JPH0456622B2

JPH0456622B2 -

Info

Publication number: JPH0456622B2
Application number: JP59248560A
Authority: JP
Inventors: Robaato Yangu Iian
Original assignee: Picker International Ltd
Current assignee: Philips Design Ltd
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-24
Publication date: 1992-09-09
Also published as: EP0143602B1; EP0143602A2; DE3481221D1; JPS60185150A; US4733183A; GB8331500D0; GB2150302A; EP0143602A3; GB8429427D0; GB2150302B

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の技術分野本発明は、核磁気共鳴（NMR）を用いて身体
の選択された領域における量の分布を調べる核磁
気共鳴装置に関するものである。

(ロ) 従来技術と問題点 NMR技術は、多年に渡つて物質の質的な分析
に利用されてきた。最近では、選択された量、例
えば水素の陽子のような選択された原子核の密度
等についての身体の選択された領域における分
布、またはNMRスピン緩和時定数、を表示する
のに利用されている。そのような分布は、その意
味は違うが、コンピユータ化されたＸ線断層撮影
装置によつて得られるＸ線減衰の分布と同様のも
のであり、よつて特に患者の医療検査に適合する
ことが判明している。

身体の選択された領域を検査するための種々の
方法が工夫されてきたが、身体内の選択された細
長い領域、例えば患者の背柱を検査する非常に良
好なる方法は一つもない。従つて、検査のために
背柱を含む患者の単一スライスを選択して該患者
の背柱を検査する方法は、比較的広い範囲が写像
されるため低解像度の画像しか得られず、概して
満足すべきものではない。同様に、例えばいくつ
かのスライスが他のスライスに対するリカバリタ
イム中走査される多スライス写像技術を用いて、
前記背柱の長さにほぼ垂直な多数の並列スライス
の検査を選択する方法は、検査に多数のスライス
が必要なことと、患者の身体全体の大部分が写像
され、多くの不要なデータが得られることとによ
り、やはり満足すべきものではない。

(ハ) 発明の目的および構成本発明の目的は、そのような検査を行なう更に
良好なる核磁気共鳴装置を提供することである。

本発明の特徴によれば、NMR技術を用いて身
体の選択された細長い領域における量の分布を調
べる核磁気共鳴装置が提供されるが、前記装置
は、前記領域の長さにほぼ垂直に広がり、前記領
域の長さの一部分を含む複数のほぼ離散した第１
の身体スライスの選択されたいずれか一つに優先
的に核磁気スピンを励起するよう構成された手段
と、前記領域のほぼ全長を含み、かつ前記第１の
スライスと交差する身体の第２の選択されたスラ
イスにおいて核磁気スピンを180゜だけ回転するよ
う構成された手段と、前記第２のスライスと交差
するいずれの前記選択された第１のスライス部分
にも生ずる前記核磁気スピンを符号化する手段
と、夫々が前記第１のスライスの異なる一つに接
して位置決めされており、そこで前記核磁気スピ
ンを表示する信号を発生する複数の検出手段と、
前記検出手段によつて発生された信号からのデー
タを検索するよう構成された処理手段と、および
前記検出手段の選択されたいずれか一つによつて
検出された信号を前記処理手段に印加するよう作
動可能なスイツチ手段とから構成されている。

本発明による核磁気共鳴装置について、添付の
図面を参照しながら例を上げて説明する。

(ニ) 発明の実施例第１図において、本発明による装置は、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方向のう
ちの一つ以上の方向に勾配を有してある所与の方
向（以下Ｚ方向と定める）で検査しようとする身
体に磁界を与えることができる。

第１図において、前記第１のコイル装置は、Ｚ
方向に定常均一磁界Boを与えるコイル１と、Ｘ
方向に磁界勾配Gxを与えるコイル３と、Ｙ方向
に磁界勾配Gyを与えるコイル５と、およびＺ方
向に磁界勾配Gzを与えるコイル７とから構成さ
れている。

更に、本発明による装置は、一対のコイル９を
備えた第２のコイル装置を備えており、それによ
つて前記第１のコイル装置によつて生じた磁界方
向に垂直な面で検査中の身体にRF磁界を与える
ことができる。第２のコイル装置は、更に、多数
のコイル１０を備えており、それによつてＺ方向
以外でスピンベクトル成分と核磁気共鳴するよう
励起された検査中の身体内の原子核から生ずる
RF磁界を検出することができる。

前記コイル１０は、Ｚ方向に沿つて間隔を置い
て並べられており、本発明による装置によつて検
査されている身体内の細長い領域の連続部分に密
着して位置決めすることができるように構成され
ている。

種々のコイル、１，３，５，７および９は、
夫々Bo、Gx、Gy、GzおよびRF駆動増幅器１
１，１３，１５，１７および１９によつて駆動さ
れ、かつBo、Gxy、GzおよびRF制御回路２１，
２３，２５および２７によつて夫々制御される。
これらの回路は、NMR装置およびコイル誘起磁
界を用いる他の装置の当業者には周知の種々の形
式をとることができる。

回路２１，２３，２５および２７は、中央処理
制御装置２９によつて制御されるが、それと関連
して、本発明による装置に命令および指示を与え
る入力およびその他周辺装置３１と、および表示
装置３３とが備えられている。

前記コイル１０によつて検出されたNMR信号
は、増幅装置３５を介して信号処理装置３７に与
えられる。

さて、第２図において、前記RF増幅装置は、
各コイルに対して別個の前置増幅器３９を備えて
おり、前記前置増幅器３９の夫々からの出力は、
主増幅器４１に与えられ、よつて各スイツチ装置
４３を介して信号処理装置３７に与えられるが、
前記スイツチ装置４３は以下更に詳細に説明する
ようにスイツチ制御回路４５によつて制御され
る。

前記信号処理装置３７は、信号の適切な較正お
よび補正をするよう構成されているが、本来は、
中央処理制御装置２９に信号を伝送するものであ
り、前記中央処理制御装置で信号が処理され、表
示装置に印加されて、検査されている身体内の
NMR量の分布を表わす像を生ずる。

前記信号処理装置３７は、本発明を明確化する
ため別個に図示されているが、前記中央処理制御
装置２９の一部分を具合良く形成していてもよ
い。

本発明による装置は、磁界測定およびエラー信
号発生回路（図示せず）も備えているが、前記磁
界測定およびエラー信号発生回路は、検査されて
いる身体に関連して適当な位置に置かれた磁界プ
ローブ（図示せず）から信号を受信し、与えられ
た磁界を監視する。

本発明に従い第１図および第２図の装置を作動
して患者の背柱領域における量の分布を写像する
方法について、第３図を参照しながら説明する。

まず第１に、本発明による装置内に患者を位置
決めするが、その際患者の身体は、磁界Boが与
えられる領域に胴部が、Ｚ方向と平行に身長がく
るようにし、しかも背柱領域ができるだけコイル
１０に密着するよう位置決めされる。

次いで定常磁界Boがコイル１によつてＺ方向
に印加されるが、この磁界は、検査されている患
者の前記領域方向に磁気整合平衡軸を定めるよう
に、すなわちＺ方向に沿つて働き、検査手順を通
じてずつと一定のままである。

次いで、以下述べる理由により、Ｚ方向に沿う
磁界勾配G₁zが、B₁（90゜）と表示された無線周波
数（RF）磁界パルス（第３Ａ図参照）と共にコ
イル７によつて与えられる（第３Ｂ図参照）。前
記RF磁界の周波数は、コイル１０の選択された
一つに接し、患者の背柱のその部分を含み、かつ
Ｚ方向に垂直な、患者の身体の第１の選択された
スライスにおける選択された原子核、通常水素の
陽子、のラーモア周波数となるように選択され
る。前記スライスは、Ｚ方向に沿つて特定の磁界
によつて定められ、前記スライス内の原子核が優
先的に励起されるようになつている。前記RFパ
ルスの積分によつて、前記パルスは前記励起され
た原子核のスピンをＸ−Ｙ面へと傾けるのにちよ
うど十分となり（よつて90゜パルスと称す）、次い
で、前記スピンがＺ軸の回りのＸ−Ｙ面で歳差運
動をするようになる。

次いで、磁界勾配G₁zが除去され、反対の向き
−G₁zの勾配と置換される（第３Ｂ図参照）。こ
のことによつて、励起中前記スライスにかかる勾
配から生ずる位相ずれに対して前記選択されたス
ライス内の前記スピンの位相が再調整され、ちよ
うど前記−G₁zパルスの終了時に前記スピンの位
相が再調整されるよう整形されている。励起され
た原子核のスピン格子（ラテイス）緩和時間
（T1）の十数分の１に等しい期間Ｔの後、別の磁
界が与えられ、患者の背柱を含むＺ方向に平行な
身体の第２の選択されたスライスにおける選択さ
れた原子核のスピンが180゜だけ回転されるが、前
記スライスは、所望のＸ−Ｚ（矢状）またはＹ−
Ｚ（コロナ状）断面スライスのいずれであつても
よい。

このことは、Ｘ−Ｚ断面スライスに対して第３
図に図示されているように、Ｙ方向に沿う夫々の
磁界勾配−GyおよびGy（第３Ｃ図参照）と共に
二つの90゜RFパルスB2（90゜）およびB3（90゜）がコ
イル５により連続して与えられる（第３Ａ図参
照）ことによつて具合い良く行なわれる。Ｙ−Ｚ
スライスに対しては、Gyおよび−Gy勾配がGx
および−Gx勾配（図示せず）と置換される。

上記の180゜スピン回転によつて、第２の選択さ
れたスライスと交差する第１の選択されたスライ
スのその部分に励起されたスピンの位相ずれであ
つて、見かけ上均一な磁界Boにおける非均一性
からB1（90゜）RFパルスに続く時間Ｔ中に生じた
前記位相ずれの180゜回転に続く時間Ｔ中に再位相
調整する。B1（90゜）RFパルス後の時間2TでB1
（90゜）パルスから生ずる自由誘導崩壊信号からス
ピンエコーが発生する。

前記スピンエコー信号は、前記第１のスライス
の前記第２のスライスと交差する部分の物質から
のみ生じ、よつて患者の背柱の一部を含み、第２
のスライスと交差する第１の選択されたスライス
のＸ−ＺまたはＹ−Ｚ断面からのみ生ずることが
判る。

前記スピンエコー信号は、患者の背柱の励起さ
れた部分に接する前記コイル１０のその一つによ
つて検出され、前記スイツチ制御回路４５は、適
当な時に前記スイツチ装置４３の関連する一つに
接するように構成されている。

第１の選択されたスライス断面の異なる部分か
ら生ずるスピンエコー信号を別個に識別できるよ
う、前記スピンエコー信号は、読出し期間t_R（第
３Ｂ図および第３Ｅ図参照）中に与えられるＺ方
向勾配G₂zが与えられる間に検出され、かつRF
パルスB2（90゜）ならびにB3（90゜）間の期間Ｔ、
および前記読出し期間中に、Ｘ−Ｚ第２スライス
に対するＸ方向勾配Gx（第３Ｄ図参照）、または
Ｙ−Ｚ第２スライスに対するＹ方向勾配（図示せ
ず）がコイル３または５によつて与えられる。こ
のことは、周波数および／あるいは位相によつて
周知の態様で前記断面の異なる部分からの信号が
符号化され、それらの識別および処理を可能にす
る効果を有しており、よつて、周知の二次元フー
リエ変換（2DFT）写像構成技術を用いて画像表
示装置３３に前記断面を写像することができる。
2DFT写像構成に対しては、Gx（またはGy）符号
化パルスに対して毎回異なる値で上記シーケンス
を多数回繰り返さなければならないことが判る。

次いで、上記手順が繰り返され、前記コイル１
０のその他の各コイルに接する患者の背柱の別の
部分に対する写像データと、および出来るだけ多
くの所望する患者の背柱の像を提供するよう編集
され、組み立てられたデータとが順次得られる。

例として上げた上記核磁気共鳴装置では、
2DFT写像構成技術が用いられているが、本発明
は、他の写像構成方法を用いた方法および装置に
も同様に適合しうるものである。

例えば、後方投影写像構成技術が用いられる場
合は、第３図のGx勾配は不要であり、コイル１
０の一つに接する選択された各スライスに対し
て、第３図のシーケンスが、毎回第３図のG₂z勾
配の代わりに前記第２のスライス面の別の方向の
勾配を用いて多数回繰り返される。

例として上に上げた特定の方法および装置にお
いて、検査しようとする細長く伸びた領域は、そ
の長さが磁気整合平衡軸の方向、すなわちＺ方向
に広がり、その結果、前記検出手段、すなわちコ
イル１０が同じ方向に沿つて間隔を置いて並べら
れるよう位置決めされる。但し、必ずしもそうで
ない場合もある。従つて、本発明による装置にお
いて、検査しようとする細長い領域は、その長さ
をいずれの所望の方向にも向けて位置決めするこ
とができる。同様に、本発明による装置では、前
記検出手段は、前記の細長い領域の長さがどの方
向に選択されたかによつていずれの方向にも間隔
を置いて並べることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるNMR装置の全体の構成
を示す図であり、第２図は第１図に図示された本
発明による装置を更に詳細に示す図であり、かつ
第３図は本発明によるNMR方法を構成する段階
のシーケンスを図示したものである。図中、１，３，５，７および９はコイル装置、
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は中央処理制御装置、３１は入力および
周辺装置、３３は画像表示装置、３５は増幅器、
３７は信号処理装置、３９は前置増幅器、４１は
主増幅器、４３はスイツチ装置、を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】１核磁気共鳴技術を用いて身体の選択された領
域の量の分布を調べる核磁気共鳴装置であつて、前記領域の長さにほぼ垂直に広がる複数のほぼ
離散した第１の身体スライスの内選択されたいず
れか１つに優先的に核磁気スピンを励起するよう
構成された手段１，７，９，１１，１７，１９，
２１，２５，２７，２９と、前記領域のほぼ全長を含みかつ前記第１のスラ
イスにおいて前記核磁気スピンを180度回転する
ように構成された手段１，３または５，７，９，
１１，１３または１５，１９，２１，２３，２
７，２９と、前記第２のスライスと交差するいずれの前記選
択された第１のスライス部分にも生ずる前記スピ
ンを符号化するように構成された手段３または
５，７，１３または１５，１７，２３，１５，２
９と、それぞれが前記第１のスライスの異なる１つに
接して位置決めされ、そこにスピンを表わす信号
を生ずる複数の検出手段１０と、前記検出手段によつて生成された信号からデー
タを検索するように構成された処理手段３５，３
７，２９と、及び前記検出手段の選択されたいずれか１つによつ
て検出された信号を前記処理手段に与えるよう作
動可能なスイツチ手段４３と、から構成されてい
ることを特徴とする上記核磁気共鳴装置。２特許請求の範囲第１項記載の装置において、
180度回転するように構成された前記手段は、検
査されている身体の磁気整合平衡軸を定める磁界
上に前記第２の選択されたスライスと直角に交わ
る夫々反対方向に向けられた勾配（−Gy、Gy）
と共に連続して２つの90度RFパルスＢ２，Ｂ３
を与えるよう構成された手段を備えていることを
特徴とする上記各磁気共鳴装置。３特許請求の範囲第１項または第２項記載の装
置において、前記検出手段の夫々は、個々のコイ
ル１０から構成されていることを特徴とする上記
核磁気共鳴装置。