JPS6249578B2 - - Google Patents

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JPS6249578B2
JPS6249578B2 JP57216055A JP21605582A JPS6249578B2 JP S6249578 B2 JPS6249578 B2 JP S6249578B2 JP 57216055 A JP57216055 A JP 57216055A JP 21605582 A JP21605582 A JP 21605582A JP S6249578 B2 JPS6249578 B2 JP S6249578B2
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JP
Japan
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magnetic field
gradient magnetic
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plane
gradient
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JP57216055A
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English (en)
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JPS59105549A (ja
Inventor
Hideto Iwaoka
Kenji Fujino
Sunao Sugyama
Hiroyuki Matsura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/483NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、核磁気共鳴(nuclear magnetic
resonance)(以下これを「NMR」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核磁気共鳴
による検査方法に関するものである。
従来より、このようなNMRを利用した検査装
置として、X線CTと同様な原理で、被検体の仮
想輪切り部分のプロトンを励起し、各プロジエク
シヨンに対応するNMR共鳴信号を、被検体の数
多くの方向について求め、被検体の各位置におけ
るNMR共鳴信号強度を再構成法によつて求める
ものがある。
第1図は、このような従来装置における2次元
PR法と呼ばれている検査手法の一例を説明する
ための動作波形図である。
この手法は、被検体に、はじめに第1図ロに示
すようにz勾配磁場Gz+と、イに示すように細い
周波数スペクトルfのRFパルス(90゜パルス)
を印加する。この場合、ラーモア角速度ω=γ
(Ho+ΔGz)となる面だけのプロトンが励起さ
れ、磁化Mを第2図イに示すような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。ここで、Hoは静磁場の大き
さ、γは磁気回転比である。続いて、第1図ハ,
ニに示すようにx勾配磁場Gxとy勾配磁場Gyを
加え、これによつて2次元勾配磁場を作り、ホに
示すようなNMR共鳴信号を検出する。ここで、
磁化Mは第2図ロに示すように、磁場の不均一性
によつて、x′、y′面内で矢印方向に次第に分散し
ていくので、やがてNMR共鳴信号は減少し、第
1図ホに示すようにτ時間径過して無くなる。こ
のようにして得られたNMR共鳴信号をフーリエ
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のプロジエクシ
ヨンとなる。
以下、同じようにして、所定の時間τ′だけ待
つて、次のシーケンスを繰り返す。各シーケンス
においては、Gx、Gyを少しずつ変える。これに
よつて、各プロジエクシヨンに対応するNMR共
鳴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。
ところで、このような2次元(Projection
Reconstruction)法と呼ばれている手法、あるい
は、既に公知の2次元フーリエ変換法と呼ばれて
いる手法においては、いずれもイメージングシー
ケンスの最初で、z勾配磁場Gzと、細い周波数
スペクトルのRFパルス(90゜パルス)で被検体
の一面を選択励起するものであるが、この面の切
り出し厚さは、現状では10mm程度の厚味分解能が
余り良好でない。
ここにおいて、本発明は、従来の手法における
このような欠点を除去し、厚味分解能の良好な面
の選択励起を実現できる手法を提供しようとする
ものである。以下の説明では公知の2次元PR法
に適用した場合を例にとるが、本発明に係る手法
は、面を選択励起する必要のある各種の公知の手
法、例えば2次元フーリエ変換法、スピンワープ
法等すべてに応用できる。
本発明に係る方法は、はじめに被検体にz勾配
磁場Gz1の下で90゜パルスの電磁波を印加し一面
P1を選択励起後、比較的大きなx勾配磁場Gx、
y勾配磁場Gyを印加して磁化Mを拡散させ、続
いて、z勾配磁場Gz2の下で90゜パルスの電磁波
を印加しP1面に隣接する他の一面P2を選択励起
後、比較的大きなx勾配磁場Gx、y勾配磁場Gy
を印加して磁化Mを拡散させ、その後、z勾配磁
場Gz3(Gz1<Gz3<Gz2)の下で90゜パルスの電
磁波を印加し、P1面とP2面の間にある一面P3を選
択励起し、続いてプロジエクシヨン用のx勾配磁
場、y勾配磁場を印加している下で前記3回の選
択励起による領域内であつて未飽和領域からの核
磁気共鳴信号(NMR信号)を得る点に特徴があ
る。
第3図は本発明の手法を実現するための装置の
一実施例の構成を示すブロツク図である。図にお
いて、1は一様静磁場Ho(この磁場の方向を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によつて発生する磁束の密度Hoは、0.1T程
度であり、また均一度は10-4以上であることが望
ましい。
3は勾配磁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。
第3図イは勾配磁場用コイル3の一例を示す構
成図で、z勾配磁場用コイル31、y勾配磁場用
コイル32,33、図示してないがy勾配磁場用
コイル32,33と同じ形であつて、90゜回転し
て設置されるx勾配磁場用コイルを含んでいる。
この勾配磁場用コイル3は、一様静磁場Hoと同
一方向磁場で、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。60は制御回路4の
コントローラである。
5は被検体に細い周波数スペクトルfの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4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、42.6M
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60からの信号によつて開閉が
制御されるゲート回路61、パワーアンプ62を
介して励磁コイル5に印加されている。7は被検
体におけるNMR共鳴信号を検出するための検出
コイルで、その構成は第4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、励磁コイルと兼用させてもよ
い。
71は検出コイル7から得られるNMR共鳴信
号(FID:free induction decay)を増幅する増
幅器、72は位相検波回路、73は位相検波され
た増幅器71からの波形信号を記憶するウエーブ
メモリ回路で、A/D変換器を含んでいる。8は
ウエーブメモリ回路73からの信号を例えば光フ
アイバで構成される伝送路74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ユー
タ、9は得られた断層像を表示するテレビジヨン
モニターのような表示器である。
このように構成した装置の動作を、次に第5図
〜第8図を参照しながら説明する。
まず、はじめに、制御回路2は静磁場用コイル
1に電流を流し、被検体(被検体は各コイルの円
筒内に設置される)に静磁場Hoを与えた状態と
する。この状態において、コントローラ60は、
はじめに制御回路4を介してz勾配磁場用コイル
31に電流を流し、第5図ロに示すようにz勾配
磁場Gz1を与える。また、Gz1が与えられている
下で、ゲート回路61を開とし、発振器6からの
信号を増幅器62を介して励磁コイル5に印加
し、第5図イのに示すように細い周波数スペク
トルをもつた90゜パルスの電磁波を被検体に印加
する。これによつて第6図に示すように被検体
HBのz軸に直角な一面P1を選択励起する。この
状態における被検体のz軸方向の励起分布は、第
7図のに示す通りとなる。この励起では、面の
切出し厚さ(半値全幅)はZ1となる。この時点に
おいては、磁化Mは第8図イの矢印Moに示すよ
うにy′軸方向に90゜向きを変える。
続いて、x勾配磁場用コイル及びy勾配磁場用
コイル32,33に電流を流し、第5図ハ,ニに
示すように比較的大きなx勾配磁場Gxo、y勾配
磁場Gyoを印加する。これによつて、y′軸方向に
90゜向きを変えた磁化Mを第8図イのM1、M2
示すように拡散させる。
次に、第5図ロに示すように、z勾配磁場Gz2
(Gz1<Gz2)を与え、この下で第5図イのに示
すように90゜パルスの電磁波を被検体に印加す
る。これによつて、第6図に示す被検体HBのP1
面に隣接する他の一面P2を選択励起する。この状
態における被検体のz軸方向の励起分布は、第7
図のに示す通りとなり、この励起面の磁化M
は、第8図イの矢印Moに示すようにy′軸方向に
90゜向きを変えたものとなる。
続いて、第5図ハ,ニに示すように比較的大き
なx勾配磁場Gxo、y勾配磁場Gyoを印加する。
これによつて、y′軸方向に90゜向きを変えたP2
の磁化Mを、第8図イのM1、M2に示すようにP1
面のときと同様に拡散させる。この状態では、被
検体HBのP1、P2面内の磁化Mは、いずれも飽和
している。
次に、第5図ロに示すように、z勾配磁場Gz3
(Gz1<Gz3<Gz2)を与え、この下で第5図イの
に示すように90゜パルスの電磁波を被検体に印
加する。(、、の90゜パルスによる励起の
時間間隔Δzは、例えば2ms程度と短かいもの
とする。)これによつて、第6図に示す被検体HB
のP1面とP2面とに挾まれたP3面を選択励起する。
この励起面P3の磁化Mは、第8図ロのに示すよ
うにx′軸方向に90゜向きを変えたものとなる。な
お、第8図ロのは、励起面P3の磁化Mを、x′軸
方向に90゜向きを変える場合を示しているが、磁
化Mをy′軸方向に90゜向きを変えるようにしても
よい。
ここで、、の90゜パルスによつて励起され
たP1面とP2面内の磁化Mは、比較的大きなx勾配
磁場Gx0、y勾配磁場Gy0の印加によつて拡散さ
れ、いずれも飽和状態になつている。従つて、
の90゜パルスによつて励起され、実際に磁化Mが
90゜向きを変える領域は、P1面とP2面とに狭まれ
たP3面内にあつて、既に飽和状態になつていない
第7図の斜線部分となり、幅の狭い領域となる。
このP3面内における未飽和領域の幅Δzは、約、
1/2Δz1(1/2Δz2)で表わされ、厚味分解能が向
上する。
続いて、第5図ハ,ニに示すように、プロジエ
クシヨン用のx勾配磁場Gx及びy勾配磁場Gy
を、例えばτ=10ms程度の時間印加し、この下
で、P3面における斜線で示した未飽和領域からの
核磁気共鳴信号を、第5図ホに示すようにデータ
として検出する。
以下、熱平衡状態に戻るまでτ′時間(例えば
1s程度)待つて、次のシーケンスを繰り返し、多
数のプロジエクシヨンデータを得、公知のX線
CTと同様の像再構成演算を行なうことによつて
2次元プロトン密度画像を得ることができる。
第9図は本発明に係る手法の他の例を示す動作
波形図である。この例では、静磁場Hoを与えた
状態において、第9図イ,ロに示すように、z勾
配磁場Gzを与えている下で、に示すように2
つの狭いスペクトル成分をもつた90゜パルスの電
磁波を被検体に印加するようにし、これによつて
同時に2つの面P1、P2を励起させるようにしたも
のである。続いて、第9図ハ,ニに示すように比
較的大きなx勾配磁場Gxo、y勾配磁場Gyoを印
加し、次に第9図イ,ロに示すようにz勾配磁場
Gzの下でに示すように90゜パルスの電磁波を
被検体に印加し、続いて、第9図ハ,ニに示すよ
うにプロジエクシヨン用のx勾配磁場Gx及びy
勾配磁場Gyを同時に印加して、未飽和領域から
の核磁気共鳴信号を第9図ホに示すようにデータ
として検出する。以下、熱平衡状態に戻るまでの
時間待つて、次の励起シーケンスを繰り返す。
この手法によれば、第5図の手法のものに比べ
て、2回の励起によつて3つの領域を選択励起す
ることができる。
なお、上記の説明においては、z勾配磁場
Gz1、Gz2、Gz3の大きさを変えることによつて、
P1、P2、P3面を選択励起するものであるが、これ
に代えてz勾配磁場の大きさGzを一定として、
印加する90゜パルスの電磁波(RFパルス)の周
波数を変えるようにしてもよい。また、ここでは
2次元PR法に適用した場合についてであるが、
面や線、点を選択する必要のある手法のすべてに
同様に適用できる。
本発明に係る手法によれば、3回の励起によつ
て、隣接する3面を選択励起し、未飽和領域から
の核磁気共鳴信号を検知するようにしたもので、
厚味分解能を従来の手法に比べて大幅に向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置における2次元PR法と呼ば
れている検査手法の一例を説明するための動作波
形図、第2図は第1図の手法による磁化Mの方向
を説明するための説明図、第3図は本発明に係る
手法を実現するための装置の一例を示すブロツク
図、第4図イは第3図装置に用いられている勾配
磁場コイルの一例を示す構成図、ロは同じく励磁
コイルの一例を示す構成図、第5図は本発明に係
る手法のひとつを説明するための動作波形図、第
6図は本発明の手法による被検体の励起面を示す
説明図、第7図は被検体のz軸方向の励起分布の
説明図、第8図はそれぞれの時点での磁化Mの方
向を示した説明図、第9図は本発明の他の実施例
を示す動作波形図である。 1……静磁場用コイル、2……静磁場用コイル
制御回路、3……勾配磁場用コイル、5……励磁
コイル、60……コントローラ、7……検出コイ
ル、8……コンピユータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検体に一様静磁場を与えるとともに被検体
    に核磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印加
    し、被検体からの核磁気共鳴信号(NMR信号)
    を得、所定の演算処理を行なつて被検体内におけ
    る特定原子核分布を知るようにした検査方法にお
    いて、 前記被検体に一様静磁場を与えこの下で、はじ
    めに被検体にz勾配磁場Gz1及び90゜パルスの電
    磁波を同時に印加し被検体の一面P1を選択励起
    後、比較的大きなx勾配磁場及びy勾配磁場を同
    時に印加し、続いて前記z勾配磁場Gz1と異なつ
    た大きさのz勾配磁場Gz2及び90゜パルスの電磁
    波を同時に印加し前記P1面に隣接する一面P2を選
    択励起後、比較的大きなx勾配磁場及びy勾配磁
    場を同時に印加し、その後前記各z勾配磁場
    Gz1、Gz2のほぼ中間の大きさ(Gz1<Gz3
    Gz2)のz勾配磁場Gz3及び90゜パルスの電磁波を
    同時に印加し、前記P1面とP2面の間にある一面P3
    を選択励起し、次にプロジエクシヨン用のx勾配
    磁場とy勾配磁場を同時に印加している下で前記
    P3面からのNMR信号を検出するようにしたこと
    を特徴とする核磁気共鳴による検査方法。 2 被検体に一様静磁場を与えるとともに被検体
    に核磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印加
    し、被検体からの核磁気共鳴信号(NMR信号)
    を得、所定の演算処理を行なつて被検体内におけ
    る特定原子核分布を知るようにした検査方法にお
    いて、 前記被検体に一様静磁場を与えこの下で、はじ
    めに被検体にz勾配磁場Gz及び2つの狭いスペ
    クトル成分をもつた90゜パルスの電磁波を同時に
    印加し被検体の2つの面P1、P2を選択励起後、比
    較的大きなx勾配磁場及びy勾配磁場を同時に印
    加し、続いてz勾配磁場Gz及び90゜パルスの電
    磁波を同時に印加し前記P1面とP2面の間にある一
    面P3を選択励起し、次にプロジエクシヨン用のx
    勾配磁場とy勾配磁場を同時に印加している下で
    前記P3面からのNMR信号を検出するようにした
    ことを特徴とする核磁気共鳴による検査方法。
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JP2791305B2 (ja) * 1996-04-08 1998-08-27 株式会社東芝 磁気共鳴映像装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5153888A (ja) * 1974-09-11 1976-05-12 Nat Res Dev

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