JPS63212337A - Water/fat separating imaging method - Google Patents

Water/fat separating imaging method

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JPS63212337A
JPS63212337A JP62046020A JP4602087A JPS63212337A JP S63212337 A JPS63212337 A JP S63212337A JP 62046020 A JP62046020 A JP 62046020A JP 4602087 A JP4602087 A JP 4602087A JP S63212337 A JPS63212337 A JP S63212337A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fat
water
pulse
frequency
proton
Prior art date
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Pending
Application number
JP62046020A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
直人 飯島
豊 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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Publication of JPS63212337A publication Critical patent/JPS63212337A/en
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、核磁気共鳴を利用したイメージング(いわ
ゆるMRI)に関し、特に生体く人体)中の水分と脂肪
分とを分離して水分のみの画像もしくは脂肪分のみの画
像を得る方向に関する。
The present invention relates to imaging using nuclear magnetic resonance (so-called MRI), and particularly to a method of separating water and fat in a living body (human body) to obtain an image of only water or an image of only fat.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来では、生体中の水分と脂肪分のNMR信号の位相差
を利用し、これらからの信号を分離して水または脂肪の
画像を得るDixon法が知られている( W、T、 
Dixon:Radiology、 153.189−
194(1984))。
Conventionally, the Dixon method is known, which uses the phase difference between the NMR signals of water and fat in a living body and separates these signals to obtain an image of water or fat (W, T,
Dixon: Radiology, 153.189-
194 (1984)).

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

しかし、このようなり1xon法は確かに非常に有効な
方法であるが、直接観測されるのは水と脂肪の差画像で
あり、水または脂肪のみの分離画像を得るには、通常の
画像(水と脂肪の和画像)と上記の差画像との画素間演
算によって水のみの画像または脂肪のみの画像を作成す
る必要がある。 この発明は、Dixon法のような迂遠な方法をとらず
、画素間演算なしに直接水のみまたは脂肪のみの画像を
得ることができる撮像方法を提供することを目的とする
However, although the 1xon method is certainly a very effective method, what is directly observed is a difference image between water and fat, and to obtain a separated image of only water or fat, it is necessary to use a normal image ( It is necessary to create an image of only water or an image of only fat by performing inter-pixel calculations between the sum image of water and fat) and the above-mentioned difference image. An object of the present invention is to provide an imaging method that can directly obtain an image of only water or only fat without using a roundabout method such as the Dixon method and without performing inter-pixel calculations.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明による水・脂肪分離撮像法は、水分子のプロト
ン核と脂肪のプロトン核の何れか一方の核磁気共鳴周波
数をキャリア周波数とする高周波信号を励起パルスとし
て用い、まず90°パルスを与えた後、強度比が1:3
:3:1でフリップ角がそれぞれ22.5゜、−67,
5゜、67.5゜、−22,5°である4つのハードパ
ルスを、水分子のプロトン核と脂肪のプロトン核の核磁
気共鳴周波数差が1/(2τ)となるような時間間隔τ
で与え、その後発生するスピンエコー信号よりデータ収
集することを特徴とする。
The water/fat separation imaging method according to this invention uses a high-frequency signal whose carrier frequency is the nuclear magnetic resonance frequency of either the proton nucleus of water molecules or the proton nucleus of fat as an excitation pulse, and first gives a 90° pulse. After that, the intensity ratio is 1:3
:3:1, the flip angles are 22.5°, -67, respectively.
Four hard pulses of 5°, 67.5°, and -22,5° are applied at a time interval τ such that the nuclear magnetic resonance frequency difference between the proton nucleus of water molecules and the proton nucleus of fat is 1/(2τ).
It is characterized in that data is collected from the spin echo signals generated thereafter.

【作  用】[For production]

90°パルスを与えた後、等しい時間間隔τで並べられ
た、強度比が1:3:3:1でフリップ角がそれぞれ2
2.5゜、−67,5゜、67.5゜、−22,5°で
ある4つのハードパルスを与えると、これらのパルスの
キャリア周波数に対するオフセット周波数が零である核
種に対しては、この4つのパルスからなるパルス列によ
る全有効フリップ角は零となり、実質1何もパルスを照
射しないのと同じになる。 これに対し、時間τの間で回転系において丁度半周だけ
回転するような核種、つまりキャリア周波数に対するオ
フセット周波数が1/(2τ)であるような核種に対し
ては、全有効フリップ角は22.5°+67.5°+6
7.5°+22.5°=180゜となり、180°パル
スと同等の効果を生じる。 人体内において、水分子のプロトン核と脂肪のプロトン
核は約3ppmの化学シフト差を有しており、傾斜磁場
をかけないときのN M R共鳴周波数が約3ppmだ
け異なる。 そこで、1/(2τ)が丁度この3ppmの周波数差に
相当するようパルス間隔τを設定し、高周波励起パルス
のキャリア周波数を水と脂肪のNMR共鳴周波数のどち
らか一方に定めれば、水と脂肪のうちの他方のみのスピ
ンエコー信号を得ることができる。 したがって、水と脂肪のうちのどちらか一方のみのスピ
ンエコー信号を直接骨ることができるため、これからデ
ータ収集することによって、水または脂肪のみの画像を
直接撮像することができる。
After giving a 90° pulse, the intensity ratio is 1:3:3:1 and the flip angle is 2, arranged with equal time interval τ.
When four hard pulses are given at 2.5°, -67.5°, 67.5°, and -22.5°, for a nuclide whose offset frequency with respect to the carrier frequency of these pulses is zero, The total effective flip angle due to the pulse train consisting of these four pulses is zero, which is essentially the same as irradiating no pulses. On the other hand, for a nuclide that rotates exactly half a revolution in the rotating system during the time τ, that is, for a nuclide whose offset frequency with respect to the carrier frequency is 1/(2τ), the total effective flip angle is 22. 5°+67.5°+6
7.5°+22.5°=180°, producing an effect equivalent to a 180° pulse. In the human body, the proton nucleus of water molecules and the proton nucleus of fat have a chemical shift difference of about 3 ppm, and the NMR resonance frequencies when no gradient magnetic field is applied differ by about 3 ppm. Therefore, by setting the pulse interval τ so that 1/(2τ) exactly corresponds to this 3 ppm frequency difference, and setting the carrier frequency of the high-frequency excitation pulse to one of the NMR resonance frequencies of water and fat, it is possible to Spin echo signals of only the other fat can be obtained. Therefore, since the spin echo signal of only one of water and fat can be directly captured, by collecting data from this, it is possible to directly capture an image of only water or fat.

【実 施 例】【Example】

第1図はこの発明の一実施例にかかるパルスシーケンス
を示すもので、この図に示すように、まず、90“パル
スがスライス選択用傾斜磁場が印加された状態で照射さ
れる(第1図A、D参照)。 この90°パルスは人体の水または脂肪のNMR共嶋周
波数に相当する周波数(ここでは水のNMR共鳴周波数
とする)の高周波信号を5inc形に振幅変調したいわ
ゆるソフトパルスで、この90゜パルスの照射によりス
ライス選択用傾斜磁場によって選択されたスライス内の
横磁化が励起される。 その後、第1図B、Cに示すように画像化のための傾斜
磁場、つまり周波数コーディング用傾斜磁場と位相コー
ディング用傾斜磁場とを印加する。 これら、スライス選択用傾斜磁場、周波数コーディング
用傾斜磁場、位相コーディング用傾斜磁場は通常、それ
ぞれ直交3軸方向に磁場強度が傾斜している磁場を用い
る。 つぎに90°パルスからTE/2時間だけ経過した時点
でスピンエコー信号発生用の180°パルスの照射が行
われる(第1図A)。この180°パルスは、第2図に
示すように等しい時間間隔τで並べられた4つの、スペ
クトル幅の狭い、いわゆるハードパルスからなり、各々
のフリップ角がそれぞれ22,5゜、−67,5゜、6
7.5゜、−22,5゜となるよう強度比が1:3:3
:1で、第1、第3のものと第2、第4のものとの位相
関係が逆になっている。そして時間間隔τは、人体内の
水分子のプロトン核のNMR共鳴周波数と脂肪のプロト
ン核の共鳴周波数との差が1/(2τ)となるように設
定されている。 この4つのパルスからなるパルス列による全有効フリッ
プ角のオフセット周波数に対する周波数特性は、第3図
のようになっている。すなわち、キャリア周波数(ここ
では上記のように水のNMR共鳴周波数)に対するオフ
セット周波数が零である核種、つまりここでは水分子の
プロトン核に関しては、上記の4つのパルスによる全有
効フリップ角は、 22.5°−67,5°+67.5°−22,5°=0
゜となり、実際1何も励起パルスを照射しないのと同じ
になる。 他方、キャリア周波数(水のNMR共鳴周波数)に対す
るオフセット周波数が1/(2τ)であるような、つま
り時間での間で回転系において丁度半周だけ回転するよ
うな核種、すなわちここでは脂肪のプロトン核について
は、上記の4つのパルスによる全有効フリップ角は、 22.5” +67.5°+67.5°+22.5°=
180゜となり、実質上180°パルスとして機能する
ことになる。 したがって、180°パルスからTE/2時間経過した
時点で、脂肪のプロトン核のスピンエコー信号が発生す
るので、これを周波数コーディング用傾斜磁場をかけな
がらサンプリングしてデータ収集する。このシーケンス
を位相コーディング用傾斜磁場強度を変更しながら繰り
返し、データ収集して通常通り2次元フーリエ変換する
ことにより脂肪のみの画像を得ることができる。 なお、この実施例では高周波励起パルスのキャリア周波
数を水のNMR共鳴周波数として脂肪のみの画像を撮像
するようにしたが、キャリア周波数を脂肪のNMR共鳴
周波数とすれば水のみの画像を撮像することができる。 また、上記の実施例では、位相コーディング用傾斜磁場
を180°パルスの前に与えているが、180°パルス
の後の位置に与えるようにしてもよい。180°パルス
の前の周波数コーディング用傾斜磁場は、符号を反転し
て180°パルスの後の位置に置いてもよい。
FIG. 1 shows a pulse sequence according to an embodiment of the present invention. As shown in this diagram, first, 90" pulses are applied while a gradient magnetic field for slice selection is applied (see FIG. 1). (See A and D). This 90° pulse is a so-called soft pulse in which a high frequency signal with a frequency corresponding to the NMR resonance frequency of water or fat in the human body (in this case, the NMR resonance frequency of water) is amplitude-modulated in a 5-inch shape. By irradiating this 90° pulse, the transverse magnetization in the slice selected by the slice selection gradient magnetic field is excited.Thereafter, as shown in Fig. 1B and C, the gradient magnetic field for imaging, that is, frequency coding, is excited. A gradient magnetic field for slice selection, a gradient magnetic field for frequency coding, and a gradient magnetic field for phase coding are usually applied. These gradient magnetic fields for slice selection, gradient magnetic field for frequency coding, and gradient magnetic field for phase coding are usually magnetic fields whose magnetic field strengths are gradient in three orthogonal axes directions. Next, when TE/2 hours have elapsed since the 90° pulse, a 180° pulse is applied to generate a spin echo signal (Fig. 1A).This 180° pulse is shown in Fig. 2. It consists of four so-called hard pulses with narrow spectral width arranged at equal time intervals τ, with flip angles of 22.5°, -67.5°, and 6, respectively.
The intensity ratio is 1:3:3 so that it is 7.5° and -22.5°.
:1, the phase relationship between the first and third ones and the second and fourth ones is reversed. The time interval τ is set such that the difference between the NMR resonance frequency of the proton nuclei of water molecules in the human body and the resonance frequency of the proton nuclei of fat is 1/(2τ). The frequency characteristics of the total effective flip angle with respect to the offset frequency due to this pulse train consisting of four pulses are as shown in FIG. That is, for a nuclide whose offset frequency with respect to the carrier frequency (here the NMR resonance frequency of water as above) is zero, here the proton nucleus of a water molecule, the total effective flip angle due to the four pulses described above is: 22 .5°-67,5°+67.5°-22,5°=0
°, which is actually the same as not irradiating any excitation pulse. On the other hand, a nuclide whose offset frequency with respect to the carrier frequency (NMR resonance frequency of water) is 1/(2τ), that is, which rotates exactly half a revolution in the rotating system in time, that is, the proton nucleus of fat in this case. For, the total effective flip angle due to the four pulses above is 22.5” +67.5°+67.5°+22.5°=
The angle becomes 180°, and it essentially functions as a 180° pulse. Therefore, a spin echo signal of the fat proton nucleus is generated when TE/2 hours have elapsed from the 180° pulse, and this is sampled and data collected while applying a frequency coding gradient magnetic field. An image of only fat can be obtained by repeating this sequence while changing the gradient magnetic field strength for phase coding, collecting data, and performing two-dimensional Fourier transformation as usual. In this example, an image of only fat is taken by setting the carrier frequency of the high-frequency excitation pulse to the NMR resonance frequency of water. However, if the carrier frequency is set to the NMR resonance frequency of fat, an image of only water can be taken. Can be done. Further, in the above embodiment, the phase coding gradient magnetic field is applied before the 180° pulse, but it may be applied at a position after the 180° pulse. The frequency coding gradient field before the 180° pulse may have its sign reversed and placed at a position after the 180° pulse.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明のMRI撮像法によれば、水もしくは脂肪のみ
の画像を直接撮像することができ、DixOn法のよう
な迂遠さが解消される。
According to the MRI imaging method of the present invention, images of only water or fat can be directly captured, eliminating the roundaboutness of the DixOn method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例にかかるパルスシーケンス
を示すタイムチャート、第2図は180°パルスを構成
するパルス列を示すタイムチャート、第3図は第2図の
パルス列の周波数特性を示すグラフである。
FIG. 1 is a time chart showing a pulse sequence according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart showing a pulse train constituting a 180° pulse, and FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of the pulse train in FIG. 2. It is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)水分子のプロトン核と脂肪のプロトン核の何れか
一方の核磁気共鳴周波数をキャリア周波数とする高周波
信号を励起パルスとして用い、まず90゜パルスを与え
た後、強度比が1:3:3:1でフリップ角がそれぞれ
22.5゜、−67.5゜、67.5゜、−22.5゜
である4つのハードパルスを、水分子のプロトン核と脂
肪のプロトン核の核磁気共鳴周波数差が1/(2τ)と
なるような時間間隔τで与え、その後発生するスピンエ
コー信号よりデータ収集することを特徴とする水・脂肪
分離撮像法。
(1) A high-frequency signal whose carrier frequency is the nuclear magnetic resonance frequency of either the proton nucleus of water molecules or the proton nucleus of fat is used as an excitation pulse, and after first giving a 90° pulse, the intensity ratio is 1:3. : Four hard pulses with flip angles of 22.5°, -67.5°, 67.5°, and -22.5° at a ratio of 3:1 were applied to the proton nuclei of water molecules and the proton nuclei of fat. A water/fat separation imaging method characterized in that the magnetic resonance frequency difference is given at a time interval τ such that the difference is 1/(2τ), and data is collected from spin echo signals generated thereafter.
JP62046020A 1987-02-28 1987-02-28 Water/fat separating imaging method Pending JPS63212337A (en)

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JP (1) JPS63212337A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02224642A (en) * 1988-11-25 1990-09-06 General Electric Co <Ge> Nmr imaging system for metabolic matter using multiple quantum excitation sequence
JP4675455B2 (en) * 1999-05-17 2011-04-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method and apparatus for effective organizational differentiation by MRI

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