JPS63177845A - 可変の空間的選択励起を用いた移動物質のｎｍｒ像形成装置 - Google Patents

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） この発明は一般に核磁気共鳴（ＮＭＲ）または磁気共鳴
（ＭＲ）に関し、特に磁気傾斜操作によって移動する物
質の選択的な投影像形成に関する。

（従来の技術） 血液の流れを像形成するような、磁気共鳴血管造影技術
は周知である。米国特許第４．５２８．９８５号は、２
つの異なる時間間隔で像データを得た後、静止物質のデ
ータが消去され、移動する物Ｉｎ（血液等）のデータが
残留像を与えるように減算される時間的減法を用いてい
る。

米国特許第４，５１６，５８２号は、薄いスラブ内で核
スピンを励起し、傾斜磁場を用いて静止物質の励起スピ
ンを位相外れさせている。血液流の励起核スピンがスラ
ブから出るのに要する時間間隔後、核スピンとスラブが
再び励起される。静的スピンの位相外れのため、その後
に得られるＮＭＲ信号は全て、上記時間間隔中にスラブ
内へと移動した血液流中のスピン゛の励起から得られる
。

米国特許第４，６４７．８５７号の「核磁気共鳴を用い
たフロー測定」は、スピンエコー法を利用して静的核ス
ピンの影響を取り除き、動的つまり移動する核スピンか
らの残留信号を得ている。

血液の流れを像形成する別の方法は、静止物質とフロー
物質に対する傾斜磁場波形モーメントの選択的な影響を
利用している。物質が位置する傾斜磁場の極性及び持続
時間を変えることによって、核スピン信号及びＦＩＤ　
（自由誘導減衰）の大きさつまり位相は、磁場傾斜と一
致した方向における物質の移動に応じて変更可能である
。

（発明が解決しようとする問題点） 発明の目的は、空間的に可変な選択励起を用いて移動物
質の像を形成する方法及び装置にある。

発明の別の目的は、減算血管造影の改良方法にある。

（問題点を解決するための手段） 発明の特徴は、例えば１８０°の第１励起パルスを用い
て、スラブ内の核スピンを反転させることにある。フロ
ー物質がスラブ外からスラブ内へト流入するのににかか
る時間後に、例えは９０６の第２励起パルスが加えられ
、スラブ内のフロー物質から第１像信号を発生する。そ
の後、スラブと該スラブ内に流入する物質を含む少なく
とも１つの隣接領域とに対して励起シーケンスが繰り返
され、第２像信号を得る。第２像信号が第１像信号から
減算され、静止物質からの残留信号を取り除いて、フロ
ー物質に対応した差信号を得る。スラブの厚さ軸に沿っ
て発生する信号について必要なデータが取得され、スピ
ンワーブ式像形成方法、その他エコ一平面または時間変
化傾斜による一般化像形成方法等の方法を用いて、体積
の２次元（２−ｄ）像を形成する。

静止物質は一般に異なるＴＩ値を有するので、静止物質
信号が発生像の信号中に残ることがある。

これらの残留信号は、それらが血液信号を左右する場合
、信号の減算によって除去される。この点は本発明によ
れば、第１像信号中のと同じ静止物質成分の他制液から
の異なる信号成分も含む第２像信号を得ることで容易に
達成される。

発明及びその目的と特徴は、図面を参照した以下の詳細
な説明及び特許請求の範囲の記載からより容易に明らか
となろう。

（実施例） 次に図面を参照すると、第１Ａ図はＮＭＲ作像系内のコ
イル装置を示す部分断面斜視図で、第１Ｂ〜ＩＤ図は第
１Ａ図の装置で発生される磁場傾斜を示す。この装置は
、旧ｎ５ｈａ誓及びＬｅｎ　ｔの論文、ｒＮＭＲ像形成
の概論：プロソホ方程弐から作像方程式までＪ　、Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ　、　
Ｖｏｌ。

７１、　Ｎ１１３．１９８３年３月、３３８〜３５０頁
で論じられている。簡約すれば、一様な静磁場Ｂ０がコ
イル対１０から成る磁石によって発生される。傾斜磁場
Ｇ　（ｘ）が、円筒体１２に巻付可能な複合傾斜コイル
セントによって発生される。

また、ＲＦ（無線周波数）磁場Ｂ、がサドルコイル１４
によって発生される。像形成を受ける患者が、サドルコ
イル１４内ｄＺ軸に沿って位置される。

第１Ｂ図には、静磁場Ｂ０と平行で、Ｘ軸に沿った距離
と共に線形に変化するが、ＹまたはＺ軸の方向に沿った
距離と共には変化しないＸ傾斜磁場が示しである。第１
Ｃ及びＩＤ図はそれぞれ、Ｙ及びＸ傾斜磁場を同様に示
している。

第２図は、Ｇｅｎｅｒａｌ　ＥｌｅｃＬｒｉｃ社１９８
２年発行の、ＮＭＲ−Ａ像形成に関する展望に示された
作像装置の機能ブロック図である。コンピュータ２０は
、ＮＭＲ装置の動作を制御し、そこから検出されたＦＩ
Ｄ信号を処理するようにプログラムされている。傾斜磁
場は傾斜増巾器２２によって付勢され、ＲＦ１ｇ気モー
メントをラーモア周波数で印加するＲＦコイルは発信器
２４とＲＦコイル２６によって制御される。選択した核
がフリップされ（はじき飛ばされ）た後、ＲＦコイル２
６を用いてＦＩＤ信号を検出し、この信号が受信器２８
に導かれ、更にデジタイザ３０を介しコンピュータ２０
によって処理される。

本発明によれば、血液の流れ等移動する物質が空間的に
可変な選択励起によって像形成される。

本発明では、流れている血液の信号を静止物質の信号か
ら区別するのに、飛行時間の効果を用いる。

基本手順は第３図に示してあり、以下の工程を含む： １、反転パルス１２（ｉ８０°またはその他の大きなフ
リップ角）で、スラブ１０を（ｉ列えばＺ軸に対して直
角に）選択的に励起する。これは準備パルスを表わす。

２、Ｔ１秒間待つ。これは進行段階である。

３、信号を発生するのに適した単一パルス１４または複
数パルス（例えばスピンエコーのための９０６または９
０’−１８０’の徂合せ）で、同じスラブ１０を選択的
に励起する。ＲＦパルスは図示のごと（、Ｚ傾斜Ｇ２の
存在下で加えられる。

４、発生されたＦＩＤ信号に基づき、必要なデータが取
得され、スピンワード式像形成、その他エコ一平面また
は時間変化傾斜による一般化像形成等の方法を用いて、
体積の２次元（２−ｄ）像を形成する。

上記の手順で得られる像は、流れがＺ方向に支配的であ
れば、比較的大きい血液からの信号を含む。１８０”の
パルス後、新しい励起されてない核スピンが血液からス
ラブ内に流入し、その時点で９０＠パルスが加えられて
信号を発生する。ＴＩ秒間における流れの大きさは、平
均的Ｚ方向速度■、とＴ１の積にほり等しく、この値が
励起スラブの通常厚を決定する。例えば■２が２０ｃ＋
＋＋／秒に等しく、ＴＩが４００ｍ５ｅｃに等しければ
、励起スラブは約８ｃｍの厚さになる。静止物質が既知
で比較的一様な縦方向時間緩和定数Ｔ１を有する場合、
ＴＩは第４図に示すごとく、縦方向の緩和がゼロ地点と
交差する静止物質の“ゼロ”地点で９０６パルスが生じ
るように選択できる。しかし、静止物質は異なるＴ、値
を有するので、一部の静止物質信号が残る。これらの残
留信号が血液信号を左右するときは、残留信号を像から
差し引くのが望ましい。第１像中のと同じ静止物質信号
を含む他、血液からの異なる信号も含んだ第２像を得る
等、減算によって静止物質信号を除去する幾つかの方法
が利用可能である。

例えば、第３図に示した像１を得るのと同じシーケンス
を繰り返すが、像１の時の流れと比べ血液の流れが比較
的静止している期間にシーケンスがゲート制御卸される
。つまり、ＴＩ中にスラブ内への血液の大きな流入が生
じないようにする。ＴＩを血液のゼロ地点と同じになる
ように選べば、像２内の血液信号は著しく減少される。

静止物質信号は両信号中間じなので、差し引かれる。ま
たＴＩを短く保てば、緩和Ｔ、がより小さくなり、その
分大きい差信号を検出できる。

あるいは、心臓サイクルの異なる部分へのゲート制御を
避けるため、つまり人為的な動きの起きる可能性を最少
限化するためには、流れている血液にだけ影客を及ぼし
、静止物質には影響を及ぼさないように作像シーケンス
の変更を行わねばならない。かかる一つの変更は、第２
像用の１８０　”反転パルスの空間的選択性を変えるこ
とである。

例えば、第５図に示すごとく非選択性の１８０゜パルス
で励起すれば、９０°パルスで限定されるスラブ内への
流人血液は両方の励起を受け、Ｔｌが血液のゼロ地点に
対応するかまたは著しい緩和を避けられるように充分短
いと、異なる血液信号を生じる。つまり、像１における
最初の１８００選択パルスが両便われている。従って、
流動血液を区別する作像パラメータの変化は、１８０”
パルスの空間的選択性である。この減算手法は、両方の
像について心臓サイクルの同一部分へのゲート制御を可
能とし、人為的な不整合の可能性を最少限化する０位相
依存減算または振巾依存減算の何れかを使える。

減算像形成のための上記後者の方法では、その他の変形
も可能である。例えば、像１用の１８０゜パルスを“半
選択性”励起として方向選択性を確立でき、こうすれば
スラブ２０．１０について第６Ａ図に示したように、ス
ラブと一つの隣接領域が励起され、励起領域は斜線で示
しである。この場合、励起領域から流入する物質は両像
において同じなので消去され、スラブの反対側の領域か
らスラブ内へ流入した信号だけを残す。あるいは、同じ
方向選択性を得るため、第２像用１８０°パルスの空間
的選択性は第７Ａ及び７Ｂ図に示すごとく、スラブと反
対側を励起するように調整できる。この場合、非励起側
から流入する物質が大きくなるが、画像内において同じ
なので相殺される。

一般に、特定の側から流入する物質を取り除くためには
、物質が流出するスラブの外側領域が両像について同じ
励起を受けねばならない。

″　９０°の選択パルス後、１８０°パルスを加えてス
ピンエコーを生成してもよい。この１８０’パルスは、
スラブ内にスピンエコーを発生させると共に、１８０”
パルスが非選択性の場合スラブ領域の外側を反転させる
２重の目的を果たす。この１８０″パルスの空間的選択
性を変えることによって、２つの像が得られる。第１の
場合、１８０゜パルスは同じスラブに対して選択性を持
ち、次の９０”パルスと１８０°パルスの組合せからの
信号は、非励起スピンがスラブ内へ流入するので大きい
血液信号を含む、第２の場合、１８０”パルスは非選択
性（または低い選択性）とされ、スラブへの流入領域内
にスピンエコーを生成すると同時に、スラブからの流出
領域内のスピンを反転させ、前述したように小さい信号
を生じる次の９０゜パルスと１８０’パルスの組合せを
用意する。

１８０°パルスの選択性は測定間で交互にし、２つの測
定セントを周期ずらしすることもできる。

対象領域が脈動のときは、ゲート制御が必要である。こ
の方法は、心拍が比較的速く、９０’パルスと１８０°
パルスの組合せ間の間隔が血液成分の顕著な緩和Ｔ１を
避けられるように充分短い場合に最も有用である。

基本のシーケンスは、９０”パルスで励起されたスラブ
に隣接する領域だけを１８０°の反転パルスで励起させ
るように変更することもできる。

この反転は上記隣接領域を標識付けし、標識付は領域か
らの物質が９０″パルスと同時にスラブ内に流入して信
号を発生するように成す。第２像では、１８０’パルス
が単純に加えられる代りに、９０″パルスだけが使われ
、信号が素速く読み出される。ゼロ地点での信号減少が
系内で起きず、２つの静止物質信号が相殺されるので、
第２像は比較的大きい静止物質信号を含む。フロー物質
の信号成分は異なり、従って相殺されない。

投影像形成を問題としているので、励起スラブはＺ方向
と１つの直角方向に沿って与えられる空間的局所化で２
−Ｄ法によって像形成可能である。

Ｚ方向の視野はスラブの厚さによって制限されているの
で、その方向に関する作像条件は通常の場合はど厳しく
ない。スピンワープ（２Ｄ−ＦＴ）像形成が使われる場
合、同一解像度で測定の回数を減少させるかあるいは同
一の測定回数で解像度を高めるため、スライス選択と同
じ方向に沿って位相コード化を加えることができる。ま
た、特定の傾斜波形に依存して流れ感知性を生じている
他の血管造影法と対照的に、本発明による方法は飛行時
間効果にだけ依存するので、高速の像形成を可能とする
ものを含め、広い範囲の作像傾斜波形を包含可能である
。但し範囲の作像傾斜波形は、飛行時間効果がすでに必
要な流れ感知性を与えていてるので、（傾斜の第１モー
メントをゼロにする等）動きに感知しないよう最良に選
択される。

これらの方法によって感知化される速度方向は、Ｚ軸に
だけ限られない。差信号は、ＴＩ中に新たなスピンが流
入し領域内で生じる。従って特定の領域が時間ＴＩ内に
スラブの外部からスピンを供給される限り、可視領域は
様々な方向に向けられる。向上記の感知性は、第１及び
第２両像間の領域を操作して高められる。例えば、スピ
ンワープ像形成を用いる場合、続出傾斜波形はＺに直角
な方向の流れを感知するように変えることができる。

脈動流の領域に適した別の有用な構成では、急速な流れ
の瞬間（心収縮など）直前に１８００の反転パルスを加
えて流入の大きさを最大とし、静かな流れの期間（心拡
張など）中に９０″パルスを加えて、印加する傾斜磁場
からの潜在的な速度依存位相シフトによる信号損と人為
的な干渉を回避する。

（発明の効果） 以上、静止物質信号を取り除き流れている血液から差信
号を発生するように励起パルスの空間的選択性が制御さ
れる、改良された物質の像形成方法及び装置を説明した
。本発明は冠動脈を含む様々な血管領域に適用でき、本
方法は必要な視野が限られていれば、冠動脈の像形成に
極めて適する。

また、隣接領域の励起を含む発明の実施例は、動脈への
血液供給が大動脈基端の大きなはっきり限定された領域
から生じているので特に適している。

本発明は脈動及び非脈動両状態用の実施例を有し、一方
の方向感知性を与えるように設定できる。得られる像は
制限された視野を表わすが、株取得時間は通常の方法を
用いた広い視野の像形成と比べて減少され、同じ手順を
他のスラブに対して繰り返し、必要に応じて視野を広げ
ることができる。

特定の実施例を参照して発明を説明したが、以上の説明
は発明を例示するに過ぎず、発明を制限するものと解釈
されるべきでない。特許請求の範囲の記載で限定される
発明の真の精神及び範囲を逸脱せずに、各種の変更及び
応用が当業者にとって可能であろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はＮＭＲ装置の構成を示す部分断面斜視図；第
１Ｂ図ないし第１Ｄ図は第１Ａ図の装置の内部で発生さ
れる磁場を示すグラフ；第２図はＮＭＲ作像装置の機能
ブロック図；第３図はスラブを励起するための基本的な
パルスシーケンスと、その結果得られた本発明の一実施
例によって使われる投影像とを示す図；第４図は第３図
のパルスシーケンスを用いた、反転後における時間経過
に伴う縦方向の緩和を示すグラフ；第５図は本発明によ
る減算像形成用の第２像を得るパルスシーケンスを示す
図；第６Ａ及び６Ｂ図はスラブとその周辺領域の平面図
であって、斜線領域が２つの像信号を得るため本発明の
一実施例に基づき１８０゜パルスによって励起される領
域を表わす図；及び第７Ａ及び７Ｂ図はスラブとその周
辺領域の平面図であって、斜線部分が２つの像信号を得
るため発明の別の実施例に基づき１８０６パルスによっ
て励起される領域を表わす図である。 １０・・・・・・スラブ、　　　１２・・・・・・第１
ＲＦパルス、１４・・・・・・第２ＲＦパルス。 手続補正書（方式） ６２．１１．２６ 昭和　　年　　　月　　　Ｂへ 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第１９７２４７
号２・発明の名称　　　ＨＨｇ５ｙｇ５ｙｇＢ２Ｈ♂３
、補正をする者 事件との関係　　出頭人 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気共鳴法を用い、スラブ内の移動物質を物体を通
   して像形成する方法において： （ａ）前記物体を、スラブ選択のため第１の磁気傾斜（
   ｚ）を含む磁場内に置く工程； （ｂ）前記スラブの片側の領域に制限された核スピンを
   第１角度だけフリップさせる周波数バンドで且つ充分な
   強度の第１ＲＦ（無線周波数）パルスを、前記物体に加
   える工程； （ｃ）前記スラブ内の移動物質がスラブから流出し、且
   つ移動物質が前記片側の領域からスラブ内へ流入するの
   を可能とする工程； （ｄ）前記スラブ内の核スピンを信号の発生に適切な第
   ２角度だけフリップさせる周波数バンドで且つ充分な強
   度の第２ＲＦパルスを、前記物体に加える工程； （ｅ）前記第２ＲＦパルスによってフリップされた核ス
   ピンから、Ｘ−Ｚ平面内で第１の像データを得る工程； （ｆ）前記領域を励起せずに、前記工程ｃを繰り返す工
   程； （ｈ）前記工程ｄを繰り返す工程； （ｉ）前記工程ｈのＲＦパルスによってフリップされた
   核スピンから、前記スラブのＸ−Ｚ平面内で第２の像デ
   ータを得る工程； （ｊ）前記第１の像データを第２の像データから差し引
   き、前記スラブへの移動物質に関する第３の像データを
   得る工程；及び （ｋ）前記第３の像データから像形成する工程；を含む
   方法。 ２、前記工程ｄが、スピンエコー信号検出のために９０
   °ＲＦパルスと１８０°パルスを加えることを含む特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３、磁気共鳴法を用い、スラブ内の移動物質を物体を通
   じて像形成する方法において： （ａ）前記物体を、スラブ選択のため第１の磁気傾斜（
   ｚ）を含む磁場内に置く工程； （ｂ）前記スラブに実質上制限された核スピンを第１角
   度だけフリップさせる周波数バンドで且つ充分な強度の
   第１ＲＦ（無線周波数）パルスを、前記物体に加える工
   程； （ｃ）前記スラブ外の移動物質がスラブ内へ流入するの
   を可能とする工程； （ｄ）前記スラブ内の核スピンを信号の発生に適切な第
   ２角度だけフリップさせる周波数バンドで且つ充分な強
   度の第２ＲＦパルスを、前記物体に加える工程； （ｅ）前記第２ＲＦパルスによってフリップされた核ス
   ピンから、Ｘ−Ｚ平面内で第１の像データを得る工程： （ｆ）前記スラブに制限されない前記本体内の核スピン
   を第１角度だけフリップさせる前記スラブに対して非選
   択性の周波数バンドで且つ充分な強度の第３ＲＦパルス
   を、前記物体に加える工程； （ｇ）前記工程ｃを繰り返す工程； （ｈ）前記工程ｄを繰り返す工程； （ｉ）前記第３ＲＦパルスによってフリップされた核ス
   ピンから、前記スラブのＸ−Ｚ平面内で第２の像データ
   を得る工程； （ｊ）前記第１の像データを第２の像データから差し引
   き、前記スラブへの移動物質に関する第３の像データを
   得る工程；及び （ｋ）前記第３の像データから像形成する工程；を含む
   方法。