスを発生することによ
り実際除ムされうる。上記パルス周波数シーケンスは多
重量子コヒーレンスの測定を可能にするが雪及び２つの
υ子コヒーレンス間の識別を可能にはしない。

本発明の目的は、検査きるべき対象の異なる物質の多重
Ｍ子コヒーレンスが別々に画像されうる多重遣子濾波器
により（局在化され選択された）スペクトルを決める方
法を提供することである。

これを達成する為、本発明による方法は該３つのｒｆパ
ルスのうち第１又は該第２のｒｆパルスの後、１８０°
パルスは先行するか第１及び第２のパルスの間又は第２
及び第３のｒｆパルスの間の途中に位置する途中の時点
に先立つ又は遅れる時点で発生し、該時点は多１　ｆｆ
ｉ　’Ｆコヒーレンスの振幅が存在するある物質に対し
冴であり曲の存在する物質に対し少なくとも本質的に最
大になるよう選ばれることを特徴とする。本方法は零量
子又は２つの量子コヒーレンスのどちらかから生じる信
号のみが観測されるよう配置されるべきである。これは
例えばケミカル　フィジックスレターズ。

６９頁、３号、　　５６７−５７０頁の記事に記述され
る如く、周知の方法を用いて達成されうる。　　１８０
”パルスが第１の９０°パルスの後印加された場合、例
えば２つの量子コヒーレンスの振幅はＣ０５（πＳＴ）
として変化する。ここでＳは種々の物質に対する通常異
なる値を有する所定の物質の粘合共鳴間の周波数差であ
り、Ｔは１８０°パルス及び時点τ／２間の時間の２倍
の期間である。硯Ｆｌされた信月撮幅も項５ｉｔｚｒＪ
Ｔに依存する。

本発明による方法の所望の例は第１及び第２のｒｆパル
スの間の第１の待ち期間τの後、第２の１８０°パルス
が第２の待ち期間Ｔｍの途中で発生されることを特徴と
する。この第２の１８０°のパルスの使用は磁界不均一
性の効果が抑圧される利点を提供する。明らかに、勾配
磁界は例えば所望の多重量子コヒーレンスが測定される
空間的局在化又はスピン共鳴の効果を選択された空間的
局在化の外側に避ける為の種々の励起パルス及び１８０
°パルス中印加されうる。

第１閏は安定磁界を発生する為の磁石￥ｉ置２と、勾配
磁界を発生する為の磁石装置４と、磁Ｇ哀Ａ２及び磁石
装置４の夫々に対する電力供給源６゜８からなる虫気共
嗅装置を示す。無線周波数（ｒｆ）磁石コイル１０はｒ
ｆ磁気交番磁界を発生するのに使われ、この目的でｒｆ
発生源１２に接続される。検査さるべさ対象にｒｆ発信
された磁界により発生される共鳴信号の検出のため、こ
の目的の為信号増幅器１４に接続されるｒｆコイル１３
が用いられ、該増幅器の出力は検出器１６に接続される
。検出器１６の出力は中央処理装置１８に接続される。

中央処理装置１８はｒｆ源１２用の変調器２０と、勾配
限石コイル用の電力供給源８と、画像表示装置用のモニ
タ２２を制御する。ｒｆ発振器２４は検出器１６同様変
調器２０を駆動する。磁石装置２．４内に配置された発
信コイル１２は検査さるべき対象が配置される測定空間
２８を囲む。測定空間２８において、安定磁界、対象ス
ライス選択用勾配磁界及び空間的に均一な交番磁界が発
生されうる。測定空間２８゜発信コイル１２及び受信コ
イル１３は環境を測定空間２８に生ずるｒｆ信号から遮
蔽するのに役立つｒｆ信号遮蔽かご部２９により囲まれ
る。中央処理装置１８は信号処理装置１８ａ及び制御２
１１装置１８ｂからなる。信号処Ｉ！ｒｌ装置１８ａは
受信コイルにより受信された信号を受け、例えばモニタ
２２に表示される二次元画像（２Ｄ密度分布、スペクト
ル）を形成するようこれらの信号を処理する。制１ｉｌ
ｌ装置１８ｂは磁石電力供給源８同様変調器２０を制御
するプログラマブル制御手段がらなり、これにより第１
図に示す装置は勾配磁界が印加されるかされない間のｒ
ｆパルスシーケンスの周期からなる測定シーケンスを実
行することが出来る。核スピンは対象又は対象の一部で
励起されえ、励起された核スピンの位置は印加されたｒ
ｆパルスの周波数及び強度に依存し、そして安定磁界と
組合わされる印加された勾配磁界が存在する。

第２図は乳酸塩及びアラニンのスペクトル位置を示す。

公知の如く、核磁化Ｍの歳差運動周波数はΩ＝δ、Ｂに
より決定される。磁気回転比δはこの核が自由であると
考えられる限り核の型のみに依存する。通常、核又は陽
子は、それらが近刀に存在する電子と結合することによ
り影響されるので、自由であると考えられない。これは
いわゆる化学シフトσとして明らかになる。スピン−ス
ピン結合拘束陽子はΩ＝δ、Ｂで共鳴しないがΩ′−δ
、Ｂ（１−σ）−Ｊ、Ｍ、で共鳴する。

ここで、Ｊは結合定数であり、ＭＩは磁気モーメント（
＋１／２又は−１／２）である。一般的に、σは非常に
小さい（大きさ１０−６のオーダ）である。第２図にお
いて、乳ｇ塩及びアラニンの陽子スベク［−ルはｐｐｍ
の水平軸に沿ってプロットされる。［４ｉ界強度Ｂが６
．３７になるのに対し、乳酪塩に対しＣＩ−（Ｉｌｌ及
びＣＨ３基の陽子の共鳴周波数間の周波数差ＳはＳ　１
　＝　７５０Ｈ２になり、アラニンに対しそれＣ１亥５
ａ＝６１８１−１ｚである。

第３図は多重量Ｆ濾波器により局在化され、選ばれた陽
子スペクトルを得る磁気共鳴励起方法用のパルスシーケ
ンスを示す。それにより多重量Ｌコヒ〜レンスが２つの
弱い結合スピンの装置で測定されるようす基本パルスシ
ーケンスは３つの９０°パルスからなる。これらのパル
ス（よ第３図の参照番号Ｐｉ、Ｐ２及びＰ３により示さ
れ、第１の２つの９０’パルス間の時間経過の周期はτ
になり、−力筒２及び第３の９０°パルス間の時間経過
の周期はＴｍになる。第１の２つの９０”パルス間の時
間での周期は通常１／（２Ｊ）になるよう選ばれる。こ
こでＪは結合定数である。これは零及び第２と第３の９
０°パルス間の周期ＴＴＩ中に発生する２つの吊ｆコヒ
ーレンスＺＱＣ及び２０Ｃの最大振幅を導く。パルスシ
ーケンスは３つの９０°パルスＰ１．Ｐ２及びＰ３がら
なり、そして中間待ち周期τ及びＴｔｎはそれ自体ケミ
カル　フィジックスレターズ、６９巻、３号。

１９８０年２月１日付の引用出版物から知られている。

零量子コヒーレンスに対し、該発生は結合スピンの化学
シフト間の差に対応する角周波数で起こり、一方２つの
か子コヒーレンスに対し、化学シフ１への合５Ｊに比例
して起こる。第３の９０’パルスＰ３はこれらのコヒー
レンスをこのパルスＰ３の後、時間τの周期を最大にす
る一つの電子コヒーレンスの形態で観測可能にする。

さらに、上記パルスシーケンスの多重準子コヒ−レンズ
の振幅は第１及び第２の９０°パルスＰ１及び２２間の
周期での選択により化学シフトに依存する（零量子コヒ
ーレンスに対し、この依存性はＳｉＯπ、ＳＴになり、
２つの量子コヒーレンスに対し、それはＣＯＳπ、ＳＴ
である。ここでＳはＨｚの結合スピン間の周波数差であ
る）。化学シフトの効果は第１の９０°パルスＰ１及び
第２の９０°パルスＰ２間の時点τ／２で１８０°パル
スを誘起することにより除去されうる。本発明による方
法において、　１８０°パルスは該２つの９０”パルス
Ｐ１及び２２間の途中の時点τ／２の真ぐ前又は真ぐ後
の１ｔｌｌ　Ｔ　／　２に位置する時点で、３つの９０
”パルスからなる公知のパルスシーケンスに加えられる
。値Ｔは多ｆｆ１ｆｆｉ子コヒーレンスの振幅が存在す
るかかる物質に対し零であり、存在する他の物質に対し
実質十に最大であるよう選ばれ、この処置を本出願人の
名での西独特許出願第３６０５５４７号に示される如く
、種々のｒｆパルス間の空間的に局在化された勾配磁界
と結合するのは可能である。例えば２つの量子コヒーレ
ンスの振幅は関数ＣｏＳπ、ＳＴにより変化する。ここ
でＳは一般的に種々の物質に対し異なる値を有する１１
本発明によるパルスシーケンスにおいて、第２の１８０
°パルスＤｅ２は（しかし、必ずしも必要でない）第２
及び第３の９０°パルスＰ２及び８３間で、第３の９０
°パルスＰ３の後時点τ／２でも挿入される。後者の１
８０′″パルスは第３図の参照符号ｐｅ３により示され
る。これらの２つの１８０°パルスｐｅ２及びｐｅ３の
加算の結果として、限界不均一性の効果は抑圧される。

明瞭にする為、勾配磁界Ｇ２　、ＧＶ及びＧｚは、例示
として、関連したｒｆパルスＰ１からＰ３および１）ｅ
ｌからｐｅ３で第３図に時間の関数として示される。勿
論、空間局在化は上記以外の方法で印加された勾配磁界
によっても実現されつる。

第４図は時間Ｔの関数としてアラニン及び乳酸塩用の２
つの量子コヒーレンスに対する振幅変化を示す。２つの
量子コヒーレンスはｃｏｓπ、ＳＴの関数として変化し
、これはアラニンに対する値５ａ＝６１８Ｈｚ及び乳酸
塩に対する値５１＝７５０１−１２として第４図に示す
。時点下−３３ミリ秒で、アラニン及び乳ａ？塩に対す
る多値はＣＯＳπ５ａＴ＝　０．９８及びｃｏｓπ５Ｉ
Ｔ＝Ｏになることが図かられかる。従ってこの時間設定
に対し、信号は乳酸塩からは期待されず、−７’ｌ実質
的に最大信号がアラニンからは期待される。時間設定゛
丁−４０ミノ秒に対し、アラニンに対する信号は最小に
なり、乳酸塩に対する信号は最大になる。これらの値は
６３丁の強度を有する静的磁界を用いて実行された測定
に対してあてはまる。

別なデイフェージング勾配ｔ４ｉ界を用いることにより
（例えば、勾配が第３の９０”パルスＰ３の後では、そ
の而の２倍になる２つの量子コヒーレンスに対し）及び
ｒｆパルスのよく知られた位相周期を用いることによっ
ても、望ましくない励起が付加的に抑圧されつる。−上
記の方法は木質的に、別なサブ測定の加減なしに単一測
定内の乳酸塩（発生した単一共鳴（５号）からアラニン
を区別する方法である。上記段階が行なわれないスペク
トルにおいて、２つの物質の共鳴は通常勢いよい状態の
場合において確かに重複する。

上記パルスシーケンスは空間的に選択される多次元測定
による方法に拡張されうる。複数の測定は、ａ解像度の
２次元分光ＭＲＩが可能であるよう異なる周期Ｔ及び／
又はＴｍと結合されうる。

さらに、あるとしても、第２及び第３の９０°パルスＰ
２及び１３問に挿入された１８０°パルスｐｅ２は、Ｔ
　ｍ　／　２に関して時間的にほんの少しシフトされ、
これにより１８０°パルスｐｅ１及びｐｅ３は、磁界５
が例えば小さな対象物の場合において充分に均一的であ
るなら、無視されうる。

さらに、上記シーケンスは、原則的に位置選択性多重陽
子］ヒーレンス画像を作る準備勾配及び読み勾配と結合
されつる。

第３図に示すパルス及び勾配磁界シーケンスに対し周波
数選択性９０’パルスが先行し、スペクトル内で強い「
ウォータビーク」を起こす陽ｆを励起し、そして続いて
デイフレーズする勾配磁界が後に続さ、これによりスペ
クトルのこの頂点は抑圧される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置を示す図、第２図は乳酸塩及
びアラニンの陽子スペクトルを示す図、第３図は局部化
され、選択されたスペクトルを発生するパルスシーケン
スのパルス時間系統図、第４図は乳酸塩及びアラニンの
スベク１〜ルの最大及び最小を示す振幅時間系統図であ
る。 ２．４・・・磁石装置、６．８・・・電力供給源、１０
・・・１石コイル、１２・・・ｒｒ源、１３・・・ｒｆ
’コイル、１４・・・信号増幅器、１６・・・検出器、
１８・・・中央処叩装置、１８Ａ・・・信号処理装置、
１８Ｂ・・・制御装置、２０・−・変調器、２２・・・
モニタ、２４・・・発撮器、２８・・・測定空間、２つ
・・・遮蔽かご部、Ａ・・・７ラニン、Ｇｘ　、Ｇｙ　
、Ｇｚ・・・勾配磁界、し、・・・乳酸塩、Ｐｌ、Ｐ２
．Ｐ３．ＰＥ１．ＰＥ２．ＰＥ３・・・パルス、Ｔ・・
・時間、ＴＭ、τ、τ／２・・・周ｌ１１゜ＦＩ［］、
１ ＦｌＯ，２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる勾配磁界と組合わせるか組合わせずに少なく
   とも３つのｒｆパルスを用い、共鳴信号は弱く結合され
   た核スピンが起こる問題の局在的スペクトル又は非局在
   的スペクトルを得る為に発生され、サンプルされる対象
   の一部の核磁化分布を決定する方法であつて、該３つの
   ｒｆパルスのうち第１又は該第２のｒｆパルスの後、１
   ８０°パルスは先行するか第１及び第２のｒｆパルスの
   間又は第２及び第３のｒｆパルスの間の途中に位置する
   途中の時点に先立つ又は遅れる時点で発生し、該時点は
   多重量子コヒーレンスの振幅が存在するある物質に対し
   零であり他の存在する物質に対し少なくとも本質的に最
   大になるよう選ばれることを特徴とする方法。 ２、第１及び第２のｒｆパルス間の第１の待ち期間τの
   後、第２の１８０°パルスが第２の待ち期間Ｔｍの途中
   で発生されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、第１の待ち期間τの途中で、第２の１８０°パルス
   が印加され、第１の１８０°パルスは途中の時点の前か
   後に第２及び第３のｒｆパルス間で印加されることを特
   徴とする請求項１記載の方法。 ４、第３のｒｆパルスの後で、スライス選択用１８０°
   エコーパルスは待ち期間τ／２の経過後与えられること
   を特徴とする請求項１、２又は３記載の方法。 ５、印加された各１８０°パルスは同じスライスに対し
   て選択的であることを特徴とする請求項１乃至４のうち
   いずれか一項記載の方法。 ６、３つの連続的ｒｆパルスは対象のサブ容積の選択に
   対するスライス選択であることを特徴とする請求項１乃
   至５のうちいずれか一項記載の方法。