JPH024327A - 核磁化分布を求める方法及び装置 - 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】 本発明は定常的で一様な磁場内に置かれた体の中で形成
される磁気共鳴信号より核磁化分布を求める方法に関す
る。かかる磁気共鳴信号は体内の部分において選択的な
パルス列のシーケンスにより形成される。かかる体内の
部分に共鳴信号を形成するパルスシーケンスにおいては
選択的高周波１ｉ１ｉｔｌ励起パルスが印加されて、核
スピンが励起される。次いで少なくとも一の磁場勾配が
一様な磁場に重畳される。かかる勾配のうち少なくとも
−は一のパルスシーケンスと他のパルスシーケンスとで
振幅あるいは方向が可変とされる。さらに、高周波電磁
エコーパルスが印加されて共鳴信号が励起核スピンにも
とづいて形成され、次いでパルスシーケンスが磁場勾配
を変えてくりかえされる。

その結果、形成された共鳴信号にもとづいた核磁化分布
を決定することができる。

本発明はまた体内で形成される磁気共鳴信号にもとづい
て核磁化分布を求める装置であって、定常的で一様な磁
場を形成する手段と、選択的高周波電磁パルスを形成す
る手段と、振幅あるいは方向が可変な少なくとも一の磁
場勾配を形成する手段と、選択的電磁パルスを形成する
手段を制御するための制御手段と、磁気共鳴信号を受信
し、検波し、標本化する手段と、標本化された共鳴信号
から核磁気分布を決定するプログラム化算術手段とより
なる装置に関する。

かかる種類の方法及び装置として米国特許第４．６６５
，３６７号が公知である。かかる方法及び装置では検査
したい体が定常的で一様な磁場Ｂ。中に置かれる。磁場
Ｂｏの方向は静止カーテシアン座標系（ｘ、ｙ、ｚ）の
２軸に一致させられる。磁場の影響下において、体内に
存在する少８の過剰核磁気は熱運動の結果理論的に可能
な飽和値（全核スピン）について同じように配向される
。巨視的観点からはこの少量の過剰な核磁気は体の磁化
Ｍあるいは核スピンのわずかな分極と見ることができる
。磁場中に置かれた体に所定周波数の高周波電磁パルス
を照射すると磁化Ｍの平衡が乱され磁場Ｂｏに対して歳
差運動が開始される。この歳差運動を歳差運動と同一方
向に回転しＺ′軸が該静止カーテシアン座標系のＺ軸と
一致しまたその回転角速度を高周波電磁パルスの角周波
数ωに等しく選定されたカー°アシアン座標系（ｘ　／
　、　ｙ　／ｚｌ　）から観測した場合、磁化Ｍは高周
波電磁パルスの角周波数ωが核スピンの共鳴周波数ω。

に等しい場合照射された電磁パルスの影響により照射方
向に垂直な面内で動くベクトルと見ることができる。磁
化Ｍの２軸に直角ないわゆるトランスバース磁化成分が
照射後に共鳴信号を形成する。

共鳴周波数ω０についてはいわゆるラーマ一の式ω０−
ガンマＢＯが成立する。ここで、ガンマは例えば陽子の
磁気回転比である。磁化Ｍの回転角、従って共鳴信号の
大きさは高周波電磁パルス波形の面積で決まる。以下、
磁気Ｍを静止座標系中で９０”回転されるような高周波
電磁パルスを９０’パルスと称することにする。照射後
、磁化Ｍは平衡状態に達するまで時定数Ｔ１で緩和し、
これをロンジチューデイナル緩和時間と称する。また、
トランスバース磁化の緩和を示す時定数であるいわゆる
トランスバース緩和時間Ｔ２が別に存在する。実際的の
場合にはトランスバース磁化はＴ２よりも実質的に小さ
い時定数Ｔ２”で崩壊する。

これは不可避的な磁場の不均一性による位相のずれに起
因する。しかし、Ｔ２の緩和時間内において共鳴信号は
位相の再整合により常に得ることができる。磁場勾配Ｇ
、Ｇ、Ｇ２を磁場Ｂ。にｙ 一の磁場勾配の方向が磁気の方向に対応するようにまた
各磁場勾配は相互に直交するように重畳することにより
位置に依存する磁場Ｂ−Ｂ　ｏ　＋　Ｇ　ｘ・ｘ＋Ｇ　
　−ｙ＋Ｇ２・ｌが形成される。米国時打部４，６６５
，３６７号は選択的パルス列により体内部分にて共鳴信
号を形成する方法を開示している。

選択的パルスシーケンスでは励起パルスが体内のうち磁
場勾配が加わっている部分領域でのみ核スピンを励起し
他の部分領域では核スピンを励起しない。励起パルスは
局部的磁場に固有な一連のラーマ−周波数をカバーする
。高周波電磁パルスと協働して選択的励起を行う磁場勾
配（例えばＧ２）は選択勾配と称せられる。米国特許第
４．６６５．３６７号の第３図及び第１０図はそれぞれ
体内部分領域の選択的励起（多断層）及び適当なパルス
シーケンスを示している。１６の部分領域からの共鳴信
号が１又は２の磁場勾配（それぞれ２次元及び３次元図
像化に対応）の大きさを変化させながら収集される。上
記例においては磁化が平衡状態に緩和するまでの待機期
間の各々において４つの共鳴信号が形成される。この場
合、１６の部分領域の全てについて共鳴信号を形成する
のに４回の待機期間が必要である。この手順をＧ、を変
化させながらくりかえすことにより（例えば２５６回）
十分な数の共鳴信号が収集され、例えば各部分領域毎に
核磁化分布が例えば２次元フーリエ変換（フーリエゾイ
グマトグラフィー）等により各共鳴信号の標本化値より
求められる。この手順をＧ７を変化させながらくりかえ
すことにより３次元フーリエ変換を行うこともでき、体
内の磁化分布を３次元的に決定することもできる。普通
、体の多数の部分領域について核磁化分布を求める（例
えば断層として）のが望ましく、またその像をＴ１加重
操作（Ｔ　＋コントラスト）及びＴ２加重操作（Ｔ２コ
ントラスト）して形成するのが望ましい。

例えば異なった工」−時間をＴ２加重操作に使うことが
必要でまたパルスシーケンスくりかえし時間及び／又は
反転パルスをＴ１加重操作に使う必要がある。エコー時
間は励起パルスの形成とシーケンス中におけるエコー共
鳴信号の生成との間で打切られる時間である。例えばＴ
２加重操作時のような比較的長いエコー時間においては
損失時間が生じる。Ｔ１加重及び゛「２加重操作は共に
例えば生体内測定の際の組織の識別に適している。

本発明の目的は測定時間の実質的な短縮をもたらす方法
を提供することにある。

本発明による方法はパルスシーケンス中に含まれ体内の
一の部分において共鳴信号を形成する高周波電磁パルス
及び磁気共鳴信号が少なくとも一の他の部分において磁
気共鳴信号を形成する高周波電磁パルスおよび磁気共鳴
信号と時間的にインターリーブされ、励起パルスとエコ
ーパルスの位相がパルスシーケンス内において整合関係
に維持されることを特徴とする。比較的長いエコー時間
においてはパルス及び他の体内部分に勾配を形成するの
に時間的な間隔が設定される。ただし、かかる時間的な
間隔は体内部分に対するパルスシーケンスについての勾
配の切換に対しては必要でない。米国特許第４，６６５
，３６７号に記載の方法は第１のエコー共鳴信号の形成
の後筒２のエコーパルスを形成して第２のエコー共鳴信
号を形成しく多重エコー）、また第１のエコーパルス及
び第２のエコーパルスにより共鳴信号の群から像を構成
してＴＩ加重及びＴ２加重像が形成されるように公知の
如く拡張することが可能である。Ｔ＋加重及びＴ２加重
像を得るべく１以上のエコーパルスをこのようにして印
加する場合は主にエコーパルスに続く期間が使われる。

この場合、第１のエコーパルスは励起パルスに非常に近
接して後続しているためパルスシーケンス中の励起パル
スと第１のエコーパルスとの間の間隔を他のパルスシー
ケンスのために使うことはできない。そこで、異なった
体内部分に対応するパルスシーケンスをインターリーブ
する際はトランスバース緩和のための時間が使われる。

本発明によれば、体内各部分の対応するエコー時間を全
て等しく選定することにより対応する像を構成すること
ができる。

多断層及び多エコー技術はそれぞれ１９８４年１１月に
フイリツプスメディカルシステムズにより刊行のｒＭＲ
イメージングの原理」　（“Ｐｒ１ｎＣｉＤ−ｌｅｓ　
ｏｆ　　Ｍ　ＲＩ　ｓｔａｇｉｎｇ”、　Ｐｈ１ｌｉｐ
ｓ　　ＭｅｄｉｃａｌＳｙｓｔｅ＋＋＋ｓ、　Ｎｏｖｅ
ｍｂｅｒ　１９８４）に別々に記載されている。多断層
及び多エコー技術はまたアール　グララマン他による［
２次元フーリエ法による多重スピンエコーイメージング
、１、医療における磁気共鳴３．７０７−７２１頁（Ｒ
、Ｇｒａｕｍ−ａｎｎ　ｅｔ　ａｔ　。

“１ｖｌｕｌｔｉｐｌｅ　５ｐｉｎ−１：ｃｈｏ　ｌ　
ｍａｇｉ−ｎｇ　ｗｉｔｈ　ａ２　Ｄ　　Ｆ　ｏｕｒｉ
ｅｒ　　Ｍ　ｅｔｈｏｄ″“Ｍａｏｎｅ−ｔｉｃＲｅｓ
ｏｎａｎｃｅ　　ｉｎ　　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　３．　Ｐ
Ｐ、７０７−７２１）の特に７１６頁に簡潔に記載され
ている。また、例えば米国特許第４，５７７．１５２号
の第４図にはいわゆる反転回復測定に際して異なった体
内部分に第１の反転パルスが供給され、続いて共鳴信号
が９０゜パルスにより体内部分で形成されることが記載
されている。しかし、この場合反転パルスと９０゜パル
スとの間に位相の整合関係は必要とされない。

これは反転パルスは磁化Ｍを反転させるのみでそれを横
にする（トランスバース磁化）ものではないためである
。従って、この方法はインターリーブシーケンスに依る
ものでなく、共鳴信号は順次連続して形成される。

本発明による方法の好ましい実施例ではエコー位相を適
当に再整合させるため勾配波形は全ての体内部分で同一
とされ、磁気共鳴信号は各体内部分についてパルスシー
ケンス中の励起パルスとエコーパルスの位相的に整合し
た変化により得られる。共鳴信号の測定及び標本化の際
に印加される１１ｍ勾配勾配がパルスシーケンス中の全
ての共鳴信号と同一符号かつ同一波形を有する場合、様
々な共鳴信号が体内部分で形成される際の条件は一定で
共通になる。

本発明方法の一変形例においてはパルスシーケンス中で
反転パルスが励起パルスに先行する。これにより反転回
復パルスシーケンスが得られる。

本発明方法の他の変形例においては、パルスシーケンス
のくりかえしの際の第１の方向への核スピンの位相エコ
ーディングのため第１の勾配の振幅が変化させられ、又
は第１及び第２の方向への核スピンの位相エコーディン
グのため第１及び第２の勾配の振幅が変化させられ、該
パルスシーケンス当り該第１及び第２の勾配の一方が変
化させられ、又はパルスシーケンスのくりかえしの隔部
１及び第３の勾配の振幅が同時に変化させられ、あるい
はパルスシーケンスのくりかえしの際パルスシーケンス
中で第１及び第３の勾配の振幅が同時に変化させられ；
これが第２の勾配の振幅を変化させながらくりかえされ
る。その結果、本発明方法により２次元フーリエ変換又
は３次元フーリエ変換、あるいは２次元投影構成あるい
は３次元構成が達成される。

本発明による装置では制御手段は高周波電磁パルスと磁
気共鳴信号をパルスシーケンス中にてインターリーブす
るように制御手段を制御すべく１０グラムされた算術手
段を含み一の体内部分において磁気共鳴信号を少なくと
も一の他の体内部分において磁気共鳴信号を形成するパ
ルスシーケンス中の高周波電磁パルスと磁気共鳴信号と
により形成すると共に、さらに高周波電磁パルスを位相
を整合させて形成し体内部分に対応するパルスシーケン
スの励起パルス、エコーパルス及びエコー共鳴信号の間
で位相の整合関係を維持する位相連続合成器をも含む。

本発明による方法はかかる装置により実行される。

以下、本発明を実施例を参照しながら説明する。

第１図は本発明による方法を実行するＭＨＩ装置１を概
略的に示す。装置１は定常的で一様な磁場ＢＯを形成す
る磁気コイル２と、磁場勾配Ｇｘを形成する勾配磁気コ
イル３と、磁場勾配Ｇ、を形成する勾配磁気コイル４と
、磁場勾配Ｇ２を形成する勾配磁気コイル５と、体に高
周波パルスを一供給すると共に体からの磁気共鳴信号を
受信するための送／受信コイル６とよりなる。磁気コイ
ル２を抵抗磁石として構成する場合はコイル２は直流電
源７により駆動される。磁気コイル２を永久磁石とする
場合は勿論直流電ｍＶは不要である。

磁気コイル２はまた超電導磁石としてもよい。本発明方
法を実施する場合、体が磁気コイル２内に入れられる。

勾配磁気コイル３．４．５は制御手段１２により制御さ
れる電源１１によりそれぞれ給電線８，９．１０を介し
て駆動される。磁界ＢＯに重畳される磁場勾配は独立に
形成できる。このため制御手段１２と電源１１との間は
３本の独立した制御ライン１３，１４．１５で結ばれる
。

図示の実施例においては磁場勾配コイルの空間的な配置
は磁場勾配Ｇ、Ｇ、、Ｇ２のｌｉｔ！場の方向が磁場Ｂ
Ｏの方向に一致するように、また勾配の方向が第１図の
直交する３軸に沿って相互に直交するようにされる。制
御手段１２は処理手段１６に多数のラインを介して接続
される。処理手段１６は高周波電磁パルスを送信する送
信機１８のアナログ送信部１７及び磁気共鳴信号を受信
し。

検波し、標本化する受信機２０のアナログ受信部１９に
接続される。アナログ送信部１７はライン２１を介して
ライン２３を介してアナログ受信部１９に接続された方
向性結合器２２に接続される。

送／受信コイル６はライン２４を介して方向性結合器２
２に接続される。送／受信コイル６はまた別体の送信コ
イル及び受信コイルとしてもよい。

その場合には方向性結合器２２は省略できる。アナログ
送信部分１７は送信周波数発振器２５と、送信周波数混
合段２６と、高周波出力増幅器２７とよりなる。送信周
波数混合段２６は入力端子２８が送信周波数発振器２５
の出力端子２９に接続されると共に入力端子３０が送信
機１８のデジタル送信部３２の出力端子３１に接続され
る。さらに、送信周波数混合段２６の出力端子３３は高
周波出力増幅器２７の入力端子３４に接続される。

デジタル送信部３２は処理手段１６に含まれるが別体の
ユニットとして構成してもよい。アナログ送信部１７と
デジタル送信部の少なくとも一部もまた１ユニツトに形
成してもよい。しかし、かかる変形は装置１の動作には
無関係である。デジタル送信部３２は周波数連続合成器
３５と、逓倍器３６と、Ｄ／Ａ変換器３７と、デジタル
振幅情報を記憶するレジスタ３８とよりなる。位相連続
合成器３５は出力端子３９が出力端子４１を介してＤ／
Ａ変換器３７の入力端子４２に接続された逓倍器３６の
入力端子４０に接続される。Ｄ／Ａ変換器３７は出力端
子４３を介してデジタル送信部３２の入力端子３１に接
続される。レジスタ３８は出力端子４４を介して逓倍器
３６の入力端子４５に接続される。位相連続合成器３５
はアドレス発生器４６と、ＲＯＭ４７と、デジタル周波
数を記憶するレジスタ４８と、デジタル位相情報を記憶
するためのレジスタ４９とよりなる。アドレス発生器４
６は出力端子５０及びＲＯＭ４７の入力端子５１に接続
される。また、アドレス発生器はその入力端子５２を一
介してレジスタ４８の出力端子　５３に、また入力端子
５４を介してレジスタ４９の出力端子５５に接続される
。ＲＯＭ４７はその出力端子５６が位相連続合成器３５
の出力端子　３９に接続される。レジスタ３８，４８゜
４９はそれぞれ入力端子５７．５８．５９がプログラム
された算術手段６０に接続される。プログラムされた算
術手段はまたライン６１を介して制御手段１２に、また
核磁化分布像を表示する表示スクリーン６２に接続され
る。アナログ受信部分１９は入力端子６３が送信周波数
発振器２５に、また出力端子６４が処理手段１６の入力
端子６５に接続される。アナログ受信部は詳細な説明は
省略するが通常の検波回路（図示せず）よりなる。

（二重）位相感応検波技術にもとづく復調器のより詳細
な説明としては例えばピー　アール　ロツヒャーによる
［プロトンＮＭＲトモグラフィー］フィリップス技術展
望第４１巻、　１９８３　　／８４　、第３号、　　７
３−８８頁（Ｐ、　　Ｒｏｌｏｃｈｅｒ　　　“Ｐ「０
−ｔｏｎ　Ｎ　Ｍ　ＲＴ　ｏｍｏｇｒａｐｈｙ”、　Ｐ
ｈ１ｌｉｐｓ　　Ｔｅｃ　−ｈｎｉｃａｌ　　Ｒｅｖｉ
ｅｗ　、　Ｖｏｌ、　４１　、１９８３／８４　、　Ｎ
１３　。

ＰＰ、７３−８８）がある。この文献に記載の送／受信
機は位相連続合成器は含まない。処理手段１６はまた少
なくとも一のＡ／Ｄの変換器を含む。第１図は入力端子
が処理手段の入力端子６５であり出力端子６７がプログ
ラム可能算術手段６０に接続されたＡ／Ｄ変換器６６を
示す。Ａ／Ｄ変換器６６は制御ライン６８を介して制御
手段１２により制御される。位相連続合成器を含むいわ
ゆるデジタル送／受信機については未公開オランダ国特
許出願第・・・・・・号（ＰＨＮ１２．１３４）により
詳細な記載がある。また、欧州特許出願　ＥＰ第０１６
５０５７号もかかるデジタル送受信機を記載している。

本発明による方法は装置１が位相連続合成器を含む場合
にのみ実施可能である。しかし検波は位相に感応しても
しなくてもよい。以下、高周波電磁パルス及び先に記載
のＭＲＩ装置による体内における共鳴信号の形成を説明
する。ＲＯＭ４７は一連のメモリロケーションに表の形
で記憶されたデジタル正弦波関数を含む。表は例えば正
弦波信号１周期中に１０４０個の値を含む。ＲＯＭは一
定の速さで周期的に動作されるとその出力端子５６に周
期的な正弦波信号を出力する。アドレス発生器４６はＲ
ＯＭ４７のアドレス信号を形成する。・−定のクロック
周波数でＲＯＭ４７のアドレスを連続して行うことによ
り（表中の値を一定時間間隔で読出すクロック手段は図
示せず）、最低周波数を得ることができる。より高い周
波数が必要な場合はＲＯＭメモリがより大きなステップ
でアドレスされる（例えば毎回１．２．３・・・のアド
レスが飛越される）。飛越しステップは大きすぎると表
から得られたアナログ正弦波信号をＰ波して再整形しな
ければならなくなるため余り大きくはできない。その場
合は公知のシャノンの定理を満足する必要がある。レジ
スタ４８の内容は正弦波周波数に関して決定的に重要で
ある（表中で飛越しを可能にする）。プログラム化手段
６０は常時アドレス発生器４６より供給されるアドレス
を正確に把握しているため周波数が変化しても位相の整
合を容易に達成することができる。この点に関しては［
ウェーブチック（Ｗ　ａｖｅｔｅｋ　）　Ｊのモデル５
１５５Ａを参照されたい。レジスタ３８は振幅情報を含
む。すなわち、レジスタ３８中のデジタル数は逓倍装置
３６の出力中に存在する正弦波信号の振幅の目やすを与
える。１ＩＩＪＩＩＩ手段１２がイネーブルライン６９
を介してアドレス発生器４６をイネーブルする場合、Ｄ
／Ａ変換器３７の出力は振幅２周波数及び位相がレジス
タ３８．４８及び４９の内容で決まる正弦波信号となる
。レジスタ３８の内容を連続して変化させることにより
、正弦波信号の振幅を変調でき、パルスを形成すると共
にパルスに所定の帯域幅をｔｊ与することができる。例
えば１００から７００ｋＨ７の周波数が発生できる。送
信周波数混合段２６においてＤ／Ａ変換器３７の出力端
子４３に現われる（変調された）正弦波信号は送信周波
数発振器２５（この発振器は例えばＰＬＬ　（位相ロッ
クループ）発振器であってもよい）の信号と混合される
。送信周波数混合段２６の出力端子３３の出力信号は定
常的な磁場間にある核スピンを励起するのに適した周波
数成分を有するパルスを含む（例えば体が陽子を含み、
磁場ＢＯの強さが１．５王である場合、陽子の共鳴信号
は６３．８６ＭＨｚの共鳴周波数を有する）。送信周波
数発振器２５中で例えば６３．５６ＭＨｚの信号が形成
された場合、陽子の共鳴は１．５ＴのＭＲＩシスムでは
出力端ｊ’　５３上の出力信号が３００ｋＨ２の場合に
生じる。１＠Ｇ７が磁場ＢＯに重畳された場合、等中心
（ｉｓｏ　Ｃｅ４１ｔｒＱ）に所定の帯域幅を有する信
号を形成することにより、体内部分（例えば断層）を選
択的なパルスシーケンスにより選択的に励起することが
できる。

ここで等中心は全ての磁場が励起された場合に磁気コイ
ル２中で磁場の強さが正確にＢＯとなる点のことである
（理想的な磁気」イル２において）。形成されたパルス
は出力増幅器２７で増幅された後方向性結合器２０を介
して送／受信コイル６に供給され、この例の場合では陽
子の共鳴俳号が形成される。磁場の勾配を変化させるこ
とにより、多数の共鳴信号の形成が可能である。形成さ
れた共鳴信号は受信された後公知のように検波及び標本
化され、標本化された信号にもとづいて公知の方法、例
えばフーリエ変換により核磁気分布が決定される。次い
で信号値は例えば灰色トーンに変換され、核磁気分布が
表示スクリーン６２上に表示される。

第２図は部分、例えば断層ｄ１〜ｄ１６に分ｖ１された
体１を示す。

第３図は断層ｄ１〜（ｊ１６中においてエコー共鳴信号
を選択的に形成するための公知の多断層多エコーパルス
列技術によるパルス及びエコー共鳴信号を時間Ｔの関数
としてプロットした図である。

図中これらの信号の協働する磁場勾配は図示していない
。米国特許第４，６６５，３６７号の第５図はいわゆる
スピンエコーパルスシーケンスを示し、この図では磁場
勾配が２次元フーリエゾイグマトグラフィーに対しても
図示されている。以下、本発明の詳細な説明を続ける。

図示のパルスシーケンスを使って、一の断層が励起され
た後磁化Ｍが平衡状態に戻るまでの待機時間ＴＲの間に
他の断層についての核スピンを励起することができる。

例えば、まヂ断層ｄ１が選択勾配Ｇ、（図示せず）のも
とて選択励起パルスｅＸ１により励起される。

次いでエコーパルスｅｐ１１が印加されて米国特許第４
，６６５，３６７号に記載されているようなスピンエコ
ーパルスシーケンスに従って第１のエコー共鳴信号が形
成される。励起パルスｅｘ１は９０’パルスであり一方
エコーパルスは１８０°パルスである。ここで、９０°
パルス及び１８０゛パルスは磁化Ｍがそれぞれ９０”及
び１８０”回転されていることを意味する。エコー共鳴
信号ｅｒｌ　１は励起パルスｅＸ１の印加後１エコー時
間ＴＥ、ｉ後に現れる。次いで断層ｄ１の核スピンは磁
場Ｂ○の場の不均一性のため連続的に位相がずれる。核
スピンの位相をエコーパルスｅｐ１２に再整合すること
により第２のエコー共鳴信号ｅｒ１２が形成される。こ
の信号ｅｒｌ　２は信号ｅｘ１の後１エコー時間ＴＥ２
後に現われる。時定数Ｔ２による緩和を破線で示す。ト
ランスバース磁化が存在する限り、エコー共鳴信号はエ
コーパルスにより形成できる。エコー共鳴信号は不可避
的な場の不均一性により先に説明したように時定数Ｔ２
”により緩和する。待機時間ＴＲ如何で他の断層に対す
るエコー共鳴信号を形成することもできる。例えば待機
時間ＴＲの間に４つの他の断層を励起することもできる
。ｅＸ２はｒ！ｆｆ層ｄ２に対する（選択的）励起パル
ス、ｅｌ）２１は断層ｄ２についての第１の工］−パル
スである。Ｏは時間軸を省略した部分を示す。ｅｘ４．
ｅｐ４１．ｅｐ４２．ｅｒ４１及びｅｒ４２はそれぞれ
断層ｄ４についての励起パルス、エコーパルス、及びエ
コー共鳴信号である。各断層について２つの共鳴信号を
得るには４つの待機時間が必要とされる。上記バルスシ
ーケンスを位相エンコーディング磁場勾配Ｇ、の値を変
えながらくりかえしく例えば２５６回）また得られた共
鳴信号を標本化することにより（例えば共鳴信号当り２
５６標木）、標本値をグループ化しフーリエへ変換した
後１６の断層についての例えば２×１６の２次元像が得
られる。かかる像はそれぞれ主にＴ１コントラスト及び
主にＴ２コントラストをあられす。断層をさらに連続し
て測定する必要はない。干渉を抑える点からは断層を互
いちがいに測定、例えばまず断！ｌ１ｄｌ、ｄ５．ｄ９
及びｄｌ３を測定し次いで断層ｄ２．ｄ６．ｄ１０及び
ｄ１４を測定するのが有利である。

第４Ａ図は正弦波信号の位相が連続した変化を時間ｔの
関数として示す。館記位相連続合成器３５は瞬間１０に
おいて周波数ω１を有する正弦波信号を形成する。瞬ｓ
ｔｉで周波数はＧ２となる。瞬間ｔ２において周波数は
再びＧ１にリセットされる。破線０は時刻１０からｔｌ
の間において周波数ω１を有する正弦波信号の位相と時
刻ｔ２以後において周波数ω１を有する正弦波信号の位
相とが一致することを示す。プログラムされた算術手段
６０はレジスタ４８及び４９と協働してかかる位相の整
合が常時保たれるようにする。

第４Ｂ図は本発明で使われる位相の整合をあられす。関
数φ−ωｔが多数の断層について時ＷＡｔの関数として
プロットされている。本発明によれば異なった断層につ
いてのパルスシーケンスが時間的にインターリーブされ
る。このためには各パルスシーケンス内において励起パ
ルスとエコーパルスとエコー共鳴信号との間に位相的な
整合関係が成立することが必要である。時刻１０におい
てｄｌについてのパルスシーケンスが開始される。

太線部分ｌ１ｓｉは断層ｄ１について例えば９０゜励起
パルスが供給されたことを示す。時刻ｔ１において断１
ｄ２についてのパルスシーケンスが太線ＩＬＳ２で示す
ように９０°励起パルスによって開始される。時刻ｔ２
では太線ｌ１Ｓ３で示すように断１１ｄｌについてのシ
ーケンスが継続される。

例えば１８０°エコーパルスが印加される。本発明方法
ではｌ１ｓ１の９０°励起パルスとＩ！、８３の１８０
″励起パルスとの間に位相的整合関係が存在することが
必須である。位相が正しく対応していないとフーリエ変
換しても有用な結果が得られない。これはフーリエ変換
が本質的に相関技術であるためである。

第５図は本発明による時間的にインターリーブされたパ
ルスシーケンスをパルスシーケンス当り２つのエコー共
鳴信号について時間ｔの関数として示す。図示の例では
パルスシーケンスは２次元フーリエゾイグマトグラフィ
ーの場合についてのものである。時間ｔの単位はミリ秒
である。図には時ｒＩＪ１の関数として高周波′！ｌ１
１ａパルスｈｆ、選択磁場勾配Ｇ　２位相エンコーデイ
グ勾配Ｇ、。

測定勾配Ｇｘ、エコー共鳴信号ｍｒ、データゲート信ｆ
ｊ４Ｇ、及びミリ秒の単位を有する時間軸ｔｓが順次水
されている。図中、各パルスは第３図の説明で使ったの
と同一の参照符号を有する。まず第１の断層においてエ
コー共鳴信号を形成するためのパルスシーケンス１を説
明するａｌ−０において、送信機１８により選択的高周
波電磁励起パルスｅｘｉが形成される。また、制御ライ
ン１５を介してＩＩＪＩＢ可能電源１１が駆動され、パ
ルスｅｘ１の存在する間に選択磁場勾配Ｇ２を形成する
。送信機１８ではパルスｅｘ１にレジスタ３８を介して
位相連続合成器３５により形成された正弦波信号を変調
することにより所定の帯域幅が与えられる。帯域幅及び
選択勾配Ｇ２は公知の如くに整合させられる（０ツヒヤ
ーの文献の８３頁を参照）。ｔ−１０ミリ秒において送
信機１８中で第１の選択的エコーパルスｅｒ１１が形成
される。

また、ｔｓｍライン１５がＧ２を再び励起する。位相の
ずれた核スピンはｔ−２０ミリ秒において再び位相整合
し、生体内に第１のエコー共鳴信号ｅｒ１１が形成され
る。励起パルスｅＸ１とエコーパルスｅＤ１１との間で
制御ライン１４を介してＧ、が励起され核スピンの位相
エンコーディングがなされる。１ｉＪｌｌＩ手段１２に
よりＧ、の振幅は変化される。アナログ受信部における
復調の後、エコー共鳴信号ｅｒ１１はデータゲートパル
ス（Ｊｌｌの間にＡＩＤ変換器６により標本化される（
データゲートパルスｇ１１の間に例えば２５６の標本が
採取される）。周波数符号化を行う場合はエコー共鳴信
号ｅｒｉ　ｉが存在している間に制御ライン１３を介し
てＧ　が励起される。Ｇｘはまたパルスｅｘ１とｅｐｌ
　１との間においても励起される。ｔ＝８０ミリ秒にお
いて送信機１８は第２の選択的パルスｅｌ　２を形成し
、その結果筒２のエコー共鳴イＲ号ｅｒ１２がｔ＝１４
０ｍｓにて生じる。位相はパルスシーケンス１において
整合関係にあることが絶対に必要であり、このため位相
はｔ＝０．ｔ＝１０ミリ秒、ｔ＝２０ミリ秒。

ｔ＝８０ミリ秒及びｔ＝１４０ミリ秒近辺で整合する。

送信周波数や変調周波数は変化してもよいが、位相の整
合関係は保たなければならない。送信周波数の偏移や受
信周波数は使用する送／受信器に応じて変化する。復調
時に位相感応検波器を使用した場合、パルスシーケンス
１中の励起パルスｅｘｌの位相は無関係になる。デジタ
ル送／受信器を使用する場合は励起パルスの位相は重要
である。その場合、全ての励起パルスは例えば位相ゼロ
の状態を有する。パルスシーケンス１中において切換ら
れる磁場勾配はＧ　　　１．Ｇｘｌ。

ＺｅＸ Ｇ　　１．Ｇ　　　１１．Ｇ　　　１１．Ｇ２ｏ、１２
及ｙ　　　　　　　ｚｅｐ　　　　　　　　ｘｅｒびＧ
　　　１２である。本例では第１のエコー共鳴ｘｅ「 信Ｍｅｒ１１のエコー時間は２０ミリ秒であり第２のエ
コー共鳴信号ｅｒ１２のエコー時間は１４０ミリ秒であ
る。パルスｅＸ１とパルスｅｐ１１とのｒｌの時ｍ間隔
は勾配を実質的に完全に切換えるためのものである。パ
ルスｅｐ１１とｅｐｌ　２の間の時間間隔及びパルスｅ
ｐｌ　２とエコー共鳴信号ｅｒ１２との間の時間間隔は
この目的のためのものではない。すなわち、後者の時間
間隔は他の断層についてのパルス及び／又は共鳴信号に
対して使われる。またエコー共鳴信号間におけるトラン
スバース経和時間Ｔ２のための時間も使われる。

ｔ＝５０ミリ秒で、送信機１８は第２のＩＩＨＥ！のだ
めの第２のパルスシーケンス２の選択的９０°励起パル
スｅｘ２を出力して共鳴信号（ＦＩＤ、図示せず）を発
生させる。ｔ＝５０ミリ秒において送信機１８はパルス
ｅｐ２１を出力し、ｔ＝１３０ミリ秒においてエコーパ
ルスｅｌ）２２を出力する。

ｔ＝７０ミリ秒においてエコー共鳴信号すなわち位相を
再整合されたＦｒＤ信号が第２の断層中に形成される。

第５図中のパルスシーケンス中の他の信号は勾配Ｇ　　
　２．Ｇ、２．Ｇｘ２．Ｇ７８゜ＺｅＸ ２１、Ｇ　　　２１．Ｇ２ｅｐ２２及びデータゲートｅ
ｒ 信号ｑ２１である。パルスシーケンス２においても位相
の整合関係が不可欠である。すなわち、ｔ＝５０ミリ秒
、ｔ−６０ミリ秒、ｔ＝７０ミリ秒及びｔ＝１３０ミリ
秒において各パルスの位相が整合される。第２の断層の
パルスｅｐ２１とｅｐ２２の間でも異なった周波数の第
１の断層の為の例えばパルスｅＤ１２が形成されるため
（合成器３５は異なった周波数を出力する）、合成器は
位相連続合成器であることが不可欠である。第５図はま
たパルスｅｌ）０２．ｅＸ３及びｅｐ３１．勾配Ｇ　　
　Ｏ２，Ｇｘ８．−１２．　Ｇ、Ｘ、、　０２゜ｚｅｐ Ｇ　　　３　、Ｇ　　３　、Ｇ　　３　、Ｇ　ｚｅｐ　
３１及びＺｅＸ　　　　Ｖ　　　　Ｘ Ｇｘｏ、３１．及びデータゲート（１ｇ−１２゜ｑ０２
及び（Ｊ３１を示す３．断層の数は例えば１６とされる
。図示されているのは１６の断層の極く一部のパルス、
勾配及びエコー共鳴信号にすぎない。他の断層について
は同一構成のパルスシーケンスが前記パルスシーケンス
に単に続いて供給されるだけである。全ての断層につい
て２つの共鳴信号が形成されると制御手段１２を介して
位相エンコーディング勾配Ｇ、が変化される。このよう
にして、前記パルスシーケンスは例えば２５６のＧ、の
値についてくりかえされる。上記実施例においては他の
パルスシーケンスについて使われるパルスシーケンス中
の時間間隔中において核スピンに同一の勾配を作用させ
るのが好ましい。その結果、例えば渦電流の効果の差等
に起因する装置的な問題点を回避することができる。本
実施例ではパルスシーケンス１についてはエコーパルス
ｅｐ１２の前後に他のパルスシーケンスのための時間ｒ
１隔が設定される。他のパルスシーケンスについてのＧ
　　、Ｇ　　及びＧ２の波形は同一でありｙ エコーパルスｅｌ）１２に関して鏡像となっている。

さらに、一のｉ層について様々なエコー共鳴信号を得る
際の条件は一定とされ、従って測定勾配Ｇｘはその断層
の全てのエコーに対して同−符号及び同一波形を有する
ようにされる。エコー時間は全ての断層で一定である。

本実施例ではその大きさは２０ミリ秒及び１４０ミリ秒
である。従って、エコー共鳴信号から得られた像は比較
可能になる。

全ての断層について同一の勾配波形シーケンスが使われ
る。ただ合成器の周波数及び変調周波数が各断層で変化
する。一の値の位相符号化勾配Ｇ。

について断層の共鳴信号が全て形成され処理されると位
相エンコーディング勾配の値は変化させられ、位相再整
合条件はもはや満足されなくなる。

位相整合を回復するためには多数のダミーシーケンスを
使用することが必要になる。この数はインターリーブ囚
７１によりあられすパルスシーケンスのインターリーブ
の程度による。上記の例では１＝１である。位相符号化
勾配Ｇ、がＰステップにわたり変化される場合はＩ−Ｐ
のダミーシーケンスが必要である。Ｐ＝２５６であれば
Ｉ＝１の場合２５６のダミーシーケンスが必要になる。

これは測定時間の短縮の程度をやや小さくする。公知の
多断層多エコーシーケンスと比較した全測定時間の短縮
の割合は因子Ｒ−２・Ｉ＋１であられされ、従って上記
例ではＲは３となる。前記ダミーシーケンスのためこの
因子は実際にはやや小さくなる。

理想的な場合と比較した全測定時間の増加は測定される
スライスの数が多くなる程増加する。本実施例では２０
ミリ秒の短いエコー時間が使われる。

エコー共鳴信号から構成された像ではＴ１コントラスト
が支配的である。さらに、より長い１４０ミリ秒のエコ
ー時間を使うことにより主に１２コントラストを有する
像が得られる。インターリーブ因子１はエコー時間の差
に関係する。エコー時間の差が大きい場合、より大きな
インターリーブ因子を選択できる。

第６図は本発明による時間的にインターリーブされたパ
ルスシーケンスを時間ｔの関数として概略的に示す。図
面を見やすくするため高周波電磁パルス及びエコー共鳴
信号のみを示す。短い方の上方に伸びる棒が９０°励起
パルスを、また長い方の上方に伸びる棒が１８０°エコ
ーパルスをあられす。また短い下方に伸びる棒はエコー
共鳴信号をあられす。また第３図と同一の記号を使用す
る。

例えばｅｘｌは励起パルスを、ｅｌ）１１は第１のエコ
ーパルスを、ｅｐｌ　２は第２のエコーパルスを、ｅｒ
は第１のエコー共鳴信号を、またｅｒ１２は第２のエコ
ー共鳴信号をそれぞれ第１の断層中の第１のパルスシー
ケンスについて示す。また第１の線ｒ１はインターリー
ブ因子Ｉが２である場合のパルスシーケンスを示し、必
要なダミーシーケンスを無視すれば測定時間短縮因子Ｒ
は５であるのがわかる。パルスシーケンス当り２つのエ
コー信号があられれる（Ｅ＝２）。第２のラインｒ２で
はＩ＝１．Ｒ＝３及びＥ＝２ｒある。第３のラインｒ３
ではＩ＝１．Ｒ＝３及びＥ＝３である。第４のラインｒ
４ではＩ−１，Ｒ＝３及びＥ＝１である。また第５のラ
インｒ５では■＝２゜Ｒ＝５及びＥ＝１である。勾配は
２次元フーリエパルスシーケンスに対応して第５図に示
したのと同様に切換えられる。又９０°励起パルスの後
にＧｚを変化させてパルスシーケンスをくりかえすこと
により第２の方向への核スピンの位相エンコーディング
を行った場合は３次元フーリエパルス列が形成される。

またパルスシーケンスは２次元及び３次元投影表示に適
合ざぜることもできる。

その場合、Ｇｘ及びＧ、は励起パルスｅｘの後２次元及
び３次元投影表示のため同時に変化させられる。３次元
投影表示の場合、これらのパルスシーケンスは９０″励
起パルスの後Ｇ２を変化させながらくりかえされる。２
次元投影表示は前記ロッヒャーの文献に詳細に説明され
ている。３次元投影表示はこの２次元投影表示から導出
された方法でなされる。パルスシーケンスは反転回復測
定に適合される。この反転回復測定は緩和時間Ｔ１に関
する情報を求めるための測定である。その場合は各パル
スシーケンス中の励起パルスに先行して１８０°反転パ
ルスが形成される。この１８００反転パルスと残りのパ
ルスシーケンスとの間には位相的な整合関係は必要でな
い。これは１８００反転パルスはトランスバース磁化を
生成させることがなく、従って位相ずれ／再整合条件を
満足させる必要がないことによる。

本発明要旨内において様々な変更が可能である。

パルスシーケンス中において、時間インターリーブされ
たパルスシーケンス中でパルスシーケンスの位相の整合
関係を達成するためには例えば−又はそれ以上の合成器
３５を各々選択された各部分に対応させて使用してもよ
い。その場合は合成器は位相連続動作を要求されない。

本発明による方法はまたイリ御手段１２を使って合成器
３５と逓倍器３６との間に接続された多重化スイッチを
パルスシーケンス形成の際に作動させ、協働する合成器
各部分領域に対して作動するように実施することもでき
る。ＭＲＩ装置がかかる多数の合成器を含む場合（例え
ば１６）、合成器は通常のアナログ構成のみならｆデジ
タル構成としてもよい。しかし、かかる変形は実質的に
より多数のハードウェアを含むため好ましくない。

要約すると、ＭＲＩはいわゆる多断層多エコーパルスシ
ーケンスを使用する。体内の異なった部分にエコー共鳴
信号を形成すべくパルスシーケンスが形成され、その後
これら体内の異なった部分のイメージが共鳴信号にもと
づいて表示される１゜例えばスピン１コーシーケンスの
如ぎパルスシーケンスが体内各部分について連続して形
成される。

各パルスシーケンス中において一以上のエコー共鳴信号
を形成することができる。全測定時間を短縮するため本
発明では一の体内部分についてのパルスシーケンス（ｅ
ｘｌ、ｅｐｌｌ、ｅｒｌｌ。

ｅｃｎ２．ｅｒ１２）が他の体内部分についてのバｌＬ
ｔスジー’ｙンス（ｅｐ０２．ｅｒ−１２゜ｅＸ２１．
ｅｒ２１．ｅｒ０２．ｅｘ３．ｅｐ３１゜ｅｒ’３１．
ｅｐ２２）とインターリーブされる。

一のパルスシーケンス中において励起パルス（ｅｘ　１
　）と、エコーパルス（ｅｐｉ　”＋、ｅｐ１２）と、
エコー共鳴信号（ｅｒｌｌ、ｅｒ１２）とは位相的に整
合関係にあることが不可欠である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実行するためのＭＲｒ装置
を示す図、第２図は部分に分割された体を示す図、第３
図は多断層多エコーパルスシーケンスを示す図、第４Ａ
図は正弦波信号周波数の位相の連続した変化を示す図、
第４Ｂ図は本発明で使用する位相の整合関係を示す図、
第５図はパルスシーケンス当り２つのエコー共鳴信号が
生じる本発明による時間インターリーブパルスシーケン
スを示す図、第６図は本発明による別の時間インターリ
ーブパルスシーケンスを示す図である。 １・・・ＭＲＩ装置、２，３，４．５・・・コイル、６
・・・送／受信コイル、７・・・電源、８．９．１０・
・・給電線、１１・・・電源、１２・・−制御手段、１
３．．１４゜１５．６８・・・υｆＩｌｌライン、１６
・・・処理手段、１７・・・アナログ送信部、１８・・
・送信機、１９・・・アナログ受信部、２０・・・受信
機、２１．２３，２４゜６１・・・ライン、２２・・・
方向性結合器、２５・・・発振器、２６・・・混合段、
２７・・・出力増幅器、２８゜３０．３４，４０，４２
，４５，５１．５２゜５４．５７．５８．５９．６３．
６５・・・入力端子、２９．３１．３３，３９．４１．
４３．４４゜５０．５３，５５，５６．６４．６７・・
・出力端？。 ３２・・・デジタル送信部、３５・・・位相連続合成器
、３６・・・逓倍器、３７・・・Ｄ／Ａ変換器、３８・
・・レジスタ、４６−・・アドレス発生器、４７・・・
ＲＯＭ。 ４８．４９・・・レジスタ、６０・・・プログラム算術
手段、６２・・・表示スクリーン、６６・・・Ａ／Ｄ変
換器。 特許出願人　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラン
ペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、定常的で一様な磁場内に置かれた体の一部に選択的
   高周波電磁励起パルスを印加して核スピンを励起し、次
   いで該一様な磁場に少なくとも一の磁場勾配をかかる磁
   場勾配の少なくとも一の振幅及び方向が一のパルスシー
   ケンスと他のパルスシーケンスとで変化し得るように重
   畳し、さらに高周波電磁エコーパルスを印加して励起さ
   れた該スピンより共鳴信号を形成する過程よりなる選択
   的パルスシーケンスにより磁気共鳴信号を形成し、次い
   でパルスシーケンスを磁場勾配を変えながらくりかえす
   ことよりなる体内で形成された磁気共鳴信号より核磁化
   分布を求める方法であって、一の部分で共鳴信号を形成
   するパルスシーケンス中の高周波電磁パルスと磁気共鳴
   信号とは少なくとも一の他の部分において磁気共鳴信号
   を形成する高周波電磁パルス及び磁気共鳴信号と時間的
   にインターリーブされ、パルスシーケンス内の励起パル
   スとエコーパルスとは位相的に整合関係を維持すること
   を特徴とする方法。 ２、一の体の部分に対する励起パルスと第１のエコーパ
   ルスとの間の間隔、及び／又はエコーパルス間の間隔、
   及び最後のエコーパルスと最後の共鳴信号との間の間隔
   が他の体の部分に対するパルスシーケンスの励起パルス
   、エコーパルス及び共鳴信号のために使われることを特
   徴とする請求項１記載の方法。 ３、他の体の部分に対する磁場勾配の勾配波形は前記部
   分のパルスシーケンス中のエコーパルスに関してエコー
   パルスの両側で核スピンの位相ずれ及び再整合条件が同
   一となるように選定されることを特徴とする請求項１又
   は２記載の方法。 ４、エコーパルスが印加される時点で適当な位相再整合
   を実行するため勾配波形は体の全部分に対して同一とさ
   れ、磁気共鳴信号は体の各部分についてのパルス列中の
   励起パルス及びエコーパルスの周波数を位相的な整合を
   保ったまま変化させることにより得られることを特徴と
   する請求項３記載の方法。 ５、パルスシーケンス中の励起パルスに対し反転パルス
   が先行することを特徴とする請求項１ないし４のうちい
   ずれか一項記載の方法。 ６、核スピンを第１の方向に位相エンコーディングする
   場合パルスシーケンスがくりかえされる際に第１の勾配
   の振幅が変化されることを特徴とする請求項１ないし５
   のうちいずれか一項記載の方法。 ７、核スピンを第１及び第２の方向に位相エンコーデイ
   ングする場合、第１又は第２の勾配の一方が各パルスシ
   ーケンス中で変化するように第１及び第２の勾配の振幅
   が変化されることを特徴とする請求項１ないし５のうち
   いずれか一項記載の方法。 ８、パルスシーケンスがくりかえされる際、パルスシー
   ケンス中において第１及び第３の勾配の第１の振幅が同
   時に変化され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。 ９、パルスシーケンスがくりかえされる際、パルスシー
   ケンス中において第１及び第３の勾配の振幅が同時に変
   化され、次いでこの過程が第２の勾配の振幅を変化させ
   ながらくりかえされることを特徴とする請求項１ないし
   ５のうちいずれか一項記載の方法。 １０、励起パルスは９０°パルスであることを特徴とす
   る請求項１ないし９のうちいずれか一項記載の方法。 １１、定常的で一様な磁場を形成する手段と、選択的高
   周波電磁パルスを形成する手段と、振幅又は方向が可変
   な少なくとも一の磁場勾配を形成する手段と、該選択的
   高周波電磁パルスを形成する手段を制御する制御手段と
   、磁気共鳴信号を受信し、検波し、標本化する手段と、
   標本化された共鳴信号から核磁気分布を決定するプログ
   ラム化算術を含む処理手段とよりなる体内で形成される
   磁気共鳴信号から核磁化分布を求める装置であつて、処
   理手段は体内の一の部分において磁気共鳴信号を形成す
   るパルスシーケンス中の高周波電磁パルスと磁気共鳴信
   号とを少なくとも一の他の部分において磁気共鳴信号を
   形成するパルスシーケンス中の高周波電磁パルスと磁気
   共鳴信号に時間的にインターリーブするように該制御手
   段を制御するプログラム化算術手段を含み、また装置は
   体の部分に対するパルスシーケンスの励起パルス、エコ
   ーパルス及びエコー共鳴信号の間に位相的な整合関係が
   維持されるように高周波電磁パルスを位相的に整合して
   形成する位相連続合成器を含むことを特徴とする装置。