JPS60168042A - Νｍｒスペクトルの測定方法 - Google Patents
Νｍｒスペクトルの測定方法Info
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- JPS60168042A JPS60168042A JP59024116A JP2411684A JPS60168042A JP S60168042 A JPS60168042 A JP S60168042A JP 59024116 A JP59024116 A JP 59024116A JP 2411684 A JP2411684 A JP 2411684A JP S60168042 A JPS60168042 A JP S60168042A
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
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- G—PHYSICS
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- 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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は核磁気共鳴（Ｎ Ｍ Ｒ）現象を利用して生体
の生化学的、あるいは代謝に関する情報の体内分布を測
定するに好適な、いわゆる高分解能ＮＭＲスペクトルの
測定方法に関するものである。
の生化学的、あるいは代謝に関する情報の体内分布を測
定するに好適な、いわゆる高分解能ＮＭＲスペクトルの
測定方法に関するものである。
１９４６年にＦ 、 Ｂ １ｏｃｈおよびＥ 、 Ｐ
ｕｒｃｅｌｌによりそれぞれ独立に発見されたＮＭＲ現
象は、以後、物質の構造解析を始めとして、物理、化学
の分野で不可欠な分析手段となっている。
ｕｒｃｅｌｌによりそれぞれ独立に発見されたＮＭＲ現
象は、以後、物質の構造解析を始めとして、物理、化学
の分野で不可欠な分析手段となっている。
このＮ Ｍ Ｒ現象を利用して、生体内の代謝情報を測
定するには、従来、表面コイル法（Ｊ、Ｊ、Ｈ。
定するには、従来、表面コイル法（Ｊ、Ｊ、Ｈ。
Δｃｋｅｒｍｏｎ ｅｔ、 ａｌ、、Ｎａｔ、ｕｒｅ
２８３，１６７、（＋９８０））、あるいは、フィール
ド・プロファイリング法（Ｇ、Ｅ。
２８３，１６７、（＋９８０））、あるいは、フィール
ド・プロファイリング法（Ｇ、Ｅ。
Ｇｏｒｄｏｎ ｅ＋： 、ａｌ、、 Ｎａｔｕｒｅ ２
８ユ、７３６． （１９８０） ’）によりＰの局所的
ＮＭＲスペクトルを測定するという方法が用いられて来
た。
８ユ、７３６． （１９８０） ’）によりＰの局所的
ＮＭＲスペクトルを測定するという方法が用いられて来
た。
前者の方法は、コイルの検出感度をコイルに近い球状の
特定領域に限定することにより、特定の領域のみの核ス
ピンを励起、検出して空間選択性を持たせているもので
ある。また、後者の方法は静磁場強度にプロファイルを
付けることにより。
特定領域に限定することにより、特定の領域のみの核ス
ピンを励起、検出して空間選択性を持たせているもので
ある。また、後者の方法は静磁場強度にプロファイルを
付けることにより。
特定の領域のみに共鳴が起こるようにして空間選択性を
持たせているものである。
持たせているものである。
しかしながら、上記両方法には、単位時間当たりの測定
の効率が悪いという問題と、被測定領域を限定する精度
が低いという問題があった。更に、」二記両方法におい
ては、スペクトルのペースラインに非常に幅広の成分が
重畳するため、これを適切なデータ処理により除去する
必要があった。
の効率が悪いという問題と、被測定領域を限定する精度
が低いという問題があった。更に、」二記両方法におい
ては、スペクトルのペースラインに非常に幅広の成分が
重畳するため、これを適切なデータ処理により除去する
必要があった。
本発明は」１記事情に鑑みてなされたもので、その目的
どするところは、従来のＮ Ｍ Ｒスペクトルの測定方
法における」二連の如き問題を解消し、測定効率が高く
、被測定領域の限定精度を向、］二させることが可能な
ＮＭＲスペクトルの測定方法を提供することにある。
どするところは、従来のＮ Ｍ Ｒスペクトルの測定方
法における」二連の如き問題を解消し、測定効率が高く
、被測定領域の限定精度を向、］二させることが可能な
ＮＭＲスペクトルの測定方法を提供することにある。
本発明の要点は、被検体の特定断面の選択励起を行い、
上記特定断面内からの信号をまとめて計測し、３次元フ
ーリエ変換を用いて２つの直交する磁場勾配により上記
特定断面内の２次元的位置情報を分離し、更に、残りの
１次元に被測定核種の化学シフトあるいは間接スピン−
スピン相互作用の情報を展開するようにした点にある。
上記特定断面内からの信号をまとめて計測し、３次元フ
ーリエ変換を用いて２つの直交する磁場勾配により上記
特定断面内の２次元的位置情報を分離し、更に、残りの
１次元に被測定核種の化学シフトあるいは間接スピン−
スピン相互作用の情報を展開するようにした点にある。
例えば、被検体の特定面を（ＮＸｘＮＹ）のマトリクス
に分解し各位置における３１ｐのＮＭＲスペクトルを測
定する場合、前述のフィールド・プロファイリング法に
より」１記特定面上の各位置について個別にスペクトル
を測定する場合に比較して、」二連の如く上記特定面内
の信号をまとめて計測することによ゛す、測定時、間は
ｌ ／（ＮＸＸ ＮＹ比ｍ度ニ短縮される。表面コイル
法では、体表面の測定に限定すれば、本方法と同程度の
測定時間で同様の測定が可能であるが、体内深部の測定
は実際上必要不可欠であり、本方法との単純な比較は困
難である。
に分解し各位置における３１ｐのＮＭＲスペクトルを測
定する場合、前述のフィールド・プロファイリング法に
より」１記特定面上の各位置について個別にスペクトル
を測定する場合に比較して、」二連の如く上記特定面内
の信号をまとめて計測することによ゛す、測定時、間は
ｌ ／（ＮＸＸ ＮＹ比ｍ度ニ短縮される。表面コイル
法では、体表面の測定に限定すれば、本方法と同程度の
測定時間で同様の測定が可能であるが、体内深部の測定
は実際上必要不可欠であり、本方法との単純な比較は困
難である。
また、信号の空間選択性に関しても、選択励起を行うこ
とにより被測定領域を正確に限定することが可能となる
ばかりでなく、該被測定領域のサイズを任意に指定でき
るという利点を有することになる。なお、前記ベースラ
インの問題も、選択励起を行うことにより著しく軽減さ
れる。
とにより被測定領域を正確に限定することが可能となる
ばかりでなく、該被測定領域のサイズを任意に指定でき
るという利点を有することになる。なお、前記ベースラ
インの問題も、選択励起を行うことにより著しく軽減さ
れる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例であるＮＭＲスペクトル測定
装置の構成を示すブロック図である。図ニ’！；イテ、
１は処理袋［（ＣＰＵ）、２はシーケンサ、３は送（Ｑ
系、４は受信系、５は静磁場発生用磁石、６は磁場勾配
発生系、７は信号処理系を示している。
装置の構成を示すブロック図である。図ニ’！；イテ、
１は処理袋［（ＣＰＵ）、２はシーケンサ、３は送（Ｑ
系、４は受信系、５は静磁場発生用磁石、６は磁場勾配
発生系、７は信号処理系を示している。
１−、記処理装置１はシステム全体のコントロールをイ
ｊう機能を有するものである。また、シーケンサ２は本
実施例の動作に必要な種々の命令を以下に述べる各装置
に送る機能を有するものである６上記命令に従って、送
信系３から被検体Ｍ中の特定の核種を共鳴させるために
、種々の高周波磁場（１−１１）が、磁場勾配発生系６
からは種々の磁場勾配の系列が、被検体Ｍに巻かれたコ
イルを通して核スピン系に印加される。
ｊう機能を有するものである。また、シーケンサ２は本
実施例の動作に必要な種々の命令を以下に述べる各装置
に送る機能を有するものである６上記命令に従って、送
信系３から被検体Ｍ中の特定の核種を共鳴させるために
、種々の高周波磁場（１−１１）が、磁場勾配発生系６
からは種々の磁場勾配の系列が、被検体Ｍに巻かれたコ
イルを通して核スピン系に印加される。
受信系４は上記励起に対応して被検体Ｍから発生するＮ
ＭＲ信号を位相敏感検波（Ｐ Ｓ Ｄ）等を行ってＦＴ
Ｄ信号を取出し、これをＡ／Ｄ変換して次段の信号処理
系７に送る機能を有するものである。信号処理系７はフ
ーリエ変換等の処理を行い被検体Ｍの特定断面内の各画
素の位置における高分解能ＮＭＲスペクトルを表示する
機能を有するものである。
ＭＲ信号を位相敏感検波（Ｐ Ｓ Ｄ）等を行ってＦＴ
Ｄ信号を取出し、これをＡ／Ｄ変換して次段の信号処理
系７に送る機能を有するものである。信号処理系７はフ
ーリエ変換等の処理を行い被検体Ｍの特定断面内の各画
素の位置における高分解能ＮＭＲスペクトルを表示する
機能を有するものである。
このスペク１ヘルは１例えば、第２図に示す如く、縦軸
に各化学種の相対量を示すものである。また、」１記高
分解能ＮＭＲスペクトルの代りに、特定の化学種を指示
してその化学種の２次元分布を表示することもＩｉ丁能
である。
に各化学種の相対量を示すものである。また、」１記高
分解能ＮＭＲスペクトルの代りに、特定の化学種を指示
してその化学種の２次元分布を表示することもＩｉ丁能
である。
なお、］二記いずれの場合にも、例えば、燐酸を検出コ
イル内に置き、こオしがらの信号強度にょっ゛〔スペク
トル強度の規格化を行うようにすると、装置の不安定性
等に基づく情報の定量性の低下を防止することができる
。
イル内に置き、こオしがらの信号強度にょっ゛〔スペク
トル強度の規格化を行うようにすると、装置の不安定性
等に基づく情報の定量性の低下を防止することができる
。
以下、本実施例の動作を、第３図に示す如きパルス磁場
印加を行う場合を例にとって説明する。
印加を行う場合を例にとって説明する。
第３図において、ｌ−１，は前記高周波磁場、Ｇｘ。
Ｇｙ ＋ Ｇｚはそれぞれ、ｘ、ｙ、ｚ方向の磁場勾配
を示している。また、Ｈ１′は後述するデカップリング
用高周波磁場を示している。
を示している。また、Ｈ１′は後述するデカップリング
用高周波磁場を示している。
区間Ａにおいては、高周波９０度パルス１１と磁場勾配
１２との組合オ〕せにより、対象断面内の核スピンを選
択励起す□る。次いで、上記磁場勾配の立上リ、立下り
時間が有限であることによる信号の位相ずれを防ぐため
に、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれダミー磁場勾配置３．
ｉｌｌを印加しておく。
１２との組合オ〕せにより、対象断面内の核スピンを選
択励起す□る。次いで、上記磁場勾配の立上リ、立下り
時間が有限であることによる信号の位相ずれを防ぐため
に、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれダミー磁場勾配置３．
ｉｌｌを印加しておく。
時間τ後に、静磁場の不均一性による信号の位相ずれを
避けるために１選択励起１８０度パルス１５を印加する
。その後、区間Ｉ３およびＣにおいて、Ｘ方向およびＹ
方向の空間情報を信号に位相情報として記憶させるため
に、磁場勾配Ｇ ｘ １６＋ Ｇｙ１７を印加する。
避けるために１選択励起１８０度パルス１５を印加する
。その後、区間Ｉ３およびＣにおいて、Ｘ方向およびＹ
方向の空間情報を信号に位相情報として記憶させるため
に、磁場勾配Ｇ ｘ １６＋ Ｇｙ１７を印加する。
この場合、先に区間Ａにおいて、既にダミー磁場勾配置
３．１４を印加しているため、（７１号に対して実効的
に位相情報を与えるのは図の斜線部分を除いた部分（白
抜き部分）である。このように、１８０度パルスの印加
前に適切なダミー磁場勾配を印加しておくことにより、
磁場勾配Ｇ Ｘ Ｔ （、ｙＹの印加時間（あるいは強
度）を等間隔に変化させるだけで信号に対して正確に位
相情報を与えることができる。
３．１４を印加しているため、（７１号に対して実効的
に位相情報を与えるのは図の斜線部分を除いた部分（白
抜き部分）である。このように、１８０度パルスの印加
前に適切なダミー磁場勾配を印加しておくことにより、
磁場勾配Ｇ Ｘ Ｔ （、ｙＹの印加時間（あるいは強
度）を等間隔に変化させるだけで信号に対して正確に位
相情報を与えることができる。
なお、ここで、上記磁場勾配Ｇｘ、ＧＹとしては、ダイ
ナミックレンジの点からも、また、データの処理の容易
性の点からも、正負両方向を利用すべきである。
ナミックレンジの点からも、また、データの処理の容易
性の点からも、正負両方向を利用すべきである。
また、同様の印加磁場勾配のキャンセレーション（相互
打消作用）はＧ７．］２，１８の斜線部でも成立してお
り（面積ａ ＋ ｂ ＝ ｃ ）、信号に実効的な位相
の変化を与えないように、Ｇ ７．の印加時間が調整さ
れている。この調整により１通常行われている９０度パ
ルス直後のＧｚの反転が不要となる。
打消作用）はＧ７．］２，１８の斜線部でも成立してお
り（面積ａ ＋ ｂ ＝ ｃ ）、信号に実効的な位相
の変化を与えないように、Ｇ ７．の印加時間が調整さ
れている。この調整により１通常行われている９０度パ
ルス直後のＧｚの反転が不要となる。
」１記１８０度パルス印加後、時間τ経過した時点で、
磁場勾配を全く印加しない状態で、被測定核種のスペク
トル線幅に影響を与える他の核種にデカップリング磁場
を照射しながら、信号をサンプリングする（区間Ｄ）。
磁場勾配を全く印加しない状態で、被測定核種のスペク
トル線幅に影響を与える他の核種にデカップリング磁場
を照射しながら、信号をサンプリングする（区間Ｄ）。
以上の如き測定を、磁場勾配ＧＸ、ＧＹの強度あるいは
印加時間を直線的に変化させながら繰り返し行う。例え
ば、磁場勾配の強度をインクリメントする場合、 Ｇｘ＝ｎｘｌＧｘｌ／Ｎｘ 〔ｎＸ＝−Ｎｘ、−（Ｎｘ−１）、・・・・、−１゜０
、１、−、、（Ｎ ｘ −１）、Ｎ ｘ）および ＧＹ＝ｎＹ・ＩＧＹ１／ＮＹ （ｎ ＝−Ｎ 、（Ｎ −１）、・・・・、−１゜ＹＹ
Ｙ Ｏｌｌ、・・・・、（ＮＹ−１）、ＮＹ）となる。ここ
で、Ｎ ｘ ＋ Ｎｙ はそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方
向の画素数に対応するものである。
印加時間を直線的に変化させながら繰り返し行う。例え
ば、磁場勾配の強度をインクリメントする場合、 Ｇｘ＝ｎｘｌＧｘｌ／Ｎｘ 〔ｎＸ＝−Ｎｘ、−（Ｎｘ−１）、・・・・、−１゜０
、１、−、、（Ｎ ｘ −１）、Ｎ ｘ）および ＧＹ＝ｎＹ・ＩＧＹ１／ＮＹ （ｎ ＝−Ｎ 、（Ｎ −１）、・・・・、−１゜ＹＹ
Ｙ Ｏｌｌ、・・・・、（ＮＹ−１）、ＮＹ）となる。ここ
で、Ｎ ｘ ＋ Ｎｙ はそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方
向の画素数に対応するものである。
上述の各インクリメントの状態で得られる信号５（ｎＸ
′ｎＹ１１Ｄ）を−ｉ Ｄ Ｉ ｎ ｘ ＋ ｎ Ｙ
Ｌこつし）て：３次元フーリエ変換すれば、ＸＹ平面内
の各画素に対応する高分解能ＮＭＲスペクトルを得るこ
とができる。なお、ここで、ｔ は前記区間りの時り 間を示している。
′ｎＹ１１Ｄ）を−ｉ Ｄ Ｉ ｎ ｘ ＋ ｎ Ｙ
Ｌこつし）て：３次元フーリエ変換すれば、ＸＹ平面内
の各画素に対応する高分解能ＮＭＲスペクトルを得るこ
とができる。なお、ここで、ｔ は前記区間りの時り 間を示している。
上記実施例においては、被測定面内における同一化学種
の共鳴周波数は等しいものとしているが、生体において
は、同一化学種であっても部位により共鳴周波数が異な
る可能性がある。この共鳴周波数のずれは非常にわずか
なものであるが、単にスペクトルのピーク値を検出して
データ処理を行った場合には、測定値にわずかな影響を
与える。
の共鳴周波数は等しいものとしているが、生体において
は、同一化学種であっても部位により共鳴周波数が異な
る可能性がある。この共鳴周波数のずれは非常にわずか
なものであるが、単にスペクトルのピーク値を検出して
データ処理を行った場合には、測定値にわずかな影響を
与える。
このような影響を防止するためには、スペクトルのピー
ク値の代りに積分強度を用いることが有効である。
ク値の代りに積分強度を用いることが有効である。
また、被測定面の静磁場は可能な限り均一であることが
望ましいが、静磁場の不均一性が既知であればその不均
一性による測定値誤差を補正することも可能である。
望ましいが、静磁場の不均一性が既知であればその不均
一性による測定値誤差を補正することも可能である。
なお、」二記実施例においては、最もシンプルな８１’
ｌ定パルス系列を例に挙げて説明したが、本発明の測定
方法はこれに限定されるべきものではなく、以下に述べ
る如き種々の変更が考えられる。例えば、上記〔９０度
パルス−τ−１８０度パルス−で〕の代りに〔９０度ｙ
パルスーτ−１８０度±ｙパルス−２τ−１８０度￥ｙ
パルスーで〕あるいは、〔９０度ｙ−τ−１８０度Ｘパ
ルスー２τ−１８０度Ｘパルス−τ〕等の高周波パルス
系列を用いることができる。なお、ここで述べた「９０
度ｙパルス」等の符号ｙ、±ｙ、Ｘ等は、周知の通り、
高周波パルスの位相を規定するものである。
ｌ定パルス系列を例に挙げて説明したが、本発明の測定
方法はこれに限定されるべきものではなく、以下に述べ
る如き種々の変更が考えられる。例えば、上記〔９０度
パルス−τ−１８０度パルス−で〕の代りに〔９０度ｙ
パルスーτ−１８０度±ｙパルス−２τ−１８０度￥ｙ
パルスーで〕あるいは、〔９０度ｙ−τ−１８０度Ｘパ
ルスー２τ−１８０度Ｘパルス−τ〕等の高周波パルス
系列を用いることができる。なお、ここで述べた「９０
度ｙパルス」等の符号ｙ、±ｙ、Ｘ等は、周知の通り、
高周波パルスの位相を規定するものである。
以」二述べた如く１本発明によれば、被検体の特電断面
の選択励起を行い、上記特定断面からの信号をまとめて
計ｉ１１’Ｊし、３次元フーリエ変換を用いて２つの直
交する磁場勾配により上記特定断面内の２次元的位置情
報を分離し、更に、残りの１次元に被測定核種の化学シ
フトあるいは間接スピン−スピン相互作用の情報を展開
するようにしたので、従来の方法に比べて、測定効率が
高く、被測定領域の空間選択性を向」二させた高分解能
ＮＭＲスペクトルのイ１ｑ定方法を実現できるという顕
著な効果を奏するものである。
の選択励起を行い、上記特定断面からの信号をまとめて
計ｉ１１’Ｊし、３次元フーリエ変換を用いて２つの直
交する磁場勾配により上記特定断面内の２次元的位置情
報を分離し、更に、残りの１次元に被測定核種の化学シ
フトあるいは間接スピン−スピン相互作用の情報を展開
するようにしたので、従来の方法に比べて、測定効率が
高く、被測定領域の空間選択性を向」二させた高分解能
ＮＭＲスペクトルのイ１ｑ定方法を実現できるという顕
著な効果を奏するものである。
第１図は本発明の一実施例例であるＮＭＲスペクトル測
定装置の構成図、第２図は高分解能ＮＭＲスペクトルの
一例を示す図、第３図は本実施例の測定に用いたパルス
系列の一例を示す図である。 ｌ：処理装置、２：シーケンサ、３：送信系、４：受信
系、５：静磁場発生用磁石、６：磁場勾配発生系、７：
信号処理系。 第 ２ 図 □ ０ −２００ −４００ −６００ −８００−Ｔ２ 化学シフト 第 ３ 図 ８００ Ｉ 選択 （５ ヤ
定装置の構成図、第２図は高分解能ＮＭＲスペクトルの
一例を示す図、第３図は本実施例の測定に用いたパルス
系列の一例を示す図である。 ｌ：処理装置、２：シーケンサ、３：送信系、４：受信
系、５：静磁場発生用磁石、６：磁場勾配発生系、７：
信号処理系。 第 ２ 図 □ ０ −２００ −４００ −６００ −８００−Ｔ２ 化学シフト 第 ３ 図 ８００ Ｉ 選択 （５ ヤ
Claims (1)
- （１）被検体の特定断面の選択励起を行い、上記特定断
面内の位置情報を磁場勾配により分別し、被測定核種の
スペクトル線幅に影響を与える他の核種にデカップリン
グ磁場を照射しながら、磁場勾配を印加しないで上記被
測定核種の信号をサンプリングすることを特徴とするＮ
ＭＲスペクトルの測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59024116A JPS60168042A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Νｍｒスペクトルの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59024116A JPS60168042A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Νｍｒスペクトルの測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60168042A true JPS60168042A (ja) | 1985-08-31 |
Family
ID=12129349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59024116A Pending JPS60168042A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Νｍｒスペクトルの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60168042A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63262145A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-10-28 | エルシント リミテッド | Ｍｒｉシステムのスペクトル成分分離装置 |
-
1984
- 1984-02-10 JP JP59024116A patent/JPS60168042A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63262145A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-10-28 | エルシント リミテッド | Ｍｒｉシステムのスペクトル成分分離装置 |
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