JP2838898B2 - 選択的分極移転パルス列による磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定装置 - Google Patents
選択的分極移転パルス列による磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定装置Info
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- JP2838898B2 JP2838898B2 JP1156631A JP15663189A JP2838898B2 JP 2838898 B2 JP2838898 B2 JP 2838898B2 JP 1156631 A JP1156631 A JP 1156631A JP 15663189 A JP15663189 A JP 15663189A JP 2838898 B2 JP2838898 B2 JP 2838898B2
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/4833—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective excitation of the volume of interest, e.g. selecting non-orthogonal or inclined slices
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、第１種の核と第２種の核とを含有し、定常
かつ一様な磁場中に配置される体の容積部分で発生さ
れ、rf電磁パルスの少なくとも部分的に一致する第１の
パルス列と第２のパルス列であって、第１のパルス列は
第1,第２及び第３のrfパルスからなり、第２のパルス列
は第４及び第５のrfパルスからなり、パルスは待機期間
により互いに離間せしめられる第１のパルス列と第２の
パルス列において、第１種の核の核スピンから第２種の
核の核スピンへの分極移転により得られる少なくとも１
つの磁気共鳴信号からスペクトルを決定する方法に関す
る。
かつ一様な磁場中に配置される体の容積部分で発生さ
れ、rf電磁パルスの少なくとも部分的に一致する第１の
パルス列と第２のパルス列であって、第１のパルス列は
第1,第２及び第３のrfパルスからなり、第２のパルス列
は第４及び第５のrfパルスからなり、パルスは待機期間
により互いに離間せしめられる第１のパルス列と第２の
パルス列において、第１種の核の核スピンから第２種の
核の核スピンへの分極移転により得られる少なくとも１
つの磁気共鳴信号からスペクトルを決定する方法に関す
る。
また本発明は、定常かつ一様な磁場を発生せしめる手
段と、rf電磁パルスを用いて体の内の第１種の核の核ス
ピンから体の内の第２種の核の核スピンへの分極転移に
より体の容積部分内で共鳴信号を発生せしめる手段と、
少なくとも１つの磁場の勾配を発生せしめる手段と、磁
気共鳴信号を受信し、検波し、サンプリングする手段
と、スペクトルをディスプレイするディスプレイ手段
と、サンプリング手段により得られるサンプル値からス
ペクトルを決定するプログラムされた演算手段を有する
処理手段とからなる、少なくとも１つの磁気共鳴信号か
らスペクトルを決定する装置に関する。この種の方法
は、ジャーナル オブ マグネチック レゾナンス 6
1,392−395頁,1985年のW.P.オーエ他による「ローカラ
イズド 13C NMR スペクトラ ウィズ、エンハンスト
センシティビティ オブテインド バイボリューム−
セレクチブ エクサイテーション」から公知である。か
かる方法では、検査さるべき体は、定常かつ一様な磁気
B0内に配置される。体は、第１種の核、例えば陽子1H
と、第２種の核、例えば炭素同位体13Cとを含有する。
前記の方法によれば、まず体の容積部分が束縛陽子の化
学シフト範囲が小さいため陽子磁化の適切な局在化が行
ないうる陽子の各スピンに基いて選択され、その後局在
化された陽子磁化を同一容積部分内で陽子に結合された
13C核へ移転せしめるために分極転移が行なわれる。こ
の方法には、従来の13C分光学的方法と比べて、感度が
改善され、いわゆる13C感受容積の局在化がより正確で
あるという利点がある。容積選択後の分極移転について
は、体はrf電磁パルス列と第２のパルス列にさらされ
る。第１のパルス列は1Hに作用し、順次rfパルス（90
゜），第２のrfパルス（180゜）及び第３のrfパルス
（パルス角度は可変）からなる。第２のパルス列は13C
に作用し、第４のrfパルス（90゜）及び第５のrfパルス
（180゜）からなる。1H及び13Cに対するパルスは、少な
くとも１つの磁気共鳴信号からスペクトルを決定する装
置中の別々の送信コイルを通じて体に印加される。第４
のrfパルスは第２のrfパルスに一致し、第５のrfパルス
は第３のrfパルスに一致する。前記の文献ではパルス間
の待機期間は、Ｊを第１種と第２種との核スピン間の結
合定数として、（2J）-1sである。第５のrfパルスに続
いて待機時間（2J）-1経過後、共鳴信号が束縛13Cにつ
いて得られるが、この信号よりサンプリング及びフーリ
エ変換後にスペクトルが得られる。適切な信号雑音化を
達成するには多数の共鳴信号の平均をとることが必要で
ある。陽子についての容積選択は、VSE（Volume Select
ive Exitation:容積選択励起）により行なわれる。VSE
は、xyz座標系中の３つの磁気勾配Gx, Gy及びGzが順次励起されその場の方向が場B0の方向に
一致し、勾配の方向は互いに直交し選択的rfパルスと非
選択的rfパルスとの組み合わせが勾配の印加中に印加さ
れる（45゜選択的,90゜非選択的及び45゜選択的）よう
にするパルス勾配列である。第１の勾配Gxは体のスライ
スを選択し（長手方向磁化がスライス内のみで存在す
る）、第２の勾配Gyはスライス中のバーを選択し、そし
て第３の勾配Gzが体のxyz容積部分を選択する。この方
法は、CHnスピン系、つまりCH,CH2及びCH3を有する分子
を含有する体に用いられる。複数の共鳴信号が必要であ
るため、スペクトル決定には相当の測定時間を要する。
段と、rf電磁パルスを用いて体の内の第１種の核の核ス
ピンから体の内の第２種の核の核スピンへの分極転移に
より体の容積部分内で共鳴信号を発生せしめる手段と、
少なくとも１つの磁場の勾配を発生せしめる手段と、磁
気共鳴信号を受信し、検波し、サンプリングする手段
と、スペクトルをディスプレイするディスプレイ手段
と、サンプリング手段により得られるサンプル値からス
ペクトルを決定するプログラムされた演算手段を有する
処理手段とからなる、少なくとも１つの磁気共鳴信号か
らスペクトルを決定する装置に関する。この種の方法
は、ジャーナル オブ マグネチック レゾナンス 6
1,392−395頁,1985年のW.P.オーエ他による「ローカラ
イズド 13C NMR スペクトラ ウィズ、エンハンスト
センシティビティ オブテインド バイボリューム−
セレクチブ エクサイテーション」から公知である。か
かる方法では、検査さるべき体は、定常かつ一様な磁気
B0内に配置される。体は、第１種の核、例えば陽子1H
と、第２種の核、例えば炭素同位体13Cとを含有する。
前記の方法によれば、まず体の容積部分が束縛陽子の化
学シフト範囲が小さいため陽子磁化の適切な局在化が行
ないうる陽子の各スピンに基いて選択され、その後局在
化された陽子磁化を同一容積部分内で陽子に結合された
13C核へ移転せしめるために分極転移が行なわれる。こ
の方法には、従来の13C分光学的方法と比べて、感度が
改善され、いわゆる13C感受容積の局在化がより正確で
あるという利点がある。容積選択後の分極移転について
は、体はrf電磁パルス列と第２のパルス列にさらされ
る。第１のパルス列は1Hに作用し、順次rfパルス（90
゜），第２のrfパルス（180゜）及び第３のrfパルス
（パルス角度は可変）からなる。第２のパルス列は13C
に作用し、第４のrfパルス（90゜）及び第５のrfパルス
（180゜）からなる。1H及び13Cに対するパルスは、少な
くとも１つの磁気共鳴信号からスペクトルを決定する装
置中の別々の送信コイルを通じて体に印加される。第４
のrfパルスは第２のrfパルスに一致し、第５のrfパルス
は第３のrfパルスに一致する。前記の文献ではパルス間
の待機期間は、Ｊを第１種と第２種との核スピン間の結
合定数として、（2J）-1sである。第５のrfパルスに続
いて待機時間（2J）-1経過後、共鳴信号が束縛13Cにつ
いて得られるが、この信号よりサンプリング及びフーリ
エ変換後にスペクトルが得られる。適切な信号雑音化を
達成するには多数の共鳴信号の平均をとることが必要で
ある。陽子についての容積選択は、VSE（Volume Select
ive Exitation:容積選択励起）により行なわれる。VSE
は、xyz座標系中の３つの磁気勾配Gx, Gy及びGzが順次励起されその場の方向が場B0の方向に
一致し、勾配の方向は互いに直交し選択的rfパルスと非
選択的rfパルスとの組み合わせが勾配の印加中に印加さ
れる（45゜選択的,90゜非選択的及び45゜選択的）よう
にするパルス勾配列である。第１の勾配Gxは体のスライ
スを選択し（長手方向磁化がスライス内のみで存在す
る）、第２の勾配Gyはスライス中のバーを選択し、そし
て第３の勾配Gzが体のxyz容積部分を選択する。この方
法は、CHnスピン系、つまりCH,CH2及びCH3を有する分子
を含有する体に用いられる。複数の共鳴信号が必要であ
るため、スペクトル決定には相当の測定時間を要する。
本発明は特により単純で柔軟性を有するパルス列を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
本発明による方法は、容積部分が、rfパルスの印加中
に第１のrfパルスに一致する第１のスライス選択的な場
の勾配を少なくとも用いることで選択されることを特徴
とする。その結果パルス列はrf電磁パルスの不備による
影響を受けにくくなり、測定時間全体が減らせる。
に第１のrfパルスに一致する第１のスライス選択的な場
の勾配を少なくとも用いることで選択されることを特徴
とする。その結果パルス列はrf電磁パルスの不備による
影響を受けにくくなり、測定時間全体が減らせる。
本発明の方法の一実施例は、容積部分の選択が、さら
に第２及び第３のrfパルスにそれぞれ一致する第２及び
第３のスライス選択的な場の勾配を印加することで行な
われ、第1,第２及び第３の場の勾配はそれぞれの核スピ
ンの励起を互いに交差するスライスに制限することを特
徴とする。核スピンの励起は、第1,第２及び第３のスラ
イスにそれぞれ制限される。容積はスライスの交差によ
り選択される。勾配が互いに直交して延在するように選
択されると、直交容積が選択される。rfパルスの周波数
内容及び場の勾配の強度は、検査されるスピン系の関数
として選択される。これについては以下でCHスピン系に
ついて詳述する。1H及び13Cについてのrfパルスは、そ
れぞれの体コイルの形式の発信コイルにより印加され
る。
に第２及び第３のrfパルスにそれぞれ一致する第２及び
第３のスライス選択的な場の勾配を印加することで行な
われ、第1,第２及び第３の場の勾配はそれぞれの核スピ
ンの励起を互いに交差するスライスに制限することを特
徴とする。核スピンの励起は、第1,第２及び第３のスラ
イスにそれぞれ制限される。容積はスライスの交差によ
り選択される。勾配が互いに直交して延在するように選
択されると、直交容積が選択される。rfパルスの周波数
内容及び場の勾配の強度は、検査されるスピン系の関数
として選択される。これについては以下でCHスピン系に
ついて詳述する。1H及び13Cについてのrfパルスは、そ
れぞれの体コイルの形式の発信コイルにより印加され
る。
本発明の方法の一実施例では、容積部分の選択が、さ
らに表面コイルによる第４及び第５のrfパルスを印加す
ることで行なわれ、第１の勾配は表面コイルの軸に対し
直交して延在するスライスを選択することを特徴とす
る。第１の場の勾配は、表面コイルの軸に対し直交して
延在するスライスを選択する勾配の方向を得るため勾配
Gx,Gy及びGzの線型結合とすることができる。第１のrf
パルスは、このスライス内で1H核スピンについてスライ
ス選択的とされる。表面コイルにより体に印加される第
４及び第５のrfパルスにより、13C歳差周波数で回転す
る座標系ｘ′ｙ′ｚ′において13C磁化ベクトルが位置
依存的な回動をする。第４及び第５のrfパルスは、選択
されたスライス内で13C磁化ベクトルの180゜及び90゜の
回転がそれぞれ得られるように選択される必要がある。
第1,第２及び第３のパルスは体コイルにより印加され
る。体コイルと表面コイルとは互いに減結合されねばな
らない。ヨーロッパ特許出願EP 0155978は、分極移転列
についての局在化の概略的方法を開示する。しかし、こ
の方法は勾配を使用するものではない。局存化は、1H核
スピンへの第1.第２及び第３のパルスが第１の表面コイ
ルを介して印加され、13C核スピンへの第４及び第５のr
fパルスが第２の表面コイルを介して印加され、これら
の表面コイルは同一平面上にあって異なる直径を有する
ようにして形成されるいわゆる感受容積を重畳すること
で実現される。
らに表面コイルによる第４及び第５のrfパルスを印加す
ることで行なわれ、第１の勾配は表面コイルの軸に対し
直交して延在するスライスを選択することを特徴とす
る。第１の場の勾配は、表面コイルの軸に対し直交して
延在するスライスを選択する勾配の方向を得るため勾配
Gx,Gy及びGzの線型結合とすることができる。第１のrf
パルスは、このスライス内で1H核スピンについてスライ
ス選択的とされる。表面コイルにより体に印加される第
４及び第５のrfパルスにより、13C歳差周波数で回転す
る座標系ｘ′ｙ′ｚ′において13C磁化ベクトルが位置
依存的な回動をする。第４及び第５のrfパルスは、選択
されたスライス内で13C磁化ベクトルの180゜及び90゜の
回転がそれぞれ得られるように選択される必要がある。
第1,第２及び第３のパルスは体コイルにより印加され
る。体コイルと表面コイルとは互いに減結合されねばな
らない。ヨーロッパ特許出願EP 0155978は、分極移転列
についての局在化の概略的方法を開示する。しかし、こ
の方法は勾配を使用するものではない。局存化は、1H核
スピンへの第1.第２及び第３のパルスが第１の表面コイ
ルを介して印加され、13C核スピンへの第４及び第５のr
fパルスが第２の表面コイルを介して印加され、これら
の表面コイルは同一平面上にあって異なる直径を有する
ようにして形成されるいわゆる感受容積を重畳すること
で実現される。
本発明の方法の一実施例は、第４と第３とのrfパルス
の間の待機期間は、Ｊを第１種と第２種との核スピン間
の結合定数として（2J）-1sの奇数倍であり、rfパルス
自身間の他の待機期間及び共鳴信号が得られるまでの待
機期間は前記（2J）-1sの奇数倍以上であることを特徴
とする。これは、全ての待機期間が、例えば（2J）-1s
に選択される、つまり通常DEPT列等のいわゆるDEPT（Di
stortionless Enhancement by Polarization Transfer:
分極移転による無歪エンハンスメント）を含む。あるい
は、第３と第４とのrfパルス間の待機期間が、（2J）-1
の奇数倍に等しく選択され、他の待機期間より長くに選
択されるようにもできるが、これは列を実際に構成する
という見方からはより好ましいものである。後者の場合
は、1H核スピンへのrfパルスは、13C核スピンのrfパル
スと一致しなくなる。その結果、広帯域13Cパルスにつ
いても、勾配の切換えが13Cはパルス中には行なわれ
ず、1H核スピンへのパルス中に行わなれるから、印加が
容易になる。分極移転に関さない13Cスペクトルの場
合、13Cの化学シフトが比較的に大きいため広帯域13Cパ
ルスは局在化の問題を引き起こしうる。1H及び3Cはパル
スが同時に印加されるのでないなら、1H核スピンに局在
化は起こらず、その問題は生じない。13Cスペクトルの
一部分を調べるだけで充分なこともあるが、その場合に
はより帯域の狭い13Cパルスで足りる。
の間の待機期間は、Ｊを第１種と第２種との核スピン間
の結合定数として（2J）-1sの奇数倍であり、rfパルス
自身間の他の待機期間及び共鳴信号が得られるまでの待
機期間は前記（2J）-1sの奇数倍以上であることを特徴
とする。これは、全ての待機期間が、例えば（2J）-1s
に選択される、つまり通常DEPT列等のいわゆるDEPT（Di
stortionless Enhancement by Polarization Transfer:
分極移転による無歪エンハンスメント）を含む。あるい
は、第３と第４とのrfパルス間の待機期間が、（2J）-1
の奇数倍に等しく選択され、他の待機期間より長くに選
択されるようにもできるが、これは列を実際に構成する
という見方からはより好ましいものである。後者の場合
は、1H核スピンへのrfパルスは、13C核スピンのrfパル
スと一致しなくなる。その結果、広帯域13Cパルスにつ
いても、勾配の切換えが13Cはパルス中には行なわれ
ず、1H核スピンへのパルス中に行わなれるから、印加が
容易になる。分極移転に関さない13Cスペクトルの場
合、13Cの化学シフトが比較的に大きいため広帯域13Cパ
ルスは局在化の問題を引き起こしうる。1H及び3Cはパル
スが同時に印加されるのでないなら、1H核スピンに局在
化は起こらず、その問題は生じない。13Cスペクトルの
一部分を調べるだけで充分なこともあるが、その場合に
はより帯域の狭い13Cパルスで足りる。
本発明の方法の一実施例は、選択された容積部分外か
らの第１種及び第２種の結合核及び第２種の非結合核に
由来する信号を抑圧するため、少なくとも１つのrfパル
スに位相巡回が適用されて、スペクトルは逆位相で得ら
れる共鳴信号から決定されることを特徴とする。CHnス
ピン系の場合は、選択された容積部分外のCHn群からの
信号は無視しえない。逆位相で得られた共鳴信号の一方
から他方を減算することでかかる不要信号は除去され
る。しかし後者の方法は、生体内分光学的方法にとり重
要である体の運動の影響を受けやすい。
らの第１種及び第２種の結合核及び第２種の非結合核に
由来する信号を抑圧するため、少なくとも１つのrfパル
スに位相巡回が適用されて、スペクトルは逆位相で得ら
れる共鳴信号から決定されることを特徴とする。CHnス
ピン系の場合は、選択された容積部分外のCHn群からの
信号は無視しえない。逆位相で得られた共鳴信号の一方
から他方を減算することでかかる不要信号は除去され
る。しかし後者の方法は、生体内分光学的方法にとり重
要である体の運動の影響を受けやすい。
本発明の一実施例は、第１及び第２のパルス列は、第
２種の核スピンに作用するrf飽和パルスにより先行さ
れ、デフェージング勾配により後続されることを特徴と
する。運動の影響は、不要信号の抑圧が改善されるため
に大幅に軽減する。第１のrfパルスが、確かに長手方向
緩和時間T1内に印加されるようにすべきである。
２種の核スピンに作用するrf飽和パルスにより先行さ
れ、デフェージング勾配により後続されることを特徴と
する。運動の影響は、不要信号の抑圧が改善されるため
に大幅に軽減する。第１のrfパルスが、確かに長手方向
緩和時間T1内に印加されるようにすべきである。
本発明の方法の一実施例は、飽和パルスが断熱高速通
過型の90゜rfパルスであることを特徴とする。断熱高速
通過とは、磁化が所定角度を通って回動するようにrfパ
ルスの周波数をスピン共鳴周波数を通るように高速で掃
引することである。
過型の90゜rfパルスであることを特徴とする。断熱高速
通過とは、磁化が所定角度を通って回動するようにrfパ
ルスの周波数をスピン共鳴周波数を通るように高速で掃
引することである。
本発明の方法の一実施例は、少なくとも１つのスライ
ス選択的な場の勾配により選択される容積について磁化
の長手方向緩和時間内において、共鳴信号が、第１及び
第２のパルスに対応するrfパルス列により少なくとも１
つの容積内で発生され前記容積に対して変位されること
を特徴とする。長手方向緩和に対する待機時間は、他の
容積の測定、つまりいわゆる「多重容積技術」に用いら
れる。
ス選択的な場の勾配により選択される容積について磁化
の長手方向緩和時間内において、共鳴信号が、第１及び
第２のパルスに対応するrfパルス列により少なくとも１
つの容積内で発生され前記容積に対して変位されること
を特徴とする。長手方向緩和に対する待機時間は、他の
容積の測定、つまりいわゆる「多重容積技術」に用いら
れる。
第１図は本発明による装置１を概略的に示す。装置１
は、磁石コイル２と、抵抗性コイル又は超電導コイルの
場合は直流電源３とからなる。磁石コイル２と直流電源
３とは、定常かつ一様な磁気B0を発生する手段４を構成
する。磁石コイル２が永久磁石として構成される場合に
は直流電源３は省略される。体５は磁石コイル２内に配
置される。体５は、例えばＣが13C炭素同位体でＨが1H
陽子である分子のCHn群における如き、互いに結合され
る第１種の核の核スピンと第２種の核の核スピンとを含
む。結合は、結合定数JCHs-1で表わされる。装置１の磁
石コイル２内に配置された体５についての動作中、（磁
気モーナントを有する核の）核スピンの少量の通過分
は、場B0と同一方向に方向付けられ平衡状態となる。巨
視的には、これが平衡磁化である磁化Μである。装置１
はrf電磁パルスを用いて、例えば体５内の第１種の核ス
ピンの体５内の第２種の核スピンへの分極移転により体
５の容積部分内の共鳴信号を発生する手段を有する。手
段６は、第１の発信器／受信器チャンネル７と第２の発
信器／受信器チャンネル８とからなる。第１の発信器／
受信器チャンネルは、rf電磁パルスを発振し、磁気共鳴
信号を受信する第１のコイル10に方向性結合器９を介し
て結合される。第１の発信器／受信器チャンネル７は、
変調器11は、増幅器12と増幅器13と、位相感知検波器14
と、搬送信号を発生する発振器15とからなる。変調器11
は、プログラム式演算手段18からなる処理手段17に結合
されるプロセスコンピュータ16により制御される。第１
の発信器／受信器チャンネル７を介して受信された磁気
共鳴信号は、位相感知検波器14で復調され、復調された
信号はA/D変換器19へ供給されて、そこでサンプリング
が行なわれる（直交検波の場合別のA/D変換器（図示せ
ず）が設けられる）サンプル値20は処理手段17へ供給さ
れる。第２の発信器／受信器チャンネル８も同一の構成
を有し、方向性結合器21と、発信器／受信器コイル22
と，変調器23と，増幅器24と，増幅器25と，位相感知検
波器26と，発振器27とからなる。位相感知検波器26は、
処理手段17へ結合されるA/D変換器28に結合される（直
交検波の場合チャンネル８は別のA/D変換器を有す
る）。装置１が分極移転を実現するパルス列を発生する
のに用いられる場合は、発振器15は第１種の核のスピン
共鳴に同調され、発振器27は第２種の核のスピンの共鳴
に同調される。第１の発信器／受信器チャンネル７を介
して第１のパルス列としてrfパルスが、体５に印加され
るようにコイル10に供給され、第２の発信器／受信器チ
ャンネル８を介して第２のパルス列としてrfパルスがや
はり体５に印加されるようコイル22に供給される。プロ
グラム式演算手段は、第１と第２のパルス列が少なくと
も部分的に一致せしめるのに適している。発振器16及び
27はプロセスコンピュータ16により制御される。コイル
22はいわゆる体コイルであり、体５に局部的照射が行な
われるようにする表面コイル29で置き換えることができ
る。体コイル22は装置１内の固定位置に配置されるが、
表面コイル29は変位しうる。装置１は、場B0に重畳され
る磁場の勾配を発生する手段30を有する。手段30は、磁
場の勾配Gxを発生する勾配磁石コイル31と，磁場の勾配
Gyを発生する勾配磁石コイル32と，磁場の勾配Gzを発生
する勾配磁石コイル33と、別々に制御可能な勾配磁石コ
イル31,32及び33に給電するようプロセスコンピュータ1
6により制御される電源34とからなる。図示の図示例で
は、勾配磁石コイル31,32及び33の空間内での配置は、
磁場の勾配Gx,Gy及びGzの場の方向は磁場B0の方向と一
致し、勾配の方向が互いに直交するよう延在することで
ある。このことは第１図中で互いに直交する軸x,y及び
ｚより示されている。装置１は、特に磁気勾配信号から
形成されるスペクトルをディスプレイするディスプレイ
手段35も有する。プログラム式演算手段18は、例えば第
２の発信器／受信器チャンネル８を介して得られたサン
プル値20から、例えばフーリエ変換によりスペクトルを
決定するのに適する。CH群の1Hスペクトルは、JCHを1H
と13Cの核スピン間スカラー結合定数とし、gammapを陽
子の磁気回転比とし、σｐを遮蔽定数（電子雲による遮
蔽の程度は、陽子の化学環境により決定される）とし
て、陽子共鳴周波数ωｐ（１−σｐ）B0近傍の二重項ω
ｐ±πJCHを有する。CH群の13Cスペクトルは、gammacを
炭素同位体13Cの回転磁気比として、13C共鳴周波数ωｃ
＝gammac（１−σｐ）B0近傍の二重項ωｃ±πJCHを有
する。陽子及び13C同位体はともに核スピン1/2（スピン
アップ又はスピンダウン）を有する。結合時スピンは互
いの場の影響を受けるため、所与の状況におけるスペク
トル中1H及び13Cに二重項が発生する。スペクトル中でC
H群の13C二重項を離間した形式としないのが（信号雑音
比上）有利であることがある。これは陽子をいわゆる減
結合式に測定すること（1Hへの「硬」照射）で行なわれ
る。いわゆる化学シフトは関連する分子に依存するか
ら、スペクトルからCH群がどの分子に由来するか導き出
すことはやはり可能である。NMR装置によっての概説及
びNMRの原理についての概説については、M.A.フォスタ
ー及びJ.M.Sハッチンソンによるハンドブック「プラク
チカル NMR イメージング」１〜48頁,1987年IRLプレ
ス リミテッドを参照されたい。
は、磁石コイル２と、抵抗性コイル又は超電導コイルの
場合は直流電源３とからなる。磁石コイル２と直流電源
３とは、定常かつ一様な磁気B0を発生する手段４を構成
する。磁石コイル２が永久磁石として構成される場合に
は直流電源３は省略される。体５は磁石コイル２内に配
置される。体５は、例えばＣが13C炭素同位体でＨが1H
陽子である分子のCHn群における如き、互いに結合され
る第１種の核の核スピンと第２種の核の核スピンとを含
む。結合は、結合定数JCHs-1で表わされる。装置１の磁
石コイル２内に配置された体５についての動作中、（磁
気モーナントを有する核の）核スピンの少量の通過分
は、場B0と同一方向に方向付けられ平衡状態となる。巨
視的には、これが平衡磁化である磁化Μである。装置１
はrf電磁パルスを用いて、例えば体５内の第１種の核ス
ピンの体５内の第２種の核スピンへの分極移転により体
５の容積部分内の共鳴信号を発生する手段を有する。手
段６は、第１の発信器／受信器チャンネル７と第２の発
信器／受信器チャンネル８とからなる。第１の発信器／
受信器チャンネルは、rf電磁パルスを発振し、磁気共鳴
信号を受信する第１のコイル10に方向性結合器９を介し
て結合される。第１の発信器／受信器チャンネル７は、
変調器11は、増幅器12と増幅器13と、位相感知検波器14
と、搬送信号を発生する発振器15とからなる。変調器11
は、プログラム式演算手段18からなる処理手段17に結合
されるプロセスコンピュータ16により制御される。第１
の発信器／受信器チャンネル７を介して受信された磁気
共鳴信号は、位相感知検波器14で復調され、復調された
信号はA/D変換器19へ供給されて、そこでサンプリング
が行なわれる（直交検波の場合別のA/D変換器（図示せ
ず）が設けられる）サンプル値20は処理手段17へ供給さ
れる。第２の発信器／受信器チャンネル８も同一の構成
を有し、方向性結合器21と、発信器／受信器コイル22
と，変調器23と，増幅器24と，増幅器25と，位相感知検
波器26と，発振器27とからなる。位相感知検波器26は、
処理手段17へ結合されるA/D変換器28に結合される（直
交検波の場合チャンネル８は別のA/D変換器を有す
る）。装置１が分極移転を実現するパルス列を発生する
のに用いられる場合は、発振器15は第１種の核のスピン
共鳴に同調され、発振器27は第２種の核のスピンの共鳴
に同調される。第１の発信器／受信器チャンネル７を介
して第１のパルス列としてrfパルスが、体５に印加され
るようにコイル10に供給され、第２の発信器／受信器チ
ャンネル８を介して第２のパルス列としてrfパルスがや
はり体５に印加されるようコイル22に供給される。プロ
グラム式演算手段は、第１と第２のパルス列が少なくと
も部分的に一致せしめるのに適している。発振器16及び
27はプロセスコンピュータ16により制御される。コイル
22はいわゆる体コイルであり、体５に局部的照射が行な
われるようにする表面コイル29で置き換えることができ
る。体コイル22は装置１内の固定位置に配置されるが、
表面コイル29は変位しうる。装置１は、場B0に重畳され
る磁場の勾配を発生する手段30を有する。手段30は、磁
場の勾配Gxを発生する勾配磁石コイル31と，磁場の勾配
Gyを発生する勾配磁石コイル32と，磁場の勾配Gzを発生
する勾配磁石コイル33と、別々に制御可能な勾配磁石コ
イル31,32及び33に給電するようプロセスコンピュータ1
6により制御される電源34とからなる。図示の図示例で
は、勾配磁石コイル31,32及び33の空間内での配置は、
磁場の勾配Gx,Gy及びGzの場の方向は磁場B0の方向と一
致し、勾配の方向が互いに直交するよう延在することで
ある。このことは第１図中で互いに直交する軸x,y及び
ｚより示されている。装置１は、特に磁気勾配信号から
形成されるスペクトルをディスプレイするディスプレイ
手段35も有する。プログラム式演算手段18は、例えば第
２の発信器／受信器チャンネル８を介して得られたサン
プル値20から、例えばフーリエ変換によりスペクトルを
決定するのに適する。CH群の1Hスペクトルは、JCHを1H
と13Cの核スピン間スカラー結合定数とし、gammapを陽
子の磁気回転比とし、σｐを遮蔽定数（電子雲による遮
蔽の程度は、陽子の化学環境により決定される）とし
て、陽子共鳴周波数ωｐ（１−σｐ）B0近傍の二重項ω
ｐ±πJCHを有する。CH群の13Cスペクトルは、gammacを
炭素同位体13Cの回転磁気比として、13C共鳴周波数ωｃ
＝gammac（１−σｐ）B0近傍の二重項ωｃ±πJCHを有
する。陽子及び13C同位体はともに核スピン1/2（スピン
アップ又はスピンダウン）を有する。結合時スピンは互
いの場の影響を受けるため、所与の状況におけるスペク
トル中1H及び13Cに二重項が発生する。スペクトル中でC
H群の13C二重項を離間した形式としないのが（信号雑音
比上）有利であることがある。これは陽子をいわゆる減
結合式に測定すること（1Hへの「硬」照射）で行なわれ
る。いわゆる化学シフトは関連する分子に依存するか
ら、スペクトルからCH群がどの分子に由来するか導き出
すことはやはり可能である。NMR装置によっての概説及
びNMRの原理についての概説については、M.A.フォスタ
ー及びJ.M.Sハッチンソンによるハンドブック「プラク
チカル NMR イメージング」１〜48頁,1987年IRLプレ
ス リミテッドを参照されたい。
第2A図は本発明によるDEPTパルス列を時間ｔの関数と
して示す。DEPT（Distortionless Enhancement by Pola
rization Transfer:分極移転による無歪エンハンスメン
ト）パルス列は、体の内の第１種の核の核スピンに作用
するrf電磁パルスからなる第１のパルス列と、体の内の
第２種の核の核スピンに作用するrf電磁パルスからなる
第２のパルス列とからなる。第１と第２のパルス列は部
分的に一致する。第１のパルス列は、第１種の核として
例えば陽子について、陽子歳差周波数で回転する座標系
xyz中で磁化ベクトルは90゜の角度回動せしめる第１のr
fパルスp1（いわゆる90゜パルス）と、180゜の第2rfパ
ルスp2と、可変のパルス角度を有する第３のrfパルスp3
とからなる。第２のパルス列は、第２種の核として例え
ば13Cについて、13C歳差周波数で回転する座標系ｘ′
ｙ′ｚ′中で磁化ベクトルを90゜の角度回動せしめる好
ましくは広帯域の第４のrfパルスp4と、180゜の好まし
くは広帯域の第５のrfパルスp5とからなる。第４と第５
のパルスが広帯域パルスである場合、局在化は13Cスペ
クトルを過度にまたがらない。パルスp2とp4とは一致
し、同様にパルスp3とp5とは一致する。時点t1,t2及びt
3に印加されるパルスp1,p2及びp3は、期間（2J）-1離間
する。オーエによる前記の文献ではかかるDEPTパルス列
は、VSE（Volume Selective Excitation:容積選択励
起）により予め選択されている体の容積部分での結合さ
れた1Hと13Cの核スピン間の分極移転に用いられる。本
発明によれば容積選択は、rfパルスの印加中に行なわれ
る。パルスp1中に第１の勾配Gzが印加され、パルスp2及
びp3中に勾配Gy及びGzがそれぞれ印加される。パルスp
1,p2及びp3は第１の発信器／受信器チャンネル７を介し
て第５に印加され、パルスp4及びp5は第２の発信器／受
信器チャンネル８を介して第５に印加され、勾配Gx,Gy
及びGzはそれぞれの勾配磁石コイル31,32及び33により
印加される。時点t4付近に磁気共鳴信号が、13Cチャン
ネルである第２の発信器／受信器チャンネル８を介して
入来する。この比較的弱い13C磁化は、分極移転の結果
強化されて観測される。
して示す。DEPT（Distortionless Enhancement by Pola
rization Transfer:分極移転による無歪エンハンスメン
ト）パルス列は、体の内の第１種の核の核スピンに作用
するrf電磁パルスからなる第１のパルス列と、体の内の
第２種の核の核スピンに作用するrf電磁パルスからなる
第２のパルス列とからなる。第１と第２のパルス列は部
分的に一致する。第１のパルス列は、第１種の核として
例えば陽子について、陽子歳差周波数で回転する座標系
xyz中で磁化ベクトルは90゜の角度回動せしめる第１のr
fパルスp1（いわゆる90゜パルス）と、180゜の第2rfパ
ルスp2と、可変のパルス角度を有する第３のrfパルスp3
とからなる。第２のパルス列は、第２種の核として例え
ば13Cについて、13C歳差周波数で回転する座標系ｘ′
ｙ′ｚ′中で磁化ベクトルを90゜の角度回動せしめる好
ましくは広帯域の第４のrfパルスp4と、180゜の好まし
くは広帯域の第５のrfパルスp5とからなる。第４と第５
のパルスが広帯域パルスである場合、局在化は13Cスペ
クトルを過度にまたがらない。パルスp2とp4とは一致
し、同様にパルスp3とp5とは一致する。時点t1,t2及びt
3に印加されるパルスp1,p2及びp3は、期間（2J）-1離間
する。オーエによる前記の文献ではかかるDEPTパルス列
は、VSE（Volume Selective Excitation:容積選択励
起）により予め選択されている体の容積部分での結合さ
れた1Hと13Cの核スピン間の分極移転に用いられる。本
発明によれば容積選択は、rfパルスの印加中に行なわれ
る。パルスp1中に第１の勾配Gzが印加され、パルスp2及
びp3中に勾配Gy及びGzがそれぞれ印加される。パルスp
1,p2及びp3は第１の発信器／受信器チャンネル７を介し
て第５に印加され、パルスp4及びp5は第２の発信器／受
信器チャンネル８を介して第５に印加され、勾配Gx,Gy
及びGzはそれぞれの勾配磁石コイル31,32及び33により
印加される。時点t4付近に磁気共鳴信号が、13Cチャン
ネルである第２の発信器／受信器チャンネル８を介して
入来する。この比較的弱い13C磁化は、分極移転の結果
強化されて観測される。
本発明によるDEPTパルス列を説明するため第2B図は、
二重回転座標系、つまりｚ軸とｚ′軸とが一致するよう
にしてＺ軸を中心として陽子歳差周波数で回転する座標
系xyzと、ｚ′軸を中心として13C歳差周波数で回転する
座標系ｘ′ｙ′ｚ′とにおいてDEPTパルス列をベクトル
で表わしたものである。体の内の核スピンの僅かな超過
分が場B0の方向に方向付けられる平衡状態が考えられて
いる。また例として1Hから13Cへの分極移転はCH群を有
する分子で考えられている。強化を最大にするにはパル
スp3は90゜パルスとする必要がある。xyz系では、陽子
に対する平衡磁化Μが考えられる。陽子への90゜パルス
p1は、XY平面に平衡なスライスへスライス選択的に印加
され、そこにパルスp1期間中勾配Gzが印加される。90゜
パルス終了後にはΜは90゜回動しているが、これはxyz
系ｂで示されている。Ｊ結合された陽子の半分は、13C
場から「上方に」影響を受け、他の半分は13C場から
「下方」に影響を受ける。以下の説明では、それぞれの
場合について場の不均質性（inhomogenties）の影響化
のデフェージング／リフェージング条件がパルスp1,p2
及びp3及びパルスp4及びp5の選択された順序により満た
されているものとする。回転xyz系では各スピンは主た
る場B0の影響を受けず、13C場の影響を受ける。陽子核
スピンは、異なる13C場により２つの同等のグループと
してデフェーズする。時間（2J）-1s経過後は、２つの
陽子のグループ間には180゜の位相差が存在する。これ
はxyz系ｃ及びｄそれぞれにより示されている。同時に
発信器／受信器７及び８を介してパルスP2及びp4がxz面
に平行なスライスにスライス選択的に印加される。これ
は、勾配Gyがパルスp2及びp4期間中に印加されるからで
ある。以下の説明ではCH群中における陽子及び13Cそれ
ぞれについての二重回転系xyz及びｘ′ｙ′ｚ′を用い
る。13C核スピンへの90゜パルスp4は、CH群の13C核スピ
ンを、２つの同等のグループ中の1H核スピンと同一方向
に方向付ける。期間t2−t3において、それぞれのグルー
プについて1H核スピンはxyz系ｅの＋ｙ軸に沿って方向
付けられ、13C核スピンはｘ′ｙ′ｚ′系ｆの−ｙ′軸
に沿って方向付けられ、1H核スピンはxyz系ｇの−ｙ軸
に沿って方向付けられ、13C核スピンはｘ′ｙ′ｚ′系
の＋ｙ′軸に沿って方向付けられるという状態が発生す
る。この場合結合は存在しなくなる。つまり２つのグル
ープにおいて核スピンは逆方向に方向付けられ、係合は
いわば打消される。これは０量子コヒーレンスとオブザ
ーバブルでない２量子コヒーレンスとの混合とみなせ
る。緩和の場合を除けばこの状況は持続する。単一スピ
ンの状態変化はおこりえず、スピン状態の変化は係合し
た様態で発生する。90゜パルスp3は1H核スピンを長手方
向に方向付ける（t3において1Hに対するリフェージング
条件が満足される）。パルスp5は13C核スピンについて
のリフェージングパルスとして用いられる、t4において
は13Cに対するリフェージング条件が満足されている。
本発明においてはパルスp3及びp5は、yz平面に平行なス
ライスにスライス選択的に印加される。これは勾配Gxが
パルスp3及びp5期間中に印加されるからである。時点t4
付近で磁気共鳴信号ｓが発生する。13Cの１量子コヒー
レンスは13C信号として観測され、従来の13C分子光学的
技術と比較して、利得係数gammap/gammacつまり1H−13C
分極移転の場合は係数４強められて観測される。DEPTパ
ルス列自体についてのより綿密な量子理論上の説明は、
米国特許明細書US 4,521,732及びエルンスト他によるハ
ンドブック「プリンシプルズ オブ ニュークリア マ
グネチック レゾナンス イン ワン アンド ツーデ
ィメンジョン」180−201頁，オックスフォード サイエ
ンス パブリケーションス,1987年を参照されたい。DEP
Tパルス列は、CH群のほかにCH2又はCH3群は他の結合ス
ピン系にも作用しうる。CH2群の、場合には最大利得はp
3が45゜パルスの時に得られ、CH3群の場合には最大利得
はp3が約35゜の位相角度を有する時に得られる。CH,CH2
及びCH3に対する別々のスペクトルは、それぞれ45゜,90
゜及び135゜のp3位相角度によってスペクトルの結合か
ら観測することができる。
二重回転座標系、つまりｚ軸とｚ′軸とが一致するよう
にしてＺ軸を中心として陽子歳差周波数で回転する座標
系xyzと、ｚ′軸を中心として13C歳差周波数で回転する
座標系ｘ′ｙ′ｚ′とにおいてDEPTパルス列をベクトル
で表わしたものである。体の内の核スピンの僅かな超過
分が場B0の方向に方向付けられる平衡状態が考えられて
いる。また例として1Hから13Cへの分極移転はCH群を有
する分子で考えられている。強化を最大にするにはパル
スp3は90゜パルスとする必要がある。xyz系では、陽子
に対する平衡磁化Μが考えられる。陽子への90゜パルス
p1は、XY平面に平衡なスライスへスライス選択的に印加
され、そこにパルスp1期間中勾配Gzが印加される。90゜
パルス終了後にはΜは90゜回動しているが、これはxyz
系ｂで示されている。Ｊ結合された陽子の半分は、13C
場から「上方に」影響を受け、他の半分は13C場から
「下方」に影響を受ける。以下の説明では、それぞれの
場合について場の不均質性（inhomogenties）の影響化
のデフェージング／リフェージング条件がパルスp1,p2
及びp3及びパルスp4及びp5の選択された順序により満た
されているものとする。回転xyz系では各スピンは主た
る場B0の影響を受けず、13C場の影響を受ける。陽子核
スピンは、異なる13C場により２つの同等のグループと
してデフェーズする。時間（2J）-1s経過後は、２つの
陽子のグループ間には180゜の位相差が存在する。これ
はxyz系ｃ及びｄそれぞれにより示されている。同時に
発信器／受信器７及び８を介してパルスP2及びp4がxz面
に平行なスライスにスライス選択的に印加される。これ
は、勾配Gyがパルスp2及びp4期間中に印加されるからで
ある。以下の説明ではCH群中における陽子及び13Cそれ
ぞれについての二重回転系xyz及びｘ′ｙ′ｚ′を用い
る。13C核スピンへの90゜パルスp4は、CH群の13C核スピ
ンを、２つの同等のグループ中の1H核スピンと同一方向
に方向付ける。期間t2−t3において、それぞれのグルー
プについて1H核スピンはxyz系ｅの＋ｙ軸に沿って方向
付けられ、13C核スピンはｘ′ｙ′ｚ′系ｆの−ｙ′軸
に沿って方向付けられ、1H核スピンはxyz系ｇの−ｙ軸
に沿って方向付けられ、13C核スピンはｘ′ｙ′ｚ′系
の＋ｙ′軸に沿って方向付けられるという状態が発生す
る。この場合結合は存在しなくなる。つまり２つのグル
ープにおいて核スピンは逆方向に方向付けられ、係合は
いわば打消される。これは０量子コヒーレンスとオブザ
ーバブルでない２量子コヒーレンスとの混合とみなせ
る。緩和の場合を除けばこの状況は持続する。単一スピ
ンの状態変化はおこりえず、スピン状態の変化は係合し
た様態で発生する。90゜パルスp3は1H核スピンを長手方
向に方向付ける（t3において1Hに対するリフェージング
条件が満足される）。パルスp5は13C核スピンについて
のリフェージングパルスとして用いられる、t4において
は13Cに対するリフェージング条件が満足されている。
本発明においてはパルスp3及びp5は、yz平面に平行なス
ライスにスライス選択的に印加される。これは勾配Gxが
パルスp3及びp5期間中に印加されるからである。時点t4
付近で磁気共鳴信号ｓが発生する。13Cの１量子コヒー
レンスは13C信号として観測され、従来の13C分子光学的
技術と比較して、利得係数gammap/gammacつまり1H−13C
分極移転の場合は係数４強められて観測される。DEPTパ
ルス列自体についてのより綿密な量子理論上の説明は、
米国特許明細書US 4,521,732及びエルンスト他によるハ
ンドブック「プリンシプルズ オブ ニュークリア マ
グネチック レゾナンス イン ワン アンド ツーデ
ィメンジョン」180−201頁，オックスフォード サイエ
ンス パブリケーションス,1987年を参照されたい。DEP
Tパルス列は、CH群のほかにCH2又はCH3群は他の結合ス
ピン系にも作用しうる。CH2群の、場合には最大利得はp
3が45゜パルスの時に得られ、CH3群の場合には最大利得
はp3が約35゜の位相角度を有する時に得られる。CH,CH2
及びCH3に対する別々のスペクトルは、それぞれ45゜,90
゜及び135゜のp3位相角度によってスペクトルの結合か
ら観測することができる。
第３図は、本発明によるDEPTパルス列の変形例を示
す。第2A図と同様パルスp1,p2,p3,p4及びp5,勾配Gz,Gy
及びGx及び磁気共鳴信号ｓが示されているが、パルス間
の間隔が変更されている。時点t1ではパルスp1がスライ
ス選択的に印加され、時点t2ではパルスp2がスライス選
択的に印加され、時点t4ではパルスP3がスライス選択的
に印加されて1H容積部分が選択される。第2A図に示され
る如く、13Cパルスp4及びp5は、パルスp2及びp3と一致
せず、その後で選択勾配が印加されていない時点t3及び
t5で印加される。1H選択容積部分からの所望の13C共鳴
信号は、時点t6付近で観測される。期間t3−t4は（2J）
-1sである。1Hリフェージング期間t2−t4は期間t1−t2
に等しく、これは（2J）-1より長くなるように選択され
うる。13Cについての期間t3−t5に等しいリフェージン
グ期間t5−t6についても同様である。勾配Gx,Gy及びGz
は、勾配補償が起こるように選択される。t1以降のGyに
ついての時間積分はゼロである。t2の両則でのGyについ
ての時間積分は同一であり、勾配補償の条件は、Gxにつ
いても満たされている。例えば第１の例ではGxについて
の時間積分は、t4の両側で同一であるため、13C及び1H
スピンは実質上勾配の影響を受けないGx′はGxの代わり
を表わす。
す。第2A図と同様パルスp1,p2,p3,p4及びp5,勾配Gz,Gy
及びGx及び磁気共鳴信号ｓが示されているが、パルス間
の間隔が変更されている。時点t1ではパルスp1がスライ
ス選択的に印加され、時点t2ではパルスp2がスライス選
択的に印加され、時点t4ではパルスP3がスライス選択的
に印加されて1H容積部分が選択される。第2A図に示され
る如く、13Cパルスp4及びp5は、パルスp2及びp3と一致
せず、その後で選択勾配が印加されていない時点t3及び
t5で印加される。1H選択容積部分からの所望の13C共鳴
信号は、時点t6付近で観測される。期間t3−t4は（2J）
-1sである。1Hリフェージング期間t2−t4は期間t1−t2
に等しく、これは（2J）-1より長くなるように選択され
うる。13Cについての期間t3−t5に等しいリフェージン
グ期間t5−t6についても同様である。勾配Gx,Gy及びGz
は、勾配補償が起こるように選択される。t1以降のGyに
ついての時間積分はゼロである。t2の両則でのGyについ
ての時間積分は同一であり、勾配補償の条件は、Gxにつ
いても満たされている。例えば第１の例ではGxについて
の時間積分は、t4の両側で同一であるため、13C及び1H
スピンは実質上勾配の影響を受けないGx′はGxの代わり
を表わす。
本発明によるDEPTの別の変形例について以下に説明す
る。DEPTパルス列は、13Cについて体へ印加される飽和
パルスにより先行される。つまりまず13C磁化がゼロに
されることがある。観測される13C信号は、局在的に励
起された陽子と結合する13C核のみに由来する。その場
合には、選択された容積部外のCHn群の信号を除去する
のに必要であるパルスP3の位相巡回は省略できる。本発
明によるDEPTパルス列は、パルスp1のみをスライス選択
的とし、他の選択は装置の表面コイル29を介して行なわ
れるようにもできる。13Cパルス用の表面コイル29は、
13Cパルス用の体コイルから低減されねばならない。表
面コイル29の軸に直交して延在するスライスを選択する
勾配が有効に印加されるような勾配Gx,Gy及びGzの組み
合わせが選択される。パルスp4及びp5は、選択されたス
ライス内で適切に定められねばならない、つまりそれら
はスライス内で略90゜パルス及び180゜パルスでなけれ
ばならない。後者の場合には、13C核スピンへの飽和パ
ルスはどれも表面コイルにより印加される。位相巡回及
び飽和については前記の米国特許明細書US 4,521,732に
記載されている。
る。DEPTパルス列は、13Cについて体へ印加される飽和
パルスにより先行される。つまりまず13C磁化がゼロに
されることがある。観測される13C信号は、局在的に励
起された陽子と結合する13C核のみに由来する。その場
合には、選択された容積部外のCHn群の信号を除去する
のに必要であるパルスP3の位相巡回は省略できる。本発
明によるDEPTパルス列は、パルスp1のみをスライス選択
的とし、他の選択は装置の表面コイル29を介して行なわ
れるようにもできる。13Cパルス用の表面コイル29は、
13Cパルス用の体コイルから低減されねばならない。表
面コイル29の軸に直交して延在するスライスを選択する
勾配が有効に印加されるような勾配Gx,Gy及びGzの組み
合わせが選択される。パルスp4及びp5は、選択されたス
ライス内で適切に定められねばならない、つまりそれら
はスライス内で略90゜パルス及び180゜パルスでなけれ
ばならない。後者の場合には、13C核スピンへの飽和パ
ルスはどれも表面コイルにより印加される。位相巡回及
び飽和については前記の米国特許明細書US 4,521,732に
記載されている。
本発明の範囲から離れることなく多くの変形を行なう
ことが可能である。本方法は、上述のCHn系に対してだ
けでなく、例えば分子中で1Hに結合した例えば31P,19F
又は15Nに対しても用いることができる。また分極移転
にDEPTパルス列の代わりにINPET（Insensitive Nuclei
Enhancement by Polarization Transfer:分極移転によ
る無感核エンハンスメント）パルス列を用いることもで
きる。しかしかかるパルス列はスペクトルを歪ます。本
発明によれば、INPETでの1Hへのパルスはスライス選択
的にされる。INPETについては、例えばモリス及びフリ
ーマンによる「エンハンスメント オブ ニュークリア
マグネチック レゾナンス バイ ポーラリゼーショ
ン トランスファー」，ジャーナル オブ アメリカン
ケミストリー ソサイティ,760−762頁,101:3,1979年
１月に説明がある。Μ．セイナー他による「イン ビボ
13Cスペクトロスコピー ユージング ポラリゼーシ
ョン トランスフォー フォア センシチビティ エン
ハンスメント」，ブック オブ アブストラクツ オブ
ジ エスエムアームエム,1988年65頁には、いわゆるS
INEPT列が生体内分光学技術について記載されている。
本発明によれば、このSINEPT列も、その陽子パルスを勾
配を用いて第１及び第２の方向へスライス選択的にし、
その13Cパルスを勾配を用いて第３の方向へ選択的にし
て容積部分が選択されるようにして局在化分光学的技術
に適合される。分極移転パルス列は、「多重容積」の形
式ででも印加でき、平衡磁化が回復するまでの待機期間
中の容積が測定される。
ことが可能である。本方法は、上述のCHn系に対してだ
けでなく、例えば分子中で1Hに結合した例えば31P,19F
又は15Nに対しても用いることができる。また分極移転
にDEPTパルス列の代わりにINPET（Insensitive Nuclei
Enhancement by Polarization Transfer:分極移転によ
る無感核エンハンスメント）パルス列を用いることもで
きる。しかしかかるパルス列はスペクトルを歪ます。本
発明によれば、INPETでの1Hへのパルスはスライス選択
的にされる。INPETについては、例えばモリス及びフリ
ーマンによる「エンハンスメント オブ ニュークリア
マグネチック レゾナンス バイ ポーラリゼーショ
ン トランスファー」，ジャーナル オブ アメリカン
ケミストリー ソサイティ,760−762頁,101:3,1979年
１月に説明がある。Μ．セイナー他による「イン ビボ
13Cスペクトロスコピー ユージング ポラリゼーシ
ョン トランスフォー フォア センシチビティ エン
ハンスメント」，ブック オブ アブストラクツ オブ
ジ エスエムアームエム,1988年65頁には、いわゆるS
INEPT列が生体内分光学技術について記載されている。
本発明によれば、このSINEPT列も、その陽子パルスを勾
配を用いて第１及び第２の方向へスライス選択的にし、
その13Cパルスを勾配を用いて第３の方向へ選択的にし
て容積部分が選択されるようにして局在化分光学的技術
に適合される。分極移転パルス列は、「多重容積」の形
式ででも印加でき、平衡磁化が回復するまでの待機期間
中の容積が測定される。
第１図は本発明による装置を概略的に示す図、第2A図は
本発明によるDEPTパルス列を示す図、第2B図は二重回転
座標系における本発明によるDEPTパルス列をベクトルで
表わした図、第３図は本発明による修正されたDEPTパル
ス列を示す図である。 １……装置、２……磁石コイル、３……直流電源、５…
…体、7,8……発信器／受信器チャンネル、9,21……方
向性結合器、10,22……コイル、11,23……変調器、12,1
3,24,25……増幅器、14,26……位相感知検波器、15,27
……発振器、16……プロセスコンピュータ、17……処理
手段、18……演算手段、19,28……A/D変換器、20……サ
ンプル値、29……表面コイル、31,32,33……勾配磁石コ
イル、34……電源、35……ディスプレイ手段。
本発明によるDEPTパルス列を示す図、第2B図は二重回転
座標系における本発明によるDEPTパルス列をベクトルで
表わした図、第３図は本発明による修正されたDEPTパル
ス列を示す図である。 １……装置、２……磁石コイル、３……直流電源、５…
…体、7,8……発信器／受信器チャンネル、9,21……方
向性結合器、10,22……コイル、11,23……変調器、12,1
3,24,25……増幅器、14,26……位相感知検波器、15,27
……発振器、16……プロセスコンピュータ、17……処理
手段、18……演算手段、19,28……A/D変換器、20……サ
ンプル値、29……表面コイル、31,32,33……勾配磁石コ
イル、34……電源、35……ディスプレイ手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤン アントニー デン ホランダー オランダ国 アインド‐フェン フルー ネヴァウツウェッハ １ (56)参考文献 特開 昭63−143043（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−82351（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (13)
- 【請求項１】定常かつ一様な磁場を発生させる手段と、 rf電磁パルスを用いて、対象の第１種の核の核スピンか
ら対象の第２種の核の核スピンへの分極移転により対象
の容積部分内で共鳴信号を発生させる手段と、 少なくとも一つの磁場の勾配を発生させる手段と、 磁気共鳴信号を受信し、検波し、サンプリングする手段
と、 スペクトルを表示するディスプレイ手段と、 上記サンプリングする手段により得られるサンプル値か
らスペクトルを決定するプログラムされた演算手段を有
する処理手段とからなり、 上記第１種の核の核スピンに作用するrf電磁パルスの第
１のパルス列は待機期間によって離間された第１、第２
及び第３のrfパルスを含み、上記第２種の核の核スピン
に作用するrf電磁パルスの第２のパルス列は待機期間に
よって離間された第４及び第５のrfパルスを含み、 上記プログラムされた演算手段は、少なくとも部分的に
一致した上記第１のパルス列と上記第２のパルス列にお
ける第１種の核の核スピンから第２種の核の核スピンへ
の分極移転により共鳴信号が得られるように、上記共鳴
信号を発生させる手段を制御するため適合している、少
なくとも一つの磁気共鳴信号からスペクトルを決定する
装置において、 上記プログラムされた演算手段は、上記rfパルスの印加
中に上記少なくとも一つの磁場の勾配を発生させる手段
により発生され上記第１のrfパルスと一致する少なくと
も第１のスライス選択的な場の勾配を用いて容積部分の
選択が行われるように、上記共鳴信号を発生させる手段
を制御するため適合していることを特徴とする装置。 - 【請求項２】上記プログラムされた演算手段は、上記容
積部分の更なる選択のため、上記少なくとも一つの磁場
の勾配を発生させる手段を用いて、上記第２及び第３の
rfパルスに夫々一致する第２及び第３のスライス選択的
な場の勾配を発生させ、上記第１、第２及び第３の場の
勾配は夫々の核スピンの励起を互いに交差するスライス
に制限するように、上記共鳴信号を発生させる手段を制
御するため適合していることを特徴とする請求項１記載
の装置。 - 【請求項３】磁気共鳴装置は表面コイルにより構成さ
れ、 上記プログラムされた演算手段は、上記第４及び第５の
rfパルスが上記表面コイルを用いて印加されるように上
記共鳴信号を発生させる手段を制御し、上記第１の勾配
が上記表面コイルの軸に対して直交するスライスを選択
するように上記少なくとも一つの磁場の勾配を発生させ
る手段を制御するために適合していることを特徴とする
請求項２記載の装置。 - 【請求項４】上記プログラムされた手段は、上記第１と
第２のパルス列が一体となってDEPTパルス列を形成する
ように、上記共鳴信号を発生させる手段を制御するため
適合していることを特徴とする請求項１乃至３のうちい
ずれか１項記載の装置。 - 【請求項５】上記プログラムされた手段は、Ｊを第１種
の核スピンと第２種の核スピンの間の結合定数として、
上記第４のrfパルスと上記第３のrfパルスとの間で経過
する待機期間が（2J）-1sの奇数倍であり、rfパルス自
身間で経過する他の待機期間及び共鳴信号が得られるま
でに経過する待機期間が（2J）-1sの奇数倍以上である
ように、上記共鳴信号を発生させる手段を制御するため
適合していることを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項６】上記プログラムされた手段は、上記第１と
第４のrfパルスの間で経過する待機期間が（2J）-1sの
奇数倍であり、rfパルス自身間で経過する他の待機期間
及び共鳴信号が得られるまでに経過する待機期間が（2
J）-1sの奇数倍以上であるように、上記共鳴信号を発生
させる手段を制御するため適合していることを特徴とす
る請求項４記載の装置。 - 【請求項７】上記プログラムされた手段は、上記第１と
第２のパルス列が一体となってINEPTパルス列を形成す
るように、上記共鳴信号を発生させる手段を制御するた
め適合していることを特徴とする請求項１乃至３のうち
いずれか１項記載の装置。 - 【請求項８】上記共鳴信号を発生させる手段は、Ｃを炭
素、Ｈを水素、ｎを正整数として、対象内のCHn系の水
素核の核スピンから対象内のCHn系の炭素核の核スピン
への分極移転によって上記共鳴信号を発生させるため設
けられていることを特徴とする請求項１乃至７のうちい
ずれか１項記載の装置。 - 【請求項９】上記プログラムされた手段は、選択された
容積部分外からの第１種及び第２種の結合核及び第２種
の非結合核に由来する信号を抑圧するため、位相巡回が
少なくとも一つのrfパルスに適用され、スペクトルが逆
位相で得られた共鳴信号から決定されるように、上記共
鳴信号を発生させる手段を制御するため適合しているこ
とを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項記載
の装置。 - 【請求項１０】上記プログラムされた手段は、第２種の
核スピンに作用するrf飽和パルスが上記第１及び第２の
パルス列の夫々の前に発生され、デフェージング勾配が
印加されるように、上記共鳴信号を発生させる手段を制
御するため適合していることを特徴とする請求項１乃至
９のうちいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１１】上記プログラムされた手段は、上記飽和
パルスが断熱通過型の90゜rfパルスであるように、上記
共鳴信号を発生させる手段を制御することを特徴とする
請求項１乃至９のうちいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１２】上記プログラムされた手段は、少なくと
も一つのスライス選択的な場の勾配により選択された容
積についての磁化の長手方向緩和時間内に、共鳴信号が
上記第１及び第２のパルス列に対応するrfパルス列を用
いて該容積に対し変位された少なくとも一つの容積内で
発生されるように、上記共鳴信号を発生させる手段を制
御することを特徴とする請求項１乃至11のうちいずれか
１項記載の装置。 - 【請求項１３】定常かつ一様な磁場を発生させる手段
と、 rf電磁パルスを用いて、対象内の第１種の核の核スピン
から対象内の第２種の核の核スピンへの分極移転により
対象の容積部分内で共鳴信号を発生させる手段と、 少なくとも一つの磁場の勾配を発生させる手段と、 磁気共鳴信号を受信し、検波し、サンプリングする手段
と、 スペクトルを表示するディスプレイ手段と、 上記サンプリングする手段により得られるサンプル値か
らスペクトルを決定するプログラムされた演算手段を有
する処理手段とからなり、 上記第１種の核の核スピンに作用するrf電磁パルスの第
１のパルス列は所謂SINEPT列を形成するように第１及び
第２のパルスを含み、上記第２種の核の核スピンに作用
するrf電磁パルスの第２のパルス列は第３のrfパルスを
含み、 上記プログラムされた演算手段は、少なくとも部分的に
一致した上記第１及び第２のパルス列における第１種の
核の核スピンから第２種の核の核スピンへの分極移転に
より共鳴信号が得られるように、上記共鳴信号を発生さ
せる手段を制御するため適合している、少なくとも一つ
の磁気共鳴信号からスペクトルを決定する装置におい
て、 上記プログラムされた演算手段は、容積部分の選択が上
記rfパルスの印加中及び勾配方向が一致しない第１、第
２及び第３のスライス選択的な勾配の印加中に行われる
ように、上記共鳴信号を発生させる手段を制御するため
適合していることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8801588 | 1988-06-22 | ||
| NL8801588A NL8801588A (nl) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Werkwijze en inrichting voor het volumeselectief bepalen van een nmr-spectrum door middel van selectieve polarisatieoverdracht-pulssequenties. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246826A JPH0246826A (ja) | 1990-02-16 |
| JP2838898B2 true JP2838898B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=19852502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1156631A Expired - Lifetime JP2838898B2 (ja) | 1988-06-22 | 1989-06-19 | 選択的分極移転パルス列による磁気共鳴スペクトルの容積選択的決定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4987369A (ja) |
| EP (1) | EP0347990B1 (ja) |
| JP (1) | JP2838898B2 (ja) |
| DE (1) | DE68912417T2 (ja) |
| IL (1) | IL90649A0 (ja) |
| NL (1) | NL8801588A (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3837317A1 (de) * | 1988-11-03 | 1990-05-10 | Philips Patentverwaltung | Kernresonanzspektroskopieverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3906979A1 (de) * | 1989-03-04 | 1990-09-06 | Philips Patentverwaltung | Kernspinuntersuchungsverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3912142A1 (de) * | 1989-04-13 | 1990-10-25 | Philips Patentverwaltung | Verfahren fuer die kohlenstoff-kernresonanz-spektroskopie und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3914351A1 (de) * | 1989-04-29 | 1990-10-31 | Bruker Medizintech | Verfahren zur aufnahme von spinresonanzspektren |
| US5150053A (en) * | 1989-07-28 | 1992-09-22 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Magnetic resonance imaging of short T2 species with improved contrast |
| DE4024161A1 (de) * | 1989-08-11 | 1991-02-14 | Siemens Ag | Pulssequenz zur schnellen ermittlung von bildern der fett- und wasserverteilung in einem untersuchungsobjekt mittels der kernmagnetischen resonanz |
| EP0514978B1 (en) * | 1991-05-23 | 1997-10-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic resonance imaging method and device |
| US5283525A (en) * | 1991-05-23 | 1994-02-01 | U.S. Philips Corporation | Method and device for the volume-selective extraction of a magnetic resonance spectrum by Hartmann-Hahn transfer |
| US5250898A (en) * | 1991-08-09 | 1993-10-05 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method and means for magnetic resonance imaging and spectroscopy using pulsed saturation transfer contrast |
| EP0533032B1 (en) * | 1991-09-14 | 1998-11-04 | Bruker Analytik Gmbh | Slice-selective polarization transfer for localized solid-state NMR spectroscopy |
| US6294914B1 (en) * | 1993-06-02 | 2001-09-25 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method of enhancing an MRI signal |
| JP3676853B2 (ja) * | 1994-08-03 | 2005-07-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 表面コイル配設により核磁化分布を決定するｍｒ法 |
| US6005390A (en) * | 1995-03-15 | 1999-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance diagnostic apparatus |
| US5677628A (en) * | 1995-03-15 | 1997-10-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance diagnostic apparatus |
| US7307419B2 (en) * | 2004-12-20 | 2007-12-11 | General Electric Company | Method and system for spatial-spectral excitation by parallel RF transmission |
| DE102005040540B4 (de) * | 2005-08-26 | 2007-05-24 | Siemens Ag | Verfahren und Gerät zur Nachweisverbesserung einer schwachsensitiven Atomkernart in der NMR-Spektroskopie |
| EP1845388A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-17 | Radboud University Nijmegen | DEPT using only a single broadband transmit channel |
| DE102007053417A1 (de) * | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Robert Bosch Gmbh | Elektromagnetischer Schalter für E-Maschine |
| US20090192741A1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-07-30 | Mensur Omerbashich | Method for measuring field dynamics |
| US8970217B1 (en) | 2010-04-14 | 2015-03-03 | Hypres, Inc. | System and method for noise reduction in magnetic resonance imaging |
| BR112013020496A2 (pt) | 2011-02-15 | 2016-10-18 | Koninkl Philips Nv | método, aparelho e instruções para a armazenagem de mídia de armazenamento |
| DE102014203432B3 (de) | 2014-02-26 | 2015-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetresonanz-Spektroskopie mit Phasenrotation |
| DE102016202240A1 (de) * | 2016-02-15 | 2017-08-17 | Siemens Healthcare Gmbh | Magnetresonanz-bildgebung |
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|---|---|---|---|---|
| US4345207A (en) * | 1980-04-24 | 1982-08-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for obtaining enhanced NMR signals |
| US4521732A (en) * | 1982-03-16 | 1985-06-04 | Pegg David T | Pulse sequence for use in performing nuclear magnetic resonance spectroscopy |
| DE3474594D1 (en) * | 1984-03-29 | 1988-11-17 | Oxford Res Syst | Method of operating a nuclear magnetic resonance spectrometer |
| US4866387A (en) * | 1985-05-08 | 1989-09-12 | Mcw Research Foundation, Inc. | NMR detector network |
| US4701708A (en) * | 1986-08-01 | 1987-10-20 | General Electric Company | Polarization transfer by selective homonuclear technique for suppression of uncoupled spins in NMR spectroscopy |
| US4843321A (en) * | 1988-04-15 | 1989-06-27 | General Electric Company | Method for volume localized spectral editing of NMR signals produced by metabolites containing coupled spins |
-
1988
- 1988-06-22 NL NL8801588A patent/NL8801588A/nl not_active Application Discontinuation
-
1989
- 1989-06-05 US US07/361,204 patent/US4987369A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-16 DE DE68912417T patent/DE68912417T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-16 EP EP89201580A patent/EP0347990B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-19 JP JP1156631A patent/JP2838898B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-19 IL IL90649A patent/IL90649A0/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL90649A0 (en) | 1990-01-18 |
| EP0347990B1 (en) | 1994-01-19 |
| DE68912417D1 (de) | 1994-03-03 |
| NL8801588A (nl) | 1990-01-16 |
| EP0347990A1 (en) | 1989-12-27 |
| JPH0246826A (ja) | 1990-02-16 |
| DE68912417T2 (de) | 1994-07-28 |
| US4987369A (en) | 1991-01-22 |
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