JPS62137044A - 磁気共鳴断層写真法およびその装置 - 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】 本発明は、 （ａ）、複数個の系列の間において、検査域内の空間密
度分布の再構成のためにエコー信号を抽出するとともに
、 （ｂ）、前記各系列は、 （ｉ）、単一高周波パルスが、その位相の間に傾斜磁場
の存在下において前記検査域に印加される選択位相、 （ｉｉ）、続いて、前記検査域が、その位相の間に前記
系列毎に大きさあるいは方向について変化する傾斜を有
する傾斜磁場にさらされる次のエンコーディング位相お
よび （ｉｉｉ　）　、さらに続いて、前記検査域内に発生さ
れるスピン・エコー信号が、その位相の間に傾斜磁場の
存在下においてサンプルされる次の読み取り位相 を有し、かつ、 （ｃ）、前記各系列後に、プロトン分布に依存する画像
を、前記エコー信号から計算して、 前記画像の個々の画素に対する画像値が、最終段階の間
に絶対値の形によって定められる磁気共鳴断層写真法に
関するものである。また、このような方法を実施するた
めの装置に関するものである。

この種の方法および装置は、Ｐｈｙｓ、　Ｍｅｄ、　Ｂ
ｉｏｌ、　”。

（第２５巻、　１９８０年、　Ｐ７５１〜７５６）から
知られている。

この中では、とりわけ傾斜磁場は、前記選択位相と前記
読み取り位相との間に発生されている。なお、これにつ
いての傾斜磁場は、前記読み取り位相の間においてかけ
られる前記傾斜磁場の傾斜に対しては同一方向に延びる
とともに、反対符号を有している。この傾斜磁場に対す
る時間積分は、限定された範囲の値を有する。前記読み
取り位相の間においての積分の絶対値が同一であるよう
な場合には、前記画像再構成に用いられるエコー信号が
現われる。

なぜならば、前記エコー信号の振巾だけではなく、位相
位置も前記再構成に点っては重要であるために、前記エ
コー信月は一般に互いに対して９０度の位相がシフＩ・
された関係にあり、他の系列の間に得られたエコー信号
の対応する成分とともに、フーリエ変換を施される２個
の信号成分に分割される。なお、このフーリエ変換から
、再び２個の成分から成る画像値が各画素に対して導出
される。

これらの成分の相対的な大きさは、関連した画素におい
てのとりわけ磁場の強度に依存する。したがって、磁場
の不等質のために、前述の２個の成分はたとえ両状態に
おいて同一プロトン密度が前記検査域内に存在していて
も、間隔が置かれた２個の画素に関しては異なる値を有
し得る。しかしながら、再構成される画像における誤差
は、前述の２個の成分から絶対値を形成することによっ
て（前述の２個の成分の１’口１％を合計することによ
って）取り除くことができる。

しばしば、スピン・うオープ方法とも呼ばれる前述の既
知の方法は、前記エコー信号の忠実な検出を可能にする
。なぜならば、１個の高周波パルスだけが各系列におい
て印加されるためである。

一方、このような方法は、前記検査域内に脂質および水
が併存する場合には、著しい誤差を生じさせる。これは
、結合水素プロトンのラーモア周波数（この周波数は、
後において、′水掃波数”とも呼ばれる。）と結合水脂
質水素プロトンのラーモア周波数（この周波数は、後に
おいて“脂質周波数”とも呼ばれる。）とが、はぼ３．
３ｐ凹異なって、こうして前述された誤差を生じさせる
からである。このような著しい誤差が取り除かれるべき
であるような場合には、脂質分布に依存しない画像（こ
の画像は、後において“脂質画像”とも呼ばれる。）、
あるいは水分布に依存しない画像（この画像は、後にお
いて“水画像”とも呼ばれる。）のいずれかを形成する
ことが必要である。

水画像および脂質画像を形成する方法は、”　Ｒａｄｉ
ｏｌｏｇｙ”、（第１５３巻（１９８４）、　Ｐ１８９
〜１９４）から知られている。この既知の方法によれば
、前記選択位相での初めの９０度パルスに引き続いて、
前記エンコーディング位相後に１８０度高周波パルスが
印加される。こうして、（スピン）エコー信号は、前記
１８０度パルスからその１８０度パルスと前記９０度パ
ルスとの間の時間差に相応する間隔で発生される。前記
各系列は２度繰り返されて、第１の系列における２個の
前記高周波パルス間での時間差は、前記水掃波数と前記
脂質周波数との間の周波数差の逆数値の火に等しい期間
にわたって、第２の系列における対応する時間差に関し
てシフトされる。各第１および第２の系列に生じる前記
エコー信号は、各画像の前記再構成に用いられる。

これらの２個の画像から、前記水画像または前記脂質画
像が加算または減算によって得られる。前述した方法と
は逆に、この方法では絶対値を形成する必要がない。

前記各系列が９０度パルスだけではなく１８０度パルス
を含むことは、別々の脂質画像または水画像を形成する
、この方法の欠点である。この高周波パルスは、比較的
多量のエネルギーを含んでいる。

このエネルギーは、前記検査域に好ましくない加熱を起
こし得る。更に、前記系列の継続期間は比較的長くなる
。

本発明の目的は、系列当たり１個だけの高周波パルスに
よって別々に脂質画像および水画像が形成されることが
できるような前述した種類の方法を実現することにある
。

この目的を達成するための第１の方法は、前述したもの
において、 （ｄ）、前記各系列を、２度実行するとともに、（ｅ）
、第２の前記系列における前記読み取り位相の間での前
記傾斜磁場、あるいは先に反対方向に延びる前記傾斜磁
場を、前記高周波パルスと前記エコー信号との間の時間
差が結合水水素プロトンのラーモア周波数と結合脂質水
素プロトンのラーモア周波数との間の周波数差の逆数値
の半分に相応する期間にわたって第１の前記系列に対し
てシフトするように調節し、かつ、 （ｆ）、前記検査域内の前記密度分布の画像を、２個の
前記系列の間において形成される前記エコー信号間の合
計または差から８１１７することにある。

この目的を達成するだめの第２の方法は、前述したもの
において、 （ｄ）、前記各系列は、その位相の間に前記傾斜磁場が
同一方向を有する２（ＩＭの前記読み取り位相を有する
とともに、 （ｅ）、この各読み取り位相を、その期間に前記傾斜磁
場が、この読み取り位相の間における方向に対して反対
方向に延びる期間に先行させ、かつ、（ｆ）、前記傾斜
磁場の時間変化を、結合水水素プロトンのラーモア周波
数と結合脂質水素プロトンのラーモア周波数との間の周
波数差の逆数値の半分またはその奇数倍に相応する期間
にわたって、第１の前記読み取り位相の間に生じる前記
エコー信号に関して第２の前記読み取り位相の間に生じ
る前記エコー信号がシフトされるように選択し、（ｇ）
、また、前記検査域内の前記密度分布の画像を、２個の
前記系列の間において形成される前記エコー信号間の合
計または差から計算することにある。

本発明は、前記エコー信号と前記高周波パルスとの間の
時間差が、前記読み取り位相の間の前記傾斜磁場または
先に反対方向にかけている前記傾斜磁場に依存するとい
う事実の認識に基づくものである。前記傾斜磁場の１個
、あるいは両方の前記傾斜磁場を適当に変えることによ
って、前記エコー信号と前記高周波パルスとの間の時間
差は変えられることができる（以下において、これらの
パルス間または信号間の“時間差”は、これら信号の時
間中心間の時間差を意味するものとして理解されるべき
である。）。前記水成分に関する前記エコー信号の成分
は、前記高周波パルスの周波数が前記水掃波数に相応す
る場合には、前述の２個の系列において同一位相位置を
占めることになる。しかしながら、前記脂質成分に関す
る２個の前記エコー信号の成分は、前記エコー信号のシ
フトが前述した傾斜磁場の変化で脂質のラーモア周波数
と水のラーモア周波数との周波数差の逆数値を有するよ
うに明確に相応する場合には、対立される位相位置を占
める。したがって、前記密度骨布が前述の２個の系列の
前記エコー信号間の合計または差によって再構成される
場合には、各水画像または脂質画像が得られる。

前記第１の方法によれば、前述の２個のエコー信号は２
個の系列で発生される（１個のエコー信号だけが各高周
波パルスに対してサンプルされる。）。

しかしながら、前記第２の方法によれば、両方のエコー
信号は１個の系列のみにおいて（言い換えれば、ただ１
個の高周波パルスによって）発生される。この第２の方
法は、前記系列の数が半分だけで済むためにより早くな
る。しかしながら、前記読み取り位相の間においてかけ
られる前記各傾斜磁場に対する時間積分が２振動（振巾
）の間において減少される必要があるような場合には、
空間解像を低下さセるようになる。

前記合計または差は、まず従来の再構成法、例えばフー
リエ変換が行われる前述の２個のエコー信号を加算また
は減算することにより形成されることができる。しかし
ながら、このような再構成は線形処理であることから、
前述の２個の系列のエコー信号間の合計または差を形成
するように、その後に画素方法で加算されまたは減算さ
れる２個の画像を形成するための前述の２個の系列を用
いることも可能である。両者の場合において、絶対値が
、各画素に対して後に形成されなければならない。

前記第１の方法を行なうための装置は、（ａ）、一様な
静磁場を発生するための手段、（ｂ）、高周波パルスを
発生するための高周波コイル・システム、 （ｃ）、前記静磁場の方向に延びるとともに、これに対
して同一方向と垂直な方向とに傾斜を有する磁場を発生
するための傾斜磁場コイル、 （ｄ）、検査域内に発生されるエコー信号を受信するた
めのサンプリング装置および （ｅ）、前記傾斜磁場コイルと、前記高周波コイル・シ
ステムと、前記サンプリング装置と、前記エコー信号か
ら空間スピン分布の画像を計算する再構成装置とを制御
するための制御装置 を具える磁気共鳴断層写真装置において、前記制御装置
は、前記各系列が２度実行されるようにプログラムされ
るとともに、 前記傾斜磁場コイルは、前記エコー信号と前記高周波パ
ルスとの間の時間差が脂質周波数と求刑波数との間の周
波数差の逆数値の半分に相応する期間にわたってシフト
されるように制御され、かつ、 前記再構成装置は、前記エコー信号間の合計または差に
もとづいて前記画像を定めるように構成される ことを特徴とするものである。

前記第２の方法を行なうための装置は、（ａ）、一様な
静磁場を発生ずるための手段、（ｂ）、高周波パルスを
発生ずるための高周波コイル・システム、 （ｃ）、前記静磁場の方向に延びるとともに、これに対
して同一方向と垂直な方向とに傾斜を有する磁場を発生
ずるための傾斜磁場コイル、 （ｄ）、検査域内に発生されるエコー信号を受信するた
めのサンプリング装置および （ｅ）、前記傾斜磁場コイルと、前記高周波コイル・シ
ステムと、前記サンプリング装置と、前記エコー信号か
ら空間スピン分布の画像を計算する再構成装置とを制御
するための制御装置 を具える磁気共鳴断層写真装置において、前記制御装置
は、その位相の間に前記傾斜磁場が同一方向を有する２
個の読み取り位相を前記各系列が有するようにプログラ
ムされるとともに、この各読み取り位相は、その期間に
前記傾斜磁場が、この読み取り位相の間での方向に対し
て反対方向に延びる期間によって先行され、かつ、前記
傾斜磁場の時間変化は、結合水水素プロトンのラーモア
周波数と結合脂質水素プロトンのラーモア周波数との間
の周波数差の逆数値の半分またはその奇数倍に相応する
期間にわたって第１の前記読み取り位相の間に生じる前
記エコー信号に関して第２の前記読み取り位相の間に生
じる前記エコー信号がシフトされるように選択され、ま
た、前記再構成装置は、前記エコー信号間の合計または
差にもとづいて前記画像を定めるように構成される ことを特徴とするものである。

次に本発明による磁気共鳴断層写真法およびその装置の
具体的実施例につき、図面を参照しつつ説明する。

第１図に示されているコイル・システムは、中心が図示
されるカーティシアン座標系ｘ、ｙ、ｚの原点に位置さ
れた、球の球表面」二に配されている４個の主コイル１
を有している。なお、４個の主コイル１の軸は、Ｚ軸に
一致している。これら主コイル１は、Ｚ方向に延びる一
様な静磁場を発生するマグネットを構成している。この
磁場の誘導は、超伝導コイルから成る場合には数テスラ
（Ｔ）にも達し得、超伝導コイルでない場合には、この
誘導は概して１テスラ（Ｔ）弱である。

Ｚ方向に延びる傾斜磁場Ｇｚを発生するために、言い換
えれば、Ｚ方向に延びて、このＺ方向において一定傾斜
を有する傾斜磁場を発生するために、好ましくは前記球
表面と同一表面上に配された４個のコイル３が設けられ
ている。また、他の４個のコイル７は、Ｚ方向に延びて
Ｘ方向において一定傾斜を有する磁場Ｇｘを発生する。

更に、前記コイル７と同一であり得るけれども、このコ
イル７に対して９０°の角度で回転移動されたように配
置される４個の他のコイル５が設けられている。図面に
は、Ｚ方向に延びて、Ｙ方向において傾斜を有する磁場
Ｇｙを発生する、これら４個のコイル５のうち２個だけ
が示されている。

また、高周波コイル１１が、座標系のＺ−０面に関して
対称的に配されている。この高周波コイル１１は、Ｘ方
向に延びる本質的に一様な高周波磁場が発生するように
構成されている。

前記コイル１，３，５．７への電流は、各々電源１７．
１９．２１．２３によって供給されている。これらの電
源１７．１９．２１．２３は、中央制御袋Ｗ４５によっ
て制御されている。また、この中央制御装置４５は、高
周波発生器２５と、この高周波発生器２５を前記高周波
コイル１１に対して結合することができるスイッチ２７
と、スイッチがオンおよびオフされ得かつ読み取り位相
の間において前記高周波コイル１１によって受信される
エコー信号を増幅する増幅器２８と、この増幅器２８に
よって増幅されかつ次の角度復調器２９によって復調さ
れる信号を一連のディジタル・サンプリング値に変換す
るアナログ−ディジタル変換器３１と、このディジタル
値を記憶するためのメモリ３３とを制御している。この
記憶された値にもとづいて、計算装置３５が、モニター
４３に表示するための空間スピン分布を、例えばフーリ
エ変換によって計算している。

次に、磁気共鳴断層写真装置の動作を、第４ａ図を参照
しつつ詳述する。

第４ａ図における最下位のラインは時間軸を示しており
、最上位の第１番目のラインは前記高周波パルスの時間
変化を示している。この高周波パルスは、前記高周波発
生器２５によって発生されている。この高周波発生器２
５は、その出力が前記スイッチ２７を介して前記高周波
コイル１１に結合されることができ、かつその入力が混
合段２５２に接続される増幅器２５１（第３図参照）を
有している。この混合段２５２は、各々エンベロープ発
生器２５３および発振器２５４に接続される２個の入力
における信号の積に比例した信号を出力する。この発振
器２５４は、結合水水素プロトンのラーモア周波数（前
記静磁場の２テスラ（Ｔ）の誘導に対してほぼ８５　Ｍ
Ｈｚ）に同調させられている。前記エンベロープ発生器
２５３は、（図示はされないが）ディジタル・メモリと
、このメモリの出力信号をアナログ値に変換するディジ
タル−アナログ変換器を有している。

このメモリには、前記中央制御装置４５によって制御さ
れて、一連のディジタル・サンプリング値の形でエンベ
ロープ信号が入っている。

前記エンベロープ信号は、このエンベロープ信号と前記
発信器２５４の信号との乗算により発生されかつ前記増
幅器２５１により増幅された前記高周波パルスが２０度
のフリップ角度を有するように調節されている。したが
って、前記検査域の磁化は、このフリップ角度で２方向
から偏位される。

前記電源１９は、前記コイル３が１＝０時点に傾斜磁場
Ｇｚを発生し始めるように、前記中央制御装置４５によ
って制御されている。なお、この傾斜磁場Ｇｚは、前記
高周波パルスの間において所定値を有して、この高周波
パルス後に（ｔ＝ｔｌの時点に）零値に減少する。この
傾斜磁場Ｇｚを印加することにより、前記高周波パルス
は、Ｚ軸に対して垂直に延びる層または厚層だけを励起
することができる。なお、層の厚みは、前記高周波パル
スのバンド幅と、前記傾斜磁場Ｇｚの傾斜とによって定
まる。

このようにして、薄片または厚層は、ｔ＝Ｑ時点とｔ＝
ｔ１時点との間の期間に選択されるために、この期間も
選択位相と呼ばれる。

前記電源１９．２１．２３は、前記３個のコイル・シス
テム３，５．７が、次の位相の間において各傾斜磁場Ｇ
ｚ、　Ｇｙ、　Ｇｘを発生ずるように制御される。

この位相の間において、前記傾斜磁場Ｇｚの傾斜は、前
記選択位相（０−ｔｌ）間における傾斜に対向する。

この位相は、前記高周波パルスの中心からｔ２時点まで
の前記傾斜磁場Ｇｚの時間積分が零になるように調節さ
れる。このようにして、前記励起された層内の核磁化の
再同調が達せられる。

また、前記電源２１は、前記傾斜コイル５が（ｔ１−ｔ
２）期間の間において傾斜磁場Ｇｙを発生するように制
御される。この傾斜磁場ｃｙは、磁化の相がＹ方向での
スピン分布に依存することを確実にする。したがって、
前記（ｔｌ　−ｔ２）期間は、位相エンコーディングま
たは準備位相とも称せられる。

この傾斜磁場ｃｙの大きさは、系列が異なると相違する
。

最後に、前記電源２３もまた前記コイル７が前記準備位
相の間において傾斜磁場Ｇｘを発生するように（第４図
における第６番目のラインを参照）前記中央制御値Ｗ４
５によって制御されている。この段階での目的は、詳細
に後述される。前記準備位相の終わりには、言い換えれ
ば、ｔ＝ｔ２時点には、全ての傾斜磁場Ｇｘ、　Ｇｙ＋
　Ｇｚは零値になる。

次の位相の間において、いわゆる読み取り位相の間にお
いて、前記電源２３だけが前記中央制御装置４５によっ
て制御されている。言い換えれば、前記傾斜磁場Ｇｘの
符号が前記準備位相の終端（第６番目のライン参照）の
直後において反転するように制御されている。この傾斜
磁場Ｇｘは、前記準備位相の間において、検査域におけ
る核磁化を非同調にする。このような非同調は、前記読
み取り位相の間において打ち消される。なぜならば、こ
の傾斜磁場Ｇｘの符号が反転されるためである。このよ
うにして、ｔ＝ｔ４時点に、言い換えれば、この傾斜磁
場Ｇｘに対する時間積分が零値になる時点において、最
大値となるエコー信号が得られる。このエコー信号は、
ｔ＝ｔ４時点に関して対称的にサンプルされる（第７番
目のライン参照）とともに、一連のディジタル・サンプ
ル値に変換される。

本発明によれば、各系列は同一高周波パルス（第１番目
のライン）、同一選択傾斜磁場Ｇｚ　（第２番目のライ
ン）および同一エンコーディングｆ頃斜磁場Ｇｙで、し
かし異なる読み取り傾斜磁場Ｇにで繰り返される。この
傾斜磁場Ｇｘの変化は、エコー信号の最大値がｔ＝ｔ５
時点に、言い換えれば、先の系列におけるよりもＴ時間
遅い（または早い）期間に発生するようになる。これは
、前記系列が繰り返される場合に、前記傾斜磁場Ｇｘが
前記読み取り位相内において直ちにかけられないで、し
かも第４ａ図の第４番目のラインかられかるようにｔ−
ｔ３時点にまでにかけられない場合に成し得られる。な
お、ｔ３−ｔ２＝Ｔである。したがって、前記エコー信
号もＴ時間遅い期間（第５番目のライン参照）にサンプ
ルされる。このＴ時間の期間は、次式を満足しなければ
ならない。

Ｔ＝０．５／ｄｆ なお、前記高周波パルスと前記エコー信号との間の時間
的差異は、このＴ時間の期間によって増加されまたは減
少されるとともに、ｄｆは求刑波数と脂質周波数との周
波数差である。これは、この時間Ｔの期間が求刑波数と
脂質周波数との周波数差の逆数値の半分に等しくなけれ
ばならないことを意味している。２テスラ（Ｔ）の磁場
にとって、この周波数差はほぼ２８１　Ｈｚに達する。

したがって、この周波数差の逆数値の半分は、はぼ１．
８ｍｓに達する。

前記高周波パルスに関して時間Ｔの期間にわたる前記エ
コー信号のシフトは、別の方法によっても実現されるこ
とができることは明らかである。

このエコー信号を遅延する１つの実現性は、前記読み取
り位相の間において前記傾斜磁場Ｇｘ−ｔ−減少、ある
いは、この傾斜磁場Ｇｘを前記準備位相の間において増
加するにある。同一結果が、この傾斜磁場Ｇにの存続期
間を前記準備位相の間において減少または増加すること
によっても得られることができる。

第５ａ図および第５ｂは、各々第１系列および第２系列
の間において、各々ｔ＝ｔ４時点およびｔ＝ｔ５時点に
、ラーモア周波数または前記発振器２５４の周波数で回
転するＵ、Ｖ座標系でのベクトルＳとして生じる前記エ
コー信号を示している。なお、これは、前記発振器２５
４によって形成される振動に関して、前記エコー信号Ｓ
の移相になる。

破線で示されるように、２個のエコー信号Ｓは、水分布
の影響を受ける成分軸と、脂質分布の影響を受ける成分
Ｓｆとから構成されている。この水成分ＳＨの第１系列
の間におけるｔ＝ｔ４時点での位相位置は、第２系列の
間におけるｔ＝ｔ５時点での位相位置とまさに同じであ
る。なぜならば、前記光振器２５４の周波数が、結合水
水素プロトンのラーモア周波数に相応するためである。

しかしながら、前記脂質成分の位相位置は、第５ａ図お
よび第５ｂ図で１８０”だけずれている。このようにし
て、この脂質成分Ｓｆは、２個の前記エコー信号Ｓのベ
クトル加算によって除去されることができる。一方、前
記水成分Ｓｗは、これらエコー信号Ｓのベクトル減算に
よって除去されることができる。このベクトル加算また
はベクトル減算は、Ｕ軸上への前記エコー信号Ｓの投影
に相応した信号Ｓｕが加算（または減算）され、またＶ
軸上への前記エコー信号Ｓの投影に相応した信号Ｓｖも
それから個々に各々加算または減算されるといった既知
の方法で実現される。

前記信号ｓｕ、　ｓｖは、前記復調器２９において前記
エコー信号Ｓから導出される。この復調器２９は、２個
の同一混合段２９１．２９２を有している（第３図参照
）。これら各混合段２９１．２９２の出力信号は、各混
合段２９１．２９２の再入力の信号の積に比例している
。一方の混合段２９１の入力は、直接に前記発振器２５
４の出力（または、この発振器２５４に関して同期され
た発振器の出力）に接続されている。

他方の混合段２９２の入力は、９０度移相器２９３を介
して前記発振器２５４に接続されている。これら混合段
２９１．２９２の出力において混合作用の結果として生
じる倍周波信号は、（図示はされない）低域通過フィル
ターによって抑制される。この混合作用の結果、濾過さ
れた信号ＳＵ、　ＳＶは、前記発振器２５４の周波数を
有する成分を含まないようになる。

前記低周波信号ｓｕ、　ｓｖは、前記アナログ−ディジ
タル変換器３１によって各一連のディジタル・サンプリ
ング値に変換され、その後に記憶される。

これらサンプリング値は、他の系列の前記エコー信号か
ら生じる対応する一連のサンプリング値に加算（または
サンプリング値から減算）される。

したがって、２個の一連の加算（または減算）されたサ
ンプリング値が得られるようになる。これらの一連のサ
ンプリング値は、変化されるエンコーディング傾斜磁場
毎に他の対の系列から生じる一連のサンプリング値とと
もに、既知の方法によリフーリエ変換が行なわれる。し
たがって、各画素に対して、再び２個の成分が得られる
。なお、これら成分から、関連する画像値が絶対値の形
で定められる。

２個の系列間の時間差１ｒは、３０ミリ秒に達すること
ができる。このような短詩間過ぎには、測定前に存在し
かつＺ方向に延びた磁化は、まだ検査域内において完全
には元にもどってはいない。

したがって、第１系列に続く系列の間において生じる前
記エコー信号は、より小さくなって、系列毎に減少する
。しかしながら、はぼ２０〜３０系列後には、変化のな
い静的状態になる。この後においては、前記エコー信号
の振幅は、もはや著しくは減少しない。前記静的状態に
到達した後に採集された前記エコー信号だけを再構成に
用いる場合には、少しも誤差が生じない。この場合には
、信号対雑音比は、前記高周波パルスのフリップ角度に
よって定まる。最も好ましい信号対雑音比は、このフリ
ップ角度ａが次の関係を満足する場合に得られる。

ａ　＝　　ｃｏｓ−’　　（ｅｘｐ（−ｔｒ／Ｔｌ））
なお、ＴＩは縦緩和時間を示している。しかしながら、
最適コントラストは、一般に大きなフリップ角度に対し
てのみに得られる。したがって、通常、フリップ角度は
、前記式から得られるものよりも大きくて、しかし実質
的には９０度より小さい角度が用いられる。

既に説明されたように、水画像の形成に関して、前記エ
コー信号は、前記発振器２５４の周波数が結合水水素プ
ロトンのラーモア周波数に相応する場合には加算されな
ければならない。

しかしながら、前記発振器２５４が結合脂質水素プロト
ンのラーモア周波数に同期される場合には、前記エコー
信号は水画像を形成するために減算されなければならな
い（とともに、脂質画像を形成するために加算されなけ
ればならない）。しかしながら、前記発振器２５４も、
これらの２個の周波数間の周波数に、例えばまさに中心
周波数に同期されることができる。この場合には、所望
信号がともに一対を構成する２個の系列間に、前記復調
器２９に供給される前記発振器２５４の発振の位相を９
０度移相することによって得られることができる。

第４ａ図の第４番目のラインは、前記読み取り傾斜磁場
Ｇｘに反対方向において先行する傾斜磁場Ｇｘが準備位
相ｔｌ　−ｔ２の間においてスイッチがオンおよびオフ
されることは重要でないことを示している。この傾斜磁
場Ｇｘは、ｔ＝ｔ３時点で終わる場合には十分である。

この場合に、第４番目のラインにおける前記傾斜磁場Ｇ
ｘの振動が始まるまでの時間が、第６番目での対応する
時間よりも大きな時間となる。もし時間Ｔの期間が十分
に大きくおよびまたは前記傾斜磁場Ｇｘの振動が十分に
短いならば、第４番目のラインでの前記時間は、第６番
目のラインでの対応する時間よりも、第６番目のライン
での振動の継続期間に等しい時間あるいはより大きい時
間だけ大きくあり得るであろう。しかしながら、この場
合には、これら２個の振動は、第４ｂ図から明らかなよ
うに単一系列に含まれることができる。

第４ｂ図を参照して説明される前記方法の変形は、各系
列において、（第４ａ図の第１番目のラインにおけると
同様の）　（０−１１）期間における高周波パルスと、
次に（もしあれば）（第４ａ図の第３番目のラインにお
けると同様の）ｙ方向に延びる傾斜磁場Ｇｙを持つ（ｔ
ｌ−１２）エンコーディング位相とを有する。なお、こ
の場合には、層選択に供する磁場Ｇｚは、（０−Ｌ２）
期間の間（第４ａ図の第２番目のライン参照）において
かレノられている。したがって、これらの前記系列の部
分も第４ａ図には示されていない。（ｔｌ−ｔ２）期間
の間においては、前記読み取り位相（ｔｌｔ３’）の間
において反対方向を有する傾斜磁場Ｇｘも印加される。

なお、この傾斜磁場Ｇｘに対する時間積分は、ｔｌから
前記読み取り位相の中心までにおいて零になる。この読
み取り位相の間において、形成された第１エコー信号は
　（第２番目のライン参照）サンプルされる。

第１読み取り位相には、（ｔ３’−ｔ４’）期間が続か
れる。この（ｔ３　’　−ｔ４　’　）期間において、
前記傾斜磁場Ｇｘは、再び前記第１読み取り位相に関し
て反対符号を有する。なお、この第１読み取り位相は第
２読み取り位相（ｔ４’−ｔ５’）が続かれる。

この（ｔ４　’　−ｔ５　”）期間の間において、前記
読み取り傾斜磁場Ｇｘは、再び同一方向を有しかつ前記
第１読み取り位相の間における同様の同一時間積分を有
する。この間に、形成された第２エコー信号はサンプル
される（第２番目のライン参照）。

この場合には、これら２個の読み取り位相の中心間の時
間差はＴ′値に相応して、次の関係に従う。

Ｔ　’　−（２ｎ−１）／（２ｄｆ） なお、ｎは零より大きな整数であり、好ましくはｎ−１
である。

第４ａ図を参照して説明した方法に較べて、本方法は系
列数が半分だけで済む利点を有している。

しかしながら、第４ａ図の場合と較べて、前記読み取り
位相の間における前記傾斜磁場Ｇｘに対する時間積分が
修正される場合には、空間解像の損失を防ぐことはでき
ない。

したがって、概して前述の方法は、Ｔ′時間の期間（ｎ
−１に対して）が十分に長い場合にのみ用いられること
ができる。これば、一様な静磁場が一層弱くなる場合で
ある。なぜならば、前記周波数差ｄｆが磁場強度に比例
して減少するからである。０．５テスラ（Ｔ）の磁場に
とって、Ｔ′時間は既に７．１秒にも達する。

第４ａ図および第４ｂ図は、いわゆる２次元フーリエ方
法に適した前記傾斜磁場の時間変化を有する発明を説明
している。しかしながら、本発明も他の方法、例えばい
わゆる投影復元法に用いられることができる。この投影
復元法では、複数の傾斜磁場は傾斜磁場の量が全ての系
列に対して同一のままであるように前記エンコーディン
グ位相の間において切り換えられる。なお、この傾斜磁
場の方向は変化される。この場合に、この傾斜磁場は、
前記読み取り位相の間において毎度反対方向に延びるべ
きである。同様に、前記スピン分布は、３次元立体に、
例えばいわゆる３次元フーリエ方法によって定められる
ことができる。この方法における系列は、前記傾斜磁場
ＧＶに加えて、前記傾斜磁場Ｇｚも前記エンコーディン
グ位相の間において変化される場合には、第４ａ図およ
び第４ｂ図に示されている系列から逸脱する。

このようにして、まず一対を構成する系列が形成され、
こうして形成されたエコー信号間の和または差が形成さ
れることがいままでずっと憶測されてきた。しかしなが
ら、代わりに前記高周波パルスと前記エコー信号との間
の同一時間毎で一連の系列から第１画像を既知の方法で
形成すること（しかしながら、個々の画素に対する絶対
値を形成することなしに）が可能である。同一操作が同
一数の系列から成る第２系列にも行なわれる。しかしな
がら、この場合には、前記高周波パルスと前記エコー信
号との間の時間は、Ｔ時間だけより大きくまたはより小
さくなる。なお、画像は、（個々の画素の画像値に対す
る絶対値を再び形成することなくして）それから再び再
構成される。

なぜならば、前記再構成法、例えばフーリエ再構成は線
形信号処理操作であるために、前記絶対値を形成する前
に２個の画像が代わる代わる画素において加算または減
算される場合には、同一結果が先と同様に得られる。し
かしながら、この方法は、より大きな記憶容量および長
い再構成時間を必要とする。一方、この場合には、水画
像と同様に脂質画像は、後の段階で形成されることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５ｂ図は、本発明による磁気共鳴断層写真
法およびその装置の具体的実施例を説明するための図面
であって、 第１図はコイル・システムの空間配置を示すための配置
図、 第２図はブロック回路図、 第３図は第２図に示された一部のブロック回路図、 第４ａ図および第４ｂ図は各界なる磁場および信号の時
間的変化を示す説明図、 第５ａ図および第５ｂ図は異なる時点でのエコー信号の
ベクトル図である。 １・・・主コイル　　　　　３．５．７・・・コイル１
１・・・高周波コイル　　　２８・・・増幅器２９・・
・角度復調器 ３１・・・アナログ−ディジタル変換器３５・・・計算
装置　　　　　４５・・・中央制御装置Ｇχ・・・傾斜
磁場 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン ｌ　　　　　　　　ＬＬ Ｉ「

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）、複数個の系列の間において、検査域内の空
   間密度分布の再構成のためにエコー信号を抽出するとと
   もに、 （ｂ）、前記各系列は、 （ｉ）、単一高周波パルスが、その位相の間に傾斜磁場
   の存在下において前記検査域に印 加される選択位相、 （ｉｉ）、続いて、前記検査域が、その位相の間に前記
   系列毎に大きさあるいは方向につい て変化する傾斜を有する傾斜磁場にさらさ れる次のエンコーディング位相および （ｉｉｉ）、さらに続いて、前記検査域内に発生される
   スピン・エコー信号が、その位相の間 に傾斜磁場の存在下においてサンプルされ る次の読み取り位相 を有し、かつ、 （ｃ）、前記各系列後に、プロトン分布に依存する画像
   を、前記エコー信号から計算して、 前記画像の個々の画素に対する画像値が、 最終段階の間に絶対値の形によって定められる磁気共鳴
   断層写真法において、 （ｄ）、前記各系列を、２度実行するとともに、（ｅ）
   、第２の前記系列における前記読み取り位相の間での前
   記傾斜磁場、あるいは先に反対方向に延びる前記傾斜磁
   場を、前記高周波パルスと前記エコー信号との間の時間
   差が結合水水素プロトンのラーモア周波数と結合脂質水
   素プロトンのラーモア周波数との間の周波数差の逆数値
   の半分に相応する期間にわたって第１の前記系列に対し
   てシフトするように調節し、かつ、 （ｆ）、前記検査域内の前記密度分布の画像を、２個の
   前記系列の間において形成される前記エコー信号間の合
   計または差から計算することを特徴とする磁気共鳴断層
   写真法。 ２、（ａ）、複数個の系列の間において、検査域内の空
   間密度分布の再構成のためにエコー信号を抽出するとと
   もに、 （ｂ）、前記各系列は、 （ｉ）、単一高周波パルスが、その位相の間に傾斜磁場
   の存在下において前記検査域に印 加される選択位相、 （ｉｉ）、続いて、前記検査域が、その位相の間に前記
   系列毎に大きさあるいは方向につい て変化する傾斜を有する傾斜磁場にさらさ れる次のエンコーディング位相および （ｉｉｉ）、さらに続いて、前記検査域内に発生される
   スピン・エコー信号が、その位相の間 に傾斜磁場の存在下においてサンプルされ る次の読み取り位相 を有し、かつ、 （ｃ）、前記各系列後に、プロトン分布に依存する画像
   を、前記エコー信号から計算して、 前記画像の個々の画素に対する画像値が、 最終段階の間に絶対値の形によって定められる磁気共鳴
   断層写真法において、 （ｄ）、前記各系列は、その位相の間に前記傾斜磁場が
   同一方向を有する２個の前記読み取り位相を有するとと
   もに、 （ｅ）、この各読み取り位相を、その期間に前記傾斜磁
   場が、この読み取り位相の間における方向に対して反対
   方向に延びる期間に先行させ、かつ、 （ｆ）、前記傾斜磁場の時間変化を、結合水水素プロト
   ンのラーモア周波数と結合脂質水素プロトンのラーモア
   周波数との間の周波数差の逆数値の半分またはその奇数
   倍に相応する期間にわたって、第１の前記読み取り位相
   の間に生じる前記エコー信号に関して第２の前記読み取
   り位相の間に生じる前記エコー信号がシフトされるよう
   に選択し、 （ｇ）、また、前記検査域内の前記密度分布の画像を、
   ２個の前記系列の間において形成される前記エコー信号
   間の合計または差から計算することを特徴とする磁気共
   鳴断層写真法。 ３、（ａ）、前記傾斜磁場は、前記両方の系列の前記読
   み取り位相の間において同一の大きさを有するとともに
   、 （ｂ）、前記一方の系列での前記傾斜磁場と前記高周波
   パルスとの間の時間差は、前記他方の系列での前記傾斜
   磁場と前記高周波パルスとの間の時間差を、結合水水素
   プロトンのラーモア周波数と結合脂質水素プロトンのラ
   ーモア周波数との間の周波数差の逆数値の半分に達する
   時間だけ超過する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁気共
   鳴断層写真法。 ４、前記読み取り位相の間において、前記一方の系列で
   の前記傾斜磁場は、前記他方の系列での前記傾斜磁場よ
   り大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の磁気共鳴断層写真法。 ５、前記高周波パルスのフリップ角度を９０度より小さ
   くして、 前記先の系列の開始と前記次の系列の開始 との間の経過時間を１００ミリ秒より小さくするととも
   に、 磁化が静的状態になる以前に生じる前記エ コー信号を抑制する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のい
   ずれかに記載の磁気共鳴断層写真法。 ６、（ａ）、一様な静磁場を発生するための手段、（ｂ
   ）、高周波パルスを発生するための高周波コイル・シス
   テム、 （ｃ）、前記静磁場の方向に延びるとともに、これに対
   して同一方向と垂直な方向とに傾斜を有する磁場を発生
   するための傾斜磁場コイル、（ｄ）、検査域内に発生さ
   れるエコー信号を受信するためのサンプリング装置およ
   び （ｅ）、前記傾斜磁場コイルと、前記高周波コイル・シ
   ステムと、前記サンプリング装置と、前記エコー信号か
   ら空間スピン分布の画像を計算する再構成装置とを制御
   するための制御装置 を具える磁気共鳴断層写真装置において、 空間密度分布の再構成のためにエコー信号を抽出すると
   ともに、 （ｂ）、前記各系列は、 （ｉ）、単一高周波パルスが、その位相の間に傾斜磁場
   の存在下において前記検査域に印 加される選択位相、 （ｉｉ）、続いて、前記検査域が、その位相の間に前記
   系列毎に大きさあるいは方向につい て変化する傾斜を有する傾斜磁場にさらさ れる次のエンコーディング位相および （ｉｉｉ）、さらに続いて、前記検査域内に発生される
   スピン・エコー信号が、その位相の間 に傾斜磁場の存在下においてサンプルされ る次の読み取り位相 を有し、かつ、 （ｃ）、前記各系列後に、プロトン分布に依存する画像
   を、前記エコー信号から計算して、 前記画像の個々の画素に対する画像値が、 最終段階の間に絶対値の形によって定められる磁気共鳴
   断層写真法において、 （ｄ）、前記各系列は、その位相の間に前記傾斜磁場が
   同一方向を有する２個の前記読み取り位相を有するとと
   もに、 （ｅ）、この各読み取り位相を、その期間に前記傾斜磁
   場が、この読み取り位相の間における方向に対して反対
   方向に延びる期間に先行させ、かつ、 （ｆ）、前記傾斜磁場の時間変化を、結合水水素プロト
   ンのラーモア周波数と結合脂質水素プロトンのラーモア
   周波数との間の周波数差の逆数値の半分またはその奇数
   倍に相応する期間にわたって、第１の前記読み取り位相
   の間に生じる前記エコー信号に関して第２の前記読み取
   り位相の間に生じる前記エコー信号がシフトされるよう
   に選択し、 （ｇ）、また、前記検査域内の前記密度分布の画像を、
   ２個の前記系列の間において形成される前記エコー信号
   間の合計または差から計算することを特徴とする磁気共
   鳴断層写真法。 ３、（ａ）、前記傾斜磁場は、前記両方の系列の前記読
   み取り位相の間において同一の大きさを有するとともに
   、 （ｂ）、前記一方の系列での前記傾斜磁場と前記高周波
   パルスとの間の時間差は、前記他方の系列での前記傾斜
   磁場と前記高周波パルスとの間の時間差を、結合水水素
   プロトンのラーモア周波数と結合脂質水素プロトンのラ
   ーモア周波数との間の周波数差の逆数値の半分に達する
   時間だけ超過する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁気共
   鳴断層写真法。 ４、前記読み取り位相の間において、前記一方の系列で
   の前記傾斜磁場は、前記他方の系列での前記傾斜磁場よ
   り大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の磁気共鳴断層写真法。 ５、前記高周波パルスのフリップ角度を９０度より小さ
   くして、 前記先の系列の開始と前記次の系列の開始 との間の経過時間を１００ミリ秒より小さくするととも
   に、 磁化が静的状態になる以前に生じる前記エ コー信号を抑制する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のい
   ずれかに記載の磁気共鳴断層写真法。 ６、（ａ）、一様な静磁場を発生するための手段、（ｂ
   ）、高周波パルスを発生するための高周波コイル・シス
   テム、 （ｃ）、前記静磁場の方向に延びるとともに、これに対
   して同一方向と垂直な方向とに傾斜を有する磁場を発生
   するための傾斜磁場コイル、（ｄ）、検査域内に発生さ
   れるエコー信号を受信するためのサンプリング装置およ
   び （ｅ）、前記傾斜磁場コイルと、前記高周波コイル・シ
   ステムと、前記サンプリング装置と、前記エコー信号か
   ら空間スピン分布の画像を計算する再構成装置とを制御
   するための制御装置 を具える磁気共鳴断層写真装置において、 前記制御装置は、前記各系列が２度実行さ れるようにプログラムされるとともに、 前記傾斜磁場コイルは、前記エコー信号と 前記高周波パルスとの間の時間差が脂質周波数と水周波
   数との間の周波数差の逆数値の半分に相応する期間にわ
   たってシフトされるように制御され、かつ、 前記再構成装置は、前記エコー信号間の合 計または差にもとづいて前記画像を定めるように構成さ
   れる ことを特徴とする磁気共鳴断層写真装置。 ７、（ａ）、一様な静磁場を発生するための手段、（ｂ
   ）、高周波パルスを発生するための高周波コイル・シス
   テム、 （ｃ）、前記静磁場の方向に延びるとともに、これに対
   して同一方向と垂直な方向とに傾斜を有する磁場を発生
   するための傾斜磁場コイル、（ｄ）、検査域内に発生さ
   れるエコー信号を受信するためのサンプリング装置およ
   び （ｅ）、前記傾斜磁場コイルと、前記高周波コイル・シ
   ステムと、前記サンプリング装置と、前記エコー信号か
   ら空間スピン分布の画像を計算する再構成装置とを制御
   するための制御装置 を具える磁気共鳴断層写真装置において、 前記制御装置は、その位相の間に前記傾斜 磁場が同一方向を有する２個の読み取り位相を前記各系
   列が有するようにプログラムされるとともに、 この各読み取り位相は、その期間に前記傾 斜磁場が、この読み取り位相の間での方向に対して反対
   方向に延びる期間によって先行され、かつ、 前記傾斜磁場の時間変化は、結合水水素プ ロトンのラーモア周波数と結合脂質水素プロトンのラー
   モア周波数との間の周波数差の逆数値の半分またはその
   奇数倍に相応する期間にわたって第１の前記読み取り位
   相の間に生じる前記エコー信号に関して第２の前記読み
   取り位相の間に生じる前記エコー信号がシフトされるよ
   うに選択され、 また、前記再構成装置は、前記エコー信号 間の合計または差にもとづいて前記画像を定めるように
   構成される ことを特徴とする磁気共鳴断層写真装置。