JPH0442010B2

JPH0442010B2 -

Info

Publication number: JPH0442010B2
Application number: JP59129052A
Authority: JP
Inventors: Setsuhonen Raimo
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1992-07-10
Also published as: FI832326A0; JPS6069542A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、核磁気共振現象（以下NMRと呼
ぶ）による核スピン映像化法を用いて分析される
原子核の核磁気共振スペクトルの局部的分布およ
び（または）磁界における異質性の決定のため特
許請求の範囲第１項記載の如き方法に関する。

核磁気共振現象は1940年代から公知である。最
初の実験は、1946年にBlockおよびPurcellによ
り行なわれた。それ以来、この現象は物理、化学
および医学の分野において応用されてきた。

NMRは、ある元素の原子核が１つの磁気モー
メントを有するという事実に基づいている。これ
らの内には、例えば、その核スピンの量子数Ｉ＝
１／２である¹H、¹⁹Fおよび³¹Pが含まれる。ある原
子核の磁気モーメントμは、下式の如き原子核の
スピン量子数Ｉと比例する。即ち、 (1) μ＝γ／ｈＩ但し、γ＝原子核に依存する磁気回転比／ｈ＝ｈ／2π（ｈはプランク常数）外部の磁界における原子核のクラスタの挙動
は、量子力学または古典的な力学のいずれかによ
つて分析することができる。後者は更に手間のか
かる試みである。原子核のそれ自体の軸心周囲の
回転運動即ちスピンは磁気モーメントのみならず
衝撃モーメントをも生じる。

もしある実質数例えば³¹Pの原子を有するサン
プルが外部の磁界B₀に置かれるならば、前記原
子の原子核の磁気モーメントの大部分は前記の外
部磁界に対し平行に整合されることになり、その
結果主磁界に対し平行な所謂正味の磁化状態を生
じる。この正味の磁化は、下記の共振条件を満た
す１つの周波数における電磁エネルギを前記サン
プルに供給することにより主磁界の方向から偏向
させることができる。即ち、 (2) W₀＝γB₀＝2π₀ 但し、₀は所謂ラーマー（Larmor）の周波数偏向した磁化は、前記ラーマー周波数と対応す
るある周波数で主磁界の方向の周囲で歳差運動す
る。この歳差運動を行なう磁化状態は、ターゲツ
トの外側にラーマー周波数を有しかつ歳差運動を
行なう正味磁化量に比例する信号電圧を誘起する
ための誘導コイルを置くことにより変化させるこ
とができる。

誘導コイルによる原子核の磁化状態の歳差運動
を検出するため、原子核の磁化状態の歳差運動は
位相の可干渉状態で前進するものでなければなら
ない。この状態は、励起パルスの完了の直後に生
じるが、サンプルの原子核の相互作用の故に、原
子核は相互に僅かに異なる磁界を検出することに
なり、このためその歳差周波数は相互に異なり、
歳差進行状態の可干渉性は減衰することになる。
可干渉性の減衰は誘導信号の減衰を惹起し、この
指数関数的な過程は緩和時間T₂（所謂、スピン／
スピン緩和時間）を特徴とする。

偏向された磁化状態は、徐々に外部の磁界B₀
の方向に向けて戻り、即ち原子核系がその環境に
対してこれにより励起パルスの存続中受取られた
エネルギを供給する。このプロセスの性格もまた
指数関数的であり、緩和時間T₁（所謂、スピン格
子緩和時間）を特徴とする。

分子により生ずる磁界および環境もまた複数の
供振周波数を生じ、即ち誘起された信号が偏極磁
界B₀のみならずサンプルの物理的状態、分子構
造および他の因子を含むサンプルの化学的特性に
も依存するスペクトルを有する。共振スペクトル
に対するサンプル自体の作用は、既知の基準周波
数に対する周波数のずれ量として測定されるδで
表わされる化学シフトと呼ばれる。基準周波数
は、その時磁界B₀で使用される既知の材料の共
振を測定することにより得られる。

前記の周波数のずれ量は基本周波数の数百万分
の一であり、このためδはしばしばppmを単位と
して表わされる。

NMR分光法においては、サンプルが均一な磁
界に置かれ、分析されるべき原子核が高速の周期
の短い無線周波数パルスにより励起される。この
励起の直後に、信号コイルに対して誘導する共振
信号が増幅され、検出され、アナログからデイジ
タル量へ変換され、コンピユータのメモリーに格
納される。このコンピユータは、格納された信号
のフーリエ展開を行なつて、その結果この信号の
スペクトルを得る。このようにして得たスペクト
ルの成分の強さおよび共振周波数からのずれ量に
基づいて、物質の分子構造を決定し、あるいはま
た得られたスペクトルを表のスペクトルと比較す
ることによりサンプルに含まれる成分を識別する
ことが可能である。以上述べた方法は、パルス
NMR分光法と呼ばれ、例えば、「Rev.Scient.
Instr.」1966年第37巻第93号のErnst等の文献にお
いて開示されている。

1973年には、Lauterbur教授がNMR現象を分
析されるべきある原子の濃度の分布および緩和時
間の映像化またはマツピングに応用する考えを誘
導した最初の人物であつた（「Nature」第242巻、
1973年３月16日、190乃至191頁）。

以下においては、NMRパラメータの分布のマ
ツピング法は一般的な核スピン映像化法と呼ばれ
る。

多数の核スピン映像化法が開発されている。こ
れらについては、例えば下記の特許公報において
記載されている。即ち、Ernstの米国特許第
4070611号、Mansfieldの同第4165479号、
Garroway等の同第4021726号、Morre等の同第
4015196号、Hutchison等のWO第81／02789号、
SepponenのFI出願第824343号である。種々の映
像化法に関する展望は、例えば、「Rev.Sci.
Instruments」1982年第53巻第９号、1319乃至
1337頁におけるBottomleyの文献に示されてい
る。

これらの方法は、他の核スピン映像化法と同様
に、信号の記録の間、映像化される区域において
磁界の勾配即ち勾配読取り勾配が置かれる。ある
磁界の勾配は、記録されつつある信号が周波数を
コード化した如き位置の情報を含む結果となる
が、特殊な装置を使用することなくある化学スペ
クトルの記録は不可能である。ある化学シフトの
スペクトルの局部的分布状態を収集する一方法が
「Journal of Magnetic Resonance」1980年第38
巻、343乃至356頁のP.Bendel等の文献に開示さ
れている。この方法は、スペクトル情報を見出す
ため反対方向の磁界の勾配磁界において記録され
た信号の数字的処理に基づくものである。NMR
特性のマツピングは、無線周波数パルスによりサ
ンプルを反復して励起し、その後ある磁界の勾配
が投入される間１つのNMR信号を記録すること
に基づく。核励起の後の勾配の方法は前の勾配と
は異なり、このため異なる方向からのあるサンプ
ルの投影が得られる。得られた投影を用いて、例
えば、Brook等の文献（「Radiology」1975年第
117巻、第567号）に記載されるように、あるター
ゲツトの内部構造を再現する。ある化学シフトの
分光学的な情報は、更に、ある化学シフトにより
生じた周波数のずれが外部の磁界の勾配の方向に
依存するものではないという事実の故に、数学的
に再現することができる。この方法は、非常に複
雑なデータ処理ならびに１つの映像を形成するた
めの投影法の使用を必要とする。一方、本方法
は、上記の公刊の他、「医学および生物学におけ
る物理学」1980年６月の第４号751乃至756頁の
Edelstein等の文献に記載された他の従来技術の
映像化法に対しては容易に応用することができな
い。

ある化学シフトの局部的分布についての他の方
法は、ある化学シフトを呈する分析されるべきあ
る成分の原子核のみを選択的に励起した後、誘起
される核磁気共振信号を記録することである。し
かしこの方法は、いくつかの主な短所から免れな
い。就中、ある化学シフトのスペクトルを決定す
るため、映像化法は多数回反復されなければなら
ない。第２に、３次元のターゲツトは所謂選択励
起によつてはマツプすることができないが、これ
は励起相においては映像化範囲を制限するため１
つの磁界の勾配を使用することができないためで
ある。当然、３次元の映像化に適する方法を使用
することはもつともなことであり、その一例が、
例えば引用されたErnstの米子特許第4070611号、
SepponenのEI特許出願第824343号、またた
Brownの米国特許第4319190号において記載され
ている。しかし、これは単に１つのスペクトルの
成分の映像しか生じず、従つて、全映像化時間は
あまりにも長くなる。更に、このような装置の磁
界は映像化されるべき全体にわたり非常に均一で
なければならず、例えば人体を取扱う場合に、技
術的に非常に難しいかあるいは実際に実施不可能
である。

更に、下記の特許公報、即ちAbe等の米国特許
第3932805号、Abe等の同第4240439号、
Damadianの同第3789832号、Damadianのドイ
ツ国特許公開第2946847号、SepponenのFI第
58868号は、共振条件が単に分析されるべきター
ゲツト内部で電気的または機械的に変更され得る
制限された範囲内でしか見たされるに過ぎない方
法でターゲツト上に外部磁界を指向させる種々の
方法を開示する。これらの方法の短所は、もし分
析すべきある元素の核磁気共振スペクトルの局部
的分布をマツピングのため努力が払われる場合
に、ターゲツトの体積を一点毎に検査しなければ
ならないことである。このため、この分析砲は長
い時間を必要とし、また呼吸、腸のぜん動等のタ
ーゲツトの運動がマツピングにおける精度の低下
をもたらすものである。この方法に基づく各計器
は、現在Oxford Instuments社（英国）により製
造され、超伝導磁石が嵌合された同社の「局部的
磁気共振」装置は慎重に制限されたターゲツト体
積中の³¹Pのスペクトルを生じることができる。

また、適当に信号コイルを用いて核磁気共振ス
ペクトルがこれから測定される体積を局存化する
こともまたこれまでに公知である。このように、
信号コイルの形態は、信号が受取られる区域を制
限するために使用される。同じ信号コイルを励起
コイルとしても使用することにより、また励起パ
ルスの持続周期および（または）振幅を変化させ
ることにより、マツピングを前記信号コイルの面
に対し直角の方向に行なうこともできる。この方
法の短所は、もし信号コイルから遠く離れた領域
の分析を行ないたい場合、距離が大きくなるにつ
れて位置の精度が急速に低下することである。こ
の点から、本方法は例えば頭蓋の外側から面のコ
イルにより脳の皮質の³¹Pのスペクトルのマツピ
ングを行なうため使用されてきた。

更に、Brownの米国特許第4319190号なる文献
は、磁界の勾配（読取り勾配）を介在することな
く信号が記録されるように核磁気共振スペクトル
のマツピング法を開示している。この方法の短所
は、映像化時間が長いことである。例えば、64×
64の映像を形成するためには、64²の信号を集め
ることが必要となり、またもしパルスの反復間隔
が１秒であれば、映像化時間は68分となる。

Burlの英国特許出願第2057142号なる文献は、
読取り勾配の方向が反復的に反転されて、所謂ス
ピン・エコー列の方向においてフーリエ変換を行
なうことにより化学的スペクトルを生じることが
できる化学シフトによつてそのように生成される
前記列が生成されるように信号が集められる方法
の前駆である。この方法の短所は、必要とされる
比較的大きな勾配の磁界にあり、これは人間の健
康上の障害となるおそれがあり、また信号の帯域
巾を大きくすることにより信号／ノイズ比を低下
させるものである。更に、勾配の上昇時間が小さ
いため集められる信号に位相エラーを生じる結果
となる。

「Journal of Magnetic Resonance」の1980
年第40巻、208頁のCoxおよびStylesの文献に基
づいて更に公知であることは、「Journal of
Magnetic Resonance」1979年第33巻103頁の
Houltの文献において開示された「所謂、回転フ
レームZeugmatography」法の化学シフトの局部
的分布のマツピングへの応用である。この方法に
おける短所は、例えば、本方法が１次元以上の場
合への応用のためには難しいかあるいは不可能で
あるという事実、ならびに所要の無線周波数の磁
界の勾配および特に人体の場合に必要な高い無線
周波数出力の生成における技術的困難を含むこと
である。

「Journal of Chemical Rhysoice」1976年３
月１日の第64巻第５号2229頁の更に別のAue等の
文献は、１つの用途がこれもまた所謂フーリエ映
像化法を包含する２次元の分光法の原理について
開示しているが、この原理は「Journal of
Magnetic Resonance」1982年第50巻161乃至164
頁のHall等の文献、および「Journal of
Magnetic Resonance」1983年第51巻147乃至152
のMaudsley等の文献において、ある化学シフト
の局部的分布の決定のため用いられるものである
が、これもまた信号の収集の間あるターゲツトに
対して結合される磁界の勾配を持たず、またやや
長い映像化時間を必要とするものである。これら
文献に記載された方法は、Brownの米国特許第
4319190号なる文献に述べられたものと非常に類
似するものである。

本発明の目的はあるターゲツトの前記化学シフ
トのスペクトルの局部的分布の決定を行なうため
の斬新かつ簡単な方法の提供にあり、本方法は多
くの核スピン映像化法において適用可能であり、
かつ妥当な映像化時間内で良好な信号／ノイズ比
を提供することができる。本発明の別の目的は、
ある磁界の異質性の測定のため、また例えば核ス
ピン映像化装置の核石またはかかる磁石の製造に
おいて、またかかる装置の組立てと関連して
NMR分光計の均質化のため、ならびに分析され
るべき材料の磁化の決定のため有効に使用するこ
とができる方法の提供にある。本発明の他の目的
および用途については、本明細書から明らかにな
るであろう。

本発明の諸目的は、特許請求の範囲に記載した
如くに達成される。

本発明によれば、核磁気共振スペクトルは反復
される特殊なパルス列を用いてターゲツトから収
集され、また各反復の間において信号の収集およ
び励起の事象の相互の一時的な比率が変化させら
れる。前記パルス列は例えば次の動作からなる。
即ち、ターゲツト区域が最初に90°のパルスによ
る励起され、次いで180°のパルスによるターゲツ
トの再励起が所謂スピン・エコーを生じるように
作用するように磁界の勾配の結合が続き、前記ス
ピン・エコーは格納され、またその間に少なくと
も１つ磁界の勾配が投入される。もしこの目的が
３次元のターゲツトの映像化にあるならば、例え
ば最初の励起事象が所謂選択的励起を用いること
により、また原子系のコード化を行なう位相に対
する読取り勾配の方向に対し直角の勾配パルスを
使用することによつて行なうことができる。位相
のコード化はまた、前記読取り勾配に対して直角
の方向に相互に行つて、このようにあるターゲツ
トの化学的スペクトルの完全に３次元の局部的分
布を行なうこともできる。

例えば、生体の組成の部分のスペクトルは、相
互に約4ppmの距離における実質的に僅かに２つ
の組成からなる。このように、このスペクトルか
ら例えば８つのサンプルを収集するに充分であ
る。従つて、本発明の方法により64×64個の映像
を形成するための映像化時間は８×64秒即ち約
8.5分となる。映像化時間は、128×64個の映像の
形成のため２時間17分の映像化時間を要する
Brownの米国特許第4319190号なる文献において
開示された方法とは対照的に、もし読取り勾配の
方向に解像力を増加させても長くはならない。

別の長所は、本発明の方法は電流を反転させる
ことができる勾配電流ソースを必ずしも必要とせ
ず、このため勾配磁界の変化率は小さくてよいこ
とである。

あるターゲツト、例えば人体更には木の幹であ
つても、その化学的特性のマツピングに加えて、
本発明の方法は、均質な原子核の磁気特性もしく
は他の既知の特性を有するターゲツトを使用する
ことにより、ある磁界の異質性を測定するために
使用できることが望ましい。本発明により、均質
なもしくは他の既知の特性のターゲツトを使用し
て分析のため使用される磁界の分布のマツピング
を個々に実施することにより分析されるべき物体
の化学的スペクトルの分布を決定するため、また
本発明の方法によりこのように得られた磁界のマ
ツプを用いて分析されるターゲツトのマツプの補
正を行なうために、本発明の方法を使用すること
も更に可能である。

本発明の方法は、更に、均質もしくは他の既知
の特性のターゲツトにより磁界のマツピングを必
要に応じて反復的に行なうことにより、また例え
ばある磁界の均質化もしくは強磁性体片の数およ
び位置の決定、または種々の積磁性体を変移させ
る必要の如き必要な周囲の変化の決定のため、意
図された特殊なコイル（調整用コイル）の電流を
設定するためこのように得られた情報を用いるこ
とによつて、例えば核スピン映像化装置または
NMR分光計の磁石の均質化に適用することがで
きる。

本発明による方法は、更に、均質もしくは他の
既知の特性のターゲツトを使用して、また本方法
により前記ターゲツトに対する分析される材料の
位置および（または）かかる材料の量を変更する
ことにより、磁界の分布のマツピングを行なうこ
とによつて、分析される材料の磁化状態の決定の
ため使用することもできる。

以降の記述は、添付図面に関して更に詳細に記
述される本発明の諸原理について述べるものであ
る。

第１図、第２図、第４図および第５図において
は、本発明により行なわれる動作が一方では異な
る軸上に規定され、更に連続する番号を付した位
相として時間軸ｔの方向に配される、各図におい
て、RFはターゲツト領域において分析されるべ
き原子核の励起のための無線周波数パルスを表わ
し、このパルスは実施においては所謂90°パルス
または180°パルスのいずれかである。磁界の勾配
は、その方向に従う軸に沿つてGx、GyおよびGz
として示される。生成されたNMR信号はＳ軸上
に表わされ、１つの信号の記録の瞬間はそれぞれ
Ｄ軸上に表わされる。各図は、本発明の種々の実
施例としてのみ理解されるべきである。勾配パル
スの形状および振幅、勾配および相互の持続周期
は必ずしも本発明の最適の組合せを示すものでは
ない。XYZ座標が例示の手段として選択され、
必要な勾配がこれら座標に対する成分として示さ
れる。このことは、３つの個々のコイルの組を使
用することにより勾配磁界を生成するための今日
の核スピン映像化装置の実際と一致するものであ
り、これにより生成される勾配は相互に直交して
いる。当然、極座標法の如き他の表示方法を選択
することもできる。

フーリエ法についての説明は、例示としてある
原子の系の位相コード化および１つのスライスの
方向における位相化の実施のためのSepponenの
FI第824343号なる文献に述べられた１つの方法
を用いる。３次元の映像化を完全なものにする方
法の拡張は、上記のSepponenのFI第824343号な
る文献に開示された如く明らかであろう。

ここで検討するのは、原子核の密度の分布をＡ
（ｘ、ｙ、ｚ、δ）とするターゲツトであるが、
但し、ｘ、ｙ、ｚは平行座標による位置の座標で
あり、δは分析されるべき化学シフトの順序であ
る。明瞭化のため、１次元の密度分布Ａ（ｘ、δ）
で検討する。

第１図においては、本発明の基本的な原理につ
いて最初に論述する。位相１においては、ｔ＝０
の時、１つのターゲツトの原子核が90°の励起パ
ルスによつて励起される。位相２においては、Ｘ
軸方向の勾配Gxがターゲツト上に置かれる。も
し分析時間が前記原子核の自然の緩和時間T₂に
比較して短ければ、励起された原子核により誘起
された信号は下記の如くである。即ち、 (3) Ｓ（ｔ）＝∫〓∫_xＡ（ｘ、δ）e^j(〓^Gx+〓^+W0)td_xd〓但し、Ｓ（ｔ）は誘導信号Ａ（ｘ、δ）は密度の分布 W₀はラーマー周波数 γは磁気回転比Ｇは磁界の勾配 δは分析のための空間密度ｔは時間ｊは√−１その角周波数がW₀である所謂回転フレーム基
準における信号を分析する時、式(3)は下記の如く
となる。即ち、 (4) Ｓ（ｔ）＝∫〓∫_xＡ（ｘ、δ）e^j(〓^Gx+〓^)td_xd〓以下の記述は、緩和現象を重要でないものとし
て無視した基準の回転フレームにおいて行なわれ
る。

時点t₁において勾配Gxが遮断される（位相２
の終り）ならば、ある信号がターゲツトから誘起
される（位相３）。

(5)Ｓ（ｔ）＝∫〓∫_xＡ（ｘ、δ）e^j(〓^GxT
2+〓^t)d_xd〓但し、T₂は位相２の持続周期である。

次に、位相４においては、サンプルが所謂180°
パルスに曝され、その結果信号が誘起される（位
相５）。即ち、 (6) Ｓ（ｔ）＝∫〓∫_xＡ（ｘ、δ）e^j(〓^-2
〓^(T2+T3)+〓^t-〓^GxT ₂ ⁾d_xd〓但し、T₃は位相３の持続周期である。

１次元の場合には位相のコード化は行なわれ
ず、そのため位相６の持続周期は非常に短くなる
ことが予期できる。

特に、位相２においては勾配磁界の作用により
信号がほとんど０まで減衰し、従つて、信号は特
に第１図および第２図においては位相３、４、５
および６の間では示されない。位相の可干渉性が
勾配磁界および180°パルス間の相互作用により位
相７において戻るまでは、信号／ノイズ比が顕著
に増加することはない。

位相７においては、ターゲツトにおいて勾配
Gxに再び切換えられるが、その強さは位相２と
必ずしも同じではない。このため、誘導信号は下
記の如くなる。即ち、 (7) Ｓ（ｔ）＝∫〓∫_xＡ（ｘ、δ）e^j(〓^-2〓^(T2
+T3)+〓^t-〓^GxT ₂ ⁺〓^G′^xt′⁾d_xd〓但し、t′は位相７の初めからカウントされた時
間 G′は位相７の間の勾配Gxの強さ（π−2δ（T₂＋T₃）＋δt）＝φ（δ）で表わせば、 (8) Ｓ（ｔ）＝∫〓∫_xＡ（ｘ、δ）e^j(〓^G′
^xt′^-〓^GxT2+〓⁽〓⁾⁺〓^t′⁾d_xd〓変数を変化して、γG′x＋δ＝ｋ；d_x＝d_k／γG′ (9) Ｓ（ｔ）＝１／γG′∫〓∫_k（ｋ、δ）e
^j(kt′^-〓^GxT ₂ ⁺〓⁽〓^))d _xd〓信号はフーリエ変換の対象とされる。

(10) F_t（Ｓ（ｔ））＝１／γG′∫〓∫_kA′（ｋ、δ）e^j(〓^GxT ₂ ⁺〓⁽〓⁾d
〓もしφ（δ）が等しい距離の値φ（δ）を得るよ
うに多数の信号の収集シーケンスが位相３の持続
周期T₃を変更することにより行なわれるならば、
結果は下記の如くなる。即ち、 (11) F_t（Ｓ（ｔ））＝１／γG′∫〓A′（ｋ、δ）e^-j〓^GxT2ej〓ⁿ⁽〓⁾d〓但し、ｎ＝信号収集の序数フーリエ変換を１組の信号の序数に従つて行な
うことにより、その結果は下記の如くとなる。即
ち、 (12) F_o（F_t（S_o（ｔ）））＝１／γG′A′（ｋ、δ）即ち、その結果は、ｘの方向における核スピンの
密度の分布となり、またスペクトル分布となる。

スペクトルの種々の成分を相互に識別するた
め、位相３、４および５の全持続周期はＴを超え
なければならず、このＴは下式と関連する。即
ち、 (13) Ｔ＝2π／2gmin_B0γ 但し、B₀は外部の磁界の強さである。

例えば、生体の組成における水分と脂肪の相互
の共振信号の化学シフトはδ＝4ppmであり、こ
れは約0.5テスラの磁界において約80Hzの差に相
当する。このため、位相３、４および５の全持続
周期は式（13）に従つて約12ミリ秒となるが、組
成の緩和時間T₂が一般に50乃至100ミリ秒である
ため、組成の共振ピークの幅は約20Hzとなる。こ
れらのピークを相互に明瞭に識別させるために
は、位相３、４および５の全持続周期は約40ミリ
秒でなければならない。磁界B₀の比較的低い値
においては、必要となる時間は当然長くなる。

リンの原子核（³¹P）の場合には、種々のリン
の化合物の分布を識別するため生物学的に有意義
となる。細胞の場合には、リンは自由な所謂無機
リンとして見出され、これはNMR分光法におい
ては更に細胞内および細胞外のリンに細分され、
その相対化学シフトは1ppm以下となる。細胞に
対するエネルギ供給源として作用するのはクレア
チリン酸（PCr）およびアデノシン三リン酸分解
酵素（ATP）であり、これに対してリンの原子
核も結合している。リンの種々の結合モード間の
化学シフトは、もしクレアチンリン酸のリンを基
準とすると、Pi＋5ppmおよびAPT−２、−７お
よび−16の螢燐光体である。螢燐光体は、例えば
２、３テスラの磁界強さを用いて記録し、そのた
め対応する周波数の移動はPi＋200Hzとなり、
ATPの螢燐光体は−80、−290および640Hzとな
り、これはこれらの識別のためには位相３、４、
５の全持続周期が少なくとも20ミリ秒ならびに
180°でなければならず、サンプリング点のタイミ
ング・ステツプは約0.5ミリ秒を超えてはならな
い。もし細胞内と細胞外の螢燐光体が相互に分離
されるべき場合には、相互３、４、５の全持続周
期は少なくとも40ミリ秒でなければならない。

以上の記述から明らかなように、分光作用の情
報の収集は、上記のパルス・シーケンスが数回反
復されてその結果のスピン・エコーが記録される
ように行なわれる。

実際には、誘導信号は連続する間隔においてそ
のサンプル、例えば128または256のサンプルを拾
うことにより収集される。最も望ましくは、サン
プリングの瞬間が読取り勾配の時間積分が種々の
サンプリングの瞬間の間で一定となるように設定
される。即ち、 (14) ∫△_toGtd＝定数但し、△tnはサンプリングの時点ｎとｎ＋１の
間の時間的間隔Ｇは読取り勾配このように、もしある勾配の大きさが例えば二
倍であれば、サンプリングの時点間の間隔は半分
に縮められる。

第６図は第１図に示された実施例のタイミング
の状態を示しており、化学シフトならびに磁界の
異質性が時間△Ｔを生じ、信号Ｓを位相コード化
する。時間TAを90°と180°のパルス間に、また時
間TBを180°とある信号の間に変化させるも、時
間（TA＋TB）を90°パルスとある信号の間で一
定に維持することにより、１組の信号Snが収集
されることになる。２次元のターゲツトの場合に
おいては、丁度第１図に示されるように原子核系
の位相コード化を行なうため値の勾配に直交する
勾配（Gy）を用いることは当然である。従つて、
もしｙ軸方向における映像の解像力がｍであれ
ば、位相コーデイング量Gyを変化させる間信号
Ｓｎのクラスタはｍ回収集されなければならな
い。従つてパルス反復間隔が１秒であれば、映像
化時間はｍ×ｎ秒となり、即ちもしｍ＝64、ｎ＝
８ならば、前記映像化時間は約８分となる。

第１図もまた所謂選択的励起を用いることによ
るターゲツト領域の閉じこめの状態を示す。位相
１においては、Ｚ軸の勾配Gzがあるターゲツト
にわたり切換えられるが、同時にこのターゲツト
はある制限された帯域幅を有する励起信号を受け
る。これによりターゲツトのスライスが励起さ
れ、このスライスはＺ軸に対して直角方向に延長
し、帯域幅に正比例しかつ勾配のある磁界の強さ
に反比例する厚さを有する。同様に位相４におい
ては、Ｚ軸方向に沿つて投入されてもれもまた
180°のパルスを選択的にする勾配が存在する。実
施においては、励起パルスは必ずしも長くない。
この理由のため、これら勾配は制限された帯域幅
を有し、またあるスライスの縁部におけるある決
まつた距離にわたり励起の効率は減少する。この
ため、前記180°パルスが前の90°のパルスよりも
幅の広いスライスを励起するように、位相１およ
び４においては活動状態となるパルスの帯域幅お
よび勾配のある磁界の強さを選択することが望ま
しい。

位相６において投入されるＺ軸方向に沿つた勾
配の振幅は、その時間積分が前記の選択的励起と
関連して生じる位相のずれを補正するように選択
される。この位相のずれは180°に関しては小さい
が、選択的な90°のパルスに関しては顕著となる。

このように、位相の補正は、前記の選択的な
90°パルスの後でかつ180°パルスに先立つてＺ軸
方向に沿つた勾配をその時間積分が反対の符号と
なるも絶対値は前記の90°パルスの時間における
Ｚ軸の勾配の有効な時間積分値と等しくなる期間
だけこのような値に切換えを行なうことによつて
実施することができる。位相変更の原理は、この
特質に関して本分に引用したHoultの文献
「Journal of Magnetic Resonance」1977年第26
巻165頁から当技術においては周知の如きもので
ある。

下記の長所は、第１図に示した如き位相操作を
180°パルスの後に行なうことにより確保される。
第１に、あるスライスの縁部の故に、１つの180°
のパルスの作用がこれもまた分析される体積の外
側の原子核の磁気信号を生じて望ましからざる人
為効果をもたらす。本分に記述した方法において
は、この信号は勾配磁界の作用によつて迅速に減
衰され、このためこの信号は実際の映像形成の妨
げとはなり得ない。第２に、勾配磁界を形成する
電流ソースは本装置の製造コストを圧迫する二極
性のものとする必要はない。第３に、必要な勾配
切換え速度が低下し、これが患者の安全性に照し
て重要となる。

完全に３次元のマツピングを実施する際、前記
の選択的励起作用は絶対的に必要なものではな
い。この場合、選択的な勾配の値は励起位相にお
いて零となる。Ｚ軸方向におけるマツピングを行
なうため、原子核の系はこれもまたＺ軸方向にお
いて位相コード化されなければならない。これ
は、Ｙ軸方向におけると同様に行なわれる。単極
性の勾配パルスを使用するのみでこれが行なわれ
る方法はSepponenのFI特許出願第824343号にお
いて開示されている。この文献において述べられ
た方法は第１図におけるＹ軸の位相コード化方向
において加えられていた。しかし、本発明は各図
に示された位相コード化モードに限定されるもの
ではなく、その代り、180°パルスの前後における
二極性のコード化勾配パルスによつても位相コー
ド化が可能である。

またタイミングの観点からも、第１図は本発明
による作用および事象の１つの可能なシーケンス
の表現に過ぎないものと解釈されるべきものであ
る。例えば、位相コード化および位相補正の勾配
は、90および180°パルスの切換えの瞬間の間の自
由に選択される瞬間ならびに読取り勾配において
切換えることができる。これは本方法の基本的な
機能性に影響を及ぼすものではない。

本発明による方法の応用として、あるターゲツ
トが何等かの理由で全ての座標方向にマツピング
が意図されない場合について考察することも可能
である。このため、このような方向における選択
性および位相コード化操作は不必要であり、これ
らの方向において切換えられる勾配の磁界はな
く、即ち零の勾配の磁界をこのような場合に考え
ることができるのである。このような用途は、零
えば、NMR分光計による遠心操作後のある磁界
の分析および異質性、ならびに試験管内のサンプ
ルのスペクトル分布の分析が含まれる。

本発明による方法は、更に、励起およびコード
化手順が連続的にあるターゲツト領域の色々な部
分に対して集中されるように適用することができ
る。これは、前記ターゲツト領域の緩和時間T₁
により遅れが生じる３次元ターゲツトのマツピン
グの速度を増加させる上で役立つ。本発明におい
ても同様に適用可能な核スピンの映像を生じるこ
のような応用については、前記のSepponenのFI
特許出願第824343号において記載されている。

本発明の方法は、映像化されるべき領域のトリ
ミング方向には依存しないことが明らかであり、
このため、図が例えば選択方向がＺ軸方向と直角
の方向となることを示唆しても、選択機能はＸ
軸、Ｙ軸またXYZ軸方向のどれかの組合せにお
いても達成可能である。

このように、例えば、第１図の位相１におい
て、Ｘ軸方向の勾配Gxが投入されＺ軸方向の勾
配が例えば第１図のＸ軸方向の勾配と同様に用い
られる。その結果は、Ｘ軸方向と直角のスライス
形状の領域からなるマツプとなる。

第２図は、投影再構成法への本発明の応用を示
している。第１図に関して既に述べた事柄が勾配
Gzに妥当する。この場合、信号Snのクラスタは
数値の勾配の各方向においてターゲツトから収集
される（ｍ信号）。この色々な方向は、その結果
が第３図において詳細に示される如く与えられた
各方向をこのように決定する適当に変化する勾配
GxおよびGyによつて得られる。この結果の組を
なす信号は、一群の投射P^m _o（xy）＝（F_t（S_o））を生
じるように所謂早いフーリエ変換を受ける。前記
の組の投射は方向ｎにおける早いフーリエ変換を
受けて、逆の投影アルゴリズムによりあるターゲ
ツト領域からの各スペクトルまたは変更値に対す
る密度の分布の映像を再構成するため使用される
映像形成のため必要とされるターゲツトのスペク
トル投射Pδⁿ（ｘ、ｙ）から生じる。第３図にお
いては、ターゲツト領域２がその一方における化
学シフトが−2ppmであり他方においては＋2ppm
となる２つの濃度の原子核を含むことを前提とす
る。逆投射を行なう適当な方法については、例え
ばBrooks等の文献「Rediology」1975年第117巻
156に開示されている。

本発明は、当然に、時間TAが一定でありかつ
時間TAとTBの和が一定とならないように時間
TBが変更される（第６図参照）ように適用する
ことができる。しかしここで考慮しなければなら
ないことは結果に対する緩和時間T₂の影響であ
る。

第４図は事例として、２つの異なる180°パルス
を用いて生成される２つのスピン・エコーを１つ
のパルス列内で収集することによりフーリエ変換
の適用内の映像化時間を短縮する一方法を示して
いる。最初のエコーは、各位相のタイミングが常
に一定となるように、また第２のエコーはエコー
を生成する180°パルス（第４図における位相８）
の相互のタイミングおよび信号の収集が丁度前に
述べたように変化させられるように収集される。
しかし、信号収集時間（位相10）は90°の励起パ
ルスに対して固定されている（位相１）。

あるターゲツトの化学的スペクトルの分布状態
またはある磁界の異質性のマツピングは、例えば
複雑な差信号即ちビート信号（S₁−S₂）を用いて
２次元のフーリエ変換法により映像を形成するこ
とにより第４図に示される場合において行なうこ
とができる（但し、S₁は位相６において拾われる
信号であり、S₂は位相10において拾われる信号で
ある）。

第５ａ図および第５ｂ図は更に、磁界の化学シ
フトおよび異質性のマツピングを行なうための２
つの代替する相互に類似する手段を示している。
図示された方法においては、読取り勾配の大きさ
は信号収集位相７において、従つて信号収集のサ
ンプリング周波数において変更される。サンプリ
ング周波数は、サンプリング間隔△ｔの間の読取
り勾配の時間積分の値∫ △ｔGxが常に一定であ
るように種々の反復時間において変更される。全
ての反復時間において、ある選択されるサンプリ
ング時点が180°パルスからある一定の時間間隔に
保持される。これは、第５ａ図および第５ｂ図に
示された実施例が相互に異なる特質のみによる、
換言すれば第５ａ図においては最初の場合であ
り、第５ｂ図においてはその種々の反復時間にお
ける間隔が変化しないように保持される中間のサ
ンプリング時点である。磁界の化学シフトまたは
異質性については、最初一群の収集された信号
Snに時間に照してフーリエ変換を行ない、次い
でサンプリング時点の順序を表わす指標のｎの方
向に変換を行なうことによつて見出されよう。

映像化時間を短縮するため、１つの信号はいく
つかのエコーから、例えばその一方が常に一定の
読取り勾配により拾われ他方が読取り勾配の大き
さ、従つてサンプリング周波数を変化させること
により拾われる２つのエコーから連続的に拾うこ
とができる。

実際の映像化手段においては、信号の過を行
なう低域フイルタの制限周波数をも変化させるこ
とが望ましく、この変更は前記のSepponenのFI
特許出願第823444号に用いられるターゲツトの大
きさおよび勾配のある磁界に従つて行なわれる。
これは、信号／ノイズ比における信号の帯域幅を
超えるターゲツトからのノイズの影響を阻止する
ことである。

上記の分析法は、多次元の分析Ａ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、
δ）に拡張することができる。この分析法はま
た、位相のコーテイングが映像を形成するための
１組の座標の各方向の１つにおいて行なわれる周
波数において行なうことができる。かかる映像形
成方法の事例はErnstの米国特許第4070611号およ
びEdelstein等の「Physics in Medicine et
Biology」1980年７月第４号の751乃至756頁の文
献を含む。更に、上記の分析法は所謂フーリエ分
析法に基づいて行なつたものであるが、特に最終
的なスペクトル分布を行なうための従来技術の他
の分析法（式12参照）を使用することも望ましい
ことが判るであろう。実際においては、即ち特殊
な分布を生じるためには、比較的小さなｎの値
（＜10）により設定することが必要であり、これ
により例えば所謂Burgの自動循環Burgのアルゴ
リズムを用いることが望ましい。かかる他の方法
の要約については、この点に関して引用される
「Procedings of ILEEE」1981年第69巻第11号の
Kay等の文献において開示されてきた。

以上の作用の説明においては、使用される主磁
界が非常に均一であることを前提とした。実施に
おいては、映像化領域内で得られる均質性は１：
10⁶より低く、通常は１：10⁴より低い。このよう
な磁界の異質性は、分析される物質に固有の化学
シフトに対応する連続するスピン・エコーにおけ
る位相のずれを生じることになり、従つて前記化
学シフトのマツピングを不可能にする。

異質性によりもたらされる前記エラーは、本発
明に従つて、完全に均一であるターゲツトのマツ
ピングを行なうことにより、また実際のターゲツ
トの映像を補正するため磁界の異質性により歪み
を生じた得られる映像情報を使用することによつ
て補正することができる。この形式の補正は、も
し磁界の異質性がある化学シフトのスペクトルに
おける所要の解像力よりも大きければ行なわなけ
ればならない。

これを更に厳密に言えば、前記の補正措置は均
一なターゲツトの映像情報があるコンピユータの
記憶手段に記憶されるように行なわれる。例えば
３次元の場合には、あるターゲツトにおける各点
はある振幅と位相Ｉ／φと関連する１つの映像点
Ｋ（ｘ、ｙ、ｚ）により突合される。同様にある
ターゲツトについて得られる映像においては、１
つの映像点はある振幅と位相I′／φ′と関連してい
る。ある磁界が非常に均一であつて２つの隣接す
る映像点間で１つの位相が2π以上の変更を生じ
なかつたと仮定すると、下記の補正演算を行なう
ことにより１つのターゲツトの化学的スペクトル
の分布から映像を形成することができる。即ち、 (15) I″∠φ″＝（I′／φ′−φ）／＝Ｉ但し、I″∠φ″は映像点（ｘ、ｙ、ｚ）の補正
された位相および振幅、 I′∠φ′は同じ映像点の補正されない位相および
振幅、および I′∠φはある均一なターゲツトと対応する同じ
映像点の位相および振幅である。

本発明の方法により得られる別の利点は、ある
パルス列の色々な反復において集められるスピ
ン・エコーがあるターゲツト領域の高品質の解剖
像の形成のため使用することができる。これは、
全ての集められた信号が平均化法において使用す
ることができる。

更に、本方法は、下記の如く核スピン映像化装
置の据付け段階において使用することができる。
即ち、核スピン映像化装置には、最初に例えば
180°パルスの非常に短い変移工程および３次元の
映像化法を用いることによりその映像を形成する
均一なターゲツトが配置される。このように、１
つの映像がそのターゲツトについて形成され、前
記映像の各点は１つの位相および振幅と関連して
いる。この情報は、磁界の分布を近似化する級数
の展開の係数に対する値を計算することにより前
記装置の中央のコンピユータにより使用される。
この級数展開と対応して、前記装置の磁石には、
対応する順序の映像化領域に磁界の勾配を生成す
るための所謂調整用コイルが設けられている。そ
の異質性の条件ができるだけ正確に克服されるコ
ンピユータ制御された電流ソースによつてこれら
コイルに対して電流が供給される。この時映像化
が反復されるが、これはおそらくは改善された周
波数の解像力に対する180°パルスの比較的長い変
移ステツプを使用することにより、係数が計算さ
れ新しい補償電流が設定される。

上記の作用は必要な回数だけコンピユータによ
り反復されてできるだけ均一な磁界を提供し、然
る後前記コンピユータが前記磁界の最後の映像を
記憶しあるいはこれを表示する。

上記の如き方法を使用すれば制御の据付け作業
において数日もしくは数週間も節減し、この作業
自体は実際の映像化装置によつて完全に自動的に
行なうことができる。調整電流ソースのデイジタ
ル制御は必要に応じて取除き、電流ソースを上記
の如く計算されたその値に対し固定的に設定する
ことができる。

本方法はまた、映像化装置の磁界の一定的な安
定度の確保、または磁界の均一性における周囲の
変動効果の分析を行なうことも可能である。また
更に、均一なサンプル、例えばその内部に分析さ
れる物質の一片が浸漬された水槽の映像化を行な
うことにより、物質の磁化の程度を見出すことも
可能である。サンプルは最初物質の分析を行なう
ことなく映像化され、然る後に物質の分析を行な
う。これら２つの映像により、映像化領域におけ
る検査されるべき物質の磁化の状態を分析するこ
とが可能である。

本発明は、決して本文に述べた実施態様に制限
されるものではなく、その多数の実施態様が頭書
の特許請求の範囲内で着想可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は所謂２次元のフーリエ映像化法に対す
る本発明の方法の適用状態を示すグラフ、第２図
は所謂投影再構成映像化法に対する本発明の方法
の適用の状態を示すグラフ、第３図は投影再構成
法における映像を形成する原理を示す図、第４図
は例えば医学的診断のため要求される映像化時間
を比較的短くする方法における本発明の方法の適
用状態を示すグラフ、第５ａ図および第５ｂ図は
相互の類似する本発明の方法の第２と第３の適用
状態を示すグラフ、および第６図は本発明の一実
施例における事象のタイミングを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ MNR核スピン映像化法を使用する事によ
り、分析されるべき原子核の核磁気共鳴スペクト
ルの局部的分布、及び磁界における異質性の局部
的分布の少なくとも一方を決定する分析方法であ
つて、ターゲツトが磁界に配置される分析方法に
おいて、 (a) 所謂90°パルスである第１の励起パルスを供
給する事によりターゲツト領域の核の励起を行
うステツプ、 (b) 所定の期間中、ターゲツト領域に第１の磁界
勾配を供給するステツプ、 (c) スピン・エコーを生じさせるために、ターゲ
ツト領域に所謂180°パルスである第２の励起パ
ルスを供給するステツプ、 (d) ターゲツト領域に、零ではなくかつ第１の磁
界勾配に対して平行な少なくとも１つの成分を
有する、所謂読取り勾配である第２の磁界勾配
を供給するステツプ、 (e) 連続するサンプリング時点において信号から
サンプルがピツクアツプされるように、発生さ
れたスピン・エコーを記録すると共に、隣接す
る２つのサンプリング時点間の時間間隔におけ
る第２の磁界勾配の時間積分が一定となるよう
に、該時時間間隔を設定するステツプ、 (f) 誘起される核磁気共鳴信号がピツクアツプさ
れるサンプリング時点のいくつかが、第２の励
起パルスの供給時点に関して変化するようにし
て、ステツプ(a)〜(e)を反復するステツプからなる事を特徴とする方法。２ MNR核スピン映像化法を使用する事によ
り、分析されるべき原子核の核磁気共鳴スペクト
ルの局部的分布、及び磁界における異質性の局部
的分布の少なくとも一方を決定する分析方法であ
つて、ターゲツトが磁界に配置される分析方法に
おいて、 (a) ターゲツトのある元素の同位元素によつて発
生された核磁気が90°のスピンを行うように、
強さ、周波数、及び期間が選択された交番磁界
である、所謂90°パルスの第１の励起パルスに、
ターゲツトを曝すステツプ、 (b) 少なくとも１つの磁界勾配をターゲツトに供
給するステツプ、 (c) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
１の遅延時間が経過した時に、既に励起された
ターゲツトの部分の核磁気が180°のスピンを行
うように、強さ、周波数及び期間が選択された
交番磁界である、所謂180°パルスの第２の励起
パルスに、ターゲツトを曝すステツプ、 (d) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
２の遅延時間が経過した時に、少なくとも１つ
の磁界勾配をターゲツトに供給するステツプ、 (e) 得られたスピン・エコーを記録するステツ
プ、 (f) 第１及び第２の遅延時間の差が、所定の最大
値及び最小値の間で等間隔で反復的に変化する
ように、該第１及び第２の遅延時間を同時に設
定して、ステツプ(a)〜(e)を所定の回数反復する
ステツプ、 (g) 記録された核磁気信号の周波数及び移送の少
なくとも一方でコード化されたターゲツトの核
密度分布についての情報を該核磁気信号が含む
ように、磁界勾配の強さ、方向、及び時間積分
を設定し、ステツプ(a)〜(f)を所定の回数反復す
るステツプからなる事を特徴とする方法。３特許請求の範囲第２項記載の方法において、
ステツプ(a)〜(e)に引き続いて、ステツプ(f)及び(g)
における反復工程を逆の順序で、すなわちステツ
プ(g)に続いてステツプ(f)が実行される事を特徴と
する方法。４特許請求の範囲第２又は３項記載の方法にお
いて、第１の遅延時間がある最小値からある最大
値まで、あるいは最大値から最小値まで、等間隔
づつ変化され、第２の遅延時間が一定に保持され
る事を特徴とする方法。５特許請求の範囲第２〜４項のいずれかに記載
の方法において、第１の励起パルスが供給されて
いる間、対象物内においてターゲツト領域を励起
するために磁界勾配がターゲツトに対して供給さ
れ、該ターゲツト領域と該磁界勾配とは直交関係
にある事を特徴とする方法。６特許請求の範囲第２〜５項のいずれかに記載
の方法において、前記第２の励起パルスが供給さ
れている間、対象物内においてターゲツト領域を
励起するために磁界勾配がターゲツトに対して供
給され、該ターゲツト領域と該磁界勾配とは直交
関係にある事を特徴とする方法。７ MNR核スピン映像化法を使用する事によ
り、分析されるべき原子核の核磁気共鳴スペクト
ルの局部的分布、及び磁界における異質性の局部
的分布の一方又は双方を決定する分析方法であつ
て、ターゲツトが磁界に配置される分析方法にお
いて、 (a) 第１の磁界勾配をターゲツトに供給し、か
つ、所謂90°パルスである第１の励起パルスで
あつて、該パルスによつてターゲツト内の領域
において核磁気が90°のスピンを行うように選
択された周波数、振幅、及び期間を有する第１
の励起パルスでターゲツトを曝すステツプ、 (b) 磁界勾配の時間積分が所定の最大値及び最小
値の間のある値となるようにした第２の磁界勾
配をターゲツトに供給し、かつ磁界勾配の時間
積分が所定値となるようにした第３の磁界勾配
をターゲツトに供給するステツプ、 (c) 所定の第１の遅延時間が経過した時に、所謂
180°パルスである第２の励起パルスであつて、
該パルスによつて該磁気が180°のスピンを行う
ように、周波数、振幅及び期間が選択された第
２の励起パルスにターゲツト領域を曝すステツ
プ、 (d) 第２の磁界勾配の時間積分が所定の最大値及
び最小値の間のある値となるように、該第２の
磁界領域をターゲツトに供給するステツプ (e) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
２の遅延時間が経過した時に、ターゲツトへ供
給される第３の磁界勾配を所定値とし、かつ得
られたスピン・エコーを記録するステツプ (f) 第１及び第２の遅延時間の差が、所定の最大
値及び最小値の間で等間隔で変化するように、
該第１及び第２の遅延時間を同時に設定して、
ステツプ(a)〜(e)を所定の回数反復するステツ
プ、 (g) ステツプ(d)における磁界勾配の時間積分とス
テツプ(b)における磁界勾配の時間積分との差
が、所定の最大値及び最小値の間で等間隔で変
化するように、ステツプ(b)及び(d)において第２
の磁界勾配の強さ及び期間の少なくとも一方を
設定して、ステツプ(a)〜(f)を反復するステツプからなる事を特徴とする方法。８特許請求の範囲第７項記載の方法において、
ステツプ(a)〜(e)に引き続いて、ステツプ(f)及び(g)
における反復工程を逆の順序で、すなわちステツ
プ(g)に続いてステツプ(f)が実行される事を特徴と
する方法。９特許請求の範囲第７又は８項記載の方法にお
いて、第２の遅延時間が一定に保持される事を特
徴とする方法。１０特許請求の範囲第７〜９項のいずれかに記
載の方法において、第２の励起パルスが供給され
ている間、第１の磁界勾配が所定値に切り替えら
れる事を特徴とする方法。１１特許請求の範囲第７〜１０項のいずれかに
記載の方法において、第１の磁界勾配がステツプ
(b)及び(d)において切り変えられ、それらステツプ
における磁界勾配の時間積分の差が励起状態にお
いて発生されたスピン系のずれを補償するよう
に、それらの値及び周期が切り替えられる事を特
徴とする方法。１２ MNR核スピン映像化法を使用する事によ
り、分析されるべき原子核の核磁気共鳴スペクト
ルの局部的分布、及び磁界における異質性の局部
的分布の一方又は双方を決定する分析方法であつ
て、ターゲツトが磁界に配置される分析方法にお
いて、 (a) 第１の磁界勾配をターゲツトに供給し、か
つ、所謂90°パルスである第１の励起パルスで
あつて、該パルスによつてターゲツト内の領域
において核磁気が90°のスピンを行うように選
択された周波数、振幅、及び期間を有する第１
の励起パルスでターゲツトを曝すステツプ、 (b) 所定の強さ及び所定の方向を有する第２の磁
界勾配をターゲツトに供給するステツプ、 (c) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
１の遅延時間が経過した時に、所謂180°パルス
である第２の励起パルスであつて、該パルスに
よつて前記ターゲツトの領域の核磁気が180°の
スピンを行うように、周波数、振幅及び期間が
選択された第２の励起パルスにターゲツト領域
を曝すステツプ、 (d) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
２の遅延時間が経過した時に、ステツプ(b)にお
ける方向と同一方向でかつ所定の強さを有する
ように第２の磁界勾配を切り替えてターゲツト
に供給し、そして得られたスピン・エコーを記
録するステツプ、 (e) 第１及び第２の遅延時間の差が、所定の最小
値から所定の最大値まで等間隔で変化するよう
に、該第１及び第２の遅延時間を同時に設定し
て、ステツプ(a)〜(d)を反復するステツプ、 (f) 極限方向の間の角度が少なくとも180°となる
ように第２の磁界勾配の方向を等角度づづ変化
させて、ステツプ(a)〜(e)を反復するステツプからなる事を特徴とする方法。１３特許請求の範囲第１２項記載の方法におい
て、ステツプ(a)〜(d)に引き続いて、ステツプ(e)及
び(f)における反復工程を逆の順序で、すなわちス
テツプ(f)に続いてステツプ(e)が実行される事を特
徴とする方法。１４特許請求の範囲第１２又は１３項記載の方
法において、第２の遅延時間が一定に保持される
事を特徴とする方法。１５特許請求の範囲第１２〜１４項のいずれか
に記載の方法において、第２の励起パルスが供給
されている間、第１の磁界勾配が所定値に切り替
えられる事を特徴とする方法。１６特許請求の範囲第１２〜１５項のいずれか
に記載の方法において、スピン・エコーを記録す
る前に、第１の磁界勾配がステツプ(b)及び(d)にお
いて切り替えられ、それらステツプにおける第１
の磁界勾配の時間積分の差が、励起状態において
発生されたスピン系のずれを補償するように、そ
れらの周期及び値が切り替えられる事を特徴とす
る方法。１７ MNR核スピン映像化法を使用する事によ
り、分析されるべき原子核の核磁気共鳴スペクト
ルの局部的分布、及び磁界における異質性の局部
的分布の一方又は双方を決定する分析方法であつ
て、ターゲツトが磁界に配置される分析方法にお
いて、 (a) ターゲツトのある元素の同位元素の核磁気が
90°のスピンを行うように選択された周波数、
振幅、及び期間を有する交番磁界である、所謂
90°パルスの第１の励起パルスによつて、ター
ゲツトを曝すステツプ、 (b) 少なくとも１つの磁界勾配をターゲツトに供
給するステツプ、 (c) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
１の遅延時間が経過した時に、既に励起された
ターゲツトの部分の核磁気が180°のスピンを行
うように選択された周波数、振幅及び期間を有
する交番磁界である、所謂180°パルスの第２の
励起パルスによつて、ターゲツトを曝すステツ
プ、 (d) 第１の励起パルスが供給されてから所定の第
２の遅延時間が経過した時に、少なくとも１つ
の磁界勾配をターゲツトに供給するステツプ、 (e) 所定の一定数のサンプリング時点を有し、か
つ隣接する２つのサンプリング時点の間におい
て磁界勾配の時間積分が一定となるサンプリン
グ間隔を有するデイスクリートサンプリングに
より、信号をピツクアツプし、得られたスピ
ン・エコーを記録するステツプ、 (f) 信号収集における最初と最後のサンプリング
時点間の時間間隔が、所定の最小値と所定の最
大値との間で変化するように、ステツプ(d)にお
いて供給された磁界勾配の値を変化させて、ス
テツプ(a)〜(e)を反復するステツプ、 (g) 記録された核磁気信号が、周波数及び位相に
関してコード化されたターゲツトの核密度分布
についての情報を含むように、磁界勾配の強さ
及び時間積分の少なくとも一方を変化させて、
前記ステツプを所定の回数反復するステツプからなる事を特徴とする方法。１８特許請求の範囲第１７項記載の方法におい
て、ステツプ(a)〜(e)に引き続いて、ステツプ(f)及
び(g)における反復工程を逆の順序で、すなわちス
テツプ(g)に続いてステツプ(f)が実行される事を特
徴とする方法。１９特許請求の範囲第１７又は１８項記載の方
法において、第２の遅延時間が一定に保持される
事を特徴とする方法。２０特許請求の範囲第１７〜１９項のいずれか
に記載の方法において、信号収集におけるサンプ
リングのあるサンプリング時点は、第２の励起パ
ルスの供給から所定の一定期間に保持される事を
特徴とする方法。２１特許請求の範囲第１７〜２０項のいずれか
に記載の方法において、第２の励起パルスが供給
されている間、磁界勾配が供給される事を特徴と
する方法。２２特許請求の範囲第１７〜２１項のいずれか
に記載の方法において、信号収集の以前であつて
第１及び第２の励起パルスの供給後に、励起パル
スの供給中に発生されたスピン系の位相のずれを
補償するために、磁界勾配を供給する事を特徴と
する方法。２３特許請求の範囲第１７〜２２項のいずれか
に記載の方法において、ピツクアツプされた信号
の列が、磁界のスペクトル分布又は強度分布の決
定を行うため、第２の励起パルスとサンプリング
時点との間の時間変化の方向でフーリエ変換され
る事を特徴とする方法。２４特許請求の範囲第１７〜２３項いずれかに
記載の方法において、ターゲツトからの収集され
た信号は、均質ターゲツト又は公知のターゲツト
から映像化された信号に基づいて生成された映像
により、必要に応じて補正される事を特徴とする
方法。２５特許請求の範囲第１７〜２４項記載の方法
において、パラメータが変更される毎に、まずタ
ーゲツトの１つの部分領域について上記処理シー
ケンスが実行され、次いで順次後続の部分領域に
ついて実行され、最終部分領域について処理が実
行されている間に以前に処理された核磁気が回復
される事を特徴とする方法。