JPS6180035A

JPS6180035A - Ｎｍｒ画像装置

Info

Publication number: JPS6180035A
Application number: JP59203347A
Authority: JP
Inventors: Hideto Iwaoka; 秀人岩岡; Hiroyuki Matsuura; 裕之松浦; Sunao Sugiyama; 直杉山
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-23

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】イ、「発明の目的」〔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ｒＮＭＲ
Ｊと略称する）現象を利用して、被検体内における特定
原子核分布等を被検体外部より知るようにしたＮＭＲ１
ｉｍ装置に関するものである。特に、医療用装置に適す
るＮＭＲ画像装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

ＮＭＲ画像装置は、生体く通常は患者）をある磁場中に
おく。そして、生体に所定のパルス状のｆｆ１ｌｌ波を
印加し、生体を構成している各種の原子の中で、対象と
する特定の原子核のみを励起する。

いったん励起された原子核は、再ひもとのエネルギー状
態に復帰するが、このとき、外部に、吸収したエネルギ
ーを電磁波として放出する。ＮＭＲ画像装置では、この
放出される磁界をコイルで検出する。この検出信号が核
磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号・・・エコー信号とＦＩＤ信
号：　ｆｒｅｅ　１ｎｄｕｃｔｉｏｎｄｅｃａｙとがあ
る）と言われ、対象とする原子核について種々の情報を
含んでいる。ＮＭＲ画像装置は、これを解析し、生体の
一部を断層画像として映像化し、・生体の診察、治療等
に役立てる装置である。

初めにＮＭＲの原理について概略を説明する。

原子核は、陽子と中性子とからなっており、これらは全
体として、核スピン角運動ａ■で回転（自転）している
と見なされる。

第２図は、水素の原子核（ト１）を示したもので、（イ
）に示すように１個の陽子Ｐからなり、スピン量子数１
／２で表わされる回転をしている。陽子Ｐは、（ロ）に
示すように正の電荷ｅ＋を持っているので、原子核の回
転に従い、磁気モーメントμが生じ、一つ一つの水素の
原子核は、それぞれ小さな磁石と見なせる。

第３図は、この点を模式的に示した説明図で、鉄のよう
な強磁性体では、この微小磁石の方向が（イ）に示すよ
うに揃ってＪ５す、全体として磁化が観測される。これ
に対して、水素等の場合は、微小磁石の方向（磁気モー
メントの向き）は（ロ）に示すようにランダムであって
、全体として磁化は見られない。

ここで、このような物質に２方向の静磁場Ｈ０を印加す
ると、各原子核がＨｏの方向に揃う。

第４図（イ）は水素原子核について、この様子を示した
ものである。水素原子核のスピン量子数は１／２である
から、第４図（ロ）に示すように、−１／２と＋１／２
の２つのエネルギー順位に分かれる。２つのエネルギー
順位間のエネルギー差△Ｅは、（１）式で表わされる。

△Ｅ＝γちＨｏ　　　　　　　　　　　　（１）γ：１
１気回転比（原子核種ごとに固有の定数）も：ｈ／２π ｈニブランク定数ここで、各原子核には、静磁場Ｈｏによって、μχＨＯなる力が加わるので、原子核は、Ｚ軸の回りを（２）式
で示すような角速度ωで歳差運ｖＪ（みそすり運動）を
する。

ω−γＨｏ　　（ラーモア角速度〉　　　　（２）即ち
、原子核の種類ごとに、それぞれ異なったラーモア角速
度ωｍで歳差運動をしている。

このように静磁場Ｈｏ中におかれた生体に、例えばラー
モア角速度ω１に対応した周波数（ｆ＋−ω、／２π）
の％ｉ磁波（通常はラジオ波）を印加すると、この周波
数ｆ１に相当したａ差運動をしている原子核に共鳴が起
り、原子核は（１）式で示されるエネルギー差へＥに相
当するエネルギーを吸収して、高い方のエネルギー順位
に遷移する。

ここで、通常、生体は複数梗類の原子核で構成されてい
るが、静磁場ＨＯの環境下で、印加された周波数ｆ、の
′Ｒ磁波と共鳴する原子核は、１梗類のみである。従っ
て、生体に印加する静磁場Ｈ０の強さと、印加する周波
数ｆとを選択することにより、特定の種類の原子核の共
鳴のみを取出すことができる。

ここで共鳴の強さを測定すれば、原子核の存在量を知る
ことができる。また、高い順位へ励起された原子核は、
共鳴後、緩和時間と呼ばれる時定数で定まる時間の後に
、低い順位へ戻る。このとき、吸収したエネルギーを外
部へ放出するので、共鳴の強さの時間的変化を測定すれ
ば、以下に述べる時間を知ることができる。

緩和時間は、スピン−格子緩和時間（縦緩和時間）Ｔ１
と、スピン−スピン緩和Ｒ間（横緩和時間）Ｔ２とに分
類される。この緩和時間を観測することにより物質分布
のデータを得ることができる。一般に固体では、横緩和
時ｒｍ　Ｔ　２は短く核磁気共鳴で得たエネルギーは、
まずスピン系に行渡ってから、格子系に移って行く。従
って、縦緩和時間Ｔ１は、Ｔ２に比べて茗しく大きい。

これに対して、液体では分子が自由に運動しているので
、スピン同士と、スピンと分子系（格子）とのエネルギ
ー交換の起りやすさは同程度である。従って時間下、と
Ｔ２はほぼ等しい直になる。

ここでは、水素原子核（Ｈ）について説明したが、この
他にも核スピン角運動世をもつ原子核で同様の測定を行
なうことが可能であり、リン原子核（３’Ｐ）、炭素原
子核（′３Ｃ）、ナトリウム原子核（２３Ｎ　ａ　）、
等に適用可能である。

このように、ＮＭＲによって、特定原子核の存在量及び
その緩和時間を測定することができるので、物質内の特
定原子核について便々の化学的情報を１ｑることにより
、被検体内に種々の検査を行なうことができる。

従来より、このようなＮＭＲ現采を利用して、被検体の
組織に関する画像を得るＰＲ法（ｐｒｏｊｅｃ目ｏｎ　
ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｉ−・・投
影復元法とも言う）によるＮＭＲ画像装置がある。この
ＰＲ法による像再構成の原理は、Ｘ＃ＣＴ装置とほぼ同
様の原理である。まず被検体の体軸方向（Ｚ軸方向）に
勾配ｌｉ場をか【プて、仮想輪切り部分（ｚ軸に垂直な
面）のプロトンを励起する。断層面として被検体の体軸
に直交する面をとるように説明するが、勾配磁場を変え
ることにより任意の面を画像化することが出来る。次に
、ｘ、ｙ方向にそれぞれ勾配磁場をかけ、この状態でＮ
　Ｍ　Ｒ信号を検出し、ｘ、ｙの合成勾配磁場と直角方
向へのプロジェクションを得る。そして、ｘ、ｙの合成
勾配磁場の値を変えるｌｌＪ作を繰り返し、これに対応
するＮＭＲ信号を得て、各々をフーリエ変換することに
より被検体の数多くの方向についてプロジェクションを
求める。このプロジェクションを用いて、Ｃ下手法によ
って、被検体の像を再構成する手法がＰＲ法である。

第５図は、このＰＲ法による従来装置の検査手法の一例
を説明するための動作波形図である。

初めに、Ｚ軸方向に平行で一様な強さの静磁場Ｈｏ中に
配置した被検体へ、第５図（ロ）に示すように２勾配ｌ
ｉｌ場Ｇｚ＋と、（イ）に示すように狭い周波数スペク
トルｆｊの高周波パルス、即ち、ＲＦパルス（９０°パ
ルス）を印加する。

生体のＺ軸方向（体軸方向）には、勾配磁界Ｇ２が印加
されており、プロトンは、磁界の強さに比例した周期で
歳差運動をしている。ここで２軸の成る位置（Ｈｏ＋Δ
Ｇｚ）における断面部だけは、印加されたＲＦパルスの
周波数（ω、＝２πｆｊ）と同一のラーモア角速度 ωｊ−γ（Ｈａ＋ΔＧｚ）で歳差運動をしている。従って、この周波数を中心周波
数とする近傍の角速度で歳差運動をしているプロトンだ
けが励起される。叩ら、ｚ軸方向の勾配！ｉ　Ｗ　Ｇ　
ｚは、生体のスライス面位置決定のために作用する。そ
して励起されたプロトンの磁化Ｍを、第６図（イ）に示
すような角速度ω」で回転する回転座標系上に示せば、
ｙ′軸方向に９０°向きを変えたものとなる。

続いて、第５図（ハ）、（ニ）に示すようにＸ勾配磁場
Ｇｘとｙ勾配磁場Ｇｙを同時に加える。

この２つの勾配ｌａ場により合成の２次元勾配磁場を作
り、この環境下で（ホ）に示すようなＮＭＲ信号を検出
する。ここで、磁化Ｍは、第６図（ロ）に示すように、
ｗ１＠の不均一性によって、Ｘ−−ｙ′面内で矢印方向
に次第に分散しているので、やがてＮＭＲ信号は減少し
、第５図（ホ）に示すように時間Ｔｓを経過して無くな
る。このようにして得られたＮＭＲ信号をフーリエ変換
すれば、Ｘ勾配磁場Ｇｘ、ｙ勾配磁場Ｇｙにより合成さ
れた勾配磁場と直角方向へのプロジェクションとなる。

　その後、所定の時間Ｔｄだけ待って、上述と同様の動
作にて、次のシーケンスを繰返す。各シーケンスにおい
ては、Ｇｘ、Ｇｙの値を少しずつ変え、合成勾配磁界の
向きをいろいろにとる。

これによって、各プロジェクションに対応するＮＭＲ信
号を被検体の数多くの方向について求めることができる
。

このような動作をなす従来装置においては、第５図にお
いて、ＮＭＲ信号が無くなるまでの時間Ｔ５は、１０〜
２０ｍ５であるが、次のシーケンスに移るまでの所定時
間Ｔｄは、縦緩和＠間Ｔ１のため１　Ｓｅｃ程度は必要
となる。それゆえに、一つの被検体断面を、例えば１２
８プロジエクシヨンで再構成するものとすれば、その測
定には少なくとも２分以上の長い時間を必要とし、高速
化を突環する際の大きな障害の一つとなっている。

このような障害を解決すべく、ＮＭＲ分析計用に提案さ
れている公知技術［Ｄ　Ｅ’　Ｆ　Ｔ法：　ｄｒｉｖｅ
ｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｆｏｕｒｔｅｒ　ｔｒａｎ
ｓｆｏｒｍ）を利用して。

高速のＮＭＲ画像装置を！！Ｊ作した場合を考。察する
と、次のような欠点がある。結論としては、ＮＭＲ画像
装かにＤＥＦＴ法を用いることは、不適切である。なお
、ＮＭＲ画像装置にＤＥＦＴ法を使用するとした公知技
術例はない。

このＮＭＲ分析計用に提案されているＤＥＦＴ法は、（
［パルス及びフーリエ変換ＮＭＲＪ　　ファラー、ベラ
カー著：吉岡ｍ店］に記載されている。このＤＥＦＴ法
は高速化のためのパルスシーケンスであり、（９０’　
ｘ・・・τ・・・１８０°７・・・τ・・・Ｄｏ’−ｘ
・・−Ｔｄ）”で構成されるもので。ある。

このＤＥＦＴ法で２次元のイメージングを行なう場合、
９０’パルスは、選択励起法（勾配磁場を同時に印加）
を用いて特定のスライス面内だけを励起するが、これに
ついては問題１ｃＬ　ｌ’＞い。

しかし、１８０°パルスは選択と非選択励起の両方が考
えられる。

第９図は、第１の９０’パルスの直前の２軸上の磁化Ｍ
ｚのスライスの厚さ方向の分布を［３１ｏｃｈの方程式
を用いて、計算機でシミュレーションした結果を示した
ちのである。第９図では、ＤＥＦＴ法における１８０°
パルスの選択と非選択の場合及び本発明の場合の３つの
シミュレーション結果を示した。ここでは、選択励起す
るため９０’パルスはガウシアン変調しである。これは
、生体の平均釣下５．下、及び丁ｒ＝１００ｍｓ（繰り
返し時間）を用いて計算したものである。Ｍｚは、パル
スシーケンスを実行する前のＭｚを１としていて、Ｍｚ
の大きさは、ＮＭＲ信号強度に対応している。

（ａ）　　ＤＥＦＴ法の非選択の１８０°パルスの場合
、第９図（ａ）に示すように、スライス面外のＭｚが非
常に小さくなってしまう。

一般に、パルスシーケンスの待ち時間Ｔａの間に、池の
複数のスライス面に対して同一なパルスシーケンスを順
次はどこし、その間の十分に長いＴｃｔのため、Ｍ２が
”ｒ＋ａ＊和して大きくなってから、最初のスライス面
の次のビュー（ｖｉｅＷ）を行なうというマルチスライ
ス法が行なわれている。これはＮＭＲ信号（’Ｍｚの大
きさ）の減少をなくして、同時に少数面のデータが１り
られるため、疑似高速法として効果的である。しかし、
マルチスライス法は、スライス面外の〜１．が、他のス
ライス面励起の影響を受けずに、大きいことが条件とな
る。

このような条件から見ると、非選択の１８０゜パルスを
用いたＤ［ｒＴ法（第９図（ａ））は、スライス境界の
Ｍ　ｚが小さくなってしまうためマルチスライス法を併
用できない欠点がある。実際のスライス形状は、第９図
のＭｚにスライス形状の関数（ここではガウシアン形）
を乗じたものとなり、それを第１０図に示ず。

（ｂ）　　ＤＥＦＴ法の選択励起の１８０°パルスのｉ
合、第９図の（ｂ）に示すように、Ｍｚはスライス面外
では大きいので問題ない。しかし、第１０図では、スラ
イス形状が３つの山状となることが欠点となる。これは
、スライス境界の磁化Ｍが選択励起の１８０°パルスの
際、複雑な動作をするため各Ｍのベクトル方向がばらば
らになり、結果として信号が減少するためである。

以上のように公知の技術であるＤＥＦＴ法をそのままＮ
ＭＲ画像装置に使用することは、不適切である。

〔解決しようとする問題点〕

本発明は、以上のような従来のＰＲ法によるＮＭＲ画像
装置が有していた、応答性の悪さを改舊し、得られる画
像の質を落さずにスキャンタイムを短縮したＮＭＲ画像
￥＆置装提供することを目的とする。

口、「発明の構成」Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明は、上記問題点を解決すめために、次のカッコに
示すようなシーケンス機能を有した制御手段を備えるよ
うにしたものである。

この制御手段の働きにより、縦緩和時間Ｔ＋を経過して
磁化Ｍが熱平衡状１（Ｍが２軸方向を向く）になるまで
待たず、磁化Ｍを２′軸方向へ強制的に向けるようにす
ることが出来る。

ＩＩ　１１１手段のシーケンス機能とは「まず、被検体
の特定のスライス面に在る原子核を、選択的に励起する
第１の９０°パルスを印加し、次に前記特定スライス而以外に在る原子核をも励起する
第１の１８０°パルスを印加し、次に前記スライス面と
同一の特定のスライス面に在る原子核を、選択的に励起
する第２の９０”パルスを印加し、次に前記特定スライス而以外に在る原子核をも励起する
第２の１８０°パルスを印加し、更に、第１の９０’パ
ルスと第１の１８０°パルスの間の区間で、第１の勾配
磁場と異なる方向の第２の勾配磁場を印加し、第１の１８００パルスと第２の９０’パルスとの間の区
間では、勾配磁場を与える手段を動作させて、第２の勾
配磁場と同方向のものを印加するようにし、シーケンス
ごとに第２の勾配計１場の強度及び方向を県像に必要な
埴とするように動作させること」〔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Ｚ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、例えば直流安定化電源を含んでいる。静磁場用
コイル１によって発生する磁束の密ｒｌ　Ｈｏは０．１
Ｔ程度であり、また均一度は１０″以上であることが望
ましい。

３は勾配ｔａ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
ると抽象的であり、発明が分りにくい。そこで、本明細
古では、第１の勾配！１＃Ａを２勾配磁場とし、第２の
勾配磁場をＸ勾配！！場とｙ勾配磁場との合成の１ｉｆ
ｌ場として説明を行なう。

ただし、この組合せは、どんなものでもよく、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磁場
を組合せても良い。

また、本川１１８ｍ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勾配磁場用コイル）が設け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。即ち、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。

第７図（イ）は勾配磁場用コイル３の一例を示す構成図
である。同図（イ）に示すコイルは、２勾配磁場用コイ
ル３１と、ｙ勾配磁場用コイル３２．３３とを含んでい
る。更に、図示していないがｙ勾配磁場用コイル３２．
３３と同じ形であって、９０°回転して設置されるＸ勾
配磁場用コイルも含んでいる。この勾配磁場用コイル３
は、一様な静磁場Ｈｏ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は被検体に狭い周波数スペクトルｆの高周波パルス、
即ち、ＲＦパルスを電磁波として与える励磁コイルで、
その構成を第７図（ロ）に示す。

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゜６　Ｍ　ＨＺ　
／　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３０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ＮＭＲ信号を検
出するための検出コイルで、その構成は第７図（ロ）に
示す励磁コイルと同じで、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・・・ＦｒＤ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からの信号を例えば光フ
フイバで構成される伝送路１２を介して入力し、所定の
信号処理を施して断層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からコンビ１−夕
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２０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制御信号（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、即ち、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、このシーケンス機能を果
ず素子は、コントローラ２０に限定するものでなく、他
の素子、例えば、コンピュータ１３にこの闘能をもたせ
てｂ本発明は成立する。

このように構成された本発明の装置の動１ヤを、第８図
及び第１表ないし第３表を参照し、段階を追って順次説
明する。

（１）　　時点ｔ０時点ｔｏは、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
ｌｉｔ＆場ト１゜を与えた状態において、コントローラ
２０より制御回路４を介して２勾配置１場用コイル３１
に電流を流し、第８図（ロ）に示すように、第１の勾配
磁場（２勾配磁場Ｇｚ”）を与えた時点である。なお、
上述したが、被検体の体軸と２軸とは一致する方向であ
る。

このとき、スライス面中央（９０°パルス印加により磁化Ｍが正し
く９０°回転する部分）、スライス面境界（９０°パルス印加時に、磁化Ｍがθ°
回転し、また１８０°パルス印加時にはＧｚ−０となっ
ているため１８ｏ°回転する部分）、スライス面外（９０°パルス印加では影響を受けず、１
８０”パルスによって磁化Ｍの方向が反転する部分）での各磁化Ｍの方向は、第８図の（へ）、（ト）。

（チ）に示すように、全てＺ軸の正方向（上向き）とな
っている。

（ｉｎ　　時点ｔ。

Ｇ２＋が与えられている下で、ゲート回路３゜において
選択し、出力された位相差０°の所定の形（例えばガウ
シアン形）に変調されたＲＦ倍信号より、被検体の特定
の一面（スライス面）の原子核を励起する。即ち、第８
図の（イ）のように第１の９０’ｘパルスを与える。続
いてＸ勾配磁場用コイル及びｙ軸勾配磁場用コイル３２
．３３を付勢し、第８図の（ハ）、（ニ）に示すように
所定の大きさの磁場Ｇｘ、Ｇｙを印加する。

なお、第８図（ロ）において、Ｇｚ＋に続くＧ２−は、
被検体の異なる部分からのＮＭＲ信号の位相を一致させ
るための波形信号であって、この技術は公知の技術であ
る。

この磁場Ｇｘ、Ｇｙを印加する時点を１．とすれば、こ
の時点１．では、各部の磁化Ｍは第８図（へ＞、　　（
ト）、　　（チ）に示すような向きとなる。

時点ｔ１以降では第８図の（ホ）に示すような第１の核
磁気共鳴信号（ＦＩＤ信号）が検出コイル８により検出
され、その信号は増幅器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１によ
り適宜のタイミングで読み取られ、ここでフーリエ変換
され１プロジエクシヨンの信号となる。

（ｊ　時点ｔ２前記時点ｔ１から核磁気共鳴信号が無くなるまでの丁ｓ
噂時間経過後にＸ勾配磁場用コイル及びｙ勾配磁場用コ
イルの付勢を止め、ゲート回路３０において選択し出力
される位相差１８０゛の矩形状に変調されたＲＦ倍信号
被検体を励起する。

この場合、２勾配磁場Ｇｚは動作させず、第８図の（イ
）に示すように被検体全体に第１の１８０’−ｘパルス
を与える。即ち、前記特定スライス而以外に在る原子核
をも励起する。

（酌　時点ｔ３前記１８０”−ｘパルスを与えた後に、第２の勾配磁場
（Ｇｘ、Ｇｙの合成磁場）の積分値が時点ｔ２の前と時
点ｔ、の後では、同一になるように制御を行なう。この
ように制御することで、正確に時間ＴＳ２優に、磁化Ｍ
ｔｆｉ集合するからである。この第２の勾配６！を場の
積分値が時間ｔ２の前と時点１．の後で同一になるよう
にするには、−例として、区間ＴＳＩ　とＴＳ２にて時
間軸を反転する如くして、Ｇｘ、Ｇｙを印加ずれば良い
。もらろん、このように、時間軸を反転する如く（対称
となる如＜）Ｇｘ、Ｇｙを制御しなくても、積分値が時
点ｔ２とｔ３の前後で同一ならば良い。

１８０°パルスを与えた後に、勾配磁場Ｇｘ。

Ｇｙを印加した時点をｔ３とする。磁化Ｍ　１．を第８
図（へ）、（ト）、（チ）のように回転する。

時点ｔ３以降は、分散する方向に向かっていた磁化Ｍが
、１８０°パルスによって向ぎが全て反転し、集合する
方向に向かう。従って、検出コイル８からは、第８図（
ホ）に示すように次第に増大する第２の核磁気共鳴信号
（エコー信号）が検出される。時点ｔ２の前と時点ｔ３
の後で印加したＧｘ、Ｇｙがそれぞれ同じであり、その
期間、被検体の状態が変らないものとすれば、このエコ
ー信号と、前記第１の核磁気共鳴信号とは、ｔ２とｔ３
の中央の時刻について対称な信号波形となる。

Ｍ　　時点ｔ４時点ｔ３より（ｔ２　ｔ＋）時間経過した時コントロー
ラ２０の制御により磁場Ｇｘ、Ｇｙの印加を止める。こ
の時点をｔ４とする。磁化Ｍは図示の通りである。

この時点の後Ｇｚ−，Ｇｚ＋を与え、その状態下で、ゲ
ート回路３０１Ｃおいて位相差１８０’で第１の９０’
パルスと同様に変調されたＲＦ倍信号用いて被検体に第
２の９０°　−エバルスを与え、第１の９０”パルスで
励起されたスライス面を再び励起する。この励起の終り
を時点ｔ５とする。

この時、スライス面内、外、境界、つまり被検体全部の
磁化Ｍの向きが一２軸方向に揃う。

ぐＡ）　時点ｔ６Ｇ２＋の印加終了後、ゲート回路３０より位相差Ｏ°で
矩形波状に変調されて出力されるｆｌＦ信号にて被検体
を励起する（１８０”パルス励起）。

即ち、２勾配磁場が無い状態だから、前記特定のスライ
ス面以外に在る原子核をも励起する。この励起の終了時
点をｔ６とする。

この第２の１８０゛パルスの印加により磁化Ｍは一斉に
＋２軸方向に向きが揃う。

このように時点ｔ６で始めの時点ｔｏと同じ状態に復帰
することになる。ただし、この方式では、物質のもつ縦
緩和又は横緩和による緩和が残り、ｔ６の時点で磁化Ｍ
は完全には上向きにならない。

そこで、時点ｔ６の後にＴｄなる持ち時間を設け、磁化
Ｍが完全に上向きになるのを待って１回のシーケンスを
終了し、以後同様のシーケンスを繰り返す。

第　　１　　表第　　３　　表上述において、動的平衡状態が１りられる（例えば、最
初から１０回目位のシーケンス）までのシーケンスにお
いては、生じたＮＭＲ信号をデータとして使用しなくて
も良い。、なお、上述では、第８図（ホ）に示す第１と第２のＮＭ
Ｒ信号を検出し、これをフーリエ変換して、画像の再構
成に役立てると説明したが、この記載に限定するわけで
はなく、例えば、次のような各種の場合でも本発明は成
立する。

（（）　　第１と第２のＮＭＲ信号のうち、いずれか一
方を炙出し、この検出信号を利用して画像の再構成を行
なう。

（１１）　　第１と第２のＮＭＲ信号の両方を検出し、
このうら、いずれか一方の検出信号を利用して画像の再
構成を行なう。

（ｉω　第１と第２のＮＭＲ信号の両方を検出し、この
２つの検出信号のデータを加算、平均して画像の再構成
を行なう。

（酌　第１と第２のＮＭＲ信号の両方を検出し、この２
つの検出信号をフーリエ変換した後に、プロジェクショ
ンの状態で加算、平均して画像の再構成を行なう。また
は、２つの画像の状態で加算。

平均する方法。

このようなシーケンスにおいては、待ち時間Ｔｄは従来
のものに比べて非常に短くなる。第１１図はその様子を
示すもので、被検体として卵白（縦緩和時間Ｔ＋＝６９
３ｍｓ、横緩和時間Ｔ２＝２６２ｍｓ）を使用し、Ｔｓ
　＋　＋Ｔｓ　２　＝３０ｍｓとした場合を図示しであ
る。図において、横軸は待ち時間Ｔｄ、縦軸は動的平衡
状態に達した後の信号強度で、鎖線の曲線Ａが従来の方
式での実測ＩＯ（理論値と一致）、実線の曲線Ｂが本発
明の方式による場合の実測１ｍ（理論値と一致）を表わ
す。図から明らかなように、同じ信号強度を得るために
は本発明の方式による場合の方がはるかに短い時間（Ｔ
ｄ）で済むことがわかる。

なお、実施例では、１回のシーケンスにおいて、印加す
るＲＦパルスを９０’ｘ・・・１８０”−ｘ・・・９０
’−ｘ・１８０’ｘとしたが、本発明に係る装置の￥ｆ
徴は、第２の９ＣＩ”パルスで磁化Ｍを全て下方に向け
ることにある。従って、例えば、９０°ｘ・・・１８０
′ｙ・・・９０°ｘ　・１８０’　−ｘ（１８０”　ｙ
　（７）ＲＦハ、ＩＩｚス４．ｔ、位相差９０°ノＲＦ
信号を用いて作られる）の位相関係で、所定の原子核に
パルスを加えるようにしても良い。

以上では、ＲＦパルスの強度やパルス幅に多少の誤差が
あっても影響の小さいＲＦパルスの位相例を示したが、
これに限らず、９０°・・・１８０°・・・９０”　　
・１８００の順で、第２の９０６パルスにより磁化Ｍを
総べて下方に向ける位相であれば、どのようなものでも
良い。

ここで例えば、９０°−ＸｎのＲＦパルスの表わす意味
は、このパルスが印加されると、磁化Ｍが、Ｘ軸を回転
軸として、反時計回りに９０’回転した位置へ移動する
ことを意味する。

また、９０’ｙ”は、磁化Ｍが、ｙ軸を回転軸として、
時計回りに９０°回転した位置へ移動することを意味す
る。

なお、′″９０″′Ｘ″のＲＦパルスとするか１゛９０
°　ｐ＋とするかは、ＲＦパルスにおける高周波波形の
位相を調整することにより、選択することができる。例
えば、この２つのパルスの場合は、高周波の位相を９０
°変えれば良い。通常、この選択は、第１図のゲート回
路３０で行なっている。

次に本発明によれば、マルチスライスが併用できる旨の
説明を第９図と第１０図を用いて説明する。

第９図は、第８図のパルスシーケンスを丁ｒ−１００ｍ
Ｓ（繰り返し時間）で連続的に実行し、動的平衡状態に
達した状態をコンピュータシミュレーションした結果で
、第１の９０”パルス直前のｌ軸方向磁化Ｍｚのスライ
ス方向の分布を示している。ここでは、ＴＩ、Ｔ２は生
体の値を用いた。第９図に示したＭｚは、スライス面内
で得られるＮＭＲ信号強度に対応している。また、面外
のＭ２は、マルチスライスを１１なった時の信号強度に
対応している。

第１０図は、第９図のＭ２の状態に第１の９０°パルス
と２勾配置１　’Ｍ　Ｇ　ｚを印加して選択励起した後
のＮＭＲ信弓強弓強度わしたものである。

そして、同図では、公知技術であるＳＲ（５ａｔｕｒａ
ｔｉｏｎ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　）　ｉＬにおけるＴ　Ｔ
＞＞　Ｔ　。

とＴτ−１００ｍ５とした場合のデータも表示した。従
来例のところでも説明したが、ＤＥＦＴ法の欠点である ■　マルチスライスができない（第９図でスライス面外
のＭ　ｚが小さい） ■　スライス形状が３つの山となる（第１０図）の２と
比較して、本出願のパルスシーケンスｒは第９図からス
ライス面外でもＭｚが大きいのでマルチスライスが併用
できる。更に第１０図から、スライス形状が素直な形で
良いなど改善されている。

一方、ＳＲ法による場合は、Ｔｒ＝１００ｍｓの時に、
信号強度が本発明の半分以下であること、また、Ｔτ＞
　Ｔ　、の場合は、ＤＥＦＴ法の非選択の場合と同じく
スライス面外のＭｚが中心（直と比較して小さすぎるな
どの欠点がある。

なお、第８図のパルスシーケンスにおいて、最後の２つ
の９０’と１８０°パルスの組合せを（Ｉ）　１つの選
択励起の２７０°パルス（Ｄ）　１つの非選択励起の２
７０°パルスのどちらかで置換えることは不可能である
。その理由は次の通りである。

（＋＞では、第８図の（ト）、（ヂ）のｔ４時点のＭの
動作を考えると、（１）の印加により、（ト）はスライ
ス境界であるため、実際にＲＦｆＧ界強度〈２７０°と
なり、＋２＠上には戻らない。

また、スライス面外（チ）は、選択励起のため−Ｚ軸方
向を向いたままである。

（ＩＩ）では、スライス境界（ト）にも正確に２７０°
パルスの効果があるためＭは回転しすぎて、１−２軸に
戻らない。またスライス面外（ヂ）でも同様Ｍが回転し
すぎる。これらは、ＤＥＦＴ法と同様、ＮＭＲ信号強度
の低下、スライス形状の悪化となり、イメージング技術
としては、不適である。

この実施例では、選択励起用の勾配磁場として、２方向
勾配磁場を用いに例で説明したが、池の勾配や勾配磁場
の合成を用いて、あらゆる方向からの選択励起が可能で
ある。

第１２図は本発明に係る装置の別のパルスシーケンスを
示す図である。同図のパルスシーケンスから得られるＮ
ＭＲ信号は、エコー信号だけとなる。第１の９０°パル
スで選択励起後、Ｇｘ−。

Ｇｙ−（合成１１Ｍ８ではＧｘｙ−）を印加して、ＸＹ
平平向内スピンの位相を乱す〈一般にｄｅｐｈａｓｅと
言う）。その侵、勾配磁場Ｇｘ−，Ｇｙ−とは極性の異
なる勾配磁場Ｇｘ”　、Ｇｙ”　（合成磁場ではＧｘｙ
”）を印加する。すると。

（ただし、ＧｘｙはＧｘとＧｙの合成磁場）を満たす時
刻に第１のエコーのピークが現れる。

ＴＳ２の区間では、ＴＳＩの区間と同じ埴の勾配磁場を
、第１２図（ハ）、〈二）のように、第１の１８０°パ
ルスを中心として、時間軸を反転して印加すると同様な
第２のエコー信号が現れる。

高速化の原理やＮＭＲ信号の処理は、第５図で説明した
ものと同様であるので省略する。

なお、第１２図では、マイナスの勾配磁場Ｇｘ−，Ｇｙ
−を先に印加し、プラスの勾配磁場Ｇ　ｘ　”　＊　Ｇ
　ｙ＋を後に印加したが、印加の順序を逆にしても発明
は成立する。

ハ、「本発明の効果」以上述べたように、本発明によれば、第８図に示したパ
ルスシーケンスにより、１ビユ一分のシーケンスが終了
した時点で強制的に、かつ正確にスライス面内外すべて
の磁化Ｍを熱平衡状態（又はその近傍）にすることがで
きる。そのため、従来広（例えば、ＳＲ法）のように丁
１による自然緩和を持つ必要がなく、パルスシーケンス
の間隔を短縮でき、スキＸ・ンタイムを短縮することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の構成図、第２図は水素原
子のスピンを説明する図、第３図は水素原子の磁気モー
メン１〜を模式化した図、第４図は水素原子の原子核が
磁場の方向に揃う状態を説明する図、第５図はＮ〜ＩＲ
による検査パルス波形の一例を示す図、第６図は磁化〜
１を回転座標系に表示した図、第７図は隅用用コイルの
一例を示す構造図、第８図は本発明に係るシーケンスを
説明するための動作波形及び磁化ベクトルの図、第９図
は第８図のシーケンスを連続的に実行し動的平衡状態に
達した状態をコンピュータシミュレーションした結果を
示した図、第１０図は第９図のＭｚの状態に第１の９０
°パルスと２勾配（ａ　Ｑ　Ｇ　ｚを印加して選択励起
した後のＮ　Ｍ　Ｒｆ３８強度を表わした図、第１１図
は持ち時間と個目強度との関係を示す図、第１２図は本
発明に係る別のシーケンス例を説明するための動作波形
図及び磁化ベクトルの図である。１・・・静磁場用コイル、２・・・静磁場用コイルの制
御回路、３・・・勾配磁場用コイル、４・・・勾配磁場
用コイルの制御回路、５・・・励磁コイル、６・・・Ｒ
Ｆ発振器、７・・・パワーアンプ、８・・・検出コイル
、９・・・増幅器、１０・・・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、３１・・・２勾配磁場用コイル、３２．３３
・・・ｙ勾配磁場用コイル。Ｍ２図（イ）　　　　　　　　　（ロ）（イ）　　　　　　　　　　　（ロ）兇５図ｔｏ　　　　　ｔ。（イ）　　　荒７図（ロ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体に静磁場（Ｈｏ）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装置において、以下のカッコに記載するシーケンス機能を有した制御手
段を具備し、このシーケンスを繰り返すとともに、各シ
ーケンスごとに生じる核磁気共鳴信号のうち必要な信号
を、画像再構成のために利用することを特徴とするＮＭ
Ｒ画像装置。「前記勾配磁場を与える手段を動作させ、第１の勾配磁
場を印加するとともに、前記高周波パルスを印加する手
段から第１の９０°パルスを印加して被検体の特定のス
ライス面に在る原子核を励起し、次に前記勾配磁場を与える手段を動作させずに、前記高
周波パルスを印加する手段から第１の１８０°パルスを
印加して、前記特定スライス面以外に在る原子核をも励
起し、次に前記勾配磁場を与える手段を動作させ、前記第１の
勾配磁場を印加するとともに、前記高周波パルスを印加
する手段から第２の９０°パルスを印加して、前記と同
一の特定のスライス面に在る原子核を励起し、次に前記勾配磁場を与える手段を動作させずに、前記高
周波パルスを印加する手段から第２の１８０°パルスを
印加して、特定スライス面以外に在る原子核をも励起し
、前記第１の９０°パルスと前記第１の１８０°パルスの
間の区間で、前記第１の勾配磁場と異なる方向の第２の
勾配磁場を印加し、更に前記第１の１８０°パルスと前記第２の９０°パル
スとの間の区間では、勾配磁場を与える手段を動作させ
て、第２の勾配磁場と同方向のものを印加するようにし
、シーケンスごとに第２の勾配磁場の強度及び方向を撮
像に必要な値とするシーケンス機能。」
（２）前記第１の９０°パルスと前記第１の１８０°パ
ルスの間の区間で、勾配磁場を与える手段を動作させて
、前記第２の勾配磁場として極性の異なる勾配磁場Ｇｘ
ｙ＾−、Ｇｘｙ＾＋を切替えて印加し、更に、前記第１の１８０°パルスと前記第２の９０°パ
ルスとの間の区間では、第２の勾配磁場と同方向のもの
を印加するようにし、シーケンスごとに第２の勾配磁場
の強度及び方向を撮像に必要な値とするシーケンス機能
をもつ制御手段を備えた特許請求の範囲第１項記載のＮ
ＭＲ画像装置。
（３）前記４つの高周波パルスの位相関係を９０°ｘ…
１８０°−ｘ…９０°−ｘ……１８０°ｘとした特許請
求の範囲第１項又は第２項記載のＮＭＲ画像装置。
（４）前記４つの高周波パルスの位相関係を９０°ｘ…
１８０°ｙ…９０°ｘ…１８０°−ｘとした特許請求の
範囲第１項又は第２項記載のＮＭＲ画像装置。