JPS61239150A - 核磁気共鳴撮像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、核磁気共鳴（ｎｕｃｌｅａｒ　ｍａｇｎｅｔ
ｉｃ　　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　：以下これをＮＭＲと略
称する）現象を利用して、被検体内にお【ノる特定原子
核分布等を被検体外部より知るようにしたＮＭＲＩｌｉ
像装置にｖ！Ａ′！ｉるものである。

（従来の技術） 従来より、ＮＭＲ現象を利用して被検体の組織に関する
画像を傳るＮＭＲ撮像装置には各種の方式によるものが
あるが、いずれもスキャンタイムが長く、このため高速
スキｔシンのＮＭＲｉｌｉｌｌ装置の出現が強く望まれ
ている。

本発明の目的は、この様な点に鑑み、パルスシーケンス
に工夫をこらすことにより高速スキャンを可能としたＮ
ＭＲｔｉ像装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この様な目的を達成するために本発明では、次のような
シーケンス機能を有した制御手段を備えることを特徴と
するものである。

記 （イ）前記高周波パルスを印加する手段から９０゜パル
スを印加し励起する。

（ロ）次に、前記勾配磁場を印加する手段から勾配磁場
を印加する。

（ハ）次に前記（ロ）と反対極性の勾配磁場を印加し分
散中のスピンを収束する。

（ニ）次に前記（ロ）と同極性の勾配磁場を印加し分散
中のスピンを収束する。

（ホ）前記（ハ）ないしく二）を所定の回数繰返した後
スピンが収束した時点で勾配磁場印加を止める。

（へ）前記（イ）ないしくホ）を毎回９０°パルスの位
相を１８０°変化させながら所定の回数繰返す。

（ト）得られた核磁気共鳴信号のうち所望の信号を用い
画像を再構成する。

また、本発明における動作の特徴は次の通りである。

■前記（イ）ないしくホ）の工程において信号を得る間
に縦緩和した磁化を用い、次の工程で信号を得る。この
ため、１８０°パルスは用いずに、勾配反転によりエコ
ー信号を得ている。

■前記（ホ）で収束したスピンは次の工程の１８０°位
相の変化した９０°パルスにより熱平衡状態に戻す。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明を説明する。第１図は、本発
明に係る装置の一実施例の構成を示すブロック図である
。同図において、１は一様な静磁場Ｈｏ（この場合の方
向を２方向とする）を発生させるための静磁場用コイル
、２はこの静磁場用コイル１の制御回路で１１例えば直
流安定化電源を含んでいる。静磁場用コイル１の均一度
は１０°５以上であることが望ましい。

３は勾配ｌｌ場用コイルを総括的に示したもの、４はこ
の勾配磁場用コイル３の制御回路である。

本発明の装置においては、第１．第２の勾配磁場を発生
させるが、単に第１．第２の勾配磁場と記載して説明す
ると抽東的であり、発明が分りにくい。そこで、水切ｍ
書では、第１の勾配磁場を２勾配磁場とし、第２の勾配
ｔａＪｊｉをＸ勾配磁場とｙ勾配置１ｍとの合成の磁場
として説明を行なう。

ただし、この組合せは、どんなものでもよ（、第１と第
２の勾配磁場が異なった方向の勾配磁場であれば良い。

また、前記ｘ、ｙ、ｚ勾配磁場以外の他方向の勾配！ｉ
場を組合せても良い。

また、木切ｌｌ１ｌでは、第１．第２の勾配磁場を発生
させる手段として、それぞれ専用のコイル手段（２勾配
磁場用コイル、Ｘ勾配磁場用コイル。

ｙ勾配ｌ！＆場用コイル）が設（）られている例で説明
するが、これに限定するわけではない。すなわら、第１
．第２の勾配磁場を発生させるのに、例えば、１つの手
段で第１．第２の勾配磁場の両方を発生させるようにし
ても良い。

この勾配！ＩＷ用コイル３は、一様な静磁場ト（。

と同一方向で、ｘ、ｙ、ｚ軸方向にそれぞれ直線勾配を
もつ磁場を発生する。制御回路４はコントローラ２０に
よって制御される。

５は被検体に幅の狭い周波数スペクトルｆの高周波パル
ス、すなわち、ＲＦパルスを電磁波として与える励磁コ
イルである。

６は測定しようとする原子核のＮＭＲ共鳴条件に対応す
る周波数（例えばプロトンでは、４２゜６ＭＨｚ／Ｔ）
の信号を発生する発振器で、その出力は、コントローラ
２０からの信号によって開閉が制御されるゲート回路３
０と、パワーアンプ７を介して励磁コイル５に印加され
ている。

８は被検体におけるＮ　Ｍ　Ｒ信号を検出するための検
出コイルで、励磁コイル５に対して９０’回転して設置
されている。なお、この検出コイル８は、被検体にでき
るだけ近接して設置されることが望ましいが、必要に応
じて、励磁コイル５と兼用させてもよい。

９は検出コイル８から得られる核磁気共鳴信号（ＮＭＲ
信号・・・ＦＩＤ信号／エコー信号）を増幅する増幅器
、１０は位相検波回路、１１は位相検波された増幅器９
からの波形信号を記憶するウェーブメモリ回路で、Ａ／
Ｄ変換器を含んでいる。

１３はウェーブメモリ回路１１からの信号を伝送路１２
を介して入力し所定の信号処理を施して断Ｌ２１像を得
るコンピュータ、１４は得られた断層像を表示するテレ
ビジョンモニタのような表示器である。また、コントロ
ーラ２０からコンピュータ１３へは、信号線２１により
、必要な情報が伝送される。

コントローラ置０は、第１と第２の勾配磁場（勾配磁場
Ｇｚ、Ｇｘ、Ｇｙ）、ＲＦパルスの振幅を制御するため
に必要な信号（アナログ信号）、及びＲＦパルスの送信
やＮＭＲ信号の受信に必要なｉｌＪ　ｔａｌｌ信号（デ
ジタル信号）を出力することができるように構成された
ものである。このコントローラ２０は、本発明に係る装
置の特徴とするシーケンス機能、すなわち、ＲＦパルス
の動作タイミングや第１と第２の勾配磁場の動作タイミ
ングを制御する機能を有している。ただし、このシーケ
ンスｉ能を果す素子は、コントローラ２０に限定するも
のではなく、他の素子、例えば、コンピュータ１３にこ
の機能を持たせても本発明は成立する。

このＩｒｔな構成にお【プる動作を第２図のパルス系列
を参照して次に説明する。第２図は本実施例装置による
スピンワーブ法でエコー信号のみを１回観測する場合の
タイムチャートである。

１）制御回路２から静磁場用コイル１に電流を流し、被
検体（被検体は各コイルの円筒内に設置）に静磁場Ｈｏ
を与える。

２）コントローラ２０より制御回路４を介して２勾配磁
場用コイルに電流を流し、第２図の（ロ）に示すように
２勾配磁場Ｇｚ＋を与えた状態で、ゲート回路３０にお
いて選択し出力された９０°Ｘパルスを被検体に与えそ
のスライス面のスピンを励起する（ｉａ＞。この励起直
前では、磁化Ｍは第２図（へ）の■に示すような方向に
向いているが、９０°Ｘパルスの印加により■に示すよ
うな方向に９０°回転する。

３）次に、ｙ勾配磁場を与えて位相エンコードを行うと
共に負方向のＸ勾配Ｉａ場Ｇｘ−を与えてスピンを分散
させ、エコー信号観測の＃＝備をしておく（ｔｂ＞。

４）続いて、Ｇｚ、Ｇｙは印加しないで正方向のＸ勾配
磁場（Ｇｘ”）のみを与える（ｉｃ）。これにより、分
散方向に移動していたスピンは逆の方向へ移動を開始す
る。すなわち収束の方向に向かう。そして、第２図（ニ
）に示すＧｘ−による位相変化量とＧｘ＋の位相変化量
が等しくなった時点において、再びスピンはｙ軸上で位
相が一致し、エコー信号が最大になる。その後、更にス
ピンは移動を続け、ｙ軸上で一致した位相は再び分散の
方向へと向かい、エコー信号は消滅してゆく。

要するに、期間１ｃの間ではスピンの縦緩和（Ｔ＋緩ｍ
）及び横緩和（７２緩和）が起こる。

なお、実施例にお【ノるＧｘは、Ｇｙを与えて位相エン
コードを行うときには負方向の勾配磁場、そしてその後
に与える磁場は正方向の勾配Ｉｌ場としているが、一旦
分散したスピンを再び収束させることができればよいか
ら、逆に位相エンコードを行うときには正方向の勾配磁
場を与え、その後には負方向の勾配磁場を与えるように
してもよい。

上述の動作により生じたエコー信号は検出コイル８によ
り検出され、その信号はプリアンプ９を介し位相検波回
路１０に導かれ、ここで位相検波された後ウェーブメモ
リ回路１１に格納される。

格納されたデータはコンピュータ１３により読取られる
。

５）次に、信号観測を終了し、Ｇｚ″″及びＧｙを与え
ると共に、Ｇｘを反転して与え、磁化Ｍを集める（ｔｄ
）。これはスピン緩和過程を途中で打切り、再び励起す
るもので、通常、Ｔｒ＜Ｔ＋＋Ｔ２とすることができる
。

磁化Ｍは第２図くべ）の■に示す方向に向（。

６）続いて、Ｇｚ＋を与えた状態で９０°−Ｘパルスを
印加する（ｊｅ）。これにより、Ｔｒの間にＴ１緩和し
た磁化が励起され、また５）で集められた磁化のｙ成分
が熱平衡状態に戻される。

７〉再びＧｙを与えて位相エンコードを施すと共にＧｘ
−を与えてスピンを分散させて、測定の準備をしておく
　（ｔｒ　）。

８）前記４）と同様にＧｘ十印加でエコー信号を観測す
る（Ｔ９）。

９）次に、信号観測を終了し、５）と同様にＧ　Ｘ　＋
Ｇｙ、Ｇｚを与えてスピンを集める。磁化Ｍの方向は第
２図（へ）の■に示す方向に向く。これは■の初期状態
と同一である。

以下前記２）から９）の動作を繰返しエコー信号を観測
する。

なお、Ｇｙの大きさとその印加時間の積で決まる位相変
化量を各ビューごとに適宜変化させてエコー信号を観測
することは言うまでもない。

なお、上記のように横緩和が完全に進行しないうちに次
のパルスを印加してゆくと、信号強度は縦緩和時間Ｔ１
と横緩和時間Ｔ２に関係する一つの平衡状態となる。こ
の様な平衡状態のときには、その直前のＴｒ明期間おい
てＴ２緩和により減少した量と次のＴｒ明期間おいてＴ
＋緩和により増加する量とが等しくなる。

上記のようなシーケンスによれば、１８０°パルスを用
いていないためＴｒの間Ｔｏ１和中の磁化は反転させら
れることなく緩和し、高速スキャンが実現できる。例え
ば、Ｔｒ＝　０．０２ｓｅｃとすれば、２５Ｇビユーで
５．１２ｓｅｃの全スキャンタイムとなる。

なお、早く動的平衡状態にするために最初に４５°パル
スを印加するようにしてもよい。

第３図は本実施例装置による投影再構成法で、スピン１
コ一信号のみを１回観測する場合のタイムチャートであ
る。第３図において、ＧｙをＧｘと同様に印加する点を
除いては、ＲＦパルスや勾配磁場の印加は第２図の場合
と同様である。この例では、勾配磁場Ｇｘ及びＧｙの強
度を変化させながら測定を繰返し、投影データを得る。

第４図は本実施例装置によるエコープレーナー法で観測
する場合のタイムチャートである。第４図では、弱いＧ
ｘを印加しながらＧｙの符号を変化させ信号を観測した
後、Ｇｘを反転しスピンを収束させて再び励起する。Ｒ
Ｆパルスの印加は第２図の場合と同様である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、１８０゜パルス
を使用しないことにより、緩和と測定を同時に行うこと
ができ、Ｔ＋　、Ｔ２緩和時間よりも十分短い間隔で次
々とワーブ量を変えてエコー信号を観測することができ
るので、高速のスキャンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＮＭＲ撮像装買の一実施例を示す
構成図、第２図は本発明に係る装置のシーケンスを説明
するための動作波形図及び磁化ベクトルを説明するため
の図、第３図及び第４図は本発明に係る装置における他
のシーケンスを説明するための動作波形図及び磁化ベク
トルを説明するための図である。 １・・・静磁場用コイル、２・・・静磁場用コイル、３
・・・勾配置＆場用コイル、４・・・勾配磁場用制御回
路、５・・・励磁コイル、６・・・ＲＦ発振器、７・・
・パワーアンプ、８・・・検出コイル、９・・・プリア
ンプ、１ｏ・・・位相検波回路、１１・・・ウェーブメ
モリ回路、１３・・・コンピュータ、１４・・・表示器
、２０・・・コントローラ、３０・・・ゲート回路。 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被検体に静磁場を与える手段と、被検体に勾配磁場
   を与える手段と、被検体の組織を構成する原子の原子核
   に核磁気共鳴を与えるための高周波パルスを印加する手
   段とを備え、生じた核磁気共鳴信号を利用して被検体の
   組織に関する画像を得る核磁気共鳴撮像装置において、 下記（イ）ないし（ト）の機能を有する制御手段を具備
   したことを特徴とする核磁気共鳴撮像装置。 　記 （イ）前記高周波パルスを印加する手段から９０°パル
   スを印加し励起する。 （ロ）次に、前記勾配磁場を印加する手段から勾配磁場
   を印加する。 （ハ）次に前記（ロ）と反対極性の勾配磁場を印加し分
   散中のスピンを収束する。 （ニ）次に前記（ロ）と同極性の勾配磁場を印加し分散
   中のスピンを収束する。 （ホ）前記（ハ）ないし（ニ）を所定の回数繰返した後
   スピンが収束した時点で勾配磁場印加を止める。 （ヘ）前記（イ）ないし（ホ）を毎回９０°パルスの位
   相を１８０°変化させながら所定の回数繰返す。 （ト）得られた核磁気共鳴信号のうち所望の信号を用い
   画像を再構成する。 ２）前記勾配磁場の印加において、前記（ロ）に続いて
   （ハ）ないし（ニ）を繰返し、その繰返しの最後に印加
   する勾配磁場を、それ以前の勾配磁場よりもその強度に
   おいて強めると共にその印加時間において短くし、この
   とき得られるエコー信号のみを観測するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴撮
   像装置。 ３）前記核磁気共鳴信号を得るときに、与えるべき勾配
   磁場を適宜に定め、投影再構成法又はスピンワープ法又
   はエコーブレーナー法のうちのいずれかで画像再構成が
   できるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の核磁気共鳴撮像装置。