JPS6254149A - 核磁気共鳴映像法 - Google Patents

核磁気共鳴映像法

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JPS6254149A
JPS6254149A JP60193072A JP19307285A JPS6254149A JP S6254149 A JPS6254149 A JP S6254149A JP 60193072 A JP60193072 A JP 60193072A JP 19307285 A JP19307285 A JP 19307285A JP S6254149 A JPS6254149 A JP S6254149A
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JP
Japan
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spin echo
echo signal
frequency pulse
time
high frequency
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JP60193072A
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Kiyoshi Yoda
潔 依田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • G01R33/485NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites

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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。

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、特に化学シフト情報を映
像化する核磁気共鳴映像法に関するものである。
〔従来の技術〕
第9図は、一般的な核磁気共鳴映倫装置を示しておシ、
これはエイ・ジエイムズ(A、James )等が、ア
メリカン・ジャーナル・オプ・ラジオロジイ(Amer
ican Journal of Radiology
 )の1912年第1 y tl@ 、第20/、頁に
発表したものを簡略化したものである。
図において、(1)は磁石、(2)はこの磁石(1)の
靜′磁場中に横たえられた被測定体例えば人体、(3)
は人体(コ)の回シに巻かれた高周波コイル、(4)は
高周波コイル(,7)に電磁波を送信しかつ人体(2)
からの電磁波を受信する送受信器、(r)は磁石(1)
と高周波コイル(3)の間にあって複数対からなる傾斜
磁場コイル、(6)はこの傾斜磁場コイル(3)のため
の電源、(7)は傾斜磁場コイル用電源(6)と送受信
器(Cを制御する制御回路、(g)はこの制御回路(7
)と連結した計算機、(?)は画像表示器で計算機(r
)に連結されている。
次に動作について説明する。磁石(1)によって人体(
2)に均一な静磁場をかけ、人体(2)内の特定の原子
核にそのゼーマンエネルギーに一致する電磁波を送受信
器(ダ)の送信部から高周波コイル(3)を通して照射
する。この電磁波によシ人体(2)内の特定の原子核は
基底状態から励起状態への共鳴的遷移を起こす。この後
に電磁波の照射を止めると、人体(コ)内の原子核から
電磁波が放出され、この電磁波を高周波コイル(3)を
通して送受信器(4)の受信部で検出する。なお、傾斜
磁場コイル(3)で静磁場に勾配をつけ、人体(2)の
どの位置からの信号かを判別する。1だ、計算器(す)
は制御回路(7)を介して、傾斜磁場コイル(1)に電
流を供給するための傾斜磁場コイル用電源(ル)および
送受信器(4)を制御し、この結果得られた画像は画性
表示器(9)に表示される。
次に、第9図の装置において、例えばプロトンに対する
化学シフト情報、即ち水と脂質を分離して画像化する従
来の核磁気共鳴映像法について第3図を用いて説明する
高周波パルスRF (/ )及びRF(1)並びに傾斜
磁場、G  を印加するパルスシー パルスOz  + Gy   x ケンスは公知のものである。この従来方法は、例えば、
[ラジオロジー(Radiology ) J第is、
y巻(/qglI年)、第119〜/9!頁に、ダブリ
ュ・ティー・ディクソン(Dixon )が発表したも
のが挙げられる。最終的にスピンエコー受信信号5(7
)を用いて画像を構成すると水および脂質のスピン密度
の和の分布が映像されることも上記文献に示されている
次に、/ ff O”高周波パルスRF(J)を時間肛
だコ は先行して印加するパルスシーケンスによシ、前記と同
様に画像を構成する。即ち、この場合には、第5図にお
いて/ & 00パルスRF  の代わシに、破線で示
す/ ff O”パルスRF  を印加する。水のプロ
トンのスピンと脂質のプロトンのスピンの共鳴周波数は
約35μ異なるので、ΔTを適切に選ぶことによシ、両
者のスピンが逆位相となる時に、受信信号S とは別の
受信スピンエコー信号s (7)’の吸収成分のピーク
を与えることができる。この時の受信信号5(7)′ 
 を用いて、上記と同様に画像を構成すると水と脂質の
スピン密度の差の分布が映像化される。
したがって、/ I O’高周波パルスRF  による
水と脂質のプロトンのスピン密度の和の画像と、/lr
o’高周波パルスRF  による水と脂質のプロトンの
スピン密度の差の画像と、から、水のプロトンスピン密
度の画像と脂質のプロトンスピン密度の画像が計算機(
g)で計算でき、画像表示器(9)に表示される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の核磁気共鳴映像法は以上のように構成されている
ので、水と脂質のプロトン・スピン密度像を相互分離す
るためにはコ枚の画像を得るために、測定時間が長くな
る欠点があった。例えば、高周波パルスRF  とRF
  で/回置像を構成し、更に高周波パルスRF   
とRF  で別の画像を構成しているので、NXN画素
の画像を構成する場合、画儂1枚得るためのパルヌシー
クンヌの実行に、N秒程度したがって2枚ではコN秒程
度の測定時間が必要になシ、測定時間が増大するという
問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、測定時間を短縮できる核磁気共鳴映像法を
得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る核磁気共鳴映像法は、静磁場中の被測定
体のある体積(スライス)中の核スピンを近似的に90
0パルスである高周波パルスで励起しその後/ t O
@高周波バパルを用いて核スピンを再結像させて第1の
スピンエコー信号を受信する核磁気共鳴映像法において
、化学シフトの異なる2種のスピンの位相が逆位相にな
る時刻に第2のスピンエコー信号の吸収成分のピークを
受信するようにしたものである。
〔作用〕
この発明の上記の・構成によれば、まず? 0’高周波
パルスをある体積中に限定(傾斜磁場G2)シて印加し
、これに続き/lθ0高周波パルスを印加することによ
シ、読み出し用傾斜磁場の存在下において、2つのスピ
ンエコー信号を得ることがでさ、これらのスピンエコー
信号から同相及び逆相画像を構成する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図に示すパルヌシーク
ンスを用いて説明する。なお、この発明の方法を実施す
るだめの装置は第を図に示した従来型の核磁気共鳴式映
像装置を用いることができ、例えば任意の断層面に対し
垂直な方向、即ち2軸に沿って静磁場H0を与えると共
に、上記2軸に垂直なχ軸またはy軸に沿って高周波パ
ルスの送受信を行なう。
受信方法は、90’位相の異なるcos成分とsia成
分の両者を測定するQD (Quadrature D
etection)法を用いて信号処理を行なう。
さらに、静磁場H0K対して、互いに直交するx、y、
z方向にそルぞれ傾斜磁場Gx、Gy、G2を形成する
だめのコイルが設けられる。この稲の装置は、例えばジ
ャーナル・オプ・フィジックス・イー・サイエンティフ
ィック・インスツルメンツ(Journal  of 
 Physics  E  ;  5cientifi
c  Instru−ments ) / 9 I O
年第73巻、第9弘7〜qrs頁にもニス・ハツチンン
(S、Hutchison )等によって、「全身NM
R映像装置(A、whole−bodyNMRimag
ingmachinet ) Jとして詳しく記載され
ている。
パルスの発生は以下に示すように第1区間、第2区間、
第3区間、・・・・・・、第j区間と続くが、順次第1
図に従って説明する。
く第1区間〉 90’高周波パルヌRF  を第1の傾斜磁場Gz(/
 )と共に加える。第2及び第3の傾斜磁、S= [)
X及びGYは零である。これにより、静磁場中の物体の
おる厚さの断層面中の核スピンが、高周波パルスの周波
数に依存して、ヌライヌ部分と1−2てEF的に励起さ
れる。断層面の厚ζは高周波パルスの帯域@またはGz
(′ゝの振幅を変化させることによシ、変えることがで
きる。
〈第2区間〉 励起されたスピンの2方向の位相の乱れを補償するため
に、Gz磁場を反転する。この時、図の面、iii[、
B (斜線部)についてA=Bとすることは公知の通シ
である。これについては例えば、フィリップス・テクニ
カル・レビュー(Ph1lipsTechnical 
Review) 、 / 9 g j /ざヶ年第4t
/巻第3号においてビー・アール・ローチャー(P、R
Locher)が「プロトンN M R断層撮影(Pr
otonNMRTomography )Jと題して発
表している。
また、後の第q区間で第2の傾斜磁場Gx””の存在下
にスピンエコー信号5cx)を観測するために、読み出
し用の第2の傾斜磁場()x   (これは一般にX方
向成分の周波数変調用の傾斜磁場をも形成する)を印加
する。さらに、X方向成分の位相変調用の第3の傾斜磁
場Gy(J)を印加する。
〈第3区間〉 スピンエコー信号S を発生させるために、9θ0パル
ヌRF   のヒータから7時間後に/ t 0′高周
波パルヌRF’  を印加する。
〈第弘区間〉 第2の傾斜磁場aX  の存在の下に、第1のスピンエ
コー信号S(ゝを観測する。この信号s(4′)観測中
は傾斜磁4場は一定値を有するGxc&)のみが印加さ
れる。上記スピンエコー信号S(ゝの吸収成分の最大値
は/にO0パルヌRF(j)を印加する時刻から7時間
後に観測される。第2の傾斜磁場Gxに対して、図の斜
線部分の面積αとβは等しい。
〈第S区間〉 第2の傾斜磁場GX(4′)を反転した傾斜磁場0y(
r)を印加し、第2のスピンエコー信号S(″を得る。
このとき、Gx  とGx   の振幅を等しくする。
受信信号S の吸収成分のピーク時刻はスピンエコー信
号Fl  り吸収成分のピーク時刻よシΔT時間遅L′
、。なお、図の斜線部の面積rとδは等しこの後、07
秒〜j秒程度の緩和(回復)時間を設ける。緩和時間を
経過後、再び核スピンを励起する。
この様忙して、上記パルスシーケンスを例えば236回
繰り返す。そして、各パルスシーケンスにおいて、第3
の傾斜磁場Gy(J)を破線で示す如く等差的に変化さ
せることによシ、画像を構成する。この場合、256個
の第1のスピンエコー信号s (4’ )によ)同相画
像、256個の第2のスピンエコー信号S によシ逆相
画像を構成する。なお、逆相画像を構成する場合、逆相
傾斜磁場C)xの符号が反転しているため、第2の傾斜
磁場方向に画像を反転しておく。
また、ΔTを以下の如く選ぶことにより、第二の画像は
プロトンの核磁気共鳴画像の場合、水と脂質のスピン密
度の差の分布像を得ることができる。即ち、水と脂質の
共鳴角周波数の差をΔωとすると π=Δω曹ΔT したがって、 とすれば、水と脂質のスピンは互いに逆位相の下で、周
波数変調される。第1の画像は従来の水と脂質のスピン
密度の和に関する分布像であシ、同相画像と逆相画像の
対応する画素間の和にょシ、水のみの分布画像、前記画
素間の差により脂質のみの分布画像を得ることができる
次に、本発明の第2の実施例について、第2図のパルス
シーケンスを用いて説明する。第1の実施例と異なるの
は、読み出し用の第2の傾斜磁場Ckxの印加法である
ので、この部分について説明する(傾斜磁場Gz、Gy
については第1図と同様であるので省略する)。
/ K O”パルスRF  印加後、第2の傾斜磁場(
)Xを印加し、その後反転して第2のスピンエコー信号
S(″を傾斜磁場0 x(2)の存在下で受信する。そ
の後、再び第2の傾斜磁場Gxを反転し、傾斜磁場Gx
(ゝの存在下で第1のスピンエコー信号s(ゝを得る。
そして、この場合、傾斜磁場Gx(′)とGx(ゝの振
幅を等しくする。さらに、第2の傾斜磁場C)xの反転
時刻を調整して、スピンエコー信号S(4′ゝの吸収成
分のピーク時刻を/ざo0パルヌRF(J )から7時
間後に予測する。そして、スピンエコー信号S の吸収
成分のピーク時刻をスピンエコー信号S のピーク時刻
よシ前記ΔT一時間先行させる。この様にしてスピンエ
コー信号S 及びS(″に対して前記の第1の実施例で
説明した手順で映像化すればよい。なお、第2図の斜線
部の面積aとす、cとdはそれぞれ相等しい。
上記第7及び第2の実施例では読み出し用の傾斜磁場C
)xを反転して、第2のスピンエコー信号を受信したが
、7つの/ t 00パルスを追加し且つ所定のタイミ
ングで印加することによシ、同様の効果を得ることもで
きる。
即ち、f、、y図に示す如く、第1の/ g Ooパル
スRF(J)と第2の7ざθ0パルスRF  との時間
間隔を、デジ0パルヌRF(′ゝのピーク時刻と第1の
180°パルスRF(2)との時間間隔τの2倍(2τ
)よシコー信号S の吸収成分のピーク時刻と第2のス
ピンエコー信号S の吸収成分のピーク時刻との時間間
隔を909パルヌRp (/ )のピーク時刻と第1の
スピンエコー信号S の吸収成分のピーク時刻との時間
間隔コτに等しくなる様に信号読み出し用の傾斜磁場を
印加してもよい。
この場合、2つの/ ff 00パルスRF  及びR
F(t )のキャリア位相は9θ0パルヌRF  のキ
ャリア位相と?θ°ずらせて、/ざ0°パルスの不完全
さによる信号の減衰を避けるための公知の方法を用いる
これについては1例えば、レビュー・オプ・サイエンテ
ィフィック・イ/スツルメンツ(The Review
of 5cientific Instruments
 ) 、 / 9 !r l:年第2q巻第S号第65
g−697頁にニス・メイプーム(S、Meiboom
 )等が既に発表している。ただし、第2、のスピンエ
コー信号S により構成される逆相画像においては位相
変調方向に画像を反転させる必要がある。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る核磁気共鳴映像法によれ
ば、? 06高周波パルスと、第1又は/及び第2の高
周波パルスとを用いて1回の緩和時間内で第1及び第2
のスピンエコー信号を受信し、これに基づいて同相及び
逆相画像構成するようKしたので、従来の核磁気共鳴映
像法の約半分の測定時間で脂質強調画像を構成できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による核磁気共鳴(NMR
)映像法を説明するためのパルスシーケンス図、 第2図はこの発明の別の実施例による核磁気共鳴映像法
を説明するためのパルスシーケンス図、第3図はこの発
明の更に別の実施例による核磁気共鳴映像法を説明する
ためのパルスシーケンス図、 第ダ図はこの発明及び従来技術による核磁気共鳴映像法
の双方を使用することができる一般的な核磁気共鳴装置
を示すブロック図、そして、第5図は従来の核磁気共鳴
映像法を説明するためのジ−タンス図、である。 図中、(1)は磁石、(2)は被測定体、(、?)は高
周波コイル、(II)は送受信器、(5)は傾斜磁場コ
第1図 □時間 第2図 第4図 +:m石 2:被λり定休 3:高周波コイル 4°送受信墨 第3図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)静磁場中の被測定物体のある体積中の核スピンを
    90°高周波パルスで励起し、その後180°高周波パ
    ルスを用いて前記核スピンを再結像させて第1のスピン
    エコー信号を受信する核磁気共鳴映像法において、化学
    シフトの異なる2種のスピンの位相が逆位相になる時刻
    に第2のスピンエコー信号の吸収成分のピークを受信す
    るステップを備え、前記第1及び第2のスピンエコー信
    号から同相及び逆相画像を構成することを特徴とする核
    磁気共鳴映像法。
  2. (2)前記第2のスピンエコー信号を受信するステップ
    が、読み出し用傾斜磁場を反転してスピンを再結像させ
    るステップから成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180°高周波パルスのキャリア位相は、前
    記90°高周波パルスのキャリア位相と90°ずれてい
    る特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の核磁気共鳴
    映像法。
  4. (4)前記第1のスピンエコー信号は、前記90°高周
    波パルスのピーク時刻と前記180°高周波パルスとの
    時間間隔だけ前記180°高周波パルスから間隔を置い
    て受信され、前記第2のスピンエコー信号は、前記第1
    のスピンエコー信号の受信から前記2種のスピンの位相
    が逆位相になる時間だけ経過した時刻に受信される特許
    請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の核磁気
    共鳴映像法。
  5. (5)前記第1のスピンエコー信号は、前記90°高周
    波パルスのピーク時刻と前記180°高周波パルスとの
    時間間隔だけ前記180°高周波パルスから間隔を置い
    て受信され、前記第2のスピンエコー信号は前記第2の
    スピンエコー信号の受信から前記2種のスピンの位相が
    逆位相になる時間だけ先行した時刻に受信される特許請
    求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の核磁気共
    鳴映像法。
  6. (6)前記第2のスピンエコー信号を受信するスチップ
    が別の180°高周波パルスを印加するステップを含み
    、両前記180°高周波パルスの時間間隔を、前記90
    °高周波パルスのピーク時刻と前記180°高周波パル
    スとの時間間隔の2倍より所定時間先行させ、前記第1
    のスピンエコー信号の吸収成分のピーク時刻と第2のス
    ピンエコー信号の吸収成分のピーク時刻との時間間隔を
    前記90°高周波パルスのピーク時刻と前記第1のスピ
    ンエコー信号の吸収成分のピーク時刻との時間間隔に等
    しくなるように前記信号読み出し用の傾斜磁場を印加し
    た特許請求の範囲第2項記載の核磁気共鳴映像法。
  7. (7)前記核スピンを励起するときには第1の傾斜磁場
    を同時に印加し、その後、読み出し用の傾斜磁場及び位
    相変調用の第3の傾斜磁場を印加する特許請求の範囲第
    1項に記載の核磁気共鳴映像法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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