JPS63102751A - 生体組織の分子拡散及び／又は灌流パラメータの測定方法 - Google Patents
生体組織の分子拡散及び／又は灌流パラメータの測定方法Info
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- JPS63102751A JPS63102751A JP62240569A JP24056987A JPS63102751A JP S63102751 A JPS63102751 A JP S63102751A JP 62240569 A JP62240569 A JP 62240569A JP 24056987 A JP24056987 A JP 24056987A JP S63102751 A JPS63102751 A JP S63102751A
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- G—PHYSICS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１１へ１１
本発明の目的は、生体組織の分子拡散及び／又は潅流パ
ラメータの測定方法を提供することである。このために
、組織に核磁気共鳴（ＮＭＲ）実験を実施する。本発明
はより特定的には、この型の実験が人間患者を含む診断
で実施される医療分野に適用され得る。本発明は、当然
のことながら動物にも使用できる。本発明はより特定的
には、測定されるパラメータの像形成方法と関連して使
用される。測定される主要なパラメータは分子拡散定数
及び／又は潅流される血管の百分率であり、測定は主に
脳に対して実施される。
ラメータの測定方法を提供することである。このために
、組織に核磁気共鳴（ＮＭＲ）実験を実施する。本発明
はより特定的には、この型の実験が人間患者を含む診断
で実施される医療分野に適用され得る。本発明は、当然
のことながら動物にも使用できる。本発明はより特定的
には、測定されるパラメータの像形成方法と関連して使
用される。測定される主要なパラメータは分子拡散定数
及び／又は潅流される血管の百分率であり、測定は主に
脳に対して実施される。
北泗ヱ」月１分ｌ−
ＮＭＲ試験中、被験身体は均質で強く一定の配向性磁界
の影響下に置かれる。この影響下で、この身体の原子の
磁気モーメントはこの磁界の方向に配向される。次に、
身体がこの磁界を受ける間に、ラジオ周波数電磁励起が
身体に加えられ、その原子の磁気モーメントの配向を変
化させる。この変化過程の終わりに励起が停止すると、
磁気モーメントはラジオ周波数信号の発信により一定磁
界の方向に再整列される傾向がある。この信号は、磁界
の強さ及び励起される粒子の性質に依存し、はとんどの
場合、これらの粒子は水素原子の陽子である。発信され
る信号をピックアップして処理し、特にこうして試験さ
れた身体の横断面の代表的画像を引き出す。
の影響下に置かれる。この影響下で、この身体の原子の
磁気モーメントはこの磁界の方向に配向される。次に、
身体がこの磁界を受ける間に、ラジオ周波数電磁励起が
身体に加えられ、その原子の磁気モーメントの配向を変
化させる。この変化過程の終わりに励起が停止すると、
磁気モーメントはラジオ周波数信号の発信により一定磁
界の方向に再整列される傾向がある。この信号は、磁界
の強さ及び励起される粒子の性質に依存し、はとんどの
場合、これらの粒子は水素原子の陽子である。発信され
る信号をピックアップして処理し、特にこうして試験さ
れた身体の横断面の代表的画像を引き出す。
処理操作中、組織の特定のパラメータが区別され得る。
一般に従来技術では、励起される陽子の密度並びに、こ
れらの陽子のスピン−スピン及びスピン−格子緩和時間
は、周囲物質で区別される。
れらの陽子のスピン−スピン及びスピン−格子緩和時間
は、周囲物質で区別される。
該当する陽子の分子拡散定数及び潅流を表す従来技術の
方法もある。分子拡散定数は、該当陽子が属する組織の
原子中でその平衡位置からどちらかの側にやや移動する
能力を測定する。この分子拡散の測定は、結果に基づい
て治療を決定できるので特に求められているが、緩和時
間の測定は例えば癌に冒されているような非健常組織を
特徴付けることは必ずしも可能でない。潅流は組織の血
管新生状君を考慮する。
方法もある。分子拡散定数は、該当陽子が属する組織の
原子中でその平衡位置からどちらかの側にやや移動する
能力を測定する。この分子拡散の測定は、結果に基づい
て治療を決定できるので特に求められているが、緩和時
間の測定は例えば癌に冒されているような非健常組織を
特徴付けることは必ずしも可能でない。潅流は組織の血
管新生状君を考慮する。
え股１１
分子拡散定数の測定は、出願人により１９８５年６月２
７日付けで出願された仏国特許出願第８５０９８２４号
に記載の情報によると、２組の実験又は２組の測定を必
要とする。低拡散測定と呼称される第１ｆｆｌの測定中
において、ラジオ周波数信号は通学道りに読み出される
。拡散測定と呼称される第２組の測定中では、実験中に
一定磁界が加えられ、該磁界は被験組織の容量内に線形
変化（勾配）で分布され、形成されるラジオ周波数信号
を弱化させる。
７日付けで出願された仏国特許出願第８５０９８２４号
に記載の情報によると、２組の実験又は２組の測定を必
要とする。低拡散測定と呼称される第１ｆｆｌの測定中
において、ラジオ周波数信号は通学道りに読み出される
。拡散測定と呼称される第２組の測定中では、実験中に
一定磁界が加えられ、該磁界は被験組織の容量内に線形
変化（勾配）で分布され、形成されるラジオ周波数信号
を弱化させる。
この弱化は、実験中に陽子が受ける移動に依存し、その
分子拡散定数の特徴である。第１組の終わりに得られる
結果を第２組の終わりに得られる結果と比較することに
より、被験組織の各点における拡散定数が得られる。潅
流の測定は方法の改良である。該測定は出願人により１
９８６年６月２７日付けで出願されたヨーロッパ特許出
願第８８４０１４２３．８号に記載されている。この特
許出願では、第２ｆｆｉと異なる拡散効果を有する第３
組の測定が実施される。第１組の終わりに得られる結果
を第３組の終わりに得られる結果と比較することにとよ
り、同様に被験組織の各点における拡散定数を導くこと
が可能である。こうして得た２つの定数を比較すること
により、潅流された血管の百分率が導かれる。一方、分
子拡散定数を測定する別の方法も想到できる。このよう
な方法については、例えば雑誌Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ
Ｍａ ｎｅＬｉｃ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ Ｒａ
ｃｌｉｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｅｄｕｃ
ａｔｉｏｎａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ （ＳａｎＦｒ
ａｎｃ １ｓｃｏ） 、 １９８４に所収の−ＥＳＢＹ
Ｇｅｏｒｇｅ他による論文”Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ
ａｌ Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ ５ｅｌｆ−Ｄｉｆｆｕｓｉ
ｏｎｉｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ Ｉ
ｍａｇｉｎｇ： Ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄＡｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎ’“に記載されている。この論文は、異なる
組の励起シーケンス中にこの組織及び標準身体における
拡散の相対効果を比較することにより、組織の拡散定数
を測定することを提案している。
分子拡散定数の特徴である。第１組の終わりに得られる
結果を第２組の終わりに得られる結果と比較することに
より、被験組織の各点における拡散定数が得られる。潅
流の測定は方法の改良である。該測定は出願人により１
９８６年６月２７日付けで出願されたヨーロッパ特許出
願第８８４０１４２３．８号に記載されている。この特
許出願では、第２ｆｆｉと異なる拡散効果を有する第３
組の測定が実施される。第１組の終わりに得られる結果
を第３組の終わりに得られる結果と比較することにとよ
り、同様に被験組織の各点における拡散定数を導くこと
が可能である。こうして得た２つの定数を比較すること
により、潅流された血管の百分率が導かれる。一方、分
子拡散定数を測定する別の方法も想到できる。このよう
な方法については、例えば雑誌Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ
Ｍａ ｎｅＬｉｃ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ Ｒａ
ｃｌｉｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｅｄｕｃ
ａｔｉｏｎａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ （ＳａｎＦｒ
ａｎｃ １ｓｃｏ） 、 １９８４に所収の−ＥＳＢＹ
Ｇｅｏｒｇｅ他による論文”Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ
ａｌ Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ ５ｅｌｆ−Ｄｉｆｆｕｓｉ
ｏｎｉｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ Ｉ
ｍａｇｉｎｇ： Ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄＡｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎ’“に記載されている。この論文は、異なる
組の励起シーケンス中にこの組織及び標準身体における
拡散の相対効果を比較することにより、組織の拡散定数
を測定することを提案している。
使用した全方法について観察されたことであるが、あら
ゆる注意を払ったにも拘わらず、絶対的に正確な測定は
得られず、完全に鮮明な像も得られなかった。これらの
欠点は勾配を適用するために使用される機器に起因し得
ると考えられた。実験中、これらの機器は安定的でなく
、被験組織を比較可能な緊張下におくことができず、そ
の結果これらの組織はラジオ周波数励起組の過程で変化
する信号を復元する。また、被験組織、即ち血管新生し
た人体組織の性質はこれらの欠陥の原因であり得るとも
考えられている。特に、血管を通る血液流の撹乱現象は
１象を妨害し得る人為結果となり得る。
ゆる注意を払ったにも拘わらず、絶対的に正確な測定は
得られず、完全に鮮明な像も得られなかった。これらの
欠点は勾配を適用するために使用される機器に起因し得
ると考えられた。実験中、これらの機器は安定的でなく
、被験組織を比較可能な緊張下におくことができず、そ
の結果これらの組織はラジオ周波数励起組の過程で変化
する信号を復元する。また、被験組織、即ち血管新生し
た人体組織の性質はこれらの欠陥の原因であり得るとも
考えられている。特に、血管を通る血液流の撹乱現象は
１象を妨害し得る人為結果となり得る。
事実、血管及び周囲組織は層全体と同様に心拍と同期さ
れた運動により励起され、これらの運動は拡散及び／又
は潅流像形成シーケンスに多大な人為結果を導入するに
十分であることが本発明で観察された。これらの問題は
、特に簡単且つ効果的に処理された。ラジオ周波数励起
の適用、及びこれに対応してピックアップされる信号の
測定は、患者の心拍と同期化された。この同期化により
、信号を常に同一条件でピックアップすることが確保さ
れた。こうして、結果の迅速且つ非常に高度な改良がも
たらされた。分子拡散像は鮮明になり、疾忠領域の輪郭
及び範囲を特定することにより確実な決定が可能になる
。
れた運動により励起され、これらの運動は拡散及び／又
は潅流像形成シーケンスに多大な人為結果を導入するに
十分であることが本発明で観察された。これらの問題は
、特に簡単且つ効果的に処理された。ラジオ周波数励起
の適用、及びこれに対応してピックアップされる信号の
測定は、患者の心拍と同期化された。この同期化により
、信号を常に同一条件でピックアップすることが確保さ
れた。こうして、結果の迅速且つ非常に高度な改良がも
たらされた。分子拡散像は鮮明になり、疾忠領域の輪郭
及び範囲を特定することにより確実な決定が可能になる
。
１非へ１法
本発明は、組織への少なくとも一連のラジオ周波数励起
シーケンスを含むＮＭＲ実験を使用する患者の生体組織
の分子拡散及び／又は潅流パラメータの測定方法に係り
、該方法では励起を患者の心臓のリズムと同期させる。
シーケンスを含むＮＭＲ実験を使用する患者の生体組織
の分子拡散及び／又は潅流パラメータの測定方法に係り
、該方法では励起を患者の心臓のリズムと同期させる。
本発明は以下の説明及び添付図面から更によく理解され
よう。なお、これらの説明及び図面は例示としてのみ与
えられるものであって、本発明の範囲を限定しない。
よう。なお、これらの説明及び図面は例示としてのみ与
えられるものであって、本発明の範囲を限定しない。
語文Ｊ１
第１図は、被験身体２に強く一定且つ均質な磁界Ｂ。を
加えるための手段１から構成されるＮＭＲｆｉ械を示し
ている。−具体例において、身体２は患者の身体であり
、例えば該患者の脳３に生じる現象を表すことが求めら
れる。機械は更に、身体２の陽子の磁気モーメントの配
向を変化させるようにラジオ周波数励起発信器５と連結
されたラジオ電気アンテナ４を備えている。アンテナ４
は、励起の終わりにこれらの陽子により復元される脱励
起信信及び測定手段７に送られる。測定された信号は次
に処理手段８で処理される。これらの手段は、必要であ
るなら被験身体２の一部３の横断面を表示するための手
段９に連結され得る。これらの手段は既知であり、シー
ケンサ１０の制御下で通常通りに作動する。シーケンス
中、特に勾配コイルとして周知のコイル１３から成る符
号化手段により、付加的符号化が適用される。
加えるための手段１から構成されるＮＭＲｆｉ械を示し
ている。−具体例において、身体２は患者の身体であり
、例えば該患者の脳３に生じる現象を表すことが求めら
れる。機械は更に、身体２の陽子の磁気モーメントの配
向を変化させるようにラジオ周波数励起発信器５と連結
されたラジオ電気アンテナ４を備えている。アンテナ４
は、励起の終わりにこれらの陽子により復元される脱励
起信信及び測定手段７に送られる。測定された信号は次
に処理手段８で処理される。これらの手段は、必要であ
るなら被験身体２の一部３の横断面を表示するための手
段９に連結され得る。これらの手段は既知であり、シー
ケンサ１０の制御下で通常通りに作動する。シーケンス
中、特に勾配コイルとして周知のコイル１３から成る符
号化手段により、付加的符号化が適用される。
使用される実験の一例では、身体２は少なくとも２組の
励起を受ける。第１組の所謂拡散励起組では、身体２の
該当部分の像１１が通常通りに得られる。所謂拡散励起
と呼称される第２組では、身体２の同一部分の第２の像
Ｉ２が得られる。拡散励起中に一定の磁界勾配を有する
付加的及びバイポーラパルスを付加する以外は、両組の
励起中の励起シーケンスの特徴は同様である。この組の
各シーケンスが数個のスピンエコー励起を含んでいるな
ら、その数は紐間で相互に異なり得る。この相異点を除
いては、２つ、の像Ｉ、及びＩ２は同一条件下で得られ
、特に各励起−測定段階の長さは正確に同一であり、各
組の励起数は同一であり、１ｍの連続励起シーケンス間
の反復時間は両方の組で同一である。 Ｓ＋及びＳ２が
ただ１つの同一の点の像夫々１、及びＩ２を表す測定結
果である場合、この点に関達する分子拡散定数は比Ｓ２
／Ｓｌの対数に比例することが上記特許出願で確立され
た。比例係数は、拡散励起シーケンス中の付加勾配の形
状のみに依存する。
励起を受ける。第１組の所謂拡散励起組では、身体２の
該当部分の像１１が通常通りに得られる。所謂拡散励起
と呼称される第２組では、身体２の同一部分の第２の像
Ｉ２が得られる。拡散励起中に一定の磁界勾配を有する
付加的及びバイポーラパルスを付加する以外は、両組の
励起中の励起シーケンスの特徴は同様である。この組の
各シーケンスが数個のスピンエコー励起を含んでいるな
ら、その数は紐間で相互に異なり得る。この相異点を除
いては、２つ、の像Ｉ、及びＩ２は同一条件下で得られ
、特に各励起−測定段階の長さは正確に同一であり、各
組の励起数は同一であり、１ｍの連続励起シーケンス間
の反復時間は両方の組で同一である。 Ｓ＋及びＳ２が
ただ１つの同一の点の像夫々１、及びＩ２を表す測定結
果である場合、この点に関達する分子拡散定数は比Ｓ２
／Ｓｌの対数に比例することが上記特許出願で確立され
た。比例係数は、拡散励起シーケンス中の付加勾配の形
状のみに依存する。
本発明の特徴は、実験の各組の各シーケンスでシーケン
サが患者の心拍と同期するように励起を開始するという
点にある。このために、この心拍の検出器１１がシーケ
ンサ１０の同期入力と接続されている。従って心臓周期
の場合は、特に調整可能な時間遅れを有するライン１２
により、この心臓周期の任意の特定の時間に対してシス
テムを同期化することが可能である。好適には、像形成
すべき組識即ち脳ができるだけ固定している時点で、選
択された励起の形状に依存する一定時間の終わりに励起
を開始し且つその゛測定を開始するような段階が実施さ
れる。従って、方法は測定されるパラメータの対応する
変化を含まず、従って、像■１を像Ｉ２と比較すること
により得られる像■、は人為結果を含まない。当然のこ
とながら本発明は分子拡散定数の測定用の他のあらゆる
方法、及び血液潅流を測定するための方法に適用可能で
ある。換言するなら、一連の励起がある場合これらの励
起は同期化されなければならない。
サが患者の心拍と同期するように励起を開始するという
点にある。このために、この心拍の検出器１１がシーケ
ンサ１０の同期入力と接続されている。従って心臓周期
の場合は、特に調整可能な時間遅れを有するライン１２
により、この心臓周期の任意の特定の時間に対してシス
テムを同期化することが可能である。好適には、像形成
すべき組識即ち脳ができるだけ固定している時点で、選
択された励起の形状に依存する一定時間の終わりに励起
を開始し且つその゛測定を開始するような段階が実施さ
れる。従って、方法は測定されるパラメータの対応する
変化を含まず、従って、像■１を像Ｉ２と比較すること
により得られる像■、は人為結果を含まない。当然のこ
とながら本発明は分子拡散定数の測定用の他のあらゆる
方法、及び血液潅流を測定するための方法に適用可能で
ある。換言するなら、一連の励起がある場合これらの励
起は同期化されなければならない。
第１図は本発明の方法を適用するために使用され得る機
械の概略図である。 １・・・・・・磁界印加手段、２・・・・・・被験身体
、３・・・・・・脳、４・・・・・・アンテナ、５・・
・・・・ラジオ周波数励起発信器、挾 ６・・・・・・送受切肩器、７・・・・・・受信及び測
定手段、８・・・・・・処理手段、１０・・・・・・シ
ーケンサ、１１・・・・・・検出器、１３・・・・・・
コイル、１１．１２．１３・・・・・・保。
械の概略図である。 １・・・・・・磁界印加手段、２・・・・・・被験身体
、３・・・・・・脳、４・・・・・・アンテナ、５・・
・・・・ラジオ周波数励起発信器、挾 ６・・・・・・送受切肩器、７・・・・・・受信及び測
定手段、８・・・・・・処理手段、１０・・・・・・シ
ーケンサ、１１・・・・・・検出器、１３・・・・・・
コイル、１１．１２．１３・・・・・・保。
Claims (8)
- （１）組織への少なくとも一連のラジオ周波数励起シー
ケンスを含むＮＨＲ実験を使用する患者の生体組織の分
子拡散パラメータの測定方法であって、励起を患者の心
臓リズムと同期させる前記方法。 - （２）組織への少なくとも一連のラジオ周波数励起シー
ケンスを含むＮＭＲ実験を使用する患者の生体組織の潅
流パラメータの測定方法であって、励起を患者の心拍と
同期させる前記方法。 - （３）組織への少なくとも一連のラジオ周波数励起シー
ケンスを含むＮＭＲ実験を使用する患者の生体組織の分
子拡散及び潅流パラメータの測定方法であって、励起を
患者の心拍と同期させる前記方法。 - （４）測定がパラメータの像形成を含んでいる特許請求
の範囲第１項に記載の方法。 - （５）パラメータのひとつが分子拡散定数である特許請
求の範囲第１項に記載の方法。 - （６）組織が患者の脳の組織である特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 - （７）励起を患者の心臓リズムの選択された時刻と同期
させる特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （８）第１及び第２組の励起シーケンスの終わりで第１
及び第２の像が得られ、これらの２組は第２組の間に実
験の特徴の変化により微分され、分子拡散パラメータは
第１の２つの像の点対点の比較の第３の像で導き出され
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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