JPH0345648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は全般的に核磁気共鳴（NMR）像を
形成する為に、駆動式自由歳差運動（DFP）と
共に選択的な励起を用いることに関する。特にこ
の発明は、Ｘ線計算機式断層写真法に使われる様
な公知の多重角度再生法によつて、多重角度の投
影から後で再生される平面状断面を選択する為に
今述べた２つのNMP手法を組合せることに関す
る。この代りに、平面状断面は、スピン密度のマ
ツプを作る為の公知のスピン捩れ方法又はフーリ
エ変換ツークマトグラフイを使うか、或いは選ば
れた平面内の物質のスピン密度及び緩和時間の組
合せを用いて再生することが出来る。

従来技術の説明 医療診断の手段としてのNMR作像は、人体の
探査に利用し得る他の種々の手段に較べて、多数
の重要な利点がある。この内の最も重要な利点
は、この技術が完全に非侵入形であること、並び
に高い精度で空間的に符号化された標本データを
求めることが出来ることである。更に、NMRは
患者又は装置のオペレータにとつての危険が、あ
るとしてもごく少ない。恐らく最も重要なこと
は、NMR像の強度が病気のいろいろな状態を感
知することが段々判つて来たことである。現在進
んでいる臨床研究は、悪性組織の緩和時間が一般
的に元の組織の緩和時間よりも長いことに注目し
ている。この性質は癌組織に独特なものではない
と思われ、むしろ病気の或る状態に伴う水の分子
レベルの構造の変化を表わすと思われる。NMR
作像を利用する他の病理としては、脳水腫、頚動
脈瘤、腎臓移植に伴う乳腫及び肝硬変がある。

関心のある者は、フイジイツクス・イン・メデ
イスン・アンド・バイオロジー誌、25、第751頁
乃至第576頁（1980年）所載のウイリアムA.エー
デルシユタイン他の最近の論文「スピン捩れ
NMR作像並びに人体の全身作像への応用」、並
びにIEEEスペクトラム誌、第20巻、第２号、第
32頁乃至第38頁（1983年）所載のポールＡ、ボト
ムリーの論文「物理的な作像を越える核磁気共
鳴」を参照されたい。基本的なNMRの考えにつ
いて更に完全な説明は、1981年にニユーヨーク及
び東京のイガクシヨインから出版されたレオン・
カウフマン他編集の「核磁気共鳴作像及び医薬」
並びにそれ以前の1971年にニユーヨークのアカデ
ミツク・プレス社から出版されたトーマスＣ、フ
アラー他の著書「パルス及びフーリエ変換
NMR、論理と方法入門」に記載されている。

一般的に云うと、身体の組織を作像する公知の
NMR手法は、像の品質並びに空間的な分解能が
幾分制限される傾向があると共に、それを完了す
るのに患者の露出時間を比較的長くすることが必
要である。この様な技術的並びに医学的な観点か
ら、利用し得る全ての手段を用いてNMR作像技
術を改善することが重要であることは明らかであ
る。特に、信号対雑音比を高くする必要がある
し、作像時間を短くする必要があるし、空間的な
分解能を高める必要があるし、横方向並びに／又
は縦方向緩和時間の作像も行なう必要がある。こ
ういう多くの因子は互いに排他的ではない。その
結果、或る因子を改善する為に他の因子を犠牲に
するという兼合いの傾向がある。こういう兼合い
も必ずしも満足し得るものではなく、NMRの方
法と装置を基本的に改良する必要があることを依
然として示している。

静磁界（原子核を分極する）を（関心のあるサ
ンプル容積を空間的に符号化する為の）磁界勾配
並びに（分極した原子核を空間的に向きを直す為
の）RF磁界と組合せて、作像を含めた広範囲の
目的を達成する次第に拡がるNMR技術の範囲を
カバーする為に、現在ではツークマトグラフイ
（Zeugmatography）と云う造語が使われている。
最近、この分野の相次ぐ進歩の結果を報告する技
術文献並びに特許文献が出来る様になつた。この
分野は着実に進歩を続けているが、これまでは或
る固有の欠点の為に、医学にNMRの高分解能の
作像を使うことが出来なかつた。この主な欠点
は、人間の組織の緩和時間が比較的遅いことと、
身体内の固有の動き並びに長い期間の間身体を動
かない状態に保つのが困難であることの両方の為
に、身体の動きが起ることが挙げられる。

生物学的な組織は縦方向（又はスピン−格子）
緩和時間T₁及び横方向（又はスピン−スピン）
緩和時間T₂が0.04乃至３秒の範囲内であることが
知られている。この両方の時定数は、NMR信号
を処理する為に現在利用して得る計装の速度に較
べて極めて長い。更に、高分解能の作像には多数
の画素を必要とし、その各々の画素が完全な
NMRパルス順序の結果である。各々のNMRの
投影は、こういう長い時定数の為に、制約を受け
ないとしても、少なくとも影響を受ける。

全身のNMR作像に対する基本的な制約の１つ
は、身体の組織から出るNMR信号の信号対雑音
比が比較的低いことである。DFPはNMR実験ら
最大の情報収集速度を得る良い方法であり、この
為に作像の目的にとつて魅力的である。

従来のDFPは、関心のあるサンプル内の選ば
れたスライスに対して垂直な正弦状に振動する磁
界を印加することにより、断層写真状の断面像を
作る為に使われて来た。（例えばジヤーナル・オ
ブ・マグネテイツク・レゾナンス誌、第30巻、第
129頁乃至第131頁所載のH.R.ブルツカー及びW.
S.ヒンシヨーの論文参照。）こゝに記載されてい
る様に、DFP信号が時間に対して平均化され、
（振動勾配の）ゼロ平面から遠く離れたスピンに
よつて発生される信号が平均化されてゼロにな
る。この手法は多数の欠点がある。主な欠点は、
所望の平面の厚さ並びに信号対雑音比を得る為に
は、選ばれた平面の外側からの信号を最小限に抑
える為に、或る最低時間にわたつて平均を求めな
ければならないことである。任意の場所に於ける
平面の厚さもサンプルの縦方向／横方向緩和時間
の比（T₂／T₁）に関係し、或る状態では、関心
のあるスライスの外部のスピンからのかなりの寄
与がある。この様な望ましくない信号の影響は大
きくなることがあり、サンプルの有限の寸法と、
使われる無線周波数の磁界の有限の空間的な範囲
とによつて制限されるだけである。更に、こうい
う従来の方法では、選ばれたスライスに対して垂
直な拡大領域を限定したり、或いはスライスの厚
さ方向の空間的な情報を求めたりするよい方法が
なかつた。

選択的な励起は作像の為に或る平面を選択する
のに使われている。然し、従来の選択的な励起を
使う方式は、縦方向緩和時間T₁に大体等しい
（或いはそれより長い）遅延時間を必要とし、こ
れが一般的に全体的なNMRデータ収集過程の信
号対雑音比を悪化させている。DFPと選択的な
励起を組合せて作像パルス順序を発生する方式は
従来知られていない。

この発明は特定の様式で公知の順序を有利に組
合せることに基づく新規なNMR作像順序を使う
ことを提案するものであり、特にNMRパルス順
序からの情報収集速度を最大にすることにより、
これまで達成し得た像の信号対雑音比を実質的に
改善すること、並びに／又は、検査するサンプル
のスピン密度並び縦方向緩和時間T₁の両方に応
答して、2D又は3D像を発生することを対象とし
ている。

発明の概要 従つて、この発明の主な目的は、選択的な励起
と共に駆動式自由歳差運動を用いた改良された
NMR作像方法を提供することである。

この発明の別の目的は、上に述べたNMR手法
を使うと共に、像を再生するスピン捩れ方法又は
フーリエ変換ツークマトグラフイ方法を用いた改
良された２次元又は３次元NMR作像方法を提供
することである。

この発明の別の目的は、NMRパルス順序から
のデータ収集速度を高め、こうして発生する像の
信号対雑音を改善することである。

この発明の別の目的は、NMRパルス順序から
のデータ収集速度を高め、こうして検査された物
質のスピン密度、又はスピン密度を緩和時間の組
合せのマツプを発生するのに要する時間を短縮す
ることである。

この発明では１つの像あたりのデータ収集速度
を高めて２次元又は３次元の像を形成する為に、
駆動式自由歳差運動と共に可変角度の選択的な励
起を用いる改良されたNMR作像方法を説明す
る。特定の様式でこういうNMR手法を組合せる
ことにより、平面状断面を選択し、この後、Ｘ線
計算機式断層写真法に使われる様な公知の多重角
度再生手法により、多重角度投影から再生するこ
とが出来る様にする。この代りに、公知のスピン
捩れ方法又はフーリエ変換ツークマトグラフイ方
法を用いて、平面状断面を再生することが出来
る。こういう像が選ばれた平面内にある物質のス
ピン密度のマツプ、又はこの物質のスピン密度と
緩和時間の組合せのマツプを発生する。この改良
された作像方法は、生物学的な組織の病気の種々
の状態を検出して場所を突止めるのに使われる
時、特に役立つ。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且
つ明確に記載してあるが、この発明の構成、実施
方法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。

実施例の記載 この発明を実施する為に使われる改良された
NMR作像方法を説明する前に、作像過程の種々
の段階を考えておくのがよいと思われる。４つの
主な段階は、サンプルの励起、空間的な区別、信
号の受信及び処理、並びに像の再生である。この
明細書では、この発明の最も新規な特徴が働くこ
の内の最初の２つの段階に重点をおく、こゝでそ
の変形をこの発明の好ましい実施例で有利に利用
する選択的な励起、多重角度投影及びスピン捩れ
作像の基本的なNMR手法を簡単に説明しておく
のが役立つと思われる。

多重角度投影再生方法による基本的なNMR作
像用のパルス順序を第１図及び第２図について説
明する。こういうパルス順序は平面形方法に関係
しているので、NMRデータ収集過程は、作像平
面と呼ぶ、厚さΔZを持つ薄い平面状スライスに
局在化することが必要である。スピンの薄い平面
状スライスが周知の選択的な励起方法によつて限
定される。簡単に云うと、時間q₁の間、正の勾配
G_zを存在の下に、周波数帯の狭い90°選択性RFパ
ルスが印加される。RFパルスは例えば図示の様
に、ガウス形に振幅変調されたRF搬送波の形に
することが出来る。この場合、第１の薄い平面状
領域ΔZはガラス形の輪郭を持つ。RFパルスは、
sin（Ct）／Ctの形のパルス包絡線によつて変調さ
れた搬送波の形にすることも出来る。こゝでｔは
時間であり、Ｃは定数である。後者の場合、選択
されるスライスの厚さの断面形は略短形になる。
期間q₂に、負のローブG_zを印加して、期間q₁に励
起されたスピンの位相戻しをする。更に期間q₂
に、夫々ｘ座標及びｙ座標の方向に負の位相外し
勾配G_x及びG_yを印加する。夫々ｘ軸及びｙ軸の
方向に投入した、同時に印加される作像用勾配
G_x及びG_yの存在の下に、期間q₃に図示の様な形
のスピンエコーを観測することにより、NMRデ
ータが収集される。位相外し勾配が存在しない
時、破線で示す様に、期間q₂の終りから直ちに始
まる自由誘導減衰（FID）信号が存在する。任意
の１つの期間q₃の間、作像勾配G_x及びG_yの振幅
は一定であるが、相次ぐ投影順序の間でgcosθ及
びgsinθの形で変化する。

次にこの発明の改良された作像方法に有利に用
いることの出来るスピン捩れ形NMRパルス順序
を例示する第３図、第４Ａ図及び第４図Ｂ図につ
いて説明する。前と同じく、ｚ軸と直交するスピ
ンの薄い平面状スライスが、前に説明した90°選
択性励起方式によつて選択され、スピンが横平面
にはじかれる。90°RFパルスの後、負の勾配G_xを
印加して前と同じ様にスピンの位相戻しをする。
期間q₂の間、負の位相外し勾配G_xを印加するこ
とが出来る。これはNMR信号の発生を遅らせる
作用をする。

期間q₂の間、ｙ軸方向のプログラム可能な振幅
持つ位相符号化勾配G_yを用いて、ｙ軸方向に沿
つてスピンに捩れを導入することにより、位相情
報を符号化する。第４Ａ図は、位相符号化勾配を
印加する前ｙ軸方向のスピンの形を示す。最初の
勾配G_yを印加した後、スピンは第４Ｂ図に示す
様に１ターンの螺旋に捩れる、スピンの相異なる
位相によつて符号化された空間情報が、期間q₃の
間、ｘ軸の相異なる位置にあるスピンを相異なる
周波数で歳差運動させる勾配G_xを印加すること
によつて読出される。こうすることによつて、ｘ
軸方向に沿つて信号を分離することが出来る。こ
れは、実質的にスピン情報をｘ軸に投影したこと
である。スピンを相異する多重ターンの螺旋に捩
れG_yの相異なる予定の値を用いて、各々の投影
に対してこのパルス順序全体を繰返す。各々の投
影は、位相符号化勾配G_yに異なる値を使う為に、
相異なる情報を持つている。この様に投影毎にパ
ルスG_yの振幅を変えることが、第３図では、相
次ぐ投影に対して相異なる符号化勾配G_yを逐次
的に印加することを示す破線によつて表わしてあ
る。完全な一組の投影（例えば約128個）が完了
した時、この投影の全てのNMRデータに２次元
フーリエ変換アルゴリズムを作用させることによ
り、完全な平面状の像が再生される。前に述べた
多重角度投影再生作像方法と同じく、位相戻し及
び位相外し用の種々のローブは、磁界の固有の非
均質性による核カピンの位相外しを逆転せず、こ
の結果最終的には、横方向緩和時間T₂の影響の
為、NMR信号の強度が低下することが避けられ
ない。種々の期間の磁界勾配を正弦の正の半分と
して示してあるが、周知の或る振幅の関係を充た
せば、任意の形にすることが出来る。例えば勾配
のローブはガラス形又は短形の何れかにすること
が出来る。

第５Ａ図にはこの発明の従つて、平面状断面像
を形成する為の、DFP及び選択的な励起を含む
好ましいNMRパルス順序が示されている。第５
Ｂ図はこのパルス順序に適用される座標系を示
す。第５Ｂ図の系は第１図の系と同様であるが、
局部的な垂直方向を（説明の便宜の為に）ｙ軸方
向としている点が異なる。前と同じく、静磁界
B₀がｚ軸の方向を向き、普通のｘ−ｙ−ｚ回転
枠を用いている。

第５Ａ図の最初の期間で、周波数帯の狭いRF
パルス＋θが、正のｚ軸勾配ローブG_zの存在の
下に、RFの行に沿つて示す様に印加される。こ
のRFパルスは、１例としては、ガウス形変調RF
搬送波にすることが出来る。この場合、スライス
の厚さはガウス形の輪郭を持つ。別の案は、RF
パルスが、Ｃを予定の定数として、sin（Ct）／Ct
（第２図に示す様に）に比例する振幅を持つ様に
することである。この場合、スライスの厚さは略
矩形の輪郭になる。期間１は、この期間中に有用
な信号が発生されないので、出来るだけ短くする
ことが望ましい。装置の典型的な制約を考える
と、期間１の最低時間は一応0.1ミリ秒程度であ
る。このRFパルスは、それがサンプルの特定の
スライス内の原子核をはじく点で、普通の90°選
択性励起パルスと同様であるとみなすことが出来
るが、スライス内の正味の磁化が90°以外の角度
θにはじかれる。フリツプ角度θは0°乃至90°の
範囲内に入り得る。

２番目の期間に、多数のパルス状磁界勾配を印
加する。それらの正味の効果は独立であつて、そ
れらが逐次的に印加された場合の様に相加的であ
る。負のローブG_zを印加して、期間１で刺激さ
れたピストンの位相もどしをする。正のｚ軸勾配
ローブG_z及び負の位相戻しローブG_zは次の関係
を充たす様に調整される。

∫₂G_zdt＝−1/2∫₁G_zdt (1) こゝで積分符号に付けた下側の限界記号は、関連
した期間を表わす。

プログラム可能な振幅を持つ位相符号化勾配
G_yを印加して、ｙ軸方向の空間情報が得られる
様する。図示の４つのローブ（１つは実線、３つ
は破線）は、作像データ収集中に使われる位相符
号化勾配の多数の値の若干を例示している。こう
いう１群の波形は、∫G_ydt＝2kπという規則に従
わなければならない。こゝでｋは整数である。垂
直軸線（今の座標系ではｙ軸）をＮ個の部分に分
割したい場合、ｋがとり得る級数は次の様にな
る。

ｋ＝−ｎ／２、−ｎ／２＋１、…−１、０、２、…ｎ／
２− １ (2) 正のローブG_xを印加して、最大信号が期間３
の始めではなく、その中央で発生する様に、スピ
ンの位相外しをする。このローブG_xがこの後、
図示の様に、期間３並びにそれ以降の一定のｘ軸
方向作像勾配の値に変わる。然し、勾配信号G_x
は180°パルス（π）を印加する間はオフに転ず
る。

前と同じく、勾配ローブは正弦の一部分として
示してあるが、この他の形にしてもよい。更に、
位相戻しローブG_zに、プログラム可能な振幅を
持つ位相符号波形G_zを追加することにより、３
次元の作像情報を求めることが出来る。位相符号
化波形G_zは、スライスの平面に対して垂直な、
スライスの厚さを通る方向の空間情報を解析する
ことが出来る様にする。期間２の間に有用な信号
が発生されないから、期間２は出来るでだけ短く
抑えることが望ましい。期間１及び２と合計時間
をτ₁で表わしてある。

期間２を終らせると共に期間３を始めるのが短
くて鋭い非選択性180°RFパルスであり、これは
期間３の間に最初のスピンエコー信号を発生する
為に印加される。このRFパルスは、τ₂のパルス
間間隔だけ隔てられた交番位相の180°パルスで構
成されるカー・パーセル・メイブーム・ジル
（CPMG）順序の１番目である。第５Ａ図に示す
様に、励起されたスライスの磁化のｘ軸に対する
複素投影を発生する為に、この後一定の作像勾配
G′xを保つ。各々の相次ぐ期間（３、４…）の終
りに一連の短い180°パルスを印加して、磁化を逆
転すると共に、次の時間の間に対応するスピンエ
コーを発生する。各々の相次ぐ期間３乃至６は、
180°パルスの間に対応する持続時間τ₂であるが、
相次ぐスピンエコー信号が、関連する期間の中心
にあるものとして示されており、簡単にして示し
たその包絡線がその搬送波（ラーマ周波数）の位
相の反転を表わしている。

期間７で、３乃至６に示す様な種類の偶数個の
期間の後、180°パルスを印加した後に、種々の勾
配ローブが続く。これらのローブの目的はスピン
を期間２の初めにあつた状態に復帰させることで
ある。即ち勾配ローブＧ←_x、Ｇ←_y（並びに該当する
場合はG_z）を印加する。こゝで矢印の記号は、
図示のローブが期間２に印加される対応するロー
ブを負にしたものであることを意味する。

期間２の初めにあつた状態に対応する状態を達
成した時、特定のDFP／選択的な励起順序が完
了し、この後、像を発生するのに必要な追加の
NMR情報を得る為に、位相符号化勾配G_y又はG_z
に異なる値を用いて、この順序を繰返すことが出
来る。期間３乃至６は、例として云うと、持続時
間が１乃至10ミリ秒にすることが出来る（即ち、
１≦τ₂≦10ｍｓ）。期間１乃至７に必要な時間は、
サンプルの横方向緩和時間T₂に較べて短くなけ
ればならない。例として言えば、10乃至50ミリ秒
程度である。

期間８に正のｚ軸勾配ローブG_zの存在の下に、
この後の帯域の狭いRFパルス−θを印加する。

これによつて前に述べた選択的なDFP順序が
再開される。期間８の後に、期間２で示す様な種
類の期間が続き、その後前と同じ期間３乃至６に
示す様な多数の期間が続く。RFパルスθの位相
の交番によつて或る利点が得られるが、全体的な
データ速度もこれに対して釣合いをとらなければ
ならない。この為、特定のDFP／選択的な励起
順序は、スピン捩れ位相符号化パルスの１個の値
に対して、両方の交番位相のパルスθを含んでい
てもよいし、相次ぐ位相符号化パルスに対して交
番位相のパルスθを含んでいてもよいし、或いは
相次ぐ位相符号化パルスに対して位相交番をしな
いパルスθを含んでいてもよい。

上に述べた順序は、選択されたスライス内にあ
るスピン密度の2D像に再生するのに適したNMR
データを発生するが、この他の固有の利点もあ
る。180°駆動パルスの間の時間の長さを変えて、
像を緩和効果に対して敏感することが出来る。特
に、τ₂を変えることにより、その結果得られる像
は、生物学的な組織の特定の病理に関連すること
が判つているか或いはその疑いのある特定の範囲
の縦方向緩和時間T₁に対して敏感にすることが
出来る。

計算機によるシミユレーシヨンにより、種々の
実験パラメータに対し、上に詳しく述べたNMR
手法の組合せの効果を判定した。第６図及び第７
図には、最適のθの値に対する選択的な励起／
DFPパルス順序によつて生ずる定常状態の磁化
の値が示されている。第３図はDFP順序でsin
（Ct）／（Ct）という形の正及び負の39.8°のθパ
ルスを使つた磁化のM_x、M_y、M_z成分の示して
いる。特に関心が持たれるのは、M_y及びM_zが略
矩形の輪郭を持つことである。フリツプ角度は
0.25のT₂／T₁の比に対して最適になる様に選ば
れている。この輪郭は３次元作像に役立つことが
判る。即ち、この発明は、DFP手法を用いる3D
作像手順をも使えるという利点があるが、これは
こういう能力が考えられない従来の公知の方法と
の違いである。

第４図はDFP順序でexp（−Ct²）を云う形を正
及び負の39.8°のRFパルスを使つた磁化のM_x、
M_y、M_z成分を示している。関心が持たれるの
は、ガウス形波形であるにもかゝわらず、M_y成
分が略矩形の輪郭を持つことである。スライスの
輪郭全体にわたるM_xの位相の変化が認められる。
従つて、ガウス形RFパルスが１個のスライスの
作像に適しているが、３次元の作像には理想的で
ないことがある。

現在使われている多重角度投影再生よりも、
DFPにスピン捩れ方法を使う利点がある。多重
角度投影方式では、弯曲した投影線（これは磁界
の非均質性の為に殆んど不可避である）が作像情
報のスミヤリング、並びにそれに伴つて空間的な
分解能の低下を招くことがある。スピン捩れ方法
では、全ての投影が同じ投影線に沿つている。従
つて弯曲は最悪の場合でも、最終的な像の幾何学
的な歪みの原因になり得るが、作像情報のスミヤ
リングを招かない。

第８図はこの発明の選択的な励起／DFPパル
ス順序並びにデータ処理を実施するのに適した
NMR作像装置の主要な部品を示す簡略ブロツク
図である。この全体的な装置４００は汎用ミニコ
ンピユータ４０１を持ち、それがデイスク貯蔵装
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、及び勾配電源４０６，４０８，
４１０が、インターフエイス装置４０５を介して
コンピユータ４０１に結合されている。一組の
Ｘ、Ｙ及びＺ勾配コイル４１６，４１８，４２０
を夫々付勢する為に３つの勾配電源が使われる。

RF発信器４０２はコンピユータ４０１からの
パルス包絡線によるゲート作用により、作像する
サンプル中に共鳴状態を励起する為に必要な変調
を持ちRFパルスを発生する。RFパルスがRF電
力増幅器４１２で、作像方法に応じて100ワツト
が数キロワツトまで変化わるレベルまで増幅さ
れ、発信コイル４２４に印加される。全身作像の
場合の様な大きなサンプルの容積に対しては、並
びにNMRの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は、大電力レベ
ルが必要である。

この結果得られるNMR信号が受信コイル４２
６で感知され、低雑音前置増幅器４２２で増幅さ
れ、その後更に増幅、検波並びに波を行なう為
に受信器４１４に送られる。この様に処理された
NMR信号がこの後デイジタル化され、信号平均
化装置４０４によつて平均化され、更に処理する
為にコンピユータ４０１に送られる。処理済みの
信号がコンピユータ４０１からインターフエイス
装置４０５を介して表示制御装置４３０に送ら
れ、そこで貯蔵され、形式を変えられ、そして表
示装置４３２に印加される。表示装置４３２は
CRT形表示装置並びにハードコピー装置の様な
種々のデータ呈示手段を含んでいてよい。CRT
表示装置は直視形蓄積管（DVST）形で構成し
てもよいし、普通の白黒又はカラー・テレビ状の
CRTで構成してもよい。こういう表示装置は直
読式の較正用トレース等を含んでいてよい。ハー
ドコピー出力装置はライン・プリンタの様なプリ
ンタ、DTY端末装置及び写真像発生装置で構成
することが出来る。

発信の間、能動的な不作動ゲート作用並びに／
又は受動形波作用により、前置増幅器４２２及
び受信器４１４がRFパルスから保護される。コ
ンピユータ４０１がNMRパルスに対するゲート
作用及び包絡線変調、前置増幅器及びRF電力増
幅器の消去作用、並びに勾配電源に対する電圧波
形を供給する。コンピユータ４０１は、フーリエ
変換、像の再生、データの波作用、像の表示並
びに貯蔵機能の様なデータ処理を行なうが、これ
ら全ては周知であつて、この発明の一部分を構成
するものではない。

発信及び受信RFコイルは１個のコイルとして
構成することが出来る。電気的に直交する２つの
別々のコイルを用いてもよい。後者は、パルス発
信の際、受信器に対するRFパルスの通抜けが減
少するという利点がある。何れの場合も、コイル
は磁石４２８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
ら間隔される。３つの典型的なRFコイルの設計
が、1982年２月３日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号第345444号に例示されている。こ
の別の米国出願の第１１Ａ図、第１１Ｂ図及び第
１１Ｃ図に示された全てのコイルは、ｘ軸方向に
RF磁界を発生する。第１１Ｂ図及び第１１Ｃ図
に示されるコイルの設計は、サンプル室の軸線
が、この発明の第１図に示す様に、主磁界B₀と
平行である様な磁気的な構成に適している。第１
１Ａ図に示されるコイルの設計は、サンプル室の
軸線が主磁界B₀に垂直な構成の場合に使うこと
が出来る。

夫々勾配G_x、G_y、G_zを発生する為に磁界勾配
コイル４１６，４１８，４２０が必要である。前
に述べた多重角度投影再生方法及びスピン捩れ方
法では、勾配はサンプル容積にわたつて単調で直
線的であるべきである。多重の値を持つ勾配コイ
ルはNMR信号データにアリヤシングと呼ばれる
劣化を招き、像の著しい人為効果の原因になるこ
とがある。非直線的な勾配は像の幾何学的な歪み
の原因になる。サンプル室の軸線が主磁界B₀と
平行な磁石の形状に適した勾配コイルの１つの設
計が、前掲米国特許出願通し番号第345444号の第
１２Ａ図及び第１２Ｂ図に示されている。各々の
勾配G_x、G_yが、第１２Ａ図に示される組３００，
３０２の様な一組のコイルによつて発生される。
第１２Ａ図に示す様なコイルの組が勾配G_xが発
生する。勾配G_yを発生するコイルの組は、勾配
G_xを発生するコイルに対して、サンプル室の円
筒形軸線（第１図の軸線１０４）の周りに90°回
転している。勾配G_zは、前述の第１２Ｂ図に示
されるコイル４００，４０２の様な１体のコイル
によつて発生される。

この発明の好ましい実施例を詳しく説明した
が、当業者であればいろいろな変更を加えること
が出来よう。従つて、特許請求の範囲の記載は、
この発明の範囲内に含まれる全ての変更を包括す
るものと承知されていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は静磁界の中に配置されていて、選択的
な励起によつて薄い平面状の容積が限定されたサ
ンプルを示す見取図、第２図は多重角度投影再生
作像方法に使われる普通のNMRパルス順序を示
すグラフ、第３図はスピン捩れ形作像方法に使わ
れる普通のNMRパルス順序を示すグラフ、第４
Ａ図は第１図に示した平面状容積内のｙ軸方向に
整合した１列のスピンを示す略図、第４Ｂ図はｙ
軸に沿つて位相符号化勾配を印加したことによつ
て第４Ａ図の配置に起る位相の変化を示す略図、
第５Ａ図はこの発明に従つてNMR像を形成する
為のDFP及び選択的な利益を含む好ましいNMR
パルス順序を示すグラフ、第５Ｂ図は第５Ａ図の
パルス順序に使われる座標系を示す図、第６図は
Ｃを定数として、sin（Ct）／（Ct）と云う形の正
及び負の39.8°パルスを用いた選択的な励起／
DFPパルス順序に得られる定常状態の磁化を示
す図、第７図はＣを定数としてexp（−Ct²）と云
う形の正及び負の39.8°パルスを用いて選択的な
励起／DFPパルス順序によつて得られる定常状
態の磁化を示す図、第８図はこの発明のパルス順
序並びにデータ処理を実施するのに適したNMR
作像装置の主要な部品を示す簡略バロツク図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ データ速度を高めた像を発生する為に駆動式
   自由歳差運動及び選択的な励起を用いてNMR像
   データを発生する方法に於て、(イ)サンプル内の横
   方向緩和時間と縦方向緩和時間との或る比に対
   し、NMR信号を最適にする様なフリツプ角度で
   サンプル内の平面状スライスを選択的に励起し、
   (ロ)前記サンプル内の第１の軸線に沿つて第１の磁
   界勾配を投入すると共に、前記スライス内にあり
   且つ前記第１の軸線と直交する第２の軸線に沿つ
   て位相外し勾配を投入し、(ハ)予定の間隔で前記サ
   ンプルに対して交番位相の一連の180非選択性パ
   ルスを印加して、該パルスの合間の期間内に対応
   する一連のスピンエコー信号を発生し、該間隔は
   前記サンプルの横方向緩和時間よりかなり短く、
   (ニ)前記第１の軸線に沿つて、前記第１の磁界勾配
   に対して負の符号を持つ磁界勾配を投入すると共
   に、前記第２の軸線に沿つて前記位相外し勾配に
   対して負の符号を持つ位相戻し勾配を投入し、(ホ)
   前記の工程(イ)、(ロ)、(ハ)及び(ニ)を一連の投影の各
   々
   に対して行なう各工程を含むことを特徴とする方
   法。 ２ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
   記第１の軸線が前記第２の軸線と直交し且つ前記
   平面状スライス内にある軸線であり、前記工程(ロ)
   における前記第１の磁界勾配が該第１の軸線に沿
   つて投入されるプラグラム可能な振幅を持つ作像
   勾配であり、前記プログラム可能な作像勾配は
   各々の前記一連の投影に対して別異であり、前記
   工程(ハ)における前記パルスの合間の期間には、前
   記スライス内の第２の軸線に沿つて、前記第１の
   軸線に直交する向きに、一連の投影の全にて対し
   て略一定の予定の作像勾配が印加される方法。 ３ 特許請求の範囲２に記載した方法に於て、
   各々の相次ぐ一連のスピンエコー信号を時間的な
   一連の値に変換し、該時間的な一連の値を周波数
   領域のデータに変換し、該周波数領域のデータ
   を、２次元像として表示し易くする為の修正デー
   タに改組する工程を含む方法。 ４ 特許請求の範囲３に記載した方法に於て、前
   記工程(ロ)が、前記平面状スライスに対して直交す
   る軸線に沿つて第２のプログラム可能な作像勾配
   を投入する工程を含み、前記工程(ニ)が、前記第２
   のプログラム可能な作像勾配に負の符号をつけた
   勾配を投入することを含み、前記変換する工程が
   付加的な変換を含んでおり、こうして前記修正デ
   ータを３次元データとして呈示し易くした方法。 ５ 特許請求の範囲２に記載した方法に於て、前
   記サンプル内の平均横方向緩和時間と平均縦方向
   緩和時間の比が１：２乃至１：10の範囲内であ
   り、前記フリツプ角度が30°乃至50°の範囲内であ
   る方法。 ６ 特許請求の範囲５に記載した方法に於て、前
   記サンプルが横方向緩和時間と縦方向緩和時間の
   平均の比が約１：４である生物学的な組織で構成
   されており、前記対応するフリツプ角度が約40°
   である方法。 ７ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、前
   記第１の軸線が、前記平面状スライスに対して直
   交する軸線であり、前記工程(ロ)における前記第１
   の磁界勾配が該第１の軸線に沿つて投入される位
   相戻し勾配であり、前記第２の軸線に沿う前記位
   相外し勾配が完全に前記スライス内に含まれる２
   つの直交軸線に沿つてそれぞれ印加される磁界勾
   配を合成して得られる勾配であり、前記工程(ハ)に
   おける前記パルスの合間の期間には、前記一連の
   投影の各々に対して、前記２つの直交軸線に沿つ
   て別異の作像勾配が印加される方法。 ８ 特許請求の範囲７に記載した方法に於て、相
   次ぐ一連のスピンエコー信号の各々を時間的な一
   連の値に変換し、該時間的な一連の値を周波数領
   域のデータに変換し、該周波数領域のデータを、
   ２次元像として呈示し易くする為の修正データに
   改組する工程を含む方法。 ９ 特許請求の範囲７に記載した方法に於て、前
   記サンプルが横方向緩和時間と縦方向緩和時間の
   平均の比が約１：４である生物学的な組織で構成
   され、前記対応するフリツプ角度が約40°である
   方法。 １０ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、
   前記第１の軸線が前記第２の軸線と直交し且つ前
   記平面状スライス内にある軸線であり、前記工程
   (ロ)における前記第１の磁界勾配が該第１の軸線に
   沿つて投入されるプログラム可能な振幅を持つ作
   像勾配であり、前記工程(イ)におけるフリツプ角度
   は前記一連の投影の内の１つおきの投影で符号が
   反対であり、前記プログラム可能な作像勾配は前
   記一連の投影の内の各対の投影に対して別異であ
   り、前記工程(ハ)における前記パルスの合間の期間
   には、完全に前記スライス内にあつて前記第１の
   軸線に直交する第２の軸線に沿つて、前記一連の
   投影の全てに対して略一定である予定の作像勾配
   が印加される方法。 １１ 特許請求の範囲１０に記載した方法に於
   て、前記相次ぐ一連のスピンエコー信号の内の各
   対を時間的な一連の値に変換し、該時間的な一連
   の値を周波数領域のデータに変換し、該周波数領
   域のデータを２次元像として呈示し易くする為の
   修正データに改組する工程を含む方法。 １２ データ速度を高めた像を発生する為に駆動
   式自由歳差運動及び選択的な励起を用いてNMR
   像データを発生する装置に於て、(イ)サンプル内の
   横方向緩和時間と縦方向緩和時間との或る比に対
   し、NMR信号を最適にする様なフリツプ角度で
   サンプル内の平面状スライスを選択的に励起する
   手段、(ロ)前記サンプル内の第１の軸線に沿つて第
   １の磁界勾配を投入すると共に、前記スライス内
   にあり且つ前記第１の軸線と直交する第２の軸線
   に沿つて位相外し勾配を投入する手段、(ハ)前記サ
   ンプルの横方向緩和時間よりかなり短い予定の間
   隔で前記サンプルに対して交番位相の一連の180°
   非選択性パルスを印加して、該パルスの合間の期
   間内に対応する一連のスピンエコー信号を発生さ
   せる手段、(ニ)前記第１の軸線に沿つて、前記第１
   の磁界勾配に対して負の符号を持つ磁界勾配を投
   入すると共に、前記第２の軸線に沿つて前記位相
   外し勾配に対して負の符号を持つ位相戻し勾配を
   投入する手段、(ホ)前記の手段(イ)、(ロ)、(ハ)及び(
   ニ)を
   一連の投影の各々に対して作動する手段を含むこ
   とを特徴とする装置。 １３ 特許請求の範囲１２に記載した装置に於
   て、前記第１の軸線が前記第２の軸線と直交し且
   つ前記平面状スライス内にある軸線であり、前記
   手段(ロ)における前記第１の磁界勾配が該第１の軸
   線に沿つて投入されるプラグラム可能な振幅を持
   つ作像勾配であり、前記プログラム可能な作像勾
   配は各々の前記一連の投影に対して別異であり、
   前記手段(ハ)が前記パルスの合間の期間に、前記ス
   ライス内の第２の軸線に沿つて、前記第１の軸線
   に直交する向きに、一連の投影の全てに対して略
   一定の予定の作像勾配を印加する手段を含んでい
   る装置。 １４ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、各々の相次ぐ一連のスピンエコー信号を時間
   的な一連の値に変換する手段、該時間的な一連の
   値を周波数領域のデータに変換する手段、該周波
   数領域のデータを、２次元像として表示し易くす
   る為の修正データに改組する手段を含む装置。 １５ 特許請求の範囲１４に記載した装置に於
   て、前記手段(ロ)が、前記平面状スライスに対して
   直交する軸線に沿つて第２のプログラム可能な作
   像勾配を投入する手段を含み、前記手段(ニ)が、前
   記第２のプログラム可能な作像勾配の負の符号を
   つけた勾配を投入する手段を含み、前記変換する
   手段が付加的な変換を含んでおり、こうして前記
   修正データを３次元データとして呈示し易くした
   装置。 １６ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、前記サンプル内の平均横方向緩和時間と平均
   縦方向緩和時間の比が１：２乃至１：10の範囲内
   であり、前記フリツプ角度が30°乃至50°の範囲内
   である装置。 １７ 特許請求の範囲１６に記載した装置に於
   て、前記サンプルが横方向緩和時間と縦方向緩和
   時間の平均の比が約１：４である生物学的な組織
   で構成されており、前記対応するフリツプ角度が
   約40°である装置。 １８ 特許請求の範囲１２に記載した装置に於
   て、前記第１の軸線が、前記平面状スライスに対
   して直交する軸線であり、前記手段(ロ)における前
   記第１の磁界勾配が該第１の軸線に沿つて投入さ
   れる位相戻し勾配であり、前記第２の軸線に沿う
   前記位相外し勾配が完全に前記スライス内に含ま
   れる２つの直交軸線に沿つてそれぞれ印加される
   磁界勾配を合成して得られる勾配であり、前記手
   段(ハ)が前記パルスの合間の期間に、前記一連の投
   影の各々に対して、前記２つの直交軸線に沿つて
   別異の作像勾配を印加する手段を含む装置。 １９ 特許請求の範囲１８に記載した装置に於
   て、相次ぐ一連のスピンエコー信号の各々を時間
   的な一連の値に変換する手段、該時間的な一連の
   値を周波数領域のデータに変換する手段、該周波
   数領域のデータを、２次元像として呈示し易くす
   る為の修正データに改組する手段を含む装置。 ２０ 特許請求の範囲１８に記載した装置に於
   て、前記サンプルが横方向緩和時間と縦方向緩和
   時間の平均の比が約１：４である生物学的な組織
   で構成され、前記対応するフリツプ角度が約40°
   である装置。 ２１ 特許請求の範囲１２に記載した装置に於
   て、前記第１の軸線が前記第２の軸線と直交し且
   つ前記平面状スライス内にある軸線であり、前記
   手段(ロ)における前記第１の磁界勾配が該第１の軸
   線に沿つて投入されるプログラム可能な振幅を持
   つ作像勾配であり、前記手段(イ)におけるフリツプ
   角度は前記一連の投影の内の１つおきの投影で符
   号が反対であり、前記プログラム可能な作像勾配
   は前記一連の内の各対の投影に対して別異であ
   り、前記手段(ハ)が前記パルスの合間の期間に、完
   全に前記スライス内にあつて前記第１の軸線に直
   交する第２の軸線に沿つて、前記一連の投影の全
   てに対して略一定である予定の作像勾配を印加す
   る手段を含んでいる装置。 ２２ 特許請求の範囲２１に記載した装置に於
   て、前記相次ぐ一連のスピンエコー信号の内の各
   対を時間的な一連の値に変換する手段、該時間的
   な一連の値を周波数領域のデータに変換する手
   段、該周波数領域のデータを２次元像として呈示
   し易くする為の修正データに改組する手段を含む
   装置。