JPH0628651B2 - Ｎｍｒ分布決定方法及び装置 - Google Patents

Ｎｍｒ分布決定方法及び装置

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JPH0628651B2
JPH0628651B2 JP60266264A JP26626485A JPH0628651B2 JP H0628651 B2 JPH0628651 B2 JP H0628651B2 JP 60266264 A JP60266264 A JP 60266264A JP 26626485 A JP26626485 A JP 26626485A JP H0628651 B2 JPH0628651 B2 JP H0628651B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、均一な静磁場の存在する状態において複数の
順次の測定サイクル中に高周波電磁パルスにより核スピ
ンエコー信号を発生し、共鳴信号を準備期間中に条件付
けしかつ後続の測定期間中にサンプリングして一組のサ
ンプル信号を発生させ、前記一組のサンプル信号から変
換後にＮＭＲ（核磁気共鳴）分布画像を決定する検体の
領域におけるＮＭＲ分布決定方法に関する。
また本発明は、検体の領域におけるＮＭＲ分布を決定す
るため （イ）均一静磁場発生手段と、 （ロ）高周波電磁放射線発生手段と、 （ハ）傾斜磁場発生手段と、 （ニ）均一静磁場発生手段及び高周波電磁放射線発生手
段によって発生した共鳴信号の信号サンプルを導出する
サンプリング手段と、 （ホ）ＮＭＲ分布を計算するため信号サンプルを処理す
る処理手段と、 （ヘ）多数の共鳴信号を発生し、条件付けし、サンプリ
ングし、かつ信号サンプルを処理するため少なくとも前
記高周波電磁放射線発生手段、前記傾斜磁場発生手段、
前記サンプリング手段及び前記処理手段を制御する制御
手段と、少なくとも複数の測定サイクル中に基準信号サ
ンプルとして用いられるための、条件付けされていない
核スピン共鳴信号と を具える検体の領域におけるＮＭＲ分布決定装置に関す
る。
かかる方法及び装置は西ドイツ公開特許公報から既知で
あり、これに記載された方法では各測定サイクル中に１
行又は２次元（又は３次元）映像周波数マトリックスを
信号サンプルで満たし、このマトリックス全体が満たさ
れた後２次元（又は３次元）フーリエ変換により核磁化
の画像を形成することができる。かなりの解像度を有す
る画像（例えば、128×128ピクセル）が所望される場合
には、数分の測定期間が必要になる。検体が運動するか
又は移動する場合には、画像において欠陥または不鮮明
部が生じる。測定を人間の胴について行う場合呼吸（又
は心臓の）運動に起因する画像欠陥は避けることができ
ない。
上記欠陥は、たとえ全測定期間を２分の１以下に短縮で
きても特開昭59-68656号公報（特開昭58-165333号）に
記載された方法又は装置によっては除去できない。
本発明の目的は、測定中の検体の運動によって生じる欠
陥を少なくとも低減するＮＭＲ分布決定方法及び装置を
提供するにある。
かかる目的を達成するため本発明のＮＭＲ分布決定方法
は、同一傾斜磁場の存在する状態において毎回少なくと
も複数の測定サイクル中に条件付けされていない核スピ
ン共鳴信号を発生しかつサンプリングして基準信号サン
プルを求め、傾斜磁場の傾斜方向を検体の運動方向に合
致させ、然る後、発生した信号サンプルの変換中に基準
信号サンプルを使用して検体の運動の影響を減少させる
ことを特徴とする。
また本発明のＮＭＲ分布決定装置は、前記処理手段が基
準信号サンプルから周波数スペクトラムを決定する信号
変換手段と、少なくとも一つの周波数スペクトラムを蓄
積する蓄積手段と、上記決定された周波数スペクトラム
を前記蓄積手段に蓄積した周波数スペクトラムと比較す
る比較手段とを具え、前記比較手段が前記周波数スペク
トラムに関連する信号サンプルから導出すべき値を修正
するための修正係数を供給するよう構成したことを特徴
とする。
次に図面につき発明の実施例を説明する。
第１図は本発明のＮＭＲ（核磁気共鳴）分布決定方法の
測定サイクルを示す。高周波90°パルスP1を用いて均一
静磁場における物体のスピン核の磁気モーメントに前記
磁場の方向の周りで歳差運動を行わせて、共鳴信号F1
（FID信号）を発生させる。パルスP1に後続する準備期
間ｔｖ中に、高周波180°パルスP2を供給することによ
って発生させるべき核スピンエコー信号F2に対する条件
付けが各測定サイクル中に異なる強度を有する傾斜磁場
G1（ｘ，ｙ又はｚ方向における）によって行われる。こ
のようにして発生したエコー信号F2は準備期間ｔｖに後
続する測定期間ｔｍ中にサンプリングされる。測定期間
ｔｖ中には一定Ｇｘ傾斜磁場G2を印加する。測定期間ｔ
ｍ中に導出した信号サンプルは後述する本発明のＮＭＲ
分布決定装置の一部を構成する蓄積装置に蓄積する測定
期間ｔｍの経過後第２の高周波180°パルスP2′により
第２の核スピンエコー信号F2′が発生し、この第２核ス
ピンエコー信号は第１の180°パルスP2のために印加さ
れる条件付け傾斜磁場G1と反対の効果を有する傾斜磁場
G2′を180°パルスP2′の後に印加することにより条件
付けされていない状態に持ち来される。付加的な測定期
間ｔ′ｍ中に、一定傾斜磁場ＧＲ（本例では後述する如
くＧＸ傾斜磁場）の存在する状態において条件付けされ
ていないエコー信号F2′から基準信号サンプルを導出す
る。
条件付けされていない信号サンプルを得るための上記態
様に加えて、傾斜磁場G1の印加前に準備期間Ｔｖ中に信
号F1もサンプリングできることは明らかである。また条
件付けは順次測定サイクル中に測定期間ｔｖに対し異な
る値を使用することによっても行うことができる。
第２図は既知の装置（例えば、西ドイツ公開特許公報及
びオランダ国特許出願に記載された如き）において常用
されるテーブル１上に配置した検体３を示す。例えば人
間の胴につき測定を行う場合には、検体３が、例えば、
呼吸に起因して運動する。参照数字３は吐き出した後の
（排気後）の検体の運動状態を示し、参照数字３′は吸
い込んだ後（吸気後）の状態を示す（破線で）。図示の
如く運動は主にｘ方向において起こる。信号サンプルを
順次の測定サイクル中（測定期間ｔｍ中）に導出し、簡
単に処理した画像を形成するようにした場合、かかる画
像は上記運動に起因する欠陥及び不鮮明さによって影響
される。条件付けされていない核スピンエコー信号を、
例えば、排気状態（運動の）においてＧｘ傾斜磁場の存
在する状態で導出した場合、変換（一般にはフーリエ変
換）により第３図ａに示した如き周波数スペクトラムが
得られる。核スピンエコー信号Ｇｘ傾斜磁場の存在する
状態において測定されるから、導出した基準サンプルの
１次元フーリエ変換後に１次元周波数スペクトラムが得
られ、前記周波数スペクトラムの帯域幅はｘ方向におけ
る検体寸法の目安となる。Ｇｘ傾斜磁場の強度がｘの正
方向において増大すると仮定すると、スペクトラムにお
ける最低周波数ｆ０はテーブル１上で検体３が休止して
いる位置ｘ＝ｘ０に関連する（第２図及び第３図ａ参
照）。スペクトラムにおける最高周波数はテーブルとは
反対側の検体３の表示に関連する。検体の吸気状態３′
（第２図）においては周波数帯域が第３図ｂに示した如
く一層幅が広くなる。第３図ａ及びｂに示した周波数帯
域の上端において適切に規定された限定値を得るため、
強い共鳴信号を供給する物体５（例えば、水を満たした
容器）を検体３，３′上に配置する。周波数帯域を比較
することにより検体の運動する外側表面が変位する範囲
がわかり、外側表面及びテーブルとの接触面の間に存在
する層の変位量を、両方のスペクトラム（第３図ａ及び
ｂ）におけるいくつかの有意（認識可能）ピークを比較
することにより確立することができ、これを第３図ａ及
びｂの間の矢印により図的に示してある。上記比較から
検体３′（吸気状態）における異なる層の位置ｘ′と検
体３（排気状態）における同じ層の位置ｘとの間の関係
を（例えば、外挿法により）確立することができる。第
４図はかかる関係の例を示す。比較の目的のため第４図
には破線により直線ｘ＝ｘ′も示してある。周波数スペ
クトラムに含まれる検体３の運動に関するデータは種々
の態様で使用できる。一つの方法では、各測定サイクル
中に基準信号サンプルを導出し、このサンプル周波数ス
ペクトラムに変換する。これらスペクトラムから、測定
サイクル中に導出したサンプルが吸気状態の運動に関連
するか又は排気状態の運動に関連するか（又は中間の第
３状態に関連するか）を導出することができる。決定さ
れたスペクトラムに基づいて信号サンプルをサブグルー
プに分類し、サブグループから既知の方法の一つにより
副画像を形成するようにすることができる。副画像の一
つが“標準”である旨宣言され、他の副画像は吸気状態
又は排気状態のどちらが“標準”として選定されたかに
応じサブグループに関連する周波数スペクトラム及び
“標準”に関連するスペクトラムから導出した修正係数
を用いて伸張（ｘからｘ′へ）又は圧縮（ｘ′からｘ
へ）される。かかる伸長及び圧縮は種々の態様において
行うことができ、例えば、画像全体を直線的に横切って
行うか、又は一方の画像の半部を（ｘ方向において）擾
乱されない状態に保ちかつ他方の画像半部を直線的に横
切る動作を行わせるか、又は第４図に示した如く決定す
べき曲線を用いる非直線性動作を介して行うことができ
る。代案として（機械的）検出器によって検出される所
定振動状態（排気又は吸気状態に到達した場合複数個の
測定サイクル中のみ基準信号サンプルを導出するように
することもできる。その理由は、前記（２つの）運動状
態に到達した後、当該状態はある時間にわたり静止状態
に留まるのでこの期間中に導出されるすべての信号サン
プルが、１度だけ決定するを要する修正係数を介して修
正できる所定のサブグループに関連するからである。
第５図は本発明のＮＭＲ分布決定装置の処理装置を示
す。復調された各スピンエコー信号をアナログ・ディジ
タル・コンバータ11に供給し、このコンバータはディジ
タル化サンプル信号を入力ゲート13に供給する。アナロ
グ・ディジタル・コンバータ11及び入力ゲート13は中央
制御ユニット15から制御バス16を介して制御信号を供給
される。ディジタル信号サンプル制御バス16を介して中
央制御ユニット15の制御のもとに入力ゲート13からデー
タバス19を介してメモリ17へ転送される。基準信号サン
プルが同じ径路を辿ることは明らかである。メモリ17に
蓄積した基準信号サンプルは中央制御ユニット15により
取出して演算ユニット21に供給し、この演算ユニットに
おいて測定サイクルの基準信号サンプルの１次元フーリ
エ変換を行う。これによって得た周波数スペクトラムを
メモリ17の部分17′に蓄積する。このようにして決定さ
れた周波数スペクトラムを比較及び演算装置23により使
用して、メモリに蓄積した信号サンプルから同一運動状
態に関連するサブグループを形成する。演算ユニット21
によりこれらサブグループにつき１次元フーリエ変換を
２度おこなわてサブグループ当たり１つの２（又は３）
次元副画像を得るようにし、形成された少なくとも第１
の副画像をメモリ17に蓄積して最終的な総合画像に対す
る基礎とする。副画像は行形態又は列形態で形成される
から、他の副画像１次元フーリエ変換はｘ方向において
行うのが好適であり、然る後比較及び演算ユニット23か
ら得られた値（ｘ座標に依存）につきメモリ17の部分1
7′に蓄積した周波数スペクトラムを介してｘ座標の修
正を行う。修正後、決定された第１“標準”副画像の対
応する行の値（メモリ17から取出した）に修正された行
の値を加える。このようにして得た新たな値は再びメモ
リ17の同一位置に蓄積する。画像が完成した際、即ち第
１副画像及び標準化された副画像を合成した後表示装置
25上に表示することができる。
なお第１図に示した実施例では90°高周波パルス及び18
0°高周波パルスを使用したが、他のパルス（例えば、9
0°より小さい高周波パルス）を使用することもでき
る。第１図ではいわゆるスピンエコー方式を示したが本
発明の方法はスピンエコー方式に限定されず、核磁気共
鳴イメージングの分野において周知である種々の異なる
測定方法においても使用できることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法の測定サイクルを示す図、 第２図は測定中の検体の２つの運動状態を示す図、 第３図ａ及びｂは２つの運動状態における検体の周波数
スペクトラムを示す図、 第４図は検体の２つの運動状態の画像の座標関係を示す
図、 第５図は本発明装置の処理手段の実施例を示すブロック
図である。 １……テーブル、３……検体 ５……物体 11……アナログ・ディジタル・コンバータ 13……入力ゲート 15……中央制御ユニット 16……制御バス、17……メモリ 17′……メモリ17の部分 19……制御バス、21……演算ユニット 23……比較及び演算ユニット 25……表示装置

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】均一な静磁場の存在する状態において複数
    の順次の測定サイクル中に高周波電磁パルスにより核ス
    ピンエコー信号を発生し、共鳴信号を準備期間中に条件
    付けしかつ後続の測定期間中にサンプリングして一組の
    サンプル信号を発生させ、前記一組のサンプル信号から
    変換後にＮＭＲ分布画像を決定する検体の領域における
    ＮＭＲ分布決定方法において、付加的に少なくとも複数
    の測定サイクル中に条件付けされていない核スピン共鳴
    信号を発生しかつサンプリングして基準信号サンプルを
    求め、傾斜磁場の傾斜方向を夫々の基準信号測定値に合
    致させると共に検体の運動方向に合致させ、然る後、発
    生した信号サンプルの変換中に基準信号サンプルを使用
    して、検体の運動の状態を把握すると共に、決定された
    ＮＭＲ分布画像によって検体の運動の影響を減少させる
    ことを特徴とする検体の領域におけるＮＭＲ分布決定方
    法。
  2. 【請求項２】条件付けされていない核スピン共鳴信号を
    各測定サイクル中に発生しかつサンプリングする特許請
    求の範囲第１項記載のＮＭＲ分布決定方法。
  3. 【請求項３】測定サイクル中に求めた基準信号サンプル
    を用いて同一測定サイクルの信号サンプルを標準化し、
    然る後信号サンプルから導出した標準値からＮＭＲ分布
    画像を決定する特許請求の範囲第２項記載のＮＭＲ分布
    決定方法。
  4. 【請求項４】信号サンプルを導出しながら、基準信号サ
    ンプルを導出する際に印加する傾斜磁場と同一傾斜方向
    の測定傾斜磁場を印加する特許請求の範囲第１乃至３項
    中のいずれか一項記載のＮＭＲ分布決定方法。
  5. 【請求項５】信号サンプルを導出しながら、基準信号サ
    ンプルを導出する際に印加する傾斜磁場の傾斜方向に直
    角に延在する傾斜方向の測定傾斜磁場を印加する特許請
    求の範囲第１乃至３項中のいずれか一項記載のＮＭＲ分
    布決定方法。
  6. 【請求項６】基準信号サンプルを用いてすべての測定サ
    イクルの信号サンプルを検体の所定運動状態にそれぞれ
    関連する測定サイクルの少なくとも２つの信号サンプル
    サブグループにグループ分けし、然る後各信号サンプル
    サブグループから副画像を形成し、前記副画像を前記副
    画像に関連する測定サイクルの基準信号サンプルによっ
    て標準化し、然る後標準化した副画像を合成して単一画
    像を形成する特許請求の範囲第２項記載のＮＭＲ分布決
    定方法。
  7. 【請求項７】励振後及び共鳴信号の準備期間中の条件付
    け以前に基準信号サンプルを導出する特許請求の範囲第
    １乃至６項中のいずれか一項記載のＮＭＲ分布決定方
    法。
  8. 【請求項８】準備期間中に行われた条件付けに対する補
    正後に、180゜高周波パルスを介して形成した核スピンエ
    コー信号から基準信号サンプルを導出する特許請求の範
    囲第１乃至６項中のいずれか一項記載のＮＭＲ分布決定
    方法。
  9. 【請求項９】測定サイクル中に検体の少なくとも２つの
    所定の検出可能な運動状態に到達した場合基準信号サン
    プルを導出し、然る後測定サイクルの信号サンプルから
    前記所定の検出可能な運動状態に関連する少なくとも２
    つのサブグループを形成し、前記サブグループを用いて
    当該運動状態に関連する測定サイクルから基準信号サン
    プルを介して基準化した副画像を形成し、然る後前記副
    画像を合成して単一画像を形成する特許請求の範囲第１
    項記載のＮＭＲ分布決定方法。
  10. 【請求項１０】検体の領域におけるＮＭＲ分布を決定す
    るため （イ）均一静磁場発生手段と、 （ロ）高周波電磁放射線発生手段と、 （ハ）傾斜磁場発生手段と、 （ニ）均一静磁場発生手段及び高周波電磁放射線発生手
    段によって発生した共鳴信号の信号サンプルを導出する
    サンプリング手段と、 （ホ）ＮＭＲ分布を計算するため信号サンプルを処理す
    る処理手段と、 （ヘ）多数の共鳴信号を発生し、条件付けし、サンプリ
    ングし、かつ信号サンプルを処理するため少なくとも前
    記高周波電磁放射線発生手段、前記傾斜磁場発生手段、
    前記サンプリング手段及び前記処理手段を制御する制御
    手段と、少なくとも複数の測定サイクル中に基準信号サ
    ンプルとして用いられる、条件付けされていない核スピ
    ン共鳴信号と を具える検体の領域におけるＮＭＲ分布決定装置におい
    て、前記処理手段が基準信号サンプルから周波数スペク
    トラムを決定する信号変換手段と、少なくとも一つの周
    波数スペクトラムを蓄積する蓄積手段と、上記決定され
    た周波数スペクトラムを前記蓄積手段に蓄積した周波数
    スペクトラムと比較する比較手段とを具え、前記比較手
    段が前記周波数スペクトラムに関連する信号サンプルか
    ら導出すべき値を修正するための修正係数を供給するよ
    う構成したことを特徴とする検体の領域におけるＮＭＲ
    分布決定装置。
JP60266264A 1984-11-29 1985-11-28 Ｎｍｒ分布決定方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0628651B2 (ja)

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NL8403627 1984-11-29

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JPS61133850A JPS61133850A (ja) 1986-06-21
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