(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核スピン検査中に検査対象物の位置を監視するための局所解像されたナビゲータロッドを得るためにＥＰＩパルスシーケンスが用いられる、核スピントモグラフィ装置の作動方法であって、
９０°より小さなフリップ角αを有する励起パルス（ＲＦ）でスピンを励起するステップ、
断層選択勾配（ＧS）を投入するステップ、
位相コード化勾配（ＧP）を投入するステップ、
励起パルス（ＲＦ）後に、複数の勾配エコーを発生するための振動性読出し勾配(ＧR)により多重勾配エコーを発生させるステップ
を有し、
９０°より小さなフリップ角αを有する選択的励起が信号を発生させ、この信号は、位相コード化しながら読出されそしてナビゲータロッドを得るために用いられ、
位相コード化は、断層選択方向および読出し方向に対し垂直な方向に行われ、断層選択方向により規定されたナビゲータ層（２３）が後続の測定で用いられる測定層（２４）と平行にされる
核スピントモグラフィ装置の作動方法。
【請求項２】
振動性読出し勾配（ＧR）がプラスおよびマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッドを得るために両方の勾配半波のエコーが用いられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
振動性読出し勾配（ＧR）がプラスおよびマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッドを得るために各ひとつの勾配半波のみのエコーが用いられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として医学において患者の検査に用いられる核スピントモグラフィ法(ＮＭＲ、同義語：磁気共鳴トモグラフィ法)に関する。また本発明は特に、体縦軸におけるいわゆる局所解像されたナビゲ−タロッドを得るために、いわゆるＥＰＩパルスシーケンスが用いられるような核スピントモグラフィ装置の作動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核スピントモグラフィ法は医療診断のための断層撮像法であり、第一の特徴としてコントラスト解像力が高いことがあげられる。核スピントモグラフィ法は軟部組織の描出力が卓越していることから、Ｘ線ＣＴより数倍も優れた方法として開発されてきた。現在のところ、核スピントモグラフィ法はスピンエコーシーケンスおよび勾配エコーシーケンスの適用を基礎にしており、これらのエコーシーケンスでは数分間の測定時間で優れた像質が達成される。
【０００３】
医療診断の多数の分野で核スピントモグラフィ法により生理学的プロセスを描出することが重要となっている。このためには、この生理学的プロセスを相応の核スピントモグラフィ法と同期化することが必要である。
【０００４】
典型的な適用分野は心撮影における心位置の監視である。位置情報を得るにはたとえば、体縦軸におけるロッド（いわゆるナビゲータロッド）のスピン密度のプロファイルが有用である。
【０００５】
現在の技術水準ではナビゲータロッドは通常、スピンエコーシーケンスにより得られており、このエコーシーケンスは選択的な９０°ＲＦ パルスおよび１８０°ＲＦパルスであり、図４によれば交差する層面２５、２６を含んでいる。このスピンエコーは主に両層面２５，２６の交差領域で発生する。
【０００６】
しかし、この方法には重大な欠点がある。すなわち、縦磁化が両層面２５，２６においてだけでなく、測定ボリューム２８を含む交差領域２９においても飽和ないし反転するという点である。したがって、両層面２５，２６の配向は、後続の像測定ボリューム２８と交差しないように選択する必要がある。
【０００７】
この結果、操作が難しくなるだけでなく、たとえば呼吸による心運動などの測定を直接行うのは不可能となり、アクセスしやすい方の横隔膜の運動から心運動を導出しなければならなくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は後続の測定のための測定ボリュームを損なうことなく、ナビゲータロッドを得るのを可能にするような核スピントモグラフィ装置の作動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
核スピントモグラフィ装置の作動方法に関する課題は、本発明によれば、核スピン検査中に検査対象物の位置を監視するための局所解像（位置分解）されたナビゲータロッドを得るためにＥＰＩパルスシーケンスが用いられる、核スピントモグラフィ装置の作動方法であって、
９０°より小さなフリップ角を有する励起パルスでスピンを励起するステップ、
断層選択勾配（スライス選択勾配）を投入するステップ、
位相コード化勾配を投入するステップ、
励起パルス後に、複数の勾配エコーを発生するための振動性読出し勾配により多重勾配エコーを発生させるステップ
を有し、９０°より小さなフリップ角α（α＜９０°）を有する選択的励起が信号を発生させ、この信号は、位相コード化しながら読出されそしてナビゲータロッドを得るために用いられ、位相コード化は、断層選択方向および読出し方向に対し垂直な方向に行われ、断層選択方向により規定されたナビゲータ層が後続の測定で用いられる測定層と平行にされることによって解決される（請求項１）。
【００１０】
ナビゲータ層は通常、後続の測定において用いられる測定層に平行に位置している。
【００１１】
振動性読出し勾配(ＧR)はプラスおよびマイナスの勾配半波を含んでおり、この場合、両方の勾配半波のエコーが用いられるか、あるいはどちらか１つの半波のエコーのみが用いられる。
【００１２】
断層選択方向によって規定されるナビゲータ層の列または行の信号が重み付け加算により加算されて総エコーを形成し、この総エコーからナビゲータロッドが算出される。
【００１３】
本発明によれば、ＥＰＩ-パルスシーケンスの発生および検査対象物への入射のための装置を用いて本発明による方法を実施するための核スピントモグラフィ装置において、ＥＰＩパルスシーケンスが、
９０°より小さなフリップ角α（α＜９０°）を有するスピンを励起するための励起パルス、
断層選択勾配（スライス選択勾配）、
位相コード化勾配および
励起パルスの後に複数の勾配エコーを発生させるための振動性読出し勾配
を有する核スピントモグラフィ装置が提案される。
【００１４】
核スピントモグラフィ装置の作動方法に関する本発明の実施態様は次の通り記載される。
・振動性読出し勾配がプラスおよびマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッドを得るために両方の勾配半波のエコーが用いられる（請求項２）。
・振動性読出し勾配がプラスおよびマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッドを得るために各ひとつの勾配半波のみのエコーが用いられる（請求項３）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下に図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本発明による対象物の核スピン像を発生させるための核スピントモグラフィ装置の概略図を示す。この場合、核スピントモグラフィ装置の構成は従来のものと同様である。基本磁界磁石１は時間的に一定の強力な磁界を発生させ、対象物(対象物台５に載せられた人体の検査部位など)の検査領域における核スピンの分極化ないし整列化を生じさせる。核スピン共鳴測定のために必要な基本磁界磁石の高い均質性は、球状の測定ボリュームＭで定義される。この測定ボリュームＭには人体の検査部位も含められる。この均質性の要求を助成し、特に時間的に不変の影響を除去するために、適正な位置に強磁性材料から成るいわゆるシム板が取り付けられる。時間的に変動性の影響は、シム電流源１５によって制御されるシムコイル２により除去される。
【００１７】
基本磁界磁石１には３個の部分巻線から成るシリンダ状の勾配磁界装置３が組み込まれている。それぞれの部分巻線には増幅器１４から、デカルト座標系の各方向への線形勾配磁界を発生させるために電流が供給される。この場合、勾配磁界装置３の第１の部分巻線はｘ方向への勾配Ｇｘを発生させ、第２の部分巻線はｙ方向への勾配Ｇｙを発生させ、第３の部分巻線はｚ方向への勾配Ｇｚを発生させる。増幅器１４はデジタル-アナログ-変換器ＤＡＣを有しており、この変換器はシーケンス制御１８により制御され、勾配パルスを適時に発生させる。
【００１８】
勾配磁界装置３内には高周波アンテナ４が備えられ、このアンテナが高周波電力増幅器３０から発せられる高周波パルスを交番磁界に変換し、検査対象物ないし対象物の検査領域の核を励起し、核スピンを整列させる。高周波アンテナ４により、歳差運動する核スピンからの交番磁界も、すなわち一般には１個もしくは複数個の高周波パルスおよび１個もしくは複数個の勾配パルスにより引き起こされる核スピン信号も電圧に変換され、この電圧は増幅器７を通じて高周波装置２２の高周波受信チャンネル８へ供給される。この高周波装置２２にはそのほかに送信チャンネル９も備えられており、ここで核共鳴の励起のための高周波パルスが発生する。この場合、生じた高周波パルスはシーケンス制御１８においてシステムコンピュータ２０によりプリセットされたパルスシーケンスに基づき、複素数の列としてデジタル表示される。この数列は実部および虚部としてそれぞれ入力端１２を通じて高周波装置２２のデジタル-アナログ-変換器ＤＡＣへ供給され、ここから送信チャンネル９へ供給される。送信チャンネル９ではパルスシーケンスが高周波-搬送信号へ変調されるが、その基本周波数は測定ボリュームにおける核スピンの共鳴周波数に相当する。
【００１９】
送信運転から受信運転への切換は送信-受信スイッチ６を通じて行う。高周波アンテナ４は核スピンの励起のために測定ボリュームＭ内へ高周波パルスを入射し、その結果生じるエコー信号を走査する。このようにして得られた核共鳴信号は高周波装置２２の受信チャンネル８で位相に敏感に復調され、各アナログ-デジタル-変換器を通じて測定信号の実部および虚部に変換される。このようにして得られた測定データから像コンピュータ１７により像を再構成する。測定データ、像データおよび制御プログラムの処理はシステムコンピュータ２０を通じて行う。制御プログラムがプリセットされているので、シーケンス制御１８がそのつど所望のパルスシーケンスの発生ならびにｋ空間の走査を制御する。その際、特にシーケンス制御１８は勾配の適時の切換、一定の位相および振幅を有する高周波パルスの送信ならびに核共鳴信号の受信を制御する。高周波装置２２およびシーケンス制御１８のための時間軸はシンセサイザ１９により準備される。核スピン像の発生のための相応の制御プログラムの選択および発生した核スピン像の表示は端末器２１を通じて行い、この装置には１台のキーボードならびに１個もしくは複数個のディスプレイが備えられている。
【００２０】
図２に古典的なＥＰＩ-パルスシーケンスの概略を示す。ＥＰＩは「エコープラナー撮像法(ｅｃｈｏ  ｐｌａｎａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ)」の略である。
【００２１】
まず、勾配磁界装置３ (図１)により整層断層選択勾配が印加され、一方、高周波電力増幅器３０(図１)により高周波-励起パルスが発せられる。
【００２２】
励起パルスが発信されると、すべての勾配が短時間で脱整相方向へ切換られる。これに続いてプラスに切換られた位相コード化勾配とともに印加された読出し勾配が振動経過をとる。すなわち、この読出し勾配には、たとえば正弦波の特徴を示すようなプラスおよびマイナスの勾配半波が含まれる。この結果、読出し方向で複数の勾配エコーが発生し、高周波装置２２ (図１)の高周波-受信チャンネル８へ供給される。この例では位相コ−ド化は永久的に投入された位相コード化勾配により行われる。
【００２３】
図３に本発明による解決を示した。９０°より小さなフリップ角α（α＜９０°）を有する第１の横方向での選択的励起を行うことにより、断層選択勾配を用いていわゆる"ナビゲータ層"２３を規定する。この選択的励起から信号が発生し、この信号は、位相コード化しながら、断層選択方向および読出し方向に対して垂直な方向で、しかも複数の勾配エコーを生じるような振動性読出し勾配により読出される。
【００２４】
純然たるＥＰＩの場合と異なり、一次元の局所解像されたナビゲータロッドを得るためには一般にナビゲータ層の個々の列ないし行のみを再構成しなければならない。この場合、両勾配半波のエコーを利用するか、あるいは時間ラスタの整列化の問題を回避するために各１つの半波のみを利用することができる。なぜなら、きわめて粗な解像力が必要であるに過ぎないからである(等級２ｃｍ)。
【００２５】
位相コード化信号を重み付け加算により加算して総エコーを形成し、この総エコーから一次元的フーリエ変換後に所望のロッド投影図を得るようにすることもできる。
【００２６】
後続の測定に用いられる測定層２４は通常ナビゲータ層２３と平行に選択され、この場合現在の技術水準で生じるような交差領域の縦磁化の障害となる飽和ないし反転は生じない。
【００２７】
ナビゲータ層と測定層は、フリップ角がきわめて小さい(α＜３０°)ために避けられない場合には、交差してもよい。なぜならこの場合にはスピンの緩和時間がきわめて短くなり、その結果高い測定反復率が可能となるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に使用される核スピントモグラフィ装置の概略図。
【図２】  古典的なＥＰＩ-パルスシーケンスのダイアグラム。
【図３】  ＥＰＩで測定されるナビゲータ層と平行な測定層の概略図。
【図４】  従来のロッド状のナビゲータエコーの概略図。
【符号の説明】
１  基本磁界磁石
２  シムコイル
３  勾配磁界装置
４  高周波アンテナ
５  対象物台
６  送信−受信スイッチ
７  増幅器
８  高周波受信チャンネル
９  送信チャンネル
１１  出力端
１２  入力端
１７  像コンピュータ
１８  シーケンス制御
１９  シンセサイザ
２０  システムコンピュータ
２１  端末器
２２  高周波装置
２３  ナビゲータ層
２４  測定層
２５  １８０°ＲＦパルス面
２６  ９０°ＲＦパルス面
２７  従来技術のナビゲータロッド
２８  測定ボリューム
２９  測定ボリュームとナビゲータＲＦパルス面の交差個所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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