核磁共振成像装置以及核磁共振成像方法
【专利摘要】为了提供能够对通过T2H无法区别的物质加以区别的核磁共振成像装置，本发明的核磁共振成像装置(1)具有：探针(3)，能够在静态的梯度磁场中收纳试样；施加部(5)，以预定的时间间隔对试样多重地施加与试样的预定位置处的静态的梯度磁场对应的拉莫尔频率的π脉冲；以及图像处理部7，根据试样的核磁共振信号，求得弛豫时间并进行其成像。
【专利说明】核磁共振成像装置以及核磁共振成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核磁共振成像装置以及核磁共振成像方法。
【背景技术】
[0002] 核磁共振（NMR、Nuclear Magnetic Resonance)指的是，通过对在磁场中进行旋进 运动的核自旋施加与旋进运动的拉莫尔（Larmor)频率相同频率的旋转磁场，在磁场和原 子核之间产生共振的现象。
[0003] 由于因共振而状态变化了的核自旋回到原始状态的弛豫特性因该核自旋的放置 状况不同而不同，因而使测定对象物的结合结构、物理性质的确定成为可能。
[0004] 更为具体地来说，例如,对在静磁场中（静磁场沿中心轴（Z轴）方向施加）与磁 场并行或者反向并行的核自旋施加呈脉冲状共振的振動磁场，使自旋的方向变化为XY轴 方向，然后测定自旋的方向复原的时间（弛豫时间），由此进行测定对象物的结合结构、物 理性质的确定。
[0005] 另外，弛豫时间包括：纵向弛豫时间?\，其为脉冲入射前的自旋的旋进运动的中心 轴方向（Ζ轴方向）的成分的弛豫时间；以及横向弛豫时间Τ 2，其为与中心轴方向垂直的方 向（ΧΥ轴方向）的成分的弛豫时间。
[0006] 将该核自旋弛豫状态的测定结果图像化（成像）得到的即为MRI (Magnetic Resonance Image，磁共振图像），利用纵向弛豫时间?\以及/或者横向弛豫时间T2将测定 对象物的结合结构和物理性质图像化。
[0007] 在此，在利用横向弛豫时间Τ2进行成像的情况下，一般采用利用哈恩回波（Hahn echo)测定T 2的方法（专利文献1)。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开平10-277006号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的课题
[0012] 然而，在利用哈恩回波测定Τ2(Τ2Η)来进行成像的情况下，Τ 2Η反映了测定对象物受 到的静态噪声，因此根据测定对象物的结合状态、外部环境不同，存在着Τ 2Η的差过小而难 以利用MRI加以区别的问题。
[0013] 具体来说，例如在以半导体基板为测定对象的情况下，测定对象物的电子密度的 差越小则Τ 2Η的差越小，因此在通过MRI区别掺杂不同的杂质的半导体那样的物质的情况 下，存在着难以区别的情况。
[0014] 本发明正是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够对利用Τ2Η无法区 别的物质加以区别的核磁共振成像装置。
[0015] 用于解决课题的方案
[0016] 为了达成上述课题，本申请发明人经过锐意研究，结果发现以预定间隔对测定对 象物（多重地）施加 η脉冲的情况下的NMR信号的信号衰减常数(广义横向弛豫时间） 与测定对象物的自旋从外部环境受到的动态的噪声之间存在预定的关系。
[0017] 并且发现通过以考虑了测定对象的核素从外部环境受到的噪声的预定的时间间 隔对试样施加 η脉冲信号来进行的成像，提取反映外部环境的动态噪声而非静态噪声 的弛豫特性，可实现能够将利用Τ2 Η无法区别的测定对象物明确地区别开的MRI，完成了本 发明。
[0018] 即，根据本发明的第一方式，得到一种核磁共振成像装置，其特征在于，具备：探 针，能够在静态的梯度磁场中收纳试样；施加部，以预定的时间间隔对所述试样多重地施加 与所述试样的预定位置处的所述静态的梯度磁场对应的拉莫尔频率的η脉冲；以及图像 处理部，根据所述试样的核磁共振（NMR)信号求得弛豫时间并进行其成像，所述NMR信号和 所述弛豫时间具有以下的式（1)所示的关系，所述η脉冲的时间间隔与所述噪声的频率由 以下的式⑵表示。
[0019] 而且，根据本发明的第二方式，得到一种核磁共振成像方法，其特征在于，具有：工 序（a)，在静态的梯度磁场中配置试样；工序（b)，以预定的时间间隔对所述试样多重地施 加与所述试样的预定位置处的所述静态的梯度磁场对应的拉莫尔频率的η脉冲；以及工 序（c)，根据所述试样的核磁共振信号求得弛豫时间并进行其成像。
[0020] 发明效果
[0021] 根据本发明，能够提供能够对利用Τ2Η无法区别的情况进行区别的核磁共振成像 装直。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是示出本发明中使用的多π脉冲的例子的图。
[0023] 图2是示出第1实施方式的核磁共振成像装置1的结构的概要图。
[0024] 图3是示出核磁共振成像装置1的动作的流程图。
[0025] 图4是示出在实施例中，对掺杂Si的GaAs施加图1所示的多π脉冲的情况下的 NMR信号与时间的关系的图表。
[0026] 图5是示出在实施例中，对非掺杂的GaAs施加图1所示的多π脉冲的情况下的 NMR信号与时间的关系的图表。
[0027] 图6是示出在实施例中，对掺杂Cr的GaAs施加图1所示的多π脉冲的情况下的 NMR信号与时间的关系的图表。
[0028] 图7是示出在实施例以及比较例中，试样的俯视的配置形状以及尺寸的图。
[0029] 图8是示出实施例中的图7的T;图像的图。
[0030] 图9是示出比较例中的图7的T2H图像的图。
[0031] 图10是示出第2实施方式的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
[0033] 首先，对第1实施方式进行说明。
[0034] 在开始，对本发明的核磁共振成像的原理进行说明。
[0035] 首先，对作为测定对象的试样施加与要测定的点处的静磁场对应的拉莫尔频率的 磁脉冲（在此为π脉冲）。
[0036] 具体来说，施加如图1所示的多π脉冲。在此，使该脉冲的施加的间隔为2 τ。
[0037] 另外，τ意味着Ji脉冲间隔的1/2的时间（参照图1)。
[0038] 与施加了磁脉冲的测定对象物的磁脉冲共振的核素通过核磁共振，旋进运动的自 旋的朝向变化，然后，在输出核磁共振信号（NMR信号）的同时原来对齐的自旋的相位变乱， 但在多重地足够长时间地（足够多地）施加 η脉冲后，核磁共振信号的强度与时间之间成 立以下的关系（1)。
[0039] [算式 1]
[0040]
【权利要求】
1. 一种核磁共振成像装置，其特征在于， 具备：探针，能够在静态的梯度磁场中收纳试样； 施加部，以预定的时间间隔对所述试样多重地施加与所述试样的预定位置处的所述静 态的梯度磁场对应的拉莫尔频率的π脉冲；以及 图像处理部，根据所述试样的核磁共振（NMR)信号求得弛豫时间并进行其成像， 所述NMR信号和所述弛豫时间具有以下的式（1)所示的关系， 所述η脉冲的时间间隔与所述噪声的频率由以下的式（2)表示， [算式1]
W(t) :NMR信号强度 T2S信号衰减常数（弛豫时间） t :时间
f :核自旋受到的噪声的频率 τ : π脉冲间隔（的1/2)。
2. 根据权利要求1所述的核磁共振成像装置，其特征在于， 所述核磁共振信号的横向弛豫时间依赖于所述η脉冲的时间间隔，并且依赖于所述 η脉冲的时间间隔的横向弛豫时间依赖于所述试样从外部环境受到的噪声，所述施加部利 用这一点，施加根据所述试样的外部环境决定的时间间隔的η脉冲。
3. 根据权利要求2所述的核磁共振成像装置，其特征在于， 所述图像处理部通过以颜色的浓淡表示横向弛豫时间的大小来进行所述弛豫时间的 成像。
4. 根据权利要求1?3的任意一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于， 所述试样为半导体，所述η脉冲的时间间隔是与所述半导体的载流子和核自旋的相 互作用成为噪声的频率区域对应的间隔。
5. 根据权利要求1?3的任意一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于， 所述试样为生物体，所述η脉冲的时间间隔为与生物体反应或者脏器的特定部分的 反应速度相应的频率区域对应的间隔。
6. 根据权利要求1?5的任意一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于， 所述施加部能够以预定的时间间隔多重地施加与所述试样的多个不同位置处的所述 静态的梯度磁场对应的拉莫尔频率的π脉冲， 所述图像处理部能够针对所述试样的多个不同位置的每一个，根据所述试样的核磁共 振信号求得弛豫时间并进行其成像。
7. 根据权利要求1?6的任意一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于， 所述施加部能够施加多个不同时间间隔的π脉冲， 所述图像处理部能够针对多个不同时间间隔的η脉冲的每一个，根据所述试样的核 磁共振信号求得弛豫时间并进行其成像。
8. -种核磁共振成像方法，其特征在于， 具有：工序（a)，在静态的梯度磁场中配置试样； 工序（b)，以预定的时间间隔对所述试样多重地施加与所述试样的预定位置处的所述 静态的梯度磁场对应的拉莫尔频率的π脉冲；以及 工序（c)，根据所述试样的核磁共振信号求得弛豫时间并进行其成像， 所述核磁共振信号和所述弛豫时间具有以下的式（1)所示的关系，所述η脉冲的时间 间隔与所述噪声由以下的式（2)表示， [算式2]
W(t) :NMR信号强度 T2S信号衰减常数（弛豫时间） t :时间
f :核自旋受到的噪声的频率 τ : π脉冲间隔（的1/2)。
9. 根据权利要求8所述的核磁共振成像方法，其特征在于， 所述核磁共振信号的横向弛豫时间依赖于所述η脉冲的时间间隔，并且依赖于所述 η脉冲的时间间隔的横向弛豫时间依赖于所述试样从外部环境受到的噪声，所述工序（b) 利用这一点，施加根据所述试样的外部环境决定的时间间隔的η脉冲。
10. 根据权利要求9所述的核磁共振成像方法，其特征在于， 所述工序（c)通过以颜色的浓淡表示横向弛豫时间的大小来进行所述弛豫时间的成 像。
11. 根据权利要求8?10的任意一项所述的核磁共振成像方法，其特征在于， 所述试样为半导体，所述工序（b)采用与所述半导体的载流子和核自旋的相互作用成 为噪声的频率区域对应的时间间隔作为所述η脉冲的时间间隔。
12. 根据权利要求8?11的任意一项所述的核磁共振成像方法，其特征在于， 所述试样为生物体，所述工序（b)采用与生物体反应或者脏器的特定部分的反应速度 相应的频率区域对应的时间间隔作为所述π脉冲的时间间隔。
13. 根据权利要求8?12的任意一项所述的核磁共振成像方法，其特征在于， 改变所述试样的预定位置并重复所述工序（b)和所述工序（c)，从而针对所述试样的 多个不同位置的每一个，根据所述试样的核磁共振信号求得弛豫时间并进行其成像。
14. 根据权利要求8?13的任意一项所述的核磁共振成像方法，其特征在于， 改变施加于所述试样的η脉冲的时间间隔并重复所述工序（b)和所述工序（c)，从而 针对π脉冲的时间间隔的每一种，根据所述试样的核磁共振信号求得弛豫时间并进行其 成像。
【文档编号】A61B5/055GK104094105SQ201280060866
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2011年12月21日
【发明者】佐佐木进, 弓削达郎, 平山祥郎 申请人:独立行政法人科学技术振兴机构