JPS6254148A - 核磁気共鳴映像法 - Google Patents

核磁気共鳴映像法

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JPS6254148A
JPS6254148A JP60193071A JP19307185A JPS6254148A JP S6254148 A JPS6254148 A JP S6254148A JP 60193071 A JP60193071 A JP 60193071A JP 19307185 A JP19307185 A JP 19307185A JP S6254148 A JPS6254148 A JP S6254148A
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JP
Japan
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magnetic field
gradient magnetic
resonance imaging
nuclear
magnetic resonance
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Pending
Application number
JP60193071A
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English (en)
Inventor
Satoru Fujimura
哲 藤村
Kiyoshi Yoda
潔 依田
Hidenobu Itagaki
板垣 秀信
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6254148A publication Critical patent/JPS6254148A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences

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

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、核磁気共鳴映像法に関するもので、さらに
詳しくは高速で被測定体を映像化する方法に関する烏の
である。
〔従来の技術〕
核磁気共鳴(NMR)は、ある原子核を一様な静磁場中
においた時、これが磁場の強さに比例した周波数で磁場
のまわシを歳差運動するという現象によるものである。
この周波数はラーモア周波数として知られておシ、ω、
=γH9によシ与えられる。但し、rは原子核の磁場回
転比、Hoは磁場の強さである。ある特定の方向に沿っ
て強さが変化するような静磁場(傾斜磁場)を印加する
と、その方向の各位置にある原子核は異った周波数で歳
差運動をする。物体にかかる傾斜磁場を印加すると同時
に十分な強さのラジオ周波数磁場パルスを印加すると、
このラジオ周波数磁場パルスの周波数で歳差運動を行な
うスビ/を有する原子核のみを90’またはlざ0°回
転させ、他の原子核とアイソレートさせることができる
最近、英国公開特許公報第2,0 ? 9.94’ 4
号明細書において、1ヌビンワープ(5pin war
p ) ”法として知られている方法により物体の二次
元映像を得ることが提案されている。略していえば、こ
のスピンワープ法は、物体中にスピンの薄いスラブを定
め、物体をこのスラブと平行な第1の傾斜磁場及び上記
スラブと平行であって第1の傾斜磁場と垂直な第2の傾
斜磁場にさらし、次いで第1の傾斜磁場を反転させ、自
由な核磁気銹導信号(free 1nduction 
signal ; FIS )検出しようとするもので
ある。
このFISは、初めに第1の傾斜磁場によ)ディ7 x
 −X (dephase )され、次いでスピンエコ
ーを形成するためにリフェーズ(rephase )さ
れるごときスピンによシ生じる。Nx回サンプルした場
合、スピンエコーのフーリエ変換は第1の傾斜磁場に平
行な線上にスピン密度の投影を与える。
第2の傾斜磁場は各スピンの位相を第2の傾斜磁場の方
向に変化させる。この一連の操作をNx個の値の第2の
傾斜磁場に対して繰返し、その結果得られる出力を7−
リエ変換すると、NxXNz配列の密度値が形成される
。この方法によシ物体中のある面の二次元像の形成が可
能となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のスピンワープ法などの核磁気共鳴映像法では、7
つの90°高周波パルスと7つの/ざ0°高周波パルス
との組合せによる一回のパルス系列で7つのNMR信号
を得るようにしているので、一つの断層面の二次元像を
形成するのに必要とする時間は通常Nx秒のオーダーと
なシ、人体を撮像する場合、必ずしも十分短かい測定時
間ではなく、特に心臓など拍動のある臓器の画像化は容
易ではなかった。
この発明は上記のような従来の核磁気共鳴映像法の問題
点を解消するためになされたもので、上記測定時間の短
縮を目的とする。
〔問題点を解決するための手段) 本発明による核磁気共鳴映像法は、複数の/ざO0パル
スを用いる7回のCPMG高周波パルス系列によ多、ス
ピンエコー信号を測定するようにしたことを特徴とした
ものである。具体的には第/のステップで静磁場中の被
測定体のある体積(スライス)中の核スピンを7つのデ
ク0高周波パルスと第1の傾斜磁場とで励起する。第λ
のステップでは、複数の1tro°高周波パルス系列を
印加する。第3のステップでは第2の傾斜磁場が存在す
る間、核 ・スピンを同期的に再結像させて各スピンエ
コー信号を受信する。そして、第4のステップとして、
とのスピンエコー信号の受信の前後の少くともいずれか
において核スピンを第3の傾斜磁場方向に同期的に位相
変調させている。
〔作用〕
この発明の構成に基づく核磁気共鳴映像法では、二次元
映像の対象となる被測定体のスライス部分を定めた上で
、CPMG高周波パルス系列に含まれる複数の/ざO0
高周波パルスを印加し、これによって各/gθ0高周波
パルヌに対してスピンエコー信号を得、7回のパルス系
列で画像が形成される。
〔実施列〕
以下、この発明の一実施例を第1図に示したパルスシー
ク/スを用いて説明する。なお、本発明の方法を実施す
るだめの装置は従来型の核磁気共鳴式映像装置を用いる
ことができ、q軸に沿って静磁場H。を与えると共に、
X@またはy軸に沿って高周波の送受信を行なう。受信
方法には公知のQD(Quadrature Dete
ction)法を用いる。さらに、静磁場H。に対して
、x、y、z方向にそれぞれ傾斜磁場Gx 、 Gy 
、 GZ  を形成するためのコイルが設けられている
。この柚の装置は例えば、ジャーナル・オブ・フィリッ
プス・イー・サイエンティフィック・インスツルメンツ
(Journal of PhysicsE : 5i
entific Instruments ) / 9
10年第1、?巻、 第9! ? −9j 3頁にニス
・ハツチソン(S。
Hutchison )等によって「全身NMR映像装
置(A whole−body NMRimaging
 machinet) Jとして発表されている。
パルスの発生は、第1図に示すようにRF  。
RF  、 RF(J)・・・・・・と続くが、/ざ0
°高周波パルス(λ) は等時間間隔(2τ)の−回のパルス系列として発生さ
れる。このパルス系列は7つの900高周波パルヌRF
   とともに形成されるCPMG(Carr 。
Purcell 、 Meiboom 、 G11l 
 の人名頭文字をとったもの)高周波パルス系列として
一般に却られでいるものである。以下、順次説明する。
〈第1区間〉 90°高周波パルスRF (i )を傾斜磁場Gz ”
ゝと共に印加する。傾斜磁場Gx 、 Gyは印加しな
い。これによシ、ある厚さをもつ断層(スライス)面内
の核スピンが、高周波パルスRF(′ゝの搬送周波数に
依存して、選択的に励起される。このとき、断層面の厚
さは、前記高周波パルスRF(/ )の帯域幅、または
傾斜磁場()z  の振幅を変化させることによシ、任
意に指定できる。
〈第2区分〉 後の第4区分で傾斜磁場C)x  存在の下にNMR信
号としてのスピンエコー信号を観測するために、傾斜磁
場Gx  を印加する。
癲 〈第3区分〉 スピンエコー信号S を発生させるために、/10°高
周波パルスp、F (j )を、傾斜磁場Gz(j)と
同期(7て90°高周波パルスRF(1)のピーク時刻
から7時間後に印加する。
〈第グ区間〉 傾斜磁、堝Gx(2の存在の下に、スピンエコー信号5
(f)を観測する。前記スピンエコー信号s(すは一定
値を保つ。スピンエコー信号S(4′)の吸収成分の最
大値は、/gO°高周波パルスRF(J)から7時間後
に観測される。傾斜磁場fixに対して、図の斜線部分
の面積αとβは等しい。尚、傾斜磁場C)xはX方向の
情報をスピンエコー信号に周波数情報として付加するた
め周波数変調されるのが普通である。
ここで、傾斜磁場Gzの時間積分値A、B、C,D (
斜線部分)についてA+B+C=D  として傾斜磁場
GzKよるスピンの乱れを補正することは公知の通シで
ある。これは、例えば、フィリップス・テクニカル・レ
ビュー (Ph1lips Technical Re
view)/ ? ff J/gダ年第1I/巻第3号
においてビー・アール・ローチャー(p、R,Loch
er)が[プロトンNMR断層撮影(Proton N
MRTomography) Jと題して発表している
。また、/ざO0高周波パルスの位相は、? 0”高周
波パルスとは900変化させることによp 7g o0
高周波パルスの不完全さによる信号の減衰を避けるとい
う公知の方法(例えば、レビュー・オプ・サイエンティ
フィック・インヌツルメンツ(The Review 
of 5cientific Instruments
)。
795j年第コタ巻第g号第4Kg−1?/頁にニス・
メイプーム(S、Meiboom )等が発表したもの
)を用いればよい。
〈第5区間〉 後の第7区間で位相変調されたスピンエコー信号5(7
)を観測するために、y方向情報を得るために位相変調
用傾斜磁場Gy(′ゝを印加する。ここで、傾斜磁場G
y(′)の大きさはγLyfGydt≦2πとする。た
だし、Lyは測定対象のy軸方向の長さである。
〈第6区間〉 スピンエコー信号S を発生させるため、/gO8高周
波パルスパル (′)を傾斜磁場Gz(6)と共に印加
する。この場合、図示された斜線部の面積E、Fに対し
、E=Fとする。900高周波ノくルスu F(i )
と1800高周波パルスRF   のノ1ルヌ間隔τに
対して、この後に印加される各/ If 00高周波ノ
くルヌの間隔は、コτである。
〈第7区間〉 第4区間と同一であシ、傾斜磁場C)x  とGx(7
)の振幅は互いに等しい。
・・・・・・(1) という風になっている。ここで、t、は第n区間におい
て信号5(n)が最大値を取る時刻である。また、上記
の各積分は各傾斜磁場が印加されている時間に対して、
それぞれ行なうものとする。
〈第ざ区間〉 第4区間と同一である。
〈第9区間〉 第7区間と同一である。
〈第1O区間以後〉 第9区間から第ヲ区間をN回繰返す。
以上のシーケンスの繰返しにより、第n番目のスレンエ
コー信号5(n)が有する位置yに比例した位相変調量
は、次式で示される。
−(−) r f ()y(5)dt−y   (n 
=奇数)λ )・・・(2) さらにスピンエコー受信信号の処理法の一実施例を説明
する。
まず時刻tにおいて、位置(x、y)に存在する核スピ
ンから生じる第n番目のスピンエコー信号が有する位相
は、 −)rfGy”at−y    (n=偶数)である。
ここで、上F時刻tの時間原点は、上記第n番目(n=
/・・・・・・2N+/)のスピンエコー信号の最大値
を与える時刻とする。
更に、ここで、r Ly J”C)y町t = 2πと
し、時刻tにおける上記スピンエコー信号をS (t、
n)とすると、比例定数を無視すれば、 ・・・・・・(ダ) となる。ここに、ρ(x、y)はスピン密度を示し、測
定時間内の横緩和の効果は無視した。
次ニ、S (t、n)の時間サンプリングの総数をMと
して となるようにサンプリングする。例えば、等号成立の場
合は ・・・・・・(6) となる。ここで、Lxは測定対象のX軸方向の長さであ
る。
(6)式において、nが偶数の場合n=2k(ic=/
、・・・N)とし、nが奇数の場合n=2に’+/(k
′−〇、・・・N)と、それぞれ置くと次式のようにな
る。
・・・(7) さらに、新しくkの代わυに1(=−N、・・・0.・
・・N)を用いるとS(m、Aりは次のようになる。
即ち、(A’1式においてスピンエコー受信信号S(m
、l)を2次元フーリエ変換することによシ、測定対象
のスピン密度ρ(x、y)の2次元分布が求まる。
以上のように、 (,2N−!−/)個のスピンエコー
信号を得て、各スピンエコー信号をM点でサンプリング
した測定よりM X 2 N個の測定点を得て、これを
2次元フーリエ変換することにより、測定対象の2次元
スピン密度が求められ、画像が得られる。
なお、上記実施例では、選択励起されたあとのスピンの
2方向の位相の乱れを傾斜磁場Gzを反転せずに補正し
たが、第2図に示す本発明の変形例のように、前記傾斜
磁場Gzを反転する公知の方法を用いてもよい。
また、高周波パルスとして、ガウス関数波状のものを示
したが、S 1 n C関数、方形波およびこれらの合
成波または組合わせなどでもよい。なお、第2図のよう
に7gO°高周波パルスを全て方形波とした場合、前述
の/ざO0高周波パルスと同時に印加される傾斜磁場は
なくともよい。
さらに、印加する傾斜磁場の波形を台形波、三角波で説
明したが、方形波でもよい。
位相変調用傾斜磁場Gyに関しては、 fGy(”at、 = fGY  at、= J”GY
  at−・・・であれば、任意形状でよい。また、傾
斜磁場Gxは、(1)式を満足するものであれば、C)
x  の形状は任意でよく、その他のものは信号受信中
に一定値を有する波形であればよい。
さらに、傾斜磁場()zの形状については、高周波パル
ス印加中に一定値であシ、さらに立上り、立下シの波形
は本文中の条件を満足するものであれば、任意である。
位相変調用傾斜磁場Gyの印加方法は、上記実施例では
7度で行なっているが、複数回に分けて印加してもよい
。このとき、前記複数回に分けて印加された傾斜磁場の
時間積分の総和を、上記のようにGy  dtに等しく
すればよい。
また、? 00高周波パルスと各/ g 00高周波パ
ルスの位相は同位相でもよい。
さらに、縦緩和時間に関する情報を得たい場合には、本
実施例の第1ステツプに先行してスピンを反転する過程
を付加すればよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば複数の/ f 00高
周波パルスを含む7回のCPMG高周波パルス系列によ
シ画像を形成できるので測定時間が短縮され、胸部、腹
部に対して体動によるアーチ7アクトが少なくなる。さ
らに、位相変調用の電源はユニポーラかつ小容量のもの
でよく、電源が安価になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係る核磁気共鳴(NMR)映像法
の一実施例を示すパルスシークンス図であシ、第2図は
、この発明の他の実施例を示すパルスジ−タンス図であ
る。 手続補正書(自発) 昭和60.当1.他7 日

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)静磁場中の被測定体のある体積中の核スピンを1
    つの90°高周波パルスと第1の傾斜磁場とで励起する
    第1のステップと、その後、前記90°高周波パルスと
    ともにCPMG高周波パルスを形成する複数の180°
    高周波パルスを印加する第2のステップ、前記核スピン
    を第2の傾斜磁場の存在の下に周期的に再結像させて各
    スピンエコー信号を受信する第3のステップと、前記ス
    ピンエコー信号を受信した後及び受信する前の少なくと
    もいずれか一方において前記核スピンを前記第3の傾斜
    磁場の方向に周期的に位相変調する第4のステップと、
    を備えたことを特徴とする核磁気共鳴映像法。
  2. (2)前記第1、第2、第3の傾斜磁場が互いに直交す
    る特許請求の範囲第1項記載の核磁気共鳴映像法。
  3. (3)前記第4のステップが前記第3の傾斜磁場の逐次
    的印加によりなされる特許請求の範囲第1項又は第2項
    記載の核磁気共鳴映像法。
  4. (4)前記第4のステップにおいて逐次的に位相変調し
    てゆく各段階における前記第3の傾斜磁場の時間積分値
    の絶対値が等しいことを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の核磁気共鳴映像法。
  5. (5)前記第1のステップに先行して、核スピンを反転
    する過程を実行することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項乃至第4項記載のいずれかに記載の核磁気共鳴映像
    法。
  6. (6)前記第2のステップが、反転されない前記第1の
    傾斜磁場に同期して行われる特許請求の範囲第1項乃至
    第5項のいずれかに記載の核磁気共鳴映像法。
  7. (7)前記第2のステップが、前記第1のステップでの
    前記第1の傾斜磁場によるスピン位相の乱れを補償する
    ために前記第1の傾斜磁場を反転するステップを含む特
    許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の核磁
    気共鳴映像法。
  8. (8)前記180°高周波パルスがガウス関数波である
    特許請求の範囲第6項に記載の核磁気共鳴映像法。
  9. (9)前記180°高周波パルスが方形波である特許請
    求の範囲第7項に記載の核磁気共鳴映像法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06169897A (ja) * 1992-11-30 1994-06-21 Shimadzu Corp Mrイメージング装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06169897A (ja) * 1992-11-30 1994-06-21 Shimadzu Corp Mrイメージング装置

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