JPH04307029A - 核磁気共鳴分光方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シーケンスが、望まし
くは数回検査領域に作用し、そのシーケンスは水成分を
励起しない２つの周波数選択高周波数パルス（ＨＦ１，
ＨＦ２）よりなり、その間に１８０°高周波数パルス（
ＨＦ３）が存在する核磁気共鳴分光方法及びその方法を
実施する装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】かかる方法は、欧州公開特許第３２２０
０６号及び雑誌「医学の磁気共鳴」８，３５５−３６１
（１９８８年）が公知である。第２の周波数選択高周波
数パルスの位相位置に応じて、公知の方法により乳酸（
乳酸塩）が脂肪（脂質）のどちらかは脂肪及び乳酸の他
に水を含む検査領域で実施されうる。

【０００３】１８０°高周波数パルスは、その周波数ス
ペクトルが水のラーモア周波数を含むいわゆるハードパ
ルスである。理想的場合には、このパルスが毎回１８０
°中どこでも核磁化をトリガーする場合、検査領域の水
に係る陽子の核磁化はそれにより励起されない。実際に
、特に生きている人体での検査で、人体の比較的高水濃
度のため、乳酸塩又は脂質成分の実証を妨げるか、更に
この実証を完全に不可能にするこの角度からの小さいず
れが得られる。

【０００４】毎秒シーケンスで、第１の周波数選択パル
スに関連した１８０°パルスの位相位置を反転するのに
妨害水成分を抑圧することは公知である。核磁気共鳴信
号に含まれた成分の記号及び水へのリーディングバック
は、核磁気共鳴信号の合算の後、これらの成分が互いに
補償するようシーケンスからシーケンスへ反転される。 しかし、この方法は人体の分光検査中に生じうるよう検
査領域での動きに敏感である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、検査領域の
水の存在にもかかわらず、乳酸塩又は脂質の分光実証が
可能であるよう異なる方法で、前記の方法を実施する目
的を有する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、本目的
は第２の周波数選択高周波数パルスの後に水成分を励起
しない更なる周波数選択高周波数パルスが続き、第２の
周波数選択高周波数パルスと更なる高周波数パルスの後
と同様な更なる高周波数パルスとの間で、勾配磁界が更
なる高周波数パルスの前及び後の勾配磁界に亘る時間積
分が互いに等しいような方法でスイッチオン及びオフさ
れることで達成される。

【０００７】このパルスの前及び後の勾配磁界に関連す
る更なる高周波数パルスは、一方で水に係る陽子の核磁
化に、他方で乳酸又は脂肪に係る核磁化に異なる効果を
有する。水に係る陽子はこのパルスを「見」ず、従って
、１８０°パルスで励起されない場合、その核磁化は、
検査領域から核磁気共鳴信号に貢献できないようディフ
ェーズされる。しかし、更なる高周波数パルスが乳酸塩
又は脂質に係る陽子のラーモア周波数を有する周波数成
分を有するので、再収束パルスとして先行及び後続する
勾配磁界と共に作用し、即ち、更なるパルスの前のこれ
らの陽子の核磁化により受けたディフェージングが、こ
のパルスの後それらが受けるリフェージングにより除去
される。その結果、更なる高周波数パルスは、勾配磁界
と共に「水抑圧」に導く。

【０００８】本発明の更なる実施例は、更なる高周波数
パルスが１８０°パルスであることを特徴とする。パル
スは１８０°異なるフリップ角度を有してもよいが、（
乳酸塩又は脂肪から生じる）核磁気共鳴信号の最大の振
幅が１８０°で得られる。

【０００９】本発明の更なる実施例は、更なる周波数選
択高周波数の後に毎回勾配磁界の存在下で３つの１８０
°高周波数パルスが続き、これらの１８０°高周波数パ
ルス中活動である勾配磁界の勾配が互いに垂直であるこ
とを特徴とする。従って、所定の容積を選択し、（局部
分光された）この容積に対してのみ脂質又は乳酸塩の含
量を決定することは可能である。

【００１０】本発明による方法を実証する装置は均一定
常磁界を発生する手段と、高周波数パルスを発生し、そ
れに応じて検査領域に発生した核磁気共鳴信号を記憶す
る高周波コイル装置と、記憶された核磁気共鳴信号から
スペクトルを得る処理ユニットと、制御ユニットとを備
え、制御ユニットは、少なくとも１つのシーケンスを発
生するよう構成され、水抑圧用第１の周波数選択９０°
高周波数パルスの後に、水抑圧用第２の周波数選択９０
°高周波数パルスが順番に続く１８０°パルスが続き、
そこで勾配磁界がスイッチオン及びオフされ、その後、
更なる周波数選択高周波数パルスが続き、そして、勾配
磁界が再びスイッチオン及びオフされることを特徴とす
る。

【００１１】

【実施例】本発明を以下図面を参照して詳細に説明する
。

【００１２】図１に概略的に示された核磁気共鳴検査装
置は、数／１０Ｔから数Ｔのオーダである均一静止磁界
を発生する４つのコイル１からなる装置からなる。この
磁界はデカルト座標系のｚ方向に延在する。ｚ軸に同心
円に配置されたコイルは対面２上に配置されうる。検査
さるべき患者２０はこれらのコイルの内部に位置する。

【００１３】ｚ方向に延在してこの方向に直線的に変化
する磁界Ｇｚを発生するため、４つのコイル３は同球面
上に望ましくは配置される。勾配磁界Ｇｘ（即ち、強度
が一方向に直線的に変化する磁界）を発生し、その勾配
がｘ方向に延在する４つのコイル７が更に設けられる。 ｚ方向に延在し、ｙ方向に勾配を有する勾配磁界Ｇｙは
、コイル７と同じ形状を有してもよいが、後者に関して
９０°ずれるよう配置される４つのコイル５により発生
される。図１はこれらの４つのコイルのうち２つだけを
示す。

【００１４】勾配磁界Ｇｚ，Ｇｙ，及びＧｘを発生する
３つのコイル装置３，５及び７の夫々は球面２に対称的
に配置されるので、該デカルトｘｙｚ座標系の座標の原
点を同時に構成する球の中心での磁界強度はコイル装置
１の均一静止磁界によってのみ決定される。更に、高周
波コイル１１は、ｘ方向に、即ち、均一静止磁界の方向
に直角に、延在する実質的に均一な高周波磁界が発生さ
れるよう構成される座標系の面ｚ＝０に対称的に配置さ
れる。高周波変調された電流は、各高周波数パルス中高
周波発生器により高周波コイルに供給される。シーケン
スの後、高周波コイル１１又は別の高周波受信コイルは
検査領域で発生した核磁気共鳴信号を受信するよう働く
。

【００１５】図２は本核磁気共鳴検査装置の簡略ブロッ
ク回路図を示す。高周波コイル１１は一方で切換装置１
２を介して高周波発生器４に、他方で高周波受信器６に
接続される。

【００１６】高周波発生器４は、周波数が制御ユニット
１５によりディジタル的に制御されえ、コイル１により
発生した磁界強度で励起さるべく原子核のラーモア周波
数に対応する周波数を有する発振を供給する高周波発振
器４０からなる。ラーモア周波数ｆは、公知の如く、式
ｆ＝ｃＢにより計算される。ここでＢは均一静止磁界の
磁気誘導、ｃは例えば陽子４２．５６　ＭＨｚ／Ｔ用の
磁気回転比である。発生器４０の出力は混合段４３の入
力に接続される。第２の入力信号は、出力がディジタル
メモリー４５に接続されるディジタルアナログ変換器４
４により混合段に供給される。制御装置の制御下で、エ
ンベロープ信号を示す一連のディジタルデータワードは
メモリーから読出される。

【００１７】混合段４３はエンベロープ信号により変調
された搬送波発振がその出力で生じるような方法でそれ
に供給された入力信号を処理する。混合段４３の出力信
号は、出力が切換装置１２に接続される高周波電力増幅
器４７に制御装置１５により制御されたスイッチ４６を
介して供給される。後者は制御装置１５によっても制御
される。

【００１８】受信器６は切換装置に接続される高周波増
幅器６０からなり、それに高周波コイル１１で誘起され
た核磁気共鳴信号が供給され、一方、切換装置は対応す
る切換状態になければならない。増幅器６０は、制御装
置１５により制御されるミューティング入力を有し、そ
れを介して、増幅は実質上ゼロになるよう阻止されうる
。増幅器の出力は、毎回その入力信号の積に対応する出
力信号を供給する２つの逓倍混合段６１及び６２の第１
の入力に接続される。発振器４０の周波数を有する信号
は混合段６１及び６２の第２の入力に供給され、一方９
０°の位相シフトは２つの入力での信号間に生じる。 この位相シフトは、出力が混合段６２の入力に接続され
、入力が混合段６１の入力と、発振器４０の出力に接続
される９０°位相シフト部４８により発生される。

【００１９】混合段６１及び６２の出力信号は夫々発振
器４０により供給された周波数及びその上にある全ての
周波数を抑圧し、低周波数成分を伝える低域フィルタ６
３及び６４を介して各アナログディジタル変換器６５及
び６６に供給される。この変換器は、直角復調器からな
る回路６１…６４のアナログ信号をメモリー１４に供給
されるディジタルデータワードに変換する。メモリー１
４と同様アナログディジタル変換器６５及び６６は制御
装置１５により制御リードを介して夫々阻止され、解放
されうるクロックパルス発生器１６からそのクロックパ
ルスを受信し、これにより、制御装置１５により規定さ
れた測定間隔にだけ、高周波コイル１１により供給され
、低周波領域に変換された信号は、一連のディジタルデ
ータワードに変換され、メモリー１４に蓄積されうる。

【００２０】メモリー１４に蓄積されたデータワードは
、離散的フーリエ変換によりそれから核磁化のスペクト
ルを決定し、好ましい表示ユニット、例えばモニター１
８でそれを表示するコンピュータ１７に供給される。

【００２１】図３は、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）の
ラーモア周波数に関してＴＭＳのラーモア周波数で標準
化された周波数偏差を示す周波数スケールでの分光検査
に重要な成分の位置を示す。従って、ＴＭＳのラーモア
周波数はゼロになり、一方水のラーモア周波数Ｗは４．
７ｐｐｍになる。乳酸は、略１．３ｐｐｍで線Ｍ２を有
し、乳酸塩のＣＨ３　基から生じる。このＣＨ３　基は
、ラーモア周波数Ｍ１が４．１ｐｐｍになる乳酸分子の
ＣＨ基でほとんど結合されない。成分Ｍ２のすぐ近くで
、脂肪分子のＣＨ２　基から生じ、略０．９ｐｐｍでこ
の分子のＣＨ３　基と結合される線Ｌ１が（略１．４ｐ
ｐｍに）位置する。線Ｍ２の近くで、図３には更に示さ
れない脂質用周波数スペクトルの更に別な結合されてな
い線がある。

【００２２】図３は、更に二項高周波数パルスの周波数
スペクトルを破線Ｆで概略的に示す。そのような高周波
数パルスは図４に関してより充分に記載された方法で周
波数選択パルスとして用いられる。これらのパルスの周
波数成分が、水線Ｗで値ゼロを有し、乳酸の線Ｍ２で略
その最大を有することが分かる。従って、乳酸成分Ｍ１
ではない、水の核磁化はそれにより励起されるが、乳酸
成分Ｍ２，結合脂質成分Ｌ１及びＬ２及び図３で示され
ないこの周波数範囲の残りの脂質成分は実際励起される
。

【００２３】図４によれば、信号の時間の変化は、局部
分光学に適した、なかんずく人の心臓の領域でシーケン
スで示される。このシーケンスは十分な信号対雑音比を
得るよう充分度々繰り返される。このシーケンスは、周
波数選択９０°高周波数パルスＨＦ１，二項（１３３１
）パルス（第１の線）で始まる。かかる二項高周波数パ
ルスは、公知の如く、割当てられたフリップ角が二項係
数と互いに同じ比である一連のサブパルスからなる。 サブパルス間の時間間隔及びサブパルス内でアクティブ
である搬送波発振の周波数は、二項高周波数パルスの周
波数スペクトルが、水のラーモア周波数Ｗで消え、少な
くとも乳酸塩のラーモア周波数Ｍ２で略その最大を有す
るような比率とされる。

【００２４】中央がパルスＨＦ１の中央から１／２Ｊの
距離にある高周波数パルスＨＦ２は、一度搬送波発振の
位相位置を考慮しないでおくと、ＨＦ１と同じ時間変化
を有する。ここで、Ｊは乳酸のスカラー結合定数（略７
Ｈｚ）である。これらの２つの高周波数パルス間で、シ
ーケンスはハード（広帯域）１８０°高周波数パルスＨ
Ｆ３からなる。高周波数パルスＨＦ３中アクティブであ
る搬送波発振は、ＨＦ１の夫々、第１及び第３のサブパ
ルス中のそれと同じ位相位置か逆の位相位置を有さなけ
ればならない。ＨＦ２がＨＦ１と同じ位相位置を有する
場合、Ｍ２を除く全ての成分は、乳酸塩が実証されうる
よう抑圧される。ＨＦ２の位相位置がＨＦ１の位相位置
に対して９０°ずれる場合、結合脂質成分Ｌ１，Ｌ２と
同様Ｍ２は、非結合脂質成分Ｌ１，Ｌ２の実証が可能で
あるよう抑圧される。これは前記の出版物に詳細に記載
されている。

【００２５】本発明によれば、高周波数パルスＨＦ２の
後、そのスペクトルが水線Ｗで消え、図３の曲線Ｆに応
じてＭ２にその最大を有する更に別な周波数選択高周波
数パルスＨＦ４が発生される。しかし、ＨＦ１及びＨＦ
２は９０°パルスとしてアクティブであり、ＨＦ４は望
ましくは１８０°高周波数パルス、例えば二項（２６６
２）パルスの形式である。ＨＦ４の後と同様高周波数パ
ルスＨＦ２及びＨＦ４間で、勾配磁界は、磁界Ｇｚの場
合にスイッチオン及びオフされる。勾配及び時間変化の
値は、ＨＦ４の前のＧｚに亘る時間積分がＨＦ４の後の
如く、等しく大きくなるよう選択される。

【００２６】水に結合され、１８０°パルスＨＦ３の不
完全さにより部分的に励起された陽子は、それらがそれ
らをディフェーズする勾配磁界Ｇｚによってのみ作用さ
れるようその周波数選択のためパルスＨＦ４を「見」な
い。成分Ｌ１，Ｌ２，Ｍ２及び反対にこの周波数領域の
残る成分に対して、ＨＦ４は、パルスＨＦ４前の勾配磁
界Ｇｚによるこれらの成分により受けたディフェージン
グがＨＦ４後の活動である磁界Ｇｚによる対応するリフ
ェージングにより再び補償されるよう、再収束パルスと
して作用する。全体で、成分Ｌ１，Ｍ２等はこのパルス
の前及び後の勾配磁界Ｇｚに関連してＨＦ４により実際
上影響されず、一方ＨＦ３により特に励起された水成分
はそれによりディフェーズされる。従って、ＨＦ３によ
る不所望の水励起の結果はＨＦ４及びＧｚなしのシーケ
ンスほど重大ではない。

【００２７】乳酸及び乳酸塩が全ての側に制限された検
査領域のサブ容積でのみ実証されうるために、シーケン
スは、高周波数パルスＨＦ４の後、勾配が互いに直角に
延在する勾配磁界Ｇｘ，Ｇｙ及びＧｚ（図４の第２，第
３及び第４の線）に夫々伴なわれる３つの１８０°高周
波数パルスＨＦ５，ＨＦ６及びＨＦ７からなる。実証は
、その位置及び寸法がそれらのパルスの周波数、その帯
域幅及び勾配の大きさにより決定されるサブ容積に結果
的に制限される。パルスＨＦ５…ＨＦ７の前及び後に、
勾配磁界Ｇｘ，Ｇｙ及びＧｚは、拡大振幅と、割当てら
れたパルスの中央までは勾配磁界に亘る時間積分がこの
時点の後の勾配磁界に亘る時間積分として正確に等しい
大きさであるような時間変化で望ましくはアクティブで
ある。勾配磁界Ｇｘ…Ｇｚの時間変化は選択されたサブ
容積内の核磁化に影響しないか、サブ容積外に位置した
検査領域の核磁化に影響し、この磁化はそれによりディ
フェーズされる。

【００２８】高周波数パルスＨＦ４及びそれに時間的に
対称に延在する勾配磁界Ｇｚは高周波数パルスＨＦ２の
中心で始まる時間間隔Ｔの中央で発生される。選択され
たサブ容積に展開する核磁気共鳴信号は、中央が時間間
隔Ｔの終わりから時間（２Ｎ＋１）／２Ｊの距離にある
時間間隔で図４の第５の線により走査される。ここでＮ
は望ましくは０又は１の整数である。上記の走査間隔に
おいて、クロック発生器１６は、低周波数範囲に伝送さ
れたディジタル化された核磁気共鳴信号が、コンピュー
タ１７で離散フーリエ変換を受けうるよう、望ましくは
上記シーケンスの度々の繰り返しの後走査間隔で記録さ
れた核磁気共鳴信号の後加算されるよう、レリースされ
る。

【００２９】本実施例では、二項高周波数パルスは、周
波数選択高周波数パルスとして用いられるが、他の周波
数選択パルスは例えばいわゆるダンテ（ＤＡＮＴＥ）パ
ルスとして用いられてもよい。成分Ｍ２又はＬ１等の核
磁化が高周波数パルスによりトリガーされる角度は必ず
しも１８０°である必要はなく、それは小さくとも良い
が、この場合核磁気共鳴信号の振幅も減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法を実施しうる医療用核磁気共
鳴検査用装置を示す図である。

【図２】かかる装置のブロック回路系統図を示す図であ
る。

【図３】水、乳酸及び脂質のスペクトル成分の位置を示
す図である。

【図４】局部分光用の本発明によるシーケンスの時間変
化を示す図である。

【符号の説明】

１，３，５，７　　コイル ２　　球面 ４　　高周波発生器 ６　　高周波受信器 １１　　高周波コイル １２　　切換装置 １４　　メモリー １５　　制御装置 １６　　クロックパルス発生器 １７　　コンピュータ １８　　モニター ２０　　患者 ４０　　発振器 ４３，６１，６２　　混合段 ４４　　ディジタルアナログ変換器 ４５　　ディジタルメモリー ４６　　スイッチ ４７　　高周波電力増幅器 ４８　　９０°位相シフト部 ６０　　増幅器 ６３，６４　　低域フィルター

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シーケンスが、望ましくは数回検査領
   域に作用し、そのシーケンスは水成分を励起しない２つ
   の周波数選択高周波数パルス（ＨＦ１，ＨＦ２）よりな
   り、その間に１８０°高周波数パルス（ＨＦ３）が存在
   し、第２の周波数選択高周波数パルスの後に水成分を励
   起しない更なる周波数選択高周波数パルス（ＨＦ４）が
   続き、第２の周波数選択高周波数パルス（ＨＦ２）と更
   なる高周波数パルス（ＨＦ４）との間で、勾配磁界（Ｇ
   ｚ）が更なる高周波数パルスの前及び後の勾配磁界に亘
   る時間積分が互いに等しいような方法でスイッチオン及
   びオフされることを特徴とする核磁気共鳴分光方法。
2. 【請求項２】　　別な高周波数パルス（ＨＦ４）は１８
   ０°パルスであることを特徴とする請求項１記載の方法
   。
3. 【請求項３】　　別な周波数選択高周波数パルスは二項
   高周波数パルス（ＨＦ４）であることを特徴とする請求
   項１及び２記載の方法。
4. 【請求項４】　　更なる周波数選択高周波数の後に毎回
   勾配磁界の存在下で３つの１８０°高周波数パルス（Ｈ
   Ｆ５，ＨＦ６，ＨＦ７）が続き、これらの１８０°高周
   波数パルス中活動である勾配磁界の勾配（Ｇｘ，Ｇｙ，
   Ｇｚ）が互いに垂直であることを特徴とする請求項１乃
   至３のうちいずれか一項記載の方法。
5. 【請求項５】　　均一定常磁界を発生する手段（１）と
   、高周波数パルスを発生し、それに応じて検査領域に発
   生した核磁気共鳴信号を記憶する高周波コイル装置（１
   １）と、記憶された核磁気共鳴信号からスペクトルを得
   る処理ユニットと、制御ユニット（１５）とを備え、制
   御ユニット（１５）は少なくとも１つのシーケンスを発
   生するよう構成され、水抑圧用第１の周波数選択９０°
   高周波数パルス（ＨＦ１）の後に、水抑圧用第２の周波
   数選択９０°高周波数パルス（ＨＦ２）が順番に続く１
   ８０°パルス（ＨＦ３）が続き、そこで勾配磁界（Ｇｚ
   ）がスイッチオン及びオフされ、その後、更なる周波数
   選択高周波数パルス（ＨＦ４）が続き、そして、勾配磁
   界（ｚ）が再びスイッチオン及びオフされることを特徴
   とする請求項１記載の方法を実施する装置。