JPS614951A - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - Google Patents
核磁気共鳴を用いた検査装置Info
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- JPS614951A JPS614951A JP59126843A JP12684384A JPS614951A JP S614951 A JPS614951 A JP S614951A JP 59126843 A JP59126843 A JP 59126843A JP 12684384 A JP12684384 A JP 12684384A JP S614951 A JPS614951 A JP S614951A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野〕
本発明は、ケミカルシフトイメージングを高速で行うの
に好適な核磁気共鳴を用いた検査装置に関する。
に好適な核磁気共鳴を用いた検査装置に関する。
１９４６年にＢ １ｏｃｈおよびＰ ｕｒｃｅｌｌは、
プロトン（ＩＨ）などの有限なスピン量子数を持つ核を
磁場中におくと、磁場の強さと核によって一義的に決ま
る周波数のラジオ波を共鳴的に吸収する核磁気共鳴（以
下、ＮＭＲと呼ぶ）現象を、それぞれ独立に発見した。
プロトン（ＩＨ）などの有限なスピン量子数を持つ核を
磁場中におくと、磁場の強さと核によって一義的に決ま
る周波数のラジオ波を共鳴的に吸収する核磁気共鳴（以
下、ＮＭＲと呼ぶ）現象を、それぞれ独立に発見した。
以後、ＮＭＲは、物質の構造解析を始めとして、物理、
化学の分野で不可欠な分析手段となっている。また、Ｎ
ＭＲは、磁場エネルギーがＸ線ＣＴなどに比較して著し
く少なく（１０−９程度）、人体への影響がほとんどな
いため、ＮＭＲの原理を用いて人体内の主として１１−
１の局所的情報を映像として取り出す技術が急速にのび
てきた。ＮＭＲを用いた検査装置は、ＮＭＲ現象を利用
して対象物体中の核スピンの密度分布等を非破壊的に求
めることにより、対象物体の所望の検査位置の断面像を
構成・出力するものである。
化学の分野で不可欠な分析手段となっている。また、Ｎ
ＭＲは、磁場エネルギーがＸ線ＣＴなどに比較して著し
く少なく（１０−９程度）、人体への影響がほとんどな
いため、ＮＭＲの原理を用いて人体内の主として１１−
１の局所的情報を映像として取り出す技術が急速にのび
てきた。ＮＭＲを用いた検査装置は、ＮＭＲ現象を利用
して対象物体中の核スピンの密度分布等を非破壊的に求
めることにより、対象物体の所望の検査位置の断面像を
構成・出力するものである。
ＮＭＲにおいて、外から磁場Ｈｏを加えても核が感じる
磁場の大きさは正確にはＨＯではない。
磁場の大きさは正確にはＨＯではない。
その−因として、電子の軌道運動によりＨｏと逆向きに
生じる磁場がある。一方、化学結合により電子の軌道運
動が変化する。このため、同一の核であっても化学結合
の態様により共鳴周波数が異なることとなる。このこと
をケミカルシフトという。シフトの大きさは分子の立体
構造をよく反映しているので、化学構造の決定に直接役
立ち、・医療用に用いた場合−正常組織と病変組織をｘ
ＩＩＡｃＴより高感度で識別することができる。
生じる磁場がある。一方、化学結合により電子の軌道運
動が変化する。このため、同一の核であっても化学結合
の態様により共鳴周波数が異なることとなる。このこと
をケミカルシフトという。シフトの大きさは分子の立体
構造をよく反映しているので、化学構造の決定に直接役
立ち、・医療用に用いた場合−正常組織と病変組織をｘ
ＩＩＡｃＴより高感度で識別することができる。
ケミカルシフト情報を画像として取り出すには。
従来、３次元フーリエ変換の方法が用いられてい、る。
この方法は、例えば、Ａ 、 Ａ 、 Ｍａｕｄｓｌｅ
ｙ他。
ｙ他。
ｒｓｐａｔｉａｌｌｙ Ｒｅ５ｏｌｖｅｄ Ｈ
ｉｇｈ Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎＳ ｐｅｃｔｒｏｓ
ｃｏｐｙ ｂｙ Ｆ ｏｕｒ −Ｄ ｉｍｅｎ
ｓｉｏｎａｌ Ｎ ＭＲＪ Ｊ、 Ｍａｇｎ、 Ｒ
ｅ５ｏｎ、 ５１． １４７−１５２（１９８３）に示
されている。この方法を実現するためのパルスシーケン
ス例を第２図に示す。
ｉｇｈ Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎＳ ｐｅｃｔｒｏｓ
ｃｏｐｙ ｂｙ Ｆ ｏｕｒ −Ｄ ｉｍｅｎ
ｓｉｏｎａｌ Ｎ ＭＲＪ Ｊ、 Ｍａｇｎ、 Ｒ
ｅ５ｏｎ、 ５１． １４７−１５２（１９８３）に示
されている。この方法を実現するためのパルスシーケン
ス例を第２図に示す。
ここでは、画像面を（Ｘ、Ｙ’）面としており、ＧＸ、
ＧＶは、それぞれ゛（ｘ、ｙ）面内に分布したケミカル
シフト情報の位相をＸ、Ｙ方向にエンコードする傾斜磁
場である。ＧＺは２方向の傾斜の向きをもつ傾斜磁場で
あり、Ｚ軸に垂直な断面を選択するために選択照射９０
度パルスＡと共に印加される。高周波（ＲＦ）の９０度
パルスＡと高周波（ＲＦ）の１８０度パルスＢ間の時間
間隔をτとすると、１８０度パルスＢからτだけ時間経
過後にスピンエコー（Ｓ ｐｉｎ −Ｅ ｃｈｏ）が形
成され、これを信号として観測する。
ＧＶは、それぞれ゛（ｘ、ｙ）面内に分布したケミカル
シフト情報の位相をＸ、Ｙ方向にエンコードする傾斜磁
場である。ＧＺは２方向の傾斜の向きをもつ傾斜磁場で
あり、Ｚ軸に垂直な断面を選択するために選択照射９０
度パルスＡと共に印加される。高周波（ＲＦ）の９０度
パルスＡと高周波（ＲＦ）の１８０度パルスＢ間の時間
間隔をτとすると、１８０度パルスＢからτだけ時間経
過後にスピンエコー（Ｓ ｐｉｎ −Ｅ ｃｈｏ）が形
成され、これを信号として観測する。
本方法は観測点をＭＸＭ点とすれば、これと同数、すな
わち、Ｍ２回のスピンエコーを最低でも観測しなければ
ならず、データ計測に時間がかかるという欠点がある。
わち、Ｍ２回のスピンエコーを最低でも観測しなければ
ならず、データ計測に時間がかかるという欠点がある。
従来、高速で核スピンの密度分布を画像として計測でき
る方法としてエコープレチー法が知られている。エコー
プレチー法は、１回の９０度パルス印加による信号観測
で画像が構成できる点に特徴がある（ Ｐ 、 Ｍａｎ
ｓｆｉｅｌｄ他ｒ Ｂ ｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａ ｎ
ｄＭｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇｂｙ ＮＭＩＲ
Ｊ Ｊ、 Ｍａｇｎ −Ｒｅｓｏｎ、２９．３５５
３７３（１９７８）参照）。
る方法としてエコープレチー法が知られている。エコー
プレチー法は、１回の９０度パルス印加による信号観測
で画像が構成できる点に特徴がある（ Ｐ 、 Ｍａｎ
ｓｆｉｅｌｄ他ｒ Ｂ ｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａ ｎ
ｄＭｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇｂｙ ＮＭＩＲ
Ｊ Ｊ、 Ｍａｇｎ −Ｒｅｓｏｎ、２９．３５５
３７３（１９７８）参照）。
第３図は、エコープレチー法を実施する際のパルスシー
ケンス例である。
ケンス例である。
ここでは、（Ｘ、Ｙ）面を画像として取り出すことを意
図しており、傾斜磁場Ｇｚは、高周波（ＲＦ）パルスで
ある９０度パルスＡと同時に印加されて、Ｚ軸に垂直な
断面、すなわち（Ｘ、Ｙ）面を選択する。
図しており、傾斜磁場Ｇｚは、高周波（ＲＦ）パルスで
ある９０度パルスＡと同時に印加されて、Ｚ軸に垂直な
断面、すなわち（Ｘ、Ｙ）面を選択する。
９０度パルスＡを印加した後、１時間経過した時点で１
８０度パルスＢを印加し、傾斜磁場Ｇｘ、ＧＶにより、
さらに（Ｘ、Ｙ）面内に分布したＮＭＲ信号の位相をＸ
、Ｙ方向にエンコードし、１８０度パルスＢの印加から
１時間が経過した時刻よりＸ、Ｙ方向にエンヒートした
ＮＭＲ信きの計測を開始する。このＮＭＲ信号は、第３
図に示したような傾斜磁場Ｇｙの周期的な反転により、
複数のスピンエコー（エコートレインと呼ばれている）
となる。このエコートレインの信号波形を５（１）と表
記すると、Ｓ（し）から（ｘ、ｙ）面に分布したスピン
密度Ｃ（Ｘ、Ｙ）を求めるアルゴリズムは、Ｍ、 Ｍ、
Ｔｒｏｐｐｅｒ ｒ Ｉｍａｇｅ Ｒ，ｅｃｏｎｓ
ｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ＮＭＲＥｃ
ｈｏ−Ｐｌａｎｃｒ Ｔｅｃｎｉｑｕｅ、 ａｎｄ
ｆｏｒ ａ Ｐｒｏｐｏｓｅｄ ＡｄａｐＬａ
ｔｉｏｎｔｏ Ａ Ｉ］、ｏｗ Ｃｏｎｔｉｎｕｏ
ｕｓ Ｄ ａｔａ Ａ ｃｑｕｉｓｊ、ｔｉｏｎ
ＪＪ、 Ｍａｇｎ、 Ｒｅ５ｏｎ、 ４２． １９３−
２０２（１９８１）に詳細に説明されている。
８０度パルスＢを印加し、傾斜磁場Ｇｘ、ＧＶにより、
さらに（Ｘ、Ｙ）面内に分布したＮＭＲ信号の位相をＸ
、Ｙ方向にエンコードし、１８０度パルスＢの印加から
１時間が経過した時刻よりＸ、Ｙ方向にエンヒートした
ＮＭＲ信きの計測を開始する。このＮＭＲ信号は、第３
図に示したような傾斜磁場Ｇｙの周期的な反転により、
複数のスピンエコー（エコートレインと呼ばれている）
となる。このエコートレインの信号波形を５（１）と表
記すると、Ｓ（し）から（ｘ、ｙ）面に分布したスピン
密度Ｃ（Ｘ、Ｙ）を求めるアルゴリズムは、Ｍ、 Ｍ、
Ｔｒｏｐｐｅｒ ｒ Ｉｍａｇｅ Ｒ，ｅｃｏｎｓ
ｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ＮＭＲＥｃ
ｈｏ−Ｐｌａｎｃｒ Ｔｅｃｎｉｑｕｅ、 ａｎｄ
ｆｏｒ ａ Ｐｒｏｐｏｓｅｄ ＡｄａｐＬａ
ｔｉｏｎｔｏ Ａ Ｉ］、ｏｗ Ｃｏｎｔｉｎｕｏ
ｕｓ Ｄ ａｔａ Ａ ｃｑｕｉｓｊ、ｔｉｏｎ
ＪＪ、 Ｍａｇｎ、 Ｒｅ５ｏｎ、 ４２． １９３−
２０２（１９８１）に詳細に説明されている。
この説明を要約すると、まず、ＧＶの時間波形をＧＹφ
（１）とし、 とする。この！Ｍｂ）は、あらかじめ計算で求められる
ので、ｅｘｐＪ、１２ｚｆｙψ（ｔ）］をあらかじめ計
算で求めておき、針側された信号Ｓ （＋；）に乗算す
る。そして、この乗算結果をｔに関してフーリエ変換し
た結果をＦ（ｆｘ、ｆｙ）とおく。
（１）とし、 とする。この！Ｍｂ）は、あらかじめ計算で求められる
ので、ｅｘｐＪ、１２ｚｆｙψ（ｔ）］をあらかじめ計
算で求めておき、針側された信号Ｓ （＋；）に乗算す
る。そして、この乗算結果をｔに関してフーリエ変換し
た結果をＦ（ｆｘ、ｆｙ）とおく。
すなわち、
（２）式で求められるＦ（ｆｘ、ｆｙ）は、（Ｘ。
Ｙ）面内のスピン密度Ｃ（Ｘ、、Ｙ）との間にＦ（ｆ
ｘ、ｆ ｙ）＝Ｃ（ｆ ｘ、ｆ ｙ） ＝・（３
）たたし、ｆＸ−−ｉＧｘＸ、 ｆＹ−−ｉＧ、、Ｙの
関係がある。すなわち、（２）式により、スピン密度を
求めることができる。
ｘ、ｆ ｙ）＝Ｃ（ｆ ｘ、ｆ ｙ） ＝・（３
）たたし、ｆＸ−−ｉＧｘＸ、 ｆＹ−−ｉＧ、、Ｙの
関係がある。すなわち、（２）式により、スピン密度を
求めることができる。
このように、エコープレチー法では、１回の９０度パル
スＡの印加により複数のスピンエコー（エコートレイン
）が得られ、スピンエコーの観測が１回で済むため、高
速にＮＭＲ画像が得られる。
スＡの印加により複数のスピンエコー（エコートレイン
）が得られ、スピンエコーの観測が１回で済むため、高
速にＮＭＲ画像が得られる。
このため、エコープレチー法をケミカルシフトイメージ
ングに適用し、情報量の豊富なケミカルシフトの画情報
を高速に取得し得る技術の開発が望まれている。
ングに適用し、情報量の豊富なケミカルシフトの画情報
を高速に取得し得る技術の開発が望まれている。
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決
し、ＮＭＲ現象を用いて空間的に分布したケミカルシフ
ト情報を高速で画像として取り出すことの可能な、核磁
気共鳴を用いた検査装置を提供することにある。
し、ＮＭＲ現象を用いて空間的に分布したケミカルシフ
ト情報を高速で画像として取り出すことの可能な、核磁
気共鳴を用いた検査装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、静磁場、′傾斜磁
場、および高周波磁場の各磁場発生手段と、検査対象か
らの核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、該信号
検出手段の検出信号の演算を行う？！１算機と、該計算
機による演算結果の出力手段を有する核磁気共鳴を用い
た検査装置において、９０度パルス高周波磁場の印加か
ら所定時間後に１８０度パルス高周波磁場を印加し、前
記核磁気共鳴信号の位相を選択面内の直交する２方向に
にエンコードする２種類の前記傾斜磁場のうち一方は時
間的に振動する磁場、他方は時間的に定常となる磁場を
形成するよう前記磁場発生手段を構成し、前記１８０度
パルス高周波磁場を印加した後、前記信号検出手段は前
記所定時間と異なった時間経過後の時刻より、複数個の
前記エンコードされた核磁気共鳴信号の検出を開始し、
こ九ら一連の動作を前記時刻を変えて複数回繰り返し、
検出された複数の核磁気共鳴信号を前記計算機により前
記時刻に対応した変数で離散フーリエ変換することに特
徴がある。
場、および高周波磁場の各磁場発生手段と、検査対象か
らの核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、該信号
検出手段の検出信号の演算を行う？！１算機と、該計算
機による演算結果の出力手段を有する核磁気共鳴を用い
た検査装置において、９０度パルス高周波磁場の印加か
ら所定時間後に１８０度パルス高周波磁場を印加し、前
記核磁気共鳴信号の位相を選択面内の直交する２方向に
にエンコードする２種類の前記傾斜磁場のうち一方は時
間的に振動する磁場、他方は時間的に定常となる磁場を
形成するよう前記磁場発生手段を構成し、前記１８０度
パルス高周波磁場を印加した後、前記信号検出手段は前
記所定時間と異なった時間経過後の時刻より、複数個の
前記エンコードされた核磁気共鳴信号の検出を開始し、
こ九ら一連の動作を前記時刻を変えて複数回繰り返し、
検出された複数の核磁気共鳴信号を前記計算機により前
記時刻に対応した変数で離散フーリエ変換することに特
徴がある。
以下１本発明の一実施例を図面により説明する。
第４図は、本発明の一実施例による核磁共鳴を用いた検
査装置（以下、単に「検査装置」と呼ぶ）の概略構成図
である。
査装置（以下、単に「検査装置」と呼ぶ）の概略構成図
である。
第４図において、■は静磁場Ｈｏを発生させる電磁石、
２は対象物体、３は高周波磁場を発生させると同時に、
対象物体２から生ずる信号を検出する信号を検出するた
めのコイル、４Ｘ ＋ ４”／ ＋および５は、それぞ
れＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の傾斜磁場を発生させるため
の傾斜磁場発生コイルである。傾斜磁場発生コイル５と
しては、互いに逆向きに電流が流れるように配線された
円線輪を用いる。６，７．８はそれぞれ上記各傾斜磁場
発生コイル４Ｘ＋４’Ｖ＋５に電流を供給するための駆
動装置である。９は計算機、“１０は静磁場発生用の電
磁石１のための電源、１１は対象物容積計量装置である
。傾斜磁場発生コイル４Ｘ＋”ｉ’＋５により発生する
傾斜磁場の強度は、上記対象物容積計量装置１１からの
指令により変化させることができる。
２は対象物体、３は高周波磁場を発生させると同時に、
対象物体２から生ずる信号を検出する信号を検出するた
めのコイル、４Ｘ ＋ ４”／ ＋および５は、それぞ
れＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の傾斜磁場を発生させるため
の傾斜磁場発生コイルである。傾斜磁場発生コイル５と
しては、互いに逆向きに電流が流れるように配線された
円線輪を用いる。６，７．８はそれぞれ上記各傾斜磁場
発生コイル４Ｘ＋４’Ｖ＋５に電流を供給するための駆
動装置である。９は計算機、“１０は静磁場発生用の電
磁石１のための電源、１１は対象物容積計量装置である
。傾斜磁場発生コイル４Ｘ＋”ｉ’＋５により発生する
傾斜磁場の強度は、上記対象物容積計量装置１１からの
指令により変化させることができる。
次に本検査装置の動作を概略的に説明する。
対象物体２の核スピンを励振する高周波磁場は、シンセ
サイザ１２により発生させた高周波を変調装置１３で波
形整形・電力増幅し、コイル３に電流を供給することに
より発生させる。対象物体２からの信号はコイル２によ
り受信され、増幅装置１４を通った後、検波器１５で直
交検波され計算機９に入力される。尉算機９は、信号処
理後、核スピンの密度分布、あるいは緩和時間分布に対
応する画像（ケミカルシフト情報）をＣＲＴディスプレ
イ１６に表示する。
サイザ１２により発生させた高周波を変調装置１３で波
形整形・電力増幅し、コイル３に電流を供給することに
より発生させる。対象物体２からの信号はコイル２によ
り受信され、増幅装置１４を通った後、検波器１５で直
交検波され計算機９に入力される。尉算機９は、信号処
理後、核スピンの密度分布、あるいは緩和時間分布に対
応する画像（ケミカルシフト情報）をＣＲＴディスプレ
イ１６に表示する。
なお、１７，１８．１９は、ＣＲＴディスプレイ１６に
表示する核スピンの密度分布、あるいは緩和時間分布に
対応する画像を得るための演算に使用されるメモリであ
るが、これらについては後で詳述する。
表示する核スピンの密度分布、あるいは緩和時間分布に
対応する画像を得るための演算に使用されるメモリであ
るが、これらについては後で詳述する。
第１図は、このような検査装置においてケミカルシフト
画像情報を得るための、ｘ、ｙ、ｚ方向の傾斜磁場、お
よび高周波磁場印加のタイムチャートである。
画像情報を得るための、ｘ、ｙ、ｚ方向の傾斜磁場、お
よび高周波磁場印加のタイムチャートである。
本発明の一実施例による第１図のタイムチャートに示さ
れたシーケンスと、第３図に示した従来のエコープレチ
ー法のシーケンスとの違いは、次の点にある。すなわち
、従来は、９０度パルスＡの印加から１８０度パルスＢ
の印加までの時間と。
れたシーケンスと、第３図に示した従来のエコープレチ
ー法のシーケンスとの違いは、次の点にある。すなわち
、従来は、９０度パルスＡの印加から１８０度パルスＢ
の印加までの時間と。
１８０度パルスＢの印加からＳ ｐｉｎ −Ｅ ｃｈｏ
観測開始時間までの時間は同じ長さの時間でであったが
、本実施例では、第１図に示すように、９０度パルスＡ
の印加から１８０度パルスＢの印加までの時間間隔と、
１８０度パルスＢの印加からＳ ｐｉｎ −Ｅｃｈｏｉ
ｌｌ測開始時間までの時間間隔は異なる時間間隔として
いる点である。つまり、９０度パルスＡの印加から１８
０度パルスＢの印加までの時間間隔を従来と同じてとし
た場合、１８０度パルスＢの印加からＳ ｐｉｎ −Ｅ
ｃｈｏ観測開始時間までの時間間隔はτ＋τ、として
、両時間隔間の間にて、の時間差を与えている。
観測開始時間までの時間は同じ長さの時間でであったが
、本実施例では、第１図に示すように、９０度パルスＡ
の印加から１８０度パルスＢの印加までの時間間隔と、
１８０度パルスＢの印加からＳ ｐｉｎ −Ｅｃｈｏｉ
ｌｌ測開始時間までの時間間隔は異なる時間間隔として
いる点である。つまり、９０度パルスＡの印加から１８
０度パルスＢの印加までの時間間隔を従来と同じてとし
た場合、１８０度パルスＢの印加からＳ ｐｉｎ −Ｅ
ｃｈｏ観測開始時間までの時間間隔はτ＋τ、として
、両時間隔間の間にて、の時間差を与えている。
さらに、このτ、を種々の値として、第１図に示したシ
ーケンスをくり返し、その都度５ｐｉｎ−Ｅｃｌｌｏ（
エコートレインンを観測する。このとき得られる２次元
信号Ｆ’（ｔ、τ６）は、（’Ｘ、Ｙ）面内のスピン密
度分布Ｃ（Ｘ、Ｙ）との間にｅＸｐ（ｉｔ（ＸＧＸｔ＋
ＹＧＹψ（ｔＪ））ａｘａｙ °°°（４）の関係が
ある。このＦ（ｔ、τ、）にｅｘｐ ［＋２πｆＹψ（
１） ］を乗算し、ｔとτ、について２次元フーリエ変
換したものが（Ｘ、Ｙ）面内のケミカルシフトの分布を
与えることは、次のように示される。すなわち、 ５（ｆＸ、ｆｙ＋ ｆ）７７’−Ｆ（ｔ、τ、）ｅｘｐ
（１２πｆＹψ（ｔ）〕として、Ｓ （ｆ Ｘ Ｉ ｆ
ｙ ＋ ｆ ）を定義する。（５）式に（４）式を代
入すると、定数倍を無視して、ｅｘｐ（２π１ｆＹψ（
ｔ））ｅ−２”♀ｄｔ〕〕ｄＸｄＹ・・・（６） となる。フーリエ変換のエリアに変数τに関してデータ
を原点対称に入れることにより、（６）式右述の（）の
中は。
ーケンスをくり返し、その都度５ｐｉｎ−Ｅｃｌｌｏ（
エコートレインンを観測する。このとき得られる２次元
信号Ｆ’（ｔ、τ６）は、（’Ｘ、Ｙ）面内のスピン密
度分布Ｃ（Ｘ、Ｙ）との間にｅＸｐ（ｉｔ（ＸＧＸｔ＋
ＹＧＹψ（ｔＪ））ａｘａｙ °°°（４）の関係が
ある。このＦ（ｔ、τ、）にｅｘｐ ［＋２πｆＹψ（
１） ］を乗算し、ｔとτ、について２次元フーリエ変
換したものが（Ｘ、Ｙ）面内のケミカルシフトの分布を
与えることは、次のように示される。すなわち、 ５（ｆＸ、ｆｙ＋ ｆ）７７’−Ｆ（ｔ、τ、）ｅｘｐ
（１２πｆＹψ（ｔ）〕として、Ｓ （ｆ Ｘ Ｉ ｆ
ｙ ＋ ｆ ）を定義する。（５）式に（４）式を代
入すると、定数倍を無視して、ｅｘｐ（２π１ｆＹψ（
ｔ））ｅ−２”♀ｄｔ〕〕ｄＸｄＹ・・・（６） となる。フーリエ変換のエリアに変数τに関してデータ
を原点対称に入れることにより、（６）式右述の（）の
中は。
となり、結局（６）式は、前述の（２）式→（３）式と
同。
同。
様の導出により、
ＲＩ９（Ｓ（ｆＸ、ｆＹ、ｆ））＝Ｃ（ｆｘ、ｆＹ）、
＋（２□７゜ｆ）２ ・・・（８）となる。ここで、
Ｒｅ（）は実部を表わし、ｆＸ ＝ ＊ ＧｘＸ’ ＋
ｆｙ＝ 士Ｇｙ Ｙである。ｋ番目のケミカルシフト
をＨｏδに、このケミカルシフトを持つスピン密度分布
をＣ，（Ｘ。
＋（２□７゜ｆ）２ ・・・（８）となる。ここで、
Ｒｅ（）は実部を表わし、ｆＸ ＝ ＊ ＧｘＸ’ ＋
ｆｙ＝ 士Ｇｙ Ｙである。ｋ番目のケミカルシフト
をＨｏδに、このケミカルシフトを持つスピン密度分布
をＣ，（Ｘ。
Ｙ）とすると、（８）式は、
となる。（９）式は、Ｓ（ｆ ｘ、ｆ ｖ、ｆ）の実部
からケミカルシフトの（ｘ、ｙ）面内の分布が得られる
ことを示している。
からケミカルシフトの（ｘ、ｙ）面内の分布が得られる
ことを示している。
以下、これらの計算手順を実現するハードウェアの一実
施例を説明する。
施例を説明する。
τεをΔτステップで合計Ｎ通り変化させるとする。ｎ
番目の計測（ｎ＝１．２．・・・Ｎ）におけるＮＭＲ信
号をＳ ｎ （ｔ）と表記すると、Ｓ ｎ （ｔ）も時
間幅Δｔで離散化され計測される。
番目の計測（ｎ＝１．２．・・・Ｎ）におけるＮＭＲ信
号をＳ ｎ （ｔ）と表記すると、Ｓ ｎ （ｔ）も時
間幅Δｔで離散化され計測される。
以下の説明では、画像マトリクスのサイズをＭＸＭとし
、Ｘ、Ｙ方向の画素サイズをΔＸ、ΔＹとする。
、Ｘ、Ｙ方向の画素サイズをΔＸ、ΔＹとする。
以上説明した計算は、第４図に示した。計算機９、メモ
リ１７，１８．１９により実現される。
リ１７，１８．１９により実現される。
メモリ１７は２ＸＮＸＭの３次元メモリ、１８は２Ｘ’
ＭＸＭの３次元メモリ、１９はＮＸＭＸＭの３次元メモ
リであり、これらは計算機９により制御される。
ＭＸＭの３次元メモリ、１９はＮＸＭＸＭの３次元メモ
リであり、これらは計算機９により制御される。
まず、離散点で計測された信号Ｓｎ（ｍ、Δ１．）がメ
モリ１７に格納される（ただし、ｍ＝ｏ、１゜・−、Ｍ
−１であり、ｎ＝１．２．−、Ｎである）。
モリ１７に格納される（ただし、ｍ＝ｏ、１゜・−、Ｍ
−１であり、ｎ＝１．２．−、Ｎである）。
本実施例では、計測は直交位相検波により行うので、メ
モリ１７には２ＸＮＸＭ個のデータが格納される。
モリ１７には２ＸＮＸＭ個のデータが格納される。
一方、メモリ１８には予め計算機９により計算されたｅ
ｘｐ ［ｉγＱΔＹ Ｇ ”ｌ’ψ（ｍΔｔ）］、、（
Ｒ＝ｏ、 １．＝・、Ｍ−ｔ、ｍ＝０．１、−、Ｍ−
１）が数値として格納されている。ここで、ψ（ｔ）＝
メモリ１７に格納されたデータは、まずｍ＝０の場合に
纜いてＳ １（０）、 Ｓ ２ （０）’、・・、 Ｓ
Ｎ（０）が計算機９に呼び出され、離散フーリエ変換
された後。
ｘｐ ［ｉγＱΔＹ Ｇ ”ｌ’ψ（ｍΔｔ）］、、（
Ｒ＝ｏ、 １．＝・、Ｍ−ｔ、ｍ＝０．１、−、Ｍ−
１）が数値として格納されている。ここで、ψ（ｔ）＝
メモリ１７に格納されたデータは、まずｍ＝０の場合に
纜いてＳ １（０）、 Ｓ ２ （０）’、・・、 Ｓ
Ｎ（０）が計算機９に呼び出され、離散フーリエ変換
された後。
メモリ１７のもとの位置に格納される。このフーリエ変
換後のデータをＳ ｎ （０）＋ （ｎ ＝ １ ＋
２ ＋ ・・・・、Ｎ）と表記する。ｍ＝１からｍ＝Ｍ
１までのデータについても同様の順でＳｎ（ｍΔｔ
）が計算され、メモリ１７に格納される。このようにし
て、メモリ１７の内容がＳｎ（ｍΔｔ）からＳｎ（ｍΔ
ｔ）（ｎ＝１．２．−、Ｎ、ｍ＝ｏ、 １． ・＋・
Ｍ−１）に置き変わる。
換後のデータをＳ ｎ （０）＋ （ｎ ＝ １ ＋
２ ＋ ・・・・、Ｎ）と表記する。ｍ＝１からｍ＝Ｍ
１までのデータについても同様の順でＳｎ（ｍΔｔ
）が計算され、メモリ１７に格納される。このようにし
て、メモリ１７の内容がＳｎ（ｍΔｔ）からＳｎ（ｍΔ
ｔ）（ｎ＝１．２．−、Ｎ、ｍ＝ｏ、 １． ・＋・
Ｍ−１）に置き変わる。
次にメモリ１８から計算機９にｅｘｐ ［ｉγＱΔＹＧ
Ｙψ（ｍΔ１）］が呼び出され、メモリ１７から呼び出
された５ｎ（ｍΔｔ）との積Ｓｎ（ｍΔｔ）・ｅｘｐ
［ｉγＱΔＹ Ｇ Ｖψ（ｍΔ１）］が各ｍについて計
算される。この積をＰｎｆｌ（ｍΔｔ）と表記する。す
なわち。
Ｙψ（ｍΔ１）］が呼び出され、メモリ１７から呼び出
された５ｎ（ｍΔｔ）との積Ｓｎ（ｍΔｔ）・ｅｘｐ
［ｉγＱΔＹ Ｇ Ｖψ（ｍΔ１）］が各ｍについて計
算される。この積をＰｎｆｌ（ｍΔｔ）と表記する。す
なわち。
である。すべての（ｎ、 １２）の値の組み合わせに対
して、ｍに関するデータの組（ＰｎＱ、（ｍΔｔ）二ｍ
＝ｏ＋ １１ ・・＋、Ｍ １）をｎについて、計算
機９により離散フーリエ変換する。フーリエ変換後のデ
ータを（Ｐｎｆｌ （ｍ） ： ｍ＝ ０ ＋ ４ ＋
−ｒ Ｍ−１）と表記すると、このＰｎＱ（ｍ）の実
部を３次元メモリ１９に格納する、このＰｎＱ（ｍ’）
が（９）式で示されるＲｅ （Ｓ（ｆ ｘ、ｆｙ、ｆ）
）の離散化された計算結果に対応しており、（Ｘ、Ｙ）
面内のケミカルシフト分布を示している。
して、ｍに関するデータの組（ＰｎＱ、（ｍΔｔ）二ｍ
＝ｏ＋ １１ ・・＋、Ｍ １）をｎについて、計算
機９により離散フーリエ変換する。フーリエ変換後のデ
ータを（Ｐｎｆｌ （ｍ） ： ｍ＝ ０ ＋ ４ ＋
−ｒ Ｍ−１）と表記すると、このＰｎＱ（ｍ）の実
部を３次元メモリ１９に格納する、このＰｎＱ（ｍ’）
が（９）式で示されるＲｅ （Ｓ（ｆ ｘ、ｆｙ、ｆ）
）の離散化された計算結果に対応しており、（Ｘ、Ｙ）
面内のケミカルシフト分布を示している。
゛ このように、本実例では、ケミカルシフト軸の分割
点数をＮ１画像マトリクスをＭＸＭとすると、Ｎ回の信
号計測（第１図に示したシーケンスのＮ回の繰り返し）
によりケミカルシフト像を得ることができる。これに対
し、従来法ではＭ２回の信号計測が必要である。通常Ｎ
３Ｍであるので、本実施例によれば、計測時間を従来の
平方恨の値にまで短縮することができ、高速にケミカル
シフト画情報を得ることができる。
点数をＮ１画像マトリクスをＭＸＭとすると、Ｎ回の信
号計測（第１図に示したシーケンスのＮ回の繰り返し）
によりケミカルシフト像を得ることができる。これに対
し、従来法ではＭ２回の信号計測が必要である。通常Ｎ
３Ｍであるので、本実施例によれば、計測時間を従来の
平方恨の値にまで短縮することができ、高速にケミカル
シフト画情報を得ることができる。
なお、本実施例では、傾斜磁界の周期波形を矩形的な波
形として考えたが、本発明はこれに限るものではなく１
例えば正弦的な波形でも良い。
形として考えたが、本発明はこれに限るものではなく１
例えば正弦的な波形でも良い。
以上説明したように、本発明による核磁気共鳴を用いた
検査装置によれば、ＮＭＲ現象を用いて１、空間的に分
布したケミカルシフト情報を高速で画像として取り出す
ことが可能となる。
検査装置によれば、ＮＭＲ現象を用いて１、空間的に分
布したケミカルシフト情報を高速で画像として取り出す
ことが可能となる。
第１図は本発明の一実施例による高周波、傾斜磁場、お
よび核からの信号のタイムチャート、第２図は従来法に
よりケミカルシフト像を得る際の高周波、傾斜磁場、お
よび核からの信号のタイムチャート、第３図はエコープ
レチー法を実施する際の高周波、傾斜磁場、および核か
らの信号のタイムチャート、第゛４図は本発明の一実施
例による検査装置の構成図である。 １：静磁場発生用電磁石、２：対象物体、３：高周波磁
場発生用コイル、４Ｘ＋ ４ Ｙｌ ５ ：傾斜磁場発
生用コイル、９：言１算機、１６ ： ＣＲＴディスプ
レイ、１７，１８，１９：メモリ。 特許出願人 株式会社日立製作所 、。 第 １ 図 第２図 第 ３ 図
よび核からの信号のタイムチャート、第２図は従来法に
よりケミカルシフト像を得る際の高周波、傾斜磁場、お
よび核からの信号のタイムチャート、第３図はエコープ
レチー法を実施する際の高周波、傾斜磁場、および核か
らの信号のタイムチャート、第゛４図は本発明の一実施
例による検査装置の構成図である。 １：静磁場発生用電磁石、２：対象物体、３：高周波磁
場発生用コイル、４Ｘ＋ ４ Ｙｌ ５ ：傾斜磁場発
生用コイル、９：言１算機、１６ ： ＣＲＴディスプ
レイ、１７，１８，１９：メモリ。 特許出願人 株式会社日立製作所 、。 第 １ 図 第２図 第 ３ 図
Claims (3)
- （１）静磁場、傾斜磁場、および高周波磁場の各磁場発
生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信
号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行う
計算機と、該計算機による演算結果の出力手段を有する
核磁気共鳴を用いた検査装置において、９０度パルス高
周波磁場の印加から所定時間後に１８０度パルス高周波
磁場を印加し、前記核磁気共鳴信号の位相を選択面内の
直交する２方向ににエンコードする２種類の前記傾斜磁
場のうち一方は時間的に振動する磁場、他方は時間的に
定常となる磁場を形成するよう前記磁場発生手段を構成
し、前記１８０度パルス高周波磁場を印加した後、前記
信号検出手段は前記所定時間と異なった時間経過後の時
刻より、複数個の前記エンコードされた核磁気共鳴信号
の検出を開始し、これら一連の動作を前記時刻を変えて
複数回繰り返し、検出された複数の核磁気共鳴信号を前
記計算機により前記時刻に対応した変数で離散フーリエ
変換することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置
。 - （２）前記磁場発生手段は、矩形的に変化する傾斜磁場
を発生させるよう構成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を用いた検査装置。 - （３）前記磁場発生手段は、正弦的に変化する傾斜磁場
を発生させるよう構成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を用いた検査装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59126843A JPS614951A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
| US06/746,663 US4716369A (en) | 1984-06-20 | 1985-06-20 | High speed imaging method with three-dimensional NMR |
| DE8585107646T DE3574056D1 (en) | 1984-06-20 | 1985-06-20 | High speed imaging method with three-dimensional nmr |
| EP85107646A EP0165610B2 (en) | 1984-06-20 | 1985-06-20 | High speed imaging method with three-dimensional nmr |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59126843A JPS614951A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614951A true JPS614951A (ja) | 1986-01-10 |
Family
ID=14945244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59126843A Pending JPS614951A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614951A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07184875A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴を用いた検査方法および検査装置 |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP59126843A patent/JPS614951A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07184875A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴を用いた検査方法および検査装置 |
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