JPS6145744A - 核磁気共鳴写像方法および装置 - Google Patents

核磁気共鳴写像方法および装置

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JPS6145744A
JPS6145744A JP60148122A JP14812285A JPS6145744A JP S6145744 A JPS6145744 A JP S6145744A JP 60148122 A JP60148122 A JP 60148122A JP 14812285 A JP14812285 A JP 14812285A JP S6145744 A JPS6145744 A JP S6145744A
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nuclear magnetic
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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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）　　発明の技術分野 本発明は、身体を写像する核磁気共鳴（ＮＭＲ）方法お
よび装置に関するものでるる。
（２）　　先行技術についての説明 そのような方法では、写像している身体のある領域の画
像を区定し合うＮＭＲデータ信号を一定の期間（周期）
で測定しなければならない場合が多い。この期間の間に
前記領域の一部が移動し、その時間に対する変位が、該
期間中、非単調関数となるような場合、例えば写像して
いる領域が呼吸運動によって移動する生体の胸郭を含む
場合、前記領域の移動部分の一つ以上のゴースト画像形
式による多数の運動ファクタを生ずることが多い。これ
らのゴースト画像部、前記領域の非移動部分から生ずる
画像部分に対し異なる量だけ変位され、該画像部分を劣
化させる。そのようなファクタを低減する方法の一つに
、移動部分が特定の位置にある場合にのみ、例えば呼吸
サイクルの終わシの呼気サイクル中にのみデータ信号を
収集する方法がある。この方法は良好に実施することが
できるが、画像を生ずる所要走査時間の増大をもたらす
。
（３）　　発明の概要 本発明の目的は、そのような運動ファクタが所要走査時
間を増大せずに少なくとも低減される、身体のある領域
を写像する核磁気共鳴（ＮＭＲ）写像方法と、および該
方法を実行する装置とを提供するものである。
本発明によれば、身体のある領域の一部がある運動によ
って移動する前記身体領域を写像し、その時間に対する
変位が、画像を区定し合う複数のＮＭＲデータ信号を収
集する周期中、非単調関数となるようにする核磁気共鳴
写像方法において、前記方法は、前記運動による順序で
データ信号を収集し、運動ファクタを低減するようにな
っていることを特徴としている。
本発明は、また、身体のある領域の一部が運動によって
移動する前記身体領域を写像し、その時間に対する変位
が、画像を区定し合うＮＭＲデータ信号を収集する周期
中、非単調関数となるような核磁気共鳴写像装置も提供
するが、前記装置は前記運動による順序で前記データ信
号を収集し、運動ファクタを低減するようになっている
手段を備えていることを特徴とする特次に、本発明によ
るＮＭＲ技術を利用して身体のある領域を写像する方法
、および該方法を実行する装置について、添付の図面を
参照しながら実施例を挙げて説明するが、該実施例はほ
んの一例にすぎないものとする。
なお、本発明の大部分は、従来の形式、例えば米国特許
第４２８４９４８号および第４３５５２８２号に記載の
形式によって構成されている。
（４）　　好適な実施例についての説明そのような装置
の基本的な構成要素は以下の通シである。
本発明による装置は、三つの直交する方向、すなわちＸ
、ＹおよびＺ方向の一つ以上の方向の勾配によシ、ある
所与の方向（通常Ｚ方向と定められている）で検査しよ
うとする身体に磁界を与えることのできる第１のコイル
装置を備えている。
第１図では、前記第１のコイル装置がＺ方向の定常均一
磁界ＢＯを発生するコイル１と、Ｘ方向の磁界勾配Ｇｘ
を発生するコイル３と、Ｙ方向の磁界勾配Ｇｙを発生す
るコイル５と、および２方向の磁界勾配Ｇｚを発生する
コイル７とによって構成されている。
更に、本発明による装置には、第１のコイル装置によっ
て発生された磁界方向に垂直な面で検査中の身体に無線
周波数（ＲＦ）磁界を与えることができると共に、Ｚ方
向以外のスピンベクトル成分と核磁気共鳴に励起された
検査中の身体の原子核から生ずるＲ　Ｆ磁界を検出する
ことができる第２のコイル装置が備え付けられている。
前記第２のコイル装置は、ＲＦ磁界を与える一対のコイ
ル９Ａならびに９Ｂから成る第１のコイル構成と、およ
びＲＦ磁界を検出するコイル１０Ａならびに１０Ｂから
成る第２のコイル構成とによって構成されている。
前記種々のコイル１，３、７および９Ａならびに９Ｂは
、Ｂｏ　、Ｇｘ　、Ｇｙ、ＧｚならびにＲＦ駆動増幅器
１１，１３，１５．１７ならびに１９によって夫々駆動
され、Ｂｏ、Ｇｘｙ、ＧｚならびにＲＦ制御回路２１，
２３．２５ならびに２７によって夫々制御される。これ
らの回路は、ＮＭＲ装置、およびコイル誘起磁界を用い
た他の装置の当業者には周知　　−の種々の形式をとる
ことができる。　　　　　　　　１前記回路２１，２３
．２５ならびに２７は、本発明　　　”による装置に命
令および指示を与える入力およびその他周辺装置３１と
、および表示装置３３　　　［とに関連する中央処理装
置２９によって制御されている。　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　ンコイル１０ＡならびにｉｏＢに
よって検出されたＮＭＲ信号は、増幅器６５を介して信
号処理装　　　（置３７に与えられる。該信号処理装置
は、信号　　　１のあらゆる適切な校正および補正を行
なうよう　　　゛構成されているが、本来は、信号を中
央処理装置２９に送るものでアシ、そこで該信号は前記
　　　１表示装置に印加すべく処理されて、検査してい
る身体のＮＭＲ量の分布を示す画像を生ずる。　　　　
（前記信号処理装＠５７は、本発明を判シ易く　　　。
するため別個に示しであるが、前記中央処理装置２９の
一部を具合よく形成していてもよいことが判る。
本発明による装置は、また、第２図に図示の知く、検査
している身体４３に対して適当な位置に置かれた磁果プ
ローブＸ、　、Ｘ、　、Ｙ、および肯からプローブ増１
１鯖器４１を介して信号を受信し、与えられた磁界を監
視する磁界測定エラー信号回路６９も備えている。
次に、第３図の以下説明する方法は、位相周皮数符号化
を利用して周知の反転回復シーケンス全発展させたもの
である。定常均一磁界が、炙査中の身体にＺ方向で与え
られるが、この磁界は、身体の磁気整合平衡軸を定める
ように、すなわち＋Ｚ方向に沿って働き、前記手順を通
して一定のままである。次いで、以下述べる理由によｆ
ｉ、Ｂ、（１８０°）と示されたＲＦ磁界パルスが前記
身体に与えられる。この磁界の周波数佳、均一な磁界に
おける身体の水素の原子核、すなわち陽子、に対するラ
ーモア周波数と彦るよう選択されている。前記パルスの
積分は、該パルスが前記陽子のスピンＱ＋Ｚ方回から−
２方向に角度１８０°だけ回転する（よって１８０゜パ
ルスと称す）のにちょうど十分となるようになっている
。次に、回転されたスピンが＋２方向に沿ってそれらの
磁気整合平衡軸にまで弛緩し戻るようになる時間τが経
過し、次いで第２の几Ｆ磁界パルスＢ、（９０°）がＺ
方向に沿った磁界勾配Ｇｚ１と共に与えられる。この磁
界パルスＢ、　（９ｏｏ）も、身体内の陽子に対してラ
ーモア周波数となるように選択され、Ｚ方向に沿う磁界
によって定められたＺ方向に垂直な前記身体のスライス
の陽子のスピンを優先的に回転し、勾配Ｇｚ１がこのス
ライスの回、？に中心付けられる。
パルスＢ、（９０つの積分は、それらの磁気整合平衡軸
から角度９０°だけスピン全回転するのに十分となるよ
う選択されておシ、次いでスライス内の陽子のスピンが
ラーモア周波数で２方向のまわシのＸ−Ｙ面において歳
差運動を行なうようになっている。しかしながら、これ
らのスピンのいくつかは、−Ｚ方向から生ずると共にそ
の他のスピンはＢ、（９ｏつパルスを印加する前に＋２
方向に弛緩し戻る時間を有しているので、これらのスピ
ンから生ずる自由誘起減衰信号は、前記スライス内の物
質のＴ１値を示すことになる。
次いで勾配Ｇｚ、が除去され、反対の向きのＧｚ、勾配
と置換される。このことによって、均一な磁界と勾配Ｇ
ｚ１と、およびＲＦ磁界パルスＢ、（９０°）との組合
わせによって選択的に・励起されたスピンの再位相調整
が生じ、前記勾配によって脱位相が生ずる。Ｇｘ、勾配
の間に、Ｘ−Ｙ面内でＺ軸の１わりに歳差運動をしてい
るスライス内の陽子のスピンから生ずる減衰ノ自然誘発
信号が測定される、。
上記磁界シーケンスにおいて、信号の収集期間中与えら
れる勾配Ｇｘ、は、前記スライス内の陽子から生ずる信
号の周波数分散を該スライスのＸ方向に生ずるように働
く。よって、該スライスは、各円柱内の陽子によってＹ
方向に平行な一連の円柱へ゛と効果的に分割され、他の
円柱内の陽子からは異なる周波数の自由誘起減衰信号を
生じ、よってこれらの信号を測定された信号から識別す
ることができる。信号収集期間前に与えられたＧｘ、勾
配によって、負方向ならびに正方向双方の空間的周波数
が測定される。信号収集期間前に与えられたＧｙ勾配の
効果は、ＸＹ面で歳差運動を行なうスピンをＹ方向に沿
って分散させ、各円柱に沿う位相分散の太き式によシ測
定された信号の位相ならびに大きさが変更されるように
することである。
スピンをそれらの磁気整合平衡軸に弛緩し戻るようにさ
せる周期τが経過し、次いで上記全磁界シーケンスが各
シーケンス内における位相符号化勾配Ｇｙの異なる時間
積分によってＮＩ、回、例えば２５６図、繰シ返される
。ＮＩ、組の測定された信号を分析し、二次元のデータ
信号マトリックスの二次元のフーリエ変換を行なうこと
によって前記スライスの二次元の画像を再構成すること
ができる。位相符号化勾配Ｇｙの時間積分は、以下の式
によって求められる。すなわち、ｆ　Ｇｙ（ｔ）ｄ　ｔ
−ムｇ（Ｎ−１−Ｎ１．、／２　）但し、Ｎは時間Ｔの
位相符号化勾配数で、１．６ｇは定数である。
通常、Ｎの値は、連続的磁界シーケンスに対する連続的
な値で歩進される。このことは静止した身体の写像には
適しているが、スライスの一部がＹ方向に沿う周期的な
運動によって移動する場合、例えば該スライスが、呼吸
している人間の胸郭を含むスライスの場合は、移動の周
期性によシ、移動部分の運動ファクタがＹ方向に沿って
前記の再構成された画像中に生じ、その結果信号収集期
間は前記移動期間と比較して十分に短縮され、運動ファ
クタがＸ方向に生じないようになっている。このことは
、スライスの移動部分が通過するＲＦコイル１０Ａおよ
び１０Ｂによって監視された静止点を考えることによっ
て説明することができる。位相符号化勾配パルスの時間
積分の値が連続ＲＦパルスシーケンスに対する連続的な
肱で歩進される場合、前記点で測定された磁化は、線点
を通る前記スライス部分の周期的移動によシ運動ファク
タを生じさせる周期的成分を得る。本発明による方法に
おいて、移動変換器（図示せず）は、選択されたスライ
スの移動部分と同相で移動する人体上の適当な位置に装
着され、呼吸サイクル中の時間の関数としての人体上の
ある点の変位ヰが、第４図に図示の如く記録される。こ
の変位／時間グラフから、前記変位の確率分布を計算す
ることができると共に、この分布から第５図に図示の形
式によるルックアンプテーブルを磁界測定エラー信号回
路６９にプログラムすることができる。このテーブルで
は、変位共の可能１＋ｍが２５６個にデジタル化され、
各変位単位◇に、前記位相符号化勾配の時間積分による
Ａの′変化、よってＮが単調関数に対する最も可能な近
似値となるようにＮの値が割り当てられる。ルックアン
プテーブルのＮの値は、変位共によるＮの値の変化率が
変位確率と共に変化するように割り当てられている。各
磁界シーケンス内であって位相符号化勾配を与える直前
に人体上の監視点旦の変位が測定され、この共の値から
適当なＮの値がルックアンプテーブルによシ決冗される
。特定のＮの値を使用した位相符号化勾配が既に与えら
れていることが判ると、使用されなかったＮに最も近い
値がその代わシに選択され、２５６のシーケンス後には
全てのＮの値が使用されるようになっていることが判る
。
よって、前記スライスの移動部分が通過する前記ＲＦコ
イル１０Ａならびに１０Ｂによって監視された静止点ケ
もう一度考えてみると、前記移動スライスの変位は、位
相符号化勾配パルスの時間積分の単調関数となるので、
前記点で測定された磁化ン」１、前記位相符号化勾配パ
ルスの時間積分のゆるやかに変化する関数となる。この
方法によって、再構成された画像の移動部分の運動ファ
クタは低減され、その結果、前記スライスの静止部分の
画像表らびに前記移動部分の不鮮明な画像とが残される
ことが判る。
以上−例として１１９２明した上記の本発明による方法
は、位相周波数符号化を用いた反転回復シーケンスを発
展させたものであるが、本発明は他の励起パルスシーケ
ンスおよび写像方法、例えば投射写像方法からの再構成
にも同様に適用しうるものであることが判る。
投射写像方法から再構成する場合、勾配磁界を用いて写
像している身体の選択されたスライスに渡って一連の平
行なストリップを区定し、前記勾配磁界方向の変化によ
る連続的な走査で　　２前記スライスに渡り前記ストリ
ンプを回転させ、その結果該スライス上の前記ストリッ
プの各方向毎に該ス）　ＩＪクラブら夫々のデータ信号
が得られる。通常、該ストリップが前記スライスを横切
る最初の方向でつくる角度θは、連続１（Ｊ！’パルス
シーケンスに対する連続的な値で歩進される１、そのよ
うな本発明による方法のある実施例では、第５図の形式
によるルックアンプテーブルがＮの値をθの値と置換さ
せて作成さ！し、前記ストリップが身体の移動部分の変
位ツ？よびθの値開の関係式を単調関数に向かわせるよ
うな順序で選択されるようになっている。
以上−例として説明した上記の本発明による方法におい
て、勾配磁界は、壕だ、身体の写像している領域内の種
々の場所から生ずるＮＭＲデータ信号を識別するのに使
用されると共に、本発明は適合するようにつくられた励
起パルスによって前記識別ケ行なう方法および装置にも
適合しうるものであることも判る。
【図面の簡単な説明】
第１図−二本）ｉ′、明による核磁気共鳴写像装置の全
体の構成を示−ｊ”　ｌ’＋＜ｌ　ｃあり、第２図は身
体とプ１１７−−ブとの位置１−・１簾を示す図であり
、第６図は前記本発明による方法に、使用された磁界シ
ーケンスを示す図でをンリ、第４図は時間の関数として
選択された方行に沿って前記領域のある点の変位を示し
たクラブであり、かつ第５図は前記本発明による方法に
使用する］−ルックアップテーブル」の内容にノｉ＼す
グラフである。 図中、Ｌ３，５．７および９はコイル、１１゜１３．１
５，１７および１９は駆動増幅器、２１．’２３゜２５
および２７は！ＩＩＩＪ御回路、２９は中央処理装置、
３１は入力秒よび池の周辺装置、５３は表示装置、６５
および４１は増幅器、６７は信号処理装置、６９は磁界
測定エラー信号回路、４６は身体、全夫々示す。 特許出願人　　　ピカー　インターナショナル　リミテ
ッド手　続　−ｍ　正　書　（自発） 昭和６０年　８月ｑ日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １　事件の表示 特願昭６０−１４８１２２号 ２　発明の名称 核磁気共鳴写像方法および装置 ３、特許出願人 名称　　ピカー　　インターナショナル　リミテッド４
代理人 住所　〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号丸
ノ内ビルヂング　７５２区 ５補正の対象 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一部分が運動により移動しているような身体のあ
    る領域を写像し、その時間に対する変位が画像を区定し
    合う複数のＮＭＲデータ信号を収集する周期の間、非単
    調関数となるようになっている核磁気共鳴写像方法にお
    いて、前記方法は運動による順序で前記データ信号を収
    集して運動ファクタを低減するようになっていることを
    特徴とする上記核磁気共鳴写像方法。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、位
    相符号化勾配磁界（Ｇｙ）のパルスは、前記領域の移動
    部分のいずれの１回の変位（ｄ）と前記パルスの時間積
    分値との関係式を所定の関数に近づけるような順序で各
    パルス後収集される各ＮＭＲデータ信号によって与えら
    れることを特徴とする上記核磁気共鳴写像方法。
  3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、周
    波数符号化勾配磁界が利用され、前記領域に渡る複数の
    平行ストリップを区定し、前記ストリップからＮＭＲデ
    ータ信号を収集し、前記磁界方向の変化により連続する
    データ収集期間中前記領域に渡り前記ストリップを回転
    させ、その結果前記ストリップがいずれの１回の前記領
    域を横切る最初の方向でつくる角度とその時の前記領域
    の前記部分の変位との関係式が所定の関数に近づくよう
    にしたことを特徴とする上記核磁気共鳴写像方法。
  4. （４）特許請求の範囲第２項または第３項に記載の方法
    において、前記所定の関数は単調な関数であることを特
    徴とする上記核磁気共鳴写像方法。
  5. （５）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の方法
    において、前記方法は前記領域の前記変位（ｄ）の確率
    分布を計算し、該確率分布を用いて各ＮＭＲデータ信号
    を各変位値に割り当てることを特徴とする上記核磁気共
    鳴写像方法。
  6. （６）一部分が運動により移動しているような身体のあ
    る領域を写像し、その時間に対する変位が画像を区定し
    合う複数のＮＭＲデータ信号を収集する周期の間、非単
    調な関数となるようになっている核磁気共鳴写像装置に
    おいて、前記装置は運動による順序で前記データ信号を
    収集して運動ファクタを低減するようになっている手段
    （１０Ａ、１０Ｂ、２９）を備えていることを特徴とす
    る上記核磁気共鳴写像装置。
  7. （７）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記
    装置は前記領域の前記移動部分のいずれの１回の変位（
    ｄ）とその時の位相符号化勾配パルスの時間積分値との
    関係式を所定の関数に近づけるような順序で位相符号化
    勾配磁界（Ｇｙ）のパルスを与える手段（５、２９）と
    、および各パルス後各ＮＭＲデータ信号を収集する手段
    とを備えていることを特徴とする上記核磁気共鳴写像装
    置。
  8. （８）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記
    装置は前記領域に渡る複数の平行ストリップを区定する
    のに効果的な周波数符号化勾配磁界を与える手段（３、
    ５、２９）と、連続するデータ収集期間中、前記領域に
    渡って前記ストリップを回転させるように前記磁界方向
    を変更する磁界方向変更手段であって、前記ストリップ
    がいずれの１回の前記領域に渡る最初の方向で形成され
    る角度とその時の前記領域の移動部分の変位との関係式
    が所定の関数に近づくように前記磁界の方向を変更する
    前記磁界方向変更手段と、および各位置で前記ストリッ
    プからＮＭＲデータ信号を収集する手段（１０Ａ、１０
    Ｂ）とを備えていることを特徴とする上記核磁気共鳴写
    像装置。
  9. （９）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記
    領域の移動部分の変位（ｄ）の確率分布を計算する手段
    と、前記確率分布を用いて各変位値（ｄ）に各データ信
    号を割り当てる手段とを備えていることを特徴とする上
    記核磁気共鳴写像装置。
JP60148122A 1984-07-06 1985-07-05 核磁気共鳴写像方法および装置 Granted JPS6145744A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8417290 1984-07-06
GB848417290A GB8417290D0 (en) 1984-07-06 1984-07-06 Nuclear magnetic resonance method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6145744A true JPS6145744A (ja) 1986-03-05
JPH0376135B2 JPH0376135B2 (ja) 1991-12-04

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US (1) US4730620A (ja)
EP (1) EP0167350B1 (ja)
JP (1) JPS6145744A (ja)
DE (2) DE3579513D1 (ja)
GB (1) GB8417290D0 (ja)

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