JPS62106353A - 核磁気共鳴断層像形成装置 - Google Patents
核磁気共鳴断層像形成装置Info
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- JPS62106353A JPS62106353A JP60247729A JP24772985A JPS62106353A JP S62106353 A JPS62106353 A JP S62106353A JP 60247729 A JP60247729 A JP 60247729A JP 24772985 A JP24772985 A JP 24772985A JP S62106353 A JPS62106353 A JP S62106353A
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- nuclear
- timing
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は核磁気共鳴を利用して被検体の断層像を得る
核磁気共鳴断層像形成装置に関する。
核磁気共鳴断層像形成装置に関する。
「従来の技術」
先ず核磁気共鳴（ＮＭＲ）を利用して断層像を得る従来
の主な方法（イメージング法）について述べる。現在用
いられているイメージング法には投影再構成法（Ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ法）と
、２Ｄ−ＦＴ法（スピンワープ法）とがある。
の主な方法（イメージング法）について述べる。現在用
いられているイメージング法には投影再構成法（Ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ法）と
、２Ｄ−ＦＴ法（スピンワープ法）とがある。
投影再構成法は均質な静磁場Ｈ０中に被検体を置き、こ
の静磁場と同−向きで２方向において磁場強度が変化し
ている線形勾配磁場Ｇ２を印加しながら、９０″パルス
と呼ばれるＲＦパルス（高周波電磁界）を加える。９０
°パルスは一定の周波数ω。の高周波電磁界を振幅変調
してパルス状にしたものである。この処理によって、ｚ
軸上の位置Ｚで２軸と直角な面内で、 ωｏ ”ｒ （Ｈａ ＋Ｑ２ Ｚ） を満す核スピンが９０″倒れて、ω。で動く回転座標系
のｙ′軸方向を向くことになる。ｒは磁気回転比である
。この平面が断層像のスライス面になり、この処理をス
ライス面を励起すると云う。
の静磁場と同−向きで２方向において磁場強度が変化し
ている線形勾配磁場Ｇ２を印加しながら、９０″パルス
と呼ばれるＲＦパルス（高周波電磁界）を加える。９０
°パルスは一定の周波数ω。の高周波電磁界を振幅変調
してパルス状にしたものである。この処理によって、ｚ
軸上の位置Ｚで２軸と直角な面内で、 ωｏ ”ｒ （Ｈａ ＋Ｑ２ Ｚ） を満す核スピンが９０″倒れて、ω。で動く回転座標系
のｙ′軸方向を向くことになる。ｒは磁気回転比である
。この平面が断層像のスライス面になり、この処理をス
ライス面を励起すると云う。
上の例では２方向での勾配磁場を加えた為にｘｙ面がス
ライス面になったが、勾配磁場の方向を選ぶことにより
、任意の平面をスライス面とすることができる。第１図
に示す様にスライス面を選択する９０６パルスから時間
τの後に１８０６パルスを加える。１８０’パルスは９
０″パルスと同じ様なＲＦパルスであるが、９０°パル
スの２倍角度だけ核スピンを回転させる。１８０°パル
スの働きによって、時間２τの所で角周波数ωＧの自由
誘導減衰信号を発生するスピン・エコーという現象が生
ずる。このスピン・エコー信号（自由誘導減衰信号）を
データとして収集する。但し、この時にＸ方向勾配磁場
ＧＸとｙ方向勾配磁場Ｇ、との合成によるθ方向の勾配
磁場Ｇｏが加えられる。θ方向の位置をＳとすると、収
集したデータを周波数分析すると、 ω−ｒ （Ｈｅ ＋ Ｇ ａ Ｓ） で与えられる角周波数分布が得られる。この分布は被検
体のθ方向への投影像となっている。従って、θを少し
づつ変えて、一回転（３６０’）すると、これらの投影
データからバック・プロジェクション処理によって、画
像再構成を行うことができる。
ライス面になったが、勾配磁場の方向を選ぶことにより
、任意の平面をスライス面とすることができる。第１図
に示す様にスライス面を選択する９０６パルスから時間
τの後に１８０６パルスを加える。１８０’パルスは９
０″パルスと同じ様なＲＦパルスであるが、９０°パル
スの２倍角度だけ核スピンを回転させる。１８０°パル
スの働きによって、時間２τの所で角周波数ωＧの自由
誘導減衰信号を発生するスピン・エコーという現象が生
ずる。このスピン・エコー信号（自由誘導減衰信号）を
データとして収集する。但し、この時にＸ方向勾配磁場
ＧＸとｙ方向勾配磁場Ｇ、との合成によるθ方向の勾配
磁場Ｇｏが加えられる。θ方向の位置をＳとすると、収
集したデータを周波数分析すると、 ω−ｒ （Ｈｅ ＋ Ｇ ａ Ｓ） で与えられる角周波数分布が得られる。この分布は被検
体のθ方向への投影像となっている。従って、θを少し
づつ変えて、一回転（３６０’）すると、これらの投影
データからバック・プロジェクション処理によって、画
像再構成を行うことができる。
次に２Ｄ−ＦＴ法（Ｓｐｉｎ Ｗａｒｐ法）について述
べる。２Ｄ−ＦＴ法にもいくつかの変法があるが、代表
的なもののパルスシーケンスを第２図に示す。
べる。２Ｄ−ＦＴ法にもいくつかの変法があるが、代表
的なもののパルスシーケンスを第２図に示す。
この方法が投影再構成法と異なる点は、スライス面を選
択励起した後に、Ｘ方向の勾配磁場パルスを加えてＸ方
向に位相エンコーディングを与え、常に一定のＸ方向勾
配磁場（読み出し勾配）を加えながら、データを収集し
、Ｘ方向勾配磁場パルスの振幅を変えていって、位相エ
ンコーディングの量を調節し、繰返しデータを収集し、
収集したデータを２次元フーリエ変換することにより、
画像を得る点である。
択励起した後に、Ｘ方向の勾配磁場パルスを加えてＸ方
向に位相エンコーディングを与え、常に一定のＸ方向勾
配磁場（読み出し勾配）を加えながら、データを収集し
、Ｘ方向勾配磁場パルスの振幅を変えていって、位相エ
ンコーディングの量を調節し、繰返しデータを収集し、
収集したデータを２次元フーリエ変換することにより、
画像を得る点である。
上述した投影再構成法及び２Ｄ−ＦＴ法は夫々核スピン
の密度に応した情報を得るものである。
の密度に応した情報を得るものである。
これら投影再構成法や２Ｄ−ＦＴ法におけるスライス選
択の９０″パルスの前に例えば第３図へに示すように反
転パルス（例えば１８０°パルス）を加えたパルスシー
ケンスをＩＲシ′−ケンスと呼び、このシーケンスで得
られる画像をＪＲ像（反転回復像）と呼ぶ。このＪＲ像
の信号強度１）１）は、ＩＩ、１＝Ｉｏ （１−２ｅ
−””’）であり、核スピンの縦緩和時間ＴＩ値の影響
を受けたものとなる。ここで１０は平衡状態の信号強度
、Ｔｄ は反転パルスとスライス選択パルスとの間の待
ち時間を表す。
択の９０″パルスの前に例えば第３図へに示すように反
転パルス（例えば１８０°パルス）を加えたパルスシー
ケンスをＩＲシ′−ケンスと呼び、このシーケンスで得
られる画像をＪＲ像（反転回復像）と呼ぶ。このＪＲ像
の信号強度１）１）は、ＩＩ、１＝Ｉｏ （１−２ｅ
−””’）であり、核スピンの縦緩和時間ＴＩ値の影響
を受けたものとなる。ここで１０は平衡状態の信号強度
、Ｔｄ は反転パルスとスライス選択パルスとの間の待
ち時間を表す。
縦緩和時間Ｔ、に関係した信号を得るには飽和回復法も
用いられる。この方法はスライス選択パルス（９０’パ
ルス）を繰返しかけ、その直後に発生するスピンエコー
信号を検出するものでその信号強度Ｉ３Ｒは、 ！ ｓ＋＋： ｌ 、 （１−ｅ−Ｔｒ／ＴＩ）であ
る。Ｔｒはスライス選択パルスの繰返し周期である。く
り返し時間Ｔｒが、ＴＩよりも十分長ければ第２項を無
視することができ、Ｉｓ＊＃ｌ。
用いられる。この方法はスライス選択パルス（９０’パ
ルス）を繰返しかけ、その直後に発生するスピンエコー
信号を検出するものでその信号強度Ｉ３Ｒは、 ！ ｓ＋＋： ｌ 、 （１−ｅ−Ｔｒ／ＴＩ）であ
る。Ｔｒはスライス選択パルスの繰返し周期である。く
り返し時間Ｔｒが、ＴＩよりも十分長ければ第２項を無
視することができ、Ｉｓ＊＃ｌ。
と考えられるので第３図Ｂに示すパルスシーケンスによ
りＩＲ像信号１）Ｒと、飽和回復像Ｃ３Ｒ像）信号■、
Ｒとを得、これらから ■ ｉｍ ｌｌＮ Ｔｌ ＝−Ｔｄ ／１ｏｇｅ（） １ｓｍ の計算を各画素ごとに行うことにより、被検体のＴ、値
の画像を求めることができる。
りＩＲ像信号１）Ｒと、飽和回復像Ｃ３Ｒ像）信号■、
Ｒとを得、これらから ■ ｉｍ ｌｌＮ Ｔｌ ＝−Ｔｄ ／１ｏｇｅ（） １ｓｍ の計算を各画素ごとに行うことにより、被検体のＴ、値
の画像を求めることができる。
「発明が解決しようとする問題点」
従来の核スピン密度像やＴＩ（縦緩和時間）像、ＪＲ（
反転回復）像では、人体や動物の正常細胞と癌などの腫
瘍との差が小さく、特に早期にこれらの区別を知ること
が難かしく、定量診断も困難であった。
反転回復）像では、人体や動物の正常細胞と癌などの腫
瘍との差が小さく、特に早期にこれらの区別を知ること
が難かしく、定量診断も困難であった。
一方、ＮＭＲ用ガラス管にラットの摘出肝組織の正常な
ものを封入したものと、ｌｌｆｆ１瘍のものを封入した
ものについて、２５℃で、共鳴周波数の化学シフトｉ７
．１３ｐｐｍの芳香族アミノ酸残基を主として励起し、
サンプリングパルスを加えて交差緩和時間Ｔ１．を測定
した実験が報告されている。
ものを封入したものと、ｌｌｆｆ１瘍のものを封入した
ものについて、２５℃で、共鳴周波数の化学シフトｉ７
．１３ｐｐｍの芳香族アミノ酸残基を主として励起し、
サンプリングパルスを加えて交差緩和時間Ｔ１．を測定
した実験が報告されている。
この報告によると、交差緩和時間ＴＩＳ及び縦緩和時間
Ｔ、の各逆数と組織の含水量との関係はそれぞれ第４図
Ａ、Ｂに示すようになった。これら図において横軸は元
の重量に対する水分を痕発させた乾燥重量を示し、縦軸
の１目盛りは第４図Ａは、第４図Ｂの２倍の重みとなっ
ている。これらの図から正常組織と腫瘍Ｍｉ織との差は
１／Ｔ１に比べ１ ／ Ｔ ＋ｓの方が２倍程度大きい
ことが理解される。
Ｔ、の各逆数と組織の含水量との関係はそれぞれ第４図
Ａ、Ｂに示すようになった。これら図において横軸は元
の重量に対する水分を痕発させた乾燥重量を示し、縦軸
の１目盛りは第４図Ａは、第４図Ｂの２倍の重みとなっ
ている。これらの図から正常組織と腫瘍Ｍｉ織との差は
１／Ｔ１に比べ１ ／ Ｔ ＋ｓの方が２倍程度大きい
ことが理解される。
交差緩和は二つの核スピン間の双極子相互作用によって
高エネルギーレベルの核スピンが低エネルギーレベルの
核スピンへエネルギーを渡して緩和する過程のことであ
り、生体高分子系では水との間で生じ易いと考えられて
いる。
高エネルギーレベルの核スピンが低エネルギーレベルの
核スピンへエネルギーを渡して緩和する過程のことであ
り、生体高分子系では水との間で生じ易いと考えられて
いる。
一方、ある核スピンが電磁波を吸収して後に電磁波を放
出する際に、別の核スピンと双極子相互作用や化学交換
を生しることにより放出信号強度やＴ、値が変化する現
象があり、これは核オーバーハウザー効果と呼ばれてい
る。交差緩和も核オーバーハウザー効果と密接な関係が
あり、腫瘍組繊で交差緩和時間Ｔ１．が長くなっている
のは、水と生体高分子の双極子相互作用が弱くなってい
ると考えられる。
出する際に、別の核スピンと双極子相互作用や化学交換
を生しることにより放出信号強度やＴ、値が変化する現
象があり、これは核オーバーハウザー効果と呼ばれてい
る。交差緩和も核オーバーハウザー効果と密接な関係が
あり、腫瘍組繊で交差緩和時間Ｔ１．が長くなっている
のは、水と生体高分子の双極子相互作用が弱くなってい
ると考えられる。
「問題点を解決するための手段」
この発明によれば、核磁気共鳴断層像形成装置において
、被検体における交差緩和時間を画像としている。この
ため核スピンを励起する前に、高周波電磁界を被検体に
印加して、その励起されるべき核スピンに選択的に核オ
ーバーハウザー効果を生じさせる手段が設けられ、この
ように核オーバーハウザー効果を生じさせた後に、交差
緩和の影響された又は影響されない画像を得る。つまり
交差緩和時間と対応した画像を得る。交差緩和時間の画
像によれば、従来のＴ１画像よりも、例えば正常細胞と
Ｍｆｆｉ ＩＪＪとをより明確に区別することができる
。なお核オーバーハウザー効果を選択的に起させるには
、例えば９０°パルスを２回与え、そのパルス間隔を選
定し、二つの核スピンの自由歳差運動の位相差が２πに
なるようにし、あるいは特定の核スピンを選択的に飽和
させる。
、被検体における交差緩和時間を画像としている。この
ため核スピンを励起する前に、高周波電磁界を被検体に
印加して、その励起されるべき核スピンに選択的に核オ
ーバーハウザー効果を生じさせる手段が設けられ、この
ように核オーバーハウザー効果を生じさせた後に、交差
緩和の影響された又は影響されない画像を得る。つまり
交差緩和時間と対応した画像を得る。交差緩和時間の画
像によれば、従来のＴ１画像よりも、例えば正常細胞と
Ｍｆｆｉ ＩＪＪとをより明確に区別することができる
。なお核オーバーハウザー効果を選択的に起させるには
、例えば９０°パルスを２回与え、そのパルス間隔を選
定し、二つの核スピンの自由歳差運動の位相差が２πに
なるようにし、あるいは特定の核スピンを選択的に飽和
させる。
「実施例」
前述したように２次元の交差緩和時間像を得る場合はこ
の発明ではスライス面の核スピンを励起する前に高周波
電磁界を被検体に与えて核スピンに選択的に核オーハー
ハウザー効果を生じさせる。この核オーバーハウザー効
果（ＮＯＥ ： ＮｕｃｌｅａｒＯｖｅｒｈａｕｓｅ
ｒ ａｆｆｅｃｔ）を選択的に起こさせるパルスシーケ
ンスを第５図に示す。このシーケンスでは、第１の９０
°パルス、第２の９０°パルスはスライス面を選択する
ものではない。第３の９０゜パルスのみスライス面を選
択するものである。周波数軸（化学シフト方向）につい
ては、第１．第２、第３とも非選択的である。第１の
９０°パル。
の発明ではスライス面の核スピンを励起する前に高周波
電磁界を被検体に与えて核スピンに選択的に核オーハー
ハウザー効果を生じさせる。この核オーバーハウザー効
果（ＮＯＥ ： ＮｕｃｌｅａｒＯｖｅｒｈａｕｓｅ
ｒ ａｆｆｅｃｔ）を選択的に起こさせるパルスシーケ
ンスを第５図に示す。このシーケンスでは、第１の９０
°パルス、第２の９０°パルスはスライス面を選択する
ものではない。第３の９０゜パルスのみスライス面を選
択するものである。周波数軸（化学シフト方向）につい
ては、第１．第２、第３とも非選択的である。第１の
９０°パル。
スによって、対象核のスピンは全て回転座標系のｙ′方
向に倒される。次の第２の９０°パルスまでの時間ｔ１
の間に、自由歳差運動を行う。この運動についてモデル
的に描いたのが第６図である。
向に倒される。次の第２の９０°パルスまでの時間ｔ１
の間に、自由歳差運動を行う。この運動についてモデル
的に描いたのが第６図である。
例えば水のプロトンのスピンを１．生体高分子中のアミ
ノ酸残基のプロトンのスピンをＳとすると、これらスピ
ンＩとＳの間にはδの化学シフトの差がある。第１の９
０°パルスによりスピン■。
ノ酸残基のプロトンのスピンをＳとすると、これらスピ
ンＩとＳの間にはδの化学シフトの差がある。第１の９
０°パルスによりスピン■。
Ｓの軸心は第６図Ａに示すようにｙ′方向とされ、時間
１．の間にこれら核スピン１．Ｓの自由歳差運動中の位
相差Δφは、 Δφ＝２π（ν、 νｓ）ｔ＋＝２πδＬ１生ずるこ
とになる。ν１は核スピンＩの共鳴周波数、ν、は核ス
ピンＳの共鳴周波数である。このΔφがπになる様につ
まり第６図Ｂに示す状態となるようにｔ、を決めた場合
には、核スピン■は純粋のｍｉ和をする。一方このΔφ
が２πの場合（第７図Ｂ）は、核スピンｒ、ｓのそれぞ
れの緩和を表わす式は次のようになり、 ｔ 信号１ ＋ｔ＋ ＋ Ｓ ＋ｔ＋ に対し、平衡状
態の信号■。。
１．の間にこれら核スピン１．Ｓの自由歳差運動中の位
相差Δφは、 Δφ＝２π（ν、 νｓ）ｔ＋＝２πδＬ１生ずるこ
とになる。ν１は核スピンＩの共鳴周波数、ν、は核ス
ピンＳの共鳴周波数である。このΔφがπになる様につ
まり第６図Ｂに示す状態となるようにｔ、を決めた場合
には、核スピン■は純粋のｍｉ和をする。一方このΔφ
が２πの場合（第７図Ｂ）は、核スピンｒ、ｓのそれぞ
れの緩和を表わす式は次のようになり、 ｔ 信号１ ＋ｔ＋ ＋ Ｓ ＋ｔ＋ に対し、平衡状
態の信号■。。
ＳｏがＳ （ｔ＋ ≠８０であるから、交差緩和の存
在する核間の場合□−σ１．≠０なので、１ｓ ｔ に大きく影響する。ρ、は核スピン■の縦緩和時間の逆
数、ρ、は核スピンＳの縦緩和時間の逆数である。第７
図にそのモデルを示す。
在する核間の場合□−σ１．≠０なので、１ｓ ｔ に大きく影響する。ρ、は核スピン■の縦緩和時間の逆
数、ρ、は核スピンＳの縦緩和時間の逆数である。第７
図にそのモデルを示す。
具体的に芳香族アミノ酸残基と水との交差緩和を見る場
合は、化学シフトが７ ｐｐｍであるから、静磁場が３
０００ガウスの場合、 Δφ＝２πｘ （１２，７５ｘ １０６） ｘ （７ｘ
ＩＦ６） ｘ ｔ＋＝２πより、 ｔ ＋ ＝ １） （ｍｓｅｃ） 又静磁場がｌテスラ（１００００ガウス）の場合、ｔ
＋ ＝ ３．４ （ｍｓｅｃ）とすればよい。このよ
うに時間＋ｉ＋ を選択することにより選択した二つの
核スピンＩ、Ｓ間に核オーバーハウザー効果が選択的に
得られる。すなわち第５図において第２の９０゛パルス
の後に核オーバーハウザー効果が生じている。
合は、化学シフトが７ ｐｐｍであるから、静磁場が３
０００ガウスの場合、 Δφ＝２πｘ （１２，７５ｘ １０６） ｘ （７ｘ
ＩＦ６） ｘ ｔ＋＝２πより、 ｔ ＋ ＝ １） （ｍｓｅｃ） 又静磁場がｌテスラ（１００００ガウス）の場合、ｔ
＋ ＝ ３．４ （ｍｓｅｃ）とすればよい。このよ
うに時間＋ｉ＋ を選択することにより選択した二つの
核スピンＩ、Ｓ間に核オーバーハウザー効果が選択的に
得られる。すなわち第５図において第２の９０゛パルス
の後に核オーバーハウザー効果が生じている。
二成分系で、核スピンＩとＳの相互作用が比較的弱い場
合に混合時間τ＋１ （第５図）と信号強度との関係を
求めると次のようになる。相互作用が比較的弱い場合に
は、二成分緩和を示すので、σ ８ σ ＋Ｓ ″
σ ＳＩ 乙 信号強度は、 の様に表わされる。ここで右辺第２項が交差緩和の主な
項になる。この第２項の混合時間τ、依存性を第８図に
示す。
合に混合時間τ＋１ （第５図）と信号強度との関係を
求めると次のようになる。相互作用が比較的弱い場合に
は、二成分緩和を示すので、σ ８ σ ＋Ｓ ″
σ ＳＩ 乙 信号強度は、 の様に表わされる。ここで右辺第２項が交差緩和の主な
項になる。この第２項の混合時間τ、依存性を第８図に
示す。
前記第２項が十分大きいこの混合時間τ、の値の少なく
とも３つの異なるものについて１．の値をΔφ−πとな
るようにした場合と、Δφ−２πとなるようにした場合
について第５図に示すように通常の手法（この例は２Ｄ
−ＦＴ法）によりスピンエコーを求め、これら画像を用
いて各画素ごとに最小二乗推定法により交差緩和速度σ
を求め、σの画像を得る。
とも３つの異なるものについて１．の値をΔφ−πとな
るようにした場合と、Δφ−２πとなるようにした場合
について第５図に示すように通常の手法（この例は２Ｄ
−ＦＴ法）によりスピンエコーを求め、これら画像を用
いて各画素ごとに最小二乗推定法により交差緩和速度σ
を求め、σの画像を得る。
なお、従来のイメージング法に用いられている手法と同
様に、第５図に示すように第２の９０゛パルスの後にス
ボイリング・パルスと呼ばれる勾配磁界パルスを加える
ことにより、スピンの横磁化成分を消して、より明瞭な
画像を求めるようにしてもよい。
様に、第５図に示すように第２の９０゛パルスの後にス
ボイリング・パルスと呼ばれる勾配磁界パルスを加える
ことにより、スピンの横磁化成分を消して、より明瞭な
画像を求めるようにしてもよい。
次に磁場の不均一性及び横緩和に対して影響を受は難く
する様にするには次のようにすればよい。
する様にするには次のようにすればよい。
そのパルス・シーケンスを第９図に示す。この時の核ス
ピンの挙動を第１０図に示す。第１の９０”パルスが印
加されると、水のプロトンのスピン■及びアミノ酸残基
のプロトンのスピンＳが倒されてｙ′方向を向く （第
１０図Ａ）、続（τ１の期間の間にスピン■、Ｓは自由
歳差運動をして第１０図Ｂに示す様に別の方向を向き、
かつ横緩和と勾配磁場による横緩和とが生ずる。ここで
ｙ′方向に１８０°パルスを加えると第１０図Ｃにホス
様なスピン分布になる。この１８０゛パルスによってス
ピンＳ、Ｉはそれぞれ再び集束し始めて勾配磁場が１８
０゛パルスに対して対称な位ｎにあれば１８０°パルス
からτ１の位置でそれぞれスピン・エコーが生ずる。し
かし、勾配磁場の位置をずらすことによって、勾配磁場
に起因する位相のばらつきの収束によるエコーを自由に
ずらすことができる。即ち、ν。をラーモア周波数、δ
を化学シフトとすると、 ２πν。・δ （τ１−τ２）＝π となる様に勾配磁場をセットすると、１８０゛パルスか
らτ２の時間に第１０図りに示す様なスピン分布にする
ことができる。もちろんτ１８τ２となる様にしてスピ
ンＩ、Ｓをｙ′方向に一敗させることもでき、つまりこ
れらスピン１，３間に０、又は２πの位相差をつけるこ
ともできる。
ピンの挙動を第１０図に示す。第１の９０”パルスが印
加されると、水のプロトンのスピン■及びアミノ酸残基
のプロトンのスピンＳが倒されてｙ′方向を向く （第
１０図Ａ）、続（τ１の期間の間にスピン■、Ｓは自由
歳差運動をして第１０図Ｂに示す様に別の方向を向き、
かつ横緩和と勾配磁場による横緩和とが生ずる。ここで
ｙ′方向に１８０°パルスを加えると第１０図Ｃにホス
様なスピン分布になる。この１８０゛パルスによってス
ピンＳ、Ｉはそれぞれ再び集束し始めて勾配磁場が１８
０゛パルスに対して対称な位ｎにあれば１８０°パルス
からτ１の位置でそれぞれスピン・エコーが生ずる。し
かし、勾配磁場の位置をずらすことによって、勾配磁場
に起因する位相のばらつきの収束によるエコーを自由に
ずらすことができる。即ち、ν。をラーモア周波数、δ
を化学シフトとすると、 ２πν。・δ （τ１−τ２）＝π となる様に勾配磁場をセットすると、１８０゛パルスか
らτ２の時間に第１０図りに示す様なスピン分布にする
ことができる。もちろんτ１８τ２となる様にしてスピ
ンＩ、Ｓをｙ′方向に一敗させることもでき、つまりこ
れらスピン１，３間に０、又は２πの位相差をつけるこ
ともできる。
この条件で第２の９０°パルスをかけると、第１０図Ｅ
に示す様にスピン■とＳとが反対方向を向いたり、逆に
同じ一２′方向に向けることができる。この後τ１の待
ち時間の間に′＃１緩和及び交差緩和を生じさせておい
て従来のイメージング法によるデータ収束を行なうこと
により、水プロトンとアミノ酸残基プロトンの間の相互
作用を画像化することができる。
に示す様にスピン■とＳとが反対方向を向いたり、逆に
同じ一２′方向に向けることができる。この後τ１の待
ち時間の間に′＃１緩和及び交差緩和を生じさせておい
て従来のイメージング法によるデータ収束を行なうこと
により、水プロトンとアミノ酸残基プロトンの間の相互
作用を画像化することができる。
具体例として、５０００Ｇａｕｓｓの磁場でアミノ酸残
基で水と７ｐ、ｐｍの化学シフト差を持つ芳香族アミノ
酸と水との相互作用を強調する場合は、τ１−で２＝１
／（２ν。δ）＝３．４１）５＋３１：、で位相差πＴ
、−ｒ、＝ １／（νｏ δ）＝６．８ｍ５ｅｃで位
相差２πの条件で勾配磁場をかければ良い。
基で水と７ｐ、ｐｍの化学シフト差を持つ芳香族アミノ
酸と水との相互作用を強調する場合は、τ１−で２＝１
／（２ν。δ）＝３．４１）５＋３１：、で位相差πＴ
、−ｒ、＝ １／（νｏ δ）＝６．８ｍ５ｅｃで位
相差２πの条件で勾配磁場をかければ良い。
上述では２成分の横スピンの自由歳差運動の位ＩＩ差が
π又は２πになるようにして縦緩和又は交差緩和を求め
たが、特定の化学シフト成分を高周波磁界で選択的に照
射して核オーバーハウザー効果を起こし交差緩和を生じ
させることもできる。
π又は２πになるようにして縦緩和又は交差緩和を求め
たが、特定の化学シフト成分を高周波磁界で選択的に照
射して核オーバーハウザー効果を起こし交差緩和を生じ
させることもできる。
例えば化学シフトの分だけ異なる周波数の高周波電磁界
（飽和選択パルス）でアミノ酸残基を選択照射して直接
磁化を飽和させておき、（高エネルギーのスピンと低エ
ネルギーのスピンとの数を等しくシ）その照射を切った
直後に勾配磁場とスライス選択高周波パルスとを印加し
てスライス面を選択励起し、以後位相エンコーディング
や投影再構成法によりイメージングデータを収集する。
（飽和選択パルス）でアミノ酸残基を選択照射して直接
磁化を飽和させておき、（高エネルギーのスピンと低エ
ネルギーのスピンとの数を等しくシ）その照射を切った
直後に勾配磁場とスライス選択高周波パルスとを印加し
てスライス面を選択励起し、以後位相エンコーディング
や投影再構成法によりイメージングデータを収集する。
そのパルス・シーケンスの一例を第１）図に示す。
その飽和選択パルスの照射時間τと得られるスピンエコ
ーの信号強度の関係を第１２図に示す０選択飽和パルス
を印加すると、アミノ酸残基のスピンＳはすぐに飽和し
てその磁化はＯになるが、水プロトンのスピンＩは、ア
ミノ酸残基のプロトンのスピンＳとの間の核オーバーハ
ウザー効果にもとづく交差緩和によってゆっくり平衡値
Ｉ″。に近づく。
ーの信号強度の関係を第１２図に示す０選択飽和パルス
を印加すると、アミノ酸残基のスピンＳはすぐに飽和し
てその磁化はＯになるが、水プロトンのスピンＩは、ア
ミノ酸残基のプロトンのスピンＳとの間の核オーバーハ
ウザー効果にもとづく交差緩和によってゆっくり平衡値
Ｉ″。に近づく。
平衡値は
ｔ
Ｉ ＝Ｉ。÷□３０
ρ 夏
となる。生体高分子の場合σく０で負のオーバーハウザ
ー効果が起こる場合には Ｉ ＜Ｔｏ となる。
ー効果が起こる場合には Ｉ ＜Ｔｏ となる。
選択飽和パルスの照射時間τと信号強度との間には次の
ように近似できる。
ように近似できる。
■（τ）＝Ｉ”＋（１゜−■′）８−↑／↑１ｉ１□
＝ −＋ − Ｔビ ＴＩＴ’ｓ 但しこの場合、水プロトンとアミノ酸残基プロトンとは
強く相互作用していて、同じ緩和式に従うと仮定した。
＝ −＋ − Ｔビ ＴＩＴ’ｓ 但しこの場合、水プロトンとアミノ酸残基プロトンとは
強く相互作用していて、同じ緩和式に従うと仮定した。
従って、アミノ酸残基のプロトンＳを選択照射した上記
のパルス・シーケンスにより得られる画像データは交差
緩和時間Ｌｓを反映したものになる。この画像データを
τの値を変えて少なくとも３枚以上撮像すれば、各画素
ごとに最小二乗推定法により１．、 Ｉ”、 Ｔ、”を
求めることができる。
のパルス・シーケンスにより得られる画像データは交差
緩和時間Ｌｓを反映したものになる。この画像データを
τの値を変えて少なくとも３枚以上撮像すれば、各画素
ごとに最小二乗推定法により１．、 Ｉ”、 Ｔ、”を
求めることができる。
核スピンの交差緩和の影響された状況（又は影響されな
い状／ｙｌ）の選択面内での画像を得る装置としては従
来の核磁気共鳴断層像形成装置と同様なハードウェアに
より構成される。第１３図はその一例を示す。主静磁場
層Ｈ０を発生する主電磁石１）、ｘ、ｙ、ｚ芳香の各勾
配磁場ＧＸ、 Ｇ、 、Ｇ。
い状／ｙｌ）の選択面内での画像を得る装置としては従
来の核磁気共鳴断層像形成装置と同様なハードウェアに
より構成される。第１３図はその一例を示す。主静磁場
層Ｈ０を発生する主電磁石１）、ｘ、ｙ、ｚ芳香の各勾
配磁場ＧＸ、 Ｇ、 、Ｇ。
を発生する勾配磁場作成コイル１２、高周波電磁波を送
受する送受信コイル１３が、被検体が配される位置に設
けられる。主電磁石１）に対し電磁石電源１４から電流
が供給され、勾配磁場用電流増幅器１５によりタイミン
グ波形が増幅されて電流として各勾配磁場作成コイル１
２に選択的に供給される。シンセサイザ１６に対しタイ
ミング周波数が設定され、シンセサイザ１６からそのタ
イミングパルスが送信機１７に与えられ、高周波パルス
が整合、送受切替器１８を通じて送受信コイル １３に
与えられる。送受信コイル１３で検出されたスピンエコ
ー信号は整合、送受切替器１８を通じて受信機１９で受
信され、増幅検波され、その受信出力はタイミング制御
部２１を通じて計算機２２に取込まれる。計算機２２は
制御部２１を通じて勾配磁場用増幅器１５に対するタイ
ミング波形の供給、シンセサイザ１６に対するタイミン
グ周波数設定などを行う。
受する送受信コイル１３が、被検体が配される位置に設
けられる。主電磁石１）に対し電磁石電源１４から電流
が供給され、勾配磁場用電流増幅器１５によりタイミン
グ波形が増幅されて電流として各勾配磁場作成コイル１
２に選択的に供給される。シンセサイザ１６に対しタイ
ミング周波数が設定され、シンセサイザ１６からそのタ
イミングパルスが送信機１７に与えられ、高周波パルス
が整合、送受切替器１８を通じて送受信コイル １３に
与えられる。送受信コイル１３で検出されたスピンエコ
ー信号は整合、送受切替器１８を通じて受信機１９で受
信され、増幅検波され、その受信出力はタイミング制御
部２１を通じて計算機２２に取込まれる。計算機２２は
制御部２１を通じて勾配磁場用増幅器１５に対するタイ
ミング波形の供給、シンセサイザ１６に対するタイミン
グ周波数設定などを行う。
以上では交差緩和に影響された２次元断層像を得る装置
について述べてきたが、この’Ａ Ｗは３次元へも拡張
することができる。即ち、スライス選択９０°パルスの
代わりに、スライス非選択の９０″パルスを使用し、２
方向へ位相エンコーディングをかけながら撮像すること
により、交差緩和に影響された３次元の画像を得ること
ができる。
について述べてきたが、この’Ａ Ｗは３次元へも拡張
することができる。即ち、スライス選択９０°パルスの
代わりに、スライス非選択の９０″パルスを使用し、２
方向へ位相エンコーディングをかけながら撮像すること
により、交差緩和に影響された３次元の画像を得ること
ができる。
「発明の効果」
以上述べたようにこの発明によれば被検体の選択したス
ライス面における二つの核スピンの交差緩和の状態を画
像として表示することができ、縦緩和の状態を画像とし
て表示する場合よりも、例えば正常組織とＩＩｌ瘍組織
組織区別がよくでき、癌の早期発見や進み具合を正確に
知ることができる。
ライス面における二つの核スピンの交差緩和の状態を画
像として表示することができ、縦緩和の状態を画像とし
て表示する場合よりも、例えば正常組織とＩＩｌ瘍組織
組織区別がよくでき、癌の早期発見や進み具合を正確に
知ることができる。
第１図は投影再構成法のパルス・シーケンスを示す図、
第２図は２次元フーリエ法（スピン・ワープ法）のパル
ス・シーケンスを示す図、第３図Ａ及びＢはそれぞれ反
転回復像及び縦緩和時間（Ｔ、）像のパルス・シーケン
スを示す図、第４図Ａ及びＢはそれぞれラットの肝＆ｌ
ｌＩ 勲の縦緩和時間（Ｔ、）と交差緩和時間（Ｔ’ｓ
） と含水量との関係データを示す図、第５図はこの発
明による装置により核オーバーハウザー効果を生じせし
めるため２回の９０°パルスとスボイリング・パルスを
加えたパルス・シーケンスを示す図、第６図及び第７図
はそれぞれその時のスピンの挙動をモデル的に示す図、
第８図は混合時間τ、と主な交差緩和項との関係を示す
図、第９図は２回の９０°パルスの間に１８０°パルス
とエコー位置移動勾配パルスを加えたパルス・シーケン
スを示す図、第１０図はその時のスピンの挙動を描いた
図、第１）図は特定の核スピンを選択的に飽和して核オ
ーバーハウザー効果を生じさせるイメージングする方法
のパルス・シーケンスを示す図、第１２図はその時の照
射時間τと信号強度との関係を示す図、第１３図はこの
発明の装置の構成を示すブロック図である。 代 理 人 ： 草 野 卓オ
１ 図 か ２ 図 木 ４図Ａ 乾燥重量（−） 乾燥重量（’／、） オ６図 オ ８ 図 甥） ０ ５０ ＴＯＯ１５０７，、（、、、。 オ １） ＩＤ ｉ １２図 第１３図 手続補正書 （自発） 昭和６１年ｌＯ月３日 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人曾我
美 勝 （他 ｌ 名） ４、代 理 人 東京都新宿区新宿四丁目２番２１号
相模ビル （Ｔｎ ０３−３５０−６４５６）５、補
正の対象 明細書中発明の詳細な説明の欄ｐｒｏｐ
ｉｏｎａ ｊｅ＞基準として共鳴周波数の」と訂正する
。 （２）同書１）頁１行「見る場合は、−゛°であるから
、」を「見る場合、ＴＳＰＩ準で芳香族の−２，４ｓｐ
ｐｍと水の４．７ｐｐｍのピークとの化学シフトの差が
７ｐｐｍであるから、」と訂正する。 （３）同書１８頁３行Ｊ”ｘ、 ｙ、 ｚ芳香」を
ｒｘ。 ｙ、ｚ方向」と訂正する。 以 上
第２図は２次元フーリエ法（スピン・ワープ法）のパル
ス・シーケンスを示す図、第３図Ａ及びＢはそれぞれ反
転回復像及び縦緩和時間（Ｔ、）像のパルス・シーケン
スを示す図、第４図Ａ及びＢはそれぞれラットの肝＆ｌ
ｌＩ 勲の縦緩和時間（Ｔ、）と交差緩和時間（Ｔ’ｓ
） と含水量との関係データを示す図、第５図はこの発
明による装置により核オーバーハウザー効果を生じせし
めるため２回の９０°パルスとスボイリング・パルスを
加えたパルス・シーケンスを示す図、第６図及び第７図
はそれぞれその時のスピンの挙動をモデル的に示す図、
第８図は混合時間τ、と主な交差緩和項との関係を示す
図、第９図は２回の９０°パルスの間に１８０°パルス
とエコー位置移動勾配パルスを加えたパルス・シーケン
スを示す図、第１０図はその時のスピンの挙動を描いた
図、第１）図は特定の核スピンを選択的に飽和して核オ
ーバーハウザー効果を生じさせるイメージングする方法
のパルス・シーケンスを示す図、第１２図はその時の照
射時間τと信号強度との関係を示す図、第１３図はこの
発明の装置の構成を示すブロック図である。 代 理 人 ： 草 野 卓オ
１ 図 か ２ 図 木 ４図Ａ 乾燥重量（−） 乾燥重量（’／、） オ６図 オ ８ 図 甥） ０ ５０ ＴＯＯ１５０７，、（、、、。 オ １） ＩＤ ｉ １２図 第１３図 手続補正書 （自発） 昭和６１年ｌＯ月３日 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人曾我
美 勝 （他 ｌ 名） ４、代 理 人 東京都新宿区新宿四丁目２番２１号
相模ビル （Ｔｎ ０３−３５０−６４５６）５、補
正の対象 明細書中発明の詳細な説明の欄ｐｒｏｐ
ｉｏｎａ ｊｅ＞基準として共鳴周波数の」と訂正する
。 （２）同書１）頁１行「見る場合は、−゛°であるから
、」を「見る場合、ＴＳＰＩ準で芳香族の−２，４ｓｐ
ｐｍと水の４．７ｐｐｍのピークとの化学シフトの差が
７ｐｐｍであるから、」と訂正する。 （３）同書１８頁３行Ｊ”ｘ、 ｙ、 ｚ芳香」を
ｒｘ。 ｙ、ｚ方向」と訂正する。 以 上
Claims (1)
- （１）被検体を静磁場中に置き、高周波電磁界を、その
被検体に照射し、その被検体の特定の核スピンを励起し
、その核磁気共鳴信号を検出して上記被検体における核
磁気共鳴に対応した画像を形成する核磁気共鳴断層像形
成装置において、 上記被検体の核スピンを励起する前に、高周波電磁界を
上記被検体に印加して被検体の核スピンに選択的に核オ
ーバーハウザー効果を生じさせる手段と、 交差緩和に影響された（又は影響されない）画像を作成
する手段とを備えることを特徴とする核磁気共鳴断層像
形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247729A JPS62106353A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 核磁気共鳴断層像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247729A JPS62106353A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 核磁気共鳴断層像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62106353A true JPS62106353A (ja) | 1987-05-16 |
| JPH0430859B2 JPH0430859B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=17167803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60247729A Granted JPS62106353A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 核磁気共鳴断層像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62106353A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007190362A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 磁気共鳴イメージング装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61247947A (ja) * | 1985-03-21 | 1986-11-05 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 核磁気共鳴分光法の応答信号を得る方法と装置 |
-
1985
- 1985-11-05 JP JP60247729A patent/JPS62106353A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61247947A (ja) * | 1985-03-21 | 1986-11-05 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 核磁気共鳴分光法の応答信号を得る方法と装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007190362A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 磁気共鳴イメージング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0430859B2 (ja) | 1992-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |