JPS6046447A - 核磁気共鳴画像形成方法およびそれに用いる画像形成装置 - 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画像形成（ｎｕｃｌｅａｒｍａｇｎ
ｅｔｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉａ＋ａｇｉｎｇ　：
以下、ＮＯＲ画像形成という）方法およびそれに用いる
Ｂ置に関する。

［従来技術］ ＮＯＲ画像形成あるいはズーグマトグラフィ（’ｚｅｕ
ｕｍａｔｏｏｒａｐｈＶ’）は、ＮＨＲの物理現象を採
用しており、ラジオ周波数（以下、Ｒ「という）範囲内
の特徴的な周波数において、ある核スピンの空間的な分
布を検出している。この空間的な分布はサンプルの該当
する領域の状態に関する情報を提供し、人間においては
約１＃ｌＩ！１のオーダー以下の解像度で提供しうる。

ズーグマトグラフィは生体を冒すことなくしかも危険の
ない方法であるから、人間のような生体系にとくに適す
る。

ＮＨＲ画像技術の概況と応用は、アール・エム・ボトム
レイ（Ｒ．Ｈ．　Ｂｏｔｔｏｍｌｅｙ）の論文（Ｒｅｖ
。

ｓｃｉ．　Ｉｎｓｔｒｕｍ．５３（９）、１３１９　〜
１３３６（１９８２年９月））に記載されている。

簡単に述べれば、ラーモア周波数として知られている共
鳴周波数は、つぎの関係式（１）によって、サンプルに
加えられるＶｉｉｌＳと関係づけられる。

ω　０　＝　−　γ　）ｌ　ｏ　［１）ここでω　はラ
ーモア周波数である。Ｈｏは、そのスピンが検出される
原子核にＪ：って経験的に知られているように、かけら
れた磁場の主磁場軸Ｚに沿った成分である。γはおのお
のの核種に固有の核磁気回転比である。

サンプル中の異なったラーモア周波数を右り−る異なっ
た位置でのスピンをラベルすることによって、勺ンプル
の領域内で緩和時間１１および■２とスピンの密度を地
図化することが可能である。

８８８画像形成システムを設計するうえでの主要な努力
は、サンプル内で公知でかつ予測可能な態様で空間に依
存している！＆場Ｈ。を与えることに向けられている。

そのことは通常、サンプルを囲む適当な形の勾配（ｇｒ
ａｄｉｅｎｔ）発生コイルに電流を通すことによって、
サンプル内に存在するｗ７ｉ場に線形的（ｌｉｎｅａｒ
）に変化する磁場を重ね合わせることにより達成される
。

前記式（１）からみてＮＨＲｉｉｊｉ＠の再構成（ｒｅ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が、磁場における公知の重
ね合わせられた線形変化が空間的な磁場の変化の唯一の
源であるという仮定に基づいていることが理解されよう
。しかしながら実際上はそのことは正しくない。という
のは、磁場の不均一さくｉｎｂｏｍｏｇｅｎｅｉｔｉｅ
ｓ）が、外部の磁気源や固有の設：ｔ　８３よび構成の
制限の結果として、およびサンプル中の帯磁率の変化の
結果として現われるかもしれないからである。

従来、ｌｉｌ＆場の不均一さの問題は商目的な力の方法
によって克服されている。そのような方法においては、
不均一さを支配して不均一さを無視しうるまで大きくさ
れた重ね合わされる磁場の勾配を生じさせている。その
ような条件はつぎの不等式（２）で表わされる。

＊（２） γＧ６ｘ≧１／■２ ここでＧはかけられる磁場の勾配であり、δ×は系に要
求される線形の空間解像度のめられる度合であり、１／
Ｔ２＊はかけられる勾配の不存在下のサンプルからの周
波数信号の幅であ、る。

周波数の幅１／■２　は式（３）： ％式％（３） で表わされる。ここで１／■２　は核吸収信号（ｎｕｃ
ｌｅａｒ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ）の固
有ライン幅（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｌ１ｎｅＷｉｄｌｌ
ｌ）　ｒあり、Δω（ｉｎｂ）は磁場の不均一さによっ
て生ずる周波数帯域の広がり（ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）
である。通常Δω（ｉｎｌ＋）は、１／■２よりも典型
的にはマグニチュード（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）のオーダ
ーを超すほども大きい。

磁場の不均一さを圧倒するために大きい勾配をかけるこ
とは、そのために要求される大きい磁石を製造し、操作
するために多大な経費を伴なう。それにもかかわらずえ
られる結果は、そのノイズ特性に対する信号によって定
められる解像度の限界を有する。

［発明の目的］ 本発明は、大きい磁場勾配をかける必要なく、！ｉ場の
不均一さに伴なう困難さや限界を克服することのできる
ＮＨＲ画像形成装置および方法を提供することにある。

［発明の構成］ 本発明は、サンプルに線形磁場勾配をかける手段と、あ
らかじめ定められた方法で該磁場勾配を変化させる手段
と、線形磁場勾配に基づくＮＯＲ信号をつる手段と、Ｎ
　ＨＲ信号を記憶する手段と、記憶されたＮ　ＨＲ信号
から８８１画像を再構成する手段と、再構成された８８
１画像をディスプレイするディスプレイ手段とを有し、
前記ＮＯＲ信号をうる手段が磁場の不均一さに依存する
信号成分の消去（ｃａｎｃｅｌ　１ａｔｉｏｎ）が生ず
るたびにＮＯＲ信号をうる手段を有しているＮＨＲ画像
形成装置に関連する。

さらに本発明は、サンプルに線形磁場勾配をかけるステ
ップと、あらかじめ定められた方法で該磁場勾配を変化
させるステップと、線形磁場勾配に基づ＜　ＮＯＲ信号
をうるステップと、ＮＯＲ信号を記憶するステップと、
記憶されたＮ１１ｎ信号から８８１画像を再構成するス
テップと、再構成された８８１１画像をディスプレイす
るディスプレイステップとを有し、前記ＮＨＩｔ信号を
うるステップが磁場の不均一さに依存する信号成分の消
去が生ずるたびにＮＨＩｔ信号をうるステップを有して
いるＮＨＲｉｉｉｉｉ像形成方法に関する。

本発明によれば、必要な磁場勾配を減少させることによ
り、ノイズ特性に対するシステム信号を改良することが
でき、それにより検出のために使用される周波数帯域幅
を減少させることができる。周波数帯域幅の減少により
、高品質のＱファクタのＲＦコイルを使用することがで
き、減少したカットオフ周波数を有するノイズフィルタ
を採用することができる。ノイズ特性に対するシステム
信づの改良により、システム操作における解像度を向上
しかつ画像形成時間を短縮することができる。

［発明の実施前１１］ つぎに、第１八〜１０図に基づいて３つのことなったタ
イプの１１８画像形成装置の態様を説明する。第１図は
８８１画像の３次元投射再構成を与える装置を示すブロ
ック図であり、線形磁場勾配を加えるための手段（１０
）と、３次元において磁場勾配の方向を再配向する手段
（１２）と、線形磁場勾配の存在下にサンプルからＮＨ
Ｒ信号をうる手段（１４）から構成されている。デジタ
ル化された形でＮＨＲ信号を記憶する手段（１６）は、
ＮＨＲ信号を受けとり、そして通常のディスプレイ手段
（２０）に出力する３次元画像再構成手段（１８）に記
憶されたＮｕｌｌ信号を与える。

２次元投射再構成によって２次元的選択スライス画像形
成を提供するＮＨＲｉ像形成装置のブロック図を第１Ｂ
図に示す。それは選択されるスライス平面に線形磁場勾
配をかける手段（２２）と、選択されたスライスを決め
る手段（２４）と、選択されたスライスの選択的励起を
実行する手段（２６）と、スライス平面で２次元の磁場
勾配を再配向する手段（２８）と、磁場勾配の存在下に
サイプルからＮＨＲ信号をうる手段（３０）から構成さ
れている。デジタル化された形でｔｌ）４Ｒ信号を記憶
する手段（３２）は、ＮＨＲ信号を受けとり、そして通
常のディスプレイ手段（３６）に出力する２次元画像再
構成手段（３４）に記憶されたＮＨＲ（ｉ号を与える。

２次元のフーリエズーグマトグラフィを提供する８８１
画像形成装置を第１Ｃ図に示す。それは、ある緩和時間
ｔ１の間選択されるスライス平面に線形磁場勾配をかけ
る手段（４０）と、選択されるスライスを決める手段（
４２）と、選択されるスライスの選択的な励起を実行す
る手段（４４）と、手段（４０）に対して緩和時間ｔ１
を増やす手段（４５）と、緩和時間ｔ２の間にスライス
平面に最初の勾配に対して垂直な磁場勾配の存在下にサ
ンプルからＮＨＲ信号をうるための手段（４６）から構
成されている。デジタル化された形でＮＨＲ信号を記憶
する手段（４８）は、ＮＨＲ信号を受け入れ、そして緩
和時間ｔ１と１２に関連して２次元フーリエ変換画像再
構成手段（５０）に記憶されたＨＨＲ信号を与え、該手
段（５０）は通常のディスプレイ手段（５２）に出力す
る。

第１Ｃ図の装置の別の態様のブロック図を第１Ｄ図に示
す。この態様は、緩和時間ｔ１の時間の増加手段（４５
）のかわりに、符号（５３）によって示されるＧＶ勾配
増加手段が設けられている。

これら４つの態様は、すべて市販の装置として現在好ま
しく用いられている従来の態様である。本発明は線形磁
場勾配においてＮＨＲ信号をうる手段の改良に関する。

第１Ａ図に示す態様は、磁場の不均一さに対してもっと
も敏感であり、磁石をつくるための磁場勾配形成磁石の
電流を減少させることにより経済性を実現するべく組み
立てられている。第１８図に示す態様では、磁場の不均
一さの問題の影響は、第１Ａ図に示す態様よりも少ない
が、第１Ｃ図および第１Ｄ図の態様よりも大きい。

勾配の強さが小さくなることから生じる恩恵は、第１Ａ
図に示す態様における３つの軸と、第１Ｂ図に示す態様
における２つの軸と、第１Ｃ図および第１０図に示す態
様における１つの軸に与えられる。騒音の改良に対する
信号という点から、検出帯域幅を狭くすることから生じ
る恩恵は、４つの態様すべてに共通している。つぎに本
発明を説明するために第２Ａ図にタイミング線図を示す
。

第２Ａ図は単一のタイムスケールで示されているタイミ
ング線図であり、被験サンプルにかけられるｒｌＦパル
ス（それらのパルスは、それらの間のインターバルで比
較されるので、簡明にするためにスケールは示されてい
ない）と、被験サンプルにかけられる磁場勾配と、検出
タイミング時点が示されている。本発明の態様によれば
、各１８０度ＲＦパルスの立ち上りは、磁場勾配におけ
るシフトに約１マイクロ秒未満の精度で一致するように
同期している。このシフトは第２Ａ図に示されているよ
うな矩形波変調の形であってもよい。あるいはもつとゆ
っくりとレベルが代わるｓ　＋　ｎカーブ勾配を用いて
もよい。ＮＨＲ信号の検出は、磁場勾配におけるシフト
の間の等距離のときに正確に生ずる。すなわち、もし１
８０度ＲＦパルスと磁場勾配のシフトがｔ＝τ、３τ、
５τ、７τ・・・・・のときに正確に生ずるなら、ＮＭ
Ｒ信号の検出はｔ＝２τ、４τ、６τ・・・・のときに
正確に生ずる。

本発明のこの実施態様によれば、時間ｔ＝２１１τ（ｎ
は整数）で、サンプル中の各位置におけるイソクロマト
ベクトル（ｉｓｏｃｈｒｏｍａｔｖｅｃｔｏｒ）の位相
角は、式（４）：％式％（４） で表わされる。よって一般に正の勾配の振幅のに番目の
インターバルに対しては式（５）：％式％（５） で負の勾配の振幅のに番目のインターバルに対しては式
（６）： （６） で示される。なお、両式（５）、（６）にお０て、ｎ＝
に−１ ωｉ−γＧＸ、　＋（１１）ｏ（ｘＨ，Ｖｌ、　Ｚ、）
（ａ）ω、＝−７ＧＸ・＋（１）０　（ｘ、、　Ｖ−、
Ｚ＋）１　１　１ （９） ただしＸｉ、Ｖ・およびＺｌは１番目のイック■ ロマ１−の空間座標であり、ω０は線形勾配が存在しな
い回転フレーム（ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｆｒａｍｅ）にお
けるラーモア周波数である。

一般的には位相角と受信されたＮＨＲ信号は磁場の不均
一さに関する依存性を有しており、一方ｔ＝２πτとい
う特定のばあいでは、イソクロマトベクトルの位相角は
背景となる不均一さに対して独立しており、あらかじめ
決められ重ね合わされた磁場勾配および空間変数Ｘにの
み依存している。

第２Ｂ図は第１０図示す態様の動作を示しているタイミ
ング線図である。第１０図に示す態様において（その動
作は第２Ｂ図に示されている）、緩和時間（第２Ｂ図に
おける１＋）は一定に保たれ、この勾配ＧＶの振幅が変
られる。

第２Ｂ図に示されているように、■１依存性をエンコー
ドしたいなら、破線で示されている最初の１８０度パル
スとそのインターバルゼを任意に加えればよい。Ｇｚ勾
配はいわゆる［セレクション（５ｅｌｅｃｔｉｏｎ）Ｊ
勾配である。この勾配の存在下における選択されたパル
スは、ある選択された高さ２におけるｘ−ｙ平面と平行
な平面からのみの信号を励起する。

ＧＶ勾配はいわゆる［エンコーディング（ｅｎｃｏｒｄ
ｉｎａ）　Ｊ勾配である。スライスの画像を再構成する
ための充分な情報をうるべく、Ｇ■振幅の異なった値で
操作を繰り返さなければならない。

時間ｔ′は画像の中に１１依存性を導入している。

【ｙのインターバルの中央における１８０度パルスとＧ
Ｖの反転は、時間ｔ＝ｏにおける磁場の不均一さにより
いかなるディフェージング （ｄｅｐｈａｓｉｎｇ）も反転する。

時間１＝０のまえでは、信号は１８０度パルス（それが
選択的であっても非選択的であっても）および切換えら
れる勾配があるばあいには、普通の方法で収集される。

なお、切換えられる勾配は［リードアウト（ｒｅａｄｏ
ｕｔ）　Ｊ勾配Ｇ×である。

第３図に第２Ａ図の方法にしたがった８８８画像形成装
置のブロック図を示す。その装置はサンプル（１０２）
を囲んでいるサンプルコイル（ｉｏｏ）と、サンプル（
１０２）およびサンプルコイル（１００）を囲んでいる
磁場勾配コイル（１０４）と、自動的あるいは半自動的
に切換えられるパワー供給装置のような勾配コントロー
ル装置（ｉｏｅ）から構成されている。

カツプリングネツｌ−ワーク（１０８）は、サンプルコ
イル（１０２）をＲＦトランスミッタ（１１０）とＮＨ
Ｒ信号レシーバ（１１２）に連結させている。

（１１６）および（１１８）はそれぞれ信号処理装置お
よびディスプレイ装−である。典型的には適切にプログ
ラムされた専用のミニコンピユータであるシーケンサと
シクロナイザ（ｉｉａ）は、第２図に示されているタイ
ミング線図にしたがって動作を協調させるためにコンｌ
−ロール信号を勾配コントロール装置（１０６）　、Ｒ
Ｆトランスミッタ（１１０）およびＮＨＲ信号レシーバ
（１１２）に与える。

それによって勾配コン１−ロール装置（１０Ｇ）とＲＦ
トランスミツター（１１０）の動作はＲＦパルスの立ち
上りが正確に時間（２ｎ−１）τ（ｎはＯでない整数で
ある）で勾配シフトに協調するように、またＮＨＲ信号
の検出またはそのような信号の保持が時間２０τ（ｎは
整数である）の間に生ずるように調整されている。本発
明の第１の特色は、このあらかじめ決められたシーケー
シングを実行する装置を設けることにある。

本発明者はＰＤＰ１１／３４ミニコンピユータに接続さ
れた改造されたブルーカー（Ｂｒｕｋｅｒ）ＳＸＰ−９
０スペクトロメータを用いて、本発明について実験を行
なった。実験装置はニス・ベガ（Ｓ、Ｖｅｇａ）、およ
びワイ・ネイ７　（Ｙ、ｌ’１ａＯｒ）、「Ｊ、Ｃｈｅ
ｍ、　ｐｈｙｓ、　Ｊ　７５巻、７５頁（１９８０）お
よびワイ・ツール（Ｔ、　Ｔｓｕｒ）の学位論文、［ワ
イズマン　インスティチュート　オブ　サイエンス（Ｗ
ｅｉｚａａｎｎ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　５ｃｉｅ
ｎｃｅ）　Ｊ　（１９８２）、レホボト（Ｒｅｈｏｖｏ
ｔ）、イスラエルに記載されている方法に従って行なっ
た。

９０ＨＨｚでのＮＨＲ信号の励起と検出はディ・アイ・
ボールド（Ｄ、１．Ｈｏｕｌｔ）およびアール・イー・
リチャーズ（Ｒ，Ｅ、旧ｃｈａｒｄｓ）　：　「（Ｐｒ
ｏｃ、Ｒ。

Ｓｏｃ、Ｌｏｎｄ、６３３４４巻、　１１７頁（１９８
２）に従がって構成されている特注のへルムホルツコイ
ルを使って行なった。一対のＸ−および２−勾配コイル
はアイ・ズパンシツク（１，Ｚｕｐａｎｃｉｃ）および
ジ１イ・ピアス（Ｊ、ＰｉｒＳ）、［Ｊ、Ｐｂｙｓ、Ｅ
、　Ｓｃｉ。

Ｉｎ５ｔｒｕ、　Ｊ　９巻、７９頁（１９７（３）　；
　エム・イー・モーズレイ（Ｈ，Ｅ、Ｈｏ５ｅｌｅｙ）
およびエイ・レーベンスタイン（Ａ、　Ｌｏｅｗｅｎｓ
ｔｅｉｎ）、ｒ　Ｈｏ１．Ｃｒｙｓｔ、ＬｉＯ。

Ｃｒｙｓｔ、Ｊ　９Ｇ巻、１１７頁に記載されているも
のと同様の１対となっている四極子配置の中に配置され
ている温度コントロールされたディワースグラスのまわ
りに巻き付けられている。

実験装置の断面図を第４図に示す。ここでサンプル（１
３０）はす゛べての検出可能な核がその勾配のゼロ平面
の１つの側に位置するように中心からずらせて置かれて
いる。正負方向のＸ座標をもつスピンが存在するとき直
角位相の検出システムが要求されるので、この配置は設
備的な要求を簡略化する。

サンプル（１３Ｇ）は、ｔｌｉｃ１２の稀薄Ｄ２０溶液
を含むチューブ（１３２）の中に置かれており、そのた
めスピン緩和時間Ｔ１＝７２が０．２秒とほぼ等しくな
っている。チューブ（１３２）は順に、サンプルコイル
（１０２）　（第３図）の中に置かれた標準８＃Ｉのサ
ンプルコイルダにぴったり適合している第２のチューブ
（１３４）中に置かれている。

磁場の不均一さは磁場に加えて、主に線形的なＶ−勾配
の付加によってとくに考慮される。第４図に示されてい
る実験装置の操作によりえられたプロトンの吸収スペク
トルを第５Ａ図に示す。

従来の方法によるときは、ある所望の方向に沿った第４
図のサンプルの１次元的投影を正確に表現するスペクト
ルをうるために、第５八図における信号の５００１１７
の信号よりもずっと大きい信号幅にわたって信号を広げ
うる方向に磁場の勾配を与えることが必要とされている
。この従来技術の対比において、単に比較的小さいＸ−
勾配が１ｃａ＋当り０．０８ガウスのオーダーで与えら
れた。Ｘ−勾配は、その勾配の存在下におけ゛る正常な
単一のパルスの吸収スペクトルが、望ましくない不均一
さのみに存在するばあいに信号の位置と線の形をほんの
わずかしか乱れさせないほど充分小さいものであった。

第５Ｂ図は、付加的な一定の×−勾配の存在下に第５Ａ
図の実施例で与えられた条件のもとでつくられた横方向
の磁化を示している。

第６Ａ図、第６８図および第６Ｃ図に、つぎに示される
種々の条件の下でＣＰＮＧ（カルーパーセルーメイブー
ムーギル（Ｃａｒｒ−Ｐｕｒｃｅｌ　Ｉ−Ｈｅｉｂｏｏ
ｍ−Ｇｉｌｌ））パルス列をかけた結果を示している。

第６Ａ図において示されているＮＨＲ信号は第５Ａ図の
スペクトルをうるために用いられた不均一な磁場からえ
られた結果である。この図に示されている結果は、π／
２パルスに対しては１４マイクロ秒のデュレーションで
、πパルスに対しては２８マイクロ秒のデュレーション
で１ミリごとにかけたばあいのちのである。その信号は
５０マイクロ秒のレートでサンプリングされ、全部で２
０４８の点のうち５１８点が示されている。

第６Ｂ図は×−勾配を連続的にすなわち周期的な反転な
しでかけたばあいのＮＨＲ信号の結果を示す。エコーの
ピークの位置と強度は、第６Ａ図および第６Ｂ図の間に
おいては何の変化もないことが示されている。唯−力相
違は２つの信号のエコーの間のエボリューション（ｅｖ
ｏｌｕｔｉｏｎ）がわずかに相違していることである。

第６Ｃ図は第２図のタイミング線図にしたがってＸ−勾
配の周期的な反転の効果を示している。

もし第６Ｃ図の信号が本発明にしたがって時間２ｎτで
正確にサンプリングされるならば、第７図に示されてい
る軌跡かえられる。第７図の軌跡に対してフーリエ変換
を適用することによって、第８図に示されているスペク
トルがえられる。

このようにしてえられた信号の全幅は不均一磁場によっ
て惹き起こされた広がりよりもずっと小さい約３３１１
ｚ／　１１１１あるいは０．０８０／ｚの×−勾配に相
当するものである。

さらに本発明の実施態様によれば本発明と結びついて起
こりうる多くの本質的問題に対してその解決が示されて
いる。そのような本質的問題の１つは、いわゆるＲＦπ
パルス不完全さに関するものである。この問題はＮＨＲ
信号を２τの代わりに４τの整数倍でサンプリングする
ことによって解決されうる。または、１８０度パルスを
一連のパルスを完全な１８０度パルスの全部の効果をも
つ複合パルスによって置き換えることができる。そのよ
うな複合パルスはたとえばエム　エイチ　レピット（Ｈ
，１１，Ｌｅｖｉｔｔ）およびアール　フリーマン（Ｒ
，Ｆｒｅｅｉａｎ）　：　ｒＪ、１１ａｏ、Ｒｅｓ　。

４３巻、６５頁（１９８１）Ｊに示されている。

本発明に関係するもう１つの本質的問題はいわゆるレシ
ーバの不感時間（ｄｅａｄ　ｔｉｍｅ）の問題である。

この不感時間は、レシーバに物理的な限界があることと
有限な時間、たとえばパルスにつづ＜１ｏ−ｓ〜１０４
秒間にデータを正確に記録をすることが不可能であるこ
とに関係している。

結果として起こる情報のロスはスベクｌ〜ルに、ある位
相の歪を惹き起している。この問題は、無視されるほど
の小さな減衰の除去に伴なう、π／２パルスのときにそ
のままで磁化の方向を変える「スピンエコー」の立ち上
がり時にサンプリングを開始をすることによって解決さ
れうる。レシーバの不感時間の問題を解決するための効
果的な磁化の方向変換が、種々の方法たとえば付随的な
パルスを用いることなく勾配の反転をす条という方法で
達成されうる。

プロトン密度だけでなく緩和時間口またはｔ２のＮＩＩ
Ｒ出力表示を与えることが望まれるときは、第９図に示
されているようなタイミングおよびサンプリングの管理
が採用される。ｔｌの依存性は仮想線によって示される
ように最初のπパルスを与えることにより導きだされ、
ついでサンプル内の１１値のオーダーの持ち時間ｔ′が
つづき、そののちに通常のシーケンスが始まる。ｔ２の
依存性はサンプル中のｔ２の値の大きさのオーダーを補
うための遅れｔ″　（第９図）を種々変えることによっ
て最初のパルスがなくても導びかれる。

選択的スライス画像形成は、選択的なπ／２パルス、等
値の複合パルスまたは所望のスライスのための磁化だ番
ノが１＝０のときに回転フレームの横方向の平面に存在
するように選択的な励起を与えるその他の手段を用いる
ことによって実現できる。つぎの１８０度パルスに不完
全さが生ずる可能性があるため、複合パルスがこの目的
のため用いられうる。

他の実施態様として、第１０図に示されているような励
起とサンプリングの管理（ｒｅｇｉＩＩｌｅｎ）がパル
スの不完全さの問題を解決するために用いられろうる。

第５図のものでは、わざとｔ＝Ｑで励起されていない状
態の磁場から寄与を排除するという（＝Ｊ加的な利点が
ある。第１０図のものでは、このように選択的な２次元
画像形成方法において用いられる管理となりうる。

本発明に従えば、もしリーンプル中のラー干アのスピン
周波数もケミカルシフトまたは異核種スカラー分裂によ
って決定されるなら、これらの効果は！ｉｓの不均一さ
の効果がそうであるよ　゛うに消去される。もしケミカ
ルシフトまたは異核種スカラー分裂から結果として生じ
る情報を維持することを望むなら、第１１図の管理が用
いられる。この管理では２τあるいは４τの整数倍の変
化する時間の間、検出されることなく磁場が励起される
。その時間帯の最後の位相は、勾配によって選択された
軸上に投影されたときのサンプルのケミカルシフトから
独立した空間的な分布の関数である。その作成時間帯の
最後においては、ＲＦパルスと勾配の両方が終了され、
そのとき信号がケミカルシフトとカップリング定数のみ
の影響下で、および磁場の不均一さの影響下で減衰する
。その信号の減衰は緩和時間ｔ２の間サンプリングされ
る。時間ｔ１およびｔ２に関する２次元フーリエ変換が
一方の軸に沿った「高解像度」スペクトルを伴なう２次
元スペクトルと、他方の軸に沿ったそれぞれのスペクト
ラルライン（ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌ　１ｎｅ）の空間的
な投影とをもたらす。時間ｔ１とｔ２とは、切り換えら
れた勾配の付加に関して切換えることができる。

［発明の効果］ 要約すれば、本発明はつぎのような利点をもたらす。

■磁場の不均一さに関して厳格さが要求されない。単に
ＲＦ系の励起帯域幅中のすべてのスピンにめられる程度
の均一さが要求されるだけである。その要求は少なくと
も電流比（ｃｕｒｒｅｎｔｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｓ）よりも少ない程度の厳密さのオーダである。そのよ
うな要求の減少の結果は、設計、建物、設備および画像
形成磁石のためのシミング（ｓｈｉｍｎ＋１ｎｏ）につ
いて顕著な節約をもたらす。

■磁場の安定性について厳密さが要求されない。

従来のものが秒または分のオーダー、またはもし時間消
費のリシミング＜　ｒｅｓｈｔｍｍ＋ｎｇ＞を避けよう
とすれば日のオーダーにおいてまでも安全性が必要であ
るのに比して、本発明においては、２つの連続、的なサ
ンプリングの軌跡、すなわち１０−３秒のオーダーの間
の分離の時間スケールにる安定性が必要であるだけであ
る。

■勾配発生のために必要な電流が少ない。必要　・とさ
れる電流はマグニチュードの１桁以上の相違がある。電
流が少ないことにより、スイッチＪ３よび他の薇器はよ
り簡単で安価なものでよく、大きい勾配の電流の切換え
に伴なう危険性を減少させる。この利点は３次元投影の
再構成方法においてもっとも大きく、他の方法において
は部分的に実現される。

■検出のために使用される周波数帯域幅が小さいもので
よい。この利点は小電流を使用することから生ずる。

ＲＦ励起パワーも相対的に減少させうる。その結果、感
度が高まり、解像度が向上し、さらに画像形成時間を短
縮できる。

０画像形成能が高められたことにより、従来では磁場の
不均一さのためにＮＨＲ画像形成ができなかった磁気的
に異種のものにも適用できる。

■異なるケミカルシフ１〜を有する化合物の画像を形成
することが可能。ケミカルシフトからの擬似信号を排除
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１８図、第１Ｃ図および第１Ｄ図は、異な
る画像形成法にしたがって動作する３つのタイプの８８
８画像装置をそれぞれ示すブロック図、第２Ａ図は本発
明の８８８画像装置の一実施態様の動作を示１タイミン
グ線図、第２Ｂ図は本発明の８８８画像形成装置の別の
実施態様の動作を示すタイミング線図、第３図は本発明
におけるステップのフローチ１シート、第４図は本発明
の効果を確認するための実験に用いた装置のサンプル部
分の概略横断面、第５Ａおよび５Ｂ図は従来技術によっ
てえられた第４図に示されたサンプルの９０　ＭＨｚプ
ラトンスペクトルであり、Ｘ軸勾配の不存在下（第５Ａ
図）およびこの勾配の存在下（第５Ｂ図）に慎重につく
られた乏しい均一さを示しており、第６Ａ図、第６Ｂ図
および第６Ｃ図は種々の異なった操作方法のもとでえら
れたＮＨＲ信号の軌跡であり、第６Ａ図では第５八図の
スペクトルに対応する磁場におけるＣＰＮＧパルス列に
よってえられ、かつ２秒遅れでセパレートされ、１０パ
ルス列を平均してえられた横方向の磁化が示されており
、第７図は本発明に従ってエコーが第６Ｂ図の信号にお
いて起こる時間で第６Ｃ図の信号から抽出してえられた
ＮＯＲ信号の軌跡であり全部で１０２個の点のうちの最
初の５２点が示されており、第８図は第７図のＮＯＲ信
号軌跡をフーリエ変換することによってえられたＮＨＲ
周波数のスペクトルであり、これは１０２から２５６ま
での点でゼロ充填されており、かつ、５　Ｈｚのローレ
ンツラインブローディング（Ｌｏｒｅｎｔｚｉａｎ　１
ｉｎｅ−ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）に対応する指数乗算が
なされており、第９゛図は本発明の別の実施態様のＮ８
８画像形成装置の動作を示すタイミング線図、第１０図
は本発明のさらに別の実施態様のＮＨＲ画像形成装回の
動作を示すタイミング線図、第１１図は線形位置とケミ
カルシフトに対する強度の２次元マツプを与えるための
本発明のＮ８８画像形成装置の一実施態様の動作を示す
フローチャートである。 （図面の主要符号） （１００）　：サンプルコイル （１０２）　：サンプル （１０４）　：磁場勾配コイル （１０Ｇ）　：勾配コントロール （ｉｏ８）　：カツプリングネットワーク（１１０）　
：　ＲＦＩ−ランスミッタ（１１２）　：ＮＨＲ信号レ
シーバ （１１４）　：シーケンサとシンクロナイザ（ＩＩＧ）
　：信号処理装置 （１１８）　：ディスプレイ装置 特許出願人　イエダ・リサーチ・アンド・デベロップメ
ント・カンパニー・ リミテッド 第４図 Ｚ （店し反框Ｊｌ′−１ｚ 第６図 ２７日 峙尚（ｍｓｅｃ） オ８に 周慎歇Ｈｚ） ２９図 第１０図 一手続ンｉｌｌ　Ｌｌ＝書（方式） ％式％ ２光明の名称 核磁気共鳴画像形成り法おＪ：びそれに用いる画像形成
装置３補正をりる者 １１１′１どの関係　特　Ｋ［出　願　人任　所　イス
ラエル国、レホボト、ピーオービー　９５（番地なし） 名　称　イ」−ダ・リリーヂ・アンド・デベ１」ツブメ
ン１〜・カンパニー・リミテッド 代表者　アイザック・ティ・」−ルバーグ国　ｔｈ　イ
スラコニル１１ ４ｆ（Ｉ！４！　人　〒５４０ イ ■ １命令のＩ」イ１ １１（１相！、）９年７年３１日（発送日）６補止の対
象 （１）明１１ＩＩ出の１図面の簡単な説明−１の欄７補
正の内容 （１）明細Ｍ４３０１１１　（３（１）　［第５ＡＪ３
Ｊ、ヒ５Ｂ図」を１第５図」と補止りる１゜ （２）同３０貝１４１Ｊの１（第５Ａ図）」を１（Δ）
」と補正りる。 （３）回３０頁１５行の１（第５Ｂ図）」を１’（１３
）ｊと補正づる。 （４）同３０頁１Ｇ行の［第６八図、第６Ｂ図おＪ、び
第６Ｃ図−１を［８ｆ１６図」とンｄｉ　ｒ］Ｅ−！す
る。 （ｂｌ　１１＋ｊ　３０貞１８ｔ）の１第６八図ぐは第
鳳図の」を「（酌では第５図の（八）の」と補正りる。 （６）　ｌ１ｉＪ　３１負２行の１されてＪ３す、第７
図」を１−されてｄ３す１、）はＸ−勾配を連続的にか
りたばあい、（Ｃ）は第２図のタミング線図にしたがっ
てＸ−勾配を周期的に反転してか（）ばあいのＮＭＲ信
号の軌跡であり、第７図１と補正づる。 （７）同３１貞３　ｔ＋の［１６８図の信号にＪ３いて
起こる時間で第６Ｃ図の］を「第６図の（Ｂ）の信δに
おいＣ起こる時間で第６図の（Ｃ）の１と補正する。 ８添ｆ１ｙ類の目録 （１）上申用　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）サンプルに線形磁場勾配をかけるステップと、 山）あらかじめ定められた方法で前記磁場勾配を変化さ
   せるステップと、 （Ｃ）前記サンプルにラジオ周波数の励起パルスを与え
   るステップと、 （小前記線形磁場勾配に基づく核磁気共鳴信号をうるス
   テップど、 （ｅ）該核磁気共鳴信号を記憶するステップと、＋ｆ＋
   記憶された核磁気共鳴信号から核磁気共鳴画像を再構成
   するステップと、 （（１）該再構成された核磁気共鳴画像を表示するステ
   ップ とを有し、 山）前記核磁気共鳴信号をうるステップが磁場の不均一
   さに依存する信号成分の消去のたびに核磁気共鳴信号を
   うるステップを有する核磁気共鳴画像形成方法。 ２　前記磁場勾配を変化させるステップが、ｎが０でな
   い整数として、ｔ＝（２ｎ−１）τのときに前記勾配の
   正負の符号をシフトさせるステップを有し、かつ前記核
   磁気共鳴信号をうるステップがｔ＝２０τのときに前記
   信号をつるステップを有する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３　前記核磁気共鳴信号をうるステップがｔ　＝　４　
   ＩＩτのときに前記信号をうるステップを有する特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 ４　前記サンプルにラジオ周波数の励起信号パルスを与
   えるステップが、その立ち上がりが前記磁場を変化させ
   るステップによってもたらされる磁場勾配の正負の符号
   の転換と一致する励起信号パルスを与えるステップを有
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５（ａ＋サンプルに線形磁場勾配をかける手段と、山）
   あらかじめ定められた方法で前記磁場勾配を変化させる
   手段と、 （Ｃ）前記サンプルにラジオ周波数の励起パルスを与え
   る手段と、 （ｃｂ前記線形磁場勾配に基づく核磁気共鳴信号をうる
   手段と、 （ｅ）該核磁気共鳴信号を記憶する手段と、（ｆ＋記憶
   された核磁気共鳴信号から核磁気共鳴画像を再構成する
   手段と、 （ｇ）該再構・成された核磁気共鳴画像を表示する手段 とを有し、 市）前記核磁気共鳴信号をつる手段が磁場の不均一さに
   依存する信号成分の消去のたびに核磁気共鳴信号をうる
   ための手段を有する核磁気共鳴画像形成装置。 ６前記磁場勾配を変化させるための手段が、ｎが０でな
   い整数どして、ｔ−（２０−１）τのときに前記勾配の
   正負の符号をシフ１〜させる手段を有し、かつ前記核磁
   気共鳴信号をつるだめの手段がＬ　＝　２　ｎτのとき
   に前記信号をつるために作用するように構成されてなる
   手段を右する特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７　前記核磁気共鳴信号をうるための手段がｔ　＝　４
   １１τのときに前記信号をうるために動作するように構
   成されてなる特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８　前記サンプルに励起信号パルスを与えるための手段
   が、その立ち上がりが前記磁場を変化さゼるための手段
   によってもたらされる磁場の正負の符号の転換と一致す
   る励起信号パルスを与えるために動作するように構成さ
   れてなる特許請求の範囲第５項記載の装置。