(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＩＳＰパルスシーケンスを発生して検査すべき対象物にこのＦＩＳＰパルスシーケンスを入射させるための装置を有する核スピントモグラフィ装置であって、ＦＩＳＰパルスシーケンスが、フリップ角度α≦９０°を有するスピンを励起するための励起パルス（ＲＦ）と、層選択勾配ＧSと、位相コーディング勾配ＧPと、読出し勾配ＧRとを有し、パルスシーケンスが相い異なる位相コーディング勾配の方向およびフリップ角度αの交互の正負符号により反復時間（ＴR）により繰り返され、勾配パルス列が完全に平衡されている核スピントモグラフィ装置において、
フリップ角度αの交互の正負符号に追加して、第１のスピンコレクティブの定常状態信号および第２のスピンコレクティブの定常状態信号が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性を有するように、相い続く励起パルスの間に位相インクレメントΔφ＝βを選択する手段を備え、後続の励起パルスの位相が先行の励起パルスに比較してそれぞれ値βだけ高められ、第１のスピンコレクティブが水を、第２のスピンコレクティブが脂肪を表し、回転する基準系のなかで水も脂肪も歳差運動をすることを特徴とする核スピントモグラフィ装置。
【請求項２】
位相インクレメントΔφの値βは、反復時間ＴRの間の第１および第２のスピンコレクティブの歳差運動角度βW，βFの値が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性に対する数学的条件を満足するように選ばれていることを特徴とする請求項１記載の核スピントモグラフィ装置。
【請求項３】
位相インクレメントΔφ＝βは、第１および第２のスピンコレクティブが同時に、定常状態信号においてそれぞれすぐ次に位置している信号零通過に対する可能なかぎり大きい差角度を有するように選ばれていることを特徴とする請求項１又は２記載の核スピントモグラフィ装置。
【請求項４】
双方の信号極性の選択により第１のデータセットが等しい信号極性に基づいて、第２のデータセットが逆の信号極性に基づいて得られることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の核スピントモグラフィ装置。
【請求項５】
第１および第２のデータセットの加算及び／又は減算により第１または第２のスピンコレクティブの純粋な像が得られることを特徴とする請求項４記載の核スピントモグラフィ装置。
【請求項６】
受信器の位相が、これが先行の励起パルスを基準にしてβ／２の位相インクレメントを有するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の核スピントモグラフィ装置。
【請求項７】
フリップ角度α≦９０°を有する励起パルス（ＲＦ）によりスピンを励起するステップと、層選択勾配ＧSをスイッチオンするステップと、位相コーディング勾配ＧPをスイッチオンするステップと、読出し勾配ＧRのもとに核共鳴信号Ｓを読出すステップとを有し、パルスシーケンスが相い異なる位相コーディング勾配の方向およびフリップ角度αの交互の正負符号により反復時間（ＴR）により繰り返され、勾配パルス列が完全に平衡されている核スピントモグラフィ装置の作動方法において、
フリップ角度αの交互の正負符号に追加して、第１のスピンコレクティブの定常状態信号および第２のスピンコレクティブの定常状態信号が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性を有するように、相い続く励起パルスの間に位相インクレメントΔφ＝βが選ばれ、後続の励起パルスの位相が先行の励起パルスに比較してそれぞれ値βだけ高められ、第１のスピンコレクティブが水を、第２のスピンコレクティブが脂肪を表し、回転する基準系のなかで水も脂肪も歳差運動をすることを特徴とする核スピントモグラフィ装置の作動方法。
【請求項８】
位相インクレメントΔφの値βは、反復時間ＴRの間の第１および第２のスピンコレクティブの歳差運動角度βW，βFの値が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性に対する数学的条件を満足するように選ばれていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
位相インクレメントΔφ＝βは、第１および第２のスピンコレクティブが同時に、定常状態信号においてそれぞれすぐ次に位置している信号零通過に対する可能なかぎり大きい差角度を有するように選ばれていることを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
双方の信号極性の選択により第１のデータセットが等しい信号極性に基づいて、第２のデータセットが逆の信号極性に基づいて得られることを特徴とする請求項７乃至９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
第１および第２のデータセットの加算及び／又は減算により第１または第２のスピンコレクティブの純粋な像が得られることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
受信器の位相が、これが先行の励起パルスを基準にしてβ／２の位相インクレメントを有するように設定されていることを特徴とする請求項７乃至１１の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に、医学で患者の検査のために応用されるような核スピントモグラフィ（ＫＳＴ、同義語：磁気共鳴トモグラフィ）に関する。その際に本発明は特にいわゆるＴｒｕｅ ＦＩＳＰパルスシーケンスが使用される核スピントモグラフィ装置およびそ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は、先ず第一に高いコントラスト分解能により優れている医学診断のための断層撮像方法である。軟組織のぬきんでた表示可能性に基づいて核スピントモグラフィはＸ線コンピュータトモグラフィを大きく凌駕する方法として開発された。核スピントモグラフィは現在、分のオーダーの測定時間で優れた像質を可能にするスピンエコーおよび勾配エコーシーケンスの応用に基づいている。
【０００３】
しかしながら脂肪と水との間の境界層における患者の組織を表示する際、化学的シフトの影響に起因するアーティファクトが生ずる。化学的シフトとは、核がそのなかに位置している化学的結合の形式に関係して共鳴振動数が磁界の強さに比例してわずかにずれることである。人体中のそれらの濃度に基づいて主として自由な水および脂肪の水素核が像に寄与する。それらの相対的な共鳴振動数差は約３ｐｐｍ（ｐｐｍ＝１００万分の１）である。それにより定常状態‐勾配エコーシーケンスを使用する際にエコー時間ＴＥに関係して信号の強さの変調が生ずる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらのアーティファクトは、誤った診断に通じ得るので、回避されなければならない。
従って、本発明の課題は、第１のスピンコレクティブ（例えば水）と第２のスピンコレクティブ（例えば脂肪）との間の化学的シフトの結果としてのアーティファクトが減少または除去されている核スピントモグラフィ装置およびその作動方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、ＦＩＳＰパルスシーケンスを発生して検査すべき対象物に入射させるための装置を有する核スピントモグラフィ装置であって、ＦＩＳＰパルスシーケンスが、フリップ角度α≦９０°を有するスピンを励起するための励起パルスと、層選択勾配と、位相コーディング勾配と、読出し勾配とを有し、パルスシーケンスが相い異なる位相コーディング勾配の方向およびフリップ角度の交互の正負符号により反復時間により繰り返され、勾配パルス列が完全に平衡されている核スピントモグラフィ装置において、
フリップ角度の交互の正負符号に追加して、第１のスピンコレクティブの定常状態信号および第２のスピンコレクティブの定常状態信号が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性を有するように、相い続く励起パルスの間に位相インクレメントΔφ＝βを選択する手段を備え、後続の励起パルスの位相が先行の励起パルスに比較してそれぞれ値βだけ高められ、第１のスピンコレクティブが水を、第２のスピンコレクティブが脂肪を表し、回転する基準系のなかで水も脂肪も歳差運動をする核スピントモグラフィ装置により解決される（請求項１）。
パルスシーケンスは相い異なる位相コーディング勾配の方向およびフリップ角度αの交互の正負符号により反復時間により繰り返される。勾配パルス列は、いわゆるＴｒｕｅ ＦＩＳＰパルスシーケンスが生ずるように、完全に平衡されている。
【０００６】
本発明によれば、フリップ角度αの交互の正負符号に追加して、第１のスピンコレクティブの定常状態信号および第２のスピンコレクティブの定常状態信号が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性を有するように、相い続く励起パルスの間に位相インクレメントβが選ばれ、後続の励起パルスの位相が先行の励起パルスに比較してそれぞれ値βだけ高められ、第１のスピンコレクティブが水を、第２のスピンコレクティブが脂肪を表し、回転する基準系のなかで水も脂肪も歳差運動をする。相い続く励起パルスの間で大きさβの位相インクレメントが選ばれることにより、回転する基準系のなかで第１および第２のスピンコレクティブの磁気モーメントの歳差運動が惹起される。例えば第１のスピンコレクティブとして水に設定され、回転する基準系のなかで他のスピンコレクティブ（例えば脂肪）のみが歳差運動をする公知のＴｒｕｅ ＦＩＳＰシステムと相違して、本発明によれば位相インクレメントβにより両方の磁気モーメントの歳差運動が惹起される。位相インクレメントβの大きさの相応の変更により、いま、第１および第２のスピンコレクティブに対して測定される定常状態信号の信号極性が等しい信号極性もしくは逆の信号極性であるように選ばれ得る。このことから処理の際に第１および第２のスピンコレクティブの分離した表示が達成される。
【０００７】
本発明による解決策の別の利点は、所望の相対的な信号極性を得るために反復時間ＴRが特定の時間間隔に固定されていないことである。回転する基準系のなかで例えば水が第１のスピンコレクティブとして歳差運動をしないように設定されている公知のシステムでは、反復時間ＴRが、正の極性を第２のスピンスペツィーに対しても達成するため、第２のスピンスペツィーが−１８０＋ｋ×７２０度と＋１８０＋ｋ×７２０度との間で歳差運動をするように選ばれなければならない。この間隔のなかに属さない全ての歳差運動角度に対しては逆の信号極性が達成される。正確に（２ｋ＋１）×１８０度の歳差運動角度はほぼ完全に消滅する定常状態信号に通じ、これらの間隔限界に近い値は信号の強さと歳差運動角度との間の強い依存関係を示す。この依存関係は、不可避なオフレゾナンス（共鳴外れ）によるローカルな歳差運動角度が例えば磁界不均等性により正確にコントロールされ得ないので、強い擾乱作用をする。
【０００８】
本発明によれば、追加的に与えられる位相インクレメントβにより、所与のＴRの際に両方のスピンスペツィーの歳差運動角度を可能なかぎり遠くこれらの間隔限界から離し、等しい信号極性と逆の信号極性との間の自由な選択可能性を維持することが達成される。
【０００９】
本発明によれば、さらに、フリップ角度α≦９０°を有する励起パルスによりスピンを励起するステップと、層選択勾配をスイッチオンするステップと、位相コーディング勾配をスイッチオンするステップと、読出し勾配のもとに核共鳴信号を読出すステップとを有し、パルスシーケンスが相い異なる位相コーディング勾配の方向およびフリップ角度αの交互の正負符号により反復時間ＴRにより繰り返され、勾配パルス列が完全に平衡されている核スピントモグラフィ装置の作動方法において、
フリップ角度αの交互の正負符号に追加して、第１のスピンコレクティブの定常状態信号および第２のスピンコレクティブの定常状態信号が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性を有するように、相い続く励起パルスの間に位相インクレメントΔφ＝βが選ばれ、後続の励起パルスの位相が先行の励起パルスに比較してそれぞれ値βだけ高められ、第１のスピンコレクティブが水を、第２のスピンコレクティブが脂肪を表し、回転する基準系のなかで水も脂肪も歳差運動をする核スピントモグラフィ装置の作動方法が提案される（請求項７）。
【００１０】
位相インクレメントの値βは、反復時間ＴRの間の第１または第２のスピンコレクティブの歳差運動角度βW，βFの値が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性に対する条件を満足するように選ばれている。
【００１１】
位相インクレメントβは、第１および第２のスピンコレクティブが同時にそれぞれ、定常状態信号のなかのそれぞれすぐ次に位置している信号零通過に対する可能なかぎり大きい差角度を有するように選ばれている。これにより例えば反復時間ＴRの小さい変動の際のシステムの大きい安定性と効率的な信号収率とが保証される。
【００１２】
例えば第１のスピンコレクティブが水を、第２のスピンコレクティブが脂肪を表し得る。
【００１３】
双方の信号極性の可能な自由な選択により第１のデータセットが等しい信号極性に基づいて、第２のデータセットが逆の信号極性に基づいて得られる。
【００１４】
第１および第２のデータセットの相応の加算及び／又は減算により、第１または第２のスピンコレクティブの純粋な像が得られる。
【００１５】
核スピントモグラフィ装置に関する本発明の有利な実施態様は次の通りである。
・位相インクレメントΔφの値βは、反復時間の間の第１および第２のスピンコレクティブの歳差運動角度βW，βFの値が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性に対する数学的条件を満足するように選ばれている（請求項２）。
・位相インクレメントΔφ＝βは、第１および第２のスピンコレクティブが同時に、定常状態信号においてそれぞれすぐ次に位置している信号零通過に対する可能なかぎり大きい差角度を有するように選ばれている（請求項３）。
・双方の信号極性の選択により第１のデータセットが等しい信号極性に基づいて、第２のデータセットが逆の信号極性に基づいて得られる（請求項４）。
・第１および第２のデータセットの加算及び／又は減算により第１または第２のスピンコレクティブの純粋な像が得られる（請求項５）。
・受信器の位相が、これが先行の励起パルスを基準にしてβ／２の位相インクレメントを有するように設定されている（請求項６）。
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有利な実施態様は次の通りである。
・位相インクレメントΔφの値βは、反復時間の間の第１および第２のスピンコレクティブの歳差運動角度βW，βFの値が選択的に等しい信号極性もしくは逆の信号極性に対する数学的条件を満足するように選ばれている（請求項８）。
・位相インクレメントΔφ＝βは、第１および第２のスピンコレクティブが同時に、定常状態信号においてそれぞれすぐ次に位置している信号零通過に対する可能なかぎり大きい差角度を有するように選ばれている（請求項９）。
・双方の信号極性の選択により第１のデータセットが等しい信号極性に基づいて、第２のデータセットが逆の信号極性に基づいて得られる（請求項１０）。
・第１および第２のデータセットの加算及び／又は減算により第１または第２のスピンコレクティブの純粋な像が得られる（請求項１１）。
・受信器の位相が、これが先行の励起パルスを基準にしてβ／２の位相インクレメントを有するように設定されている（請求項１２）。
【００１６】
本発明の他の利点、特徴および特性は以下に添付図面による実施例の説明により一層詳細に説明される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明により検査対象物の核スピン像を発生するための核スピントモグラフィ装置の概要図である。核スピントモグラフィ装置の構成は従来のトモグラフィ装置の構成に相応する。基本磁界磁石１は対象物人体の検査すべき部分のような対象物の検査範囲のなかで核スピンの方向合わせをするために時間的に一定の強い磁界を発生する。核スピン共鳴測定のために必要な基本磁石磁界は、人体の検査すべき部分が入れられる球状の測定ボリュームＭ内に発生される。均等性の要求条件を支援するために、また特に時間的に不変の影響を消去するために、適当な個所に強磁性材料から成るいわゆるシム板が取付けられる。時間的に可変の影響は、シム電流源１５により駆動されるシムコイル２により消去される。
【００１８】
基本磁界磁石１内に、３つの部分巻線から成る円筒状の勾配コイルシステム３が入れられている。各部分巻線は直角座標系のそれぞれの方向に直線的な勾配磁界を発生するために増幅器１４から電流を供給される。勾配磁界システム３の第１の部分巻線はｘ方向に勾配Ｇxを、第２の部分巻線はｙ方向に勾配Ｇyを、第３の部分巻線はｚ方向に勾配Ｇzを発生する。各増幅器１４は、シーケンス制御部１８により勾配パルスを適時に発生するために駆動されるディジタル‐アナログ変換器を含んでいる。
【００１９】
勾配磁界システム３の内側に、高周波電力増幅器３０から発せられた高周波パルスを、核を励起するためにかつ検査すべき対象物または対象物の検査すべき範囲の核スピンの方向合わせをするために、交番磁界に変換する高周波アンテナ４が位置している。高周波アンテナ４により、歳差運動をする核スピンから出発する交番磁界、すなわち通常１つまたは複数の高周波パルスおよび１つまたは複数の勾配パルスから成るパルスシーケンスにより惹起される核スピンエコー信号も、増幅器７を経て高周波システム２２の高周波受信チャネル８に供給される電圧に変換される。高周波システム２２はさらに送信チャネル９を含み、そのなかで磁気的な核共鳴を励起するための高周波パルスが発生される。そのつどの高周波パルスは装置コンピュータ２０により予め定められたパルスシーケンスに基づいてシーケンス制御部１８にディジタルに複素数の列として表示される。この数列は実数部分および虚数部分としてそれぞれ入力端１２を経て高周波システム２２内のディジタル‐アナログ変換器ＤＡＣに、そしてこのディジタル‐アナログ変換器ＤＡＣから送信チャネル９に供給される。送信チャネル９においてパルスシーケンスは高周波‐搬送波信号に変調され、そのベース周波数は測定ボリューム内の核スピンの共鳴振動数に相当する。
【００２０】
送信作動から受信作動への切換は送信‐受信切換器６を介して行われる。高周波アンテナ４は核スピンを励起するための高周波パルスを測定ボリューム内に入射し、その結果として生ずるエコー信号を検出する。相応して得られた核共鳴信号は高周波システム２２の受信チャネル８内で位相敏感に復調され、それぞれのアナログ‐ディジタル変換器ＡＤＣを介して測定信号の実数部分および虚数部分に変換される。像コンピュータ１７によりこうして得られた測定データから像が再構成される。測定データ、像データおよび制御プログラミングのマネージメントは装置コンピュータ２０を介して行われる。制御プログラムによる設定に基づいてシーケンス制御部１８はそれぞれ所望のパルスシーケンスの発生とｋ空間の相応の走査とをコントロールする。特にシーケンス制御部１８は勾配の適時の切換、定められた位相および振幅を有する高周波パルスの送り出しならびに核共鳴信号の受け入れを制御する。高周波システム２２およびシーケンス制御部１８に対するタイムベースはシンセサイザーから与えられる。核スピン像を発生するための相応の制御プログラムの選択ならびに発生された核スピン像の表示は、キーボードならびに１つまたは複数のディスプレイ装置を含んでいるターミナル２１を介して行われる。
【００２１】
本発明によれば核スピン共鳴装置はＴｒｕｅ ＦＩＳＰパルスシーケンスにより作動させられる。
【００２２】
図２にはこのようなＴｒｕｅ ＦＩＳＰシーケンスが示されている。ＦＩＳＰは"Ｆａｓｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｓｔｅａｄｙ  Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ"の短縮であり、勾配エコーシーケンスの特殊形態である。
【００２３】
従来の撮像シーケンスの場合のようにここでも層選択勾配ＧSに関するリフェージングおよび読出し勾配ＧR に関するプリデフェージングが行われる。この勾配切換により勾配エコーと呼ばれるエコー信号が生ずるように、勾配により惹起される横方向磁化のデフェージングが補償される。すなわち基本アイデアは、横方向磁化が信号読出しの後に修復され、すぐ次のシーケンス通過に対して利用されることである。
【００２４】
エコー信号は専ら勾配反転により発生される。
【００２５】
反復時間ＴRは、ＨＦ励起パルスとそれに続く次のＨＦ励起パルスとの間の時間である。時間ＴE＝ＴR／２の後にエコー信号が生じ、読出し勾配ＧRによって取得される。
【００２６】
Ｔｒｕｅ ＦＩＳＰ信号は時間範囲内の完全な対称性により、すなわち勾配パルス列が完全に平衡されていることにより優れている。時間範囲内の勾配パルス列の完全な対称性により、全ての磁化成分が再びリフォーカスされるので、短い整定時間の後に理想的な定常状態信号が生ずる。
【００２７】
位相コーディングの際には定常状態信号の取得の前かつ固定の時間にわたる取得の後に、その強さが各々のシーケンス通過の際にステップ状に大きさΔＧRだけ低められ（↓）、または高められる（↑）勾配磁界がスイッチオンされる。
【００２８】
Ｔｒｕｅ ＦＩＳＰシーケンスはハードウェアおよびソフトウェアの較正に高い要求条件を課する。誤調節は像内に許容し得ない干渉縞を生ずる。
【００２９】
ＨＦパルスはフリップ角度αの正負符号を交互に切換える。フリップ角度αの正負符号の交互切換に追加して、いま位相インクレメントΔφ＝βが与えられる、すなわち２つの相い続くＨＦパルスの位相の差が発生される。換言すると、後続のＨＦパルスの位相は先行のＨＦパルスに比較してそれぞれ値βだけ高められる。この大きさβを有する位相インクレメントΔφにより、回転する基準系のなかで水スピンの歳差運動が、詳細には脂肪スピンの歳差運動に追加して、惹起される。
【００３０】
ここで注釈を加えておくべきこととして、例えば図２に示されているようなＴｒｕｅ ＦＩＳＰパルスシーケンスでは反復時間ＴR、読出し時間ＴEおよびその他のシステムは通常は水に合わされているので、水スピンは回転する基準系のなかで歳差運動をしない、すなわち"オンレゾナンス（ｏｎ‐ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）"である。水の歳差運動角度βWは零である、すなわちβW＝０。例えば二番目に強いスピンコレクティブである脂肪のような全ての他のスピンコレクティブは回転する基準系のなかで歳差運動をする。スピンコレクティブである脂肪は反復時間の間に角度βFだけ歳差運動をする。
【００３１】
上記の位相インクレメントΔφ＝βを相い続くＨＦパルスの間に挿入することにより、いま水スピンの歳差運動も回転する基準系のなかで行われる。一層詳細なメカニズムは図３、図４を参照して説明される。水スピンおよび脂肪スピンは最も強い信号を与える両方のスピンコレクティブとして相い異なる速度で歳差運動をする。反復時間ＴRの間（すなわち２つの読出し時点の間）に脂肪スピンは角度βFだけ、水スピンは角度βWだけ歳差運動をする。これらの歳差運動角度βF，βWは位相インクレメントΔφの値βの相応の設定および選択により変更され得るので、水または脂肪の定常状態信号のそのつどの信号極性が選択的に設定され得る。例えばβの最初の値は、結果として生ずる水および脂肪の定常状態信号が等しい信号極性を有するように選ばれ、それに続いてβの他の値が、水および脂肪の定常状態信号が逆の信号極性を有するように選ばれる。これにより、相応の加算および減算計算ステップにより水または脂肪のそれぞれ純粋な定常状態信号をフィルタアウトして相応に表示することが可能である。こうして水または脂肪スピンコレクティブの純粋な表示を得ることができる。
【００３２】
図３、図４はスピンコレクティブの歳差運動角度（例えばβWまたはβF）と結果として生ずるＨＦまたは定常状態信号との間の関係を説明する図である。図３、図４は回転する基準面ｘ‐ｙのなかのスピンコレクティブのスピンの投影を示す。スピンコレクティブのスピンは反復時間ＴRのうちに歳差運動角度βFを進む。スピンコレクティブである脂肪の歳差運動角度βFの例における一層詳細な説明は以下に図３、図４を参照して示されている。これらの説明はもちろん回転する基準系のなかで歳差運動をするスピンすなわち"オフレゾナンス（ｏｆｆ‐ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）"のスピンに対してのみ当てはまる。いわゆる"オンレゾナンス"のスピンは回転する基準系のなかで歳差運動をせずに、交番するフリップ角度αを有するＨＦ信号によりｘ軸上にバックおよびフォースクラップされる。それは例えば上に説明された公知のシステムのなかの水スピンに対しては、全てのシステムが水スピンの共鳴に合わされている場合であり、従ってこれらは回転する基準系のなかで歳差運動をしない。回転する基準系のなかでスピンが歳差運動をする本発明に当てはまる場合いわゆる"オフレゾナンス"のスピンの場合は図３、図４に示されている。
【００３３】
図３では歳差運動角度βF は数学的条件
｜βF ／２｜＜９０°
を満足する。
【００３４】
スピンは反復時間ＴRの間に角度βFだけ歳差運動をするので、この場合にはスピンはＨＦ信号に対して"同相"で読出される。それは、正の符号（＋α）を有するＨＦパルスの後に読出される信号（定常状態信号）が同じく正の符号を有することを意味する。例が図３に示されている。
【００３５】
スピンが最初に回転する基準系の第２象限内に位置すると、それは＋αを有するＨＦ信号により第１象限内に鏡映またはクラップされる。ＨＦ信号が与えられていない時間中（すなわち反復時間ＴR中）にスピンは回転する基準系の第４象限内で角度βFだけ歳差運動をする。角度βF／２を進んだ後にＴE＝ＴR／２においてｘ軸を掃過する際に正の符号を有する信号が読出される。時間ＴRの後に、いま回転する基準系の第４象限内に位置するスピンが−αを有する後続のＨＦ信号により第１象限内に鏡映される。時間ＴE＝ＴR／２の後にスピンは再びｘ軸を掃過し、信号が負の符号により読出される。別の時間ＴE＝ＴR／２の後にスピンは再びその最初の位置に位置し、それにより過程が新たに開始する。
【００３６】
説明された"同相"の場合すなわち｜βF／２｜＜９０°の場合の信号極性は正である。このことは、正のＨＦパルスの後にスピンベクトルが正のｘ軸を掃過することから生ずる。すなわち、正のＨＦ信号は正の定常状態信号と対応する。スピンベクトルが第４象限内に位置し、ＨＦ信号により第３象限内にクラップされると、それは時間ＴR／２の後に負のｘ軸を掃過し、従って負の定常状態信号が生ずる。すなわち、負のＨＦバルスは負の定常状態信号と対応する。以下同様である。
【００３７】
信号極性は正であると言われる。
【００３８】
図４では読出されるスピン信号（定常状態信号）はＨＦ信号に対して"逆相"である。ここでは歳差運動角度βFは数学的条件
９０°＜｜βF／２｜＜２７０°
を満足する。すなわち、スピンが時間ＴR中に掃過する歳差運動角度βFは１８０°よりも大きい。図３と対照的にここでは信号極性は負である。スピンが回転する基準系の第２象限内に位置し、それが続いて正のＨＦ信号により回転する基準系の第１象限内に鏡映されると、それは続いて第４象限内で歳差運動をし、時間ＴE＝ＴR／２の後に負のｘ軸を掃過する。たといＨＦ信号が正であったとしても、それから負の定常状態信号が生ずる。スピンは続いて負のＨＦ信号により第３象限内にクラップされ、時間ＴR中に第２象限内で歳差運動をする。定常状態信号は今回は正である。何故ならば、それは時間ＴR／２の後にｘ軸の正の部分を掃過するからである。
【００３９】
｜βF／２｜＝９０°の特別な場合すなわちスピンが時間ＴRの間に１８０°だけ歳差運動をする場合、スピンは後続のＨＦパルスによりクラップまたはフリップされず、こうして定常状態信号が得られないことは図３でも図４でも良く認識できる。定常状態信号はこの場合に対しては零通過である。
【００４０】
ここで注釈を加えておくべきこととして、図３、図４および相応の説明はそれぞれ単一のスピンコレクティブのスピンまたは全磁気的モーメントに関するものである。核スピントモグラフィ装置のなかに読出しの際に得られる信号はこうして例えば水および脂肪の両方のスピンコレクティブのような多くのスピンコレクティブのスピンの定常状態信号の組み合わせである。位相インクレメントΔφの値βの相応の選択および設定により直接に、反復時間ＴRの間に回転する基準系のなかで第１のスピンコレクティブである水および第２のスピンコレクティブである脂肪が歳差運動をする値βW，βFが決定される。第２のスピンコレクティブである脂肪が反復時間ＴRの間に回転する基準系のなかで歳差運動をする値βFは下記の式に相応して反復時間ＴRおよびβWに関係する：
３６０°×Δｆ×ＴR＝βF−βW
【００４１】
脂肪と水との間の化学的周波数シフトΔｆは例えば磁界Ｂ0＝１．５Ｔの際には約２２０Ｈｚである。
【００４２】
位相インクレメントなしすなわちΔφ＝０の際、水は歳差運動をしないので、βW＝０である。位相インクレメントβが選択されて設定されると、回転する基準系のなかで水はβW＝−βにより歳差運動をし、脂肪の歳差運動角度βFは上式に従って変化する。
【００４３】
システムの可能なかぎり良い安定性を保証するために、また高い信号収率を得るために、予め設定されたＴRに対して値βが、脂肪および水が同時にそれぞれすぐ次に位置する定常状態信号の信号零通過に対して可能なかぎり大きい差角度を有するように、選ばれることは重要である。回転する基準系のなかで水も脂肪も歳差運動をするので、ＴRはシステムを安定に保つために正確に調節されていなくてよい。
【００４４】
図５は"オフレゾナンス"の際のスピンコレクティブ（例えば脂肪）のＳＳＦＰ信号（共鳴信号）をβF／（ＴR×３６０°）に関係して示す。
【００４５】
任意に選ばれた反復時間ＴRの際に、ＴRごとに約±１８０°（±１／２ＴR）よりも少なく歳差運動をするスピンの際の定常状態信号は読出し時点ＴE＝ＴR／２において実数の正の信号を有する。±１８０°〜±５４０°（±１／２ＴR〜±３／２ＴRの歳差運動角度は負の極性を有する実数の信号を生ずる。以下同様である。１８０°＋ｋ× ３６０°の歳差運動角度の際、定常状態信号振幅は零通過を有する。信号零通過に対する値は例えば…、−３／２ＴR、−１／２ＴR、＋１／２ＴR、＋３／２ＴR、…である。
【００４６】
上述のように、位相インクレメントΔφの値βは、脂肪および水の歳差運動角度βF，βWがそのつどの共鳴信号のなかの信号零通過の付近に位置せず、これに対して各可能なかぎり大きい角度差を有するように、設定されるべきである。このような場合は例えば
βW＝−９０°
βF＝＋９０°
である。
【００４７】
ＨＦ信号は両方のスピンコレクティブに対して"同相"（図３参照）であり、このことは水および脂肪に対して等しい信号極性を生ずる。
【００４８】
等しくない信号極性に対する例は
βW＝＋９０°
βF＝＋２７０°
である。
【００４９】
脂肪に対する共鳴信号はここで負の実数の範囲内に位置する。相応するＨＦ信号は"逆相"である。このことは水の正の共鳴信号により全体として、測定された全共鳴信号に等しくない信号極性の組み合わせを生ずる。
【００５０】
図６〜図８または図９〜図１２は、両ケースの｜βF,W／２｜＜９０°または９０°＜｜βF,W／２｜＜２７０°またそれによって脂肪および水の共鳴信号の等しい信号極性と等しくない信号極性との間の自由な選択可能性を、相い続くＨＦパルスの間の位相インクレメントΔφ＝βに関係して一層詳細に説明するものである。
【００５１】
図６のケース１では、水は"オンレゾナンス"である、すなわち水は回転する基準系のなかで全く歳差運動をしない（βW＝０）。脂肪は"オフレゾナンス"であり、歳差運動角度βFを有する。水または脂肪の信号は等しい正負符号を有し、いずれも正の定常状態信号を有するので、測定される全共鳴信号に相応に大きい値が生ずる。
【００５２】
図７のようにいま所与のＴRの際の位相インクレメントΔφ＝βは、本発明により、水および脂肪の歳差運動角度βW，βFが位相０°の周りに対称に位置するように選ばれる。そのための条件は
β＝１８０°×Δｆ×ＴR＝（βF−βW）／２
である。
【００５３】
従って零点は正確に水と脂肪との間の中心に置かれる。それにより水および脂肪はβ′W＝−βおよびβ′F＝＋βの新しい歳差運動角度にシフトされる。両方の歳差運動角度はそのつどの信号零通過に対して等しい距離を有する。
【００５４】
図８では所与のＴRの際のΔφ＝βが、本発明により、水および脂肪の歳差運動角度が位相１８０°の周りに対称に位置するように選ばれる。そのために図７の場合の位相インクレメントβは１８０°だけ高められる、すなわちβ→β＋１８０°。そのための条件はいまβ＝１８０°×Δｆ×ＴR−１８０°＝（βF−βW）／２−１８０°である。それによって脂肪は定常状態信号の負の成分のもとに、水はその正の成分のもとに位置する。このことはそのつどの共鳴信号に反転された極性を生ずる。両方の新しい歳差運動角度β′W＝１８０°−（βF−βW）／２またはβ′F＝１８０°＋（βF−βW）／２は再び１８０°における信号零通過から等しい距離だけ離れている。等しい距離だけ離れていることは同時に、それらが例えば磁界の不均等性に対して最大に不敏感であることを意味する。
【００５５】
｜βF−βW｜が１８０°〜５４０°に位置するケース２が図９に示されている。水が"オンレゾナンス"（βW＝０）であれば、脂肪は負の信号を有する。
【００５６】
このケース２では、βの適当な選択により再び両方のケース、すなわち脂肪および水が等しい符号を有するケースまたは反転された符号を有するケースが生ずる。しかしながら等しい極性の場合に対しては、図１０、図１１に示されている２つの区分けが存在する。もし｜βF−βW｜が１８０°〜３６０°に位置するならば、脂肪および水は共に正の信号を有する。もし｜βF−βW｜が範囲〔３６０°；５４０°〕のなかに位置するならば、脂肪および水はそれぞれ相い異なる正の信号経過内に位置する。両方のケースにおいて水および脂肪は等しい正の極性を有する。そのための条件は
β＝１８０°×Δｆ×ＴR              （図１０）
すなわちβ′W，β′Fが位相０°の周りに対称であること、および
β＝１８０°×Δｆ×ＴR−３６０°    （図１１）
すなわちβ′W，β′Fが位相３６０°の周りに対称であることである。
【００５７】
図１２に示されている反転された極性の場合に対して、βは再び、脂肪および水が位相１８０°の周りに対称に位置するように選ばれる。水信号は正、脂肪信号は負である。反転された極性は等しい距離だけ離れている信号零通過に位置している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明により検査対象物の核スピン像を発生するための核スピントモグラフィ装置の概要図。
【図２】  本発明による核スピントモグラフィ装置を作動させるＴｒｕｅ ＦＩＳＰパルスシーケンスを示す波形図。
【図３】  ＨＦ信号は"同相"である場合に、回転する基準面ｘ‐ｙにおけるスピンコレクティブのスピンの投影により位相インクレメントΔφ＝βを説明する図。
【図４】  ＨＦ信号は"逆相"である場合に、回転する基準面ｘ‐ｙにおけるスピンコレクティブのスピンの投影により位相インクレメントΔφ＝βを説明する図。
【図５】  オフレゾナンスの際のＳＳＦＰ信号を化学的周波数シフトΔｆに関係して示す信号波形図。
【図６】  定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【図７】  定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【図８】  定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【図９】定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【図１０】  定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【図１１】  定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【図１２】  定常状態信号を "オフレゾナンス"角度に関係して示す信号波形図。
【符号の説明】
１  基本磁界磁石
２  シムコイル
３  勾配コイルシステム
４  高周波アンテナ
５  対象物台
６  送信‐受信切換器
７  増幅器
８  高周波受信チャネル
９  送信チャネル
１２  入力端
１４  増幅器
１５  シム電流源
１７  像コンピュータ
１８  シーケンス制御
１９  シンセサイザー
２０  装置コンピュータ
２１  ターミナル
２２  高周波システム
３０  高周波電力増幅器
Ｍ  測定ボリューム
α  フリップ角度
Δφ＝β  位相インクレメント
ＴR  反復時間
Δｆ  化学的シフト
βW  水の位相インクレメント
βF  脂肪の位相インクレメント
ＧS  層選択勾配
ＧP  位相コーディング勾配
ＧR  読出し勾配
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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