JPS6170445A - 核磁気共鳴化学的シフト写像装置 - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）方法および装置に関す
るものでらり、更に詳細に述べれば、得られた像によっ
て化学的シフト情報が表わされる核磁気共鳴化学的シフ
ト写像方法および装置に関するものでおる。

（２）従来の技術 「化学的シフト」とは、原子核のラーモア周波数（頻度
ンの比較的小さなシフトのことであるが、該シフトは与
えられた磁界から前記原子核を遮蔽する電子によって引
き起こされる。電子によって行なわれる正確な遮蔽は、
原子核の化学的環境に左右されると共に、このことは、
種々の化合物の元素に対しても異なる。

既知の核磁気共鳴（ＮＭＲ）化学的ソフト写像方法では
、まず、検査しようとする身体の選択された領域に核ス
ピンが励起され、次いで、前記選択された領域に磁界勾
配が与えられて、前記核スピンおよび検出された核スピ
ンが符号化される。次いで、前記検査が、種々の勾配で
何度も繰）返され、結果の検出されたＮＭＲスピン信号
セットは、フーリエ変換技術を用いて像情報を再生すべ
く処理される。

化学的シフト情報を必要としない場合、前記信号セット
は、例えば平面スライスの場合、単に二次元の７−リエ
変換によって位置情報を取シ出すべく処理されていた。

更に化学的シフト情報を必要とする場合は、前記信号セ
ットを時間に対して更にフーリエ変換して処理する。こ
のことによって、化学的ソフト情報が得られるが、それ
は、励起された原子核からの検出可能なＮＭＲスピン信
号が該原子核の化学的シフトによシ該原子核の励起後一
度に発生するためである。

英国特許第２，１２５，３８８Ａ号に記載のような、種
々の検査の間勾配のみが変更される既知化学的シフト写
像方法においては、必要とする像の分解能によって各勾
配を何度も個々に変更しなければならない。よって、二
つの直交する勾配の与えられたユズ１個の画素を有する
平面スライスに対しては、且２の検査が必要となる。よ
って、全部でユ２ｔＦＬのデータ取得時間が必要となる
（但し、咥は検査反復時間である）。

（３）発明の概要 本発明の目的は、全データ取得時間を短縮することので
きるＮＭＲ化学的シフト写像方法および装置を提供する
ことである。

本発明によって、優先的に身体の選択された領域におい
て核スピンを励起する段階と、磁界勾配を与えて励起さ
れたスピンを符号化する段階と、および結果の符号化さ
れたスピンを表わすデータを収集する段階とによって夫
々構成された複数の検査を行なうと共に、前記全検査中
に収集されたデータを処理して空間および化学的シフト
像情報を再生するＮＭ几化学的ン７ト写像方法が提供さ
れるが、該方法は、前記空間像情報を提供するため種々
の符号化勾配によって何回も検査を行なうと共に、前記
化学的シフト像情報を提供するため励起およびデータ収
集間の多くの種々の遅延時間の夫々に対して前記多数の
検査の夫々を繰り返すことを特徴としている。

本発明は、また、本発明による方法を実行するよう構成
された装置も提供する。

次に、本発明によるある方法および装置について、添付
の図面を参照しながら一実施例を挙げて説明する。

（４１実施例 本発明による装置は、英国特許第１，５７８．９１０号
ならびに第２．０５へ０７８号、および対応する米国特
許第４，２８４，９４８号ならびに第４，３５５，２８
２号に記載の従来の形式から大部分が構成されている。

そのような装置の基本的な構成要素は下記の通シである
。すなわち、 本発明による装置は第１のコイル装置を有し、それによ
って、検査しようとする身体に、三つの直交する方向、
すなわちＸ、ＹならびにＺ方向のいずれか一つ以上の方
向の勾配によって、ある所定の方向、通常Ｚ方向に磁界
を与えることができる。

第１図を参照するに、前記第１のコイル装置は、Ｚ方向
に定常均一磁界ＢＯを与えるコイル１と、Ｘ方向に磁界
勾配Ｇｘを与えるコイル３と、Ｙ方向に磁界勾配Ｇｙを
与えるコイル５と、およびＺ方向に磁界勾配Ｇｚを与え
るコイル７とから構成されている。

更に、本発明による装置は、第２のコイル装置を有して
いるが、該第２のコイル装置は、前記第１のコイル装置
が生じた磁界の方向に垂直な平面で検査中の身体にＲＦ
磁界を与えること（””−ｔ、に、Ｅｚ、：ＫＫ゛ｚ；
ｌｙｒ″ｌ　Ｊ：Ｊ、ｎ　（’）−ｘ−ｅ　ｙ　＜　ｐ
　）“成分により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ＲＦ磁界を検出することができる。

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。

種々のコイル１，３，５．７および９Ａならびに９Ｂは
、１３ｏ、　Ｇｘ、　Ｇｙ、　Ｇｚ、およびＲＦ駆動増
幅器１１，１３，１５．１７および１９によって夫々駆
動され、かつ前記駆動増幅器は、Ｂｏ、Ｇｘｙ。

ＧｚおよびＲＦ制御回路２１，２３．２５および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使用する他の装置の当業者には周
知の種々の形式を取ることができる。

前記回路２１，２３．２５および２７は、中央処理装置
２９によって制御されるが、前記中央処理装置と関連し
て、該装置に命令を与える入力およびその他の周辺装置
３．１と、および表示装置３３とがある。

コイル１０Ａおよび１０Ｂによって検出されたＮ　Ｍ　
Ｒ信号は、増幅器３５を介して信号処理装置３７に印加
される。該信号処理装置は、信号の適当な較正および補
正を全て行なうよう構成されているが、本来は、中央処
理装置に信号を伝送するものである。信号は、該中央処
理装置で表示装置に印加すべく処理され、検査している
身体内のＮ　Ｍ　Ｒｆｆｉの分布を表示する像を生ずる
。

本発明の説明を判りやすくするため、前記信号処理装置
３７は別個に図示されているが、前記中央処理装＠２９
の一部を具合い良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、磁界測定エラー信号回路３
９も備えているが、前記磁界測定エラー信号回路は、第
２図に図示の如く検査している身体４ろに対して適当な
位置に設けられた磁界プローブＸ１．Ｘ２．Ｙｌおよび
Ｙ２から増幅器４１を介して信号を受信し、与えられる
磁界を監視する。

次に、本発明による第１図および第２図の装置の作動方
法について第５図を参照しながら説明する。

まず、定常均一磁界ＢＯがコイル１によって与えられる
が、この磁界は、Ｚ方向に沿う身体の検査している領域
に磁気整合平衡軸を定めるよう働き、検査手順を通して
一定のままである。

次いで、検査しようとする身体の平面スライスに垂直な
方向の磁界勾配、例えばＺ方向に沿った勾配Ｇｚがコイ
ル７によシ身体に与えられる（第３Ｂ図参照）。この勾
配と共に、以下説明する理由によシ、ＲＦ磁界パルスＢ
１（９０°）が与えられる（第３Ａ図参照）。ＲＦ磁界
の周波数は、検査している身体スライスの選択された原
子核、通常水素の陽子、のラーモア周波数となるよう選
択されている。前記スライスは、Ｚ方向に沿うある特定
の磁界勾配によって定められ、該スライス内の原子核が
優先的に励起されるようになっている。ＲＦパルスの積
分によって、前記パルスは、前記励起された原子核のス
ピンをちょうどＸ−Ｙ面に傾けるのに十分となり（よっ
て９０°パルスと称す）、次いで前記スピンがＺ軸回り
のＸ−Ｙ面で歳差運動を行なうＯ 次いで磁界勾配Ｇｚが除去され、逆方向の−Ｇｚ’の勾
配と置換される。このことは、ＲＦパルスＢ１（９０°
）および勾配Ｇｚの組合せによって選択的に励起された
スピンの位相を再調整する。

勾配−Ｇｚ’の大きさは、例えば英国特許第１．５７８
，９１０号および米国特許第４，２８４，９４８号に記
載の如く、この勾配が除去される時に前記スピンの位相
が再調整されるよう選択されている。

−Ｇｚ’勾配除去後のある選択された時間で、磁界勾配
Ｇｙ（第３Ｃ図参照）が、コイル５により、前記スライ
ス面に与えられる。このことは、スライス内の励起され
たスピンを周知の態様で位相符号化するのに役立つ。

勾配虫が除去された後、前記スライス面の勾配Ｇｘ　（
第３Ｄ図参照）がコイル５によシ与えられるが、このこ
とは、既知の態様で前記スライス内のスピン周波数を分
散させることによって該スピンを符号化するのに更に役
立つ。

第３Ｅ［］に図示の如く、勾配Ｇｘを印加中コイル１０
Ａおよび１０ＢによりＸ−Ｙ面に成分を有する前記スラ
イス内の核スピンを検出することによってデータが収集
され、結果の検出された信号が記憶される。

上記工程は、各回毎に的勾配に対して異なる値を用いて
何度も繰り返される。各８１（９０°）パルス間に期間
ｔ１が経過してスピンが緩和される。

次いで上記手順込ヨ、各回毎に励起および検出開始間の
遅延時間ＴＤの異なる選択値で何回も繰り返される。

遅延時間ＴＤの値の各変化に対して勾配Ｇｘの印加時間
は対応してシフトされる。すなわち各検査毎に勾配Ｇｘ
の印加と同時に検出が開始されるようになる。

次いで、記憶された信号は、空間スピン分布情報を得る
ため二つの直交する方向ＸならびにＹに対して二次元フ
ーリエ変換により既知の態様で処理され、更に化学的シ
フト情報を得るため時間に対してフーリエ変換される。

使用される勾配虫の異なる値の数を且とすると、Ａｘ旦
個の画素を有する空間分解能が得られる。得られた化学
的シフト分解能は、使用される時間遅延ＴＤの異なる値
の数の関数である。

よって、医療用の写像においてはよくあるように、例え
ば水中の水素陽子と脂肪内の水素陽子とを識別して脂肪
の浸潤についての情報を得るため低い化学的シフト分解
能のみを必要とする場合、必要な最小値、例えば８を超
える僅かな数の異なるＴＤ値（２）でも、十分、５０か
ら６０マイクロ秒程度のＴＤピーク値で適当に良質のデ
ータを成牛できる場合が多い。上記既知比較方法による
データ取得時間ｎ２Ｔ　　と比較して８ｎｔＲの全デー
タ取得時間が必要である。

本発明による方法において、全データセットを得るのに
必要な種々の検査を行なう順序は重要でないことが判る
。

一実施例として述べた本発明による特定の方法において
、二次元のフーリエ変換像構成技術が用いられているが
、別の方法として、いわゆる後方投射技術のような他の
像構成技術が用いられてもよいことが判る。そのような
別の方法では、上記実施例の位相符号化勾配の種々の値
に対してデータを収集する代わりに、実際のスピン検出
中に与えられる周波数符号化勾配の多数の異なる方向の
各方向に対してデータが収集される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＮＭＲ化学ン７ト写像装置全体の
構成を示す図、第２図は身体とプローブの位置関係を示
す図、第３図は第１図の動作を説明する波形図、である
。 図中、１〜９はコイル、１１〜１９は駆動増幅器、２１
〜２７は制御回路、２９は中央処理装置、６１は入力お
よび他の周辺装置、３３は表示装置、３５および４１は
増幅器、３７は信号処理装置、６９は磁界測定エラー信
号回路、４３は身体、を夫々示す。 手続補正書（方式） 昭和６０年１０月已日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 ２　発、明の名称 核磁気共鳴化学的シフト 写像方法および装置 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　ビカー　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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）優先的に身体の選択された領域に核スピンを励起
   する段階と、磁界勾配を与えて励起されたスピンを符号
   化する段階と、および結果の符号化されたスピンを表わ
   すデータを収集する段階とによつて夫々構成された多数
   の検査を行なうと共に前記全検査中収集されたデータを
   空間的および化学的シフト像情報を再生すべく処理する
   核磁気共鳴化学的シフト写像方法において、空間像情報
   を与えるように異なる符号化勾配による多数の検査を行
   なうと共に化学的シフト像情報を与えるように励起およ
   びデータ収集間の多数の異なる遅延時間の各遅延時間に
   対して前記多数の検査の各検査を繰り返すことを特徴と
   する上記核磁気共鳴化学的シフト写像方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   の各検査中データ収集は磁界勾配を与えている間であつ
   て、かつ前記遅延時間の各変化ごとに行なわれると共に
   前記勾配の印加時間は対応して変化することを特徴とす
   る上記核磁気共鳴化学的シフト写像方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法に
   おいて、前記の各検査において前記符号化勾配は励起お
   よびデータ収集間に与えられる位相符号化勾配によつて
   構成されており、かつその値は前記多数の検査の夫々に
   対して異なることを特徴とする上記核磁気共鳴化学的シ
   フト写像方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法に
   おいて、前記の各検査において前記符号化勾配は前記多
   数の検査の夫々に対してその方向の異なるデータ収集中
   に与えられた勾配によつて構成されていることを特徴と
   する上記核磁気共鳴化学ソフト写像方法。
5. （５）特許請求の範囲の前記いずれか１項に記載の方法
   において、前記多数の異なる遅延時間数は前記多数の検
   査数より少ないことを特徴とする上記核磁気共鳴化学的
   シフト写像方法。
6. （６）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の核磁
   気共鳴化学的ノット写像方法を実行するよう構成された
   上記核磁気共鳴化学的シフト写像装置。