JPS6288948A - 核磁気共鳴を用いた計測方法 - Google Patents

核磁気共鳴を用いた計測方法

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JPS6288948A
JPS6288948A JP60228679A JP22867985A JPS6288948A JP S6288948 A JPS6288948 A JP S6288948A JP 60228679 A JP60228679 A JP 60228679A JP 22867985 A JP22867985 A JP 22867985A JP S6288948 A JPS6288948 A JP S6288948A
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JP
Japan
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magnetic field
signal
gradient
field gradient
spin
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Pending
Application number
JP60228679A
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English (en)
Inventor
Shigeru Matsui
茂 松井
Kensuke Sekihara
謙介 関原
Hideki Kono
秀樹 河野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、磁気共鳴を用いた測定方法に係り、特にスピ
ンの空間分布をfllll定するに好適なスピンマツピ
ング法に関する。
〔発明の背景〕
ンストラクション(Projection recon
struction)法及びフーリエ・ズーグマトグラ
フイ(FourierZeuHmatography)
法(A、 Kumar、D、Welti、and R,
R。
Ern5t:J、Magn、Re5on、 8 、69
 、 1975 )の2種である。前者は英国誌「ネイ
チャJ  (Nature)第242巻第190頁(1
973年)に紹介され、また後者は米国誌「ジャーナル
・オブマクネテイク・レゾナンスJ (J、 Magn
etiCResonance)第18巻、第69頁(1
975年)に紹介されている。これらの方法の測定の第
iJ!に理はいずれも、スピン分布をある特定の方向に
投影するということである。すなわち、1回の測定中磁
場勾配の方向は固定されている。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、1回の測定中にmq勾配の方向を回転
させながら測定を行うという、全く新しいスピンマツピ
ング法を提供することにある。
〔発明の概要〕
2次元のスピンマツピングを例にとって述べる。
均一な静磁場の中におかれた対象物体のスピン横磁化が
時刻t−0でl曽備されていると仮定する。
この時、角速度Waで回転するベクトル磁場勾配G、 
(t、) =G (u coqωt+j sjnωt)
、を印加しなからfL)18111されるスピン信号M
(し)はとなる。ここでρ(x、y)はスピン分布、γ
はスピンの磁気回転化である。次式により位相空間(k
x、 ky)を仮定すると k X (t、) = −coワ(ωat)ωG ky(t)=−qin(ωat) ω G 信号は M (kx 、ky)=Z7’p (x+y)e x 
p [1(xky+y−−−k x))dxdyωG となる。上式は、位相空間において、時刻1.における
信号の位相座標は((γG/ωc−kx(t)詠ッ(1
))]で表わされることを示している。したがって、信
号の位相空間における軌跡は、[(γG/ωG、0)に
中心を持つ半径γG/ωGの円となることになる。この
ことは次のことを示唆している。すなわち、もし上記の
円の中心が適当な方法により位相空間の中心に平行移動
できたならば、測定された信号は直接2位相原点につい
て対称な円形の位相情報を与える。そのような平行移動
は簡単に実現できる。磁場勾配の強度Gあるいは回転の
速度ωGあるいはその両者を適切に変化させることによ
り円の半径を変化させて測定を行えば、最終的に位相原
点を中心とする同心円状の位相情報を得ることができる
。このようにして得られた全情報は、従来のプロジェク
ション・リコンストラクション法において得られる全情
報と同一である。したがって、得られた情報を直径方向
にフーリエ変換し、逆投影すればスピン分布を得ること
ができる。ただし全円周の代わりに半円周のみ測定して
も情報は失なわれない。本方法においては、ある特定の
位相円に対してスピン分布を投影されることから、本方
法は位相空間におけるプロジエクションリコンストラク
ション法と呼ぶことができる。また、本方法の最も大き
な特徴は、直径の長い円信号は従来のプロジェクション
・リコンストラクション法において測定される一連の自
由誘導減衰信号(free 1nduction de
caysignal)尾の部分のみを集めたものとなっ
ていることである。このことにより種々の有用性が生ま
れろ。ここでは2次元スピンマツピングを例として述べ
たが、3次元スピンマツピングも本方法のi1+11定
原理は容易に適用できる。
〔発明の実施例〕 以下1本発明の実施例の構成及び動作の説明を行う。第
1図に本装置のブロックダイアグラムを示す。本装置は
CPU11の管理のもとに動作するシーケンサ−12,
送信系13.受信系14゜磁場勾配発生系16.及び信
号処理系17と静磁場発生磁石15から成る6静磁場発
生磁石15は対象物体20がおかれる空間に均一の静磁
場H。
を発生する6シーケンサーは本発明の方式に必要な種々
の命令を各装置に送る。送信系は高周波発振器131.
変調器132.高周波増量器133を含み、命令に従っ
て振幅変調等を行った高周波パルスが高周波コイル13
4に供給されることにより高周波磁場(Hl)が対象物
体20に印加される。磁場勾配発生系は、x、y、zの
3方向に巻かれた勾配磁場コイル160と、それぞれの
コイルのドライバー161とから成り、シーケンサ−の
命令に従って磁場強度に上記3方向の勾配をつける6以
下、このように発生されるX方向、X方向、Z方向の磁
場勾配をそれぞれGx、Gy、Gzと印す。これらの磁
場印加による応答は前述のコイル134を通じて受信系
14にて受信される。受信系は増幅器141、位相検波
器142.A/D変換器143を有し、シーケンサ−1
2の命令によるタイミングでサンプリングされたデータ
が信号処理系に送られる。信号処理系17ではフーリエ
変換及び像再閘成等の処理を行い、信号強度分布、ある
いは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画
像化し例えばCRTディスプレイ+71に表示する。
第2図に、本発明の実施例中で最も基本的な甜定法によ
る対象物本のある断面のスピン分布81す定パルスシー
ケンスを示す。第2図にて、(a)は高周波磁場(ただ
しそのエンベロープの片側の波形を示す)(b)、(c
)、(d)はそれぞれ2゜XvV方向の磁場勾配、(e
)は信号のサンプリングの期間を示す。なお、図中、磁
場勾配GK、 Gyの発生波形中に一点鎖線で示した部
分は、磁場勾配のスイッチング時間が有限であることを
補償するために発生するダミー磁場勾配である。装置が
理想的応答をするならば、このダミー磁場勾配の発生を
行わず実線で示した如き磁場勾配のパターンを用いれば
良い。したがってまず簡弔のために実線で示した理想的
シーケンスを用いて説明を行う。
まず、スピン横磁化信号を準備するためよく知られてい
る90°−1,80’高周波パルス励起を行う。すなわ
ち、磁場勾配G7を発生している状態で、aに示す周波
数制限された90’高周波パルスを印加し、対象物体の
特定のスライス内のスピンを励起する。パルスaにピー
クから時間2が経過する時、bに示す1000高周波パ
ルスを印加してスピンの向きを反転する。これにより再
び時間2が経過した時点(1=π/2ωG)までにスピ
ンの横磁化信号が準備される。Gx、Gyの発生を行わ
ず、かつ静磁場HOが完全に均一であると仮定するとt
=π/2ωGの時点では信号の位相座標は(0,0)で
ある。実際には第2図(b)に示すように1=0の時点
からQ y = G sinで示されるX方向磁場勾配
が印加される。さらにt=π/2ω の時点からは で示されるX方向磁場勾配が印加され、この間に信号の
サンプリングが成される。したがってサン令 プリングの期間中は矛成磁場勾配は半径G角速度ωGで
回転する。この測定を位相空間(k、、 ky)で考え
ると、第3図(a)に示したようにGyのみを印加した
時間内(t=0からもt=π/2ωGまで)に信号の位
相座標はに、411上をに、=γG/(alQまで並信
(translation: T )する6その後、磁
場勾配の回転中には、信号の位相座標は、原点を中心と
する半径γG/ωGの円上に軌跡を描く。
(rotation: R)このようにして円軌跡−ヒ
の位相情報を測定できる。
以上が、本発明の基本的なシーケンスであり、被検体の
スピン定度の分布の4(す定には1回転するm場勾配の
回転半径Gまたは角速度ωG変えながら上記した第2図
の計測シーケンスをくり返し、もって第3図(b)に示
すような等間隔な同心円状の位相情報を得る。例えば、
第2図のGをG。
から順次G o / nずつ小さくして計81すをくり
返すと、第3図(b)の外側の円周上の位相情報から順
次得られる。ωGを順次大きくして計t1qをくり返し
ても同様であり、G、ωGの双方を変更しても良い。な
お1回の計測について、第2図に破線で示すように磁場
勾配の回転を連続的に複数同行い、各回転周期内のサン
プリング信号を加算することにより高精度の計測を行う
こともできる。
さらに第2図において、一点鎖線で示すような正弦、余
弦波にそった波形の磁場勾配の印加を行えば磁場勾配G
x、Gyをt=o、t=π/2c、+aにて急激に立上
げる必要がなく、しかも実線による磁場勾配と等価な結
果が得られる。
以上の計測シーケンスのくり返しで得られた同心円上の
位相情報は従来のプロジェクション・リコンストラクシ
ョン法のシーケンスで複数回の計測を行なって得られた
情報と等価である。したがって第1図の信号処理系17
にて画像再構成処理を行い、対象体のスピン分布像を得
ることができる。この画像再構成の一方法は、第3図(
b)の位相空間上の同心円上に分布するデータを直径方
向にフーリエ変換し、逆投影後、2次元画像に変換する
方法である。逆投影の投影数は各測定における信号サン
プリング数により決定されるので、このサンプリング数
を増やすことにより投影数を任意に増大させろことが可
能である。また別の方法では、2次元補間法により位相
空間上で第3図(b)の同心円上に益ぶデータから直交
座標点データを求め、2次元フーリエ変換により像を求
めることができる。
以」−に述べた第1の実施例では、スピン分布をセ 得るのにスピンの励楳−計?ll1lのシーケンスの複
数回のくり返しが必要である。しかしながら、1回々 のスピン励起の後、GあるいはωGを次洗に、変化させ
ながら、位相空間における並進と磁場勾配の回転をくり
返せば、1回の連続したシーケンスでスピン分布の全情
報を得ることができ計泪り時間を大幅に短縮できる。
第4図(a)〜(e)に示すのはそのひとつの実施例の
シーケンスであり、それぞれ第2図の(a)〜(e)と
対応する部分の波形を示す。磁場勾配G K 、 G 
yの波形中一点鎖線で示すのは、ここにおいても磁場勾
配のスイッチング時間が有限であることを補償するため
の波形であり、これにより実線で示す磁場勾配の波形に
よりと等価な、スピンマツピングが連続的な磁場勾配の
価の変化により可能である。
この実施例では、t = 3 x / 2ωGの時点ま
でのシーケンスは第2図の実施例と全く同じである。
すなわち、90°高周波パルス、180°高周波パルス
により横磁化信号が準備され、t=π/2ωGまでのG
アの印加により、信号の位相座標は位相空間のkx軸上
をk x =−γG/ωGまで並進する。t=π/2ω
Gからt=3π/2ωGまではンプリングがなされる。
したがって信号は位相空間で半径γG/ωGの円周上を
172回転することになる。その後のt、 = 2π/
ωGの期間ではG31z+ はゼロとなり、Gyのみ上を関数により引き続き印加さ
れるので信号はに、軸上を並進して原点まで戻る。
以後は上記G x g G yの大きさGを順次変更し
ながら上記シーケンスをくり返す。すなわち、信号の並
進−回転−並進が、回転の半径を変えながらくり返され
、回転1cII間中の信号がサンプリングされる。
第5図はさらに別の実施例を示し、第4図にてGを変更
したのに代えてωGを変換して並進−回転−並進のくの
返しを行うものである。G、ωGの双方を変化させても
良いことはもちろんである。
これらの実施例では、核スピンの1回の励起による連続
したシーケンスにより、位相空間で半径の異なる半円周
上の信号が得られる。したがって第2図の実施例で説明
したと同様な半径方向のフーリエ変換を行い、逆投影演
算を行うことによりスピン分布像か得られる。しかもデ
ータ計測のための時間は著るしく短縮される。
なお、これらの実施例においてはスピンの励起から計測
終了までの時間中のスピンの横捻和の効果の混入が間起
となる場合がある。ただし、第4図、第5図の例ともに
、H1’l定時間を可能な限り短くするために各回転を
半回転にしてこの問題をさけている。もちろん、このよ
うな連続的な計41すの場合でも並進一回転−11f進
の各回転を例えば]回5図にも示されでるように、連続
測定を、直径の長い円から短い円へと順番に行えば、T
2による緩和効果は、一種のバイパスフィルターとして
働き、逆投影の際必要なデコンボリューション(dec
onvolution)を行わなくても良質の画像を得
ることができる。
さらに、第4図、第5図の実施例のごとく、1回のスピ
ン励起により全位相情を連続して計測するのでなく、複
数回に分割して計測しても良い。
すなわち、1回のスピン励起の後、GもしくはωGの変
更により複数本の円周上のデータの計測し、さらにスピ
ン励磁−複数本の円周上のデータの計?ll’lとの何
回かのくり返しにより必要な全位相情報を得るものであ
るにの方法によれば、Tz緩和(横緩和)の効果の混入
が更に転減され、また第2図、第3図にて説明した実施
例と比べれば計測時間が短縮される。
第6図は更に別の実施例を示す。これは例えばジャーナ
ル・オフ・アプライド・フィジックスC,7−of A
pplied Physj、cq)第47巻、3709
頁(1976年)に紹介されているステディ・ステイト
・フリー・ブリセション(Steady−5tate 
freeprecession)法と本発明の方法を組
み合わせたものである。すなわち1周期的に振動する磁
場勾配Gzの印加とともに、−回ごとに位相が反転する
高周波磁場パルスを複数回印加する。磁場勾配Gx、G
yについてはG及びωGを固定して周期的印加を行ない
位相空間の並進一回転をくり返し。
回転中のサンプリングデータを高速加算する。
東にGのみを変化させて同様の測定を行なえばよい。こ
の方法では1通常ステディ・ステート・フリー・ブリセ
ション法にて問題となる。高周波パルス直後の受信器飽
和の問題が全くない。
〔発明の効果〕
上述のごとく本発明によれば、位相空間における投影と
いう全く新しい測定原理によるスピンマツピングが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を実施する装置の構成を示す。第2図
は、本発明のスピンマツピング測定に用いる最も基本的
なパルス系列の例を示す。第3図は、第2図における測
定の位相空間において表わしたもの。第4図及び第5図
は、それぞれ本発明の別の実施例である。超高速スピン
マツピング川パルスシーケンスを示す。第6図は更に別
の実施例のパルスシーケンスを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、均一の静磁場中におかれた被検体の所望の領域の横
    磁化信号を準循する第1の過程、所定方向の磁場勾配の
    発生により位相空間上で信号を位相原点から並進させる
    第2の過程、及び回転する磁場勾配の発生により位相空
    間上で信号を回転させながら計測する第3の過程を含む
    核磁気共鳴を用いた測定方法。 2、前記第3の過程における回転を連続して複数回行な
    い、計測される信号を回転ごとに加算することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の核磁気共鳴を用いた
    測定方法。 3、前記磁場勾配の強度、回転角速度の少なくともいず
    れか一方を順次変更しながら前記第1〜第3の過程をく
    り返すことにより複数の同心円上の信号を計測する特許
    請求の範囲第1項に記載の核磁気共鳴を用いた計測方法
    。 4、前記第1の過程の後に前記磁場勾配の強度もしくは
    回転角速度を変更しながら前記第2、第3の過程を連続
    してくり返し行い、もつて複数の同心円上の信号を計測
    する特許請求の範囲第1項に記載の核磁気共鳴を用いた
    測定方法。 5、前記第3の過程における信号の回転は位相空間上で
    1/2回転であることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項に記載の核磁気共鳴を用いた測定方法。 6、前記第2、第3の過程のくり返しにより位相空間で
    の外側の円周上の信号側から順次計測を行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第4項に記載の核磁気共鳴を用い
    た測定方法。
JP60228679A 1985-10-16 1985-10-16 核磁気共鳴を用いた計測方法 Pending JPS6288948A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486951A (en) * 1987-07-27 1989-03-31 Gen Electric Multi-dimensional selective nmr-exciting method using single rf pulse
JP2015027460A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 磁気共鳴制御シーケンスの決定

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