JPS61155741A - 物質特性のマッピング方法 - 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、三次元の対象物例えば人体または木の幹部に
おいて検査されるべｆ！原子の原子核の結合定数Ｊの局
部的な分布状態を見出す方法に関する。本方法は、ある
特定の結合定数を有する成分をトレーサ即ち指示薬とし
て用いることＫより、１つの対象物の新陳代謝、対象物
において生じる流れおよび他の動的な性状のマツピング
および分析を行なうため用いることができる。核磁気共
鳴（ＮＭＲ）現象の存在は、２つの研究グループ（Ｐｏ
ｕｎ４　Ｔｏｒｒｅｙ、　Ｔｏｒｒｅｙおよび引ｏｃｈ
、　Ｈａｎ−ｓｅｎ、　Ｐａｃｋａｒｄ　）によって１
９４９年に実験的に確定された。この発見は、物理およ
び有機化学の分野における現象の広い適用を急速にもた
らした。

奇数の陽子または電子を有する全ての原子核は、衝撃七
−メント即ち０ではないスピンを有スる。

原子核はまた、原子核のスピンと共に、その方向が原子
核のスピン軸の方向と一致する磁気モーメントを原子核
に対して生じる正の電荷を有する。

１つの核磁気モーメントによって生じる磁界は、磁気双
極子の磁界により近似化することができる。

もし複数の原子核を含むある試料がある靜磁界に償かれ
るならば、この核磁気モーメントは、外部の磁界と平行
に整合する傾向を有し、試料は外部の磁界と平行な正味
の磁化が与えられることになる。正味の磁化の程度は、
試料における原子核の数および外部の磁界の強さと比例
する。原子核の配向は原子核の熱運動によって擾乱され
、その結果磁化の程度もまた試料の温度によって影響を
受けることになる。温度が上昇するに伴い、磁化が減少
する。量子力学においては、この事象は外部の磁界が１
つの原子核がある確率を以て設定できるある原子核のス
ピンの素子数（Ｉｌに従って多くのエネルギ準位を生じ
るように説明することができる。水素原子即ち陽子の原
子核はスピン量子ＰＩＩ＝昇を有し、従って１つの陽子
はその磁気モーメントの方向が外部の磁界のそれと同じ
かあるいはこの方向と反対となるように２つのエネルギ
単位において設定し得る。これらの２つの単位の内、藺
者は史に確率が大きく、エネルギ準位の占有率は所謂ボ
ルツマン分布と一致する。

１つのエネルギ準位から他のエネルギ準位に移動するた
めには、１つの原子核はある周波数の電磁波としである
エネルギ量子を受取りあるいはこれを与える。電磁波の
周波数は、エネルギ準位間の差によって定まるが、この
差は外部の磁界の強さに正比例する。エネルギの交換と
関連するこの周波数はラーモアの周波数と呼ばれ、原子
核と周囲との間のエネルギのこのような交換は核磁気共
鳴現象と呼ばれる。核磁気共鳴の原理については、例え
ば下記の文献に記載されている。即ち、Ａ。

Ａｂｒａｇａｍｇｒ＠磁気の原理Ｊ（ｉ９６１年Ｌｏｎ
ｄｏｒｌＯｘｆｏｒｄ　Ｕｎｉｖ、　Ｐｒｅｓｓ刊）、
およびＣ，Ｐ、　Ｓｌｉ　−ｃｈｔｅｒ著［ａｌ磁気共
鳴原理Ｊ（ｉ９８１年ベルリンのＳｐｒｉｎｇｅｒ　Ｖ
ｅｒｌａｇ刊）。

この核磁気共鳴現象は所謂連続放射（ＣＷ、連続波）法
およびパルス法によって研究されてきた。

パルス法は、連続波（ＣＷ）＠よりも更に効率がよいこ
とが発見され、このためＭＮＲ分光学および所謂核スピ
ン９ｊ！形成法において使用されている。

パルス法においては試料はラーモア周波数の電磁パルス
に曝されるが、その期間は試料の原子核の磁気が外部の
磁界の方向に対しである所要の角ず（θ）にわたってス
ピンするように決定される。電磁パルスの振幅および持
続期間は、一般に、角度θが９０°の倍数となるように
選択される。一般に使用される用語は９０°パルス、１
８０°パルス等テある。基本磁界Ｂ０の方向から外れた
正味の磁化１１　Ｍ　ｎはこのＢｏの方向の周囲でラー
モア周波数Ｗｏだけ責差運動する。この状態は、その磁
化軸がＢｏの方向に対して直角をなすようにコイルを試
料の外方に着くことによって確保することができる。貨
差ａＳを行なう正味の磁化状態はラーモア周波数を有し
かつその振幅が試料の核磁化の強さ即ち原子核の数およ
び外部磁界の強さに比例する所謂ＦＩＤ信号（自由誘導
減衰）をコイルに誘起するＯ 核磁気共鳴テストに関与する本パルス法については例え
ば下記の文献において記載されている。

即ち、Ｔ、　Ｃ，ＦａｒｒａｒおよびＥ、　Ｄ、Ｂｅａ
ｋｅｒ著ｒ−クルスおよびフーリエ変換ＮＭＲ−その理
論と手法の手引Ｊ（ｉ９７１年ａｓ−ヨーク、Ａｃａｄ
ｅｍｉｃＰｒｅｓｓ社刊）、ＲＲ，Ｅｒｎ５ｔおよび”
ｗＶ、　Ａ、　Ａｎ−ｄｅｒｓｏｎ著「磁気共鳴に対す
るフーリエ変換分光法の応用Ｊ（ｉ９６６年Ｒｅｖ、　
Ｓｃｉ、　Ｉｎｓｔｒｕｍ第３７巻第１号）。特に、Ｎ
ＭＲの生物学的な応用については、　Ｄ、　Ｇ、　Ｇａ
ｄｉａｎ著［核磁気共鳴およびその生体に対する応用法
Ｊ　（ｉ９８４年オックス７ｔ−ド、０ｘｆｏｒｄ　Ｕ
ｎｉｖ、　Ｐｒｅｓｓ刊）において記載されている。

励起操作中、原子核系は励起状態の高周波の磁界かもの
外部エネルギを受敗り、励起後このエネルギをその周囲
に渡す。このエネルギの授与は外部のコイルにより検出
することができるコヒーレント波として生じ得、あるい
はエネルギは熱運動として試料の構造内に移転すること
ができる。エネルギの授与に関連して、ある試料の正味
の磁化希はその残りの値に戻される。この過程の性格は
指数的であり、緩和時間Ｔ１を特徴とする。この緩和時
間は検査されるべき物質の組故に依存し、例えは、液状
の物質の場合はＴ、は比較的短い（ミリ秒乃至秒単位）
が、固形状の物質の場合はＴ１は長い（分乃至週単位）
。

ある試料から発射される放射線のコヒーレンスは、例え
は検査される物質の性状および外部の磁界の均’ＰＪＩ
ｆｔＫよって定まる割合における励起後に減衰する。こ
の結果、緩和時間Ｔ、　＊　（Ｔ、に星印）を％徴とす
る割合における信号の指数的減衰を生じる。

即ち、 １／Ｔ、　＊　＝１／Ｔ、＋γΔ・ＢＯ／（２π）（ｉ
）但し、Ｔ、は試料のスピン間の緩和時間、γは磁気回
転比、ΔＢ０はある試料における分極磁界の不均質度で
ある。

上記の全ての緩和時間は、原子核のすぐ周囲およびその
活動度に依存する。上記の如く、試料の−坤的状態は緩
和時間にある彰養を有するが、また外部磁界および試料
の温度も緩和時間を変化させる。

医学的診断におけろ水嵩原子の原子核即ち陽子の有効度
は、その内部で主として水の分子と結合した柔軟な組織
における水素の存在度に基いている。その極性の故に、
更に水の分子がそれ自体結びついて色々な状態で異なる
蛋白質のチェーンを形成し、この結びつきはい（つかの
理由により、例えば組織に対して施される病理学的な処
置によって変化を生じる。

緩和時間およびその変化については、例えば下記の文献
において取扱われている。即ち、Ｒ，Ｄａｍａｄｉａｎ
の米国特許第３，７８９，８３２号［自然の状態の生体
の核磁気共鳴ｊ（ｉ９８０年６月、ロンドン、Ｐｈｉ　
Ｉ　Ｔｒａｎｓ　ＲＳｏｃ、　ｆ（Ｉ　）、およびＲ，
Ｍａｔｈｕｒ　ｄｅ　Ｖｒｅ著「生物物理学および分子
生物学の進展Ｊ（ｉ９７９年刊、第３５巻１０３〜１０
４頁） 医学におけるＮＭＲ現象の利用の関心は１９７０年代の
初期に起った。それは、Ｒ，Ｄａｍａｄｉａｎが悪性の
障瘍組織の緩和時間Ｔ、が対応する正常な組紐のそれの
２倍にも達することを示す研究結果を発表した時である
。このＲ，Ｄａｍａｄｉａｎ　の文献米国脣許第３，７
８９，８３２号は、ある組織の測定した緩和時間を集計
した緩和時間の値と比較しである試料の生じ得る悪性度
を診断することによる悪性のＳＳ組紳の識別のための方
法を開示している。

しかし、以降の研究は、緩和時間の臂化が特定の病理学
的県件に特定されないことを示した。しかし、一般には
、緩和時間は色々な病状により容易に変化することが結
論付けることができ、このため医学診断において応用す
ることができる。

また、文献米国峙ＩＦＦ本３，７８９，８３２号は、Ｎ
ＭＲによる人体の検査のためのある種の走査装管をも開
示している。しかし、この従来技術の解決法は、スピン
偉映装葉として見做すことはできない。核スピンの像形
成の基本的な理念は、１９７３年ＫＰ、　Ｃ，Ｌａｕｔ
ｅｒｂｕｒ著「ＮａｔｕｒｅＪ（ｉ９７３年刊、２４２
，１９０）において公表された。この文献において、Ｌ
ａｕｔｅｒｂｕｒはまた緩和時間ＴＩのマツピング概念
をもたらした。Ｔ、の測定のため所請飽和回復および反
転法およびＴ！の測定のためのスピン・エコー法を含む
緩和時間の測定のためいくつかのパルス法が開発された
。これらの方法は、例えば下記の文献で載接われている
。即ち、Ｔ、　Ｃ，ＦａｒｒａｒおよびＥ、　Ｄ、　Ｂ
ｅｃｋｅｒ著［パルスおよびフーリエ変換ＮＭＲ−その
理論と手法の手引Ｊ（ｉ９７１年二ニーヨーク、Ａｃａ
ｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ社刊） 核スピン偉形成法はおおまかに次の３つのｓｍに分類す
ることができる。即ち、１１点の像形成法、２、線の像
形成法、お°よび３．立体の像形成法である。

点の像形成法においては、検査される対増物の領域は種
々の手法によって相互に得られる対象物即ち点状のＮＭ
Ｒ感応領域を移狗させることによりマツピングされる。

単一点法の主な短所はこれらの手法の速摩が遅いことで
、従って医療用の像形成には適用されない。しかし、特
殊な装置により、例えば全体積像形成法によるよりも史
に多くの組織の清報を得るため点の像形成法を用いるこ
とができる。単一点像形成法については下記の文献に記
載されている。即ち、Ｔａｎａｋａ等のＰｒｏｃ・ＩＥ
ＥＥ第６６巻第１１号（ｉ９７８年刊、１５８２へ１５
８３頁）、Ｄａｍａｄｉａｎの独国特許公開明細書第２
９４６８４７号、Ｂｏｏｒｅ等の米国特許第４．０１５
．１９６号、Ａｂｅの同第３，９３２，８０５号、Ｇａ
ｒ−ｒ　ｏｗａ　ｙ等の同第４，０２１，７２６号、Ｇ
ｒｏｏｋｓ等の同第４，３１８．０４３号、Ｙｏｕｎｇ
の英国特許出願ＧＢ隼２１２２７５３Ａ号である。

速度の遅い単−黒傷形成法と、５ｅｐｐｏｎｅｎの文献
フィンランド国特許第６４２８２号に記載される迅速な
紹音波像形成法とを組合せることにより、単一点壕形成
法を医蟹診断において利用することが可能である。

線の僧形〆法については、例えば下記の文献に１叙され
ている。即ち、Ｂｏｏｒｅ等の米国特許第４．０１６，
１９６号、５ｅｐｐｏｎｅｎのフィンランド国物許第５
９８６８号、ＱａｒｒｏｗａＹ等の米国特許第４．０２
．１．１９６号、Ｇｒｏｏｋｓ等の同第４，３１８，０
４３号、およびＨｕｔｃｈｉｓｏｎ等の同第４，２９０
，０１９号である。脚の像形成法もまた医療用の像形成
には速度が遅く、このためその用途はある特殊な場合に
限定されている。

三次元の物体の壕形成は、全体積像形成法を用いること
によって最も良好に行なわれる。所ｇ＊選択的励起によ
り、ある目的から横置すべきある対象領域を画成してＮ
ＭＲパラメータの分布の更に正確なマツピングを行なう
ことが可能である。

選択的励起は、対象物において励起すべき対象領域の面
と直角をなす磁界の勾配を励起させ、その周波数の帯域
幅と勾配を有する磁界の強さが所要の対象領域の幅と対
応するように励起高周波パルスを変調することによって
行なうことができる。

対象領域を画成する別の方法は、下記の文献に記載され
る如き時間的な磁界の勾配を用いることである。即ち、
米国特許第４，０１５，１９６号。また従来公知である
のは、連続的な励起において傾きの方向が変更されるよ
うに励起高周波パルスにおける勾配を使用することで、
安定なＮＭＲ信号がパルスの振幅が一定である面内にの
み生成される。

更に著しく不正確な方法は、対象領域を画成するため送
信機および受信機の幾何学的な性状を用いることであり
、このため、この方法は対象物のＮ　Ｍ　Ｒ分光学的研
究を行なうことが必要である時にのみ用いられてきた。

この方法の適用については下記の文献に記載されている
。即ち、Ａｃｋｅｒｍ−ａｎ等著の１９８０年刊［Ｎａ
ｔｕｒｅ　Ｊ　２８３．１６７、Ｈａ　ａ　ｓ　ｅ等著
「Ｍａｇｎ、　Ｒｅ５ｏｎ、　Ｊ　（ｉ９８４年刊、４
０１〜４１２頁）、およびＢｏｔｔｏｍｌｅｙ等著［Ｒ
ａｄｉｏｌｏｇｙ　Ｊ第１５０号（ｉ９８４年刊、４４
１〜４４６買戻ある。

全体積像形成法については例えば下記の文献に記載され
ている。即ち、Ｌａｕ（ｅｒｂｕｒ著「ＮａｔｕｒｅＪ
：ｆ：２４２号（ｉ９７３年刊、１９０〜１９１頁）、
Ｅｒｎ５ｔの米国特許第４，０７０，６１１号、Ｈｕｔ
ｃｈ−ｉｓｏｎ等の国際特許出動第ＷＯ３１１０２７８
Ｂ、および５ｅｐｐｏｎｅｎのフィンランド国特許出願
第８２４３４３号である。

像形成の速イを増加するためには、下記の文献に開示さ
れた方法を用いることが可能である。即ち、Ｅｄｅｌｓ
ｔｅｉｎ＄の英国特許出ｗ４第２０７９４６３号、Ｍａ
ｎｓｆｉｅｌｄの米国特許＊４，１６５，４７９号、Ｈ
ｉｎｓｈａｗの物理学研究論文集４８Ａ第２号、１９７
４年６月３日８７〜８８頁）、およびＬｉｋｅｓの米国
特許第４，３０７，３４３号。

特に注目すべき核スピン像形成法は所鞘フーリエ変換儂
形成法で、その１つの方法については、文献即ちＥｒｎ
５ｔの米国特許第４，０７０，６１１号に記載されてい
る。この引用された方法における１つの短所は、励起パ
ルス後に生じるＦＩＤ信号の集中である。集ったＦＩＤ
信号の位相においてフード化されるのは、振幅は一定で
あるが持続期間が変動する勾配パルスにより１つまたは
２つの直角方向の位置の情報である。この方法の短所の
１つは、分極磁界Ｂの不均質度、従って試料のＴ。

に対する本方法の感応度を結果としてもたらす種々の信
号のピックアップ時間における集中即ちピックアップ変
化のモーメントが、ピックアップされる信号に影卿を及
はすことである。

文献Ｈｕｔｃｈｉｓｏｎ等の国際幇許第ｗｏｓｉ／。

２７８８号は、磁界の傾きの方向を変化させることによ
りある欅のスピンのエコーを生じるフーリ工實換像形成
法の一変形を開示している。このスピン・エコーは格納
され、その位相においてフード化されたものは勾配の読
みの方向に対して直角の勾配パルスによる位置の情報で
あり、この勾配パルスの振幅は穐々の反復サイクルにお
いて変化させられる。スピン・エコーを生じる更に望ま
しい方法は所謂１８０°の再収束パルスを使用すること
であり、これはある最終的な映倫における基本４Ｈ界の
不拘ＪＪＭ＃の影稀を補償することができる。

この方法の用途については下記の文献に記載されている
。即ち、　Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎ等のヨーロッパ特許第９
１００８号、Ｂｏｔｔｏｍｌｅｙ等のヨーロッパ特許３
％９８４２６号、およびＨｕｔｃｈｉｓｏｎ等のｒＰｒ
−ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　１８　ｔｈ　Ａｍｐｅｒ
ｅ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓｓ　Ｎｏｔ−１ｉｎｇｈａｍ　Ｊ
　（ｉ９７４年刊、２８３〜２８４頁）、および５ｅｔ
）ｐＯｎｅｎのフィンランド国特許出願第８２４３４３
号である。

文献、Ｐ、　Ｂｒｕｎｎｅｒ等の［Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ｍａｇ。

Ｒｅｓ、　Ｊ　第３３号（ｉ９７９９７９年刊〜１０６
頁）は、核スピン像形成法を用いて、対象物の色々な部
分において時間的連続における励起および検出位相を指
向させることにより三次元の対象物の検査の速度を増加
する方法を開示している。この方法は、原子核系の回復
時間を原因とする検査の長い期間を回避する上で役立つ
。

実際に、ＮＭＲ現象の更に広い用途は、交歓Ｐｒｏｃｔ
ｏｒ％の「物理学研究論文隼」第７７巻７１７負（ｉ９
５０年）において最初に発表された所謂化学シフトの発
見に基づ（ものであった。化学シフトは化学的結合があ
る原子核の電子殻を、従ってまた原子核から「見える」
外部の磁界変化させる時に生じる。実際に、ＮＭＲ分光
法は現在化学的分析の最も重畳な道具の１つである。文
献鼻ｕｅ等の［Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｊｅｍ、　Ｐ
ｈｙｓ、　Ｊ第６４巻、２２２９・・・・２２４６は、
ＮＭＲスペクトルの微細構造の発見を容易にする所謂二
次元フーリエ変換分光法の原理について記載している。

この方法によれば、所謂結合定数の大きさを検討するこ
とが可能である。結合定数は、２つの原子核の相互作用
を反映し、外部の磁界の強さからは独立している。結合
定数の記号はしばしばＪであり、ある性質の周波数のそ
の性質は即ちヘルツ（Ｈｚ）である。文献、Ｓｕｋｕｍ
ａｒ等のｒＭａｇｎ、　Ｒｅ５ｏｎ、Ｊ第５０巻（ｉ９
８２９８２年刊１〜１６４頁）、５ｅｐｐｏｎｅｎ等の
ｒｃｏｍｐｕｔ、　Ａｓ５ｉｓｔ、　Ｔｏｍｏｇｒ、　
Ｊ第８巻（ｉ９８４年刊、５８５〜５８７頁）、Ｃｏｘ
　４１の「Ｊ、　Ｍａｇｎ、　Ｒｅ５ｏｎ、　Ｊ第４０
巻（ｉ９８０９８０年刊９〜２１２頁）、Ｍａｎｓｆｉ
ｅｌｄのｒＭａｇｎ、　Ｒｅ５ｏｎ、　ｉｎ　Ｍｅｄｉ
ｃｉｎａｌ第１巻（ｉ９８４９８４年刊０〜３８６頁）
、Ｍａｎｓｆｉｅｌｄのヨーロッパ時許準１０５７００
号、Ｂｕｒｌ等の国際特許第ＧＢ２０５７１４Ａ号、Ｂ
ｏｔｔｏｍｌｅｙのフィンランド国特許第８３３２１９
号、５ｅｐｐｏｎ−ｅｎのフィンランド国特許１８３２
３２６号、５ｅｐ−ｐｏｎｅｎのフィンランド国特許第
８３３８０７号、Ｍａｕｄｓｌｅｙ等のｒ　Ｓｉｅｍｅ
ｎｓ　Ｆｏｒｓｃｈ、　ｕ、　Ｅｎｔｗ−ｉｃｋ）、　
−Ｂｅｒ、　Ｂｄ、　８Ｊ　（ｉ９７９年刊、３２６〜
３３１頁）、Ｂｅ　ｎｄ　ｅ　１等のｒＪ、　Ｍａｇｎ
、　Ｒｅ５ｏｎ、Ｊ第３８巻（ｉ９８０９８０年刊３へ
３５６頁）およびＰｙｋｅ　ｔ　を等の［Ｒａｄｉｏｌ
ｏｇｙ　Ｊ第１４９巻（ｉ９８３９８３年刊７〜２０１
頁）は、ＮＭＲスペクトルの局部的分布を見出すための
諸方法を開示しているが、結合定数Ｊの局部的分布のマ
ツピングのため利用できる方法についての見聞はない。

本発明の目的は、結合定数Ｊの局部的分布のマツピング
を行ない、かつこの方法を例えばある物質の動的な性状
を検査するため適用するためのや許請求の範囲第１項記
載の如き方法の提供にある。

本発明については図面に示されている。

第１図における位相１に８いて、対象領域は、核磁化を
望ましくは９０’スピンさせる励起パルス（第１の励起
パルス）に瞬される。この状態の後、対象領域上で３つ
の直角の勾配磁界Ｇｘ、Ｇ、およびＧ７の結果として生
じると考えることができる磁界の傾きの切換えが続く（
位相２）。その後、核磁化は例えば化学シフトおよび結
合定数により遅れ（−Ｎｍ／　２　＋ｍ　）　ｔａｕｔ
　＋　ｎＴＡＵの開動−を受ける（位相３）。位相４に
おいて、対象物は第２の励起パルスを受け、これが核８
化を望ましくは１８０°だけスピンさせる。この後、核
磁化は再び、例えば遅れ（Ｎｎ＋　／　２−ｍ　）　ｔ
ａｕｌ　＋　ｎＴＡＵの開化学シフトおよび結合定数に
よって影替を受ける（位相５）。位相６において、磁界
の勾配は褥び対２％域および対象物上で切換えられる。

この勾配はＯ以外の成分を持たなければならないが、こ
の成分は位相２において切換えられた勾配に対して平行
となる。位相６０間、望ましくは生じたスピンのエコー
ＳＥが連続するサンプリング周期間の勾配の時間間隔が
一定となるようにピックアップされる。軸りは、データ
の収集時間を表わす。

上記のシーケンスは、所要の位置の解像度、化学的スペ
クトルの方向即ちδ方向における所要の解像度、および
結合定数の方向即ちＪの方向における所要の解像度を得
るため充分な回数のある遅れ（位相７）の後反復される
。実際には、例えばＮｘＸＮアｘＮ、ｘＮδ×ＮＪの映
像の生故にはＮアＮｓＮδＮＪ回の反復を必要とする。

ある映像の生成のためには、位相６において切換えられ
る前記磁界の傾きの方向は最初にＮ、Ｎ、回変更されね
ばならず、これは０１１、ＮＪ−１の卸、曲内の位相３
および５におけるｍの値を変化させることにより反復さ
れねばならず、またこれは０１１、ＮＪ　−１の範囲内
で位相３および５においてｎの値を変化させることによ
り反復されねばならない。

この変化の順序もまた他の方法で選択することができる
。第２図は、所謂フーリエ変換法に関連する方法の応用
を示している。一般に、この操作は第１図に関連して述
べたものと丁度同じであるが、位相２におい【は、例え
ば勾配のパルスＧ、およびＧ、の時間間隔は、前記シー
ケンスを反復する時等しい間隔で変化させられることが
望ましく、最終映像は多次元のフーリエ変換法の変形に
よって生じる。これは、下記の如く位相６においてピッ
クアップされる信号ＳＥを与えることにより示すことが
できる。即ち、 ＳＥＥ；４Ｓ’Ａ（ｘ、　ｙ、　ｚ、　ａ、　Ｊ）ｅｘ
ｐ　ｊ（Δφｙｋｙ＋Δφｓ　１　、＋（−Ｎａ、／２
　）　ｔａｕｌＢ０δｒ＋Ｊ２Ｋ　　ｎＴＡＵ）−Δ）
ｚｘ＋ｔ’γＧ、ｘ） 但し、 ５Ｅ（ｋ、　　）、　ｍ、　ｎ、　　ｔ’）＝は、スピ
ンのエコーの信号モーメントｔｌおよび反復時点に、　
）、　ｍ、ｎｋ＝１０・・・Ｎアー１／ １＝１０・・・Ｎ、−１／ ｍ　＝　／　Ｏ・・・ＮＪ−１／ ｎ＝１０・・・Ｎ、−１／ φ２．φ３．φ８＝位相２における勾配パルスにより生
じた不安定状態 Ｘ＋　Ｙ＋　ｚ＝位置の座標 ｊ＝ｒ ｒ＝磁気回転比 Ｂ、＝分極磁界の強さ Ａ（Ｘ＊　　Ｙｖ　　Ｚｅ　　δｔ　　’）＝Ｘ＋　　
）’ｔ　　Ｚｅ　　δ、Ｊにおける原子核密度 δ＝化学シフト Ｊ＝結合定数 第３図および第４図は、所謂選択的励起と関連する方法
の応用状態を示している。前記の第１と第２の励起パル
スは共に選択することができ、ｈるいはそれらの一方の
みを選択することもできる。

更に、本方法は、所謂多重スライスｉ坤に対して応用す
ることができ、即ち前の励起パルスに曝された区域の核
磁化の回復中ある対象物の他の預塘即ち区域が励起され
る。

第５図は、スペクトル情報を持たない結合定数と関連し
た情報のみを収集するための本発明の方法の一便更例を
示す。第５Ａ図は所ｌｌｌ第１の励起パルス（９０°）
と第２の励起パルス（ｉ８０’　）および生じるスピン
のエコーＳＥの相互の時間的関係のみを示す本発明の方
法を示している。完全なスペクトル情報を像形成するた
めに、望ましくは第１の励起パルスからの前記エコーの
距ＭＩＴＥがある最小値からある最大値まで、あるいは
その反対方向の等しい間隔で変化させられる。値ＴＥ毎
に、第１の励起パルスからの１８０＠の距離順ち第２の
励起パルスカミ望ましくはある最小値からある最大値ま
で、あるいはその反対方向の等しい間隔で変化させられ
る。この変化の過程の最小および最大値の平均をどの特
定の瞬間においても時点ＴＨの中間点と対応させること
が望ましい。この方法自体は、上記の変化の過程を生じ
る順序は１普ではない。明瞭にするため、図は偉形朧法
が必要とする勾配のシーケンスを含まない。第５Ｂ図は
、結合定数と関連する情報のみを与えるための本発明の
方法を示している。この場合、望ましくはＴＥはある最
小値からある最大値まで、あるいはその反対方向の等し
い間隔で変化させられる。

この場合、磁界の不均質度および化学的スペクトルの影
響を除去するため、前記第２の励起パルス（ｉ８０°）
ができるだけ正確に前記第１の励起パルス（９０’）と
スピンのエコーＳＥ間の時間即ち周期の中間点にあるこ
とが望ましい。この変更例は所謂フーリエ変換法および
投影／再生法と関連して適用し得ることが明らかである
。

前記シーケンスのタイミングについては、化学シフトの
方向即ちδ方向における本方法の解像度が値（２ＸＮδ
）　ｔａｕｌと反比例し、結合定数の方向即ちＪ方向に
おいて値（２ＸＮ、）ＴＡＵと反比例することが判るで
あろう。結合定数は０１１．２００Ｈｚ＠度であるため
、積（２ＸＮＪ　）ＴＡＵは１１１．Ｑ、００２．程度
でなければならない。

本方法はまた、ある対象物の動的性状の分析のため用い
ることができる。例えば、人体の場合には、気管、消化
管または血液の循環を用いて前記結合定数に影響を及ぼ
す適当な成分を運ばせてこれら成分を例えば代謝、血液
の循環等の岐耕、のための一種のトレーサとして用いる
ため使用することができる。このような成分は、代謝に
関与し、それにおいて例えば水素、炭素、＠翠または酸
素の鍛も一般的な同位元素が同じ原子核例えは重水素の
望ましくは安定な同位元素、１６０、”０％”Ｃ。

ＩｎＣで置換される脂肪、糖、アルコールその他の炭素
化合物の如き物質を含む。上記の炭素化合物以外のもの
もまた考えられる。また更に、上記の１類の化合物を、
例えば悪性の岸嬶の奥の病巣部に対する経路を見出す単
一クローン性抗体に結合することが可能である。必要な
らば、その後対象物を上記の方法を用いて腫返しマツピ
ングを行なうことができ、またかなり短いｇＲ彫成時間
において試料の局部的な分布を常にマツピングすること
は不要である。

本発明は上記の実＃態様に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、励起において用いられる所謂選択的ｖｇＪ起
により、所謂投影／再生法により最終的な映像を形成す
るための本発明によるあるパルス列を示すグラフ、第２
図は所謂フーリエ変換法により最終的な映像を生じるた
めの本発明による１つのパルス列を示すグラフ、第３図
は励起において用いられる所領選択的励起を用いて所謂
投影／再生法により最終的な映像を生じるための本発明
による１つのパルス列を示すグラフ、第４図は励起にお
いて用いられる所謂選択的励起を用いて所謂フーＩＪ工
変換法により最終的な映像を生じるための本発明による
１つのパルス列を示すグラフ、および第５図はスペクト
ル情報を含まない結合定数情報のみ’ｖＩｌｙｓするた
めの本発明の１つの用途を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物質の核磁化の結合定数Ｊの局部分布をマッピング
   する方法において、 （ａ）物質が第１の所謂励起パルス、望ましくは９０°
   のパルスにより励起され、 （ｂ）少なくとも１つ磁界の勾配が前記物質に対して切
   換えられ、 （ｃ）前記物質が、ある第１の遅れの後第２の所謂励起
   パルスを受け、 （ｄ）第１の所謂磁界勾配が前記物質に対して切換えら
   れ、 （ｅ）ある第２の遅れの後所謂スピンのエコー信号が集
   められ、 （ｆ）前記第１と第２の遅れの時間を変更することによ
   り前記シーケンスが反復され、 （ｇ）前記第１および（または）第２の磁界の勾配の方
   向および大きさ、または該磁界の一方の方向、大きさお
   よび（または）時間間隔を変更することにより、前記シ
   ーケンスが反復されることを特徴とする方法。 ２、前記工程（ｇ）を最初に次に（ｆ）を実施すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記第１と第２の遅れの時間が、 （ａ）第１の時間的遅れが最初にある第１の最小値から
   ある第１の最大値まで変更されるように、かつ前記時間
   的遅れの和が一定となるように前記第２の時間的遅れが
   対応して変更されるように、 （ｂ）前記第１の最大値と前記第１の最小値間の差を一
   定に維持しながら前記時間的遅れの和がある第２の最小
   値からある第２の最大値まで変更されるように変更され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の方法。 ４、前記工程（ｂ）を最初に、次いで前記工程（ａ）を
   実施することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   方法。 ５、前記第１の最小値と前記第１の最大値の平均値が、
   前記第１の励起パルスと生成されたスピンのエコーの時
   間的に中間の点に対して対称位置に存在することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
   載の方法。 ６、（ａ）物質が第１の所謂励起パルス、望ましくは９
   ０°のパルスを受け、その間第１の所謂磁界の勾配が切
   換えられ、前記第１の励起パルスは所謂選択的な励起パ
   ルスであり、 （ｂ）第１と第２と第３の磁界の勾配がそれぞれその所
   要の値に前記物質上で切換えられ、 （ｃ）第１の時間的遅れだけ、 （ｄ）前記物質が第２の所謂励起パルス、望ましくは所
   謂１８０°のパルスを受け、その間前記第１の磁界の勾
   配がそのＯＮに切換えられた状態にあり、前記第２の励
   起パルスは所謂選択的な励起パルスであり、 （ｅ）第２の時間的遅れだけ、 （ｆ）前記第１と第２と第３の磁界の勾配が所要の値に
   切換えられ、もし前記第１および（または）第２の励起
   パルスが選択的であるならば、前記第１の磁界の勾配の
   時間間隔は選択的な励起の位相のずれを補償するように
   選択され、 （ｇ）前記第１と第２と第３の磁界の勾配がその所要の
   値に切換えられ、生成されたスピンのエコー信号が集め
   られ、 （ｈ）所謂フーリエ変換法または投影／再生法に従って
   、前記時間間隔および（または）前記磁界の勾配の値を
   変更することにより前記パルス列が反復され、 （ｉ）前記第１と第２の時間的遅れの和を一定に維持し
   ながら、前記第１の時間的遅れをある第１の最小値から
   ある第１の最大値まで望ましくは等しい間隔において前
   記パルス列が反復され、 （ｊ）前記第１の最大値と前記第１の最小値間の差を一
   定に維持するも、望ましくは前記第１の励起パルスと前
   記スピンのエコー信号の時間的に中間点に対してその時
   間的な平均値を対称的に維持するように前記第１の最小
   値と前記第１の最大値を変更することにより、前記第１
   と第２の時間的遅れの和をある第２の最小値からある第
   ２の最大値まで変更することによって前記パルス列が反
   復されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項のいずれかに記載の方法。 ７、最初に前記工程（ｉ）を、次いで工程（ｈ）の次に
   工程（ｉ）を実施し、あるいは最初に工程（ｉ）を、次
   いで工程（ｊ）の次に工程（ｈ）を実施し、あるいは最
   初に工程（ｈ）、次いで工程（ｊ）の次に工程（ｉ）を
   実施することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
   方法。 ８、新陳代謝、血液の循環腫瘍の細胞の分布および位置
   の如き物質の物理的な性状を見出すための方法において
   、前記物質が、その結合定数がかかかる物質に通常存在
   するものとは異なる成分を与えられ、またかかる物質の
   結合定数の局部的なマッピングが行なわれることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記
   載の方法。 ９、前記成分が、望ましくはある原子核の安定した同位
   元素、例えば、通常は自然界には著しく少量存在しかつ
   前記成分のある原子核の結合定数を変化させる水素、窒
   素、炭素または酸素の同位元素を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載の方法。