JPS6162851A - 核磁気共鳴を用いた検査方法 - Google Patents

核磁気共鳴を用いた検査方法

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JPS6162851A
JPS6162851A JP59184629A JP18462984A JPS6162851A JP S6162851 A JPS6162851 A JP S6162851A JP 59184629 A JP59184629 A JP 59184629A JP 18462984 A JP18462984 A JP 18462984A JP S6162851 A JPS6162851 A JP S6162851A
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山本 悦治
Hidemi Shiono
塩野 英巳
Hideki Kono
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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】 〔発明の利用分野〕        ′本発明は核磁気
共鳴現象を用い、対象物体中の核スピンの密度分布ある
いは緩和時間分布などを非破壊的に求める検査方法に関
する。
〔発明の背景〕
従来、人体などの内部構造を非破壊的に検査する方法と
して、X1CTや超音波撮像装置が広く利用されて来て
いる。しかし最近核磁気共鳴現象を用い同様の検査を行
う試みが成功し、X@CTや超音波撮像装置では得られ
ない情報を取得できることが明らかになった。
核磁気共鳴検査装置は対象とする核スピンから発生する
高周波磁場をコイルで検出し、それをもとに核スピンの
密度あるいは緩和時間を位置の関数として演算により求
め、画像として表示するものである。従来まで提案され
ている方法には投影再構成法やフーリエ変換法などがあ
るが、いずれも投影角度を変えるか、あるいはフエーズ
エンコ−ド量を変えて100〜200回位の測定を行な
い、得られたデータを計算機で処理し、元の核スピン分
布を求めるものである。この場合、1回の測定が終了し
てから次の測定に移るまでに、対象物体の縦緩和時間程
度待たなければならず、測定の大部分がこのために費や
されていた。これに対して、Gjohnson らはエ
コーを次々と形成し、横緩和時間T2 よりも十分短か
い時間内に全ての測定を完了する方法を提案した(J、
Magn、Re5on。
54.374(1983)を参照のこと)。すなわち、
信号読み出し傾斜磁場の反転を繰り返してエコーを次々
と形成し、かつエコーとエコーの間でフェーズエンコー
ドを行なうことにより、1回のシーケンスで全てのフェ
ーズエンコードに対応した信号を測定するものである。
しかしこの方法には重大な欠点がある。それは傾斜磁場
の反転により回復するのは、印加した傾斜磁場によって
生じた核スピンの位相分散だけであり、静磁場の不均一
により生じた位相分散は累積する一方であるため、エコ
ーが時間とともに次第に減衰して行くこらである。
勿論、対象物体自身の横緩和時間T、はどのような方法
でも回復不可能であるため、これによる減衰も加わる。
問題なのはどちらが主要な減衰項となるかである。例え
ば対象物体が生体である場合、部位にもよるが平均的な
T2は100IIls程度である。一方、静磁場の不均
一による減衰は次に示す手順で計算できる。
いま対象物体内でΔHの不均一があり、検査すべき絵素
数がN2のとき、厚さ□方向の不均一を無視すると1絵
素あたりの不均一Δhは概略ΔH/Nで与えられる。と
ころが対象物体は実際には厚さ1cm程度のスライスで
あるため、1絵素あたりの不均一はこのスライスの厚さ
方向での不均一が支配的となり、ΔH/Nより1桁高い
値になるととなる。ここでγは核磁気回転比である。従
って、静磁場嘘度H6が0.5T、不均一ぷ10ppm
s’N=256とすると、プロトンに対してはT2′=
38msとなり、生体のT2に対して無視できない値と
なることが分かる。
以上述べたようにG、J’ohnson らの提案した
方法では、静磁場の不均一による減衰のために一連のデ
ータを1回のシーケンスでは取得できない欠点があった
[発明の目的〕 本発明はこのような欠点を鑑がみてなされたもので、そ
の目的は静磁場不均一により生じる信号の減衰および対
象物体自身の横緩和による減衰に起因する画像劣化を著
しく低減することが可能な核磁気共鳴を用いた検査方法
を提供することにある。
[発明の種線〕 上記目的を達成するために、本発明はシーケンスを複数
のブロックに分割し、さらに180゜rfパルスをブロ
ック内で1回以上照射することにより、静磁場不拘−及
びT2の影響を低減するものである。
すなわち、静磁場の不均一による信号の減衰は、180
@ rfパルスにより回復させることが可能であるとい
う事実を利用し、傾斜磁場の反転により累積した位相分
散が無視し得なくなった時点において、180’ rf
パルスを照射することによりそれを回復させるものであ
る。このような操作を繰り返せば、静磁場の不均一によ
る信号の減衰は最小限に押えられるが、前述したように
測定対象自身のT2による減損は依然として回復しない
そこで、T2 による減衰が無視し得なくなった時点に
おいて、測定を中断し、新らしい磁化の回復を待って再
び測定を繰り返すのである。ただし、この場合にはフェ
ーズエンコードする量は均等ではなく、最初のエンコー
ドに対しては、それまでに印加したフェーズエンコード
磁場の総和に匹敵するフェーズエンコード磁場に次のエ
ンコード磁場を加えた磁場を印加しなければならない。
勿論、この方法によれば測定時間が従来法よりも長くな
るが、その犠牲において画質を向上させることが可能に
なるわけである。
[発明の実施例] ・   。
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
第1図に本発明で用いる装置の構成を示す。制御装置1
は各装置へ種々の命令を一定のタイミングで出力する。
高周波パルス発生器2の出力は電力増幅器3で増幅され
、コイル4を励振する。コイル4は同時に受信コイルを
兼用しており、信号成分は増幅器5を通り、検波器6で
検波後、信号処理装置7で画像に変換される。高周波パ
ルス発生器2の他の出力は検波器6で直角位相検波する
時の基準信号として用いられる。2方向及びそれに直角
なXeY方向の傾斜磁場の発生は、それぞれコイル8,
9.10で行ない、これらのコイルは増幅器11,12
,1.3で駆動される。静磁場の発生はコイル14で行
ない、コイル14は電源15で駆動される。測定対象物
体16はベッド17上に横たわっており、ベッド1,7
は台1.8上を移動する。           ゛第
2図に本発明の最初の実施例を示す。まず、90’rf
パルスと傾斜磁場G、とによりスライスを選択した後、
区間1でG、、G、を印加する。
フェーズエンコードはG、により行なうが、G、の過渡
応答の悪影響を除去するため、この区間においてダミー
磁場を印加しておく。続いて照射する180° rfパ
ルスの後で印加するフェーズエンコード磁場は、実質的
には両者の差となるため、過渡応答部によるエンコード
分は相殺される。従って、第3図に示すように両者の差
は同図斜線で示すように幅A t を高さG、の矩形波
と見做すことができる。このような形状にエンコードの
増分を整えることは極めて有用である。それは、一連の
シーケンスを複数ブロックに分割し、最初のブロック終
了後、次のブロックをはじめる時、それまでに印加した
フェーズエンコード磁場の総和の次のステップに相当す
るフェーズエンコードを付与することが著しく容易にな
るからである。ここに示したダミー磁場は次に照射する
180’ rfパルスの直前にも印加し、区間3におけ
る次のフェーズエンコード磁場が、区間2における磁場
と同様にその増分が矩形状となるようにする。以後のシ
ーケンスは、第2図に示すように、区間2(実際には若
干具なるが)を繰り返すことになる。
ただし、ここで重要な点は、ダミー磁場とフェーズエン
コード磁場との関係である。傾斜磁場が核スピンに及ぼ
す効果は、180’r’fパルスにより逆の働きを有す
る性質があるため、第2図の区間2の最初の部分におい
ては、傾斜磁場の時間積分値は AS、=Sh−8゜ となり、実質的にAS、の磁場が印加されたのに等しい
。従って、最初の信号はAS、によるエンコードを受け
たことになる。次に区間3ではΔS、=S、−、S、−
4S。
=2 (S、−8,) =−2JS。
となり、ASlの2倍の磁場が符号反転して印加された
ことになる。以後は、3 AS、、 、−4As、。
5/!Is1・・・・・・のように繰り返す。このシー
ケンスでは静磁場の不均一による減衰が180°パルス
毎に回復させられるが、測定対象自身の横緩和T2によ
る減衰は次第に蓄積するだけである。そのためT2によ
る減衰が無視し得なくなった時点において、新しいブロ
ックへと移らなければならない。この時、前述したよう
に、それまでに印加したフェーズエンコード磁場の総和
の次のステップに相当するフェーズエンコードを付与す
ることから新しいブロックを始める。第4図は、その最
初のステップに対するシーケンスを示す。それまでに印
加した磁場の時間積分値を nAs(ただし、180° rfパルスによる符号反転
を考慮)とすると、 なる関係を満足するように、t1〜t4を選択すればよ
い。以後のシーケンスは第2図の区間2に示すものと同
じである。
本発明の2番目の実施例を第5図に示す。このシーケン
スはエコーを形成するのに、180”パルスと傾斜磁場
の反転を組み合わせたものである。
すなわち、180°パルスを第2図に示すように連続し
て照射することは、場合によっては測定対象に悪影響を
及ぼすのみならず、エコー間の時間が長くなるという欠
点がある。それに対して第5図に示すように、180°
パルスと傾斜磁場の反転の組み谷せを用いれば、静磁場
の不均一による減衰を受けず、かつ前記欠点を解消する
ことができる。なお、第5図に示す例では、フェーズエ
ンコードするための磁場は、第6゛図に示すように、正
負両極性を有する磁場形状とする。これにより第6図の
斜線部分の面積は相殺し、その結果、フェーズエンコー
ドに寄与する磁場は、dtG、となり、先に述べた場合
と同様にフェーズエンコードの増分を矩形状とすること
ができる。180°パルスと磁場反転の組み合せ方は、
被測定体のT2と静磁場の不均一の大小関係で決まり、
一般に静磁場の不均一が大きい程、180°パルスの数
を増やさなければならない。
なお、第2図および第5図で照射する180゜rfパル
スは、交互に位相を180″ずらすことにより、180
° rfパルスの振幅の誤差により生じる信号の減衰を
低減させることができる。
本発明の3番目の実施例を第7図と第8図に示す。この
実施例は、前述したブロック間の待ち時間を短縮する方
法である。すなわちブロックの終了した点t、に続く区
間において、それまでに付与された実効的なフェーズエ
ンコード磁場と、信号のピーク以後に付与された磁場の
各々を相殺することにより、最後の測定で生じた核スピ
ン間の位相分散を修復し、それを90’ rfパルスに
より静磁場と同じ方向に強制的に向けてやるのである。
この操作により、本来ならばあるブロックの測定が完了
してから、測定対象の平均的T1程度の時間待たなけれ
ばならないところを、90″rfパルスにより元にもど
した残留磁化の分だけ回復が早まり、ブロック間の待ち
時間を短縮することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、核磁気共鳴を用いた検査装置において
、180°高周波パルスの照射あるいは傾斜磁場の反転
あるいは両者を組合わせて発生さく13) せるエコー信号を、連続して発生させる操作を複数のブ
ロックに分割して行なうことにより、静磁場の不拘−及
び測定対象自身の横緩和時間にもとづく画質劣化を著し
く低減し、かつ測定時間を短縮することが可能になった
【図面の簡単な説明】
第1図は核磁気共鳴を用いた検査装置の概略構成を示す
第2図〜第8図は本発明に用いられるパルス系列を示す
図である。 1・・・制御装置、2・・・高周波パルス発生器、6・
・・検波器、7・・・信号処理装置、4,8,9,10
゜′″!!:Jz図 第 7 図 1g/I′      ノ「グ ヱが 口  1  口   口 第 6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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、前記検出信号の演算を行う計算機および該計
    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、 (1)前記手段により発生させた傾斜磁場と90°高周
    波磁場とを組合せて、ある選択された平面内の核スピン
    だけを励起し、上記平面に平行で互いに直交する傾斜磁
    場を該高周波磁場の発生後に発生させ、 (2)180°高周波磁場を発生させ、 (3)上記平面に平行な傾斜磁場を発生させ、(4)そ
    の1つを発生させ続けたままエコー信号を観測し、 (5)この傾斜磁場及び最初の傾斜磁場に直交する傾斜
    磁場を発生させ、 (6)180°高周波磁場を発生させるか、あるいは前
    記段階(4)で発生させた傾斜磁場の極性を反転させた
    まま保持して、新たに生じたエコー信号を観測し、 (7)さらに前記段階(3)〜(6)を複数回繰り返し
    た後、核スピンに生じた横緩和の影響を修復するための
    待ち時間を置き、 (8)前記段階(3)と(5)で発生させたそれまでの
    実質的な磁場の総和に加うるに前記段階(3)で発生さ
    せた1回だけの磁場を加えた磁場を発生させることを含
    んだ前記段階 (1)を行ない、 (9)続いて同じく(2)〜(7)までを必要な回数だ
    け繰り返すことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方
    法。 2、前記段階(8)の前に、フェーズエンコードおよび
    信号観測により生じた核スピン間の位相分散を回復させ
    るために傾斜磁場、あるいは180°高周波磁場とそれ
    に続いて傾斜磁場を発生させた後、±90°高周波磁場
    を発生させることを特徴とする特許請求範囲第1項に記
    載の核磁気共鳴を用いた検査方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01502723A (ja) * 1987-03-25 1989-09-21 ジェネラル エレクトリック セージェーエール ソシエテ アノニム 核磁気共鳴により高速イメージングを行うための装置
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