JPH0573414B2 - - Google Patents
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- JPH0573414B2 JPH0573414B2 JP60124069A JP12406985A JPH0573414B2 JP H0573414 B2 JPH0573414 B2 JP H0573414B2 JP 60124069 A JP60124069 A JP 60124069A JP 12406985 A JP12406985 A JP 12406985A JP H0573414 B2 JPH0573414 B2 JP H0573414B2
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Classifications
-
- 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
- G01R33/4818—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
- G01R33/482—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、３次元の被検体、例えば人体または
樹木の幹体において検査される原子の核における
核磁気の時間T1ρの局部的分布を見出すための特
許請求の範囲第１項記載の方法に関する。核磁気
共鳴の存在は、２つの研究グループ（Pound、
Purcell、TorreyおよびBloch、Hansen、
Packardのグループ）によつて1946年に実験的に
確定付けられたものである。この発見は、物理お
よび化学の諸分野における現象の広範囲の応用に
速やかに導入された。
樹木の幹体において検査される原子の核における
核磁気の時間T1ρの局部的分布を見出すための特
許請求の範囲第１項記載の方法に関する。核磁気
共鳴の存在は、２つの研究グループ（Pound、
Purcell、TorreyおよびBloch、Hansen、
Packardのグループ）によつて1946年に実験的に
確定付けられたものである。この発見は、物理お
よび化学の諸分野における現象の広範囲の応用に
速やかに導入された。
奇数個の陽子または中性子を有する全ての原子
核は、０ではないインパルス・モーメント即ちス
ピンを有する。原子核はまた、そのスピンと共
に、その方向が原子核のスピン軸心と一致する磁
気モーメントを原子核に対して生じる正の電荷を
も有する。１つの原子核の磁気モーメントにより
生じる磁界は、磁気双極子モーメントの磁界と近
似させることができる。もし複数の原子核を有す
るある試料が静電磁界に置かれるならば、この原
子核の磁気モーメントは外部の磁界と平行に整合
しようとする傾向を有し、この試料は外部の磁界
と平行な正味の磁化状態が生じることになる。正
味の磁化量は、１つの試料における原子核の数お
よび外部の磁界の強さに比例する。原子核の配置
もまた原子核の熱的運動により擾乱され、その結
果磁化の程度もまた試料の温度によつて影響を受
けて、温度が上昇すると磁化量は減少する。量子
力学においては、これらの事象は、スピン量子数
(I)に従つて１つの外部の磁界がある原子核がある
確率を以て設定され得る多くのエネルギ準位を生
じるものとして記述することができる。水素原子
即ち陽子の原子核はスピン量子数Ｉ＝1/2を有し、
このため１つの陽子はその磁気モーメントの方向
が外部の磁界と同じかあるいはこの方向と逆とな
るかのいずれかの２つのエネルギ準位において定
まる。これら２つのエネルギ準位の内、前者は更
に確率が高く、エネルギ準位の占拠率は所謂ボル
ツマン分布に従う。１つのエネルギ準位からの他
のエネルギ準位に移るためには、１つの原子核は
ある周波数の電磁波となる１つのエネルギ量子を
受取るかあるいはこれを与える。この電磁波の周
波数は、ある外部の磁界の強さに正比例するエネ
ルギ準位間の差によつて決定される。エネルギ交
換と関連するこの周波数はラーマー（Larmor）
周波数と呼ばれ、原子核と周囲との間のこのエネ
ルギ交換は核磁気共鳴現象と呼ばれる。核磁気共
鳴の原理については、例えば下記文献において取
扱われている。即ち、A.Abragam著「核磁気の
諸原理」（1961年、ロンドン、Oxford
University Press刊、およびC.P.Slichter著「磁
気共鳴の諸原理」（1981年、ベルリン、Springer
Verlag刊）である。
核は、０ではないインパルス・モーメント即ちス
ピンを有する。原子核はまた、そのスピンと共
に、その方向が原子核のスピン軸心と一致する磁
気モーメントを原子核に対して生じる正の電荷を
も有する。１つの原子核の磁気モーメントにより
生じる磁界は、磁気双極子モーメントの磁界と近
似させることができる。もし複数の原子核を有す
るある試料が静電磁界に置かれるならば、この原
子核の磁気モーメントは外部の磁界と平行に整合
しようとする傾向を有し、この試料は外部の磁界
と平行な正味の磁化状態が生じることになる。正
味の磁化量は、１つの試料における原子核の数お
よび外部の磁界の強さに比例する。原子核の配置
もまた原子核の熱的運動により擾乱され、その結
果磁化の程度もまた試料の温度によつて影響を受
けて、温度が上昇すると磁化量は減少する。量子
力学においては、これらの事象は、スピン量子数
(I)に従つて１つの外部の磁界がある原子核がある
確率を以て設定され得る多くのエネルギ準位を生
じるものとして記述することができる。水素原子
即ち陽子の原子核はスピン量子数Ｉ＝1/2を有し、
このため１つの陽子はその磁気モーメントの方向
が外部の磁界と同じかあるいはこの方向と逆とな
るかのいずれかの２つのエネルギ準位において定
まる。これら２つのエネルギ準位の内、前者は更
に確率が高く、エネルギ準位の占拠率は所謂ボル
ツマン分布に従う。１つのエネルギ準位からの他
のエネルギ準位に移るためには、１つの原子核は
ある周波数の電磁波となる１つのエネルギ量子を
受取るかあるいはこれを与える。この電磁波の周
波数は、ある外部の磁界の強さに正比例するエネ
ルギ準位間の差によつて決定される。エネルギ交
換と関連するこの周波数はラーマー（Larmor）
周波数と呼ばれ、原子核と周囲との間のこのエネ
ルギ交換は核磁気共鳴現象と呼ばれる。核磁気共
鳴の原理については、例えば下記文献において取
扱われている。即ち、A.Abragam著「核磁気の
諸原理」（1961年、ロンドン、Oxford
University Press刊、およびC.P.Slichter著「磁
気共鳴の諸原理」（1981年、ベルリン、Springer
Verlag刊）である。
核磁気共鳴の現象は、所謂連続波（持続波
CW）およびパルス法によつて研究されてきた。
パルス法はCW法よりも更に有効であることが発
見され、このため核磁気共鳴（NMR）分光学お
よび所謂核スピン像において用いられる。パルス
法においては、試料はラーマー周波数の電磁波パ
ルスを当てられ、その持続時間は外部の磁界の方
向に対する所要の角度（ν）にわたりある核磁気
試料がスピンを生じるように決定される。電磁パ
ルスの振幅および持続時間は、一般に角度（ν）
が90°の倍数となるように選定される。一般に用
いられるのは90°および180°のパルス等である。
励起作用の後の基礎磁界Boの方向から偏向され
る正味の磁気は、Boの方向付近のラーマー周波
数woで歳差運動を生じる。この状態は、その磁
気軸心が磁界Boの方向と直角をなすように試料
の外側にコイルを置くことにより確保することが
できる。この歳差運動状態を生じる正味の磁気は
前記コイル内で所謂FID（自由誘導減衰）信号を
誘起し、これがラーマー周波数を有しその振幅は
試料の核磁気の強さ即ち原子核の数および外部の
磁界の強さに比例する。
CW）およびパルス法によつて研究されてきた。
パルス法はCW法よりも更に有効であることが発
見され、このため核磁気共鳴（NMR）分光学お
よび所謂核スピン像において用いられる。パルス
法においては、試料はラーマー周波数の電磁波パ
ルスを当てられ、その持続時間は外部の磁界の方
向に対する所要の角度（ν）にわたりある核磁気
試料がスピンを生じるように決定される。電磁パ
ルスの振幅および持続時間は、一般に角度（ν）
が90°の倍数となるように選定される。一般に用
いられるのは90°および180°のパルス等である。
励起作用の後の基礎磁界Boの方向から偏向され
る正味の磁気は、Boの方向付近のラーマー周波
数woで歳差運動を生じる。この状態は、その磁
気軸心が磁界Boの方向と直角をなすように試料
の外側にコイルを置くことにより確保することが
できる。この歳差運動状態を生じる正味の磁気は
前記コイル内で所謂FID（自由誘導減衰）信号を
誘起し、これがラーマー周波数を有しその振幅は
試料の核磁気の強さ即ち原子核の数および外部の
磁界の強さに比例する。
励起状態の間、１つの原子核系は励起状態の高
周波電界から外部エネルギを受取り、励起の後こ
れをその周囲に与える。このエネルギの授与は、
外部のコイルによつて検出することができる干渉
性の電磁波として生じ得、あるいはエネルギは熱
的運動として試料の構造内に移動され得る。エネ
ルギ授与と関連して、試料の正味磁気量はその静
止値に戻る。この過程の性格は指数的なものであ
り、緩和時間T1を特徴とする。この緩和時間は
検査される対象物の組成に依存し、例えば、液状
物質のT1は比較的短く（数ミリ秒乃至数秒）、固
体物質のT1は長い（数分乃至数週間）。試料から
生じた電磁波の干渉性は、例えば検査される物質
の特性および外部の磁界の均質性により決定され
る比率で励起された後減衰する。その結果、緩和
時間T2＊（T2＊マーク付き）を特徴とする比率
で信号の指数的減衰をもたらすことになる。即
ち、 １／T2＊＝１／T2＋γ×ΔBo／（２×π） 但し、T2はある試料のスピン間の緩和時間、
γは磁気回転比、ΔBoはある試料における有極
磁界の異質性である。
周波電界から外部エネルギを受取り、励起の後こ
れをその周囲に与える。このエネルギの授与は、
外部のコイルによつて検出することができる干渉
性の電磁波として生じ得、あるいはエネルギは熱
的運動として試料の構造内に移動され得る。エネ
ルギ授与と関連して、試料の正味磁気量はその静
止値に戻る。この過程の性格は指数的なものであ
り、緩和時間T1を特徴とする。この緩和時間は
検査される対象物の組成に依存し、例えば、液状
物質のT1は比較的短く（数ミリ秒乃至数秒）、固
体物質のT1は長い（数分乃至数週間）。試料から
生じた電磁波の干渉性は、例えば検査される物質
の特性および外部の磁界の均質性により決定され
る比率で励起された後減衰する。その結果、緩和
時間T2＊（T2＊マーク付き）を特徴とする比率
で信号の指数的減衰をもたらすことになる。即
ち、 １／T2＊＝１／T2＋γ×ΔBo／（２×π） 但し、T2はある試料のスピン間の緩和時間、
γは磁気回転比、ΔBoはある試料における有極
磁界の異質性である。
前記の緩和時間T1ρは更に、励起する高周波電
界における核磁気の緩和時間であり、高周波電界
の位相が歳差状態にある核磁気の位相と同じかあ
るいは反対となるように、ターゲツトを延長した
ラーマー周波数の電磁波に曝すことにより測定す
ることができる。全ての上記緩和時間は原子核お
よびその活動状態の直接環境に依存する。前に指
摘したように、試料の物理的状態は、緩和時間に
影響を及ぼすのみならず、外部磁界の強さおよび
試料の温度も緩和時間を変化させる。水素の原子
核即ち陽子の医学的診断における有効度は主とし
て水の分子と切離せない柔い組織における水素の
余裕量に基づく。その極性の故に、水の分子は更
に色々な状態で異なる蛋白質鎖と自らを関連付
け、この関連性は多くの理由、例えばある組織に
対する病理学的な措置の故に変更される。緩和時
間およびその代替物については例えば下記の文献
において取扱われている。即ち、R.Damadianの
米国特許第3789832号および「健全な状態の生体
系の核磁気共鳴」（1980年６月、ロンドン、Phil
Trans Ｒ刊）である。
界における核磁気の緩和時間であり、高周波電界
の位相が歳差状態にある核磁気の位相と同じかあ
るいは反対となるように、ターゲツトを延長した
ラーマー周波数の電磁波に曝すことにより測定す
ることができる。全ての上記緩和時間は原子核お
よびその活動状態の直接環境に依存する。前に指
摘したように、試料の物理的状態は、緩和時間に
影響を及ぼすのみならず、外部磁界の強さおよび
試料の温度も緩和時間を変化させる。水素の原子
核即ち陽子の医学的診断における有効度は主とし
て水の分子と切離せない柔い組織における水素の
余裕量に基づく。その極性の故に、水の分子は更
に色々な状態で異なる蛋白質鎖と自らを関連付
け、この関連性は多くの理由、例えばある組織に
対する病理学的な措置の故に変更される。緩和時
間およびその代替物については例えば下記の文献
において取扱われている。即ち、R.Damadianの
米国特許第3789832号および「健全な状態の生体
系の核磁気共鳴」（1980年６月、ロンドン、Phil
Trans Ｒ刊）である。
医療における核磁気共鳴現象の利用に対する関
心は1970年代の初めに起つた。これは、R.
Damadianがその研究成果を発表して悪性腫瘍組
織の緩和時間T1が正常な組織のそれの２倍にも
達することを明らかにした時であつた。
心は1970年代の初めに起つた。これは、R.
Damadianがその研究成果を発表して悪性腫瘍組
織の緩和時間T1が正常な組織のそれの２倍にも
達することを明らかにした時であつた。
R.Damadianの米国特許第3789832号公報は、
ある組成の測定した緩和時間を集計された緩和時
間の値と比較し、然る後ある試料の可能性のある
悪性腫瘍について診断を下すことにより、悪性腫
瘍組織の識別を行なう方法を開示している。しか
し、近年の研究では、緩和時間の変化は特性の病
理学的条件に特定されないことが明らかになつ
た。しかし、一般的には、緩和時間が種々の苦痛
により容易に変化するものであり、従つて医療診
断において応用し得るものであると結論すること
ができる。米国特許第3789832号公報はまた、
NMRによる人体の検査のためのある種の走査手
段を開示している。しかし、この従来技術の解決
法は核スピン映像化装置と見做すことができな
い。核スピン映像化の基本的な概念については、
P.C.Lauterburの文献（P.C.Lauterbur著「自
然」、1973年刊、第242290号）において1973年に
P.C.Lauterburにより公刊されていた。この出版
物においは、彼はまた緩和時間T1のマツピング
の概念をもたらした。T1の測定のための所謂飽
和反復および反転反復列およびT2の測定のため
のスピン・エコー列を含む緩和時間測定のためい
くつかのパルス列が研究された。これらのパルス
列は、例えば下記の文献において取扱われた。即
ち、T.C.FarrarおよびE.D.Becker著「パルスお
よびフーリエ変換NMR−その理論と方法の導
入」（1971年、ニユーヨーク、Academic Press
社刊）である。
ある組成の測定した緩和時間を集計された緩和時
間の値と比較し、然る後ある試料の可能性のある
悪性腫瘍について診断を下すことにより、悪性腫
瘍組織の識別を行なう方法を開示している。しか
し、近年の研究では、緩和時間の変化は特性の病
理学的条件に特定されないことが明らかになつ
た。しかし、一般的には、緩和時間が種々の苦痛
により容易に変化するものであり、従つて医療診
断において応用し得るものであると結論すること
ができる。米国特許第3789832号公報はまた、
NMRによる人体の検査のためのある種の走査手
段を開示している。しかし、この従来技術の解決
法は核スピン映像化装置と見做すことができな
い。核スピン映像化の基本的な概念については、
P.C.Lauterburの文献（P.C.Lauterbur著「自
然」、1973年刊、第242290号）において1973年に
P.C.Lauterburにより公刊されていた。この出版
物においは、彼はまた緩和時間T1のマツピング
の概念をもたらした。T1の測定のための所謂飽
和反復および反転反復列およびT2の測定のため
のスピン・エコー列を含む緩和時間測定のためい
くつかのパルス列が研究された。これらのパルス
列は、例えば下記の文献において取扱われた。即
ち、T.C.FarrarおよびE.D.Becker著「パルスお
よびフーリエ変換NMR−その理論と方法の導
入」（1971年、ニユーヨーク、Academic Press
社刊）である。
核スピン映像化法は大まかに次の３つの種類に
分類することができる。即ち、(1)点映像化法、(2)
線映像化法および(3)容積映像化法である。点映像
化法においては、検査されるべき対象領域、即ち
相互にNMR信号を生じるための色々な技術的手
段により得られる点状の領域は被検体を移動させ
ることによりマツピングを行なう。単一点手法の
主な欠点は、これらの方法が遅く、従つて医療的
な映像法に適合しないことである。しかし、特殊
な構成によれば、この点映像化法は例えば全容積
映像化法によるよりも更に多くの組織情報を得る
ため使用することができる。単一点映像化法は、
例えば下記の文献に記載されている。即ち、
Tanaka等著「IEEE第66巻第11号」（1978年刊、
1582〜1583頁）、Damadianの西独特許公開公報
第2946847号、Moore等の米国特許第4025196号、
Abeの同第3932805号、Garroway等の同第
4021726号、Crooks等の同第4318043号、Young
の英国特許出願第GB2122753A号である。
分類することができる。即ち、(1)点映像化法、(2)
線映像化法および(3)容積映像化法である。点映像
化法においては、検査されるべき対象領域、即ち
相互にNMR信号を生じるための色々な技術的手
段により得られる点状の領域は被検体を移動させ
ることによりマツピングを行なう。単一点手法の
主な欠点は、これらの方法が遅く、従つて医療的
な映像法に適合しないことである。しかし、特殊
な構成によれば、この点映像化法は例えば全容積
映像化法によるよりも更に多くの組織情報を得る
ため使用することができる。単一点映像化法は、
例えば下記の文献に記載されている。即ち、
Tanaka等著「IEEE第66巻第11号」（1978年刊、
1582〜1583頁）、Damadianの西独特許公開公報
第2946847号、Moore等の米国特許第4025196号、
Abeの同第3932805号、Garroway等の同第
4021726号、Crooks等の同第4318043号、Young
の英国特許出願第GB2122753A号である。
速度の遅い単点映像化法と、Sepponenのフイ
ンランド（FI）国特許第64282号に記載される如
き速度の速い超音波映像化法を組合せることによ
り、単点映像化法も医療診断において用いること
ができる。
ンランド（FI）国特許第64282号に記載される如
き速度の速い超音波映像化法を組合せることによ
り、単点映像化法も医療診断において用いること
ができる。
線映像化法については、例えば下記の文献にお
いて記載されている。即ち、Moore等の米国特
許第4015196号、Sepponenのフインランド（FI）
国特許第58868号、Garroway等の米国特許第
4021196号、Crooks等の同第4318043号、
Hutchinson等の米国特許第4290019号である。
いて記載されている。即ち、Moore等の米国特
許第4015196号、Sepponenのフインランド（FI）
国特許第58868号、Garroway等の米国特許第
4021196号、Crooks等の同第4318043号、
Hutchinson等の米国特許第4290019号である。
この線映像化法もまた、医療用映像化法として
は速度が遅く、このためその応用はある特殊な場
合に限定される。
は速度が遅く、このためその応用はある特殊な場
合に限定される。
３次元の被検体の映像化法は、全容積映像化法
を用いることにより最も有効に用いられる。所謂
選択励起法によれば、被検体全体から検査すべき
対象領域に限定してNMRパラメータの分布の更
に正確なマツピングを行なうことが可能である。
選択励起法は、被検体において励起されるある対
象領域の面に対し直角をなす磁界勾配を励起し、
励起のための高周波パルスの周波数帯および勾配
を有する磁界の強さが所要の対象領域の幅と対応
するように前記パルスを変調することによつて行
なうことができる。対象領域を限定するための別
の方法は、下記の文献に記載される如きある一次
的な磁界勾配を用いることである。即ち、
Moore等の米国特許第4015196号である。連続す
る励起毎に勾配の方向が変化させられ、安定した
NMR信号のみがパルスの振幅が一定である面内
に生成されるように励起する高周波パルスにおけ
る勾配を用いることもまたこれまで公知である。
を用いることにより最も有効に用いられる。所謂
選択励起法によれば、被検体全体から検査すべき
対象領域に限定してNMRパラメータの分布の更
に正確なマツピングを行なうことが可能である。
選択励起法は、被検体において励起されるある対
象領域の面に対し直角をなす磁界勾配を励起し、
励起のための高周波パルスの周波数帯および勾配
を有する磁界の強さが所要の対象領域の幅と対応
するように前記パルスを変調することによつて行
なうことができる。対象領域を限定するための別
の方法は、下記の文献に記載される如きある一次
的な磁界勾配を用いることである。即ち、
Moore等の米国特許第4015196号である。連続す
る励起毎に勾配の方向が変化させられ、安定した
NMR信号のみがパルスの振幅が一定である面内
に生成されるように励起する高周波パルスにおけ
る勾配を用いることもまたこれまで公知である。
精度がかなり劣る方法としては、対象領域を規
定するための送受信コイルの幾何学的特性を用い
ることであるが、この方法は被検体のNMR分光
学的研究を要する時にのみ用いられた。この方法
の用法については、下記の文献において記載され
ている。即ち、Ackerman等著「Nature」283、
167（1980年刊）、Hasse等著「J.Magn.Reson.」
56（1984年刊、401〜412頁）、Bottomley等著
「Radiology」150（1984年刊、441〜446頁）であ
る。
定するための送受信コイルの幾何学的特性を用い
ることであるが、この方法は被検体のNMR分光
学的研究を要する時にのみ用いられた。この方法
の用法については、下記の文献において記載され
ている。即ち、Ackerman等著「Nature」283、
167（1980年刊）、Hasse等著「J.Magn.Reson.」
56（1984年刊、401〜412頁）、Bottomley等著
「Radiology」150（1984年刊、441〜446頁）であ
る。
全容積映像化法については、例えば下記文献に
記載されている。即ち、Lauterbur著「Nature」
242（1973年刊、190〜191頁）、Ernstの米国特許第
4070611号、Hutchison等の国際特許出願第
WO81／02788号、Sepponenのフインランド
（FI）国特許出願第824343号である。映像化法の
速度を向上させるためには、下記の文献に開示さ
れた方法を応用することができる。即ち、
Edelstein等の西独特許出願第2079463号、
Mansfieldの米国特許第4165479号、Hinshaw著
「物理論文集」48A第２号（1974年６月３日刊、
87〜88頁）、Likesの米国特許第4307343号であ
る。特に、注目に価する核スピン映像化法は所謂
フーリエ変換映像化法であり、その１つの態様に
ついては文献即ちErnstの米国特許第4070611号に
記載されている。この引用された方法における欠
点は、励起パルスの後に生じたFID信号の収集で
ある。収集されたFID信号の位相には、振幅は一
定であるが持続期間が変化する勾配パルスにより
１つまたは２つの直交する方向の位置情報が符号
化される。この方法の欠点は、例えば、種々の信
号を検出する度に検出モーメントが変化して有極
磁界Boの異質性に対して感度の大きな方法をも
たらす結果となり、従つてサンプル即ち試料と
T2もまた検出するべき信号に影響を及ぼすこと
である。Hutchison等の文献WO第81／02788号
は、磁界の勾配方向を変化させることによりある
種のスピン・エコーを生じるためのフーリエ変換
映像化法のある変更例を開示している。このスピ
ン・エコーは格納され、その位相はある読出され
た勾配の方向に対し直交する勾配パルスで符号化
され、この勾配パルスの振幅は種々の反復サイク
ル毎に変化する。スピン・エコーを生成する更に
望ましい方法は、最後の映像における基本磁界の
異質性の影響を補償することである。この方法の
用法については下記文献において記載されてい
る。即ち、Edelstein等のEP特許第91008号、
Bottomlly等の同第98426号、第18回Ampere会議
のHutchison等の記録集（1974年ノツチンガム）
およびSepponenのフインランド（FI）国特許出
願第824343号である。
記載されている。即ち、Lauterbur著「Nature」
242（1973年刊、190〜191頁）、Ernstの米国特許第
4070611号、Hutchison等の国際特許出願第
WO81／02788号、Sepponenのフインランド
（FI）国特許出願第824343号である。映像化法の
速度を向上させるためには、下記の文献に開示さ
れた方法を応用することができる。即ち、
Edelstein等の西独特許出願第2079463号、
Mansfieldの米国特許第4165479号、Hinshaw著
「物理論文集」48A第２号（1974年６月３日刊、
87〜88頁）、Likesの米国特許第4307343号であ
る。特に、注目に価する核スピン映像化法は所謂
フーリエ変換映像化法であり、その１つの態様に
ついては文献即ちErnstの米国特許第4070611号に
記載されている。この引用された方法における欠
点は、励起パルスの後に生じたFID信号の収集で
ある。収集されたFID信号の位相には、振幅は一
定であるが持続期間が変化する勾配パルスにより
１つまたは２つの直交する方向の位置情報が符号
化される。この方法の欠点は、例えば、種々の信
号を検出する度に検出モーメントが変化して有極
磁界Boの異質性に対して感度の大きな方法をも
たらす結果となり、従つてサンプル即ち試料と
T2もまた検出するべき信号に影響を及ぼすこと
である。Hutchison等の文献WO第81／02788号
は、磁界の勾配方向を変化させることによりある
種のスピン・エコーを生じるためのフーリエ変換
映像化法のある変更例を開示している。このスピ
ン・エコーは格納され、その位相はある読出され
た勾配の方向に対し直交する勾配パルスで符号化
され、この勾配パルスの振幅は種々の反復サイク
ル毎に変化する。スピン・エコーを生成する更に
望ましい方法は、最後の映像における基本磁界の
異質性の影響を補償することである。この方法の
用法については下記文献において記載されてい
る。即ち、Edelstein等のEP特許第91008号、
Bottomlly等の同第98426号、第18回Ampere会議
のHutchison等の記録集（1974年ノツチンガム）
およびSepponenのフインランド（FI）国特許出
願第824343号である。
文献、P.Brunnerの「Journal of Mag.Res.」
第33号、（1979年、83〜106頁）は、被検体の種々
の部位における一時的に連続する励起および検出
位相を指向することによる核スピン映像化法を用
いる３次元の被検体の検査の速度を向上させる方
法について開示している。これは、原子核の全体
の回復時間により生じる検査の期間が長くなるこ
とを避ける上で役立つ。
第33号、（1979年、83〜106頁）は、被検体の種々
の部位における一時的に連続する励起および検出
位相を指向することによる核スピン映像化法を用
いる３次元の被検体の検査の速度を向上させる方
法について開示している。これは、原子核の全体
の回復時間により生じる検査の期間が長くなるこ
とを避ける上で役立つ。
今日では、核スピン映像化法は、１つの被検体
の水素の分布およびある原子核の緩和時間T1お
よびT2の分布の状態をマツピングするために種
として用いられる。一方、緩和時間T1ρのマツピ
ングに用いることができる方法については公刊さ
れていない。この手法の説明としてはこれに必要
とされる強い高周波パルスであり、このパルスの
持続時間は比較的長い（数百ミリ秒）。映像化装
置に用いられる作動周波数のため、検査される人
体または実験動物の組織における高周波作用を吸
収することになり、その結果局部的な温度上昇を
招いて身体の危険を生じるおそれがある。しか
し、核スピン映像化法は比較的低い磁界強さ
（0.05Tより低い）で作動し得、使用される高周
波は2MHzより低く、当技術において公知の如く、
この低い高周波数の電軸波の周波数に対する作用
は人体の組織においてそれ程吸収されない。本発
明の方法およびこの方法を実施する装置は、人
体、樹木の幹体、または栄養物質の如く被検体の
緩和時間T1ρの分布のマツピングを行なうために
用いられる。
の水素の分布およびある原子核の緩和時間T1お
よびT2の分布の状態をマツピングするために種
として用いられる。一方、緩和時間T1ρのマツピ
ングに用いることができる方法については公刊さ
れていない。この手法の説明としてはこれに必要
とされる強い高周波パルスであり、このパルスの
持続時間は比較的長い（数百ミリ秒）。映像化装
置に用いられる作動周波数のため、検査される人
体または実験動物の組織における高周波作用を吸
収することになり、その結果局部的な温度上昇を
招いて身体の危険を生じるおそれがある。しか
し、核スピン映像化法は比較的低い磁界強さ
（0.05Tより低い）で作動し得、使用される高周
波は2MHzより低く、当技術において公知の如く、
この低い高周波数の電軸波の周波数に対する作用
は人体の組織においてそれ程吸収されない。本発
明の方法およびこの方法を実施する装置は、人
体、樹木の幹体、または栄養物質の如く被検体の
緩和時間T1ρの分布のマツピングを行なうために
用いられる。
本発明の方法およびこの方法と関連する装置に
ついては、図面と関連して以下に記述する。
ついては、図面と関連して以下に記述する。
所謂フーリエ変換映像化法を用いることによる
本発明の適用は、例えば第１図に示されるように
可能である。このため、励起パルスが消滅した直
後に所謂90°パルス（第１図における位相１）を
用いて被検体が励起されるが、被検体は励起パル
スの周波数に関して位相が＋90°または−90°だけ
ずれ、かつその振幅が歳差運動する原子核の位相
がこのパルスの位相に固定されるように選択され
た共鳴周波数パルスが当てられる。このことは、
パルス中の磁気成分の大きさが有極磁界の異質度
即ち検査を受ける物質固有の磁気の異質度を大幅
に超えることを意味する。このパルスの持続時間
は、回転磁界の方向における原子核全体の所要の
緩和の程度が所要の組織のコントラストを生じる
（位相２）ため時間がかかるように選択される。
このパルスの持続期間中、原子核の磁気は下式に
従う緩和状態を呈する。即ち、 MT＝MTOexp（−ｔ／T1ρ） 種々の組織の特徴を表わす緩和時間T1ρの値が
相互に異なるため、この差の効果は記録されつつ
ある信号の強さに適用することができる。緩和時
間の局部分布を見出すためには、フーリエ映像化
手法によれば、その振幅あるいはその時間積分が
種々の励起と信号の取上げサイクルとの間に変更
される磁界の勾配パルス（位相３）によつて記録
されるべき信号の最初の位相における位置の情報
の符号化を行なうことが必要である。スピン・エ
コーを生成するためには、所謂180°パルスがある
被検体に対して指向される（位相４）ことが望ま
しい。信号の取上げの期間中は、所謂読出された
勾配が１つの被検体に対して切換えられ、生成さ
れたスピン・エコーSEが記録される。位相３と
５の間の時間的遅れは、スピン・エコーの緩和状
態が緩和時間T1ρに従つてコントラストに対して
劣化させる影響を及ぼすことがないように、被検
体領域の物質の緩和時間T2と比較して短く保持
されねばならない。生成された映像に対する有極
磁界の異質性の影響は、前記の180°のパルスの一
時的な中間点からの位相３の最初の瞬間と位相５
の中間点の一時的な距離が等しくなるようにシー
ケンスのタイミングを選定することによつて最小
限度に抑えることができる。上記のパルスのシー
ケンスは、１つの映像を生じるために必要とする
情報を収集するため必要な同じ回数だけ反復さ
れ、反復回数間の遅れは位相６により記述され
る。
本発明の適用は、例えば第１図に示されるように
可能である。このため、励起パルスが消滅した直
後に所謂90°パルス（第１図における位相１）を
用いて被検体が励起されるが、被検体は励起パル
スの周波数に関して位相が＋90°または−90°だけ
ずれ、かつその振幅が歳差運動する原子核の位相
がこのパルスの位相に固定されるように選択され
た共鳴周波数パルスが当てられる。このことは、
パルス中の磁気成分の大きさが有極磁界の異質度
即ち検査を受ける物質固有の磁気の異質度を大幅
に超えることを意味する。このパルスの持続時間
は、回転磁界の方向における原子核全体の所要の
緩和の程度が所要の組織のコントラストを生じる
（位相２）ため時間がかかるように選択される。
このパルスの持続期間中、原子核の磁気は下式に
従う緩和状態を呈する。即ち、 MT＝MTOexp（−ｔ／T1ρ） 種々の組織の特徴を表わす緩和時間T1ρの値が
相互に異なるため、この差の効果は記録されつつ
ある信号の強さに適用することができる。緩和時
間の局部分布を見出すためには、フーリエ映像化
手法によれば、その振幅あるいはその時間積分が
種々の励起と信号の取上げサイクルとの間に変更
される磁界の勾配パルス（位相３）によつて記録
されるべき信号の最初の位相における位置の情報
の符号化を行なうことが必要である。スピン・エ
コーを生成するためには、所謂180°パルスがある
被検体に対して指向される（位相４）ことが望ま
しい。信号の取上げの期間中は、所謂読出された
勾配が１つの被検体に対して切換えられ、生成さ
れたスピン・エコーSEが記録される。位相３と
５の間の時間的遅れは、スピン・エコーの緩和状
態が緩和時間T1ρに従つてコントラストに対して
劣化させる影響を及ぼすことがないように、被検
体領域の物質の緩和時間T2と比較して短く保持
されねばならない。生成された映像に対する有極
磁界の異質性の影響は、前記の180°のパルスの一
時的な中間点からの位相３の最初の瞬間と位相５
の中間点の一時的な距離が等しくなるようにシー
ケンスのタイミングを選定することによつて最小
限度に抑えることができる。上記のパルスのシー
ケンスは、１つの映像を生じるために必要とする
情報を収集するため必要な同じ回数だけ反復さ
れ、反復回数間の遅れは位相６により記述され
る。
第２図は、所謂投影／再形成手法と関連する本
発明の方法の適用状態を示す概略図である。図示
された状態においては、被検体を最初に望ましく
は90°のパルス（位相１）により励起し、その後
原子核系がクランプ信号の作用下で上記の方法で
緩和することを許容する。生成されたFID信号
は、所要の方向の磁界勾配の影響下で記録される
（位相３）。所要の信号についてフーリエ変換を行
なうことにより、前記磁界の勾配の方向に関して
得られたものの投影が行なわれる。この操作のシ
ーケンスは、充分な回数の投射が収集されるま
で、前記の勾配の記録方向を同時に変更しながら
ある時間間隔で反復される（位相４）。この方法
により得られる利点は、信号が被検体のスピン間
の緩和状態の影響を全く受けないことである。
発明の方法の適用状態を示す概略図である。図示
された状態においては、被検体を最初に望ましく
は90°のパルス（位相１）により励起し、その後
原子核系がクランプ信号の作用下で上記の方法で
緩和することを許容する。生成されたFID信号
は、所要の方向の磁界勾配の影響下で記録される
（位相３）。所要の信号についてフーリエ変換を行
なうことにより、前記磁界の勾配の方向に関して
得られたものの投影が行なわれる。この操作のシ
ーケンスは、充分な回数の投射が収集されるま
で、前記の勾配の記録方向を同時に変更しながら
ある時間間隔で反復される（位相４）。この方法
により得られる利点は、信号が被検体のスピン間
の緩和状態の影響を全く受けないことである。
第３図は、スピン・エコーを用いることによ
り、投射／再形成法と関連する本発明の方法の適
用状態を示している。
り、投射／再形成法と関連する本発明の方法の適
用状態を示している。
第４図は、単一の極性の勾配パルスを用いるこ
とだけで文献Sepponenのフインランド（FI）国
特許出願第824343号に記載された如き本発明の適
用状態を示している。
とだけで文献Sepponenのフインランド（FI）国
特許出願第824343号に記載された如き本発明の適
用状態を示している。
第５図は、３次元の被検体の１つの輪切り形状
の領域のみを映像化することが目的である時に適
用された本発明の方法を示している。この場合に
は、前記の90°の励起パルスまたは前記のエコー
を形成する180°パルスのいずれか一方、もしくは
その両方が選択され、換言すれば、その持続期間
中被検体に対してその方向が映像化されるべき輪
切りの面に対し直角をなすある磁界の勾配が切換
えられる。
の領域のみを映像化することが目的である時に適
用された本発明の方法を示している。この場合に
は、前記の90°の励起パルスまたは前記のエコー
を形成する180°パルスのいずれか一方、もしくは
その両方が選択され、換言すれば、その持続期間
中被検体に対してその方向が映像化されるべき輪
切りの面に対し直角をなすある磁界の勾配が切換
えられる。
本発明の用途は、上記の実施態様に一切限定さ
れることなく、本発明の多くの変更例は頭書の特
許請求の範囲内に包含され得るものである。
れることなく、本発明の多くの変更例は頭書の特
許請求の範囲内に包含され得るものである。
第１図はフーリエ映像化法と関連する本発明の
方法の使用状態を示す図、第２図は投影−再形成
法と関連する本発明の方法の使用状態を示す図、
第３図は所謂スピン・エコーを生じるための投影
−再形成法と関連する本方法の使用状態を示す
図、第４図は特にSepponenのフインランド（FI）
国特許出願第824343号に記載される手法と関連す
る本方法の使用状態を示す図、および第５図は１
つの被検体の輪切り形状の領域のみがマツピング
される如き方法の使用状態を示す図である。
方法の使用状態を示す図、第２図は投影−再形成
法と関連する本発明の方法の使用状態を示す図、
第３図は所謂スピン・エコーを生じるための投影
−再形成法と関連する本方法の使用状態を示す
図、第４図は特にSepponenのフインランド（FI）
国特許出願第824343号に記載される手法と関連す
る本方法の使用状態を示す図、および第５図は１
つの被検体の輪切り形状の領域のみがマツピング
される如き方法の使用状態を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 検査されるべき対象物の選択された容積にお
けるNMR応答物質の空間分布と、該物質の核の
基準回転フレームの緩和時間（T1〓）とを決定す
るための装置において、 前記対象物の前記選択された容積に外部磁界を
印加するための手段と、 前記対象物の前記選択された容積における核を
第１の電磁パルスにより励起し、前記選択された
容積に前記外部磁界の方向に対して横方向に核磁
化を発生させるための手段と、 磁化成分が歳差状態の横方向磁化の方向と平行
であるように選択された位相を持ち且つ振動する
第２の電磁パルスを前記選択された容積に印加す
るようになされ、該第２の電磁パルスの期間に得
られる緩和が前記回転基準フレームにおいて生じ
ており且つ前記緩和時間（T1〓）によつて特徴付
けられる手段と、 選択された磁気共鳴映像化技術にしたがつて、
前記電磁パルスと順次付けられた磁界勾配パルス
を印加するための手段と、 前記核の濃度及び前記基準回転フレームでの緩
和時間（T1〓）に関連して前記選択された容積か
らNMR信号を収集するための手段と、 を具備し、前記のそれぞれの手段の動作を反復さ
せて前記回転フレームにおける緩和時間（T1〓）
を含むマツプを作成することを特徴とする装置。 ２ 前記第１の電磁パルスを印加するための手段
が、核磁化を前記外部磁界の方向から90度だけ傾
斜させるパルスを印加するようになされている特
許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 更に、異なる持続時間の第２の電磁パルスに
より、前記の各手段の動作シーケンスを反復し、
前記回転フレームにおける緩和時間（T1〓）の空
間分布のマツプを作成するようになされた特許請
求の範囲第１項記載の装置。 ４ 前記各手段の動作シーケンスが反復され、前
記磁界勾配パルスを印加するための手段が、該動
作シーケンスが反復される期間に該磁界勾配パル
スの方向を変更するようになされている特許請求
の範囲第１項記載の装置。 ５ 前記各手段の動作シーケンスが反復され、前
記磁界勾配パルスを印加するための手段が、該動
作シーケンスが反復される期間に該磁界勾配パル
スの方向を変更するようになされている特許請求
の範囲第３項記載の装置。 ６ 前記各手段の動作シーケンスが反復され、前
記磁界勾配パルスを印加するための手段が、
NMR信号の収集に先立つてある期間の間該磁界
勾配パルスを印加するようになされ、該磁界勾配
パルスが該勾配の振幅と前記期間の長さとに依存
する時間積分を有しており、前記各手段の動作シ
ーケンスが反復される期間に前記磁界勾配パルス
の時間積分が変更される特許請求の範囲第１項記
載の装置。 ７ 前記各手段の動作シーケンスが反復され、前
記磁界勾配パルスを印加するための手段が、
NMR信号の収集に先立つてある期間の間該磁界
勾配パルスを印加するようになされ、該磁界勾配
パルスが該勾配の振幅と前記期間の長さとに依存
する時間積分を有しており、前記各手段の動作シ
ーケンスが反復される期間に前記磁界勾配パルス
の時間積分が変更される特許請求の範囲第３項記
載の装置。 ８ 再集束する電磁界パルスを印加するための手
段、又は、前記磁界勾配パルスによつて作られた
磁界勾配の方向を逆転させてスピンエコー信号を
提供し、該スピンエコー信号を前記NMR信号と
して収集するための手段を更に備える特許請求の
範囲第１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI842292 | 1984-06-07 | ||
| FI842292A FI73321C (fi) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | Foerfarande foer kartlaeggning av de kaernmagnetiska egenskaperna hos ett undersoekningsobjekt. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614952A JPS614952A (ja) | 1986-01-10 |
| JPH0573414B2 true JPH0573414B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=8519214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60124069A Granted JPS614952A (ja) | 1984-06-07 | 1985-06-07 | 被検体の核磁気特性のマツピング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4743850A (ja) |
| JP (1) | JPS614952A (ja) |
| DE (1) | DE3519305A1 (ja) |
| FI (1) | FI73321C (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3618432A1 (de) * | 1986-05-31 | 1987-12-03 | Philips Patentverwaltung | Kernspintomographieverfahren |
| FI80795C (fi) * | 1988-07-01 | 1990-07-10 | Instrumentarium Oy | Foerfarande och anordning foer undersoekning av aemnens egenskaper. |
| DE3908392A1 (de) * | 1989-03-15 | 1990-09-20 | Bruker Medizintech | Verfahren zur lokalisierten magnetischen resonanz-spektroskopie (losy) und zur schichtselektiven anregung von transversalmagnetisierungen (slise) |
| DE3919052A1 (de) * | 1989-06-10 | 1991-01-03 | Kimmich Rainer | Verfahren und impulssequenzen zur tomographie, lokalisierten spektroskopie und relaxometrie auf der grundlage der magnetischen resonanz |
| US5302917A (en) * | 1993-02-12 | 1994-04-12 | Concorso James A | Linear amplifier circuit for audio equipment |
| US20040047443A1 (en) * | 2001-08-31 | 2004-03-11 | Bondoc Edwin L. | Electron capture by magnetic resonance |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5381288A (en) * | 1976-12-15 | 1978-07-18 | Nat Res Dev | Nuclear magnetic resonance method |
| JPS5520495A (en) * | 1978-07-20 | 1980-02-13 | Univ California | Method and apparatus for mapping atomic nuceus density within object by using nucear magnetic resonance |
Family Cites Families (1)
| 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 |
-
1984
- 1984-06-07 FI FI842292A patent/FI73321C/fi not_active IP Right Cessation
-
1985
- 1985-05-30 DE DE19853519305 patent/DE3519305A1/de not_active Withdrawn
- 1985-06-07 JP JP60124069A patent/JPS614952A/ja active Granted
-
1987
- 1987-09-17 US US07/097,253 patent/US4743850A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5381288A (en) * | 1976-12-15 | 1978-07-18 | Nat Res Dev | Nuclear magnetic resonance method |
| JPS5520495A (en) * | 1978-07-20 | 1980-02-13 | Univ California | Method and apparatus for mapping atomic nuceus density within object by using nucear magnetic resonance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI73321C (fi) | 1987-09-10 |
| FI842292A0 (fi) | 1984-06-07 |
| FI842292A (fi) | 1985-12-08 |
| JPS614952A (ja) | 1986-01-10 |
| FI73321B (fi) | 1987-05-29 |
| DE3519305A1 (de) | 1985-12-12 |
| US4743850A (en) | 1988-05-10 |
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