JPS5940151A - 核磁気共鳴映像法 - Google Patents

核磁気共鳴映像法

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Publication number
JPS5940151A
JPS5940151A JP57151095A JP15109582A JPS5940151A JP S5940151 A JPS5940151 A JP S5940151A JP 57151095 A JP57151095 A JP 57151095A JP 15109582 A JP15109582 A JP 15109582A JP S5940151 A JPS5940151 A JP S5940151A
Authority
JP
Japan
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magnetic field
gradient
axis
gradient magnetic
axis direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP57151095A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahisa Nishikawa
西川 隆久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Publication date
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Publication of JPS5940151A publication Critical patent/JPS5940151A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/483NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
    • G01R33/4833NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective excitation of the volume of interest, e.g. selecting non-orthogonal or inclined slices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

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】 この発明は、核磁気共”k4映像法に関し、さらに詳し
くは、被測定空間内の核スピン密度分布を3次元で検出
する核磁気共鳴映像法に関する。
従来、様々な核磁気共鳴映像法が提案されている。それ
らのほとんどは、被測定空間を11さの薄い層状の空間
とし、その層状空間の層の広がり方向での核スピン密度
分布を検出するものである。
つまり、従来の核磁気共鳴映像法のほとんどにおける一
連の測定手順は、被測定空間内の核スピン密度分布を2
次元で検出するものである。そこである物体内における
核スピン密度分布を3次元で知りたいときには、被測定
物体の一つの軸たとえば2軸に沿って上記厚さの薄い層
状の被測定空間を積み重ねるように相対移動させて測定
を繰返すことが必要である。
しかし、一連の測定手順を繰返すことは、測定の所要時
間を長くする欠点がある。
この発明は、上記欠点をなくすことを目的としてなされ
たもので、すなわち、3次元の核スピン密度分布を短時
間で得る核磁気共鳴映像法を提供するものである。
説明の都合」−1まず第1図および第2図を参照して従
来の核磁気共鳴映像法の復元投影法の一例について説明
すると、被測定物体は、被測定空間において強さが一様
な一様磁界1■下におかれている。ここで、2軸方向の
位置によって強さが変化する勾配磁界GZ と高周波励
起信号RFとを同時に印加すると〔第1図(IO2) 
)、2軸に垂直な厚さの薄い層状の被測定?ど間でスラ
イスされた被測定物体の部分で核磁気共鳴が起こる。層
の厚さつまり被測定空間の2軸方向の幅は、勾配磁界G
zの勾配の大きさgz と高周波励起信号R,Fの周波
数スペクトルとによって決まる。次に、Z軸に垂直な軸
方向たとえばY軸方向の位置により勾配fYで磁界の大
きさが変化する勾配磁界GYを所定時間TO印力[ルだ
後、その勾配磁界c+yの(d界の方向を逆転する〔第
1図(3)〕。そうすると、逆転前の勾配磁界GYの時
間TOについての積分値に逆転後の勾配磁界GYの積分
値が等しくなる時間T1においてスピンエコー信号Sが
観1測される〔第1図(4) )。この信号Sは、被測
定物体の前記スライス部分の全体からの核磁気共鳴信号
IL″IDの和であるが、勾配磁場GYによってY軸方
向の位置に応じた大きさの周波数偏移を受けているので
、周波数解析を行えば、Y軸方向における発生位置の弁
別ができる。つまり以上の測定手順により被測定物体の
前記スライス部分の核スピン密度分布のY軸への投影が
得られる。2輔を中心にY軸を回転させて上記測定手順
を繰返し、被測定物体に対して多数の角度から前記投影
を得れば、それらから前記スライス部分の2軸に垂直な
2次元における核スピン密度分布を得ることができる。
ところで勾配磁界GYは、たとえば第2図に示すように
一対のサドル形のコイル(la) (lb)ともう一対
のサドル形のコイル(2a) (2b)とを適切な間隔
I、だけ離して設置して図中矢印で示す方向又は矢印と
逆方向に電流を流すことにより得られるもので、Y軸方
向においてのみ勾配fyで磁界の大キさが変化するがX
軸および2軸方向については実質的に磁界の大きさの変
化はなく、たとえば第2図でG’YI 、 GY2 、
 Gysの大きさは同じである。
2軸を中心にY軸を回転させるのは、被測定物体に対し
て前記コイル(la) (lb) (2a) (2b)
を2軸の周りに機械的に相対回転させればよい。しかし
、より好ましくは、これらコイル(la) (lb) 
(2a) (2b)を2軸の周りに90°回転した位置
に、これらコイル(Ia) (lb) (2a) (2
b)と同様の勾配磁界GX発生用コイルを設けて、コイ
ル自体は回転させないで、勾配磁界GxとGYとの合成
磁界oxyを回転させる。
この意味で、Z軸に垂直な軸方向の位置により強度が変
化する勾配磁界を一般的にGXYで表わすこととし、そ
の勾配をfxyで表わすこととずろ。
さて、次に第8図および第4図を参!l(1シてこの発
明の核磁気共鳴映像法の復元投影法への一実施例につい
て説明する。
被測定物体を一様磁界H下において、勾配磁界GZ と
高周波励起信号TLFとを同時に・印加し〔第3図(1
)(2) )、Z軸に垂直な層状の被測定空間で被測定
物体をスライスし、そのスライス部分で核磁気共鳴を生
じさせるまでの手順においては、従来とほぼ同一である
。もつとも、スライス部分の厚さは、勾配磁界GZの勾
配の大きさgzを小さくするか高周波励起信号几FのJ
、’il波数スペクトルをブロードにするかによって、
従来より大きくとってもかまわない。
次に、2軸に垂直な軸方向たとえばYIIIlli方向
の位置により勾配gY−Zで磁界の大きさが変化すると
共に、その勾配gY−Zの大きさ自体が2軸方向の位置
により変化する勾配磁界GY−Zを所定時間1(、印加
する〔第8図(4)〕。このような勾配磁界OY、、−
Zは、第4図に示すように、一対のサドル杉二゛1イル
(8a)(3b)ともう一対のサドル形コイル(4aC
(4b)とを近接した間隔lで設置して図中矢印で示す
方向又は矢印と逆方向に電流を流すことで得られる。そ
こで第4図中Gy−zs 、 GY−Z2 、 Gy−
zsの順に磁界の大きさおよび勾配I Y−Zの大きさ
が大となっている。
次に、前記勾配磁界GY−Zと磁界の同きが逆であって
、Ylli1方向の位置により勾配yrで磁界の大きさ
が髪化する勾配磁界GYを印加する〔第4図(3)〕。
これは従来のサドル形コイル(1aX1b)(2a)(
2b)に第4図矢印の方向又は矢印と逆方向に電流を流
すことで得られる。
前述したように、スピンエコー信号は、勾配磁界GY−
Zの時間1(、についての積分値と勾配磁界GYの積分
値とが等しくなる時間に観測される。ところが、勾配磁
界GY−7,は2軸方向の位置により大きさが異なり、
一方勾配磁界GYは2軸方向の位置によっては大きさが
変化しない。そこでzIIIl11方向の位置により上
記積分値が等しくなる時間が異なることによって、結局
、2軸方向の位置の異なる部分からのスピンエコー信号
81.82. Sgは、異なる時間tl、 t2. t
Bに観測されることになる〔第3図(5)〕。
サンプリング時1?liをずらせることによってスピン
エコー信号81.82.8gを別個にとらえれば、2軸
方向における信号の発生位置の弁別が可能である。また
、従来と同様に各信号81.82.8Bに一ついて周波
数解析を行えばY軸方向における発生位置の弁別が可能
であり、Z ll’lllを中心にY軸を回転させて多
数の投影を得れば2軸方向に垂直な2次元における核ス
ピン音度が各信号SR,82,8Bについて得られる。
すなわち換言すれば、スライス部分を移動することなく
、3次元的な核スピン密度分布を得ることができる。
第8図(2)に示す斜線部の勾配磁界()Zは、核スピ
ンの位相調整のために印加するもので、後でさらに説明
する。
第5図および第6図は、従来の方法とこの発明の方法と
をコンピュータ・シミュレーションにより比較したもの
である。第5図は、従来の方法によるものをあられして
おり、核磁気共鳴信号f’(t)は、次のように表現さ
れる。
一方、@6図は、この発明の方法によるものをあられし
ており、核磁気共鳴信号f(t)は、次のように表現さ
れる。
ただし、(1)式および(II)式において、(a) 
 直交座標系でCL z□)、(+)、 ’10r、(
:0. xo)で囲まれtHR1<分向で核磁気共鳴が
同時に起こっているものとする。
(b)  ji’yはy=1における勾配磁界GYの大
きさで、GY = f Y ”J 。
(c)  Δyy−zはz−1,y−1における勾配磁
界GY−Zの大きさで% Gy−z=5Fy−zf=Δ
fy−zozoy。
(ω t′は、第1図のTO又は第8図の1(、の期間
において有効な時間。tは、t′の後に有効になる貼′
間で、t 十t = tである。
(1)式のf(t)は、i′!らに次のように表現され
る。
こσバ曲式のf(シ)を描けば、第5図のようになる。
一方、(11)式のカッコ内の@1゛項は勾配磁界GY
−Zによる効果をあられし、第2項は勾配磁界GYによ
る効果をあられし、また第8項は位相調整のための勾配
磁界心の効果倉あられしている。勾配磁界G′zは、勾
配、H=Δgy−z−yoでzIllL11方向に大き
さが変化する勾配磁界であるから、従来の2軸方向の位
置によって強さが変化する勾配磁界GZと同様にして発
生させることができる。
(11)式は、さらに次のように表現される。
・・・Qv) この伶式のf(t)を描けば、第6図のようになる。
第5図と第6図とを比較すれば、明らかにこの発明の方
法が信号を長時間継続的に得られていることが判る。
この発明の方法を実施する装置としては、従来装置にさ
らにサドル形コイル(8a) (8b) (4a) (
4b)を追加した第4図に示すものを代表例として挙げ
ることができ、2軸を中心にY軸を回転させるのは、被
測定物体に対してコイルを機械式に相対回転させればよ
い。しかし、より好ましくは、前述したように、これら
コイルと同様の勾配磁界GX−ZX−用コイルを設けて
、コイル自体は回転させないで、勾配磁界GY−ZとG
X−Zとの合成磁界c+xy−zを回転させる。この意
味で、2軸に垂直な軸方向の位置により成る勾配で強さ
が変化し、かつその勾配の大きさ自体がz +l;at
方向の位置により変化する勾配磁界を一般〔6にGXY
−Zで表わすこととし、その勾配をIXY−Zで表わす
こととする。
この発明の方法は、スピンエコー信−号を利用するNM
几映像法のすべてに適用することができる。
ずなオ〕ち、スピンエコー信号を得るためにスピンの位
相をばらばらにするべく励起後の所定期間に印加する勾
配磁界として、スライス部分の面内に在る1つの軸方向
の位置に応じて成る勾配で強さが変化すると共にその勾
配の大きさ自体かスライス部分の厚さ方向の位置により
変化する勾配磁界を用いればよいのである。これにより
、スピンエコー信号が観測される時間によってスライス
部分の厚み方向におCjる信号発生位置を弁別できるよ
うになり、3次元的な核スピン密度分布を得られるよう
になる。
第7図に、その具体例としてスピンワープ法にこの発明
を適用した場合を示す。まず期間lにおいて高周波励起
信号RFと勾配磁界Gz とにより、2軸に垂直なスラ
イス部分内で核スピンが励起される。期間2の勾配磁界
GX−Zと期間3の勾配磁界C+Xとによりスピンエコ
ー信号81. s2. s8が得られるが、勾配磁界G
X−ZはX軸方向の位置により成る勾配で磁界の強さが
変化すると共にその勾配の大きさが2軸方向の位置によ
り変化する磁界であり、一方、勾配磁界GXは従来と同
様にX軸方向の位置により磁界の強さが変化するがZ軸
方向の位置によっては変化しない磁界であるので、先述
したと同様に、スピンエコー(i!”t Ss 、 8
2.88の観測される時間で2軸方向における信号発生
位置の弁別ができる。勾配磁場GYの大きさを変えて測
定を繰返し、XY面での核スピン密度分布を得ることは
従来と同様である。そこで結局、8次元的な核スピン密
度分布が得られるこ2・になる。
以上の説明から理解されるように、この発明の核磁気共
鳴映像法は、2軸方向の位1〆tにより強度が変化する
勾配磁界Gzの下に置いた被測定物体に高周波励起信号
を印加し、次いでスピンエコー信号を利用するために2
軸に垂1αな軸方向の位置により勾配yXYで強度が変
化する勾配磁界GXYを加える核磁気共鳴映像法におい
て、勾配磁界Gxyとして、2軸方回の位置に応じて勾
配yXY−Zの大きさが変化する勾配磁界Gxy−zを
用い、これによってZ 1111方向における信号発生
位置に応じてスピンエコー信号の観測時刻をすらしうる
ようにしたことを特徴とするものである。そしてこれに
より、従来の核磁気共鳴映像法で2次元の核スピン密度
分布を得ることを繰返して3次元的な核スピン密度分布
を得ることに比較し、大幅に短縮した時間で3次元的な
核スピン密度分布を得られるようになる。
なお、2軸方向の信号発生位置の弁別をする必要がない
楊合すなわち1つのスライス部分の2次元的な核スピン
密度う〕布を得るだけの場合に、この発明の方法を適用
′すれば、従来よりも長時間NMR信号を観測できるこ
とになるから、S/N比が向上し、分Ph能の高い、高
品質の映像を得られる効果かある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の核磁気共鳴映像法の復元投影法の一例を
説明する信号タイムチャート図、第2図は従来の核磁気
共鳴映像装置の勾配磁界発生コイルの一構成例を示す模
式図、第8図はこの発明の核磁気共鳴映像法の復元投影
法への一実施例を説明する信号タイムチャート図、第4
図はこの発明の核磁気共鳴映像法を実施する装置の勾配
磁界発生コイルの一構成例を示す模式図、第5図は従来
の核磁気共鳴映像法によるスピンエコ・−信号c)コン
ピュータ・シミュレーション図、第゛6図はこの発明の
核磁気共鳴映像法によるスピンエコー信号のコンピュー
タ・シミュレーション図、第7図はこの発明の核磁気共
鳴映像法のスピンワープ法への一実施例を説明する信号
タイムチャート図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、z軸方向の位置により強度が変化する勾配磁界GZ
    O下に1に1いた被測定物体に高周波励起信号を印加し
    、次いでスピンエコー信号を利用するために2軸に垂直
    な軸方向の位1dにより勾配fxyで強度が変化する勾
    配磁界GXYを加える核磁気共I!(@映像法において
    、 勾配磁界GXYとして、2軸方向の位置に応じて勾配f
    xy−zの大きさが変化する勾配磁界GXY−Zを用い
    、これによって2軸方向における信号発生位置に応じて
    スピンエコー信号の観測時刻をすらしうるようにしたこ
    とを特徴とする核磁気共鳴映像法。
JP57151095A 1982-08-30 1982-08-30 核磁気共鳴映像法 Pending JPS5940151A (ja)

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JP57151095A JPS5940151A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 核磁気共鳴映像法

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JP57151095A JPS5940151A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 核磁気共鳴映像法

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ID=15511221

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JP57151095A Pending JPS5940151A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 核磁気共鳴映像法

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JP (1) JPS5940151A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6470031A (en) * 1987-08-19 1989-03-15 Philips Nv Magnetic resonance apparatus including improved coil system for inclined magnetic field
JPH02144038A (ja) * 1988-11-28 1990-06-01 Shimadzu Corp Mrイメージング法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6470031A (en) * 1987-08-19 1989-03-15 Philips Nv Magnetic resonance apparatus including improved coil system for inclined magnetic field
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