JPH0348814B2 - - Google Patents

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JPH0348814B2
JPH0348814B2 JP58103509A JP10350983A JPH0348814B2 JP H0348814 B2 JPH0348814 B2 JP H0348814B2 JP 58103509 A JP58103509 A JP 58103509A JP 10350983 A JP10350983 A JP 10350983A JP H0348814 B2 JPH0348814 B2 JP H0348814B2
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spin
spins
nuclear
slice
plane
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Robaato Yangu Iian
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Picker International Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0348814B2 publication Critical patent/JPH0348814B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
    • G01R33/4838—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective suppression or saturation of MR signals

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は核磁気共鳴（NMR）技術によつて身
体の選択された部分の化学的分析を行なう核磁気
共鳴方法および装置に関するものである。
(2) 先行技術についての説明 NMR技術は多年に渡つて物質の化学的分析、
特に分光学に利用されてきた。最近では選択され
た量についてい身体の選択された断面スライスも
しくは体積における分布、すなわち、例えば水素
の陽子のような選択された核子もしくはNMR弛
緩時定数の密度を表わす映像を得るためにNMR
技術が使用されている。このような分布は、その
意味は違つているが、コンピユータ化されたレン
トゲン断層撮影装置によつて提供されたＸ線減衰
分布と類似しており、従つて患者の医療検査に特
に適用されることが判明した。
最近では、検査中身体の選択された部分の化学
分析を行なうことのできるNMR映像装置を簡素
化することに関心が示されるようになつた。
この目的に対する現提案は、身体において選択
された線に沿つた複数の位置の各位置もしくは選
択された面における複数の線の各線のための化学
分析データの収集を可能にすることである。しか
しながらそのような提案された方法で得られる分
析用解像度には空間的および化学的識別に対する
必要条件により必ず限界がある。
故にNMR結像装置で化学分析を行なうために
は体内の単一位置でのみ、すなわち該装置の使用
で得られる映像の単一画素に対応する部分でのみ
物質を励磁し、それによつて選択された位置で物
質の高解像NMR分光学用の十分な資料収集を簡
素化できることが有用である。
NMR結像に対して身体の選択されたスライス
のみにおいて物質を励磁する周知の方法は、選択
された方向における勾配で身体に定常磁界に印加
する手段と、選択されたスライスを通して磁界が
単一の均一値をとり、それと同時に選択されたス
ライスにおける適当な物質の核磁気共鳴周波数
（このような周波数は定常磁界によつて決まる）
でRF磁界を身体に印加する手段とから成る。
一見したところでは単一位置における物質の励
磁は、一点で交差する三つの直交スライスにおけ
る連続的励磁によつて行なわれるように見えるか
もしれない。このようなプロセスによつて、効果
的ならば、最初全スライスが励磁され、次いで、
最初選択されたスライスが第２の選択されたスラ
イスと交差する線を除いてスライスの全部分で励
磁の位相がずらされ、最終的に第３の選択された
スライスが前記線と交差するところを除いて前記
線に沿う全位置で励磁の位相がずらされる。残念
ながら第２および第３のスライス選択に対して印
加された磁界の振幅を印加時間で積分すること、
所望された位置を除き第１および第２の選択され
たスライス内の全ポイントで励磁の位相をずらす
のに必ずしも効果的ではないことが実際に判明し
ている。更に三つの連続スライス選択シーケンス
を通じて正確に所望の値で印加された磁界を維持
することは困難なため別の問題も起こりうる。
従つて単一の位置でのみ励磁を発生させるのに
そのようなプロセスを使用することは実際には不
可能であることが判明した。
(3) 本発明の概要 本発明は化学分析用データを提供するために身
体のある特定位置でのみ物質を励磁することので
きる他のNMR方法を提供することである。
本発明は本発明による方法を実行するための装
置を提供する。
該方法を実行するのに必要な装置は殆んど従来
の型式、例えば英国特許説明書第1578910号もし
くは第2056078号で開示されたような型式のもの
であるので、より完全な説明のためには前記特許
説明書を参照されたい。
本発明による方法および装置について添付の図
面を参照しながら説明する。
該装置は第１のコイル装置を備えており、それ
によつて、三つの直交する方向、すなわちＸ，Ｙ
およびＺ方向の１つもしくはそれ以上の方向のい
ずれかの勾配によつて、ある定められた方向（通
常Ｚ方向が選定される）で、検査しようとする身
体に磁界を印加することができる。
第１図において、第１のコイル装置はＺ方向に
おいて、定常均一磁界B0を発生するコイル１と、
Ｘ方向において磁界勾配Gxを発生するコイル３
と、Ｙ方向において磁界勾配Gyを発生するコイ
ル５と、Ｚ方向において磁界勾配Gzを発生する
コイル７とを備えている。
更に、該装置は、第２のコイル装置９を備えて
おり、それによつて第１のコイル装置によつて発
生された磁界方向に対して垂直な面で検査中の身
体にRF磁界を印加し、またそれによつて検査中
の身体の原子核から発生するRF磁界を検出する
ことができるが、前記RF磁界はＺ方向以外のス
ピンベクトル構成要素で核磁気共鳴へ励磁された
ものである。
同図中、RF磁界の印加および検出両用コイル
装置９が一対示されているが、ある場合には、
RF磁界検出用に別個のコイルを設けることが望
ましいこともある。
種々のコイル１，３，５，７および９は、B0、
Gx、Gy、GzならびにRF駆動増幅器１１，１３，
１５，１７および１９よつて各々駆動され、B0、
Bxy、GzならびにRF制御回路２１，２３，２５
および２７によつて各々制御される。これらの回
路には、NMR装置およびコイル誘起磁界を使用
する他の装置の当行者には周知の種々の型式が利
用されてもよい。
回路２１，２３，２５および２７は中央演算処
理制御装置２９によつて制御されるが、前記中央
演算処理制御装置は、核装置に命令および指令を
与えるため、入力装置ならびに他の周辺装置３
１、および表示装置３３と関連している。
コイル装置９によつて検出されたNMR信号は
増幅器３５を介して信号操作装置３７に印加され
る。信号操作装置は信号の適切な較正および補正
を全て行なうため備えられているが、本来は演算
処理制御装置２９に信号を送信し、そこで前記信
号は表示装置に印加するよう処理され、検査をす
る身体のNMR量分布を表わす映像を生ずる。
信号操作装置３７は、本説明を明確化するため
に別個に示されているが、演算処理制御装置２９
の一部分を具合いよく形成していてもよいことを
理解されたい。
該装置はまた磁界測定エラー信号回路装置３９
も備えているが、前記磁界測定エラー信号回路装
置３９は、第２図に示されているように、印加さ
れた磁界をモニターするため、検査をする身体の
スライス４３に関して、適当な位置に置かれた磁
界プローブX1，X2，Y1およびY2から増幅器４１
を介して信号を受信する。
さて、第３図および第４図に関して、検査しよ
うとする身体内の選定された位置で核磁気共鳴を
単一に励磁するための装置を使用する際定常磁界
B0がＺ方向において身体に印加される。次いで
Ｘ方向の勾配GxでＺ方向の磁界が身体に更に印
加され、Ｚ方向の単一磁界が表面上Ｙ−Ｚ面にあ
る選定された断面スライスに印加される（第４図
参照）。この磁界勾配Gxの印加中、第２のコイル
装置９によつて、選定されたスライスに印加され
た単一磁界において分析しようとする物質に対す
るRF磁界パルスがラーモア周波数で印加される。
RF磁界パルスはＡは選定されたスライスで分析
しようとする物質の核スピンのスピンベクトルを
生じるが、それまでＺ方向に一致していた前記ス
ピンベクトルは周知の態様でＸ−Ｙ面へ傾けられ
る。パルスがちようどスピンベクトルをＸ−Ｙ面
へ90°だけ傾けるに十分となるようにパルス積分
が選択されるが、このようなパルスを以下90°RF
磁界パルスと称する。印加されたRF磁界のこれ
らのスピンのラーモア周波数との間には共鳴が起
こらないのでスライスの外側の身体部分における
核スピンのスピンベクトルは本質的には変化しな
いことを理解されたい。
次いで勾配Gxが除去され、逆勾配−G′xに置
換され、例えば前記英国特許説明書第1578910号
で説明されているように励磁中スライス両端の勾
配から生ずる位相ずれに対して選択されたスライ
スにおいてスピンを再同相化する。
次いで逆勾配−G′xが除去され、適切なラーモ
ア周波数で90°RFパルスＢが更に印加されるが、
これは磁界勾配が全てなくなつたために身体を通
じて同じである。このことによつて、身体の全ス
ピンベクトルの90°回転を生じ、選定されたスラ
イスにおける核スピンのスピンベクトルがＺ方向
にあるように回転され、身体の他の部分のどの核
スピンのスピンベクトルもＸ−Ｙ面にあるように
回転されるようにする。
次いでＸ方向の勾配でGxdでＺ方向の磁界が比
較的長期間（txd）印加される。このことによつ
て体内の全スピンの位相がずらされるが、前記ス
ピンのスピンベクトルはＺ方向にはなく、従つて
選定されたスライスにおけるスピンに影響を与え
ずにおくが、身体のどこか他の部分におけるスピ
ンの位相がずらされる。
次いで、Ｘ−Ｚ面における選定されたスライス
に対して、RFパルスＣ、再同相化逆勾配−G′y
ならびにRFパルスＤ、および位相ずらし勾配
Gydに関連してスライス選定勾配Gyを与えるこ
とによつて類似のシーケンスが実行される。
しかしながら、この場合、選択されたＸ−Ｚ面
スライスと先に選択されたＹ−Ｚ面スライスが交
差する（第２図参照）線にない選択されたＸ−Ｚ
面スライスのスピンはＺ方向にないので前記線に
沿つて核スピンのスピンベクトルのみがＺ方向か
らＸ−Ｙ面へと第１の90°RFパルス５によつて回
転させられる。
その結果第２のRFパルスＤによつて交差線に
沿つてスピンベクトルのみがＺ方向に回転され、
交差線に沿つてスピンのみ位相をずらす勾配の影
響を受けないようにしたまま身体の他のスピン全
ての位相をずらすが、特にRFパルスＤによつて
Ｘ−Ｙ面へと回転されたであろう選択されたＸ−
Ｚ面のスライスと交差する線にはない選択された
Ｙ−Ｚ面スライスのスピンの位相をずらす。
従つて第２のシーケンスの最後で選定されたＹ
−Ｚ面およびＸ−Ｚ面のスライス交差線における
スピン以外の身体スピン全ての位相がずらされ
る。
最後にRFパルスＥがＺ方向の勾配GzでＺ方向
のスライス選択磁界に関連して更に与えられ、選
択された位置Ｌで選定されたＹ−ＺおよびＸ−Ｚ
スライスの交差する線と交差するＸ−Ｙ面のスラ
イスを選定する（第４図参照）。その結果、選択
された位置においてスピンのスピンベクトルのみ
がＸ−Ｙ面へと回転され、選択されたＸ−Ｙ面の
スライスの他の部分におけるスピンは、Ｚ方向に
ないため同様に回転されない。
選択された位置のスピンに対して再同相化勾配
−G′zを印加した（与えた）後、これらのスピン
によつて第２のコイル装置で誘起された信号が記
録されるが、前記信号は、通常、減衰の自然誘発
（FID）信号と呼ばれている。次いでFID信号の
スペクトルを分析することによつて選択された位
置における物質の化学的組成に関するデータが周
知の態様で得られる。
選択された部分以外のスピンの再同相化がデー
タ収集中発生しないことを保証するため位相をず
らす勾配GxdおよびGydがかなり長時間（txdお
よびtyd）印加される必要のあることが理解され
よう。このことによつて必然的にプロセスが幾分
緩慢となるが、データ収集前に許容不可能な程大
なるスピン／スピン弛緩が発生したとしても大し
た問題とはならない。というのも、時間tεおよび
tδの間はこのような位相ずれが発生しないととも
に選択された位置のスピンは、プロセスの励磁段
階中、比較的短かい時間tα、tβおよびtrの間以外
はＺ方向にあるためである。
スピン／ラテイス弛緩は時間tεおよびtδの間発
生するが、人間の組織に対する。
スピン／ラテイス弛緩時定数T1は典型的には
300ミリ秒であり、かつtεおよびtδの典型的な値
は各々20ミリ秒および６ミリ秒であり、その結
果、FID信号は、典型的には最初の値N0からN0
〔１−2e-6/300（１−e-20/300）〕へ、すなわち、12.5
％だけ減少されるので、通常少くとも医療検査に
おいては、問題とならない。
例を上げて説明された方法において三つの直交
するスライスがＹ−Ｚ、Ｘ−ＺおよびＸ−Ｙの順
に励磁されているが、励磁の順番は重要ではな
い。
所望により、再同相化勾配−G′zの後およびデ
ータ収集の前に、第３の位相ずらし勾配Gzdに続
くいずれの磁界勾配もない場合、第３の90°RFパ
ルスが印加され、選択された位置を含むスライス
を更に励磁し、選択された位置以外でＹ−Ｚおよ
びＸ−Ｚスライスの交差線に沿つてスピンの位相
をずらすのを保証してもよい。が、通常、勾配
Gzはそれを遂行するに十分である。
具体例を挙げて上に説明された方法において、
単一の位置が選択されているとともに、本発明に
よる他の方法では、一つもしくはそれ以上の非連
続位置が選択され、例えば、一つもしくはそれ以
上の間隔の置かれたＸ−Ｙ面のスライスによつて
記録され、スライスの選択によつて次の位置が決
定される前に各位置に対するFID信号が記録され
てもよい。
更に、本発明による他の方法において、一つの
スライスにおける励磁を除去し、すぐ続く位相を
ずらす段階によつて、各磁気共鳴が二つのスライ
スの交差線において単一で励磁されてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は該装置を図式的に描いた
ものであり、第３図は該方法に使用された磁界シ
ーケンスを描いたものであり、第４図は該方法を
示すものである。 図中、１−７は第１のコイル装置の各コイル、
９は第２のコイル装置、１１，１３，１５，１７
および１９はRF駆動増幅器、２１，２３，２５
および２７はRF制御回路、２９は中央演算処理
制御装置、３１は入力装置およびその他周辺装
置、３３は表示手段、３５は増幅器、３７は信号
操作装置、３９は磁界測定エラー信号回路、４１
は増幅器、４３はスライスを夫々示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定対象のある特定の位置（Ｌ）で核磁共
    鳴を励磁するある方法において、前記方法は身体
    の第１の核スピンを励磁し、その結果、対象の第
    １の選択された部分で発生するスピンがそれらの
    スピンベクトルを第１の方向にあるようにし、か
    つ対象の他の場所に発生するどのスピンもそれら
    のスピンベクトルが第１の方向に対して垂直な面
    にあるようにする工程と、前記面（Gyd）にベク
    トルのある対象のスピンの位相をずらす工程と、
    前記の特定の位置で前記の第１の部分と交差する
    第２の選択された対象部分（Ｅ、Gz、−G′z）に
    おいて核スピンを励磁し、その結果前記の特定の
    位置においてのみ合成スピンのベクトルが前記面
    に一致する工程とから成つていることを特徴とす
    る核磁気共鳴方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
    て、前記の第１の核スピンは対象内の核スピン
    （Ａ、Gx、−G′x、Ｂ）を励磁し、対象の第１の
    選択されたスライスにおいて前記の第１の方向に
    あり、かつ前記面のどこにでもあるようにする工
    程と、前記面（Gxd）にベクトルのある対象のス
    ピンの位相をずらす段階と、次いで対象の核スピ
    ン（Ｃ、Gy、−G′y、Ｄ）を励磁し、前記の第１
    の選択された部分で第１のスライスと交差する第
    ２の選択された対象スライスにおいてスピンベク
    トルは、第１および第２のスライスが交差すると
    ころでのみ前記の第１の方向にあり、かつ前記面
    のどこにでもあるようにすること工程とによつて
    上記第１の核スピンを発生することを特徴とする
    核磁気共鳴方法。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の方法につい
    て、前記の第２の選択された部分は対象の第３の
    スライスであることを特徴とする核磁気共鳴方
    法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の方法におい
    て、前記の第１、第２および第３のスライスは互
    いに直交していることを特徴とする核磁気共鳴方
    法。 ５ 特許請求の範囲第２項、第３項および第４項
    のいずれか１項に記載の方法において、対象の１
    つのスライスにおいて前記の第１の方向にあり、
    かつ対象の前記面のどこにでもスピンベクトルの
    ある核スピンの各励磁は、前記の第１の方向にお
    いて前記対象に対して定常均一磁界を印加する工
    程と、前記スライスに垂直な方向における勾配
    （GxもしくはGy）で前記の第１の方向において
    前記の定常磁界に関連して磁界を印加し前記対象
    の前記スライスにおいて単一の均一磁界を与える
    工程と、前記スライスにおける磁界に対してラー
    モア（Larmor）周波数90°RF磁界パルス（Ａも
    しくはＣ）を前記勾配磁界に関連して印加し、そ
    こに前記面にスピンベクトルのある核スピンを選
    択的に発生させる工程と、次いで前記勾配磁界の
    ない時には第２の90°RF磁界パルス（Ｂもしくは
    Ｄ）を印加し前記面にベクトルを有する前記スラ
    イスにおけるスピンが前記第１の方向にあるよう
    に回転され、かつ前記対象における他のスピンの
    いずれも前記面にあるようにそれらのスピンベク
    トルを回転させる工程とによつて適切に実行され
    ることを特徴とする核磁気共鳴方法。 ６ 対象においてある特定の位置で核磁気共鳴を
    励磁する装置において、前記装置は、第１のコイ
    ル装置１，３，５，７を備えており、それによつ
    て選択された方向の勾配でもしくは勾配なしで選
    択された方向で対象に印加されることが可能とな
    り、かつ第２のコイル装置９を備えており、それ
    によつてRF磁界が対象に印加され、核磁気共鳴
    へ励磁された身体の核から生ずるRF磁界が検出
    されることが可能となり、また前記の第１および
    第２のコイル装置の操作を制御するための制御装
    置１１，１３，１５，１７，１９，２１，２３，
    ２５，２７，２９を備えており、前記制御装置
    は、対象において第１の核スピンを励磁し対象の
    第１の選択された部分に発生するスピンがそれら
    のスピンベクトルを第１の方向にあるようにし、
    かつ対象のどこか他に発生するスピンはいずれも
    それらのスピンベクトルを第１の方向に垂直な面
    にあるようにし、前記面にベクトルのある対象の
    スピンの位相をずらし、かつ前記の特定の位置
    で、前記の第１の部分と交差する第２の選択され
    た対象部分における核スピンを励磁し、前記の特
    定の位置でのみ合成スピンのベクトルが前記面に
    一致するように配置されていることを特徴とする
    核磁気共鳴装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の装置におい
    て、前記制御装置は対象における核スピンを励磁
    することによつて前記の第１の核スピンを励磁
    し、第１の選択された対象スライスにおいて、ス
    ピンベクトルが第１の選択された対象スライスに
    おいて第１の方向にあり、かつ前記面のどこにで
    もあるようにし、前記面にベクトルのある対象の
    スピンの位相をずらし、更に対象の核スピンを励
    磁し、前記の第１の選択された部分で第１のスラ
    イスと交差する第２の選択された対象スライスに
    おいてスピンベクトルは第１および第２のスライ
    スが交差するところでのみ前記の第１の方向にあ
    り、かつ前記面のどこにでもあるように配置され
    ていることを特徴とする核磁気共鳴装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の装置におい
    て、前記の第２の選択された部分は第３のスライ
    スであることを特徴とする核磁気共鳴装置。 ９ 特許請求の範囲第７項、もしくは第８項に記
    載の装置において、前記制御装置は、スピンベク
    トルが対象のスライスの前記第１の方向にあり、
    かつ対象の前記面のどこにでもあるような核スピ
    ンを励磁し、前記対象に対して前記の第１の方向
    において定常均一磁界を印加し、前記スライスに
    垂直な方向にある勾配で前記の第１の方向におい
    て前記定常磁界に関連して磁界を印加し、対象の
    前記スライスにおいて単一の均一磁界を与え、前
    記のスライスにおける磁界に対しラーモア周波数
    で前記勾配磁界に関連して90°RF磁界パルスを印
    加し、前記面にスピンベクトルのある核スピンを
    そこに選択的に発生させ、次いで前記勾配の磁界
    のない場合には、第２の90°RF磁界パルスを印加
    し、前記面にベクトルを有する前記スライスのス
    ピンが回転されて前記の第１の方向にあるように
    し、かつ前記対象における他のスピンのいずれも
    がそれらのスピンベクトルを回転させて前記面に
    あるように配置されていることを特徴とする核磁
    気共鳴装置。
JP58103509A 1982-06-09 1983-06-09 核磁気共鳴方法およびその装置 Granted JPS59107245A (ja)

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GB8216715 1982-06-09
GB8216715 1982-06-09

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EP (1) EP0096590B1 (ja)
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