JPS6047946A - Ｎｍｒ作像方法 - 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】 この発明は、この出願と同日に出願された発明者Ｊ、　
Ｌマツクツオール、発明の名称［計算によるＴＩ　＋　
Ｔ２及びＭＯのＮＭＲ作像に於ける動きによる人為効果
を減少する為の組合せ互い違いパルス１１序を用いた方
法−１と云う米国特許出願　番号第５００６６６号（１
９８３年）に関連する。

発明の背景 この発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ）作像方法に関する。更
に具体的に云えば、この発明は計算によるスピン−格子
パラメータ（Ｔ、　”）及びスピン密度（Ｍ、）パラメ
ータの内の１つ又は更に多くを速やかに且つ正確に作像
する改良され九ＮＭＲ方法に関する。

背景と１７で云うと、核磁気共鳴現象は奇数個の陽子及
び／又は中性子を持つ原子核で起る。陽子及び中性子の
スピンの為、この様な各々の原子核は磁気モーメントを
持っていて、こういう原子核で構成されたサンプルを均
質な静磁界ＢＯの中に配置すると、多数の核磁気モーメ
ントが磁界と整合して、磁界の方向に正味の巨視的な磁
化Ｍを発生する。磁界Ｂｏの影響で、磁気モーメントが
、印加された磁界の強度並びに原子核の特性に依存した
周波数で、磁界の周りに歳差運動をする。歳差運動の角
周波数ωはラーマ周波数とも呼ばれるが、ω＝γＢ　と
いう式で表わされる。こ＼でγは磁気回転比であって、
各々のＮＭＲ同位元素に対して一定であシ、Ｂは核スピ
ンに作用する磁界である。

共鳴周波数が、サンプルをその中に配置した磁界の強度
に関係することは明らかであろう。

磁化Ｍは、普通は磁界Ｂｏの方向を向いているが、ラー
マ周波数で振動する磁界を印加することにより、その向
きを摂動さするととか出来る。典型的には、この様な磁
界焉は、無線周波発信装置に接続されたコイルに無線周
波（ＲＦ）パルスを通すことによシ、静磁界の方向に対
して直交する平面内に印加される。磁界用の効果は、磁
化Ｍを磁界用の方向の周シに回転させることである。こ
れは、主磁界Ｂｏの周シを、磁化Ｍが歳差運動をするの
と同じ方向に、共鳴周波数ωに略等しい周波数で回転す
るデカルト座標系（即ち回転枠）で、ＲＦパルスを印加
したことによる磁化Ｍの運動を考えれば、一番判り易い
。この場合、磁界Ｂ。は２軸の正の方向に選ぶのが典型
的である。回転枠では、このｚ　ｍｂを固定座標系から
区別する為に２′で表わす。同様にＸ軸及びＹ軸はＸ′
及びＹ′で表わす。このことを念頭において云うと、Ｒ
Ｆ　パルスの効果は、磁化Ｍを例えば２′軸の正の方向
から、Ｙ′軸及びＹ′軸によって限定された横平面に向
って回転させることである。磁化Ｍを横平面へ（即ち、
磁界Ｂｏの方向から９０°）回転させるのに十分な撮幅
又は持続時間の何れかを持つＲＦ　パルスは、９０°Ｒ
Ｆパルスと呼ぶのが便利である。同様に、ＲＦ　パルス
の大きさ又は持続時間の何れかが、９０°パルスの２倍
に選ばれていれば、磁化Ｍは２′軸の正の方向から２′
軸の負の方向に変わる。この種のＲＦ　パルスは１８０
°ＲＦ　パルスと呼んだり、或いは反転パルスと呼ぶが
、その理由は明らかである。９０゜又は１８０°ＲＦ　
パルスが、磁化Ｍの任意の最初の方向から、対応する度
数だけ磁化Ｍを回転させることに注意されたい。更に、
磁化Ｍが横平面内に正味の横方向成分（ＢｏＫ対して垂
直）を持つ場合にだけ、ＮＭＲ信号が観測されることに
注意されたい。磁化Ｍが最初に磁界Ｂｏの方向を向いて
いたと仮定すると、９０°ＲＦ　パルスは横平面内に最
大の正味の横方向の磁化を発生する。これは磁化Ｍの全
部がこの平面内にあるからである。これに対して１８０
°ＲＦ　パルスは何等横方向の磁化を発生１２ない。１
８０°ＲＦ　パルスはＮＭＲスピン・エコー信号を発生
する為に使われる場合が多い。

ＲＦ　パルスは選択性であっても非選択性であってもよ
い。選択性パルスは、ラーマ方程式によって予測される
磁界強度を持つサンプルの予め選ばれた領域内にちる核
スピンを励起する様な予定の周波数成分を持つ様に変調
されるのが典型的である。選択性パルスは局在化用の磁
界勾配の存在の下に印加される。一般的に非選択性パル
スはＲＦパルス発信コイルの場の中にある全ての核スピ
ンに影響を与えるが、局在化用磁界勾配の不在の下に印
加されるのが典型的でちる。

縦方向及び横方向の磁化に関連した指数関数０２つの時
定数がある。これらの時定数が、摂動用ＲＦ　パルスを
印加した後に、こういう磁化成分が平衝状態に復帰する
速度を特徴づける。第１の時定数はスピン−格子緩和時
間（Ｔ、）と呼び、縦方向の磁化がその平衡値に復帰す
る場合の定数である。スピン−スピン緩和時間（Ｔ２）
は横方向の磁化が完全に均質な磁界ＢＯ内で平衡値に復
帰する場合の定数である。非均質性を持つ磁界では、横
方向の磁化の時定数はＴＦ　と記す定数によって定めら
れる。Ｔ２　はＴ２よシ小さい。

次に（例えば像を再生する為に使われる）空間情報をＮ
ＭＲ信号に符号化する為に磁界勾配を使うことについて
説明する。典型的にはこういう勾配が５つ必要である。

Ｇ　：ｃ　（ｔ　）　＝ａ　ＢＯ／ａ　ｘＧｙ　（ｔ　
）　＝　ａＢＯ／ａｙ Ｇ、（ｔ）＝ａＢｏ／ａｚ 勾配ＧＸ、　Ｇア、Ｇ２　は作像スライス全体にわたっ
て一定であるが、その太きさは時間依存性を持つのが典
型的である。勾配に関連した磁界をｂ工ｌ”７１ｂ２　
で表わす。容積内で す、ｃ＝ＧＸ（ｔ）Ｘ ｂｙ＝Ｇｙ（ｔ）ｙ １）、　＝　０２（ｔ）２ ＮＭＲを例えば生きた人体の医療診断用の作像に用いる
場合、像の各々の画素の強度は、作像情報を収集する為
に使われたＮＭＲパルス順序の組織に関連したＮＭＲパ
ラメータの複雑な関数である。

組織に関連したＮＭＲパラメータは、前に述べた緩和時
間１゛１及びＴ２と、作像する特定の原子核種目（Ｅｌ
　、　Ｐ３１　、０１８　等）のスピン密度（Ｍ、）で
ちる。陽子（Ｉ（１）が、組織に関連した水に豊富にあ
る為に、ＮＭＲの研究に典型的に選ばれる原子核種目で
ある。

像の組織のコントラスト及び強度にとって重要なパルス
順序のタイミング・パラメータは、順序繰返し時間Ｔｒ
　及びＮＭＲスピン・エコー遅延時間Ｔ。

であり、その何れも後で詳しく説明する。

各々の画素の強度がＴ、又はＴ２又はＭ。だけに関係す
る様な像を発生する仁とが望ましい。こういう像は組織
に関連したパラメータ及び磁界の強度だけに依存するか
らである。この為、例えばＴｒ。

Ｔｏ　及びＴＩ、Ｔ２２Ｍｏの組合せに対する画素の強
度の複雑な依存性が、１個の線形の依存性に還元さるの
で、こういう像は医学的に解釈が一層容易になる。従来
、Ｔ、の値を計算する為に近似を用いて、計算によるＴ
１像を発生していた。Ｔｌの計算に使われる方程式が近
似である為、計算値の精度を保つ為に、スピン・エコ一
時間Ｔ８　よりずっと長い順序繰返し時間Ｔｒ　を使う
ことが必要である。然し、走査時間はＴｒ　に比例し、
この為、データ収集時間を短く抑えるには、Ｔｒ　の値
は小さいことが望ましい。ＮＭＲで作像データを収集す
る為の典型的な時間は数分間程度であり、この為、呼吸
、心臓の動き、又はぜん動の様な生理学的な過程にまり
、データの収集に使われるパルス順序を別々に用いる合
間に組織の動きが起り、この為計算が不正確になり、再
生像に動きによるム為効果を招くことになる。更に、計
算による画素の強度の値は雑音や実際のＮＭＲ装置に存
在するシステム誤差によって変調されている。例えばＴ
Ｉに対して計算した値はこういう雑音に関係する分だけ
誤差がある。精度を改善する従来の方法は、各々の新し
い走査にＴｒ　の異なる値を用いて、走査回数を２回よ
り多くすることである。然し、前ｔて述べた理由で、走
査時間が許容し難い程長くなる。従って、との発明の主
な目的は、ＮＭＲ作像データを速やか１て収集すること
が出来る様にすると共に、精度が改善された計算像を構
成する為の２ＪＭＲパルス順序を提供することである。

発明の概要 この発明のＮＭＲ方法は、均質な磁界内に配置されたサ
ンプルの予定の領域に正味の縦方向の磁化を発生する様
に、この予定の領域を作像する。

作像データをめる完全な走査の過程で、予定の領域には
、回転磁界と磁界勾配パルスとで構成された順序の複数
回の繰返しをかける。この順序の各々の繰返しは、縦方
向の磁化をゼロに減少する少なくとも１回の工程を含む
。回復時間Ｔｄ　にゎたシ、縦方向の磁化を均質な磁界
の方向に回復させる。この後、予定の領域内にある核ス
ピンを励起して、主に回復した縦方向の磁化による少な
くとも１つのＮＭＲスピン・エコー信号を発生する。

空間情報をスピン・エコー信号に符号化する為の少なく
とも１つの磁界勾配の存在の下に、スピン・エコー信号
を標本化する。

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具
体的に記載しであるが、この発明自体の構成、作用及び
その他の目的廉びに利点は、以下図面について説明する
所から、最もよく理解されよう。

発明の詳細な記載 この発明を理解するには、第１図に示した普通のＮＭ’
Ｒパルス順序を考えるのがよいと思われる。

この順序はスピン捩れ形の２次元フーリエ作像方法であ
る。このパルス順序は例えば１９８１年にイガクショイ
ン・パブリツシャーズから出版されたカウフマン他編集
の「医療の核磁気共鳴作像」に記載されている。

第１図について説明すると、横軸に示した期間１に、正
の勾配パルスＧ２　が印加されることが判る。勾配Ｇ２
　の方向は任意に、磁界Ｂｏの方向と平行な、デカルト
座標系の２軸の正の方向に選ぶ。

磁界Ｂｏはパルス順序を示す図面に示してないが、これ
はＮＭＲ作像の間、連続的に印加されるからである。期
間１には、勾配Ｇ２　の存在の下に、選択性９０°ＲＦ
パルスも印加されて、サンプル（図に示してない）の予
定の領域内にある核スピンを選択的に励起する。典型的
には、この領域は幅の狭いスライスに選ばれる。好捷し
い実施例では、ＲＦパルスは５ＩｎＣ関数（θＩｎ　Ｘ
／Ｘ　）によって変調され、略矩形の輪郭を持つ作像ス
ライス内の核スピンを選択的に励起する。勾配Ｇ２　を
オフに転すると、励起されたスピンは同じ周波数で歳差
運動をするが、勾配の位相外し効果の為に、互いに位相
がずれている。期間２に負の勾配パルスＧ２　を印加す
ることにより、核スピンの位相戻（７をする。

典型的には、スピンを位相戻１７するのに必要な期間２
にわたる勾配Ｇ２　の波形の時間積分が、正の勾配Ｇ２
　の波形の期間１にわたる時間積分の負の半分に大体等
しくする。期間３の間、パルス状勾配Ｇｘ　を印加する
のと同時に、位相符号化用勾配Ｇ　を印加する。勾配Ｇ
ｙ　は、期間１乃至５で構成される順序のｎ番目の繰返
しで１個の尖頭振幅を持っている。然し、相次ぐ各々の
繰返し、例えば第１図の期間６乃至１０の様なこの順序
の（ｎ＋１）番目の繰返しでは、位相符号化用勾配に異
なる振幅を選ぶ。勾配Ｇｙ　は、横方向磁化の方向に２
πの倍数の捩れを導入することにより、空間情報をＹ軸
方向に符号化する。最初の位相符号化用勾配を印加した
後、横方向の磁化が１ターンの螺旋に捩れる。勾配Ｇｙ
　の相異なる各々の振幅により、異なる程度の捩れ（位
相符号化）が導入される。勾配Ｇｙ　の振幅の数は、再
生像がＹ軸方向に持つ画素の数（典型的には１２８又は
２５６）に等しく選ぶ。

期間３の勾配Ｇエ　の効果は、核スピンを予定量だけ位
相外しして、期間４に非選択性１８０°ＲＦパルスが印
加された時、期間５に成る時間だけ遅延してスピン・エ
コー信号が発生される様にすることである。スピン・エ
コー信号の発生時点は、期間３に印加された勾配ＧＸ　
の強度と１８０°ＲＦパルスが印加される時点とによっ
て決定される。

期間５に直線的な勾配ＧＸ　を印加して、核スピンをＸ
軸に対するそれらの位置に特有外周波数で共鳴させるこ
とによシ、空間情報がＸ軸方向に符号化される。スピン
・エコー信号は期間５に、典型的には再生像がＸ軸方向
に持つ画素の数（典型的には１２８又は２５６）に等し
い回数だけ標本化する。例えばジャーナル・オプ・マグ
ネティック拳しゾナンス誌、第１８巻第６９頁（１９７
５年）所載のクマール他の論文に記載されている様な２
次元フーリエ変換を用いて、像の画素の値が標本化した
信号からめられる。好ましい実施例ではスピン・エコー
信号を使うが、自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号も用いるこ
とが出来ることを承知されたい。

第１図について述べたパルス順序は、各々の画素の強度
が、スピン−格子緩和時間（Ｔ＋　）　、スピン−スピ
ン緩和時間（Ｔ、）及びスピン密度（Ｍ、）の様な組織
に関連した種々のＮＭＲパラメータ、及び順序繰返し時
間Ｔｒ　及びスピン・エコ一時間Ｔ８の様なパルス順序
のタイミングパラメータの複雑な関数である。第１図に
示す様に、順序繰返し時間は、夫々パルス順序のｎ番目
及び（ｎ＋１）番目の繰返しの期間１及び６に勾配Ｇ２
　を印加する開の時間として測定する。スピン・エコ一
時間は、例えばパルス順序のｎ番目の繰返しの間、期間
１の選択性９０°ＲＦ　パルスの平均印加時と期間５の
スピン・エコーの平均発生時の間で測定する。この順序
は、像を構成するのに必要な全てのデータを収集するの
に十分な回Ｐ（ｎ＝１２ａ又は２５６）だけ繰返すのが
典型的である。この繰返される順序を以下「走査」と呼
ぶ。

前に述べた様に、各々の画素の強度が組織に関連したＮ
ＭＲパラメータだけに関係する様な像が望ましい。こう
いう像は解釈が容易であるからである。従来、こういう
像は、例えば第２図に示す様なパルス順序を用いて作像
データを収集することによって発生されていた。このノ
＜パルス順序は実質的に第１図に示すパルス順序と同じ
であるが、第２図の期間６及び１３に追加の反転１８０
０ＲＦパルスを印加して、夫々期開７及び１４に追加の
ＮＭＲスピン・エコー信号を発生する点が異なる。

従来の作像方法では、順序繰返し時間ＴｒをＴｒｌに等
しく選んで、先づ走査を行なう。次に、Ｔｒ−２Ｔｒ１
　にして２回目の走査を行なう。各々の走査が２つの俄
を発生する。最初の像はＴ。−Ｔｏｌ　に得うれるスピ
ン・エコー信号のデータに対応し、２番目の像は期間７
のＴ。−Ｔｅ２　のスピン１工コー信号に対応する。Ｉ
ｌ＋を１回目の走査の１番目の像の画素の強度とし、■
１□を２回目の走査の１番目の像の対応する画素の強度
とすると、次の様な近似になることを証明することが出
来る。

これはＴｒがＴｅｌ及びＴ。２　よねずっと大きい場合
に成立する。

式（１）を使って、計算したＴ１の近似値に比例して、
計算によるＴｌ像の対応する画素の強度を設定すること
により、計算によるＴｌ像を発生することが出来る。計
算によるＴｉ像を発生する従来のどの方式では、時間的
に離れた走査から２つの強度石及びＩ＋ｚ　’ｃ　４き
出す。即ち、前に述べた様に、１［ζ走査は順序繰返し
時間Ｔｒ１を用いて行ない、１回目の走査が完了し、た
時、順序繰返し２時間を２Ｔｒ。

にして２回目の走査を行なう。との方式に伴う欠点は、
式（１）の近似が、強度工１１及び１１２が組緻の同じ
部分を表わす場合にだけ役立つことである。典型的には
、ＮＭＲ像データを収集するのに数分間を必要とするか
ら、これは達成するのが困難な売件である。データ収集
時間の間、心臓の動き、呼吸又はぜん動の様な過程によ
り、別々の走査の合間に組織の動きが起シ得る。従って
、走査時間がＴｒｌの値に比例するから、Ｔｒｌの値は
小さいことが重重しいことが判る。更に、値Ｉｎ及び工
、□は雑音の寄与や計装による系統的な誤差を含んでい
る。Ｔ１の走査に相異なるＴｒＬｆ）値を使って、走査
の回数を２回よりも多くすることである。然し、式（１
）は、Ｔｒ＞Ｔｏ　の場合にだけ有効であるから、Ｔｒ
　を５００ミリ秒より長くしておくことが条件である。

これは、走査時間が許容１．難い程長くなることを意味
する。

誤差の大きさは、Ｉｎ及びＩ＋ｚを定める正確な方程式
を考えれば理解されよう。

式（１）の近似は、Ｔ８／２＜Ｔｒｌ及びＴｌ２と仮定
したことである。この時代（２ａ）及び（２ｂ）は次の
様に式（３ａ）及び（５ｂ）の比とＴｌ２−２Ｔｒ１と
いう関係から、式（１）が出て来る。Ｔ８−３０ミリ秒
、Ｔｒ、＝５００ミリ秒というＴ。及びＴｒｌ　の典型
的な値を使うと、この様に計算した、２００ミリ秒より
長いＴ１の値は、ｉｎ、％より多くの誤差があることを
示すことが出来る。Ｔ、の値が減少するにつれて、誤差
が急速に増加する。

第１図の従来のパルス順序で使われる９０°及び１８０
°ＲＦ　パルスが縦方向の磁化１Ａに対して持つ影響は
、波形Ｊ（第１図）を見れば理解されよう。期間１に、
磁化Ｍは、横方向の磁化を発生する為に９０°ＲＦ　パ
ルスを印加したととにより、ゼロに減少する。反転１８
０°ＲＦ　パルスを印加する前の期間２，５及び４には
、第１図の破線２０で示す様に、縦方向の磁化が回復し
、１８０°ＲＦ　ノ：ルスによって反転される。この過
程が再び繰返される期間６に９０°ＲＦ　パルスが印加
されるまで、線２２に溢って回復が進む。２つの相異な
る順序繰返１７時間（Ｔｒｌ及びＴｌ２）を用いた少な
くとも２回の走査を実施することにより、Ｔｌ情報がス
ピン・エコー信号に符号化される。Ｔｒ　の変化により
、磁化Ｍは曲線２２に溢って相異なるレベルまで回復す
ることが出来る。ＮＭＲ信号の太きさは回復の程度（即
ち、回復した磁化Ｍの大きさ）に直接的に関係するから
、Ｔｌ情報が信号に符号イヒされる。１８０°ＲＦ　パ
ルスを使って磁化を反転すると、回復時間が長くなる。

更に、式（Ａａ）及び（２ｂ）から明らかな様に、画素
の強度は２つの期間Ｔ。

及びＴｒ　に依存する。

この発明では、Ｔ１に対する依存性が式（５ａ）又は（
５ｂ）の形の単純な方程式によって正確に表わされる様
なパルス順序を提供し、こうして像を再生する為の計算
を簡単にする。この発明のパルス順序の１実施例が第３
図に示されている。

第３図について説明すると、この図に示すパルス順序の
各部分（例えば期間４乃至７，１１乃至１４等）は、個
別に見ると、前に第１図について説明した普通のスピン
捩れ形順序と同様である。

然し、この発明のパルス順序を実施してＮＭＲ作像デー
タを収集する態様が実質的に異なっている。

この発明のパルス順序では、メルフ１ｍ序のｎ番目の の繰返しの間、勾配パルスＧ２　の存＆４ＴＫ期間１に
９０ｏＲＦ　パルスを印加して、曲線区に見られる様に
、作像スライスの縦方向の磁化Ｍをゼロに減少する。９
００ＲＦ　パルスを印加した後、期間６に勾配Ｇ２　を
印加する。この勾配の効果は、作像スライス内の横方向
の磁化の位相のコヒーレンスを速やかに分散することで
ある。この勾配がないと、自由誘導減衰（ＦＩＤ　）信
号が発生し、ノ＜ルス順序の例えば期間４乃至７まで持
続して、誤った結果を招く。この勾配はｚ軸方向に示し
であるが、Ｘ軸又はＹ軸の方向に印加してもよい。Ｆよ
りの影響が十分減衰するまで、強度を調節する。典型的
には、この勾配の影響を補償する為に、他の勾配ノ（ル
スを若干調節しなければならない。作像スライス内の核
スピンの飽和は、ジャーナル台オプ壷ケミカル・フイジ
イツクス誌、第５５巻第５．６０４頁（１９７１年）所
載のマークリ−他の論文に記載されている様に、不規則
な間隔の選択性９０’ＲＦパルスの列（５乃至１０個）
を印加することによっても達成し得る。

ゼロにした縦方向の磁化は、期間Ｔｄ　にわたシ、反転
せずに曲線Ｋに泊って進むようにする。

期間Ｔｄ　は、例えば期間１及び４に勾配Ｇ２　を夫々
印加する間で測定する。検出用９０°ＲＦ　／：ルスを
期間４に印加し、期間６に反転用１８０°ＲＦ　ノ（ル
スを印加したことにより、期間７に（期間６の９０°Ｒ
Ｆ　パルスの平均印加時と信号の平均発生時の間の時間
Ｔ８　後に）スピン・エコー信号が観測される。線３２
に涜った（期間６及び７の）磁化Ｍの回復はＴ１情報を
符号化するのに意味を持たない。これは、順序の（ｎ＋
１）番目の繰返しの間、期間８及び１０に９０°ＩＩＦ
　パルス及び位相分散用勾配Ｇ２　を印加することによ
り、磁化Ｍが再びゼロに減少するからである。期間１２
に異なる振幅の位相符号化用勾配Ｇｙ　が印加されるこ
とに注意されたい。走査が完了するまで、毎回の繰返し
で勾配Ｇｙ　に異なる振幅を用いて、この順序の繰返し
が続けられる。

この発明のパルス順序を実施した結果として、像の画素
の強度■はこの時次の様に正確に表わす従って、式（１
）と同様な式を使って、Ｔｄ２＝２Ｔｄｌにした２回の
別々の走査から（又は第４図について説明する１回の走
査から）導き出した１、１及び工２を用いて、次の式 により、各々の画素に対するＴｌを計算することが出来
る。

別の利点は、式の精度に影響を与えずに、Ｔｄの値を非
常に小さくする（例えば５０ミリ秒）ことが出来ること
である。この為勿論成る程度の信号対雑音比（Ｓ／１４
　）は犠牲にするが、１回の走査に対して従来の方式で
必要とした時間内に、Ｔｌｉの値を変えて数回の走査を
行なうことが出来る。

例えば、Ｔｏ＝５０ミリ秒、’ｒｄ＝１００ミリ秒にす
ると、Ｔｒ　はこの発明の方法では約２００ミリ秒にな
る。またＴｄ：２００ミリ秒、Ｔｌ３＝３０ミリ秒の場
合、この方法ではＴｒ　は約５００　ミＩＪ秒である。

従って、こういう２回の走査は、Ｔｒ＝５００ミリ秒に
した、第２図について説明した従来の方法程度の時間し
かか＼らない。この新しい走査は、式（１）を使う時、
一層正確である。

従来の方法では、同じ精度に例えば式（２ａ）及び（２
ｂ）からＴｌを計算する為に一層複雑な数学的な方法を
使うことがあるが、一般的にこの為にはより多くの時間
又は一層高価な計算装置を必要とする。然し、この発明
のパルス順序では、同等の精度で、式（３ａ）及び（３
ｂ）の様な一層簡単な式を用いて、値を計算することが
出来る。この順序は第５図に示すものと同様であってよ
いが、各々の回復時間Ｔｄ　Ｏ後に１個のスピン・エコ
ーがある（即ち、期間７のスピン・エコー４３号しかな
い）。

第３図のパルス順序は第４図に示す様な互い違い形の順
序にこの発明の範囲内で拡大することが出来る。この場
合、パルス順序の１回の繰返しく例えばｎ番目の繰返し
）の一部分として、多重の遅延Ｔ。に対するデータを収
集する。第４図では、夫々期間！１，１０，１７．２４
に４つの異なる回復時間Ｔｄｌ乃至Ｔｄ４を用いる。こ
の時、期間７．１４，２１．２８に観測される対応する
スピン・エコー信号は異なるＴＩ情報を伝える。互い違
い形パルス順序を使うことに伴う利点は、例えば順序の
ｎ番目の繰返しの間、時間的に接近してデ−夕が収集さ
れ、この為組織の動θ〃）照仇し１９る位に小さいか或
い（は存在しないことである。

（ｎ＋１）番目の時、この順序は同じ回復時間Ｔｄｉ乃
至Ｔｄ４を用いて繰返されるが、期間３５の位相符号化
用勾配Ｇｙ　の振幅は変える。回復時間の数を４に選ん
だのは、例にすぎない。この敬は多くしても少なくして
もよい。

第４図の互い違い形パルス順序は第５図に示す様に変更
して、計算によるＴ１　ｒ　１２及びスピン密度（Ｍ、
）像を１回の走査で構成する位の像データを収集するこ
とが出来る。第４図の場合と同じく、この順序はパルス
順序の繰返し毎に互い違いの２種類の異々る回復時間Ｔ
、１及びＴａ２を用いる。更に、各々の回復時間で多重
スピン・エコーが発生される。期間７，９，１１．１３
のスピン・エコー信号は、回復遅延Ｔｄ１に対し、夫々
期間６，８゜１０．１２に１８０°ＲＦ　パルスを印加
したことによって発生される。同様に、回復遅延Ｔｄ２
に対し、夫々期間１９，２１．２３．２５に１８０°Ｒ
Ｆ　ノくルスを印加したことにより、期間２０　、２２
　。

２４．２６にスピン・エコー信号が発生される。

（ｎ−１−１）番目及びその後の繰返しで、位相符号化
用勾配Ｇｙ　の異なる振幅に対して、この順序を繰返す
。スピン・エコー信号は相異なるスピン・エコー遅延時
間Ｔ。１２丁。２　ｒ　Ｔｅ３＋　Ｔｅ４に観測される
。

第４図又は第５図のパルス順序を用いて収集されたデー
タを使って、下記の一般式 ％式％） Ｋ　ヨ、！ｌ）　％　Ｔｌ　＋　Ｔ２及びＭ。の値を計
算する。この式で１は回復遅延の指数（Ｔｌ　ｌ　Ｔａ
２・・・ＴｄＩΦ）−）であり、ｊはスピン・エコー遅
延の指敬（Ｔｏｈ　Ｔａ２・・・Ｔｏｌ等）である。反
復χ２最小化方法の様な普通の方法を用いて、この式を
解くことが出来る。

この発明の好ましい実施例をスピン捩れ形作像方法につ
いて説明した。然し、この発’Ｊ１１ｄ、他のパルス順
序を用いても有利に実１［口することが出来るととが理
解されよう。この様グパルス順序の１例は、第６図に示
した多重角度投影再生パルスｊ１１；″Ｊ序である。こ
扛ホ多くの点で第３図のパルス順序と似ている。第５図
と同じく、第６図の順序を用いて１回の走査を実施して
、パルス順序の毎回の繰返しの間、９０°ＲＦ　パルス
及び位相分散用勾配を用いてデータを収集する。この順
序のｎ番目の繰返しの間、スピン・エコー信号が期間７
で、例えば夫々期間４及び１１に９０’ＲＦ　パルスを
印加してからエコー遅延時間Ｔ。後に観測される。

第６図のパルス順序と第３図のパルス順序の主な違いは
、スピン・エコー信号に空間情報を符号化するやり方で
ある。この違いを第６図の期間７に観測されるスピン・
エコー信号を例として説明する。然し、この説明は、期
間１４に観測されるスピン・エコー信号や、この順序の
その後の繰返しの場合にも同じく云えることである。最
初に、期間５に印加される勾配Ｇｙ　が位相符号化用勾
配ではなく、期間７のスピン・エコー信号の発生時点を
調節する為に、やけシ期間２に正の勾配パルスＧＸ　と
組合せて使われる勾配パルスであることに注意されたい
。空間情報をスピン・エコー信号に符号化する為、期間
７０間、直線的な勾配Ｇｙ及びＧＸ　が印加される。勾
配ＧＸ及びＧｙは夫々作像スラ・イス内でＸ軸及びＹ軸
の方向を向いている。

期間７の勾配Ｇ工及びＧｙの大きさが、投影角度θを決
定する。勾配ＧＸ　の大きさは投影角度の正弦に比例き
せ、勾配Ｇｙ　の大きさは投影角塵の余弦に比例させる
。勾配ＧＸ及びＧアのベクトル加算によシ、作像平面内
で方向θの合成勾配が発生づれる。合成勾配の方向に沿
って存在する杉スピンは相異なる磁界の作用を受け、こ
の為、相異なる周波数で共鳴するが、こういう周波数は
スピン・エコー信号のフーリエ変換によって周知の方法
で確めることが出来る。信号のフーリエ変換により、各
々の周波数に於ける信号の大きさが判り、従って勾配の
方向に対する各々の位置が判る。勾配の方向に列して垂
直な各々の線に沿って存在する原子核は同じ共鳴周波数
を持つ。スライス全体の作像に十分な情報を得る為に必
要とされる相次ぐ繰返［７（例えば（ｎ＋１）番目の順
序の繰返し）で、投影角度θを量△θ、典型的には１°
程度変えることによって多重投影を行ない、少なくとも
ｆ　８０’の円弧にわたる１８０°個の投影から空間情
報を収集する。

第６図に示したパルス順序は多重角度投影再生方法を用
いたこの発明の一番簡単な実施例であることが認められ
よう。このパルス順序は前に第４図について説明した様
に変更して、順序の毎回の繰返しの間、互い違いの２種
類より多くの回復遅延時間に対するデータを収集するこ
とが出来る。

第６図のパルス順序は、加える変更の数又は種類を制限
することなく、前に第５図について述べた様に、２つの
異なる回復時間及び各々の回復Ｉｖ１間内の４つのスピ
ン・エコー信号を利用する形に変更して、１回の走査か
ら計算による７１像、計算によるＴ２像及び計算による
Ｍ。像に十分なデータを発生する組合せ順序を作ること
が出来る。

この発明を特定の実施例及び例について説明したが、以
上の説明から、当業者にはいろいろな変更が考えられよ
う。従って、この発明は、特許請求の範囲内で、こ＼に
具体的に説明した以外の形で実施することが出来ること
を承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はスピン捩れ形作作方法に使われる普通のＮＭｎ
パルス順序を示すグラフであり、縦方向の磁化の変化を
も示している。第２図は割算によるＴＩ像を構成する為
の作像情報を収集する従来の方法に使われるパルス順序
を第１図と同様に示すグラフ、第３図はＴ、を決定する
この発明のパルス順序の１実施例を示すグラフであり、
縦方向の変化をも示している。第４図はＴ１を決定する
為に、１回の走査に４つの回復時間を用いて実施される
この発明のＮＭｎパルス順序の別の実施例を示すグラフ
、第５図はＴ１　ｒ　Ｔ２及びＭＯを同時に決定する為
に、２つの異なる回復時間及び４つの異なるスピン・エ
コー遅延時間と組合せて実施されるこの発明のＮＭｎパ
ルス順序の更に別の実施例を示すグラフ、第６図は第３
図と同様であるが、空間情報をＮＭＲ信号に符号化する
為に多重角度投影再生方法を用いたこの発明の更に別の
実施例を示すグラフ特許出願人ゼネラル・Ｔレフトリッ
ク・カンパニイであ６°　代理人　（’１６３１）ノ　
生沼籟ニドＩＧ、Ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）均質な磁界内に配置されたサンプルの予定前記領域
   を作像するデータを収集する完全な走査の過程で、回転
   磁界及び磁界勾配パルスで構成された順序の複数回の繰
   返しを前記予定の領域にかけ、該順序の各々の繰返しは
   前記縦方向の磁化を略ゼロに減少する少なくとも１回の
   工程を含んでおシ、前記縦方向の磁化が回復時間の間に
   前記均質な磁界の方向に沿って回復することが出来る様
   にし、前記予定の領域にある核スピンを励起して、主に
   前記回復した縦方向の磁化による少なくとも１つのＮＭ
   Ｒスピン・エコー信号を発生し、空間情報を前記スピン
   ・エコー信号に符号化する為の少なくとも１つの磁界勾
   配の存在の下に前記スピン・エコー信号を標本化する工
   程から成るＮＭＲ方法。 ２、特許請求の範囲１）に記載したＮＭＲ方法に於て、
   前記縦方向の磁化をゼロに減少する工程が、磁界勾配の
   存在の下に前記予定の領域をｑｒＦｒｙパルスで照射し
   て前記縦方向の磁化を回転させて、前記予定の領域に横
   方向の磁化成分を作ル、前記横方向の磁化を壊す為に位
   相分散磁界勾配を印加し、前記回復時間は前記磁界勾配
   の印加時と前記励起する工程の間で測った時間であるＮ
   ＭＲ方法。 ５）％許請求の範囲１）に記載したＮＭＲ方法に於て、
   前記縦方向の磁化をゼロに減少する工程が、複数個の選
   択性９００ＲＦ　パルスを逐次的に印加して前記予定の
   領域内の核スピンを飽和させ、前記回復時間は前記複数
   個の９０”ＲＦ　パルスの内の最後のパルスの印加時と
   前記励起する工程の間で測った時間であるＮＭＲ方法。 ４）特許請求の範囲１）に記載したＮＭＲ方法に於て、
   各々の繰返しが前記縦方向の磁化をゼロに減少する工程
   を２回以上含み、各々その後に相異なる回復時間が続く
   様にしたＮＭＲ方法。 ５）特許請求の範囲４）に記載したＮＭＲ方法に於て、
   前記励起する工程が、磁界勾配の存在の下に前記予定の
   領域に略テーマ周波数で回転する磁界をかけて、前記領
   域内の核スピンを選択的に励起することを含み、前記Ｎ
   ＭＲスピン・エコー信号は、前記回転磁界の平均印加時
   と前記スピン・二側 コー信号の平均発生時の間で測って成る時杯に発生する
   様にしたＮＭＲ方法。 ６）特許請求の範囲５）に記載したＮＭＲ方法に於て、
   前記回転磁界が選択性９０°ＲＦ　パルスで構成される
   ＮＭＲ方法。 ’ｆ）％許請求の範囲６）に記載したＮＭＲ方法に於−
   ｒ、前記励起する工程が、前記予定の領域を少なくとも
   １つの１８０°ＲＦ　パルスで照射してスピン・エコー
   信号を発生する工程を含むＮＭＲ方法。 ８）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、前記励
   起する工程が各々相異なる時刻に発生する複数個のスピ
   ン・エコー信号を発生することを含むＮＭＲ方法。 ？）％許請求の範囲１）、　４）又は８）のいずれか−
   項に記載したＮＭＲ方法に於て、前記空間情報を符号化
   する為の磁界勾配は、前記順序の各々の繰返しに対し、
   前記予定の領域内で複数個の方向の内の１つの方向を持
   つ様に選ばれているＮＭＲ方法。 １０）特許請求の範囲９）に記載したＮＭＲ方法に於て
   、前記空間情報を符号化する為の勾配が、前記予定の領
   域内で互いに直角である少なくとも２つの磁界成分のベ
   クトル加算による合成磁界勾配で構成されているＮＭＲ
   方法。 １１）特許請求の範囲１）、　４）又は８）のいずれか
   −項に記載したＮＭＲ方法に於て、前記順序の各々の繰
   返しに対し、プログラム可能な複数個の振幅の内の１つ
   の振幅を持つ可変振幅磁界勾配を印加して空間情報を前
   記ＮＭＲ信号に符号化する工程を含むＮＭＲ方法。 １２、特許請求の範囲１１）に記載したＮＭＲ方法に於
   て、前記ＮＭＲ信号が、前記予定の領域内で前記可変振
   幅勾配の方向に対して垂直である略直線的な磁界勾配の
   存在の下に標本化されるＮＭＲ方法。