JPH01259847A - 磁気共鳴分光法 - 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】 本発明は磁気共鳴分光法に関連し、そこでは検査ゾーン
が複数のシーケンスの支配下にあり、各シーケンスは少
なくとも２つのｒｆパルスを具え、ｒｆパルスの間の距
離あるいはそれらの位相あるいはそれらの振幅は１つの
シーケンスから他のシーケンスまで変化している。

この種の方法はとりわけジャーナル・オブ・ケミカル　
フィジックス（Ｊ、　Ｃｈｅ＋＋＋、　Ｐｈｙｓ、）、
第６４巻、第１０号、１９７６年５月１５日、頁４２２
６〜４２２７から既知である。そこでは、各シーケンス
は９０°ｒｆパルスと１８０”　ｒｆパルスからなり、
その距離は１つのシーケンスから他のシーケンスにわた
り変化している。１８０”　ｒｆパルスに引続いて生起
するエコー信号から２次元フーリエスペクトルが導かれ
、１つの周波数軸に対する変換パラメータは信号の時間
的変化であり、一方、他の周波数軸に対するものは時間
的距離によって形成されている。

シーケンスの構成が異なっているか、および／または（
ｒｆパルスの時間的距離の代わりに）それらの振幅ある
いは位相位置が１つのシーケンスから他のシーケンスに
わたって変化している分光法がまた知られている。これ
らの方法は２次元フーリエ変換によって２次元スペクト
ルを得ることをまた可能にしている。

他方、述べられた種類のシーケンスは、高い量了コヒー
レンスがｒｆパルスによって励起されているいわゆる多
重量子試験（ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｑｕａｎｔｕｍｅｘｐ
ｅｒｉｎｉｅｎｔ）の実行にも適している。

医学上、空間分解分光学（ｓｐａｔｉａｌ　ｒｅｓｏｌ
ｕｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）　（局所磁気共
鳴：　Ｔｏｐｉｃａｌ　ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａ
ｎｃｅ）が必要とされ、そこでは厳密に規定された検査
ゾーン（例えば完全器官（ｃｏｍｐｌｅｔｅｏｒｇａｎ
　）　）が分光分析を受けている。このため、関心ある
範囲内で核磁化を持続することによる分光励起の前に励
起すべき体積（ｖｏｌｕｍｅ）を選択することが知られ
おり　（ジャーナル・オブ・マグネティックレゾナンス
（Ｊ、　Ｍａｇ、　Ｒｅ５ｏｎ、　）　、第５６号、１
９８４年、頁３５０〜３５４）、この核磁化は９０’だ
け回転し、引続いてこの領域外で離和され（ｄｅｐｈａ
ｓｅ）、従って最早や信号寄与（ｓｉｇｎａｌ　ｃｏｎ
ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）をなすことができない。選択すべ
き領域は、３つの相互に垂直な層が励起され、各層は選
択４５°パルス、９０’　広帯Ｍパルスおよび別の４５
”　ｒｆパルスを勾配磁場の存在の下で含んでいると規
定されている。分光励起（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ
　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）は単ｒｆパルスによって引続
いて実行される。

しかし体積選択（ｖｏｌｕｍｅ　５ｅｌｅｃｔｉｏｎ）
に対するこの種の方法は引続く分光励起に影響し、従っ
て２次元分光法に適しておらず、特に多重量子試験に対
してそうである。

本発明の目的は２次元分光法あるいは多重量子試験に適
した方法を提案することであり、従って、空間分解（２
次元）分光法が可能となる。

本発明によってこの目的は達成され、すなわち、各シー
ケンスの終りにおいて、３つの１８０°ｒｆパルスが発
生され、これらのｒｆパルスの各々の間で毎回３つの相
互に垂直な方向の１つに延在する勾配を持つ勾配磁場が
活性化されている。このように、本発明によると、３つ
の相互に垂直な層の核磁化に影響する３つの層選択１８
０’　ｒｆパルス（ｌａｙｅｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ１
８０’　ｒｆ　ｐｕｌｓｅ）によって体積選択が分光励
起に引続いて起っている。これら３つの層の交差領域で
、３つの１８０＠ｒｆパルスは単一の１８０°。

ｒｆパルスとして作用するが、これはススピン・スピン
相互作用（ｓｐｉｎ　５ｐｉｎ　１ｎｔｅｒａｃｔｉｏ
ｎ）および量子コヒーレンスに影響することなく、励起
領域で核磁化を複相（ｒｅｐｈａｓｅ）する。核磁化が
複相してしまった時点でほぼ生起する共鳴信号が評価さ
れることが好ましい。ｒｆパルスの間の距離が先行パル
スあるいはパルスシーケンスよりのそれらの距離から独
立に選択できることは別の利点である。

分光励起に用いられた非選択ｒｆパルスの最後の１つが
１８０”　ｒｆパルスである場合、それは省略できる。

選択された体積へのその効果は３つの層選択１８０°ｒ
ｆパルスの１つによって引継がれる。

「要約集（Ｂｏｏｋ　ｏｆ　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ）　Ｊ
　、、ニス・エム・アール・エム（Ｓ、　Ｍ、　Ｒ，Ｍ
、）、第３巻、１９８６年、頁９８１〜９８２から分る
ことだが、２項９０°ｒｆパルス（ｂｉｎｏａｅｉａｌ
　９０”　ｒｆ　ｐｕｌｓｅ）が３つの層選択１８０°
ｒｆパルスを伴っている体積選択分光法が既に知られて
いる。これは９０°パルスに続く３つの１８０゜パルス
が層選択であるキャル・パーセル　シーケンス（Ｃａｒ
ｒ−Ｐｕｒｃｅｌ　５ｅｑｕｅｎｃｅ）に関係している
。２つの隣接１８０°ｒｆパルス間の距離は第１の１８
０ａパルスと２項９０”　ｒｆパルスの間の距離の２倍
でなければならない、この方法が２次元スペクトルを与
えることができないこともまた１つの欠点である。

図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に線図的に示されている磁気共鳴検査装置は、定
常−様磁場を発生する４つのコイル１からなるスシテム
を具え、この磁場は１０分の数テスラ（Ｔ）から数テス
ラ（Ｔ）程度の大きさである。この磁場はカルテシアン
座標系の２方向に延在している。コイル１は２軸に対し
て同心的に配設され、かつ球面２上に備えることができ
る。検査すべき患者２０はこれらのコイル内に配置され
ている。

２方向に延在しかつこの方向に線形的に変化する磁場Ｇ
２を発生するために、４つのコイル３が同じ球面上に備
えられることが好ましい。２方向に延在するがしかしそ
の勾配がＸ方向に延在する勾配磁場（すなわちその強さ
が一方向に線形的に変化する磁場）Ｇｚを発生する４つ
のコイル７がまた備えられている。ｙ方向に勾配を持つ
２方向に延在する勾配磁場Ｇ、は４つのコイル５によっ
て発生され、これらのコイルはコイル７と同じ形状を有
しているが、それに対して９０°だけ回転するように配
設されている。第１図はこれら４つのコイルの２つのみ
を示している。

勾配磁場Ｇ、、Ｇ、およびＧ、を発生する３つのコイル
システム３，５および７の各々が球面２に対して対称的
に配設されているから、上記のカルテシアンｘｙｚ座標
系の原点である球の中心における磁場の強さはコイルシ
ステム１の定常−様磁場によってのみ決定されている。

さらに、ｒｆコイル１１が座標系の平面ｚ＝０に対して
対称的に配設され、このｒｆコイルはそれがＸ方向、す
なわち定常−様磁場の方向に垂直に延在する本質的に−
様な磁場を発生するように構成されている。このｒｆコ
イルは各ｒｆパルスの間にｒｆ発生器からｒｆ変調電流
を受信する。３つのｒｆパルスのあと、ｒｆコイル１１
は検査ゾーンで発生されたエコー信号の受信にも用いら
れている。しかし、代案として別のｒｆ受信コイルを使
うこともできる。

第２図はこの磁気共鳴検査装置の簡単化されたブロック
線図を示している。スイッチングデバイス１２を介して
ｒｆコイル１１は一方の側でｒｆ発生器４に接続され、
他方の側でｒｆ受信器６に接続されている。

ｒｆ発生器４はｒｆ発振器４０を具え、その周波数はデ
ィジタル的に制御でき、かつそれはコイル１によって発
生された磁場の強さで励起すべき核のラーマ−周波数に
等しく周波数を有する振動を供給する。ラーマ−周波数
ｆはｆ＝ｃＢに従う既知のやり方で計算され、ここでＢ
は定常−様磁場における磁気誘導であり、Ｃは磁気回転
比であり、これは例えばプロトンに対して４２．５６　
ＭＨｚ／Ｔとなる。

発振器４０の出力は混合段４３の入力に接続されている
。混合段４３はディジタル対アナログ変換器４４から第
２人力信号を受信するディジタル対アナログ変換器４４
の入力はディジタルメモリ４５に接続されている。制御
デバイス１５の制御の下で、包路線信号を表わしている
一連のディジタルデータ語がメモリから読取られる。

混合段４３はそこに印加された入力信号を処理し、従っ
て包絡線信号によって変調されたキャリヤ振動がその出
力に現われる。混合段４３の出力信号は、制御デバイス
１５によって制御されているスイッチ４６を介してｒｆ
電力増幅器４７に印加され、その出力はスイッチングデ
バイス１２に接続されている。

このスイッチングデバイスもまた制御デバイス１５によ
って制御されている。

受信器６はｒｆ増幅器６０を具え、これはスイッチング
デバイス１２に接続され、かつｒｆコイル１１に誘起さ
れたエコー信号を受信し、そのためにはスイッチングデ
バイス１２は適当な（立置を占めねばならない。増幅器
６０は無音化入力（ｍｕｔｉｎｇ　１ｎｐｕｔ）を具え
、これは制御デバイス１５によって制御され、かつそれ
を介してブロックされ得るので利得はほぼ零になる。増
幅器の出力は２つの乗算混合段（ｓｕｌｔｉｐｌｙｉｎ
ｇ　ｍｉｘｉｎｇ　ｓｔａｇｅ）６１と６２の第１人力
に接続され、その各々は入力信号の積に対応する出力信
号を供給する。混合段６１と６２の第２人力は発振器４
０の周波数を有する信号を受信し、９０°の位相推移が
２つの入力信号間に存在する。この位相推移は９０°移
相器４８を用いて生成され、この移相器の出力は混合器
６２の入力に接続され、その入力は混合段６１の入力お
よび発振器４０の出力に接続されている。

発振器４０によって供給された周波数ならびに発振器周
波数を越えるすべての周波数を抑制し、かつ低い周波成
分を導通ずる低域通過フィルタ６３と６４を介して、混
合段６１と６２の出力信号は各アナログ対ディジタル変
換器６５．６６に印加される。これらの変換器は直交復
調器（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ
）を形成する回路６１−６４のアナログ信号をメモリ１
４に印加するディジタルデータ語に変換する。アナログ
対ディジタル変換器６５と６６ならびにメモリ１４はク
ロックパルス発生器１６からクロックパルスを受信し、
このクロックパルス発生器は制御線を介して制御デバイ
ス１５によってブロックされたり解放されたりでき、従
ってｒｆコイル１１によって供給されかつ低い周波数領
域に置換された信号は、制御デバイス１５によって規定
された測定間隔の間でのみメモリ１４に蓄積するための
一連のディジタルデータ語に変換することができる。

３つのコイルシステム３．５および７は電流発生器２３
．２５および２７から各電流を受信し、その時間的変化
は制御デバイス１５によって制御できる。

データ語あるいはメモリ１４に蓄積されたサンプリング
値は演算デバイス１９に印加され、この演算デバイスは
２次元離散フーリエ変換を用いてそこから核磁化の２次
元スペクトルを決定し、かつそれは例えばモニタ１８の
ような再生ユニットに適当なインターフェースデバイス
１７を通してこのスペクトルを出力する。

第３図から明らかなように、各シーケンスはそのお互い
の距離あるいはその位相位置あるいは振幅が１つのシー
ケンスから他のシーケンスにわたって変化する少なくと
も２つのｒｆパルスを具える第１サブシーケンスＥｘ、
を具えている。そのような分光サブシーケンスの一例は
、引用文献、ジャーナル・オブ・ケミカル　フィジック
ス（Ｊ、　ＣｈｅＩＩ。

Ｐｈｙｓ、）、第６４巻、第１０号、１９７６年５月１
５日、頁４４２６〜４４２７に記載されている。このサ
ブシーケンスは９０”　ｒｆパルスと１８０”　ｒｆパ
ルスからなり、既に述べられたように１８０＠ｒｆパル
スを省略することが可能である。そのようなサブシーケ
ンスおよび多重量子試験に適しているサブシーケンスは
、エヌ・チャンドラクマール（Ｎ、Ｃｈａｎｄｒａｋｕ
ｍａｒ）およびニス・スブラマニアン（Ｓ、Ｓｕｂｒａ
ｍａｎｉａｒ＋）による著書、「高解像度ＦＴ−ＮＭＲ
（Ｍｏｄｅｒｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｉｎ　ｔ（ｉ
ｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ＦＴ　−ＮＭＲ）Ｊ　、
スプリンゲル出版（Ｓｐｒｉｎｇｅｒｖｅｒｌａｇ　）
　、二ｓ−ヨーク（１９８７年）に記載されている。

この位相で、エネルギはｒｆコイル１１のみに供給され
、電流発生器２３．２５．２７はスイッチオフされ、従
って何らの勾配磁場も発生できない。

サブシーケンスＥｘ、、には体積選択に役立つサブシー
ケンスｖＳが続く。この位相で、あとで詳細に説明され
るように、ｒｆコイル１１ならびに勾配コイル３．５．
７は周期的にエネルギを受取る。サブシーケンスＶＳは
一方では核磁化の複相を実現し、他方では体積選択を実
現する。それにエコー信号Ｓｎ　（ｔ）がサンプルされ
る時間間隔が続く。この間隔の間、スイッチ１２は（２
つの先行する時間間隔とは逆に）第２図に示された位置
にあり、さらに、クロックパルス発生器１６は制御デバ
イス１５によって解放され、従って低い周波数領域に置
換されかつｒｆコイルによって受信された信号はメモリ
１４に蓄積される一連のディジタルデータ語に変換され
る。

第４ａ図から第４ｄ図までは第２サブシーケンスｖＳの
時間的変化を示している。この第２サブシーケンスは３
つの（好ましくは間隔の等しい）連続１８０”　ｒｆパ
ルスＨＦＩ、　ＨＦ２．　ＨＦ３を具えている。第１ｒ
ｆパルスの間に、電流発生器２７はスイッチオンされ、
この発生器は勾配コイル７を通して電流を供給するから
、Ｘ方向に勾配を持つ勾配磁場Ｇｘが発生される。その
結果、核磁化はｙ軸に垂直に延在する層で反転され、こ
の層の厚さは第１の１８０゜ｒｆパルスＨＦＩの帯域幅
および勾配の大きさに依存し、かつその位置はパルス）
ＩＦＩの中心周波数に依存している。層の外の核磁化は
勾配磁場Ｇｘによって離相されている。

第２の１８０’　ｒｆパルスＨＦ２の間、電流発生器２
５はスイッチオンされ、この発生器は勾配コイル５を通
して電流を供給する。その結果、Ｘ方向に勾配を持つ勾
配磁場ｃｙが発生される。第２ｒｆパルスＨＦ２と共に
、この勾配磁場はｙ軸に垂直に延在する層の核磁化を離
相する。ｙ軸上のこの層の位置はパルスＨＦ２の周波数
によって決定され、そしてその厚さはパルスＨＦ２の帯
域幅および勾配の大きさによって決定される。従って第
２ｒｆパルスのあと、核磁化は２つの層の交差領域外の
至る処で離相となる。新しい反転が２つの層の交差領域
でのみ得られ、従って核磁化の状態は前のように第１ｒ
ｆパルスＨＦＩと同じである。

第３の１８０”　ｒｆパルスＨＰ３の間、電流発生器２
３はスイッチオンされ、従って電流は勾配コイル３を通
して流れ、このようにして勾配磁場Ｇｚは２方向に勾配
をもって発生される。その結果、核磁化はＺ軸に垂直に
延在する層で反転され、かつこの層の外で離相される。

層の位置と厚さはｒｆパルスの周波数と帯域幅および勾
配の大きさによって決定される。第３ｒｆパルスＨＦ３
に先立って上記の交差領域中の核磁化のみがまだ順相さ
れないから、３つの上記の層が交差する体積要素（ｖｏ
ｌｕｍｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ）中の核磁化は第３ｒｆパル
スのあとで反転しよう。

この体積要素の外の至る処で、核磁化は勾配磁場によっ
て順相されている。選択された体積の外の順相を強調す
るために、ｒｆパルスＨＦＩあるいは１１Ｆ２あるいは
１ＩＦ３の前に勾配磁場ＧｘあるいはｃｙあるいはＧｚ
を一期間活性化し、かつそれをそのあと対応する期間の
み不活性化することは有利であり、勾配は関連ｒｆパル
スの間よりも大きいことが好ましい。ｒｆパルスの中心
に対するこの磁場の活性化の時点までの勾配磁場にわた
る時間積分（ｔｉｍｅ　ｉｎｔｅｇｒａｌ）はパルスの
中心および磁場の不活性化の時点からのそれに正確に等
しくなければならない。勾配磁場のこの「悪化（ｓｐｏ
ｉｌｉｒ＋ｇ）　Ｊは選択された体積の寸法（ｄｉｍｅ
ｎｓｉｏｎ）に何の効果も持っていない。と言うのは、
それはｒｆパルスの外で作用するからである。さらに、
それは多重量子試験の間にそれらの量子状態を変化する
スピンコヒーレンスを順相する。

このように勾配磁場Ｇｘ＋　−−−＋　Ｇｚに関連して
＝３つのｒｆパルスＨＦＩ、　−−−、ＨＦ３は単一１
８０６パルスとして体積要素に作用し、この１８０°パ
ルスはｒｆパルス間の距離が同じ場合に、この体積要素
で核磁化を再び複相する第２の１８０°ｒｆパルスの位
置に時間的に応対している。３つのｒｆパルスＨＰＩ。

−−−、ＨＦ３　（すなわち複相のほぼその時点）のあ
とで時間的に適当な距離において受信されたエコー信号
はこの体積要素の材料構成によってこのように専ら決定
される。エコー信号の時間的変化が体積選択によって影
響されないことに注意すべきである。

カル・バーセル　シーケンスとは逆に、本発明によると
個々のｒｆパルス肝１．−−−、　ＨＦ３間の時間的距
離はサブシーケンスＥｘ＋％の第１ｒｆパルスと（最後
の）ｒｆパルスの間の時間的距離の２倍である必要はな
い。例えばサブシーケンスＥｘ、の最後のｒｆパルスか
らの距離と比べて小さいように、ｒｆパルス間の距離が
小さい場合に一般にそれは有利である。エコー信号（Ｓ
ｎ（ｔ））の複相時点に対応して対称的に位置された所
定のサンプリング間隔に対して、これは短いエコー時間
を導き、従って改良された信号対雑音比を導く。他方、
所定のエコー時間についてｒｆパルスＨＦ３とエコー信
号５ｎ（ｔ）に連結された勾配磁場間の時間距離は増大
され、この勾配磁場によって生じた渦電流効果は低減す
る。さらにスピンエコー信号は３つのｒｆパルスＨＦＩ
。

−−−、）ＨＦ３の間で起ることができない。

（要　約） 本発明は体積選択磁気共鳴分光法に関連している。３つ
の相互に垂直な層で核磁化を励起する３つの層選択１８
０°ｒｆパルスによる励起のあとで体積選択が行われる
。３つの選択１８０”　ｒｆパルス間の距離はできる限
り小さく選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実行するのに適した医用磁
気共鳴検査装置を示し、 第２図はそのような装置のブロック線図を示し、第３図
は分光および体積選択ならびに共鳴信号に対する信号の
時間的位置を示し、 第４図は体積選択に必要とされるパルスの時間的変化を
示している。 １．３，５．７・・・コイル（システム）２・・・球面
　　　　　　　４・・・ｒｆ発生器６・・・ｒｆ受信器
　　　　　１１・・・ｒｆコイル１２・・・スイッチン
グデバイス １４・・・メモリ　　　　　　１５・・・制御デバイス
１６・・・クロックパルス発生器 １７・・・インターフェースデバイス １８・・・モニタ　　　　　　１９・・・演算デバイス
２０・・・患者 ２３、２５．２７・・・電流発生器 ４０・・・ｒｆ発振器　　　　　４３・・・混合段４４
・・・Ｄ／Ａ変換器　　　４５・・・ディジタルメモリ
４６・・・スイッチ　　　　　４７・・・ｒｆ電力増幅
器４８・・・９０°移相器　　　６０・・・ｒｆ増幅器
６１、６２・・・乗算混合段 ６３、６４・・・低域通過フィルタ ６５、６６・・・Ａ／Ｄ変換器 Ａ 〔 手　　続　　補　　正　　書（方式） ％式％ 【、事件の表示 昭和６３年特許願第１９０７２９号 ２、発明の名称 磁気共鳴分光法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランベ
ンファブリケン １、代理人 ｉ、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査ゾーンが複数のシーケンスの支配下にあり、各
   シーケンスが少なくとも２つのｒｆパルスを具え、ｒｆ
   パルスの間の距離あるいはそれらの位相あるいはそれら
   の振幅が１つのシーケンスから他のシーケンスにわたり
   変化する磁気共鳴分光法において、 各シーケンスの終りにおいて、３つの１８０°ｒｆパル
   スが発生され、これらのｒｆパルスの各々の間で毎回３
   つの相互に垂直な方向の１つに延在する勾配を持つ勾配
   磁場が活性化されることを特徴とする方法。