磁気共鳴装置

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【発明の名称】	磁気共鳴装置
【発明者】	【氏名】渡邉英宏
【要約】	【課題】従来よりも少数の高周波磁場パルスで、¹Ｈと¹³Ｃとの相関スペクトルを取得することで、フリップ角誤差、高周波磁場強度分布による信号損の解消し、かつ¹³Ｃのスピンに対する狭い周波数帯域の問題の解消を実現すること。【解決手段】¹Ｈの化学シフト軸の一部を選択するように周波数選択された反転高周波磁場パルスと、¹Ｈのスピンとスピン－スピン結合した¹³Ｃのスピンに対してその共鳴周波数に相当する高周波磁場パルスとをこの順に印加することにより、¹Ｈのスピンから¹³Ｃのスピンヘ分極移動を起こさせ、その後、¹³Ｃに対して高周波磁場パルスを印加し、この高周波磁場パルスと同時あるいはそれ以降に¹Ｈに対して高周波磁場パルスを印加して、¹³Ｃのスピンから¹Ｈのスピンに逆分極移動を起こさせることにより、¹Ｈから比較的高感度でＭＲ信号を取得する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１の核種のスピンと第２の核種のスピンとが互いにスピン－スピン結合しており、該スピン－スピン結合によりＪ分裂した第１の核種のスピンのスペクトルの一つのピークのみを周波数選択する第１の反転高周波磁場パルスと、第２の核種のスピンに対してその共鳴周波数に相当する第２の高周波磁場パルスとをこの順に印加することにより、第１の核種のスピンから第２の核種のスピンヘ分極移動を起こさせ、その後、第２の核種に対して第３の高周波磁場パルスを印加し、第３の高周波磁場パルスと同時あるいはそれ以降に第１の核種に対して第４の高周波磁場パルスを印加して、再び第２の核種のスピンから第１の核種のスピンに分極移動を起こさせることにより、第１の核種の磁気共鳴信号を取得することを特徴とする磁気共鳴装置。
【請求項２】第２の高周波磁場パルスと第３の高周波磁場パルスとの期間内に、第１の核種に対する再結像パルスを印加することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴装置。
【請求項３】前記第１の高周波磁場パルスは、それぞれのパルスが励起する周波数範囲が異なる複数のパルスから構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴装置。
【請求項４】前記第４の高周波磁場パルスをスライス勾配磁場パルスとともに印加することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
【請求項５】第１の核種のスピンと第２の核種のスピンとが互いにスピン－スピン結合しており、第１の核種のスピンから第２の核種のスピンに分極移動を起こさせ、第２の核種の１量子遷移で展開した後、第１の核種のスピンに再び分極を戻して第１の核種の磁気共鳴信号を観測する磁気共鳴装置において、複数の第２の核種に対応する高周波磁場パルスおよび同時に印加するスライス勾配磁場パルスにより所望のスライス領域内の１量子遷移を生起し、かつ各々の高周波磁場パルスおよびスライス勾配磁場パルスが選択する物質は異なり、かつ各々のスライス領域は略同じであることを特徴とする磁気共鳴装置。
【請求項６】前記第２の核種の１量子遷移の後に複数の第２の核種に対応する高周波磁場パルスを印加し、続いて前記第１の核種に対応する高周波磁場パルスにより前記第１の核種のスピンに再び分極を戻す手段を具備し、前記第２の核種の１量子遷移の後に印加する前記複数の第２の核種に対応する高周波磁場パルスの間に前記スライス勾配磁場パルスと、強度の時間積分が等しくかつ極性が反転しているリフォーカス勾配磁場パルスとを印加することを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴装置。
【請求項７】第１の核種のスピンから第２の核種のスピンへの分極移動及び前記第２の核種の化学シフトの１量子遷移を生起する準備期と、前記第２の核種の化学シフトを１量子遷移で展開する展開期と、前記第２の核種のスピンから前記第１の核種のスピンへ分極移動を戻して前記第２の核種の化学シフトの情報が付与された磁気共鳴信号を前記第１の核種から比較的高感度で検出する検出期とを実行する磁気共鳴装置において、前記第１の核種のスピンと前記第２の核種のスピンとは互いにスピン－スピン結合しており、前記準備期には、前記スピン－スピン結合によりＪ分裂した前記第１の核種のスピンのスペクトルの一つのピークのみを反転するように周波数選択されている高周波磁場パルスが含まれていることを特徴とする磁気共鳴装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分極の大きい、いわゆる濃厚な核種のスピンと、分極の小さい、いわゆる希薄な核種のスピンと、の相関スペクトルを、高感度で取得することが可能な磁気共鳴装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲＩ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）は、水分子の¹Ｈを検出することによって、生体内の水の分布を非侵襲に画像化することのできる方法であり、磁気共鳴診断装置は現在臨床上で広く使われている診断装置である。しかし、現状の水分布の画像で得られる主な情報は形態的な情報である。
【０００３】これに対して、例えば代謝物の¹Ｈ、¹³Ｃあるいは³¹Ｐを検出することによって生体内の代謝情報を非侵襲に得ることができるため、水¹Ｈ以外の核スピンの情報を得るＭＲＳ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が注目を集めている。このうち、近年¹³Ｃ－ＭＲＳが特に関心を集めている。これは、¹³Ｃは天然存在比が１．１％と低いために¹³Ｃ標識物質の投与後の代謝の様子を追跡することが可能であり、¹Ｈや³¹Ｐとは異なる代謝情報を得ることができるためである。
【０００４】しかしながら、従来の¹³Ｃ－ＭＲＳではＳ／Ｎが低いという問題があった。これを解決するために、¹Ｈと磁気的に結合（例えばスピン－スピン結合）した¹³Ｃの化学シフト情報を¹Ｈのスピンに付与して、¹Ｈから高感度で観測することができるいわゆる¹Ｈ観測法がこれまで提案されてきた。このうちの１つがＧ．ＢｏｄｅｎＨａｕｓｅｎが発明したＨＳＱＣ（ＨｅｔｅｒｏｎｕｃｌｅａｒＳｉｎｇｌｅＱｕａｎｔｕｍＣｏＨｅｒｅｎｃｅ）という方法（ＣＨｅｍ．ＰＨｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６９，ｐ．１８９，１９８０）である。ＨＳＱＣのシーケンスを図２７に示す。
【０００５】このＨＳＱＣシーケンスは、¹Ｈのように分極が大きいスピンと希薄スピン（例えば¹³Ｃ）の相関スペクトルをとるための方法であり、準備期、展開期（図２７のｔ１）、検出期（図２７のｔ２）から構成される。まず、準備期のＩＮＥＰＴ（ＩｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅＮｕｃｌｅｉＥｎＨａｎｃｅｄｂｙＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒ，Ｊ．Ａｍ．ＣＨｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１０１、ｐ７６０（１９７９））で、¹Ｈから¹³Ｃに分極が移動する。
【０００６】続く展開期では、¹³Ｃの１量子遷移となり、¹³Ｃ化学シフトが展開する。展開期後のｒｅｖｅｒｓｅＩＮＥＰＴにより、¹Ｈから¹³Ｃに逆分極移動が起き、¹Ｈの１量子遷移となり、¹³Ｃ化学シフト情報が付与された¹Ｈ感度での観測が可能となる。この方法で、展開期ｔ１の時間間隔を変化させて２次元データＳ（ｔ１，ｔ２）を収集し、再構成により、¹Ｈ－¹³Ｃの２次元相関スペクトルが取得できる。
【０００７】この方法は、化合物のピークの化学シフト範囲が広い¹³Ｃを用いることが可能なため、ピーク分離能に優れており、¹Ｈ感度で観測可能なため、感度が高い。しかも、¹³Ｃ化学シフト情報の付与する展開期の遷移が、緩和速度の遅い¹³Ｃの１量子遷移であるため、この期での信号減衰を小さくすることが可能である。
【０００８】しかし、この方法では、パルスシーケンスが６ケの¹Ｈパルスと４ケの¹³Ｃパルスで構成されているため、フリップ角の誤差に敏感であり、信号が劣化するという問題があった。このフリップ角と信号強度との関係は、次のようになる。但し、¹Ｈ励起パルスのフリップ角（図２７の９０゜パルス）をα、¹Ｈ再結像パルス（図２７の１８０゜パルス）のフリップ角を２α、¹³Ｃ励起パルスのフリップ角（図２７の９０゜パルス）、¹³Ｃ反転パルス（図２７の１８０゜パルス）のフリップ角βとする。
【０００９】まず、準備期のＩＮＥＰＴでは、９０゜（¹Ｈ）パルスと１８０゜（¹Ｈ）パルスにより¹Ｈ化学シフトが再結像され、第３の¹Ｈパルスの印加時刻では、スピンエコーが形成され、信号強度は上記フリップ角に対して、 sin⁴αで表すことができる。続く¹Ｈパルスの役割は、それぞれ第３の¹Ｈパルスは励起パルス、展開期内の第４の¹Ｈパルスは、¹Ｈと¹³Ｃのスピン－スピン結合を再結像するための反転パルス、検出期内の第５の¹Ｈパルスと第６の¹Ｈパルスは準備期と同様、¹Ｈ化学シフト再結像のためのパルス列である。すなわち、信号強度は、順番に、 sinα、 cos（２・α）、 sin⁴αで表すことができる。以上より、ｌＨパルスに対しては、 sin⁹α・ cos（２・α）で表せる。同様に、¹³Ｃに対しては、第１、第３の¹³Ｃパルスは反転パルス、第２、第４の¹³Ｃパルスは励起パルスであり、信号強度は、 sin²β・ cos²（２・β）で表せる。また、¹Ｈと¹³Ｃのフリツプ角をα＝βとした時、信号強度は sin¹¹α・ cos³（２・α）で表せる。これらの関係を図２８、図２９、図３０に示す。これらの図のように、例えば、８０％の信号強度を得るためには、約±１５゜と約３０゜の誤差範囲でフリップ角を設定する必要がある。このため、高精度の高周波磁場パルスのパワー調整（フリップ角の調整）が要求され、かつ非常に均一な高周波磁場強度分布を有するプローブが必要であった。
【００１０】また、従来のＨＳＱＣ法では、１８０゜（¹³Ｃ）パルスが必要である。人用のマシンでは、プローブ径が大きいため、この１８０゜（¹³Ｃ）パルスの出力のために、プローブエレメント上に大電流を流す必要がある。しかし、プローブを構成するコンデンサーの耐圧限界のために、許容電流が決まってしまい、パルスの時間幅を長くすることで、１８０゜（¹³Ｃ）パルスを出す必要が生ずる。しかし、パルスの時間幅を長くすると周波数帯域が狭くなってしまい、この結果、化合物の化学シフト範囲が広く、周波数範囲の広い¹³Ｃでは、対象の化合物の¹³Ｃを全て反転させることができないという問題があった。また、複数の１８０゜（¹³Ｃ）パルスを用いると、相乗的にさらに周波数範囲が狭くなるという問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、少ない数の高周波磁場パルスで、濃厚スピン（例えば¹Ｈ）と希薄スピン（例えば¹³Ｃ）の相関スペクトロスコピーを行うことが可能で、かつ分極の大きい方のスピンの感度で観測することが可能な磁気共鳴装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の核種のスピンと第２の核種のスピンとが互いにスピン－スピン結合しており、該スピン－スピン結合によりＪ分裂した第１の核種のスピンのスペクトルの一つのピークのみを周波数選択する第１の反転高周波磁場パルスと、第２の核種のスピンに対してその共鳴周波数に相当する第２の高周波磁場パルスとをこの順に印加することにより、第１の核種のスピンから第２の核種のスピンヘ分極移動を起こさせ、その後、第２の核種に対して第３の高周波磁場パルスを印加し、第３の高周波磁場パルスと同時あるいはそれ以降に第１の核種に対して第４の高周波磁場パルスを印加して、再び第２の核種のスピンから第１の核種のスピンに分極移動を起こさせることにより、第１の核種の磁気共鳴信号を取得することを特徴とする。
【００１３】また、本発明は、第１の核種のスピンと第２の核種のスピンとが互いにスピン－スピン結合しており、第１の核種のスピンから第２の核種のスピンに分極移動を生起し、第２の核種の１量子遷移で展開した後、第１の核種のスピンに再び分極を戻して第１の核種の磁気共鳴信号を観測する磁気共鳴装置において、複数の第２の核種に対応する高周波磁場パルスおよび同時に印加するスライス勾配磁場パルスにより所望のスライス領域内の１量子遷移を生起し、かつ各々の高周波磁場パルスおよびスライス勾配磁場パルスが選択する物質は異なり、かつ各々のスライス領域は略同じであることを特徴とする。
【００１４】（作用）本発明ではＪ分裂（Ｊは、第１核種（例えば¹Ｈ）と第２核種（例えば¹³Ｃ）のスピン－スピン結合定数を表し、Ｊ分裂とはスピン－スピン結合によるスペクトル分離を示す）により分離したスペクトルの一方に周波数選択された第１の反転高周波磁場パルスを印加後、第２の核種に対する第２の高周波磁場パルスの印加により、第１の核種のスピンから第２の核種のスピンへの分極移動を生成することができる。この後、第２の核種のスピンの１量子遷移が展開し、第２の核種に対する第３の高周波磁場パルスおよび第１の核種に対する第４の高周波磁場パルスにより、第１の核種のスピンの１量子遷移が生成され、第１の核種のスピンの感度での観測が可能となる。
【００１５】また、本発明では、高周波磁場パルスとスライス勾配磁場パルスの同時印加により、測定対象の一部の領域からの信号観測が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では第１の核種のスピンである濃厚なスピンを¹Ｈ、第２の核種のスピンである希薄スピンを¹³Ｃとして説明するが、勿論、他の組み合わせ、例えば、¹Ｈと¹⁵Ｎといった組み合わせであってもよい。図１は、本発明の一実施形態に関わる磁気共鳴装置の構成を示すブロック図である。同図において、静磁場磁石１とその内側に設けられた勾配コイル２及びシムコイル４により、図示しない測定対象に一様な静磁場とそれと同一方向で互いに直交するｘ、ｙ、ｚ三方向に線形傾斜磁場分布を持つ勾配磁場が印加される。勾配コイル２は、勾配コイル電源５により駆動され、シムコイル４はシムコイル電源６により駆動される。勾配コイル２の内側に設けられたプローブ３は、高周波コイルとこの高周波コイルの共振周波数を同調するための必要なチューニング要素とからなり、¹Ｈと¹³Ｃの両方の共鳴周波数で同調をとることができるようになっている。ここで、¹Ｈと¹³Ｃに対して、同一のプローブ構成であってもよいし、別々のプローブ構成であってもよい。
【００１７】また、¹Ｈ送信部７は、プローブ３から¹Ｈの共鳴周波数に応じた周波数の高周波磁場パルスを発生させるために、当該周波数の高周波電流パルスをプローブ３に供給する。同様に、¹³Ｃ送信部８は、プローブ３から¹³Ｃの共鳴周波数に応じた周波数の高周波磁場パルスを発生させるために、当該周波数の高周波電流パルスをプローブ３に供給する。¹Ｈ受信部９は、測定対象内の¹Ｈスピンからの磁気共鳴信号をプローブ３を介して受信し、これを増幅し、また検波する。なお、プローブ３は送受信兼用でも、送信専用コイルと受信専用コイルとを別々に備えていてもよい。データ収集部１１は、¹Ｈ受信部９で受信された磁気共鳴信号をディジタル信号に変換し、計算機システム１２に転送する。
【００１８】シーケンス制御部１０は後述するような様々なパルスシーケンスを実行するために、勾配コイル電源５、シムコイル電源６、¹Ｈ送信部７、¹³Ｃ送信部８、¹Ｈ受信部９およびデータ収集部１１を制御する。またシーケンス制御部１０は計算機システム１２によって制御される。計算機システム１２はコンソール１３からの指令により制御される。
【００１９】計算機システム１２は、データ収集部１１からの磁気共鳴信号にフーリエ変換等の処理を施し、その結果に基づいて測定対象内の所望スピンのスペクトルデータあるいは画像データを再構成する。このデータは画像ディスプレイ１４に送られ、スペクトルあるいは画像等々として表示される。
【００２０】以下、従来よりも少ない数の高周波磁場パルスで、¹Ｈと¹³Ｃの相関スペクトルを取得できる方法を説明する。図２に、本発明の第１の実施形態であるパルスシーケンスを示す。観測対象となる¹Ｈスペクトルは、¹³Ｃとのスピン－スピン結合により、図３（ａ）のようにＪ分裂しており、この一方のピークのみ、すなわち周波数選択された反転高周波磁場パルスを印加すると、図３（ｂ）のような、一方のピークのみが反転したスペクトルが得られる。図２のパルスシーケンスでは、準備期で同様に周波数選択された¹Ｈ反転パルスを印加する。
【００２１】これは、これまでに提案されているＳＰＴ（選択的分極移動；ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒ）という方法である。ＳＰＴの原理を簡単に説明する。¹Ｈと¹³Ｃの２スピン系の場合、それぞれにα、βのエネルギー準位が存在し、図４（ａ）のように４つのエネルギー準位が存在する。¹Ｈの周波数選択パルスにより、一方のスピンの占有率を反転させると、縦スピン秩序状態（２ＩｚＳｚ状態）が生成され、¹³Ｃの分極が増大する（図４（ｂ））。しかし、この方法は、照射すべき周波数が既知でなければならず、選択的に照射された¹Ｈを有する１つの化合物のみの情報取得に留まるため、全ての化合物の情報取得には用いることができなかった。
【００２２】しかし、予め得られるスペクトルのピークがわかっており、ピークパターンが少なく、複雑ではない場合にはこの方法を用いることができる。この一例が¹³Ｃスペクトロスコピーによる代謝の動的観測である。例えば、１位標識グルコースを投与した後の¹Ｈ化学シフト軸方向のみにＪ分裂があり、¹³Ｃ化学シフト軸方向にはＪ分裂の無い脳の¹Ｈ－¹³Ｃ相関スペクトルパターンは、図５のようになり、ピーク数は非常に少ない。
【００２３】そこで、上記の様な場合にこのＳＰＴを応用するパルスシーケンスが本発明の図２のパルスシーケンスである。まず、準備期においてこのＳＰＴを用いる。これに続き¹³Ｃの励起パルス印加を行い、¹³Ｃの１量子遷移を生成の後、¹³Ｃの１量子遷移で¹³Ｃ化学シフトを展開させる。この期間が展開期に相当する。そして、これに続く、¹³Ｃ励起パルスおよび¹Ｈ励起パルス以降が検出期となり、¹³Ｃの化学シフトの情報が付与された¹Ｈ信号を観測することができるようになる。つまり、このパルスシーケンスでは、¹Ｈ２ケ、¹³Ｃ２ケの計４つの高周波磁場パルスのみで¹Ｈと¹³Ｃの相関スペクトルを¹Ｈ感度で取得することができる。このパルスシーケンスの信号強度は、¹Ｈパルスに関しては、¹Ｈパルスのフリップ角をαとして、 sinα・ cos（２・α）、¹³Ｃパルスに関しては¹³Ｃパルスのフリップ角をβとして、 sin²βで表せる。
【００２４】また、¹Ｈと¹³Ｃのフリップ角をα＝βとした時、信号強度は sin³α・ cos（２・α）で表せる。図６、図７、図８には、フリップ角と信号強度の関係を示す。８０％以上の信号強度を得るためには、約±３０゜、すなわち６０゜の範囲の誤差でフリップ角を設定すれば良く、従来のＨＳＱＣと比較して改善された２倍の誤差範囲が許される。この結果、プローブ仕様への緩和、すなわち高周波磁場強度分布の均一性に対する緩和につながる。また、本発明のパルスシーケンスでは、１８０゜（¹³Ｃ）パルスを用いる必要が無いので、プローブのコンデンサーの耐圧制限を原因とする¹³Ｃ周波数帯域の問題が生じず、人用のマシンの際にも、十分な周波数帯域を有する¹³Ｃパルスを用いることが可能となる。
【００２５】水信号除去に関しては、図９に示すように、プリパルスとして水¹Ｈを周波数選択して励起した後にディフェーズするＣＨＥＳＳパルスの様な方法でも良いし、図１０に示すように、遷移選択勾配磁場パルスを用いた方法でも良い。図１０（７）場合には、各勾配磁場パルスの時間積分値Ｇ１、Ｇ２が以下の式（１）あるいは（２）を満たす様に勾配磁場パルスを設定する。但し、γ_1Hは¹Ｈの磁気回転比、γ_13Cは¹³Ｃの磁気回転比を示す。
【００２６】
γ_13C・Ｇ１＋γ_1H・Ｇ２＝０ …（１）
γ_13C・Ｇｌ－γ_1H・Ｇ２＝０ …（２）
図２のパルスシーケンスでは、展開期でスピン－スピン結合により、¹³Ｃ化学シフト方向にＪ（¹Ｈと¹³Ｃのスピン－スピン結合定数）分裂する。展開期の中央に¹Ｈ再結像パルスを印加することによって、このＪ分裂を再結像することができる。この実施形態を図１１に示す。第１の反転パルス、第２の再結像パルス、第３の励起パルスで¹Ｈパルスが構成されるこのパルスシーケンスの場合、¹Ｈパルスのフリップ角をαとして、信号強度は sinα・cos ²（２・α）で表せる。一方、第１、第２の¹³Ｃパルスは共に励起パルスであり、¹³Ｃパルスのフリップ角をβとして sin²βで表せる。また、¹Ｈと¹³Ｃのフリップ角をα＝βとした時、信号強度は sin³α・ cos²（２・α）で表せる。フリップ角と信号強度の関係を図１２、図１３、図１４に示す。このパルスシーケンスの場合、８０％以上の信号強度を得るためには、約±２３゜、すなわち４６゜の範囲の誤差でフリップ角を設定すれば良く、従来のＨＳＱＣと比較して上記発明と同様に改善された１．５倍の誤差範囲が許される。
【００２７】図１１のシーケンスの場合にも、上記で説明した水信号抑圧法を使用することができる。遷移選択勾配磁場パルスを使用したパルスシーケンスを図１５に示す。この場合には、各勾配磁場パルスの時間積分値Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が以下の式（１）あるいは式（４）を満たす様に勾配磁場パルスを設定する。
【００２８】
γ_13C・Ｇ１＋γ_13C・Ｇ２＋γ_1H・Ｇ３＝０ …（３） γ_13C・Ｇｌ＋γ_13C・Ｇ２－γ_1H・Ｇ３＝０ …（４）
高周波磁場パルスの数を２つ増やすことになるが、図１６のようにｒｅｖｅｒｓｅＩＮＥＰＴを用いることも可能である。
【００２９】図１７の実施形態は、複数の化合物の信号を取得できる方法である。この方法について、図３に示したピークパターンの場合を例として説明する。この場合、¹Ｈ側の周波数を図１８のように２つに分ける。つまり、まず図１８のΔω１の周波数範囲を有する反転¹ＨパルスＳｌ１の印加により、グルタミン酸３位とグルタミン酸４位の両方のＪ分裂の一方のピークを反転させる。続くΔω２の周波数範囲を有する反転¹ＨパルスＳｌ２の印加により、グルコースα、グルコースβの１位Ｊ分裂の一方のピークを反転させる。前者のΔω１の周波数範囲を有する反転¹ＨパルスによりＪ分裂の一方のスピンは縦磁化となるため、周波数範囲が完全に分離されていれば、後者のΔω２の¹Ｈ反転パルスはこれらの上記スピンに影響を及ぼさない。装置性能により、若干の周波数範囲のオーバーラップがある場合でも、若干の分極移動損となるだけで、問題が無い。この様にして、グルタミン酸３位、４位とグルコースα、βの１位のスピンのＪ分裂の一方のスピンのみが反転した後に、¹³Ｃ励起パルスを印加し、これらの¹Ｈスピンから¹³Ｃスピンへの分極移動が生ずる。この後、上記で説明した様に、展開期を経て、検出期で¹Ｈ感度での観測が可能となる。
【００３０】これまで説明してきた方法を局所励起に応用することができる。図１９に、この実施形態を示す。このパルスシーケンスでは、まず¹Ｈから¹³Ｃへの分極移動が生じ、展開期を経て、¹³Ｃ励起パルスを印加し、検出期で１次元方向に限定された領域内のみを選択するスライスパルスにより１次元局所励起化された領域からの信号を取得することができる。さらに、プリパルスとして、２次元を選択するパルスを印加することにより、３次元で局所化されたスペクトルを取得することが可能となる。プリパルスとして、２次元方向の領域外飽和パルスを用いた実施形態を図２０に示す。
【００３１】また、図２１のように検出期の後に、スライス選択を行う¹Ｈの再結像パルスを印加することにより、２次元で局所励起化された領域からの信号を取得することができる。
【００３２】図２２には、高周波磁場パルスの数を必要最低限とした空間３次元の局所励起を可能とするパルスシーケンスを示す。このパルスシーケンスでは、¹³Ｃの２つの高周波磁場パルスＰ１，Ｐ２をスライスパルスとして用い、スライス勾配磁場パルスと共に印加し、測定化合物を限定して用いる。これらのスライスパルスＰ１，Ｐ２の搬送周波数は、スライス選択する位置と測定化合物の¹³Ｃ共鳴周波数を加味して決定する。例えば、限定した測定化合物が図５に示したグルタミン酸３位、４位の場合には、以下のようにする。これらのグルタミン酸３位、４位の¹³Ｃ共鳴周波数の中心周波数からのずれを、Δｆ［Ｈｚ］、スライス勾配磁場強度を¹³Ｃに対してｆｇ［Ｈｚ／ｃｍ］、スライス位置を中心からｘ［ｃｍ］ずれた位置とする。このとき、Ｐ１とＰ２の搬送周波数ｆc を、ｆc ＝（Δｆ＋ｆｇ・ｘ）［Ｈｚ］ …（５）とすれば、所望のスライス位置のグルタミン酸３位、４位を励起することが可能となる。また、この際、準備期における周波数選択励起パルスの搬送周波数は、グルタミン酸３位と４位の両方のＪ分裂の一方のピークを反転させるように設定する。
【００３３】しかし、¹³Ｃは化学シフトが広範囲であるため、上記のように¹³Ｃ側でスライスを行うと、測定すべき化合物を限定しない場合には、各化合物間の位置ずれが生じる。例えば、これまで説明してきたグルコースとその代謝物に関しては、グルタミン酸３位と、グルタミン酸４位と、グルコースα１位と、グルコースβ１位では、約７０ｐｐｍの¹³Ｃ化学シフト差があり、２Ｔの静磁場強度では、約１５００Ｈｚの周波数差となる。このため、通常の臨床機の最大である１Ｇ／ｃｍのスライス勾配磁場強度ではそれぞれの化合物が励起されるスライス位置が１ｃｍずれる。
【００３４】これを解決するパルスシーケンスを図２３に示す。図１７の方法で説明したグルタミン酸３位、４位（Ｓｌ１が対応）と、グルコースα１位、β１位（Ｓｌ２が対応）を用いて、本発明を説明する。
【００３５】まず、このパルスシーケンスでは、準備期には図１７に示した方法を用いる。すなわち、２つの周波数選択反転パルスｓｌ１、ｓｌ２により、グルタミン酸３位、４位およびグルコースα１位、β１位のそれぞれのＪ分裂した一方のピークが反転し、分極移動に必要な縦スピン秩序状態が生起される。これに続く、¹³ＣスライスパルスＰ１ａ、Ｐ１ｂは、それぞれグルタミン酸３位、４位およびグルコースα１位、β１位に対して、図２２のパルスシーケンスで説明した式（５）で計算される搬送周波数を有する高周波磁場パルスである（図２４）。これらのパルスおよびスライス勾配磁場Ｇｓａ、Ｇｓｂにより所望のスライス位置内の¹³Ｃスピンが励起され、これらスピンに関して¹Ｈから¹³Ｃへの分極移動が生ずる。図２３では、Ｇｓａ、ＧｓｂとしてＧｘチャンネルを用いており、ｘ方向のスライスが可能となる。この際、グルタミン酸３位、４位およびグルコースα１位、β１位に関するスライス厚さを等しくして、同じスライスリフォーカス勾配磁場パルスでスライスリフォーカスを可能とすれば、図２３のように、各々のスライスリフォーカス勾配磁場パルスＧｓｒを印加するのみでよい。図２５に示すＧｓｒａのように、各々のスライス勾配磁場パルスＧｓａ、Ｇｓｂに対して別のスライスリフォーカス勾配磁場パルスを印加することも可能である。スライスパルスＰ１ａ、Ｐ１ｂに続いて、¹Ｈ反転パルスを印加し、その後、スライスパルスＰ２ｂ、Ｐ２ａを印加する。これらＰ２ｂ、Ｐ２ａの搬送周波数ｆｃは、それぞれグルコースα１位、β１位およびグルタミン酸３位、４位に対して、スライス勾配磁場強度を¹³Ｃに対してｆｇ［Ｈｚ／ｃｍ］、スライス位置を中心からｙ［ｃｍ］ずれた位置とすると、次の式（６）で計算される周波数とする。
【００３６】
ｆｃ＝（ｆｇ・ｙ）Ｈｚ …（６）
これらのパルスおよび図２３では、Ｇｙチャンネルに示すスライス勾配磁場により所望のスライス位置の¹³Ｃスピンが励起され、再び縦スピン秩序の状態が生起される。これらに続く¹Ｈスライスパルスにより、第３番目のスライス選択が行われ、図２３にパルスシーケンスにおいて、グルタミン酸３位、４位の¹³Ｃに対しては、Ｐ１ａからＰ２ａの期間（ｔ１ａ）で¹³Ｃの１量子遷移が展開する。一方、グルコースα、β１位に対しては、Ｐ１ｂからＰ２ｂの期間（ｔ１ｂ）で¹³Ｃの１量子遷移が展開する。すなわち、グルタミン酸３位、４位に関しては、ＧｘではＧｓｂがデフェーズとして働くため、これをリフォーカスする必要がある。このため、Ｐ２ｂ印加により、グルコースα、β１位に関して縦スピン秩序となり、¹Ｈ、¹³Ｃ共に縦磁化の状態となるＰ２ｂ以降に、Ｇｓｂと、強度の時間積分が等しく、且つ極性が反転しているリフォーカス勾配磁場パルスＧｒを印加する。Ｐ２ａ、Ｐ２ｂと共に印加するＧｙに関しても、同様な印加手順を行う。すなわち、図２４では、Ｐ１ａとＰ２ａとの間に、Ｐ２ｂ用のスライス勾配磁場パルスと、強度の時間積分が等しく、且つ極性が反転しているＧｙを印加している。
【００３７】また、以上で説明してきた局所励起のパルスシーケンスに、特願平８－３０４５６１号に記載の発明を応用することが可能である。この実施形態を図２６に示す。これは、展開期後、すなわち第２番目の¹³Ｃパルス後には、スピンの状態が¹Ｈ、¹³Ｃ共に縦磁化である縦スピン秩序状態（２ＩｚＳｚ）になっており、緩和時間が長いことを利用する方法である。この方法により、１次元方向にマルチスライスが可能となる。
【００３８】本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明により、少ない数の高周波磁場パルスで、第１の核種のスピンの分極を移動して第２各種のスピンの１量子遷移を経た後の¹Ｈ信号を取得することができる。この結果、フリップ角の誤差に強くなり、上記誤差による信号損を防ぐことができる。さらに、プローブの高周波磁場分布均一性の仕様を緩和することができる。
【００４０】かつプロープのコンデンサーの耐圧制限により第２の核種に相当する高周波磁場パルスの周波数帯域が問題となる場合にも、低い電圧で印加可能な高周波磁場パルスのみの使用とすることができ、広い周波数範囲に化学シフトを有する化合物の信号を取得することができるようになる。
【００４１】また、本発明により、少ない高周波磁場パルスで、空間的に局所化された領域からの第１の核種のスピンの分極を移動して第２各種のスピンの１量子遷移を経た後の¹Ｈ信号を取得することができる。
【００４２】さらに、本発明により、空間３次元の所望の局所領域から少ない高周波磁場パルスで、空間的に局所化された領域からの第１の核種のスピンの分極を移動して第２の核種のスピンの１量子遷移を経た後の¹Ｈ信号を取得することができる。

【出願人】	【識別番号】５９０００２４０４【氏名又は名称】技術研究組合医療福祉機器研究所
【出願日】	平成１０年（１９９８）５月２７日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】鈴江武彦（外４名）
【公開番号】	特開平１１－３３２８４９
【公開日】	平成１１年（１９９９）１２月７日
【出願番号】	特願平１０－１４５４０８