JPH03505292A

JPH03505292A - 分光方法

Info

Publication number: JPH03505292A
Application number: JP50715189A
Authority: JP
Inventors: ウガービル、カーミル; ガーウッド、マイケル
Original assignee: リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティー・オブ・ミネソタ
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1991-11-21
Also published as: EP0420915A4; WO1989012834A1; EP0420915A1

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】分光方法発明の技術分野本発明は、一般に分光、より詳しくは断熱励起を用いるスライス選別及び溶媒サプレッション法に関する。

発明の背景磁気共鳴イメージング（ＭＲｒ）は、現在、医薬における重要なイメージング技術である。ここで断熱励起を用いる幾つかのＭＲ１方法を記載する。一つの方法は、分配変調断熱励起によるスライス選別を行なう。もう一つの方法は、Ｂ、量（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）における大きな偏差にもかかわらず断熱励起によりスライス選択を行なう。又、溶媒サプレッション断熱パルスを用いるＩＨ分光も記載されている。

本明細書で記載基れる方法は、［アンプリチュ〜ド・アンド・フレクエンソイ／フェーズ・モノュレーテッド・パルスズ・ツー・アチーブ・プレイン・ローティションズ・オブ・ヌクレア、スピン・マグネタイゼーション・ベクターズ、ウィズ・インホモジニアス・Ｂ。

フィールド：なる表題の米国特許出願第０３２．０５９号に記載された断熱パルス及び方法に関し、その全開示を引用して明細書記載の一部とする。

図面の簡単な説明Ｆ　ｉｇ、　］は、ｔａｎｈ変調Ｂ、振幅、及び５ｅｃｈ変調パルス振動数と分配量からなるＧＭＡＸの単純変形（ｓｉｍｐｌｅ　ｖｅｒｓｉｏｎ）により生成するＢ　（ｔ）のプロットである。

Ｆ　ｉｇ、　２は、ｔａｎｈ／　Ｇ　Ｍ　Ａ　Ｘの５ｅｃｈ変形から得られるコンピューター計算によるスライスプロフィールのプロットである。

）’　ｉｇ、　３　Ａは、溶媒サプレッション断熱パルスにより得られたＳＮ比のプロットである。

Ｆ　ｉｇ、　３　Ｂは、二項パルスにより得られるＳＮ比のプロットである。

発明の詳細な説明分配変調断熱励起によるスライス選別、振動数選別断熱反転パルスは、ＲＦ異種に対し極度に許容度があるため、局部分光用にますます受は入れられるようになり、又、表面コイルで行なわれる研究を象徴している。それは、高度のスライス鮮明度を与え、しかも、不均一スピン励起により起こる感度ロス、慣用のパルスに固有の問題の不利を招くことがない。振動数選別性Ｂ１無感応反転パルスによって、スライス選別は、定Ｂｏ分配フィールドの存在下、パルスを用いることにより達せられ、一方、パルス振幅と振動数（又は位相）は変調する。我々は、ここに、振幅及び振動数変調に加えて、スライス選別励起を達成するために時間依存分配変調を用いる新規な分配変調断熱励起パルス（ＧＭＡＸ）を記載する。

ＧＭＡＸの原理を明らかに示すために、パルスの瞬時振動数で歳差運動している基準（軸ｘ’、ｙ’、ｚ“）のフレームを考慮しよう。理想的断熱条件下、初期縦方向磁化のモーションは、Ｂ＋（ｔ）と△ｖ（ｔ）のベクトル和によるこのフレームにおいて定義される実効フィールドの軌道と平行であろう。Ｂ、（ｔ）は、ラド７秒でのＲＦ振幅であり、８ｗ（ｔ）は、瞬時パルスとスピン振動数（ラド７秒）の差に等しい。Ｆ　ｉｇ。

１は、ｔａｎｈ変調Ｂ１振幅、及び５ｅｃｈ変調パルス振動数と分配量から成るＧＭＡＸの単純変形により生成されるＢ　（ｔ）を示す。用ＭＡ　、　ｙ。

Ｔ及びＢは、それぞれパルス振動数変調振幅（Ｈｚ）、Ｂ、量での空間偏差を示す無単位用語、パルス持続時間及び変調の限界である。８ｗ（ｔ）に関する表現におけるｇ（ｒ）は、位置ｒの関数として最大Ｂ０公配力（ラド７秒）を示す。

断熱反転（ンルヴアー、エム、ニス、アール、アイ、ジョセフ、アンド・ディ、アイ、ホウルト、ジャーナル・オブ・マグネチック・レゾナンス、５９，３４７．１９８４）又は励起（ジョンソン、エイ、ジエイ、、ケイ、ウガービル・アンド・エム、ゴーウッド。アブストラクト・サブミツテッド・フォア・ロス・マニュアル・ソサエティ・オブ・マグネチック・レゾナンス・イン・メディシン・ミーティング、１９８８）と異なり、フィールド分配が時間不変（ｔｉｍｅ　−１ｎｖａｒｉａｎｔ）では、パルスＧＭＡＸは、パルス振動数とＢ。分配力との等価時間変調を行なうことにより８ｗ（ｔ）において分配依存（ｇｒａｄｉｅｎｔ　−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）ノードを作り出す。このノードは、フィールド公配置が正確にパルス振動数振幅と等しい範囲で、即ちｇ（ｒ）＝２πＡで、分配方向に垂直な平面に存在する。６ｗ（ｔ）はこの平面の一方側で陽性で他方で陰性であるので、反対側での最終幅方向磁化は１８０°位相が異なる。逆分配変調によるＧＭＡＸの二次実装は、分配変調がゼロの点で反射した一次応答の鏡像を生じる。これら２つの信号の加算で幅４πＡの励起のスライスが定義される。スライス位置と幅は、Ａ及び／又は分配量を操作することにより変えることができる。

３つの直交フィールド分配でこのシーケンスをレビートすることにより、３次元局所限定が、３次元Ｉ　Ｓ　Ｉ　Ｓ（オーディジ、アール、ジエイ０．エイ、コネリイ・アンド・ジエイ・エイ・ビー・ローマン。

ジャーナル・オブ・マグネチック・レゾナンス、６６．２８３．１９８６）に類似の手段で達成てきる。Ｆ　ｉｇ、　２　ハ、ＧＭＡＸ、β＝５．３のｔａｎｈ／　５ｅｃｈ変形で得られるコンピューター計算スライスプロフィールを示す。

ＧＭＡＸの包含実施例はｔａｎｈ／　５ｅｃｈ変調対からなるけれども、他の関数は、境界条件が依然として変らない場合、使用できる。特に数字上最適変調計画が、オフ共鳴性能及びＢ１無感度に関しパルスを活動させるのに用いることができる（ウガービル、ケイ１．エム−。

ガーウッド、アンド・エイ、ラス、ジャーナル・オブ・マグネチック・レゾナンス印刷中、１９８８）。上で特定したシルヴアー、ジョンソン、オーディジ及びウガービル、の文献を、ここに引用して明細書記載の一部とする。

Ｂ１量における大きな変動にもかかわらず断熱励起によるスライス選別ＮＭＲイメージング及び分光に用いられる振動数選別性励起パルスは、Ｂ、感応性で、Ｂ１量での大変動の存在下、均一励起を誘導できないか又は均一スライスプロフィールを維持できない。従って、これらのパルスを用いる表面コイル研究で、表面コイルの面に垂直であるひずみフリースライスを選別することは実際上不可能である。

Ｂ、における大変動にわたって均一スライスを決定しうる唯一の方法は断熱反転に依存する（シルバー、エム、ニス１．アール、アイ。

ジオセフ、アンド・デ仁アイ、ホウルト、ジャーナル・オブ・マグネチック・レゾナンス、５９．３４７．１９８４）か又は２つの別個の捕捉の加算を必要とする励起（ジョンソン、エイ、ジエイ０．エム・ガーウッド、アンド・ケイ、ウガービル、アブストラクト・サブミツテッド・フォア・ラス・マニュアル・ソサエティ・オブ・マグネチック・レゾナンス・イン・メデイシン・ミーティング、１９８８）７＜ルスに依存する。これらのパルスは、マルチスライスイメージングに又はモーションの存在下、分光及びイメージング研究に不適当である。ここに我々は、スライス選別性でＢ、無感応であり、且つ多重捕捉を必要としない新しい断熱励起パルスを報告する。

振幅及び振動数変調の用語で記載すると、このスライス選別性断熱励起又は５ＳＡＸパルスは、２つの機能的に異なるが連続的なセグメントからなる。初期セグメントは、定Ｂ、振幅が大きな振動数掃引と結合して％’）る。その後のセグメントは、減衰する（ｄｅｃａｙｉｎｇ）Ｂ、振幅とゼロ振動数変調とが結合している。パルス（軸ｘ’、ｙ’及びＺｏ）の瞬時振動数で回転する基準わくでのＸ °方向であるべきＢ、をとると、５ＳＡＸの影響は次のように視覚化できる。５ＳＡＸｉよ最初に振動数オフセットの関数としてｘ’　ｚ’面にスピン方位の分布を生じさせ、それによりＸｏに沿ったゼロオフセット点を有するスピンを生ずる。続いてＸｏに沿わないスピンが２°方向に向うか（正オフセット）又は−２ °方向に下る（負オフセット）が、ｘｏに沿ったこれら（ゼロオフセット）は横平面に依然としてとどまる。

説明の目的のため、以下の実施例はタンジェントと５ｅｃｈ関数で構成される５ＳＡＸパルスの単純変形である。

Ｂ＋Ｑ）＝２πＡｖ６ｗ（ｔ）＝　ＯＢ＋は９１７秒でのＲＦ振幅である。△Ｗは９１７秒での瞬時パルス＊とスピンラーモア（Ｌ　ａｒｍｏｒ）振動数との差である。Ａ　　ｔａｎ［πｑ／２コはＨ７ての振動数変調振幅である。Ｖは（ビークＢ、）／２πΔ比に等しい無単位のパラメーターである。Ｔはパルス持続時間で、ｑとβは、変調リミットをセットするために選定される。Ｂ、か不均一な場合、Ｂ、とＶは空間座標に依存する。

上記実施例は、境界値か同一の場合、ｔａｎ及び５ｅｃｈ関数を用いて記載しｆコが、他の変調計画も用いることかできる。特に数字上最適変調ルーチンは、オフ共鳴性能及びパルスの８１無感度を改善するのに用いることができる（ウガービル、ケイ１．エム、ゴーウッド。アンド・エイ、ラス、ジャーナル・オフ・マグネチック・レゾナンス。

印刷中、１９８８）。

提案された応用は、他の振動数を励起する一方、溶媒サプレッションを達成するために５ＳＡＸと単一断熱スピン励起を結合すること、−１（ルス列に励起の２次元カラムを決定するためにＸ’Ｙ”面からＺ′軸に９０°励起回転と２つの５ＳＡＸパルスを結合することを含む。

同様に、３つの５ＳＡＸパルスは２つの９０°断熱回転と結合して分光局所化に用いることができる励起の３次元ボリュームを−パルス列で決定できる。このパルスの電流変形のスライスプロフィールは真四角ではない。しかしながら、Ｂ、無感応ではなく又、多重捕捉を必要としないスライス選択的パルスである。それゆえ、本パルスは、多重スライス可能出力（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）が要望され、モーションが存在し、且つ／又は控除エラー（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ　ｅｒｒｏｒｓ）が有意である不均−Ｂ１の存在下、全ての応用に好ましい。上記で特定したンルヴアー、ジョンソン及びアガービルの文献の開示を引用して明細書記載の一部とする。

溶媒サプレッション断熱パルス（ＳＳＡＰ）を用いるＩＨ分光　インビボＩＨＮＭＲ分先は、通常表面コイルで達成され、表面コイルは、Ｂ、フィールドが非常に不均一であるが、大部分の応用に対し活動的感受性である。Ｈ，Ｏシグナルを選別的に抑制するよう設計されたパルスシーケンスは、Ｂ、マグニチュードでの変動に感受性であるＲＦパルスを基本としている（ビー、ノエイ、ホアー、ジャーナル・オフ・マグネチック・レゾナンス、５５，３８３（１９８３））。

矩形又は振幅変調パルスを送るのに表面コイルを用いる場合、試料領域は、１８０°の倍数である変更角ｅを必然的に経験し、そしてｅ＝９０°の領域で生じるシグナルは、ｅ＝２７０°て生じたシグナルにより部分的にキャンセルされうる。加えて、かかるパルスの振動数応答は、ｅによって決まり、それゆえ、不拘− ＲＦコイルがＲＦ伝送に用いられた場合、空間座標の関数である。

最近、我々は、Ｂ、不均一性に高度に不感応で、断熱条件（即ちｉＢ／Ｃｄα／ｄＮ１＞＞１）がパルス全てを満たすならば、表面コイル活性ボリュームを越える、均一９０°（ケイ。

アガービル、エム、ゴーウッド。アンド・エム、アール、ベンドール。

ジャーナル・オフ・マグネチック・レゾナンス、７２．１７７（１９８７））及び１８０°（エム・アール、ベンドール、エム、ガーウッド。

ケイ、ウガービル、アンド・ディー、ティー、ペグ、マグネチック・レゾナンス、イン・メディシン、４．４９８（１９８７）、ケイ、ウガービル、エム　ゴーウッド。エイ、アール、ラス、アンド・エム・エール、ベンドール、ジャーナル・オフ・マグネチック・レゾナンス。

印刷中）面回転を達成できる振幅及び振動数／位相変調パルスを記載した。これらのパルスは、実効フィールドＢかパルスの瞬間振動数で回転しているフレームに関して９０°回転する間、セグメントから成っている。９０°と１８０°の面回転パルス、ＢＩＲ−２及びＢ　Ｉ　ＲＥＦ−１は、それぞれ４と２のセグメントから成っている。

□■に等しい遅延機関延期間τがＢＩＲ−Ｚの一次と二次の９０°セグメントの間に位置すると、±ｎｖ［ｎは奇整数でＶは回転フレームにおける振動数オフセット（Ｈ２）である〕に等しい抑制振動数のスピンがパルスの端でＺ−軸に戻る。同様に、±ｎｖに等しい振動数のスピンは、□νに等しい遅延時間が再集束パルスＢＩＲＥＦ−１の中央に位置する場合、再集束（ｒｅｆｏｃｕｓ）　Ｌない。従って、パルスＢＩＲ−２とＢＩＲＥＦ−２は、振動数応答（それぞれｃｏｓ（２πＶτ）とｃｏｓ（πντ））及び空間的従属がＢ、マグニチュードの広範囲を越えて高度に不変である溶媒サブレッンヨンを達成するよう変形することができる。

ＢＩＲ−２及びＢＩＲＥＶ−１溶媒サブレツノヨン断熱パルス（ＳＳ　Ａ、　Ｐ　）は、ラット脳のインビボＩＨスペクトルを得るためにスビンエコーシーケンスでの励起及び再集束に用いられた。スペクトルは、４０ｃｍ、４，７Ｔ磁石を備えたＧＥ　　Ｃ９Ｉ−１１スペクトロメーターを用いて得た。ラットの頭上に位置した８ｍｍ径の表面コイルを用いた。τはＨｔ　Ｏ共鳴でゼロを生じ、Ｈ，Ｏのどちらか側で最大シグナル５００Ｈｚを生じるように設定した。Ｆｉｇ、３Ａは、２秒の反覆時間と１３６ｍ５ｅｃのエコータイム（ＥＴ）を用いる４８精密検査後５ＳＡＰで得た結果を示す。比較のために、Ｆｉｇ、３Ｂは、二項パルスｌ−３−３−１及び２−６−６−２（ビー２ジエイ、ホアー、ジャーナル・オブ・マグネチック・レゾナンス、５５，３８３（１９８３））によるスピンエコーを用いる同一動物から得た結果を示す。

後者の実験例に関しては、パルス長は、累積励起フリップ角がコイル中心での共鳴で１３５°に等しいように設定した。他の全てのパラメーターは、一定にした。断熱パルスは表面コイル活性ボリュームの全てでスピンを均一に励起できるので、５ＳＡＰで得たスペクトルのＳＮ比（Ｆ　ｉｇ、　３　Ａ）は、二項パルスで得たもの（Ｆｉｇ、３Ｂ）に比例して増加していた。上記で特定したベンドール、ホアー及び２つのウガービルの文献の関係をここに引用して明細書記載の一部とする。

本発明は明細書中、好ましい形で記載したが、本分野の当業者にとって、多くの修飾及び変更は付加されたクレームの精神並びに範囲から外れることなく、直ちに認識できる。

ＦＩＧ、　ＩＦＩＧ、　２国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．一定のＢｏ公配フィールドの影響下、試料中のスライス選別法であって、下記のステップを含む。ａ）該試料の近くに表面コイルを用意すること、ｂ）該表面コイルを断熱励起パルスで活性化すること、及びｃ）スライス選別励起を達成するために該パルスの公配を超過時間、変調すること、
２．一定のＢｏ公配フィールドの影響下、試料中のスライス選別法であって、下記のステップを含む。ａ）該試料の近くに表面コイルを用意すること、及びｂ）該表面コイルを励起して、２つの機能的に異なるが連続的なセグメントよりなる断熱励起パルスを生じさせ、該パルスの最初のセグメントは大きな振動数掃引を伴う一定の振幅を含み、続くセグメントは、遅延Ｂ１振幅とゼロ振動数変調を結合すること、３．一定のＢｏ公記フィールドの影響下、試料中の１Ｈ分光での溶媒サプレッション法であって、以下のステップを含む。ａ）該試料の近くに表面コイルを用意すること及びｂ）該コイルを励起して、溶媒サプレッションを達成するよう予め選定された遅延期間により分離されたセグメントよりなる断熱パルスを生成すること。