JPH04505867A - 核磁気共鳴イメージ形成法 - 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】 核磁気共鳴イメージ形成法 （技術分野） 本発明は、ＮＭＲイメージ形成法に関し、特に固体物体（ｓｏｌｉｄ　ｏｂｊｅ ａｔｓ）からのＮＭＲイメージ形成情報を取得する方法に関する。

（背景技術） 短いスピン−スピン（ｓ　ｐ　ｉ　ｎ−ｓ　ｐ　ｉ　ｎ）緩和時間を持つまたは 他の物質のＮＭＲイメージ形成は、液体および重液体物質のＮＭＲイメージ形成 と同レベルの知識までは展開されていない。これは、伝統的手法が用いられるな らば、非常に短い時間内での非常に大きな磁界勾配の使用を余儀なくする液体と 比較して、固体物体における本質的に大きな線幅（Ｉｉｎｅｗｉｄｔｈ）の故で ある。固体物体におけるイメージ形成と関連する諸問題を克服するため提起され てきた１つの方法は、ライン・ナローイング（Ｌ　ｔｎｅ　ｎａｒｒｏｗｉｎｇ ）を生じる多数のシーケンスを使用する。しかし、多数のシーケンスによる最も 大きい短所は、必要とされる無線周波パルス電力に関する。少な（とも、これは 、ＲＦパルスの印加時間中磁界勾配の存在の結果として生じるイメージ形成実験 における大きなスペクトル幅を克服するために必要である。

（発明の要約） 本発明の目的は、ＲＦ主電力要件を減少する方法の提供にある。

本発明によれば、物体を静磁界に当て、ゼロ値について振幅が正弦波状に変化す る勾配磁界を加え、この勾配磁界のゼロ値の瞬間にＲＦパルスの反復シーケンス を加え、シーケンスのこのような周波数、大きさおよび持続時間および連続パル スの各々が、物体における選定された核が各シーケンスにおける蓄積される位相 により歳差運動を生じる如き相対的なＲＦ位相であり、物体から結果として生じ るＮＭＲ信号を測定することからなる。

磁界の勾配がＲＦパルスの印加時間中セロまたはゼロに近いため、著しい利点が 得られる。更にまた、急激な勾配の切換えは多くの実験の時間割において達する ことが困難であるが、それにも拘わらず、勾配磁界を生じるコイルの巻線がＲＦ パルス間隔τの２倍に等しいサイクル時間を持つ周波数で共振的に駆動される同 調回路に組込まれて、これにより正弦波状に時間と共に変化する勾配磁界を生じ る時は更に容易に達成できる。

本発明の実施に際して、ＲＦパルス・シーケンスは、勾配磁界のサイクル時間２ τの半分に等しい一定のパルス間ウィンドウ長さによりシーケンスのパルスが分 離されるようなものであることが望ましい。このような構成においては、勾配磁 界の符号は連続的なウィンドウにおいて反転し、従ってシーケンスは静的磁界の オフセットとは対照的に、発振磁界オフセットから回転フレームにおいてスピン に位相を蓄積させる如きものである。スピンは、特に静的共振オフセットからは 位相の蓄積行わない。これは、磁界の不均一性および不同調が磁界勾配によるス ピンによって蓄積された位相に誤差を生じることを阻止する。更によいことには 、これはまた化学的転位の拡がりを排除する。

本発明のある実施態様においては、空間的に均一な振幅の正弦波オフセット磁界 が正弦波状に時間変化する勾配磁界に重ねられて、ＲＦ位相誤差により生じるフ ーリエ変換の後観察信号におけるスパイクを問題となる領域から離れるようシ９ ０−７−τ−（９０−イーτ−９０□−ｒ−９０−、−丁−９０−８−τ−９０ −、−ｔ−９０−、−ｒ−）＠（１）但し、サフィックス「−ｙ」および「−Ｘ 」は、相互のシーケンスの異なるパルスのＲＦ位相を指し、ｎは整数である。反 復されるサイクルの６つのパルスの積は、単純なマトリックスを用いて容易に検 証できるように単一である。平均の大きさＢｇの発振磁界共振オフセットの場合 には、サイクルの奇数番号のウィンドウに作用する平均ハミルトニアンは（ｍｅ ａｎ　Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ）、また、偶数番号のウィンドウは、 式（２）および（３）において、右側の最初の項はオフセ・ノド磁界によるゼー マン相互作用であり、２番目の項はｖａｎ−Ｖｌｅｃｋ切捨て双極子（ｔｒｕｎ ｃａｔｅｄ　ｄｉｐｏｌａｒ）ハミルトニアンである。記号はその通常の意味を 有する。

全ての６つのパルス・サイクル、従って観察される横方向の磁化に働く平均ハミ ルトニアンの計算法は充分に確立される。各ウィンドウにおけるノ＼ミルトニア ンが変換されるトグル基調フレームにおける／％Ｅルトニアンの「状態」は、（ Ｙ。

、ｘ、ｚ、ｘ、ｙ、ｚ）として表わすことができる。このため、第１順位では全 サイクルにわたり働く平均ノ＼ミルトニアンは、双極子ハミルトニアンが除去さ れるため、ライン・ナローイングの目的を達成し、実際に連続的な各半サイクル にわたって除去されることが判る。もし信号力（各サイクルの直角成分の磁化の ウィンドウ６において見出されるならば、比’　＝Ｍ、、ｃｏｓ　（γＢ、ｔ／ ３）　（５）Ｍ、’　＝Ｍ、ｓ　ｉ　ｎ　（７Ｂ＊ｔ／３）　（６）が測定され る。Ｍ、は平衡磁化である。主な目的は達成された。スピンは、遭遇する発振オ フセットの平均の大きさの１／３に比例する周波数で回転フレームにおいて歳差 運動する。

オフセット磁界は、通常の方法で平均大きさｇの磁界勾配の導入により空間的に 依存させられる。Ｘ方向では、時間の依存を含むため、Ｂ、＝πｇｘ’／２．ｓ 　ｉｎ　（πｔ／ｒ）　（７）スピン密度ρ（’Ｘ）を含み、観察される信号は （複素数表記において）これは、スピン密度の輪郭を復元するため時間に関して フーリエ変換することができる。

磁界オフセットが発振しないが一定の大きさである場合は、Ｂｅはであり、従っ て Ｈ＝０ 再び、第１順位となる。これは重要な結果である。これは、シーケンスがＤＣ磁 界オフセットに感応しないことを意味する。、もし平均ハミルトニアンが一定の 磁界に対してゼロに等しくなければ、トグルおよび静的磁界の組合わせに遭遇す るスピンは中間軸の周囲に歳差運動を生じて、空間的な情報の回復を困難にする 。

この結果もまた、化学的転位情報が失われること、従って、化学的シフトの拡張 が排除されることを示唆する。サスセプタンスの拡がりもまた排除される。

本発明を更によ（理解できるように、添付図面を参照する。

（図面の簡単な説明） 図１は、本発明を実施したパルス・シーケンスを略図的に示す図、図２は、図１ のシーケンスにより得られる固体物体のイメージを示す図、および 図３は、図２にイメージ化された物体の斜視図である。

（実施例） まず図１において、静磁界の他に物体に印加されるサイクル時間周期２τの発振 勾配磁界Ｂｇを表わす正弦カーブが示されている。この磁界は、直列コンデンサ により同調される標準的な勾配コイルによって印加される。更に、空間的に均一 な発振磁界を生じるためへルムホルツ対の形態の別の巻線がある。

前記物体は、同じ時間尺度で図１に示される無線周波パルス列を受ける。このパ ルス列は、勾配磁界Ｂｇがゼロ値を有する時、瞬間的に印加される９０°のパル スを含む。このパルス列のパルスは等しい間隔で与えられ、このパルス列のバル スは連続するパルス間に周期τを有する。このパルス列は、最初に予備１＜ルス ９０−２を持ち、時間間隔τ後にサイクル時間６τの６つのパルスの反復サイク ルが続く。各パルスの相対ＲＦ位相は、図１に示される如くであり、上式（１） と対応している。

予備パルスの後に、観察された信号のサンプリングが起生ずる各パルス・サイク ルの終りにＳで示される時間ウィンドウがある。

サンプルは平均化でき、フーリエ変換の後、通常は陽子である原子核のスピンの 勾配磁界の勾配方向に密度分散を表わす。物体に関するイメージ形成清報は、物 体に対する勾配方向の異なる方位に実験を反復することにより構成することがで きる。。

図２は、直径が７１１１ｍ１、長さが８ｍｍ、長手方向の直径を横切る切込みが ］、、５ｍｍのスロットのゴム栓を横切って２次元の陽子密度の断面イメージを 示す。実際の栓は、図３における斜視図で示される。このイメージは、７１デ一 タ点毎に３６の輪郭の後方射影により得られた。パルス間隙が２０μ秒を持つ各 輪郭毎に２５６サイクルのパルス列が用いられ、正弦波の勾配磁界Ｂｇの発振周 波数は２５ＫＨｚである。サンプルは、突出部の測定間の５°だけ回転される。

あるいはまた、多数の直角勾配コイルを持つシステムにおいては、勾配方位姿勢 の回転を有効に行うことができる。適当な構成は、相互に直角成分関係に配置さ れた１対の磁気コイルである。勾配磁界の方向は、この２つのコイルにおける電 流の比率により決定される。この比率を変化させることにより、勾配の方向を変 化させることができる。

更に、空間的に均一な振幅の正弦波のオフセット磁界が勾配磁界に重ねられる。

これは、無線周波パルス位相遷移および他の効果が多重パルス装看における数百 Ｈｚ程度の磁化の余剰歳差を生じ、その結果、フーリエ変換されたスペクトルに 低周波数スパイクを生じる故である。この問題を克服するため、スペクトルはし ばしば僅かに共振から外れて記録され、その結果信号における低周波数の人為効 果が結果を損なうことがないようにする。この場合の相等する手順は、発振磁界 （勾配を含む）がサンプルのどこでもセロでないように正弦波オフセット磁界を 含むことである。低周波数（略々、ＱＨｚ）スパイクが輪郭側に生じ、ここにイ メージ情報を喪失することなく重ねることができる。

式（１）により定義される６つのパルス列の代わりに、６つのパルス列を用い、 その後そのハミルトニアン共役が続いて下記のパルス列を生じることにより、１ ２パルス列を使用することができる。即ち、９０□−τ−（９０−、−τ−９０ □−τ−９０−、−＋−９０−、−ｒ−９０−、−＋−９０−。

−ｔ−９０，−ｒ−９０，−ｒ−９０，−＋−９０，−ｒ−９０，−ｒ−）、、 （１２）式（１２）により定義されるパルス列においては、サンプリングはパル ス・サイクルの６番目と１２番目のウィンドウに生じる。１２パルス列の利点は 、６パルス列よりもパルス・フリップ角度欠陥に対して不感応であることである 。

６パルス列または１２パルス列のいずれにおいても、サンプリング速度を高める ため各３番目のウィンドウでサンプルすることが可能である。もしこのサンプリ ング速度が用いられるならば、別の各サンプリングの直角成分の磁化を交換する ことが必要である。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　３年１２月２４日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．固体物体からＮＭＲイメージ形成情報を取得する方法において、物体を静磁 界に当て、ゼロ値の周囲に振幅が正弦波形で変化する勾配磁界を加え、前記勾配 磁界の前記ゼロ値の周囲の瞬間において無線周波パルスの反復的シーケンスを加 え、前記シーケンスのかかる周波数、強さおよび持続時間、および連続パルスが 関連するＲＦ位相であり、前記物体中の選定された原子核が各シーケンスにおい て蓄積された位相で歳差運動を生じるようにし、物体から結果として生じるＮＭ Ｒ信号を測定するステップを含むことを特徴とする方法。
2. ２．無線周波パルスのシーケンスが、該シーケンスのパルスが勾配磁界のサイク ル時間の半分に等しい一定のパルス間のウインドウ長さで分離される如きもので あることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．空間的に均一な振幅の正弦波状オフセット磁界が、正弦波形で時間変化する 勾配磁界に重ねられて、ＲＦ位格誤差により生じるフーリエ変換後の測定信号に おけるスパイクを問題の領域から外れるようにシフトすることを特徴とする請求 項１乃至２のいずれかに記載の方法。
4. ４．初期無線周波の予備パルスが、無線周波パルスの反復シーケンス前に加えら れることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. ５．前記予備パルスおよび各パルス・シーケンスが、９０°の無線周波パルスを 含み、そのＲＦ位格が相互に関連する位相の直角成分にあり、かつ下式のパター ンによることを特徴とする請求項４記載の方法。 ９０−ｙ−ｒ−（９０−ｘ−ｒ−９０−ｙ−ｒ−９０−ｘ−ｒ−９０−ｘ−ｒ− ９０−ｙ−ｒ−９０−ｘ−ｒ−）ｎ但し、−ｙおよび−ｘは、ＲＦ相対位相の直 角成分を示し、τは予め定めた時間間隔、ｎはシーケンスの反復数に等しい整数 である。
6. ６．物体から結果として生じるＮＭＲ信号の測定が、予備パルスとパルス・シー ケンス間、および反復シーケンスの最後の２つのパルス間の時間間隔で起生する ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. ７．サンプルに対して勾配磁界の異なる方向で反復されることを特徴とする請求 項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. ８．勾配磁界の方向が、相互に関連する直角成分関係に置かれた２つの磁気コイ ルに対する予め定めた比率の正弦波形で変化する２つの電流を加えることにより 決定されることを特徴とする請求項７記載の方法。