JPH05176907A - 体積選択磁気共鳴画像方法及び装置 - Google Patents
体積選択磁気共鳴画像方法及び装置Info
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- JPH05176907A JPH05176907A JP4130342A JP13034292A JPH05176907A JP H05176907 A JPH05176907 A JP H05176907A JP 4130342 A JP4130342 A JP 4130342A JP 13034292 A JP13034292 A JP 13034292A JP H05176907 A JPH05176907 A JP H05176907A
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- pulse
- selective
- magnetic resonance
- volume
- magnetic field
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 体積選択磁気共鳴画像方法においてきれいな
J再収束を得る。 【構成】 2つの180°パルスP1,P2が後に続く
90°励起パルスPoからなる体積選択核磁気共鳴画像
方法のシーケンスにおいて、化学的な選択値180°パ
ルスP3 又は180°パルスP1 ,P2 間の広帯域90
°パルスP4 が印加される。この印加により、対象分子
核間のJ再集束が選択されたエコー時間(TE)にかか
わらず発生する。
J再収束を得る。 【構成】 2つの180°パルスP1,P2が後に続く
90°励起パルスPoからなる体積選択核磁気共鳴画像
方法のシーケンスにおいて、化学的な選択値180°パ
ルスP3 又は180°パルスP1 ,P2 間の広帯域90
°パルスP4 が印加される。この印加により、対象分子
核間のJ再集束が選択されたエコー時間(TE)にかか
わらず発生する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は均一安定磁界に配置され
た対象の領域のスペクトル又は分光画像を決め、体積選
択パルス及び勾配シーケンスが磁気共鳴信号を発生する
為に対象の領域に印加され、そのシーケンスは第1及び
第2の180°パルスが後に続く90°励起パルスから
なり、安定磁界に重畳された勾配磁界は体積選択共鳴信
号を得るため少なくとも1つのパルスの間に印加される
体積選択磁気共鳴画像方法に係る。
た対象の領域のスペクトル又は分光画像を決め、体積選
択パルス及び勾配シーケンスが磁気共鳴信号を発生する
為に対象の領域に印加され、そのシーケンスは第1及び
第2の180°パルスが後に続く90°励起パルスから
なり、安定磁界に重畳された勾配磁界は体積選択共鳴信
号を得るため少なくとも1つのパルスの間に印加される
体積選択磁気共鳴画像方法に係る。
【0002】本発明はかかる方法の使用にも係る。本発
明は又均一安定磁界を発生する手段と、安定磁界に配置
された対象にRF電磁パルスを伝送する伝送手段と、安
定磁界に重畳される勾配磁界を発生する手段と、対象で
発生される磁気共鳴信号を受信及び処理する受信器及び
処理手段とよりなり、その処理手段は体積選択磁気共鳴
信号を発生する為、パルス及び勾配シーケンスを対象に
印加するよう作動するプログラム化手段からなる体積選
択磁気共鳴分光又は分光画像用磁気共鳴画像装置に係
る。
明は又均一安定磁界を発生する手段と、安定磁界に配置
された対象にRF電磁パルスを伝送する伝送手段と、安
定磁界に重畳される勾配磁界を発生する手段と、対象で
発生される磁気共鳴信号を受信及び処理する受信器及び
処理手段とよりなり、その処理手段は体積選択磁気共鳴
信号を発生する為、パルス及び勾配シーケンスを対象に
印加するよう作動するプログラム化手段からなる体積選
択磁気共鳴分光又は分光画像用磁気共鳴画像装置に係
る。
【0003】
【従来の技術】この種の体積選択磁気共鳴画像方法は欧
州特許出願第106226号で公知である。かかる方法
により、対象はスライス選択90°パルス、即ち安定磁
界に重畳される勾配磁界の存在下のRFパルスに晒さ
れ、その後、スライス選択180°パルスに晒され、そ
の各勾配方向は相互に垂直に延在する。従って、磁気共
鳴信号は対象の領域から得られる。第2の180°パル
スの後に立上るいわゆるスピンエコー共鳴信号は勾配な
しで観測される。次に局部スペクトルが対象の領域から
得られるようフーリエ変換を受ける。
州特許出願第106226号で公知である。かかる方法
により、対象はスライス選択90°パルス、即ち安定磁
界に重畳される勾配磁界の存在下のRFパルスに晒さ
れ、その後、スライス選択180°パルスに晒され、そ
の各勾配方向は相互に垂直に延在する。従って、磁気共
鳴信号は対象の領域から得られる。第2の180°パル
スの後に立上るいわゆるスピンエコー共鳴信号は勾配な
しで観測される。次に局部スペクトルが対象の領域から
得られるようフーリエ変換を受ける。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】安定磁界の非均一性が
公知のいわゆるスピンエコー方法で再集束されるとして
も、公知の方法は巧妙な再集束が対象の分子での相互に
弱く結合された核、いわゆるJ結合に対し得られないと
いう欠点を有する。例えば基が分子での陽子に弱く結合
される分子で二重線が見えるようにする為、エコー時間
の特定の選択が必要である。異なるJsを有するより複
雑な分子の場合に、多数の結合が存在し、1つの結合は
エコー時間の特定の選択で見えるようにされうる。かか
るより複雑な分子の例はグルタミン酸塩である。
公知のいわゆるスピンエコー方法で再集束されるとして
も、公知の方法は巧妙な再集束が対象の分子での相互に
弱く結合された核、いわゆるJ結合に対し得られないと
いう欠点を有する。例えば基が分子での陽子に弱く結合
される分子で二重線が見えるようにする為、エコー時間
の特定の選択が必要である。異なるJsを有するより複
雑な分子の場合に、多数の結合が存在し、1つの結合は
エコー時間の特定の選択で見えるようにされうる。かか
るより複雑な分子の例はグルタミン酸塩である。
【0005】本発明の目的はかかる欠点を軽減すること
である。
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による方法は対象
の分子の核の間のJ結合の再集束の為に化学的選択パル
ス又は広帯域90°パルスが第1と第2の180°パル
ス間に印加されることを特徴とする。化学的選択パルス
が用いられる時、第1の180°パルスにより妨害され
るJ結合の再集束を復旧する。第1のスライス選択18
0°パルスは化学シフトの差によるがJ結合によらない
位相差の効果を再集束し、望ましくはソフト180°パ
ルスである化学的選択ソフトパルスはJ結合を再集束す
る。化学シフトの再集束はJ再集束と無関係である。
の分子の核の間のJ結合の再集束の為に化学的選択パル
ス又は広帯域90°パルスが第1と第2の180°パル
ス間に印加されることを特徴とする。化学的選択パルス
が用いられる時、第1の180°パルスにより妨害され
るJ結合の再集束を復旧する。第1のスライス選択18
0°パルスは化学シフトの差によるがJ結合によらない
位相差の効果を再集束し、望ましくはソフト180°パ
ルスである化学的選択ソフトパルスはJ結合を再集束す
る。化学シフトの再集束はJ再集束と無関係である。
【0007】いわゆる2次元J解像分光は公知である
が、生体内分光では適切でないいわゆる高解像分光から
の時間のかかる複雑な方法に係る。全体体積を励起する
ハードパルスであり、励起パルスに対して90°移相さ
れた広帯域90°パルスが用いられる時、非結合スピン
はこの広帯域パルスを経験しない。しかし、焦点ずれ又
はJ変調によりディフェーズされるJ結合スピンは広帯
域パルスを経験する。エコーの時点で、J再集束信号が
現われる。
が、生体内分光では適切でないいわゆる高解像分光から
の時間のかかる複雑な方法に係る。全体体積を励起する
ハードパルスであり、励起パルスに対して90°移相さ
れた広帯域90°パルスが用いられる時、非結合スピン
はこの広帯域パルスを経験しない。しかし、焦点ずれ又
はJ変調によりディフェーズされるJ結合スピンは広帯
域パルスを経験する。エコーの時点で、J再集束信号が
現われる。
【0008】J再集束信号の発生は「磁気共鳴のジャー
ナル」84巻、611〜615頁(1985年)の論文
からそれ自体公知である。引用の論文は高解像分光計で
の実施の実験を開示している。論文は、他の種類の問題
が発生する生体内分光又は体積選択分光に言及していな
い。化学的選択パルスからなる実施例では、化学的選択
パルスは望ましくは振幅及び周波数変調されたパルスで
あり、いわゆる双曲線セカントパルスである。これは、
特に表面コイルが用いられるきれいな輪郭になる。
ナル」84巻、611〜615頁(1985年)の論文
からそれ自体公知である。引用の論文は高解像分光計で
の実施の実験を開示している。論文は、他の種類の問題
が発生する生体内分光又は体積選択分光に言及していな
い。化学的選択パルスからなる実施例では、化学的選択
パルスは望ましくは振幅及び周波数変調されたパルスで
あり、いわゆる双曲線セカントパルスである。これは、
特に表面コイルが用いられるきれいな輪郭になる。
【0009】広帯域90°パルスからなる実施例では、
望ましくは位相周期が用いられ、即ち、シーケンスは1
80°シフトされた広帯域90°パルス位相で繰返さ
れ、両シーケンスから得られた磁気共鳴信号は加算され
る。位相周期の使用は第2の180°パルスで決められ
たスライスで信号を発生する広帯域90°パルスの為の
実際の理由に対し必要であることが分かった。位相周期
によりこのスライスの望ましくない信号が選択さるべき
望ましい体積外で打消されることが達成される。広帯域
90°パルスは発生する望ましくない信号が最小量とな
るようスライス選択されることが望ましい。双曲線セカ
ントパルスが用いられる時、スプリアス信号がスペクト
ル重要性の領域外に位置し、即ちそれらがスペクトルの
他の部分で発生するので、位相周期は不要になりうる。
望ましくは位相周期が用いられ、即ち、シーケンスは1
80°シフトされた広帯域90°パルス位相で繰返さ
れ、両シーケンスから得られた磁気共鳴信号は加算され
る。位相周期の使用は第2の180°パルスで決められ
たスライスで信号を発生する広帯域90°パルスの為の
実際の理由に対し必要であることが分かった。位相周期
によりこのスライスの望ましくない信号が選択さるべき
望ましい体積外で打消されることが達成される。広帯域
90°パルスは発生する望ましくない信号が最小量とな
るようスライス選択されることが望ましい。双曲線セカ
ントパルスが用いられる時、スプリアス信号がスペクト
ル重要性の領域外に位置し、即ちそれらがスペクトルの
他の部分で発生するので、位相周期は不要になりうる。
【0010】本発明による方法の更なる例は最後の18
0°パルス以前に、位相符号化が分光画像用磁気共鳴信
号を得る為、1,2又は3次元で用いられることを特徴
とする。分光画像は体積要素より広い範囲に亘って対象
での所定の化合物の発生を表わす。従って解剖学的情報
は化学的情報に結合されうる。本発明による方法は神経
送信器の分光に有利に用いられうる。これは人間又は動
物対象の脳の信号の伝送での重要な役割をはたす比較的
複雑な分子に係る。この種の神経送信器は例えばグルタ
ミン酸塩、グルタミン、タウリン及びγ−アミノ酪酸で
ある。
0°パルス以前に、位相符号化が分光画像用磁気共鳴信
号を得る為、1,2又は3次元で用いられることを特徴
とする。分光画像は体積要素より広い範囲に亘って対象
での所定の化合物の発生を表わす。従って解剖学的情報
は化学的情報に結合されうる。本発明による方法は神経
送信器の分光に有利に用いられうる。これは人間又は動
物対象の脳の信号の伝送での重要な役割をはたす比較的
複雑な分子に係る。この種の神経送信器は例えばグルタ
ミン酸塩、グルタミン、タウリン及びγ−アミノ酪酸で
ある。
【0011】本発明による方法は望ましくは陽子に用い
られるが、リンのような他の核にも用いられうる。
られるが、リンのような他の核にも用いられうる。
【0012】
【実施例】本発明を以下図面を参照して詳細に説明す
る。図1はRF電磁パルスを対象5に送信/受信コイル
4を介して送信し、均一安定磁界に配置された対象5の
RF電磁パルスにより発生された磁気共鳴信号を受信す
る送信手段2及び受信手段3からなる本発明による磁気
共鳴映像装置1を概略的に示す。送信/受信コイルは単
一コイルでよいが、必要により表面コイルとして構成さ
れる別な送信コイル及び別な受信コイルからなってもよ
い。装置1は安定磁界を発生する手段6からなる。手段
6は磁石コイル7、抵抗磁石又は超伝導磁石の場合直流
電源8からなる。直流電源8は永久磁石の場合には無
い。磁石コイル7内に配置された対象を有する装置1の
動作中、(磁気モーメントを有する核の)わずかに過剰
な核スピンは平衡状態の安定磁界の方向に向けられる。
巨視的観点から、これは平衡磁化である磁化M0 として
考えられるべきである。装置1は更に送信手段2及び受
信手段3に結合された処理手段9と、処理手段9及び送
信手段に結合された処理コンピュータ10と、復調及び
信号サンプリング(共鳴信号の検出)の後プログラム化
手段12を用いて受信手段3により受信された共鳴信号
から決定される核磁化分布を表示する表示手段11とか
らなる。特に送信手段2は搬送信号を発生するRF発振
器13と、搬送信号の振幅及び/又は位相及び周波数変
調用の変調器14と、電力増幅器15と、送信/受信コ
イル4に結合された方向性結合器16とからなる。RF
発振器13は処理手段9に結合され、変調器14は処理
コンピュータ10に結合される。プログラム化手段12
の制御下で送信手段2を介して、励起パルスが例えば陽
子のいわゆるラーモア周波数に略近い周波数内容を有す
る対象5に放射される時、磁気共鳴信号は生じ、それか
ら陽子核スピン分布はプログラム化手段12により例え
ばフーリエ変換により決定されうる。他の核、例えばリ
ンへの放射も可能である。共鳴信号を受信する受信手段
3は方向性結合器16と、受信及び復調ユニット17と
からなる。ユニット17は出力信号が第1及び第2のア
ナログディジタル変換器18,19により夫々サンプル
される二重位相感知検出器でよい。A/D変換器18及
び19は処理手段9に結合される。送信及び受信手段
2,3は或いはいわゆる位相コヒーレントディジタル送
信/受信器により形成されてもよい。装置1は更に均一
安定磁界に重畳された勾配磁界を発生する手段20から
なる。手段20は勾配磁界Gx,Gy及びGzを夫々発
生する勾配磁石コイル21,22及び23と、処理コン
ピュータ10により制御され、別々に活性化する勾配磁
石コイル21,22及び23に通電するのに役立つ電源
24とからなる。図示の実施例において、勾配磁石コイ
ルの空間の配置は、勾配磁界の磁界方向が均一安定磁界
の方向と一致し、勾配方向が図1の3つの相互に垂直な
軸x,y及びzにより示される如く相互に垂直に延在す
るようにされている。核スピン分布がフーリエ変換によ
り再構成されうる磁気共鳴信号はいわゆるパルス及び勾
配シーケンスにより得られる。
る。図1はRF電磁パルスを対象5に送信/受信コイル
4を介して送信し、均一安定磁界に配置された対象5の
RF電磁パルスにより発生された磁気共鳴信号を受信す
る送信手段2及び受信手段3からなる本発明による磁気
共鳴映像装置1を概略的に示す。送信/受信コイルは単
一コイルでよいが、必要により表面コイルとして構成さ
れる別な送信コイル及び別な受信コイルからなってもよ
い。装置1は安定磁界を発生する手段6からなる。手段
6は磁石コイル7、抵抗磁石又は超伝導磁石の場合直流
電源8からなる。直流電源8は永久磁石の場合には無
い。磁石コイル7内に配置された対象を有する装置1の
動作中、(磁気モーメントを有する核の)わずかに過剰
な核スピンは平衡状態の安定磁界の方向に向けられる。
巨視的観点から、これは平衡磁化である磁化M0 として
考えられるべきである。装置1は更に送信手段2及び受
信手段3に結合された処理手段9と、処理手段9及び送
信手段に結合された処理コンピュータ10と、復調及び
信号サンプリング(共鳴信号の検出)の後プログラム化
手段12を用いて受信手段3により受信された共鳴信号
から決定される核磁化分布を表示する表示手段11とか
らなる。特に送信手段2は搬送信号を発生するRF発振
器13と、搬送信号の振幅及び/又は位相及び周波数変
調用の変調器14と、電力増幅器15と、送信/受信コ
イル4に結合された方向性結合器16とからなる。RF
発振器13は処理手段9に結合され、変調器14は処理
コンピュータ10に結合される。プログラム化手段12
の制御下で送信手段2を介して、励起パルスが例えば陽
子のいわゆるラーモア周波数に略近い周波数内容を有す
る対象5に放射される時、磁気共鳴信号は生じ、それか
ら陽子核スピン分布はプログラム化手段12により例え
ばフーリエ変換により決定されうる。他の核、例えばリ
ンへの放射も可能である。共鳴信号を受信する受信手段
3は方向性結合器16と、受信及び復調ユニット17と
からなる。ユニット17は出力信号が第1及び第2のア
ナログディジタル変換器18,19により夫々サンプル
される二重位相感知検出器でよい。A/D変換器18及
び19は処理手段9に結合される。送信及び受信手段
2,3は或いはいわゆる位相コヒーレントディジタル送
信/受信器により形成されてもよい。装置1は更に均一
安定磁界に重畳された勾配磁界を発生する手段20から
なる。手段20は勾配磁界Gx,Gy及びGzを夫々発
生する勾配磁石コイル21,22及び23と、処理コン
ピュータ10により制御され、別々に活性化する勾配磁
石コイル21,22及び23に通電するのに役立つ電源
24とからなる。図示の実施例において、勾配磁石コイ
ルの空間の配置は、勾配磁界の磁界方向が均一安定磁界
の方向と一致し、勾配方向が図1の3つの相互に垂直な
軸x,y及びzにより示される如く相互に垂直に延在す
るようにされている。核スピン分布がフーリエ変換によ
り再構成されうる磁気共鳴信号はいわゆるパルス及び勾
配シーケンスにより得られる。
【0013】図2の(A)は時間tの関数として、ある
時点t0 ,t1 ,t2 ,t3 及びt 4 と共に体積選択分
光に対する公知のパルス及び勾配シーケンスsq1と、
送信手段2により送信コイル4を介してプログラムされ
た手段12の制御下で対象5に印加されるRF電磁パル
スRFと、手段20により安定磁界に重畳される勾配G
x,Gy及びGzと、受信手段3により受信され、復調
され、その後復調された信号SEをサンプルするA/D
変換器により受信されるスピンエコー共鳴信号SEとを
示す。サンプルは処理手段9により処理される。時点t
=t0 にて励起パルスP0 は対象5に印加され、同時
に、核スピンのスライスが励起されるよう勾配磁界Gz
が印加される。次にディフェーズする核スピンは第1の
180°再集束パルスP1 により時点t=t1 で再集束
され、同時に、その方向が勾配Gzの方向に垂直に延在
する勾配磁界Gyが印加される。再集束は時点t=t2
で生じる。第2の180°再集束パルスP2 により集束
し、一方勾配Gxを時点t=t3 で印加するもう1つの
選択の後、体積選択共鳴信号SEは時点t=t4 で生じ
る。t=t0 からt=t4 への時間間隔はいわゆるエコ
ー時間TEと呼ばれる。勾配磁界のない状態で共鳴信号
SEをサンプルすることにより、化学的シフト情報は対
象5の選択された領域から抽出される。公知のシーケン
スsq1のより詳細な説明に対して、引用の欧州特許出
願第106226号又は対応の米国出願第448022
8号を参照のこと。
時点t0 ,t1 ,t2 ,t3 及びt 4 と共に体積選択分
光に対する公知のパルス及び勾配シーケンスsq1と、
送信手段2により送信コイル4を介してプログラムされ
た手段12の制御下で対象5に印加されるRF電磁パル
スRFと、手段20により安定磁界に重畳される勾配G
x,Gy及びGzと、受信手段3により受信され、復調
され、その後復調された信号SEをサンプルするA/D
変換器により受信されるスピンエコー共鳴信号SEとを
示す。サンプルは処理手段9により処理される。時点t
=t0 にて励起パルスP0 は対象5に印加され、同時
に、核スピンのスライスが励起されるよう勾配磁界Gz
が印加される。次にディフェーズする核スピンは第1の
180°再集束パルスP1 により時点t=t1 で再集束
され、同時に、その方向が勾配Gzの方向に垂直に延在
する勾配磁界Gyが印加される。再集束は時点t=t2
で生じる。第2の180°再集束パルスP2 により集束
し、一方勾配Gxを時点t=t3 で印加するもう1つの
選択の後、体積選択共鳴信号SEは時点t=t4 で生じ
る。t=t0 からt=t4 への時間間隔はいわゆるエコ
ー時間TEと呼ばれる。勾配磁界のない状態で共鳴信号
SEをサンプルすることにより、化学的シフト情報は対
象5の選択された領域から抽出される。公知のシーケン
スsq1のより詳細な説明に対して、引用の欧州特許出
願第106226号又は対応の米国出願第448022
8号を参照のこと。
【0014】図2の(B)はJ結合がメチル基と陽子間
に示される乳酸塩分子を示す。この種の乳酸塩分子は人
間又は動物対象5での代謝処理ではなかんずく重要であ
る。生体内処理でのこのような及びより複雑な分子が重
要である生体内処理の他の出来るだけ多くの情報を抽出
する為、スペクトルを出来るだけよく決定することが重
要である。公知のシーケンスsq1が化学的シフトを再
集束するとしても、J結合のきれいな再集束は得られな
い。これは分子がより複雑であり、いくつかのJ結合か
らなるのでより重要である。例えば対象の陽子スペクト
ルに対して、いわゆるラーモア式があてはまり、その式
は磁気共鳴周波数が安定磁界に比例することを示す。し
かし、共振周波数は陽子の化学環境にも依存する。共鳴
に関して電子雲による遮蔽の効果が印加された安定磁界
より小さい効果的磁界が感じられうることであるので、
これにより所定の遮蔽に依存する共振周波数のシフト、
即ちいわゆる化学シフトが生じ、;換言すれば、なかん
ずつ陽子の種々の化学的環境はMRI分光により区別さ
れうる。化学的シフトはppm(百万分の一パート)、
即ちMRI装置の周波数に対するHzで表される。分子
内で、所定の例においていわゆるJ結合定数であるJで
図2の(B)で示されるメチル基−CH3 と陽子−H間
の乳酸塩に対する如く、分子内の陽子間に弱い結合が生
じてもよい。このいわゆるJ結合は核スピン間の相互作
用を表わし、磁界にスペクトル分離を生じる。結合定数
Jは化学的環境に依存するがMRI装置の周波数には依
存しない。従って、スペクトル分離はHzで表わされ
る。スペクトル分離に関して、いわゆるスピン1/2系
はAX系、AMX系等のような文字組合わせにより通常
示される。一対の核間の化学的シフトの差がJ結合定数
より更に大きい時、アルファベットで離れて位置する文
字が選択される。更に指標は所定の対称を示すのに用い
られる。乳酸塩は化学的シフトが結合定数Jよりかなり
大きいAX3 系の例である。更に、スピン状態はスピン
アップ用文字α及びスピンダウン用文字βで示される。
図2の(C)は核間の化学的シフトがΔf=fA −fx
>>JであるAx3 系のスペクトルを示す。そこでの周
波数軸fは左から右に高い周波数から低い周波数に延在
する。スペクトルは二重線及び四重線を含む。スピン系
のより詳細な説明に対して、アールケーハリス、ロング
マンサイエンティクイック アンド テクニカル、19
87年、ISBN 582−44653−8のハンドブ
ック「核磁気共鳴分光」、特に1章「基本」、1−35
頁を参照のこと。
に示される乳酸塩分子を示す。この種の乳酸塩分子は人
間又は動物対象5での代謝処理ではなかんずく重要であ
る。生体内処理でのこのような及びより複雑な分子が重
要である生体内処理の他の出来るだけ多くの情報を抽出
する為、スペクトルを出来るだけよく決定することが重
要である。公知のシーケンスsq1が化学的シフトを再
集束するとしても、J結合のきれいな再集束は得られな
い。これは分子がより複雑であり、いくつかのJ結合か
らなるのでより重要である。例えば対象の陽子スペクト
ルに対して、いわゆるラーモア式があてはまり、その式
は磁気共鳴周波数が安定磁界に比例することを示す。し
かし、共振周波数は陽子の化学環境にも依存する。共鳴
に関して電子雲による遮蔽の効果が印加された安定磁界
より小さい効果的磁界が感じられうることであるので、
これにより所定の遮蔽に依存する共振周波数のシフト、
即ちいわゆる化学シフトが生じ、;換言すれば、なかん
ずつ陽子の種々の化学的環境はMRI分光により区別さ
れうる。化学的シフトはppm(百万分の一パート)、
即ちMRI装置の周波数に対するHzで表される。分子
内で、所定の例においていわゆるJ結合定数であるJで
図2の(B)で示されるメチル基−CH3 と陽子−H間
の乳酸塩に対する如く、分子内の陽子間に弱い結合が生
じてもよい。このいわゆるJ結合は核スピン間の相互作
用を表わし、磁界にスペクトル分離を生じる。結合定数
Jは化学的環境に依存するがMRI装置の周波数には依
存しない。従って、スペクトル分離はHzで表わされ
る。スペクトル分離に関して、いわゆるスピン1/2系
はAX系、AMX系等のような文字組合わせにより通常
示される。一対の核間の化学的シフトの差がJ結合定数
より更に大きい時、アルファベットで離れて位置する文
字が選択される。更に指標は所定の対称を示すのに用い
られる。乳酸塩は化学的シフトが結合定数Jよりかなり
大きいAX3 系の例である。更に、スピン状態はスピン
アップ用文字α及びスピンダウン用文字βで示される。
図2の(C)は核間の化学的シフトがΔf=fA −fx
>>JであるAx3 系のスペクトルを示す。そこでの周
波数軸fは左から右に高い周波数から低い周波数に延在
する。スペクトルは二重線及び四重線を含む。スピン系
のより詳細な説明に対して、アールケーハリス、ロング
マンサイエンティクイック アンド テクニカル、19
87年、ISBN 582−44653−8のハンドブ
ック「核磁気共鳴分光」、特に1章「基本」、1−35
頁を参照のこと。
【0015】図2の(D),(E)及び(F)は異なる
エコー時間TEを有する公知のパルス及び勾配シーケン
スsq1を用いるスペクトルの二重線のJ再集束を示
す。図2の(D)ではTE=2/Jが選択され図2の
(F)ではTE=1/Jが選択され;図2の(E)では
TEの選択は1つの共鳴ピークの符号の逆になり、他の
共鳴ピークの符号は同じままである。乳酸塩分子の簡単
な場合でも、エコー時間TEの特定の選択は二重線のき
れいな再集束に必要である。異なるJ結合を有するより
複雑な分子に対して、多くのJ結合のたった1つがエコ
ー時間の特定の選択で解決されうる。
エコー時間TEを有する公知のパルス及び勾配シーケン
スsq1を用いるスペクトルの二重線のJ再集束を示
す。図2の(D)ではTE=2/Jが選択され図2の
(F)ではTE=1/Jが選択され;図2の(E)では
TEの選択は1つの共鳴ピークの符号の逆になり、他の
共鳴ピークの符号は同じままである。乳酸塩分子の簡単
な場合でも、エコー時間TEの特定の選択は二重線のき
れいな再集束に必要である。異なるJ結合を有するより
複雑な分子に対して、多くのJ結合のたった1つがエコ
ー時間の特定の選択で解決されうる。
【0016】図3の(A)は時間tの関数として本発明
によるパルス及び勾配シーケンスsq2を示し、図2の
(A)に対応する量は同じ参照記号で示される。本発明
による方法の第1の実施例では、例えば化学的に陽子に
ついて選択する180°パルスP3 はエコー時間TEの
中間の時点t=t2 で即ちTE/2で対象5に印加され
る。パルスP3 は選択されたエコー時間TEにかかわら
ずきれいなJ結合を実現する。化学的シフト再集束はそ
れぞれ独自に起こる。本発明による方法は乳酸塩の場合
での如く比較的簡単なJ結合に対してだけでなく、人間
又は動物対象5の脳での信号の伝達に重要である神経送
信器に対するようなより複雑な分子及び関連したJ結合
に対しても効果的である。この種の神経送信器は例えば
グルタミン酸塩、グルタミン、タウリン及びγ−アミノ
酪酸である。かかる信号伝送処理の充分な理解に対し
て、スペクトルで又は分光画像でかかる神経送信器を量
的に決めることは重要である。腫瘍の有無はなかんずく
神経送信器の相対的量から生体内で推論されうる。
によるパルス及び勾配シーケンスsq2を示し、図2の
(A)に対応する量は同じ参照記号で示される。本発明
による方法の第1の実施例では、例えば化学的に陽子に
ついて選択する180°パルスP3 はエコー時間TEの
中間の時点t=t2 で即ちTE/2で対象5に印加され
る。パルスP3 は選択されたエコー時間TEにかかわら
ずきれいなJ結合を実現する。化学的シフト再集束はそ
れぞれ独自に起こる。本発明による方法は乳酸塩の場合
での如く比較的簡単なJ結合に対してだけでなく、人間
又は動物対象5の脳での信号の伝達に重要である神経送
信器に対するようなより複雑な分子及び関連したJ結合
に対しても効果的である。この種の神経送信器は例えば
グルタミン酸塩、グルタミン、タウリン及びγ−アミノ
酪酸である。かかる信号伝送処理の充分な理解に対し
て、スペクトルで又は分光画像でかかる神経送信器を量
的に決めることは重要である。腫瘍の有無はなかんずく
神経送信器の相対的量から生体内で推論されうる。
【0017】図3の(B)は本発明によるパルス及び勾
配シーケンスsq2によるJ再集束を示し、AX系のA
基のJ再集束を例として示す。時点t=t0 では、Aα
及びAβ磁化は同相である。これは図3の(B)での座
標x’y’z’の回転系で示される。時点t2 でのパル
スP3 は時点t=t2 で系x’y’z’に示されたよう
に磁化を逆にし、ハードパルスP2 による符号の逆転を
打消す。きれいなJ結合は時点t=t3 で発生する。か
かる再集束もより複雑な分子及びJ結合にも当てはま
る。適切な再集束を達成するため、パルスP3 をTE/
2に印加することが必要である。図2の(B)もA二重
線を示す。
配シーケンスsq2によるJ再集束を示し、AX系のA
基のJ再集束を例として示す。時点t=t0 では、Aα
及びAβ磁化は同相である。これは図3の(B)での座
標x’y’z’の回転系で示される。時点t2 でのパル
スP3 は時点t=t2 で系x’y’z’に示されたよう
に磁化を逆にし、ハードパルスP2 による符号の逆転を
打消す。きれいなJ結合は時点t=t3 で発生する。か
かる再集束もより複雑な分子及びJ結合にも当てはま
る。適切な再集束を達成するため、パルスP3 をTE/
2に印加することが必要である。図2の(B)もA二重
線を示す。
【0018】パルスP3 はいわゆる双曲線セカンドパル
スである振幅及び周波数変調パルスとして望ましくは印
加される。本発明による方法も表面コイルと共に効果的
に用いられうる。変調器14は、パルスP0 P1 及びP
2 が振幅変調され、パルスP 3 が振幅及び周波数変調さ
れるようにプログラム化された手段12により制御され
る。送信及び受信手段2,3が位相コヒーレントディジ
タル送信/受信器を形成することが必要である。そこに
含まれるディジタル合成器はパルスP3 の適用中周波数
スイングを受け、その結果得られる信号は振幅変調され
る。
スである振幅及び周波数変調パルスとして望ましくは印
加される。本発明による方法も表面コイルと共に効果的
に用いられうる。変調器14は、パルスP0 P1 及びP
2 が振幅変調され、パルスP 3 が振幅及び周波数変調さ
れるようにプログラム化された手段12により制御され
る。送信及び受信手段2,3が位相コヒーレントディジ
タル送信/受信器を形成することが必要である。そこに
含まれるディジタル合成器はパルスP3 の適用中周波数
スイングを受け、その結果得られる信号は振幅変調され
る。
【0019】双曲線セカントパルスの更なる説明に対し
て、エムエスシルバー他、ジェエムアール、59巻、1
984年347〜351頁の論文「大きい選択のπ/2
及びπパルス発生」を引用し、位相コヒーレント送信/
受信器の更なる説明に対して米国特許明細書第4,87
9,514号を引用する。図3の(C)は分光画像用磁
気共鳴信号を得る為本発明によるパルス及び勾配シーケ
ンスsq2を拡大して示す。図面はパルスP3 とP2 間
で手段20により対象5に印加される位相符号化勾配G
yを示す。シーケンスsq2は位相符号化勾配Gyの異
なる振幅で繰返される。処理手段9は一組のサンプルさ
れた共鳴信号から分光画像を再構成する。位相符号化は
z方向とx方向に印加されうる。再構成の後、表示手段
11により例えば分光情報を表わす色相で表示されうる
1次元、2次元又は3次元分光画像が夫々得られる。
て、エムエスシルバー他、ジェエムアール、59巻、1
984年347〜351頁の論文「大きい選択のπ/2
及びπパルス発生」を引用し、位相コヒーレント送信/
受信器の更なる説明に対して米国特許明細書第4,87
9,514号を引用する。図3の(C)は分光画像用磁
気共鳴信号を得る為本発明によるパルス及び勾配シーケ
ンスsq2を拡大して示す。図面はパルスP3 とP2 間
で手段20により対象5に印加される位相符号化勾配G
yを示す。シーケンスsq2は位相符号化勾配Gyの異
なる振幅で繰返される。処理手段9は一組のサンプルさ
れた共鳴信号から分光画像を再構成する。位相符号化は
z方向とx方向に印加されうる。再構成の後、表示手段
11により例えば分光情報を表わす色相で表示されうる
1次元、2次元又は3次元分光画像が夫々得られる。
【0020】図3の(D)は本発明によるパルス及び勾
配シーケンスsq2の変形例を示す。ソフト180°パ
ルスP3 の代わりに、時点t=t2 で広帯域パルスのあ
るハード90°パルスは対象5に印加され、そのパルス
は非選択方法で核スピンを励起する。パルスP0 がxパ
ルスであり、パルスP4 がyパルスである場合、これに
より非結合核スピンはパルスP4 を経験しないが、J結
合スピンはこのパルスを経験する。その場合にはきれい
なJ再集束がt=t4 で起こる。前記は時点t=t0 及
びt=t2 での系x’y’z’で示される。t=t
2 で、非結合スピンは初めのディフェーズの後再びリフ
ェーズされるがJ結合スピンはされない。パルスP4 は
又スライス選択性でもよい。実際の観点から、90°の
例において、位相周期は望ましくない信号の抑圧に対し
て望ましい。パルスシーケンスsq2はその位相が18
0°シフトされる90°パルスP4 の位相の変更で繰返
される。各共鳴信号は加算され、これにより所望の信号
は維持され、望ましくない信号は除去される。かかる位
相周期はソフト180°パルスを含む例では不要として
もよい。
配シーケンスsq2の変形例を示す。ソフト180°パ
ルスP3 の代わりに、時点t=t2 で広帯域パルスのあ
るハード90°パルスは対象5に印加され、そのパルス
は非選択方法で核スピンを励起する。パルスP0 がxパ
ルスであり、パルスP4 がyパルスである場合、これに
より非結合核スピンはパルスP4 を経験しないが、J結
合スピンはこのパルスを経験する。その場合にはきれい
なJ再集束がt=t4 で起こる。前記は時点t=t0 及
びt=t2 での系x’y’z’で示される。t=t
2 で、非結合スピンは初めのディフェーズの後再びリフ
ェーズされるがJ結合スピンはされない。パルスP4 は
又スライス選択性でもよい。実際の観点から、90°の
例において、位相周期は望ましくない信号の抑圧に対し
て望ましい。パルスシーケンスsq2はその位相が18
0°シフトされる90°パルスP4 の位相の変更で繰返
される。各共鳴信号は加算され、これにより所望の信号
は維持され、望ましくない信号は除去される。かかる位
相周期はソフト180°パルスを含む例では不要として
もよい。
【図1】本発明による磁気共鳴画像装置を概略的に示
す。
す。
【図2】(A)は体積選択分光用の公知のパルス及び勾
配シーケンスを示し、(B)はメチル基と陽子間のJ結
合が示される乳酸塩分子を示し、(C)は乳酸塩のスペ
クトルを示し、(D),(E),(F)は異なるエコー
時間に対する既知のパルス及び勾配シーケンスによるス
ペクトルでのダブレットのJ再集束を示す。
配シーケンスを示し、(B)はメチル基と陽子間のJ結
合が示される乳酸塩分子を示し、(C)は乳酸塩のスペ
クトルを示し、(D),(E),(F)は異なるエコー
時間に対する既知のパルス及び勾配シーケンスによるス
ペクトルでのダブレットのJ再集束を示す。
【図3】(A)は本発明によるパルス及び勾配シーケン
スを示し、(B)は本発明によるパルス及び勾配シーケ
ンスによるJ再集束を示し、(C)は分光画像に対する
磁気共鳴信号を得るため本発明によるパルス及び勾配シ
ーケンスの拡大を示し、(D)は本発明によるパルス及
び勾配シーケンスの変更例を示す。
スを示し、(B)は本発明によるパルス及び勾配シーケ
ンスによるJ再集束を示し、(C)は分光画像に対する
磁気共鳴信号を得るため本発明によるパルス及び勾配シ
ーケンスの拡大を示し、(D)は本発明によるパルス及
び勾配シーケンスの変更例を示す。
1 磁気共鳴画像装置 2 送信手段 3 受信手段 4 送信/受信コイル 5 対象 6,20 手段 7,21,22,23 磁石コイル 8,24 直流電源 9 処理手段 10 処理コンピュータ 11 表示手段 12 プログラム化手段 13 RF発振器 14 変調器 15 電力増幅器 16 方向性結合器 17 復調ユニット 18,19 アナログディジタル変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター ルドルフ リュイテン オランダ国 5621 ビーエー アインド− フェン フルーネヴァウツウエッハ 1番 地 (72)発明者 ルール ピエテル ファン ステイプル オランダ国 5621 ビーエー アインド− フェン フルーネヴァウツウエッハ 1番 地
Claims (8)
- 【請求項1】 均一安定磁界に配置された対象(5)の
領域のスペクトル又は分光画像を決め、体積選択パルス
及び勾配シーケンス(sq1)が磁気共鳴信号を発生す
る為に対象の領域に印加され、そのシーケンスは第1及
び第2の180°パルス(P1 ,P2 )が後に続く90
°励起パルス(P0 )からなり、安定磁界に重畳された
勾配磁界(Gx,Gy,Gz)は体積選択共鳴信号を得
るために少なくとも1つのパルスの間に印加される体積
選択磁気共鳴画像方法であって、対象(5)の分子の核
の間のJ結合の再集束の為に化学的選択パルス(P3 )
又は広帯域90°パルス(P4 )が第1と第2の180
°パルス(P1 ,P2 )間に印加されることを特徴とす
る体積選択磁気共鳴画像方法。 - 【請求項2】 化学的選択パルス(P3 )は振幅及び周
波数変調されたパルスであることを特徴とする請求項1
記載の体積選択磁気共鳴画像方法。 - 【請求項3】 化学的選択パルス(P3 )は第2の18
0°パルス(P2 )の後エコー共鳴信号(SE)の 【数1】 エコー時間(TE/2)に等しい励起パルス(P0 )の
後時間(t2 )を印加される180°パルスであること
を特徴とする請求項1又は2記載の体積選択磁気共鳴画
像方法。 - 【請求項4】 広帯域90°パルス(P4 )が印加され
る時、第1の180°パルス(P1 )の後励起パルス
(P0 )と第1のエコー時間(t2 )の間の時間間隔
(t0 −t2 )は第2の180°パルス(P2 )の後第
1のエコー時間(t2 )と第2のエコー時間(t4 )の
間の時間間隔(t2 −t4 )に等しいことを特徴とする
請求項1記載の体積選択磁気共鳴画像方法。 - 【請求項5】 位相周期が印加され及び/又はパルス
(P4 )が勾配磁界によりスライス選択をなされること
を特徴とする請求項4記載の体積選択磁気共鳴画像方
法。 - 【請求項6】 最後の180°パルス(P2 )の前又は
後に、位相符号化(Gy)が分光画像用磁気共鳴信号を
得るため1,2又は3方向に適用されることを特徴とす
る請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の体積選択磁
気共鳴画像方法。 - 【請求項7】 神経送信器の分光に対する請求項1乃至
6のうちいずれか一項記載の体積選択磁気共鳴画像方法
の使用。 - 【請求項8】 安定均一磁界を発生する手段(6)と、
安定磁界に配置された対象(5)にRF電磁パルス(P
0 ,P1 ,P2 ,P3 ,P4 )を伝送する伝送手段
(2)と、安定磁界に重畳される勾配磁界(Gx,G
y,Gz)を発生する手段(20)と、対象(5)で発
生される磁気共鳴信号(SE)を受信及び処理する受信
器(3)及び処理手段(9)と、よりなり、その処理手
段(9)は体積選択磁気共鳴信号(SE)を発生する
為、パルス及び勾配シーケンス(sq1,sq2)を対
象(5)に印加するよう作動するプログラム化手段(1
2)からなり、そのシーケンス(sq1,sq2)は少
なくとも1つは体積選択(Gx,Gy,Gz)である第
1及び第2の180°パルス(P1 ,P2 )が後に続く
90°励起パルス(P0 )からなる体積選択磁気共鳴分
光又は分光画像用磁気共鳴画像装置であって、プログラ
ムされた手段(12)は対象(5)の分子内の核間のJ
結合の再集束を達成する為、第1と第2の180°パル
ス(P1 ,P2 )の間の化学的選択パルス(P3 )又は
広帯域90°パルス(P4 )を用いるよう作動すること
を特徴とする体積選択磁気共鳴分光又は分光画像用磁気
共鳴画像装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL912012549 | 1991-05-27 | ||
EP91201254 | 1991-05-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05176907A true JPH05176907A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=8207668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4130342A Pending JPH05176907A (ja) | 1991-05-27 | 1992-05-22 | 体積選択磁気共鳴画像方法及び装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5317261A (ja) |
EP (1) | EP0516214A1 (ja) |
JP (1) | JPH05176907A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5804966A (en) * | 1996-09-10 | 1998-09-08 | General Electric Company | Volume spectroscopy having image artifact reduction |
GB2390173B (en) * | 2002-06-28 | 2005-03-23 | Seos Ltd | Apparatus for constructing a thin film mirror |
US6958604B2 (en) * | 2003-06-23 | 2005-10-25 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and methods for J-edit nuclear magnetic resonance measurement |
US9684047B2 (en) * | 2011-09-09 | 2017-06-20 | Arjun Arunachalam | Method and system for rapid MRI acquisition using tailored signal excitation modules (RATE) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4480228A (en) * | 1982-10-15 | 1984-10-30 | General Electric Company | Selective volume method for performing localized NMR spectroscopy |
NL8701195A (nl) * | 1987-05-19 | 1988-12-16 | Philips Nv | M.r.i.-inrichting met digitale zender/ontvanger. |
DE3804924A1 (de) * | 1988-02-17 | 1989-08-31 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur ermittlung der spektralen verteilung der kernmagnetisierung in einem begrenzten volumenbereich und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE3906978A1 (de) * | 1989-03-04 | 1990-09-06 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur lokalisierten kernresonanzspektroskopie und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE3920433A1 (de) * | 1989-06-22 | 1991-01-03 | Philips Patentverwaltung | Kernresonanzabbildungsverfahren |
DE3925972A1 (de) * | 1989-08-05 | 1991-02-07 | Philips Patentverwaltung | Kernresonanz-spektroskopieverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE4027252A1 (de) * | 1990-08-29 | 1992-03-05 | Philips Patentverwaltung | Verfahren fuer die zweidimensionale kernresonanzspektroskopie |
-
1992
- 1992-05-12 US US07/881,906 patent/US5317261A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-19 EP EP92201419A patent/EP0516214A1/en not_active Withdrawn
- 1992-05-22 JP JP4130342A patent/JPH05176907A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0516214A1 (en) | 1992-12-02 |
US5317261A (en) | 1994-05-31 |
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