JPS6288949A - Measuring method for magnetism distribution using nuclear magnetic resonance - Google Patents

Measuring method for magnetism distribution using nuclear magnetic resonance

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JPS6288949A
JPS6288949A JP60228687A JP22868785A JPS6288949A JP S6288949 A JPS6288949 A JP S6288949A JP 60228687 A JP60228687 A JP 60228687A JP 22868785 A JP22868785 A JP 22868785A JP S6288949 A JPS6288949 A JP S6288949A
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Abstract

PURPOSE:To reconstitute an image at a high speed by generating a lateral magnetism signal for a desired area of a sample placed in a uniform magnetostatic field, applying a slanting magnetic field generated by the combination of a sine or consine wave function, and taking a measurement. CONSTITUTION:A magnetostatic field is produced by an electromagnetic 1 and a coil 3 detects a signal generated by the object body 2 while establishing a high frequency magnetic field. Slanting magnetic field producing coils 4X, 4Y, and 5 produce slanting magnetic fields in an X, a Y, and a Z direction and those magnetic fields vary in intensity according to commands from an object capacity measuring instrument 11. The high frequency magnetic field which excites nuclear spins of the body 2 is produced by modulating a high frequency wave generated by a synthesizer 12 and supplying the modulated wave to the coil 13. The lateral magnetism signal is obtained by applying a 90 deg. and a -180 deg. high frequency pulse and the slanting magnetic field in the Z direction and the coil 3 generates a magnetism signal indicating the spin density distribution of the body 2 by being applied with the X-directional or Y- directional slanting magnetic field of a sine or cosine wave function, thereby reconstituting a magnetism distribution image at a high speed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴を用い、対象物体中の該スピン分布
、緩和時間分布など(以下磁化分布と呼ぶ)を非破壊的
に求める検査装置に係り、特に対象の分布を高速で画像
とする装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention provides an inspection device for non-destructively determining the spin distribution, relaxation time distribution, etc. (hereinafter referred to as magnetization distribution) in a target object using nuclear magnetic resonance. In particular, the present invention relates to a device that quickly images the distribution of an object.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

本発明に最も近い公知技術としては、例えはジャーナル
・オブ・ブイジックス・シー(J、 Phys。
The known technology closest to the present invention is, for example, Journal of Phys.

C)、ソリッド・ステイI−・ンイジックス(Soli
dState Phys、 )第10巻、第55〜58
頁に紹介されているP、マンスフイールド氏提案のエコ
ープラナ−法がある。この方法を実現するための典型的
なRT−’および傾斜磁界の印加タイミングを第1図に
示す。図はZ軸に垂直な断面を選択し計泪すする場合の
シーケンスであり、図中Gyのように、1方向に定常的
に印加する傾斜磁界、及び図中Gxのようにこれと直角
方向に振動する傾斜磁界を印加することによりスピン分
布を測定する。この方法では大振幅かつ高速の傾斜磁場
の切り変えが必要であるが、原理的には1回の90°パ
ルス印加により8111定されるNMR信号を用い像を
構成できる。
C), Solid Stay I-Nijix (Soli
dState Phys, ) Volume 10, Nos. 55-58
There is an echo planar method proposed by Mr. P. Mansfield, which is introduced on page 1. Typical RT-' and gradient magnetic field application timings for realizing this method are shown in FIG. The figure shows the sequence for selecting and measuring a cross section perpendicular to the Z-axis, where Gy in the figure is a gradient magnetic field that is constantly applied in one direction, and Gx in the figure is a gradient magnetic field that is perpendicular to this. The spin distribution is measured by applying an oscillating gradient magnetic field. Although this method requires switching the gradient magnetic field with large amplitude and high speed, in principle, an image can be constructed using NMR signals determined by 8111 by applying a 90° pulse once.

しかし、特別な後処理を行わない限り、振動する傾斜磁
界の撮動波形として、矩形波を用いなければならず、こ
れはこの傾斜磁界発生用電源に対して大きな負担となり
、また、大きな周波数が必要とされる場合、傾斜磁場発
生用コイルも特別な工夫を必要とする。
However, unless special post-processing is performed, a rectangular wave must be used as the imaging waveform of the oscillating gradient magnetic field, which places a heavy burden on the power source for generating the gradient magnetic field, and also requires a large frequency. If required, the gradient magnetic field generating coils also require special modifications.

〔発明の目的〕 本発明の目的は、核磁気共鳴を用い、対象物体中の磁化
分布を非破壊的に求める検査装置において、矩形的な傾
斜磁場を切り変えを用いずに、正弦波的な周期波形を用
いることにより、1)′6速で画像再構成に必要なデー
タを敗り込むことのできる装置6を提供することにある
[Object of the Invention] An object of the present invention is to use nuclear magnetic resonance to non-destructively determine the magnetization distribution in a target object, in which a rectangular gradient magnetic field is generated in a sinusoidal manner without switching. By using periodic waveforms, the following objects are provided: 1) A device 6 capable of inputting data necessary for image reconstruction at a speed of 6'.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

2次元イメージングを仮定し、画像面を(χ+ y )
面とする。傾斜磁場を Gy(t)=Gosinωt +GO(11tcosω
tと駆動すると、得られる詠磁気共鳴信号は、5(t)
=、fp(x+y)exp  l:1y(Gt  (x
cosωも+ysinωt)  3コdxdyとなる。
Assuming two-dimensional imaging, the image plane is (χ + y)
Make it a face. The gradient magnetic field is Gy(t)=Gosinωt +GO(11tcosω
When driven with t, the obtained magnetic resonance signal is 5(t)
=, fp(x+y)exp l:1y(Gt(x
cosω is also +ysinωt) 3 dxdy.

上式から得られるデータ列はρ(x、y)の空間周波数
領域を第2図に示すごとく螺線状にサンプリングしたも
のになる。このフーリエ領域のスパイラルサンプリング
については、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾ
ナンス(Journalof magnetic re
sonance)誌、第54巻、338−343頁(1
983年)の中で示唆されているが、上記文献には、像
再生手法などの方法に関する示唆以上の議論は行われて
いない。
The data string obtained from the above equation is obtained by sampling the spatial frequency region of ρ(x, y) in a spiral manner as shown in FIG. This spiral sampling in the Fourier domain is described in the Journal of Magnetic Resonance.
sonance), Vol. 54, pp. 338-343 (1
983), however, the above-mentioned document does not include any discussion beyond suggestions regarding methods such as image reconstruction techniques.

本発明は、螺線状に測定されたデータに刻する像再生手
法、この像再生を適用するためのデータ計測法および像
再生手法から導かれる傾斜磁場パl勅に対して負担の少
ないデータ1ll11定法を特徴とする。
The present invention provides an image reconstruction method that inscribes spirally measured data, a data measurement method for applying this image reconstruction, and a data measurement method that is less burdensome to gradient magnetic field parameters derived from the image reconstruction method. Characterized by the fixed method.

ます像再成について説明する。信号計&lIIのサンプ
リング間隔、すなわち、」も体的には計?1lllされ
た信号をディジタル化して計算機に与えるA n g換
器のサンプリング間隔Δtを。
The image reconstruction will be explained. Is the sampling interval of the signal meter & lII, that is, physically the total? The sampling interval Δt of the A n g converter which digitizes the converted signal and provides it to the computer.

となるようにえらぶと、第2図に示されるごとく、k8
軸と角度θをなす直線上に等間隔で測定点が゛ならぶよ
うになる。(同図中ではサンプリング点を丸印で示す。
As shown in Figure 2, k8
Measurement points are lined up at equal intervals on a straight line that makes an angle θ with the axis. (In the figure, sampling points are indicated by circles.

) これらの直線を螺線が交差する時刻は、ω      
 ω で表わされる。(L)式に代入すると s (t n)=、fp (x e y) exp[i
 y (Gotn ’(xcosθ+ysjnθ) )
]dxdyとなる。tn′を連続変数とみなし、t6と
表記すると。
) The time when the spiral intersects these straight lines is ω
It is expressed as ω. Substituting into equation (L), s (t n)=, fp (x e y) exp[i
y (Gotn'(xcosθ+ysjnθ))
]dxdy. If we consider tn' to be a continuous variable and write it as t6.

S (t’ )=< 1 +sgn  (t −” )
)J”/l (XI  y)  expcy (Gnt
、6(xcoSO+ y Sinθ))]dxdy  
           (3)ここで sgn(t)=    1   t>0−1  to。
S (t') = < 1 + sgn (t -")
)J”/l (XI y) expcy (Gnt
, 6(xcoSO+ySinθ))]dxdy
(3) where sgn(t)=1 t>0-1 to.

である。ここでS (t’)は、第2図において、角度
りであるような動径上にならんだデータ群を指す。以後
t#に関する演算を行うことは、ラセン上のデータをθ
の異なる動径上のデータ群にグループ分けしたことにな
る。このことを明確にするために、角度Oなる動径上の
データを、 5a(t )と表記する。(3)式の両辺
のフーリエ変換をとると、 π↑ ここで、串はコンボリューションを意味する。またPe
 (f)=J−p (x+ y )δ(f −−Go(
xcos 02π +ysinθ))dxdy           (5
)であり、このPθ(f)は周波数軸ヒに与えられたρ
(x*y)のO方向の射影である。(:3)および(4
)式により、 2+111! P、 (f )= RQ (c’ ζ(s、(t’)l
 )  (6)式を得る。したがって、(6)式より角
度0の射影を求め、0〜360″のP (f)からρ(
x、y)を再構成する。
It is. Here, S (t') in FIG. 2 refers to a data group arranged on a radius vector that is an angle. From now on, performing calculations regarding t# means converting the data on the helix into θ
This means that the data are grouped into data groups on different radius vectors. To make this clear, data on the radius vector of angle O is expressed as 5a(t). Taking the Fourier transform of both sides of equation (3), we get π↑ Here, the skewer means convolution. Also Pe
(f)=J−p(x+y)δ(f−−Go(
xcos 02π +ysinθ))dxdy (5
), and this Pθ(f) is ρ given to the frequency axis
This is a projection of (x*y) in the O direction. (:3) and (4
) formula, 2+111! P, (f) = RQ (c' ζ(s, (t')l
) Obtain equation (6). Therefore, the projection at angle 0 is obtained from equation (6), and from P (f) of 0 to 360'', ρ(
x, y).

再構成は以下の様に行う。Reconstruction is performed as follows.

P#(f)をfに関してフーリエ変換する。これを1r
a(R)と表記すると。
Fourier transform P#(f) with respect to f. 1r of this
It is written as a(R).

F*(R)=J”’P#(f)e”lH’df   (
6L)となり、このFlI(R)に対して、以ドの様な
計算を行えばρ(x、y)を再生できる。すなわち、+
ysinO)] RdRd fl       (6−
2)である。ところで1通常(6−2)式の計算は2つ
に分けて行われる。すなわち、 をます計算し、 を求めろ方法である。ここで特に(6−4)式の演算は
逆投影と呼ばれている。ここで、(6)。
F*(R)=J"'P#(f)e"lH'df (
6L), and by performing the following calculation on this FlI(R), ρ(x, y) can be reproduced. That is, +
ysinO)] RdRd fl (6-
2). By the way, 1. The calculation of equation (6-2) is usually performed in two parts. In other words, the method is to calculate and find . In particular, the calculation of equation (6-4) is called back projection. Here, (6).

としてもW、(u)を求めることができる。この(6−
5)式を用いる方法は、スパイラル上のデータを各角度
の動径上のデータにグループ分けした後、動径方向へ重
みづけの後フーリエ変換し。
Even if W, (u) can be obtained. This (6-
The method using formula 5) groups the data on the spiral into data on the radius vector of each angle, then weights it in the radial direction and then performs Fourier transformation.

We(u)を直接求める方法であり、(6)、(e −
1)s(6−3)式を用いる方法に比ベフーリエ変換の
計算を1角度分のデータにつき2回節約できる。
This is a method to directly obtain We(u), and (6), (e −
1) Compared to the method using equation s(6-3), the calculation of BeFourier transform can be saved twice for each angle worth of data.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下1本発明の一実施例を画面により説明する。 An embodiment of the present invention will be explained below using screens.

第3図は1本発明の一実施例による核磁共鳴を用いた検
査装!i’t (以下、甲−に、「検査装置」と呼ぶ)
の概略構成図である。
Figure 3 shows an inspection device using nuclear magnetic resonance according to an embodiment of the present invention! i't (hereinafter referred to as the "inspection device")
FIG.

第3図において、1は静磁場Hoを発生させる電磁石、
2は対象物体、3は高周波磁場を発生させると同時に、
対象物体2から生ずる信号を検出するためのコイル、4
 x g 4 y+および5は、それぞれX方向、Y方
向、Z方向の傾斜磁! ’;光発生せるための傾斜磁場
発生コイルである。傾斜磁場発生コイル5としては、互
いに逆向きに電流が流れるように配線された円線輪を用
いる。6,7゜8はそれぞれ上記各傾斜磁場発生コイル
4x。
In FIG. 3, 1 is an electromagnet that generates a static magnetic field Ho;
2 is the target object, 3 is the object that generates a high frequency magnetic field, and at the same time,
a coil for detecting a signal originating from the target object 2;
x g 4 y+ and 5 are gradient magnetic fields in the X direction, Y direction, and Z direction, respectively! '; This is a gradient magnetic field generating coil for generating light. As the gradient magnetic field generating coil 5, circular wire rings are used which are wired so that currents flow in opposite directions. 6 and 7°8 are the gradient magnetic field generating coils 4x, respectively.

4y、5に電流を供給するためのV@装置である。This is a V@ device for supplying current to 4y and 5.

9は計算機、】0は静磁場発生用の1℃磁石]のための
電源、11は対象物容積計量装置である。傾斜磁場発生
コイル4x、4y、5により発生する傾斜磁場の強度は
、上記対象物容量計量′!A置11からの指令により変
化させることができる。
9 is a computer, ] 0 is a power source for a 1° C. magnet for generating a static magnetic field, and 11 is an object volume measuring device. The strength of the gradient magnetic field generated by the gradient magnetic field generating coils 4x, 4y, and 5 is determined by the above-mentioned object volume measurement'! It can be changed by a command from the A position 11.

次に本検査装置の動作を概略図に説明する。Next, the operation of this inspection device will be explained using a schematic diagram.

対象物体2の核スピンを励振する高周波磁場は、シンセ
サイザ12により発生された高周波を変調装置13で波
形整形・電力増幅し、コイル3に電流を供給することに
より発生させる。対象物体2からの信号はコイル2によ
り受信され、増幅装置14を通った後、検波器15で直
交検波され計算機9に入力される。計算機9は、信号処
理後、核スピンの密度分布、あるいは緩和時間分布に対
応する画像をCRTディスプレイ】6に表示する。
The high frequency magnetic field that excites the nuclear spins of the target object 2 is generated by shaping and power amplifying the high frequency wave generated by the synthesizer 12 with the modulator 13 and supplying current to the coil 3 . A signal from the target object 2 is received by the coil 2, passes through the amplifier 14, is subjected to orthogonal detection by the detector 15, and is input to the computer 9. After signal processing, the computer 9 displays an image corresponding to the nuclear spin density distribution or relaxation time distribution on the CRT display 6.

17は計算の途中のデータあるいは最終データを格納す
るメモリーである。
Reference numeral 17 is a memory for storing data in the middle of calculation or final data.

第4図は本発明の実施例の計測シーケンスを示し、RF
は高周波磁場波形、Gz、Gx、GyはそれぞれZy 
Xr ’/力方向傾斜磁場発形、ADは信号サンプリン
グの期間を示)−0 まず90°高周波パルスと傾斜磁場G z Q) t4
J加により、被検体の所望スライス内のスピンを耐起す
る。次に90℃高周波パルスのピークから時間τが経過
した時点で、[80°高周波パルスを印加し、これによ
り再び時間τ経過した点(t=0)でのスピンの横磁化
信号が得られるようにする。
FIG. 4 shows the measurement sequence of the embodiment of the present invention, and shows the RF
is the high frequency magnetic field waveform, Gz, Gx, Gy are each Zy
Xr'/force direction gradient magnetic field generation, AD indicates the signal sampling period) -0 First, 90° high frequency pulse and gradient magnetic field G z Q) t4
By adding J, spins within a desired slice of the subject are induced. Next, when time τ has elapsed from the peak of the 90°C high-frequency pulse, an 80° high-frequency pulse is applied, so that the transverse magnetization signal of the spin at the point where time τ has elapsed (t = 0) is obtained again. Make it.

1=0の時点から(1)式に示す波形で傾斜磁場Gx、
Gyを印加し、信号のサンプリングを開始する。
From the point in time when 1=0, the gradient magnetic field Gx, with the waveform shown in equation (1),
Apply Gy and start sampling the signal.

前に述べたごと<Ar)のサンプリング間隔Δしされた
データを とグループ分けする。すなわち、角J皮の異なる動径上
のデータごとにグループ分けする。角度O1なる動径上
のデータはbagと表記する。ここで’ a    I
n Δ 0    2  n  πし、  =  −+
  − ω             ω であり、AD = 2 tc / Mである。
As mentioned above, the data with a sampling interval Δ<Ar) are divided into groups. That is, the data on different radius vectors of the corner J skin are grouped. Data on the radius vector of angle O1 is expressed as bag. Here ' a I
n Δ 0 2 n π and = −+
− ω ω and AD = 2 tc/M.

各mについてデータ列Sθm(己”)を、nについて離
散フーリエ変換し、(6)式にしたがって、位相補正の
後、実部を取ってpg、(f)を求める。この計3)゛
を各々のmについてそれぞれ行い、各角度におけるPa
、(f)から(6−4)−(6−4)式、もしくは(6
−5)式にして説明した逆投影法により像を再構成する
For each m, the data sequence Sθm (self'') is subjected to discrete Fourier transform for n, and after phase correction according to equation (6), the real part is taken to obtain pg, (f). Performed for each m, Pa at each angle
, (f) to (6-4)-(6-4), or (6
-5) The image is reconstructed by the back projection method described in the equation.

以りのシーケンスにより、従来のエコープラナ−法のよ
うな矩形状のM斜磁場の振動を行うことなく、正弦波的
な周期波形の傾斜6J&場の印加により、被検体のスピ
ン密度分布を示す磁化分布像が得られる。なお被検体の
スピンの縦緩和時間TIの分布の効果を含む磁化分布像
(T’1強調像)を得るには、良く知られているように
90°高周波パルスの印加から所定間前に180°高周
波パルスを印加して予めスピンの反転を行い、1=0の
時点で縦緩和の効果を含んだ横磁化信号が1!)られる
の間隔でサンプリングした場合には、サンプリングされ
たデータ間の補間により予め角度Os (m=0.1.
・・・、M−1)の動径上のデータを求めてからフーリ
エ変換すれば良いに の像再生手法にはいくつかの変形手法が考えられる。ま
ず、(6)式を用いるかわりに5a(t’)に対して重
みづけを行いコンボリューション後の射影を直接求めろ
方法である。
With the above sequence, magnetization that shows the spin density distribution of the subject is obtained by applying a 6J field with a sinusoidal periodic waveform, without oscillating the rectangular M oblique magnetic field as in the conventional echo planar method. A distribution image is obtained. Note that in order to obtain a magnetization distribution image (T'1-weighted image) that includes the effect of the distribution of the longitudinal relaxation time TI of the spins of the specimen, it is well known that the 90° high-frequency pulse is °The spins are reversed in advance by applying a high-frequency pulse, and at the time when 1=0, the transverse magnetization signal including the effect of longitudinal relaxation becomes 1! ), the angle Os (m=0.1.
. . , M-1), and then performs Fourier transformation. Several modification methods can be considered for the image reconstruction method. First, instead of using equation (6), 5a(t') is weighted and the projection after convolution is directly obtained.

コンボリューションウェイトの周波数特性をψ(+、)
とすると、コンボリューション後の射影W e (f 
)は W  (f)=Re(e”””  ζ (Y(t)S、
(t’))  )       (’7)により求まる
。この(7)式は、前記(6−5)式に対応している。
The frequency characteristic of the convolution weight is ψ(+,)
Then, the projection W e (f
) is W (f)=Re(e”””ζ (Y(t)S,
(t')) ) ('7). This equation (7) corresponds to the above equation (6-5).

ここで、’P (t、 )はスピンの横緩和(T 2 
decay)の影響を考慮すれば、試料の平均的なTz
を〒2として ’f’ (t、 )ωteT2 とすることにより、横緩和の影響をある程度軽減できる
Here, 'P (t, ) is the transverse relaxation of spin (T 2
If we consider the influence of decay), the average Tz of the sample
By setting 'f' (t, )ωteT2 to 〒2, the influence of lateral relaxation can be reduced to some extent.

ところで、視野内における静磁場の不均一性を考慮する
場合、逆投影を工夫することによりこの影響を補正でき
る。以下これを説明する。
By the way, when considering the non-uniformity of the static magnetic field within the field of view, this influence can be corrected by devising back projection. This will be explained below.

視野内における静磁場の不均一性をE(x、y)とする
と、これを考慮した場合、(1)式はS’ (t )=
f/) (X q y)exp[iy (Get(xc
osωt+ysjnωt+E(x+ y)t))コdx
dy          (1)’となり、同様な導出
により、 Pa’  (f)==Re  (e”/+ζ[8’  
(tn’)コ)であり、 を得る。(3)’式はE (x t y )が射影デー
タに周波数シフトを引き起こすことを示しており、逆投
影時にh (x + y )を考慮してチー′夕を選ぶ
ことにより補正できろ。この補正について以下に説明す
る。
Let E(x, y) be the inhomogeneity of the static magnetic field within the field of view. When this is taken into consideration, equation (1) becomes S' (t) =
f/) (X q y)exp[iy (Get(xc
osωt+ysjnωt+E(x+y)t))kodx
dy (1)', and by similar derivation, Pa' (f)==Re (e''/+ζ[8'
(tn') ko), and we get . Equation (3)' shows that E (x t y ) causes a frequency shift in the projection data, which can be corrected by selecting the frequency shift in consideration of h (x + y) at the time of backprojection. This correction will be explained below.

逆投影時における像面と周波数軸の関係を第61閑に示
す6同図でfcは、視野中心における共鳴周波数である
。通常の逆投影では、図に示される通り、角度0から点
(x+y)への逆投影データは次のiBで示される周波
数位置から取られる。
The relationship between the image plane and the frequency axis at the time of back projection is shown in the 61st figure, where fc is the resonance frequency at the center of the field of view. In normal backprojection, the backprojection data from angle 0 to point (x+y) is taken from the next frequency position denoted by iB, as shown in the figure.

JR= γG(xsir+1? + ycosO)/ 
27C+f。
JR= γG(xsir+1?+ycosO)/
27C+f.

けれども、静磁場の不均一性の影q>で点(x、y)の
共鳴周波数は上式のf8ではなく、fB’=fn+fe
で与えられろfBI となる。したがって、磁場不均一
性が既知であれば、このJ11′ を逆投影の座標計算
において1口の代わりに用いることにより静磁場不均一
性の影響を補正できる。
However, the resonance frequency of the point (x, y) is not f8 in the above equation, but fB' = fn + fe due to the inhomogeneity of the static magnetic field.
It is given by fBI. Therefore, if the magnetic field inhomogeneity is known, the influence of the static magnetic field inhomogeneity can be corrected by using this J11' in place of one mouth in the back projection coordinate calculation.

さて、以ヒの説明ではO〜360°におけるP、(f)
から像再生を行う方式を説明したが、S#(tn”)と
S l++、 (t n ”’ )をつなぎ合わせてフ
ー工変換することによりp、(f)を求めれば、この場
合にはO〜180°までのPa(f)により像を再生で
きる。ただし、第2図に示される通り、56(t、n’
)v 5tray (tn”’ )とも原点付近で測定
点が不等間隔となるため、補間により等間隔データ点を
推定しなければならない。
Now, in the following explanation, P at O ~ 360°, (f)
We have explained the method of image reconstruction from Images can be reproduced with Pa(f) from 0° to 180°. However, as shown in FIG. 2, 56(t, n'
) v 5tray (tn"') Since the measurement points are irregularly spaced near the origin, equally spaced data points must be estimated by interpolation.

さて、ω= 2 FC/ TなるTを導入し、視野の半
径をrくとすると、 2π     2R の関係がある。画像マトリックスを、I X 、Jとす
ると、分解能Δγ=2R/Jであり同時に、 Δγ= −(8) γGotsax であるので、これらの式より J t、□= −r               (9)
を得る。このときG8およびG、の最大振幅G++ax
は Gmax= GO(11t max=  πJGo  
             (10)で与えられる。例
えばR= 15cm、 T =0.25m5゜J = 
1.28とすると、Go=0.O]6ガウス/Cm。
Now, if we introduce T such that ω=2 FC/T and let the radius of the field of view be r, we have the relationship 2π 2R. When the image matrix is IX, J, the resolution Δγ=2R/J and at the same time, Δγ= −(8) γGotsax, so from these formulas, J t, □= −r (9)
get. At this time, the maximum amplitude G++ax of G8 and G
is Gmax= GO(11t max= πJGo
It is given by (10). For example, R = 15cm, T = 0.25m5゜J =
1.28, Go=0. O]6 Gauss/Cm.

G、、、=6.4ガウス/amとなる。このTと611
8の値の組み合わせを現実の装置で実現するのは非常に
困難である。
G, , = 6.4 Gauss/am. This T and 611
It is very difficult to realize a combination of 8 values in an actual device.

この困難をさけるには、イ頃斜磁場Gy、Gyを。To avoid this difficulty, use an oblique magnetic field Gy, Gy.

次式で表せるものとする。Assume that it can be expressed by the following formula.

ここで、この傾斜磁場波形の要素となる正弦波。Here, the sine wave is the element of this gradient magnetic field waveform.

余弦波の位相φを等間隔で変更して複数回第4図のシー
ケンスの計i!+’lをくり返し、等間隔の複数本の螺
線上のデータの組を得る。次に第4図の実施例で説明し
たと同様に、各角度の動径上のデータごとにグループ分
けを行いそれぞれフーリエ変換して像を再構成すればよ
い。第5図にφが−ずつ異なる4本の螺線ヒの信号をサ
シブリングする例を示す。
The total i! of the sequence shown in Figure 4 is repeated multiple times by changing the phase φ of the cosine wave at equal intervals. +'l is repeated to obtain a set of data on multiple equally spaced spirals. Next, in the same manner as described in the embodiment shown in FIG. 4, the data on the radius vector of each angle may be grouped, and the image may be reconstructed by Fourier transform. FIG. 5 shows an example in which signals of four spirals with different φs by - are suppressed.

今、1〕本のT!!A線を用いて像を再構成したとする
と1 、■ t wax ”   T’ D Gsax=−πJG。
Now, 1] T! ! If the image is reconstructed using the A-ray, 1, ■ t wax ” T' D Gsax = -πJG.

となり、Gmaxに対する条件がD倍緩和されているこ
とがわかる。
It can be seen that the conditions for Gmax are relaxed by a factor of D.

また、本発明け、NMR顕′pI鏡などのように。In addition, the present invention can be used as an NMR microscope or a pI microscope.

被検体を回転させることができる場合に、特に容易に実
現できろ。
This is particularly easy to implement if the subject can be rotated.

すなわち、このような場合を第7図に示す。同図におい
て、被検体は視野内で同転しており、回転中心と視野中
心は一致している。実験室に固定した座標系を(x、y
)とする。第4図に示す回転磁界Gx、Gyに変え、第
8図に示すように、で示されるに1斜磁場G K 、 
G yを印加する。
That is, such a case is shown in FIG. In the figure, the subject is rotating within the field of view, and the center of rotation and the center of the field of view coincide. The coordinate system fixed in the laboratory is (x, y
). In place of the rotating magnetic fields Gx, Gy shown in FIG. 4, as shown in FIG. 8, the oblique magnetic field G K ,
Apply Gy.

すなわち、江いに直交する2つの傾斜磁界を。In other words, two gradient magnetic fields perpendicular to the field.

1つは定常的に、1つは時間に比例して、印加し。One is applied constantly and one is applied proportionally to time.

その比例定数を定祁゛的に印加している傾斜磁界の大き
さでおった11′Hに!11当する角速度S彼倹体を回
転させろ。このようにすると1回転している被検体に固
定されたPP、漂糸を(x r + y r )とする
と、となる。こ、:で、 を(14)式に代入すると 5(t)=fp(xr、yr)cxp[jy(Gnxr
、f ’(coswt、’−ut’ sinωt’ )
dt’ +GoyJ” (sinωt’ + tas tcos (11t’  )dt)コd 
x rd y r               (1
6)であり、積分を計算すると。
The proportionality constant is 11'H, which is determined by the magnitude of the gradient magnetic field that is constantly applied! 11 Rotate the body with an angular velocity S. In this way, if the PP and drift fibers fixed to the subject rotating once are (x r + y r ), then the following equation is obtained. So, by substituting into equation (14), we get 5(t)=fp(xr, yr)cxp[jy(Gnxr
, f'(coswt,'-ut'sinωt')
dt' + GoyJ"(sinωt' + tas tcos (11t') dt)
x rd y r (1
6) and calculate the integral.

5(t)=J’ρ(xrpyr)exp[1y(xrG
otcosωt+yrGotsinωt)ldxrdy
r   (17)となる。すなわち、被検体の回転と第
8図の傾斜磁場の印加により第2図に示すと同様なスパ
イラルサンプリングが実行できる。
5(t)=J'ρ(xrpyr)exp[1y(xrG
otcosωt+yrGotsinωt)ldxrdy
r (17). That is, spiral sampling similar to that shown in FIG. 2 can be performed by rotating the subject and applying the gradient magnetic field shown in FIG. 8.

したがって、信号のサンプリング間隔を被検体の回転周
期の′M数分の1とし、得られたサンプリング信号のグ
ルービング、及び像再構成処理を第4図にて説明したの
と同様に行うことにより被検体のスピン密度分布が得ら
れる。また信号のサンプリング間隔が被検体の回転周期
の整数分の1のでない場合は補間により回転周期の整数
分の1に対応する信号を算出してからグルービング、及
び像再構成処理を行えば良い。
Therefore, by setting the signal sampling interval to 1/M of the rotation period of the object and performing the grooving and image reconstruction processing of the obtained sampling signals in the same manner as explained in FIG. The spin density distribution of the specimen is obtained. Furthermore, if the signal sampling interval is not an integer fraction of the rotation period of the subject, the grooving and image reconstruction processing may be performed after calculating a signal corresponding to an integer fraction of the rotation period by interpolation.

さらに、第8図に示す傾斜磁場G x 、 G yの印
加タイミングを被検体の回転角に対して変化させて複数
回の測定を行えば、第5図に示すように、空間周波数領
域において複数の螺線上のサンプリングデータが得られ
る。このデータからも、像面構成が行えることも先に示
した実施例と同様である6〔発明の効果〕 以上に示した本発明によれば、フーリエ空間を螺線状に
サンプリングするとの新たな手法を取り入れたことによ
り、矩形的な傾斜磁場の高速振動乞行うことなく、高速
で画像再構成の必要なデータを取り込むことができ、対
象物体中の該スピン分布もしくは緩和時間分布などを非
破壊的に求める装置の装置上の制約を緩和できる。
Furthermore, if measurements are performed multiple times by changing the application timing of the gradient magnetic fields G x and G y shown in FIG. Sampling data on the spiral can be obtained. From this data, the image plane configuration can be performed in the same way as in the embodiment shown earlier.6 [Effects of the Invention] According to the invention shown above, a new method of sampling the Fourier space in a spiral pattern is achieved. By incorporating this method, data necessary for image reconstruction can be captured at high speed without requiring high-speed vibration of a rectangular gradient magnetic field, and the spin distribution or relaxation time distribution in the target object can be captured without destroying the spin distribution or relaxation time distribution. equipment constraints can be relaxed.

図面のff?1@な説明 第1図は本発明に近い公知技術であるエコープレチー法
を実現するパルスシーフェンス、第2図は本発明による
測定点のならび方の一例、第3図は本発明の実施例の装
置49成例、第4図は本発明の実施例のRFおよび傾斜
磁場の印加シーフェンス、第5図は本発明による測定点
のならび方の別の一例、第6図は逆投影時における像面
と周波数軸の関係、第7図は被検体を同転する本発明の
他の実施例の座部系、第8図は第7図の実施例のパルス
シーケンスである。
ff of the drawing? 1@Explanation FIG. 1 shows a pulse sea fence that realizes the echo prechie method, which is a known technique similar to the present invention, FIG. 2 shows an example of how measurement points are arranged according to the present invention, and FIG. 3 shows an example of an embodiment of the present invention. An example of the apparatus 49, FIG. 4 is a sea fence for applying RF and gradient magnetic fields according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is another example of how measurement points are arranged according to the present invention, and FIG. 6 is an image at the time of back projection. The relationship between the plane and the frequency axis, FIG. 7 shows the seat system of another embodiment of the present invention in which the subject is rotated simultaneously, and FIG. 8 shows the pulse sequence of the embodiment of FIG. 7.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ほぼ均一の静磁場中におかれた被検体の所望領域の
横磁化信号を準備する第1の過程 前記横磁化信号と領斜磁場の印加のもとに計測する第2
の過程 計測された信号から磁化分布像を再構成する第3の過程
を含み、 前記傾斜磁場は正弦波あるいは余弦波関数の組合せによ
り構成される振動波形であることを特徴とする核磁気共
鳴を用いた磁化分布の計測方法。 2、前記振動波形の積分値が空間周波数領域において螺
線を描く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磁化分布の計測方法。 3、前記振動波形の構成要素である正弦波もしくは余弦
波関数の周期を、前記第2の過程における信号のサンプ
リング間隔で割つた値が整数であ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磁化分
布の計測方法。 4、前記第3の過程は、前記第2の過程においてサンプ
リングされた信号からの補間により、前記正弦波あるい
は余弦波関数の周期との比が整数である間隔の測定点の
信号を算出する過程を含む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磁化分布の計測
方法。 5、前記第3の過程は、前記螺線の上に分布する計測点
のデータを動径方向ごとの1次元データにグループ分け
する過程、該1次元データに重み付けをした後にフーリ
エ変換する過程、フーリエ変換の結果を逆投影すること
により画像を再構成する過程を含む特許請求の範囲第2
項に記載の核磁気共鳴を用いた磁化分布の計測方法。 6、前記逆投影に際して、逆投影データの座標計算に視
野内の静磁場分布に関するデータを用いることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の検査装置。 7、前記振動波形の構成要素である正弦波あるいは余弦
波関数の位相を変更して前記第1、第2の過程を複数回
くり返し行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項も
しくは第2項に記載の核磁気共鳴を用いた磁化分布の計
測方法。 8、ほぼ均一の静磁場中におかれた被検体の所望領域の
横磁化信号を準備する第1の過程、 前記被検体を回転させ、所定の傾斜磁場の印加のもとに
前記横磁化信号を計測する第2の過程、 計測された信号から磁化分布像を再構成する第3の過程
を含み、 前記傾斜磁場は一定の第1傾斜磁場成分と、該第1傾斜
磁場成分と直交する方向に印加し、一定の増分で大きさ
の変化する第2傾斜磁場成分からなることを特徴とする
核磁気共鳴を用いた検査装置。 9、前記傾斜磁場は前記回転する被検体に関する空間周
波数領域において螺線を抽くことを特徴とする特許請求
の範囲第8項に記載の核磁気共鳴を用いた磁化分布の計
測方法。 10、上記被検体の回転周期を上記第2の過程における
信号のサンプリング間隔で割つた値が整数であることを
特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の核磁気共鳴を
用いた磁化分布の計測方法。 11、前記第3の過程は、前記第2の過程においてサン
プリングされた信号からの補間により、前記被検体の回
転周期との比が整数である間隔の測定点の信号を算出す
る過程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第8項記
載の核磁気共鳴を用いた磁化分布の計測方法。 12、前記第3の過程は、前記螺線の上に分布する計測
点のデータを動径方向ごとの1次元データにグループ分
けする過程、該1次元データに重み付けをした後にフー
リエ変換する過程、フーリエ変換の結果を逆投影するこ
とにより画像を再構成する過程を含む特許請求の範囲第
9項に記載の核磁気共鳴を用いた磁化分布の計測方法。 13、前記傾斜磁場の印加タイミングを前記被検体の回
転に対して変化させて前記第1、第2の過程を複数回く
り返し行うことを特徴とする特許請求の範囲第8項もし
くは第9項に記載の核磁気共鳴を用いた磁化分布の計測
方法。
[Claims] 1. A first step of preparing a transverse magnetization signal of a desired region of a subject placed in a substantially uniform static magnetic field.Measurement is performed under the application of the transverse magnetization signal and a regional magnetic field. Second
The process includes a third process of reconstructing a magnetization distribution image from the measured signals, and the gradient magnetic field is an oscillating waveform composed of a combination of sine waves or cosine wave functions. The method used to measure magnetization distribution. 2. The method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance according to claim 1, wherein the integral value of the vibration waveform draws a spiral in a spatial frequency domain. 3. Claim 1, characterized in that the value obtained by dividing the period of the sine wave or cosine wave function that is a component of the vibration waveform by the sampling interval of the signal in the second process is an integer. A method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance as described in . 4. The third step is a step of calculating, by interpolation from the signals sampled in the second step, signals at measurement points at intervals whose ratio to the period of the sine wave or cosine wave function is an integer. A method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance according to claim 1, comprising: 5. The third process is a process of grouping the data of measurement points distributed on the spiral into one-dimensional data for each radial direction, a process of weighting the one-dimensional data and then performing Fourier transformation; Claim 2 comprising a step of reconstructing the image by back projecting the result of the Fourier transform.
A method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance as described in Section 3. 6. The inspection apparatus according to claim 1, wherein data regarding static magnetic field distribution within the field of view is used for coordinate calculation of back projection data during the back projection. 7. Claims 1 or 2, characterized in that the first and second processes are repeated multiple times by changing the phase of the sine wave or cosine wave function that is a component of the vibration waveform. A method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance as described in Section 1. 8. A first step of preparing a transverse magnetization signal of a desired region of the subject placed in a substantially uniform static magnetic field, rotating the subject and applying a predetermined gradient magnetic field to produce the transverse magnetization signal. and a third step of reconstructing a magnetization distribution image from the measured signals, and the gradient magnetic field includes a constant first gradient magnetic field component and a direction orthogonal to the first gradient magnetic field component. An inspection device using nuclear magnetic resonance characterized by comprising a second gradient magnetic field component that is applied to a magnetic field and whose magnitude changes in fixed increments. 9. The method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance according to claim 8, wherein the gradient magnetic field draws a spiral line in a spatial frequency region related to the rotating subject. 10. Magnetization distribution using nuclear magnetic resonance according to claim 8, wherein the value obtained by dividing the rotation period of the object by the sampling interval of the signal in the second process is an integer. How to measure. 11. The third step includes a step of calculating, by interpolation from the signals sampled in the second step, signals at measurement points at intervals whose ratio to the rotation period of the object is an integer. 9. A method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance according to claim 8. 12. The third process is a process of grouping the data of measurement points distributed on the spiral into one-dimensional data for each radial direction, a process of weighting the one-dimensional data and then performing Fourier transformation; 10. The method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance according to claim 9, which includes a step of reconstructing an image by back projecting the result of Fourier transformation. 13. According to claim 8 or 9, the first and second steps are repeated a plurality of times by changing the application timing of the gradient magnetic field with respect to the rotation of the subject. A method for measuring magnetization distribution using nuclear magnetic resonance as described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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