JPS6363442A - 核磁気共鳴断層像形成装置 - 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」 この発明は核（ｄ気共鳴を利用して被検体の断層像を得
る核磁気共鳴断層像形成装置に関する。

「従来の技術」 先ず核磁気共鳴（ＮＭＲ）を利用して断層像を得る従来
の主な方法（イメージング法）について述べる。現在用
いられているイメージング法には投影再構成法（Ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｏｎ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ法）と
、２Ｄ−ＦＴ法（スピンワープ法）とがある。

投影再構成法は均質な静磁場Ｈ０中に被検体を置き、第
５図に示すようにこの静磁場と同−向きで２方向におい
て磁場強度が変化している線形勾配磁場Ｇ８を印加しな
がら、９０°パルスと呼ばれるＲＦパルス（高周波電磁
界）を加える。９０゜パルスは一定の周波数ω。の高周
波電磁界を振幅変調してパルス状にしたものである。こ
の処理によって、ｚ軸上の位置Ｚで２軸と直角な而（ス
ライス面）内で、 ω。＝γ　（Ｈ，÷Ｇ＊Ｚ） を満す核スピンが９０°倒れて、ω。で動（回転座は系
のｙ′軸方向を向くことになる。γは磁気回転比である
。この平面が断層像のスライス面になり、この処理をス
ライス面を励起すると云う。

上の例では２方向での勾配磁場を加えた為にｘｙ面がス
ライス面になったが、勾配磁場の方向を選ぶことにより
、任意の平面をスライス面とすることができる。スライ
ス面を選択する９０°パルスから時間τの後に１８０°
パルスを加える。１８０゜パルスは９０°パルスと同じ
様なＲＦパルスであるが、９０’パルスの２倍角度だけ
核スピンを回転させる。１８０°パルスの働きによって
、時間２τの所で角周波数ω。の自由誘導減衰信号を発
生するスピン・エコーという現象が生ずる。このスピン
・エコー信号（自由誘導減衰信号）をデータとして収集
する。但し、この時にＸ方向勾配磁場Ｇ８とｙ方向勾配
磁場Ｇアとの合成によるθ方向の勾配磁場Ｇｏが加えら
れる。θ方向の位置をＳとすると、収集したデータを周
波数分析すると、ω＝Ｔ　　（Ｈ＠　＋Ｇｏ　Ｓ） で与えられる角周波数分布が得られる。この分布は被検
体のθ方向への投影像となっている。従って、θを少し
づつ変えて、一回転（３６０’）すると、これらの投影
データからバンク・プロジェクション処理によって、画
像再構成を行うことができる。なお９０°パルスと１８
０’パルスとの間に、いわゆるディフェーズ用のＸ方向
勾配磁場Ｇｘ、とｙ方向勾配磁場Ｇ□とが印加される。

次に２Ｄ−ＦＴ法（Ｓｐｉｎ　Ｗａｒｐ法）について述
べる。２Ｄ−ＦＴ法にもいくつかの変法があるが、代表
的なもののパルスシーケンスを第６図に示す。

この方法が投影再構成法と異なる点は、スライス面を選
択励起した後に、Ｘ方向の勾配磁場Ｇ、のパルスを加え
てＸ方向に位相エンコーディングを与え、常に一定のＸ
方向勾配磁場（読み出し勾配）を加えながら、データを
収集し、Ｘ方向勾配磁場パルスの振幅（勾配）を変えて
いって、位相エンコーディングの量を調節し、繰返しデ
ータを収集し、収集したデータを２次元フーリエ変換す
るこにより、画像を得る点である。

「発明が解決しようとする問題点」 被検体中の例えばプロトンＩＨ以外の核スピン、例えば
カーボン＋３ｃ等を画像化する際、カーボン１３ｃの怒
度がプロトンより約２．５　Ｘｌ０−’と小さいので、
所望のＳ／Ｎを得る為、９９％濃縮したＩｎＣを造影剤
として、被検体に投与することが考えられている。しか
し濃縮Ｉ３０は非常に高価な為、大量に投与することは
画像化費用が高価になる。

「問題点を解決する為の手段」 この発明によれば、核磁気共鳴断層像形成装面において
、画像を形成するための特定の核スピンと結合した別の
核スピンを選択励起する周波数の高周波信号を発生する
デカップリング用送信機が設けられ、そのデカップリン
グ用送信機からの高周波信号を、前記特定の核スピンを
励起するため高周波パルス印加用コイルとは別のデカン
プリング用コイル手段へ供給して、その高周波信号電磁
界を被検体に印加して、被検体中の前記別の核スピンを
励起して前記特定の核スピンとの結合を断ち切り核オー
バーハウザー効果を生じさせる。

核オーバーハウザー効果が生じると前記特定の核スピン
の自由誘導減衰信号のＳ／Ｎが数倍上がり、例えば１３
Ｃ等の造影剤の投与量、或いは所望のＳ／Ｎを得る為の
積算測定回数を減らすことが出来る。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例を示す、主静磁場Ｈ０を発生
する主電磁石１３、Ｘ、　　ｙ、２方向の各勾配磁場Ｇ
、、Ｇ、、Ｃ，，をそれぞれ発生する勾配磁場作成コイ
ル１４、高周波型６ｎ波を送受する送受信コイル１５が
、被検体が配される位置に設けられる。その被検体に主
静磁場Ｈ０が印加される。勾配磁場用電流増幅器１６に
より波形形成回路１７からのタイミング波形が増幅され
て電流として各勾配磁場作成コイル１４に選択的に供給
される。その発生した勾配磁場は前記被検体に印加され
る。一方ンンセサイザ１８に対しタイミング及び腰送波
周波数が設定され、シンセサイザ１８からそのタイミン
グパルスが送信Ｍ１９に与えられ、画像化しようとする
特定の核スピンを励起する周波数の搬送波がそのパルス
により振幅変調されて高周波パルスが整合、送受切替器
２１を通じて送受信コイル１５に与えられる。送受信コ
イル１５から高周波電磁波が前記被検体に印加される。

送受信コイル１５で検出された自由誘導減衰信号は整合
、送受切替器２１を通じて受信機２２で受信され、かつ
増幅検波され、その受信出力はタイミング制御１部２３
を通じて計算機２４に取込まれる。計算機２４は制御部
２３を通じて勾配磁場用増幅器１６に対するタイミング
波形の供給、シンセサイザ１８に対するタイミング周波
数の設定などを行う。

この発明においてはデカップリング用コイル２５が設け
られ、デカップリング用コイル２５にデカップリング用
送信８！１２６から高周波信号が供給される。デカップ
リング用送信機２６の搬送波周波数、送信タイミングは
デカップリング用シンセサイザ２７により制御され、シ
ンセサイザ２７に対するタイミング及び周波数の設定は
計算機２４からタイミング制御部２３を通じて行われる
。

送受信コイル１５及びデカップリング用コイル２５がそ
れぞれ発生する電磁界は互いに直交し、両コイル１５．
２５の電磁気的結合がなく、デカップリング送信を行う
際、送受信コイル１５にデカップリング用コイル２５の
ｆｉ　ｉｆｆ界が吸収されることなく、所望のスライス
面内の核スピンを均等にデカップルすることが望ましい
。この点から例えば、被検体を内包する大きさの径の異
なる空１’１共振型コイルを直交して配置することが望
ましい。

空胴共振型コイルの１例を第２図及び第３図に示す。送
受信コイル１５は環状導体２８．２９が軸方向にずらし
て設けられ、環状導体２８．２９間にわたって、誘電体
層３０ａ、３０ｂを介して、導線　３３〜３６が配され
、導線３４と環状５体２８に端子３１．３２が設けられ
る。

端子３１．３２より高周波信号を印加すると、導線３３
．３４に流れる電流３３ａ、３４ｂと導線３５．３６に
流れる電流３５ａ、３６ａとは逆向きになる。これら導
線３３．３４，３５．３６に流れる電流により発生する
磁界３３ｂ、３４ｂ。

３５ｂ、３６ｂは第３図に示すように、コイル１５の内
側で合成されてほぼ均一磁界に近くなる。

導線３３，３４間及び３５．３６間のそれぞれコイル軸
心３７に対し６０°前後に設定すると、コイル内部の磁
界３８の空間的均一性が最も良くなり、コイル外部で電
磁界が発散する傾向が少ない。

デカップリング用コイル２５は送受信コイル１５の内側
に同軸心的に配され、角度的に９０度ずらされている。

従ってデカップリング用コイル２５の端子４１．４２間
に高周波電流を流すと、導線４３〜４６に流れる電流に
より、第３図に実線で示すように、コイル１５．２５内
に、磁界３８と直交した磁界４７が発生する。

次に核オーバーハウザー効果を生じさせるためのシーケ
ンスの例を第４図に示す、カーボン＋３０を画像化した
い場合は、Ｉｆｆ（と結合しているプロトン１Ｈの核磁
気共鳴周波数と同一の周波数の高周波電流をデカップリ
ング用コイル２５へ供給し、被検体にデカップリング用
高周波電磁界を照射する。これにより被検体中のＩＨス
ピンを飽和させ、つまり高エネルギーのスピンと低エネ
ルギーのスピンとの数を等しくして、′Ｈスピンと１３
Ｃスピンとのスピン結合を切り離す。

その後、デカップリング用高周０ｊＬ’ｔＶｉ界の照射
を切り、その直後に、勾配磁場Ｇ、と、スライス選択高
周波パルス（９０°パルス）とを被検体に印加してスラ
イス面の１Ｈスピンを選択１１起し、以後位相エンコー
ディングや投影再構成法によりイメージングデータ、つ
まり自由誘導信号を収集する。

この時、必要に応じてデカップリング用高周波電磁界の
照射をオン−オフさせることにより、広帯域１８デカツ
プリングを行い、核オーハーハウザー効果を一層向上さ
せることが出来る。

＋３０スピンの場合、１Ｈスピンとのデカップリング（
結合の切り離し）を行った場合と、そうでない場合との
信号強度比は、 シフナル強度（’ｎ　　デカップルなし）　　　　　　
　２γ。

となり、３倍近＜＋３０スピンの自由誘導信号のＳ／Ｎ
が上ることになる。Ｔ、は１Ｈスピンの磁気回転比、Ｔ
ｏは＋３０スピンの磁気回転比である。

なお、第４図に示したようにデカップリング用高周波電
磁界を励起用高周波パルスの前までしか照射しない場合
は、コイル１５とコイル２５とを兼用してもよい。デカ
ップリング用高周波電磁界は９０°パルスを照射する時
も、またその後も照射してもよく、コイル１５．２５と
はその発生した磁界を必ずしも直交させなくても、周波
数の差により受信自由誘導信号を選択してもよい。

デカップリング用コイル２５を送受信コイル１５の外側
に配してもよい。

「発明の効果」 以上述べた襟に、この発明によれば感度の低い核スピン
の画像形成を行う際、デカップリング用高周波電磁界を
印加して咳オーバーハウザー効果を生じさせ、目的とす
る核スピンの自由誘導信号のＳ／Ｎを向上させて画像形
成することが出来る。

これにより画像形成時の積算測定回数及び造影剤の投与
量を凍らすことが出来る。

４．１２］面の筒車な説明 第１図はこの発明の装置の構成例を示すブロック図、第
２図は空耳同共振型コイル１５．２５を示す斜視図、第
３図はコイル１５．２５の発生させる磁界を示す図、第
４図はこの発明による装置で核オーバーハウザー効果を
生しせしめる為、デカップリング照射を行うシーフェン
スを示す図、第５図は投影再構成法のシーフェンスの例
を示す図、第６図は２次元フーリエ法（スピン・ワープ
法）のンークエンス例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体を静磁場中に置き、高周波電磁界を、第１
   コイルによりその被検体に照射し、その被検体の特定の
   核スピンを励起し、その核磁気共鳴信号を検出して上記
   被検体における核磁気共鳴と対応した画像を形成する核
   磁気共鳴断層像形成装置において、 上記特定の核スピンと結合した別の核スピンを選択励起
   する周波数の高周波信号を発生するデカップリング用送
   信機と、 そのデカップリング用送信機からの高周波信号が供給さ
   れ、上記被検体中の上記別の核スピンを励起して上記特
   定の核スピンとの結合を断ち切り核オーバーハウザー効
   果を生じさせるコイル手段とを具備することを特徴とす
   る核磁気共鳴断層像形成装置。