JPS59105550A - 核磁気共鳴による検査方法 - 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】 本発明は、核磁気共鳴（ｎｕａｌｅａｒ　ｍａｇｎ＠ｔ
ｉｃｒ＠５ｏｎａｎｅｅ　）　（以下これを［ＮＭＲＪ
と略称する）現象を利用して、被検体内における特定原
子核分布等を被検体外部より知るようにした核磁気共鳴
による検査方法に関するものである。

従来より、このようなＮＭＲを利用した検査装置として
、Ｘ＠ＣＴと同様な原理で、被検体の仮想輪切り部分の
プロトンを励起し、各プロジェクシ盲ンに対応するＮＭ
Ｒ共鳴信号を、被検体の数多くの方向について求め、被
検体の各位置におけるＮＭＲ共鳴信号強度を再構成法に
よって求めるものがある。

第１図は、このような従来装置における２次元（３） ＰＲ法と呼ばれている検査手法の一例を説明するための
動作波形図である。

この手法は、被検体に１はしめに第１図（ロ）に示すよ
うに２勾配磁場Ｇｚ＋と、（へ）に示すように細い周波
数スヘクトル（ｆ）のＲＦｌパルス　９Ｇ’パルｘ＞を
印加する。この場合、ラーモア角速度ω＝γ（Ｈｏ＋Δ
Ｇｚ）となる面だけのプロトンが励起され、磁化Ｍを第
２図（イ）に示すよりなωで同転する回転座標系上に示
せば、ｙ／軸方向に９０’向きを変えたものとなる。こ
こで、Ｈａは静磁場の大きさ、γは磁気回転比である。

続いて、第１図（ハ）、に）に示すようにＸ勾配磁場Ｏ
ｘとｙ勾配磁場Ｇｙを加え、これによりて２次元勾配磁
場を作り、（ホ）に示すよりなＮＭＲ共鳴信号を検出す
る。ここで、磁化Ｍは第２図（ロ）に示すように、磁場
の不均一性によって、”ｌ　Ｆ’面内で矢印方向に次第
に分散していくので、やがてＮＭＲ共鳴信号は減少し、
第１図（ホ）に示すように１時間経過して無くなる。こ
のようにして得られ九ＮＭＲ共鳴信号を７−リエ変換す
れば、！勾配磁場Ｇｘ、　ｙ勾配磁場Ｇ７により合成さ
れた勾配磁場と直（４） 角方向のグロジェクシ冒ンとなる。

以下、同じようにして、所定の時間τ′だけ待って、次
のシーケンスを繰り返す。各シーケンスにおいては、Ｇ
ｘ、Ｇｙを少しずつ変える。これによって、各プロジェ
クシ曹ンに対応するＮＭＲ共鳴信号を被検体の数多くの
方向について求めることができる。

ところで、このような２次元ＰＲ（ＰｒｏＪｏｃｔｌｏ
力Ｒｅｅｏｎ畠ｔｒｕｅｔｌｏｎ　）法と呼ばれている
手法、あるいは既に公知の２次元７−リエ変換法と呼ば
れている手法において、例えばＮＸＮ個のビクセルで構
成される２次元像を得る場合、Ｎ回のプロジェクシ冒ン
データが必要である。また、ＮＸＮＸＮの５次元像を得
ようとすれば、ＮＸＮと多数のプロジェクシ嘗ンデータ
が必要となり、２次元像を得る場合のＮ倍の時間がかか
る。そのうえに、計算機による５次元像再構成アルゴリ
ズムは非常に難しく、現在のところまだ完成していない
。

このような技術面の問題、および実用面がらして、多く
の時間を要して５次元像を得るよシは、必要な仮想輪切
り面（スライス面）を複数個、高速で得られる方が診断
には便利である。

ここにおいて、本発明の目的は、必要なスライス面を複
数個、同時に得ることのできる手法を提供しようとする
ものである。

本発明に係る方法は、被検体に２勾配磁場Ｇｚを印加し
ている下で、複数のサイドバンドを持った９０°パルス
の電磁波を印加し、被検体の複数個のスライス面を同時
に選択励起し、更に２勾配磁場Ｇ霊を印加して、各スラ
イス面からの核磁気共鳴信号を７−リエ変換して区別し
、各スライス面のそれぞれに対応する複数個の２次元像
を得るようにした点に特徴がある。

第５図は本発明の手法を実現するための装置の一実施例
の構成を示すブロック図である。図において、１は一様
静磁場ｎｏ（この磁場の方向を２方向とする）を発生さ
せるための静磁場用コイル、２はとの静磁場用コイル１
の制御回路で、例えば直流安定化電源を含んでいる。静
磁場用コイル１によって発生する磁束の密度１１ｏは、
０．１Ｔ程度であ秒、また均一度は１０−４以上である
ことが望ましい。

３は勾配磁場用コイルを総括的に示したもの、４はこの
勾配磁場用コイル３０制御回路である。

第５図（へ）は勾配磁場用コイル５の一例を示す構成図
で、２勾配磁場用コイル５１．ｙ勾配磁場用コイル５２
．３３、図示してないがｙ勾配磁場用コイル５２、５３
と同じ形であって、９０６回転して設置されるＸ勾配磁
場用コイルを含んでいる。この勾配磁場用コイル３は、
一様静磁場Ｈｏと同一方向磁場で、”＋　３’ｌ　Ｚ軸
方向にそれぞれ直線勾配をもつ磁場を発生する。６０は
制御回路４のコントローラである。

５は被検体に細い周波数スペクトルｆのＲＦパルスを電
磁波として与える励磁コイルで、その構成を第４図（ロ
）に示す。

６け測定しようとする原子核のＮＭＲ共鳴条件に対応す
る周波数（例えばプロトンでは、４２．６　ＭＨｚ／Ｔ
）の信号を発生する発振器で、その出力は、コントロー
ラ６０からの信号によって開閉が制御されるゲート回路
６１、パワーアンプ６２を介して励磁コイル５に印加さ
れている。７Ｆｉ被検体におけるＮＭＲ共（７） 鳴信号を検出するための検出コイルで、その構成は第４
図（ロ）に示す励磁コイルと同じで、励磁コイル５に対
して９００回転して設置されている。なお、この検出コ
イルは、被検体にできるだけ近接して設置されることが
望ましいが、必要に応じて、励磁コイルと兼」させても
よい。

７１は検゛出コイル７から得られるＮＭＲ共鳴信号（Ｆ
ＩＤ：ｆｒ＠ｅ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｓａａｙ　）
を増幅する増幅器、７２は位相検波回路、７３は位相検
波された増幅器７１からの波形信号を記憶するウェーブ
メモリ回路で、Ａ／Ｄ変換器を含んでいる。８はウェー
ブメモリ回路７５からの信号を例えば光ファイバで構成
される伝送路７４を介して入力し、所定の信号処理を施
して断層像を得るコンピュータ、９は得られた断層像を
表示するテレビジ躇ンモニターのような表示器である。

このように構成した装置の動作を、次に第５図〜第７図
を参照しながら説明する。

まず、はじめに、制御回路２は静磁場用コイル１に電流
を流し、被検体（被検体は各コイルの円（８） 筒内に設置される）に静磁場Ｈｏを与えた状態とする。

この状態において、コントローラ６ｏ＃−１ｉ１はしめ
に制御回路４を介して窓勾配磁場用コイル３１に電流を
流し、第５図（ロ）に示すように２勾配磁場６′を与え
る。また　Ｇｇ　／が与えられている下で、ゲート回路
６１を開とし、発振器６からの信号を増幅器６２を介し
て励磁コイル５に印加し、第６図に示す被検体ＨＢの、
各スライス面ｐ４．　ｐ２．　ｐ、・・・の２−モア周
波数に対応したサイドバンド周波数成分と持った９０６
パルスの電磁波を、第５図（イ）に示すように与える。

これによって、第６図の被検体ＨＢの２軸に直角なスラ
イス面ｐ１．　ｐ２．　ｐ３が同時に選択励起される。

続いて、２勾配磁場用コイル、Ｘ勾配磁場用コイル及び
ｙ勾配磁場用コイル３１．３２．　！５！５に電流を流
し、第５図（→、（ハ）、に）にそれぞれ示すように２
勾配磁場Ｇｚ、　　ｘ勾配磁場ＧＸ＋　　７勾配磁場Ｇ
ｙを与え、この下で各スライス面ｐ、、　ｐ２．　ｐ３
からの核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号）を、第５図（ホ）
に示すように検出する。なお、冨勾配磁場Ｇｘ’とａｔ
とは等しくてもよい。

コンピュータ８は、検出された第５図（ホ）に示すよう
なＮＭＲ信号を入力し、これをはじめにフーリエ変換す
る。ここで、第５図（ホ）に示すＮＭＲ信号は、第１図
に示した手法と異なり、２勾配磁場Ｇｚも印加されてい
る下で検出されたものであることから、フーリエ変換演
算を行なうことによって、各スライス面ｐ、、　ｐ２．
ｐ、に対応するデータを、第７図（７一リエ変換面にお
ける各面のプロジエクシ璽ン）に示すように分離するこ
とができる。

以下、同じようにして、所定の時間で′（熱平衡状態に
戻るまでの例えば１１程度の時間）だけ待って、次のシ
ーケンスを繰り返す。各シーケンスに信号を求めること
ができる。

コンピュータ８は、各スライス面の各プロジエクシ冒ン
データごとに、公知のＸ＠ＣＴと同様の像再構成演算を
行なうことによって、各スライス面Ｐ１．　Ｐ２．　Ｐ
３に対応する３種の２次元プロトン密度画像を得ること
ができる。なお、像再構成のための演算は、ひとつの計
算機で順次各スライス面Ｐ、。

ｐ２．ｐ、を得るようにしてもよいし、３個の計算機に
よってＰ−Ｐを同＾列して得てもよい。

５ このような手法によれば、被検体ＨＢの複数個のスライ
ス面に対応する複数個の２次元画像を、ひとつの２次元
像を得るのに必要なシーケンスを経て同時に得ることが
できる。従って、スライス面の数を多くすれば、５次元
像を得るための特別な再構成アルゴリズムを使用するこ
となく、５次元像を認識することができる。

なお、上記では本発明に係る手法を公知のＰＲ法と呼ば
れている手法に適用したものであるが、本発明に係る手
法は、スライス面を選択励起して２次元像を得る他のイ
メージング手法に同様にして適用することができる。

第８図は、本発明を公知の７−リエ変換法と呼ばれてい
る手法に適用した場合の動作波形図である。

ここでは、篤勾配磁場Ｇｗ’の下で複数のサイド（１１
） バンドを持った９０’パルスの電磁波を印加して、被検
体の複数個のスライス面を選択励起し、次にＸ勾配磁場
Ｇｘ１を所定時間ｔｘだけ印加して、磁化Ｍの位相をＸ
方向に目盛付し、その後、２勾配磁場Ｇｚとｙ勾配磁場
ＧＦを印加し、この下でＮＭＲ信号を検出するようにし
たものである。１７時間経過後、次の励起シーケンスを
繰り返す。この際、Ｉ勾配磁場Ｇｘｔ−巾加する時間ｔ
ｘ又はその大きさは公知の計算式に従って順次変更され
る。

第９図は、本発明を公知のスピン・ワープ法と呼ばれて
いる手法に適用した場合の動作波形図である。この手法
は、第８図に示した手法において、Ｘ勾配磁場ＧＸ１を
印加している所定時間ｔｘの期間、同時に第９図に）に
示すようにｙ勾配磁場Ｇｙ−を印加する点が異なってい
る。この場合、核磁気共鳴信号は、第９図（ホ）に示す
通シとなり、勾配磁場Ｇｚ。

Ｇ、＋を印加している下でのＮＭＲ信号をデータＥ、と
して検出する。１７時間経過後、次の励起シーケンスを
繰り返す。この際、Ｘ勾配磁場Ｇｘｆ印加する印加時間
ｔｘ又はその大きさは公知の計算式に従つ（１２） シーケンスに移行するのに、熱平衡状態に戻るまで７７
時間だけ待たなくてはならない。それ故に、Ｎ　＝　１
ｏｏ程度のプロジェクションデータを得ようとすれば、
τ′が例えば１１程度としても２分以上の長い時間を必
要とする。

この点を更に改良した手法の動作波形図を、第１０図〜
第１６図にそれぞれ示す。

第１０図は、第５図に示したＰＲ法において、印加する
電磁波として、はじめに複数のサイド／（ント。

を持りた９０’パルスの電磁波を印加し被検体を励起後
、１８０°パルスの電磁波を印加しエコー信号な作り、
このエコー信号が最大の時点で再び９０°）くルスの電
磁波を印加して磁化を熱平衡状態へ戻すようにし、以後
、このシーケンスを所定間隔で繰り返すようにしたもの
である。

第１１図は、第８図に示した７−リエ変換法において、
印加する電磁波として、はじめに複数のサイドバンドを
持った９０°ノシルスの電磁波を印加し被検体を励起後
、　１ｅｏ’パルスの電磁波を印加しエコー信号を作シ
、このエコー信号が最大の時点で再び９０°パルスの電
磁波を印加して磁化を熱平衡状態へ戻すようにし、以後
、このシーケンスを所定間隔で繰り返すよう圧したもの
である。

第１２図は、第９図に示したスピンワープ法において、
印加する電磁波として、鉱じめに複数のサイドバンドを
持った９０°パルスの電磁波を印加し被検体を励起後、
１８０°パルスの電磁波音印加しエコー信号を作り、こ
のエコー信号が最大の時点で再び９０°パルスの電磁波
を印加して磁化を熱平衡状態へ戻すようにし、以後、こ
のシーケンスを所定間隔で繰り返すようにしたものであ
る。

第１０図〜第１２図に示す手法は、いずれも複数のサイ
ドバンドを持った９０°パルス、１８０°パルス。

９０１１パルスの３種のパルス系列の電磁波圧よって、
磁化Ｍの向１！を強制的に変え、短時間で磁化Ｍを熱平
衡状態へ戻すようにしたもので、短時間で、多くのスラ
イス面の断層像を得ることができる。

第１５図及び第１４図社、いずれも印加する電磁波とし
て、はじめに複数のサイドバンドを持った９００パルス
の電磁波を印加して被検体を励起後、（１８０°）ｎの
パルス系列の電磁波を複数回繰り返しテ印加シスピンエ
コー列をつ（３１，９０°パルスの１回の励起で複数個
のデータを得ることができるようにしたものである。

ここで、第１５図はＰＲ法に適用した場合であり、第１
４図はフーリエ変換法に適用した場合である。

第１５図及び第１６図は、いずれもはじめに複数のサイ
ドバンドを持った９０°パルスの電磁波を印加して被検
体を励起後、勾配磁場を印加するとともにその極性を反
転させる動作を複数回繰り返してスピンエコー列をつ〈
シ、９０°パルスの電磁波による１回の励起で複数個の
データを得ることができるようにしたものである。

ここで、第１５図はｐｎ法に適用した場合であり、第１
６図はフーリエ変換法に適用した場合である。

第１５図〜第１６図に示す手法は、いずれも９０°パル
スの電磁波による１回の励起シーケンスによって複数個
のデータを得ることができるようにした（１５） もので、短時間で、多くのスライス面の断層像を得るこ
とができる。

以上説明したように、本発明に係る手法によれば、被検
体の複数個のスライス面に対応する複数個の断層像を高
速で同時に得ることができるもので、３次元像を容易に
認識することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置における２次元ＰＲ法と呼ばれている
検査手法の一例ｔｌ−説明するだめの動作波形図、第２
図は第１図の手法による磁化Ｍの方向を説明するだめの
説明図、第３図は本発明に係る手法を実現するための装
置の一例を示すブロック図、第４図（イ）は第３図装置
に用いられている勾配磁場コイルの一例を示す構成図、
（ロ）は同じく励磁コイルの一例を示す構成図、第５図
は本発明に係る手法のひとつを説明するための動作波形
図、第６図は本発明の手法による被検体の励起面を示す
説明図、第７図は検出された信号をフーリエ変換したプ
ロジェクシ習ンデータを示す説明図、第８図〜第１６図
は本発明の手法の他の例を示す動作波形図（１６） である。 １・・・静磁場用コイル、２・・・静磁場用コイル制御
回路、３・・・勾配磁場用コイル、５・・・励磁コイル
、６０・・・コントローラ、７・−・検出コイル、８…
コンピユータ。 Ｎ 国 ２６６− 叩 ＆ｃＪ　　　δ　　“ Σ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に一様静磁場を与えるとともに被検体に核
   磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印加し、被検体
   からの核磁気共鳴信号を得るようにした検査方法におい
   て、 前記被検体に２勾配磁場を印加しこの下で複数のサイド
   バンドを持った９０°パルスの電磁波を印加して被検体
   の複数個のスライス面を同時に選択励起し、次に１勾配
   磁場、ｙ勾配磁場を印加するとともに２勾配磁場を印加
   し、被検体からの核磁気共鳴信号をフーリエ変換するこ
   とによって前記複数個のスライス面にそれぞれ対応する
   複数個の信号に分離し、これらの複数個の信号をそれぞ
   れ演算処理して被検体の前記各スライス面に対応する複
   数個の２次元像を得るようにした核磁気共鳴による検査
   方法。
2. （２）勾配磁場として、Ｘ勾配磁場、ｙ勾配磁場。 ２勾配磁場を同時に印加し、この下で被検体からの核磁
   気共鳴信号を検出するようにし、各励起シーケンスごと
   に前記Ｘ勾配磁場及びｙ勾配磁場の大きさを少しづつ変
   えるようにした特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴
   による検査方法。
3. （３）　　勾配磁場として、Ｘ勾配磁場を印加後、次に
   ｙ勾配磁場、２勾配磁場を同時に印加し、この下で被検
   体からの核磁気共鳴信号を検出するようＫＬ、各励起シ
   ーケンスととに前記Ｘ勾配磁場の印加時間又は大きさを
   少しづつ変えるようにした特許請求の範囲第１項記載の
   核磁気共鳴による検査方法。
4. （４）勾配磁場として、Ｘ勾配磁場、ｙ勾配磁場を同時
   に印加後、次に１勾配磁場、露勾配磁場を同時に印加し
   、この下で被検体からの核磁気共鳴信号を検出するよう
   にし、各励起シーケンスごとに前記Ｘ勾配磁場の印加時
   間又は大きさを少しづつ変えるようＫした特許請求の範
   囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法。
5. （５）　　複数のサイドバンドを持った９０’パルスの
   電磁波を印加して複数個のスライス面を同時に選択励起
   後、１８０°パルスの電磁波を印加してエコー信号を作
   り、このエコー信号が最大の時２点で再びｇｏ（ｌパル
   スの電磁波を印加して磁化を熱平衡状態へ戻すようにし
   、以後このシーケンスを所定間隔で繰シ返すようにした
   特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法
   。
6. （６）複数のサイドバンドを持った９０’パルスの電磁
   波を印加して複数個のスライス面を同時に選択励起後、
   （１８０’）ｎのパルス系列の電磁波を複数回繰り返し
   て印加しスピンエコー列をつくり、前記９０°パルスの
   １回の励起で複数個のデータを得るようにした特許請求
   の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法。
7. （７）　　複数のサイドバンドを持った９００パルスの
   電磁波を印加して複数個のスライス面を同時に選択励起
   後、次に印加する勾配磁場の極性を反転させる動作を複
   数回繰シ返してスピンエコー列をつくり　ｑａＤパルス
   による１回の励起で複数個のデータを得るようにした特
   許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴による検査方法。