JPH0233998B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 関連する技術分野 本発明は、均一な静磁場を発生する第１の手段
と、該均一磁場と同一方向に向いていて、磁場の
強さが被検体の第１の空間座標の方向に変化しか
つ均一磁場に重畳される第１の勾配磁場を発生す
る第２の手段と、選択された搬送周波数および形
状を有する高周波パルスを、前記磁界中に置かれ
た被検体に照射する第３の手段とを有し、該高周
波パルスによつて、被検体に含まれている、第１
の空間座標の方向に対して垂直な、選択された被
検体面に存在する対象核スピンが選択的に励起さ
れ、その際前記被検体面は、均一磁場と第１の勾
配磁場との重畳によつて生じる合成磁場における
対象核スピンのラーモア周波数によつて決めら
れ、さらに、この場合も均一磁場と同じ向きでか
つ第１の空間座標の方向に対して垂直な方向に変
化する別の勾配磁場を印加する第４の手段と、均
一磁場および別の勾配磁場にさらされた、励起さ
れた核スピンによつて発生される誘導信号を画像
信号に処理する第５の手段とを有する、被検体の
選択された領域における被検体断面の画像表示用
の核磁気共鳴の測定装置に関する。

NMRトモグラフイー（核磁気共鳴断層撮影）
は、所定の種類の核、殊に水素、しかし例えばま
た炭素またはりんの陽子の密度分布に基づく有機
物の断面像（断層）を形成するためにごく最近に
開発された方法である。NMRトモグラフイー
は、医学における診断方法として重要な役割を果
たすことになることが予測される。NMRトモグ
ラフイーのこれまで公知の方法は、ヘツセ
（Hesse）の論文“ケルンレゾナンツビルダー
（Kernresonanzbilder）”（“ミツトタイルンゲ
ン・デア・テヒニツシエン・ウニベルジテート・
カロローヴイルヘルミナ・ツー・ブラウンシユバ
イク（Mitteilungen der Technischen
Universita¨t Carolo−Wilhelmina zu
Brauschweig”、第16巻、第１冊、1981年）に要
約的に論ぜられている。そこに記載されている方
法が実際にどの程度の意義をもてるかは個々の方
法が画像表示に対して選択された、画点に相応す
る体積要素における核スピンをどのくらいの精度
で選択的に励起できるかにかかつている。つまり
トモグラフイーにおいては、その画素が被検体の
横断面内の体積要素に相応する画像が発生され
る。その際画素の輝度は、体積要素から発生され
る誘導信号の強度に相応する。誘導信号が、別の
核スピンからではなく、対像核スピンからのみ得
られるようにしたときにのみ、一義的な画像が得
られる。従つてトモグラフイー方式の品質に対し
て重要なのは、画像表示のために選択された核ス
ピン（対象核スピン）の、画素に相応する体積要
素内の選択的な励起をどの程度まで行なえるかと
いうことである。この種の体積要素が、画像表示
の所望の分解能に応じて、被検体の全体積より
３、４および数オーダも小さいことを考慮したと
き、百分率領域にある励起の選択性の際、本来の
有効信号よりも数倍大きい雑音信号が生じる可能
性があることは、容易にわかる。

更に、画像の記録およびそれと関連するデータ
処理のために必要な装置のコストおよび必要な測
定時間は勿論重要である。この点で、上記論文に
記載の、選択的励起の際に勾配を切換える方法
と、選択勾配が印加されている際の選択的励起に
よつて被検体面が選択されかつ選択勾配の遮断お
よび読出し勾配の印加によつて選択された面内の
核スピンの、読出し勾配に沿つた密度分布が求め
られる投影方法との組合せから成る方法は実用に
適していることが認められている。読出し勾配の
方向を選択された面内において選択勾配の方向を
中心に小さなステツプで変化させれば、選択され
た面内に複数の密度分布が得られ、それらを投影
方法に従つて計算処理して画像表示することがで
きる。

しかし実際には、この方法の使用もなお著しい
問題を残している。というのは、選択的に励起さ
れるスピンは、選択勾配の遮断および読出し勾配
の投入によつて著しく雑音が生じるからである。
この雑音は、次のことから生じる。即ち勾配の切
換は迅速に行なうといつても限界があつて、有限
な時間を必要とし、その時間の間、励起されたス
ピンが、勾配の切換の際交番する磁場によつて、
この磁場に関連した位相に応じてその都度種々異
なつて影響を受けるからである。これら雑音は、
読出し勾配が印加されている際に生じる誘導信号
を減衰することになるばかりでなく、磁場の方向
に対して垂直な面において励起されるスピンの分
布を制御できないため、そうでない場合にはSN
比の改善のために使用される、例えばカールーパ
ーセル（Carr−purcell）列のようなパルスシー
ケンスの使用を不可能にする。

発明の課題 従つて本発明の課題は、励起されるスピンの雑
音が勾配磁場の切換によつてもはや生じることが
なくかつ従つて対象核スピンを、90゜パルスの他
に、特別なパルスシーケンスによつても励起でき
るようにすることである。

発明の開示 この課題は本発明によれば次のように解決され
る。即ち第１の勾配磁場が印加されている際、第
３の手段が高周波信号によつて核スピンを励起
し、その際、最初選択された面に位置する核スピ
ンを90゜より小さな角度αだけ回転させ、それか
ら対象核スピンを90゜回転させ、かつ最後に再び、
選択された面にある核スピンを角度（90゜−α）
だけ回転させ、しかも角度αおよび（90゜−α）
の双方の回転が90゜回転に対して交互に同一方向
および反対方向をとるようにして、選沢された面
にある核スピンを均一磁場に対して同一方向およ
び反対方向に戻し回転し、別の勾配磁場の印加
後、選択された面に含まれている対象核スピン
が、第４の手段によつて新たに励起されて、該核
スピンが選択された誘導信号を発生し、かつ第５
の手段は、核スピンを均一磁場に対して同一方向
および反対方向に交互に戻し回転された核スピン
から派生する、得られた誘導信号を相互に減算す
るようにする。

従つて本発明の装置においては、被検体の選択
のために既述の選択勾配を発生する第１の勾配磁
場が印加されている際、選択された面に存在する
核スピンが選択的に励起されるのみならず、付加
的に更に、被検体全体積中に含まれているスピン
も、相応の広帯域の信号によつて励起され、この
結果励起が行なわれた後、選択された面に存在す
る核スピンが２度励起され、即ち１度は選択的
に、１度は被検体全体の他のすべての核スピンと
一緒に励起される。２度の励起によつて、選択さ
れた面に含まれている核スピンは、通例Ｚ方向と
称される均一磁場の方向に戻し回転され、一方被
検体の他の体積中のスピンは、Ｚ方向から外へ回
転される。90゜パルスの使用の際これらスピンは、
均一磁場の方向に対して垂直な、通例Ｘ、Ｙ面と
称される面に位置する。Ｘ、Ｙ面に回転されたス
ピンは、励起信号の持続時間が、スピン−スピン
緩和時間T₂より大きいとき、特に非常に強くこ
の面において分散される。この分散は更に、勾配
磁場の切換によつて著しく促進されるが、このこ
とは公知の方法に比して本発明の装置においては
極めて好都合である。従つて勾配磁場の切換は、
意図的に緩慢に行なわれる。これにより、極めて
迅速に強制的に電流変化する必要がなく、従つて
勾配の切換のためのコストを低減するという特別
な利点が生じる。選択された面に含まれている核
スピンは再びＺ方向に戻し回転され、従つて勾配
磁場の切換によつて全く影響されないですむ。そ
れから別の勾配磁界、即ち読出し勾配の印加後、
選択された核スピンの新たな励起が、例えば90゜
パルスによつて行なわれるとき、選択された面に
含まれている核スピンがＸ、Ｙ面に回転されかつ
公知のように誘導信号を発生し、一方被検体のそ
の他の核スピンからは、それらが90゜スピンによ
つて影響されるかどうかに無関係に、信号は発生
されない。というのは被検体のその他の核スピン
から発生される信号成分は、行なわれる分散のた
めに大幅に相殺されるからである。残留信号が存
在する場合でも、本発明による２度の測定実施に
よつて、誘導信号の減算によつて除去される。つ
まり励起の形式の選択によつて次のことが考慮さ
れる。即ち非対象核スピンによつて発生される所
望しない信号はそれぞれの測定の際同一であり、
一方選択された面において選択的に励起される対
象核スピンは交互に180゜位相がずらされた信号、
即ち交互に正および負の信号を発生する。即ち所
望しない核スピンの同一に配向された信号は減算
の際取除かれ、一方対象核スピンの所望の信号は
その位相が異なつているため加算され、その結果
減算後結果として生じる誘導信号は選択された面
における核スピンからのみ派生するものであるよ
う保証される。

しかし本発明の装置の特別な利点は単に、被検
体の選択された領域にはない核スピンから発生す
る信号の申し分のない除去を行なえる点のみなら
ず、更に選択された領域に含まれている核スピン
は勾配の切換によつて影響されずにすみ、かつ読
出し勾配が投入された後はじめて誘導信号を発生
するために励起され、その結果90゜パルスの他に
選択された面に含まれている核スピンを励起する
ためのパルスシーケンスも使用することができ、
長期にわたる観察時間およびこれによつてSN比
の改善が可能になるという点にもある。97゜パル
スに、選択された時間間隔をおいて180゜パルスが
続くカールーパーセル列が、パルスシーケンスと
して多く使用される。

ドイツ連邦共和国特許公開第2540436号公報か
ら、選択された面に含まれている核スピンが勾配
磁場の切換の間均一磁場の方向にありかつ読出し
勾配の投入後はじめて、誘導信号を発生するよう
に励起されるよう考慮することが公知であるが、
この公知の方法においては、被検体の１つの面の
選択は、その面の外部にあるすべてのスピンを高
周波信号によつて飽和化することによつて行なわ
れる。ここで“飽和”とは、スピンモーメントが
その励起のため均一の磁場の方向とは異なる方向
を有するが、位相ずれ過程等のため誘導信号を発
生しない程無秩序状態にあることをいう。“飽和
化”とは飽和状態を惹き起こす手段をいう。とこ
ろが実際には、一方において選択される面の外部
のすべてのスピンの申し分のない飽和化を保証
し、他方において選択された面に位置するスピン
に不都合に影響しない高周波信号を発生すること
は難しい。実際にはこの種の信号を発生すること
ができないと見られ、その結果今日までこの方法
に従つて動作する装置は公知でない。

選択された面の外部に存在するスピンが不十分
にしか飽和されないと既述の非常に大きな雑音信
号を来たし、他方において選択された面に含まれ
ているスピンの不都合な飽和は、有効信号の損失
を生じることになる。本発明により講ぜられる補
償手段は、公知の方法に直ちには可能でない。し
かし本発明の装置においても第１の勾配磁場の印
加後、被検体に次の高周波信号を照射する手段を
設けると効果的である。即ち選択された面の外部
に存在する、対象核スピンに励起磁場を印加する
前に、これら核スピンに対して実質的に飽和作用
する高周波信号を照明し、雑音となる核スピン成
分を根本的に低減しようというのである。このよ
うにすれば、本発明によつて保証される、非常に
高度な選択を個々の場合に必要に応じて更に一層
改善することができる。

本発明の装置の有利な実施例において、角度α
および（90゜−α）はそれぞれ45゜である。その際
核スピンを励起するために使用される高周波信号
を、異なつた搬送周波数、振幅および／または位
相を有する相互に別個のパルス列からかまたは搬
送周波数、振幅および／または位相を有する単一
パルスから構成することができる。

角度αおよび（90゜−α）がそれぞれ45゜であ
る、対称パルスまたは対称パルス列を使用すれ
ば、障害の自己補償と関連して特別有利である。

本発明の装置は、単に選択磁場の印加によつて
被検体から、選択された方向に誘導信号を発生さ
せる面を選択するのに適しているばかりでなく、
別の勾配磁場、即ち読出し磁場の印加の前に、第
２の勾配磁場、即ち均一磁場に対して同じく同一
に配向されておりかつ強さは、第１および別の勾
配磁場の変化方向に対して垂直である第２の方向
に変化する第２の選択磁場を印加することもで
き、その結果第１の勾配磁場の印加の際選択され
る面から、第２の勾配磁場の印加後、その前に選
択された面におけるスピンの新たな励起によつて
選択された面（円板状とみなす）の直径に対して
平行な条片状部分が選択され、この条片状部分に
おいて第２の勾配磁場が遮断されかつ別の勾配磁
場または読出し磁場が印加されて、その際選択さ
れた核スピンの励起が行なわれる前に、スピンは
２度の励起によつて再びＺ方向に平行である。こ
の場合、誘導信号により選択された条片状部分に
沿つた密度分布が生じ、これは直ちに、選択され
た面における選択された条片状部分に相応する画
線に沿つた画点を特徴付ける画像信号に変換可能
である。

本発明の装置は勿論、第３の勾配磁場を使用し
た第３の励起過程によつて特定の体積要素を選択
し、励起後その体積要素における核スピンのみが
なおＺ方向を有するようにし、かつそれからすべ
ての勾配磁場の遮断後地とは区別されたこの体積
要素における核スピンを励起するために用いるこ
ともできる。この場合にはもはや勾配磁場がかけ
られておらず、その結果選択された体積要素にお
いて均一磁場があつて、この磁場によつてこの体
積要素に対して高分解能NMRを行なうことがで
きる。しかし画像表示に対して、このように体積
要素を選択することはコストがかかりすぎる。と
いうのは個々の体積要素に対する２度の選択およ
び読出し磁場の印加で既に、付加的な計算コスト
なしに被検体断面の画像表示を可能にする特徴的
な信号が得られるからである。

実施例の説明 次に本発明の装置を図示の実施例につき詳細に
説明する。

第１図は、直方体状の被検体１および所属の座
標系２を示す。この座標系のＺ軸は、被検体１の
長手方向の縁と一致し、一方Ｘ軸およびＹ軸は、
Ｚ軸に対しておよび相互に垂直に位置しかつ被検
体１の別の２つの縁と同一方向を有する。従つて
Ｘ軸およびＹ軸によつて決められるＸ、Ｙ面は、
被検体１の横断面に対して平行である。被検体１
は常時強い均一な磁場M_Oにさらされている。こ
の磁場はＺ軸の方向に延在する。この均一な静磁
場M_Oの結果、被検体１に含まれている核スピン
はＺ軸に対して平行に配向しており、かつこの配
向は、これら核スピンが、この軸を中心とする
（ラーモア）歳差振動が励起されない限り、維持
される。核スピンのこの配向および励起並びに励
起された核スピンによつて発生される誘導信号の
観察および評価は、NMR−フーリエ−分光器か
らよく知られているので、ここで詳しく説明しな
い。

本発明の装置では、均一な磁場M_Oに、第１の
勾配磁場G_zが重畳される。この磁場は、均一な
磁場M_Oに平行であり、その強さは図示の実施例
においてはＺ軸の方向に変化するので、核スピン
のラーモア歳差振動数（ラーモア周波数）は、磁
気勾配に依存してＺ軸の方向に変化する。従つて
被検体１のそれぞれの横断面に、対象核スピンの
異なつたラーモア周波数が対応する。

第１の勾配磁場G_z（第２ａ図参照）の印加中被
検体１には、同じ搬送周波数だが、異なつた振幅
および位相を有する時間的に連続する部分４，５
および６から成る高周波信号（パルス）３が照射
される。高周波パルス３の部分４は、その周波数
スペクトル分布のため、勾配磁場G_zが印加され
ている際に被検体１の選択された横断面７に存在
する対象核スピン、例えば陽子を、所定のラーモ
ア周波数によつて選択的に、これら核スピンが
ZX面に−45゜回転されるように励起するような振
幅経過を有する。その際これらスピンは、第３図
においてベクトル８によつて図示されている位置
をとる。後続の、位相が異なつている信号成分５
は、被検体１に含まれている、対象核スピンすべ
て、即ち上記の実施例においてはすべての陽子ス
ピンを、Ｚ、Ｘ面において＋90゜だけ回転させる
ような帯域幅およびエネルギーを有するので、選
択された面７の外部にある陽子は、第３図におい
て破線のベクトル９にて示すようにＸ方向へ回転
され一方、面７に含まれている陽子は、−45゜の位
置から第３図のベクトル１０によつて示されてい
るように、＋45゜の位置に回転される。信号成分４
と位相が同じ最後の信号成分６は、第１の信号成
分４と同様、面７に存在する、選択されたスピン
を−45゜だけ選択的に回転させるので、これらス
ピンはＺ−方向に再び戻し回転され、一方面７の
外部に存在するスピンは、Ｘ、Ｙ面にとどまる。

それから、勾配磁場G_zは遮断されかつそれに
代わつて勾配磁場G_xが印加される（第２ａ図）。
この勾配磁場も、均一の磁場M_Oと平行であるが、
その強さはＸ方向に変化する。

勾配磁場G_zおよびG_xは、均一な磁場M_Oと平行
なので、選択された面７における均一な磁場７に
平行な核スピンは、勾配磁場の切換によつて何ら
影響されない。これに対して、面７の外部に存在
する、励起された核スピンは、勾配磁場の印加お
よび遮断の際に生じる、磁場の時間的変化によつ
てその位置をＸ、Ｙ面に変化する。つまりＸ、Ｙ
面内で回転する核スピンは、誘導信号を発生す
る。しかし測定可能な誘導信号の発生の前提とな
るのは、Ｘ、Ｙ面内で回転する核スピンが同相で
あるということである。しかし勾配磁場によつて
規定される種々異なつたラーモア周波数のためこ
れらスピンの位相ずれが生じ、結果的にこれらス
ピンモーメントから発生された誘導信号は消失す
るかまたは少なくとも非常に小さくなる。上記の
勾配磁場の切換によつて規定される、磁場の時間
的変化によつて、雑音信号の抑圧のために所望さ
れるこの種の位相ずれが生じる。つまり通常のス
ピン−スピン緩和によつて既に生じる、これら核
スピンのＸ、Ｙ面への分布は極めて望ましい方向
で増強される。

勾配磁場G_xの印加後、被検体１の対象核スピ
ンは、90゜パルス１１によつて励起される（第２
ｂ図参照）。これにより、面７の対象核スピンは、
Ｘ、Ｙ面に回転され、この面において核スピンは
差歳振動を行ない、それがNMRフーリエ分光器
において受信されかつ評価される誘導信号１２を
発生する。90゜パルスに公知のように、SN比の改
善のためにNMR分光器において使用されるよう
な通例のパルスシーケンスから成る別のパルス１
３，１４，１５を続けることができる。第２ｂ図
には、第１の90゜パルス１１に、複数の180゜パル
ス１３，１４，１５…が続くカール−パーセル列
（Carr−Purcell−Folge）が図示されている。こ
れに相応して、第１の誘導信号１２に、SN比の
改善のために公知のように加算される別の誘導パ
ルス１６，１７，１８…が続く。

面７の外部であつて、被検体に含まれている対
象核スピンは、90゜パルス１１によつて同様影響
されるが、Ｘ、Ｙ面における位相については異な
つている。つまり一方の成分はＺ方向に回転さ
れ、他方の成分は−Ｚ方向に回転される。これら
核スピンがＺ方向にないし−Ｚ方向にある場合こ
れら核スピンは誘導信号に成分を有しない。即
ち、均一磁場の方向を有する核スピンは回転運動
を行なわず、従つて誘導信号を発生しない。この
ことは、Ｚ軸と同じ方向に配向された核スピンに
対しても、Ｚ方向とは反対の方向（−Ｚ方向）に
配向された核スピンに対しても当嵌る。そしてこ
れら核スピンがこの方向に戻し回転されない場
合、スピン−スピン緩和および勾配磁場切換によ
る雑音のため、Ｘ、Ｙ面における核スピンは均一
に分布されたと仮定することができ、その結果そ
の信号成分は、相殺される。これによりこの方法
で既に良好な選択を行なうことができる。要する
に、選択された面の外にあつて、それ故にＺもし
くは−Ｚ方向に戻し回転されていないスピンは、
存在する勾配磁場のため位相ずれが生じ、結果的
にもはや誘導信号を発生しない。ここでいう選択
とは、選択された面（選択された条片状部分また
はその上選択された体積要素）に含まれている核
スピンのみが、均一磁場に単一的に配向されてお
りかつそれ故に誘導信号を発生するために励起さ
せることができる。

それにも拘わらず、選択された面７の外部にあ
る核スピンが更に決して僅かとはいえない信号成
分を発生することを排除できない。というのは被
検体１の体積が選択された面７の体積より極めて
大きいからである。この種の雑音信号成分を回避
するために、本発明の装置では、既述の測定が、
信号成分４′および６′が第２ｂ図の励起信号の信
号成分４および６と次の点で異なつている励起信
号３′を使用して繰返されるようにする。即ち信
号成分４′および６′は、信号成分５の90゜回転に
対して同一に配向された回転をそれぞれ45゜行な
うよう作用する（第２ｄ図および第４図）。これ
に応じて第１の信号成分４′によつて、スピンは
Ｚ方向からＺ、Ｘ面に＋45゜だけ回転され、その
結果スピンは、第４図のベクトル２０によつて示
されている位置をとる。引続く90゜パルス５にお
いて、選択された面７の外部にある核スピンは、
先行の実験におけるように、Ｚ方向から＋Ｘ方向
の位置をとり、一方面７の選択された核スピン
は、45゜位置から90゜、即ち第４図においてベクト
ル２１によつて図示されている135゜位置に回転さ
れる。それから信号成分６′によつて、面７にお
ける選択された核スピンが更に＋45゜回転され、
その結果これらスピンは、−Ｚ方向に達する。従
つて、パルスシーケンス１１，１３，１４，１５
による引続く励起において得られる誘導信号１
２′，１６′，１７′，１８′（第２ｅ図）は、その
前に得られた誘導信号１２，１６，１７，１８
と、面７の核スピンによつて発生される成分に関
して、逆位相である。これに対して、面７の外部
にある核スピンによつて発生される信号成分は、
変化された信号３′によつては何ら変化しないの
で、連続する測定の際、得られた信号の減算によ
つて、面７の外部にある核スピンから発生する、
誘導信号の雑音成分が取除かれ、一方面７からの
核スピンによつて発生された誘導信号の成分は、
減算の際加算される。勿論出力信号３および３′
を、所望の誘導信号が同位相で、雑音信号が逆位
相であつて、その結果雑音信号が信号の加算の際
に除去されるように選択することもできる。

即ち本発明の装置においてこの特別な形式の励
起によつて、単に雑音信号のレベルが根本的に低
減されるばかりでなく、残留雑音信号も更に減算
によつて取除かれる。これにより減算後得られる
信号は実質的に雑音信号を含まずかつ得られた誘
導信号の周波数スペクトルは実質的に、面７にお
いてＸ方向につながる、Ｙ方向に平行に条片状部
分における選択された核スピンの密度分布を再現
する。この測定を、Ｚ軸を中心に座標系を回転し
て繰返すと、密度分布から上記の投影方法に従つ
て面７の個別要素における核スピンの密度が計算
され、これにより画像表示も可能になる。つまり
このことは、NMRトモグラフイーにおいて一般
に知られている通例の技術手段に関しており、面
内で励起された核スピンは、読出し勾配G_xに基
いて読出し勾配の方向において異なつた共振周波
数を有する。それ故に励起されたすべての核スピ
ンによつて発生される誘導信号は、異なつた周波
数から成る混合信号を生ぜしめる。その際所定の
周波数のおのおのの信号は、Ｘ軸に沿つた所定の
点を表わすことになる。単一の誘導信号からフー
リエ解析によつて個別周波数成分を求めることが
でき、その結果このようにして、読出し勾配によ
つて決められるＸ方向に沿つた密度分布を求める
ことができるのである。

２つの異なつた勾配磁場における核スピンの選
択的励起によつて、選択された核スピンの選択的
励起を、選択された面７に存在する選択された条
片状部分２７に限定することができる。第５ａ図
および第５ｂ図に図示のように、この目的のため
にまず、勾配磁場G_zが印加されている際励起信
号３を用いて、被検体１のＺ方向に沿つて選択さ
れた面に存在する選択された核スピンがＺ方向に
戻し回転され、一方この面の外部にある核スピン
はＸ−、Ｙ面に分布されるように考慮される。そ
の後、勾配磁場G_Zが遮断されかつこれに代わつ
てこの場合もＺ軸に平行であるが、磁場の強さは
Ｙ方向に変化する勾配磁場G_Yが印加される。そ
こで別の励起信号３によつて今度は、Ｙ方向に沿
つて選択された条片状部分２７に含まれている選
択された核スピンのみが更に戻し回転され、一方
面７において条片状部分２７の外部にある核スピ
ンがＸ、Ｙ面に回転されるように考慮される。そ
の際面７の外部にある核スピンも付加的に回転さ
れるが、このことは大して重要でない。というの
は既に説明したように、これら核スピンはＸ、Ｙ
面においてほぼ均一に分布されておりかつ従つて
その誘導信号は大幅に補償される。そうでない場
合は、これら誘導信号は既述の減算によつて取除
かれる。

勾配磁場G_yが印加されている際選択された核
スピンの励起後、この勾配磁場も遮断されかつこ
れに代わつて、既述の誘導信号を得るために、パ
ルスシーケンス１１，１３，１４…が使用され
る、勾配磁場G_xが印加される。そこでこの誘導
信号は、条片状部分２７における選択された核ス
ピンのＸ方向における密度分布に対する特徴を表
わす。誘導信号から生じる周波数スペクトルは、
被検体１の選択された条片状部分２７に相応する
画像列の画素の密度に直接変換することができ
る。

信号減算に対して必要な第２の測定において、
信号減算が所望の結果を得るように、選択された
領域における選択された核スピンの配向を反転す
るために、第５ｂ図の第１の相応の励起信号に比
べてそれを変化させるために、第５ｃ図に図示さ
れている２つの励起信号の一方のみが必要であ
る。従つて第５ｃ図によれば、２つの連続する測
定において、勾配磁場G_zが印加されている際
（第５ａ図）、励起信号３により励起が行なわれ、
その際選択された面７における選択された核スピ
ンが同様＋Ｚ方向に戻し回転され、一方勾配磁場
G_yが印加されている際励起信号３および３′が使
用され、その結果＋Ｚ方向ないし−Ｚ方向への回
転が生じる。第２の測定の際励起信号の一方のみ
が、−Ｚ方向への回転作用をすればよいというこ
とは、選択された領域における選択された核スピ
ンの位置のみがその都度、読出しパルスないしパ
ルスシーケンスの印加の際の基準となるというこ
とに基いている。

既述のように基本的には、選択勾配磁場の印加
されている際、本来の励起信号を印加する前に被
検体に飽和信号を照射することもでき、その際飽
和信号によつて所望の領域の外部にあるすべての
核スピンは飽和化される。冒頭に述べた理由か
ら、雑音信号を出来る範囲で抑圧することが重要
でありかつ基本的に、所望しないすべての信号を
残すところなく除去することができる方法がない
ので、本発明の装置によつて得られる結果を改善
するためにも、生じる可能性がある雑音レベルを
別の方法によつて低減するようにすれば一層効果
的である。

後述するように、本発明の装置を更に次のよう
に拡長することもできる。即ち第３の勾配磁場の
印加されている際、読出しパルスまたは読出しパ
ルス列を印加せずに、選択された体積要素に含ま
れている、対象核スピンのみが更にＺ方向を有す
るようにする別の励起信号を印加する。それから
これら核スピンを、第３の勾配磁場の遮断後に、
誘導信号を発生する振動をするように励起させる
ことができる。しかし本来の画像表示にとつては
この付加的な手段は重要でない。ただしこのよう
にして一層精確に、個々の体積要素を検査しかつ
この種の体積要素における高分解能NMRを実行
することができる。その際これにより、生体にお
ける物質交代過程を、生体に何らの機械的操作を
施す必要なしに観察することができる。

第６図は、本発明の装置の実施例のブロツク回
路図を示す。その際パルス制御装置が５０で示さ
れており、このパルス制御装置を用いてパルス状
または準パルス状の切換命令列を、複数のチヤネ
ルにおいて発生することができる。

パルス制御装置５０の出力信号は、第６図に図
示の装置の多数の素子に導かれている制御線５１
に達する。

一方において制御線５１は、電流スイツチ６
０，６１，６２を制御する。これら電流スイツチ
６０ないし６２は複数のチヤネルにおいて、共通
の電流源６３から到来し、チヤネル毎に調節素子
６４，６５，６６によつて調整設定可能な電流を
スイツチングする。電流スイツチ６０ないし６２
は、出力段６７，６８，６９の入力側に位置し、
これら出力段の出力側において電流I_x，I_y，I_zが
取出し可能である。電流I_x，I_y，I_zの振幅は、調
節素子６４ないし６６を介して調整設定可能であ
る。ところで制御線５１に到来する制御命令を用
いて、第２ａ図における勾配の切換に相応するよ
うに、電流I_x，I_y，I_zの投入および遮断を時間的
に順番に行なうことができる。

他方において制御線５１の制御命令は、高周波
ゲート７０，７１，７２に達する。ゲート７０な
いし７２はチヤネル毎に、共通の発振器７３から
導出されかつフイルタ７４，７５，７６および調
節素子７７，７８，７９並びに最後に移相器８
０，８１，８２を介して、ゲート７０ないし７２
に達する高周波信号をスイツチングする。ゲート
７０ないし７２の出力側は、加算装置８３に導か
れている。

加算装置８３の出力側には端子８４があつて、
そこで高周波電流I_HFが取出し可能である。

従つて第６図に図示の実施例においては、３つ
の相互に独立のチヤネルにおいて、周波数（フイ
ルタ７４ないし７６）、振幅（調節素子７７ない
し７９）並びに位相（移相器８０ないし８２）が
相互に独立に調整設定可能である高周波パルスを
発生することができる。個別パルスの持続時間
は、高周波ゲート７０ないし７２の制御によつて
自由に選択可能である。これらパルスは、加算装
置８３において共通の線にまとめられて端子８４
に導かれるので、そこで実際に自由に選択可能な
パルスプログラムの形で高周波電流I_HFが取出し
可能である。

このようにして第２ｂ図、第２ｄ図に基いて説
明したような信号を発生することができる。

第６図の実施例に図示のそれぞれ３つの勾配な
いし３つの高周波チヤネルのチヤネル数は、勿論
例として示されているにすぎない。別のチヤネル
数を実現することも勿論できるし、また基準量
（電流源６３および発振器７３）をそれぞれ多重
に発生することもできる。

第６図の装置を用いて発生される信号（勾配電
流I_x，I_y，I_z並びに高周波電流I_HF）は第７ａ図な
いし第７ｃ図に略示されている検査装置に供給さ
れる。その際第７ａ図ないし第７ｃ図に図示の、
個々の構成要素は同時に存在するが、わかり易く
するために３つに分けて図示されている。

第７ａ図はまず、鞍形の高周波送信コイル１０
１，１０２によつて取囲まれている被検体１００
を示す。送信コイル１０１，１０２には第６図の
装置の端子８４において取出し可能な高周波電流
I_HFが供給される。

第７ａ図の装置は、第７ｂ図に図示の勾配コイ
ルによつて取囲まれている。同じく鞍形のこれら
勾配コイルは、２方向において作用する。鞍形コ
イル１０３，１０４，１０５，１０６は、Ｙ−勾
配の発生のために用いられかつ電流I_yがそれぞれ
図示の方向において流れる。わかり易くするため
に第７ｂ図の個々のコイルは相互に接続されてい
ないが、これらは勿論、図示の電流方向を得るた
めに適当な方法で相互に接続形成することができ
る。

相応に、鞍形コイル１０７，１０８，１０９，
１１０はＸ−勾配G_xを発生するために用いられ
る。これらコイルには、電流I_xが図示の方向にお
いて流れる。

Ｚ−勾配G_zを発生するために、２つのコイル
１１１，１１２が設けられており、その際コイル
面はＺ軸に対して垂直である。コイル１１１，１
１２には電流I_zが、図示の方向に流れる。

最後に更に、磁場コイル１１３，１１４が設け
られており、これらコイルは、均一静磁場を発生
するコイル１１３，１１４には電流I_pが流れる。

第７ａ図ないし第７ｃ図に図示のコイル形状配
置はそれぞれ勿論略示されているにすぎない。

また、コイル装置が所望の磁場勾配ないし所望
の基本磁場を発生しさえすれば、勿論別の、多層
またはその他の方法で巻かれたコイル装置を設け
ることができる。

第７ａ図ないし第７ｃ図に図示のコイルに、第
６図の装置によつて発生される電流（勾配電流
I_x，I_y，I_zおよび高周波電流I_HF）を供給するとき、
パルス制御装置５０を適当に調整設定しておけば
第２ａ図ないし第２ｃ図に図示されているような
勾配および高周波パルスの測定信号が連続的に調
整設定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被検体を所属の座標系において略示
する図であり、第２ａ図ないし第２ｅ図は、種々
異なつた勾配磁場の印加および種々異なつた信号
の対応関係を示す時間ダイヤグラムを示す図であ
り、第３図および第４図は、第２ａ図〜第２ｅ図
に図示の信号の印加によつて行なわれる核スピン
の回転のベクトルダイヤグラムを示す図であり、
かつ第５ａ図ないし第５ｃ図は、第２ａ図〜第２
ｅ図に相応する別の時間ダイヤグラムを示す図、
第６図は、本発明の装置の１実施例のブロツク回
路図であり、第７ａ図、第７ｂ図、第７ｃ図はわ
かり易くするためにそれぞれ別個に図示されてい
るが本来は同時に存在する検査装置の構成要素、
即ちコイル装置を示す略図である。 M_O……均一磁場、G_z，G_y，G_x……勾配磁場、
３，３′，４，５，６，４′，６′……高周波信号、
１１，１３，１４，１５……励起パルス、１２，
１６，１７，１８，１２′，１６′，１７′，１
８′……誘導信号、８，９，１０，２０，２１…
…ベクトル、７……選択された面、２７……条片
状部分、５０……パルス制御装置、５１……制御
線、６０〜６２……電流スイツチ、６３……電流
源、６４〜６６，７７〜７９……振幅調節素子、
６７〜６９……出力段、７０〜７２……高周波ゲ
ート、７３……発振器、７４〜７６……フイル
タ、８０〜８２……移相器、８３……加算装置、
I_x，I_y，I_z……勾配電流、I_HF……高周波電流、１
０１，１０２……高周波送信コイル、１０３〜１
１２……勾配コイル、１１３，１１４……磁場コ
イル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 均一な静磁場を発生する第１の手段と、該均
   一磁場と同一方向に向いていて、磁場の強さが被
   検体の第１の空間座標の方向に変化しかつ均一磁
   場に重畳される第１の勾配磁場を発生する第２の
   手段と、選択された搬送周波数および形状を有す
   る高周波パルスを、前記磁界中に置かれた被検体
   に照射する第３の手段とを有し、該高周波パルス
   によつて、被検体に含まれている、第１の空間座
   標の方向に対して垂直な選択された被検体面に存
   在する対象核スピンが選択的に励起され、その際
   前記被検体面は、均一磁場と第１の勾配磁場との
   重畳によつて生じる合成磁場における対象核スピ
   ンのラーモア周波数によつて決められ、さらに、
   この場合も均一磁場と同じ向きでかつ第１の空間
   座標の方向に対して垂直な方向に変化する別の勾
   配磁場を印加する第４の手段と、均一磁場および
   別の勾配磁場にさらされた、励起された核スピン
   によつて発生される誘導信号を画像信号に処理す
   る第５の手段とを有する、被検体の選択された領
   域における被検体断面の画像表示用の核磁気共鳴
   の測定装置において、 第１の勾配磁場G_zが印加されている際、第３
   の手段が高周波信号（３；３′）によつて核スピ
   ンを励起し、その際、最初選択された面に位置す
   る核スピンを90゜より小さな角度αだけ回転させ、
   それから対象核スピンを90゜回転させ、かつ最後
   に再び、選択された面にある核スピンを角度
   （90゜−α）だけ回転させ、しかも角度αおよび
   （90゜−α）の双方の回転が90゜回転に対して交互
   に同一方向および反対方向をとるようにして、選
   択された面にある核スピンを均一磁場に対して同
   一方向および反対方向に戻し回転し、かつ別の勾
   配磁場G_xの印加後、選択された面７に含まれて
   いる対象核スピンが、第４の手段によつて新たに
   励起されて、該核スピンが選択された誘導信号１
   ２，１６，１７，１８；１２′，１６′，１７′，
   １８′を発生し、かつ第５の手段は、均一磁場M_O
   に対して同一方向および反対方向に交互に戻し回
   転された核スピンから派生する、得られた誘導信
   号を相互に減算することを特徴とする核磁気共鳴
   の測定装置。 ２ 第１の勾配磁場G_zの印加後、選択された面
   ７の外部にある、対象核スピンが励起磁場にさら
   される前に該核スピンに近似的に飽和作用をする
   高周波信号を、被検体１，１００に照射する特許
   請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴の測定装置。 ３ 角度αおよび（90゜−α）をそれぞれ45゜とす
   る特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴の測定
   装置。 ４ 第１の勾配磁場が印加されている際、第３の
   手段が高周波信号によつて核スピンを励起し、該
   高周波信号が、異なつた搬送周波数、振幅およ
   び／または位相を有する相互に別個のパルスの列
   から構成されている特許請求の範囲第１項から第
   ３項までのいずれか１項に記載の核磁気共鳴の測
   定装置。