(57)【要約】【課題】測定シーケンスを自動的に、ＭＲスキャナで測定シーケンスが実行可能であるような態様にする。【解決手段】磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を形式的に記述するために、有向グラフ（Ｇ）として表現可能なシーケンスモデルが構成され、このシーケンスモデルがワープブロック（Ｗ）、Ｘブロック（Ｘ）、休止（Ｂ）の群から成るブロックに基づいており、有向グラフ（Ｇ）が少なくとも、Ｘブロック（Ｘ）、入口点（Ｉ）および出口点（Ｏ）から成る群で形成されたノードと、エッジ（Ｋａ）と、有向グラフ（Ｇ）を経過制御するためのエッジ（Ｋａ）の性質とを含み、決定されるべき多数のパラメータに至るまで測定シーケンスが有向グラフ（Ｇ）から自動的にパラメータ化可能である。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を形式的に記述する方法であって、本方法が有向グラフ（Ｇ）として表現可能なシーケンスモデルで構成されており、
シーケンスモデルがワープブロック（Ｗ）、Ｘブロック（Ｘ）、休止（Ｂ）の群から成るブロックに基づいており、
有向グラフ（Ｇ）が少なくとも
Ｘブロック（Ｘ）、入口点（Ｉ）および出口点（Ｏ）から成る群で形成されたノードと、
エッジ（Ｋａ）と、
有向グラフ（Ｇ）を経過制御するためのエッジ（Ｋａ）の性質とを含み、
決定されるべき複数のパラメータ（１１００）に至るまで測定シーケンス（１００）が有向グラフ（Ｇ）から自動的にパラメータ化可能である
測定シーケンスを形式的に記述する方法。
【請求項２】
経過制御するためのエッジ（Ｋａ）の性質が、
・ワープブロック（Ｗ）、
・時間測定、
・休止（Ｂ）、
・パスコントロール（Ｐ）
から成る群によって与えられている請求項１記載の方法。
【請求項３】
ノード間のエッジ（Ｋａ）が、
入口点（Ｉ）からパスコントロール（Ｐ）を介してワープブロック（Ｗ）およびそこからＸブロック（Ｘ）に至る移行部と、
Ｘブロック（Ｘ）からパスコントロール（Ｐ）を介して出口点（Ｏ）に至る移行部と、
Ｘブロック（Ｘ）からパスコントロール（Ｐ）を介してワープブロック（Ｗ）およびそこからＸブロック（Ｘ）に至る移行部と、
Ｘブロック（Ｘ）からパスコントロール（Ｐ）および休止（Ｂ）を介してワープブロック（Ｗ）およびそこからＸブロック（Ｘ）に至る移行部と、
Ｘブロックから時間測定を介してＸブロック（Ｘ）に至る移行部と
から成る群によって与えられている請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
各Ｘブロック（Ｘ）が受信型（ＥＴ）および／または送信型（ＳＴ）のタイムスライスを表す請求項１ないし３の１つに記載の方法。
【請求項５】
送信型（ＳＴ）のＸブロック（Ｘ）が反転パルス、励起パルス、リフォーカスパルスまたは混合態様のいずれかを表す請求項４記載の方法。
【請求項６】
有向グラフ（Ｇ）の内部でパスコントロール（Ｐ）の常時１つのみを満たしておくことができる請求項２ないし５の１つに記載の方法。
【請求項７】
各時間測定が、
１つのＸブロック（Ｘ）の持続時間と、
第２Ｘブロック（Ｘ）の中心間で測定されるシーケンス時間と、
１つの測定シーケンス（１００）の内部で各第１Ｘブロック（Ｘ）の中心の時点としてのシーケンス開始時間（Ｔ．３０）と
から成る群のうちの１要素である請求項２ないし６の１つに記載の方法。
【請求項８】
さらに、
有向グラフ（Ｇ）の各ブロック（Ｘ）についてインデックスを求めるステップと、
有向グラフ（Ｇ）から各ワープブロック（Ｗ）および各Ｘブロック（Ｘ）について変数を求めるステップと、
有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロック（Ｘ）の各中心について零次の傾斜モーメントを求めるステップと
を含む請求項１ないし７の１つに記載の方法。
【請求項９】
さらに、有向グラフ（Ｇ）からシーケンス方程式を求めるステップを含む請求項１ないし８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
さらに、有向グラフ（Ｇ）から、信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロック（Ｘ）について、励起パルス、リフォーカスパルス、励起パルスおよびリフォーカスパルスからなる混合パルス、反転パルスのうちの少なくとも１つパルスの列としてエコー発生パスを求めるステップを含む請求項１ないし９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
さらに、有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロック（Ｘ）の各中心について一次の傾斜モーメントを求め、これにより測定シーケンス（１００）内でフロー補償および／またはフローエンコーディングが印加可能であるステップを含む請求項１ないし１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
さらに、有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロックについて拡散重みを求めるステップを含む請求項１ないし１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
さらに、有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロック（Ｘ）のそれぞれ１つの中心について高次の傾斜モーメントを求めるステップを含む請求項１ないし１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
さらに、
１つの測定シーケンス（１００）の内部でサブシーケンス（１０１）を求め、
求められたサブシーケンス（１０１）の内部で分割できないスーパーブロック（１０２）を識別し、分割できないスーパーブロック（１０２）が有向グラフ（Ｇ）の内部でシーケンス時間を介して結合されている請求項１ないし１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４の１つに記載された測定シーケンス（１００）を形式的に記述する方法に従ってパラメータ化されかつ有向グラフ（Ｇ）として存在するシーケンスモデルに基づいて磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を自動的に作成する方法であって、パラメータ化が、決定されるべき複数のパラメータ（１１００）を含むものにおいて、
磁気共鳴スキャナ（４）で測定シーケンス（１００）を実行するために満たされねばならない境界条件（２５００）が用意されるステップと、
各ワープブロック（Ｗ）および／または各Ｘブロック（Ｘ）についてのタイミング値（Ｔ．ｉ）と、決定されるべき複数のパラメータ（１１００）用の許容値とが、ソルバー（２０００）によって、境界条件（２５００）を考慮して求められるステップと、
測定シーケンス（１００）の形式記述が、磁気共鳴スキャナ（４）で実行可能なタイムスライスの列に自動的に変換されるステップと
を含む測定シーケンスの自動作成方法。
【請求項１６】
さらに測定シーケンスをインターリーブ実行するために、
複数の測定シーケンスを用意するステップと、
複数の測定シーケンスのうち休止（Ｂ）を含む各第１つの測定シーケンスの内部で少なくとも１つのサブシーケンス（１０１）を識別するステップと、
各第１つの測定シーケンスの休止（Ｂ）中に、求められたサブシーケンスの少なくとも１つを重なりなしに実行できるように、複数の測定シーケンスのうちそれぞれ別の測定シーケンスからサブシーケンスを求めるステップとを含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
境界条件（２５００）が、
コントラスト設定と、
画像分解能設定と、
少なくとも１つの断層用の位置設定と、
ハードウェア制約と、
測定時間の最小化と、
患者安全設定と
を含む群のうちの少なくとも１つの要素である請求項１５又は１６記載の方法。
【請求項１８】
形式的な記述を自動変換するステップがプログラム言語への変換を含み、測定シーケンス（１００）が磁気共鳴スキャナ（４）でおよび／またはＭＲスキャナ（４）に接続された制御ユニット（４５）で実行可能である請求項１５ないし１７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を形式的に記述する装置であって、この装置が、
ワープブロック（Ｗ）、Ｘブロック（Ｘ）、休止（Ｂ）の群から成るブロックに基づくシーケンスモデルを受け取るシーケンスモデルインタフェースと、
シーケンスモデルに基づいて測定シーケンス（１００）を有向グラフ（Ｇ）として表現するモニタ（２０５）とを含み、
有向グラフ（Ｇ）が少なくとも、
Ｘブロック（Ｘ）、入口点（Ｉ）および出口点（Ｏ）から成る群で形成されたノードと、
エッジ（Ｋａ）と、
有向グラフ（Ｇ）を経過制御するためのエッジ（Ｋａ）の性質とを含み、
装置がさらに、シーケンスモデルから出発して、決定されるべき複数のパラメータ（１１００）に至るまで有向グラフ（Ｇ）から測定シーケンス（１００）を自動的にパラメータ化するパラメータ化モジュール（１００５）を含む
測定シーケンスを形式的に記述する装置。
【請求項２０】
磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を自動的に作成する装置であって、この装置が：
１つのシーケンスモデルから出発して請求項１９記載の磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を形式的に記述する装置によって作成される有向グラフ（Ｇ）を受け取るグラフ受入インタフェース（９１０）と、
測定シーケンス（１００）の実行時に選択的に満たされねばならない予め定められた境界条件（２５００）を受け取る境界条件インタフェースモジュール（９１５）と、
境界条件（２５００）を考慮して選択的に各ワープブロック（Ｗ）および／または各Ｘブロック（Ｘ）についてタイミング値（Ｔ．ｉ）を求め、かつ決定されるべき複数のパラメータ（１１００）についての許容値を求めるソルバー（２０００）と、
磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）の形式的な記述を、磁気共鳴スキャナ（４）で実行可能なタイムスライスの列に自動的に変換する変換モジュール（９９０）と
を含む測定シーケンスの自動作成装置。
【請求項２１】
装置がさらに：
有向グラフ（Ｇ）から各Ｘブロック（Ｘ）についてインデックスを求めるインデキシングモジュール、
各ワープブロック（Ｗ）についておよび／または各Ｘブロック（Ｘ）について有向グラフ（Ｇ）から変数を決定する変数モジュール、
有向グラフ（Ｇ）からシーケンス方程式を求めるシーケンス方程式モジュール、
有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロック（Ｘ）についてエコー発生パスを、励起パルス、リフォーカスパルス、励起パルスおよびリフォーカスパルスからなる混合パルス、反転パルスのうちの少なくとも１つパルスの列として決定するエコー経路モジュール、
有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロック（Ｘ）の各中心について零次の傾斜モーメント、一次の傾斜モーメントおよび高次の傾斜モーメントのうちの少なくとも１つの傾斜モーメントを決定する傾斜モーメントモジュール、
有向グラフ（Ｇ）から送信型（ＳＴ）および／または受信型（ＥＴ）の各Ｘブロックについて拡散重みを求める拡散重みモジュール、
インターリーブ実行されるべき複数の測定シーケンスを受け取るインターリーブモジュール、
複数の測定シーケンスのうち休止（Ｂ）を含む各第１つの測定シーケンスの内部で少なくとも１つのサブシーケンス（１０１）を識別するサブシーケンス決定モジュール、
各第１つの測定シーケンスの休止（Ｂ）中に、求められたサブシーケンスの少なくとも１つを重なりなしに実行できるように、複数の測定シーケンスのうちそれぞれ別の測定シーケンスからサブシーケンスを求めるサブシーケンス算出モジュール、
のうちの少なくとも１つのモジュールを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
磁気共鳴スキャナ（４）に接続された演算ユニットおよび／または磁気共鳴スキャナでプログラムが実行されるとき、請求項１ないし１４の１つに記載された磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を形式的に記述する方法、および／または請求項１５ないし１８の１つに記載された磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を自動的に作成する方法を実現するコンピュータプログラム製品。
【請求項２３】
磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を自動的に作成するシステムであって、このシステムが、
測定シーケンス（１００）を実行することのできる磁気共鳴スキャナ（４）と、
磁気共鳴スキャナ（４）のユーザと対話するためのユーザインタフェース（３０００）と、
請求項１９に記載された磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を形式的に記述する装置と、
請求項２０または２１に記載された磁気共鳴スキャナ（４）で実行する測定シーケンス（１００）を自動的に作成する装置と
を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴用測定シーケンスのプログラミング分野に関する。本発明は特に磁気共鳴シーケンスモデルを用いた測定シーケンスの形式記述を提案し、これにより磁気共鳴用測定シーケンスのプログラミングは大幅に自動化することができる。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴スキャナ、簡単にＭＲスキャナは、または核スピン断層撮影装置も、今日では患者を検査するための臨床ルーチンの確固たる構成要素である。ＭＲスキャナはさらに、動物および／または生物試料の検査にも使用することができる。
【０００３】
測定シーケンスはＭＲスキャナの制御に必要である。
【０００４】
ＭＲスキャナ内でＭＲ画像を作成するには高周波励起、ＨＦ励起と、スピン、空間エンコーディングとスピン共鳴応答の検出との間に厳密な時間的経過が必要である。励起、作成および検出の時間的経過はパルスシーケンスもしくは測定シーケンスと呼ばれる。個々の測定シーケンス部分はその目的に従って区分することができる。この区分はタイムスライスと称される。つまり１つのタイムスライスは、測定シーケンスの内部で特定目的、例えば核スピンの励起に役立つ確定された時間部分である。タイムスライスはＭＲスキャナ用制御命令を含む。タイムスライスは、ＭＲスキャナが何をどの時点で行なうのかを正確に確定する。タイムスライスの１系列は、ＭＲスキャナを制御するためのあらゆる命令およびそれらの時間的関連を含むので、ＭＲスキャナで実行することができる。選択的に、ＭＲスキャナに結合された制御ユニットでもタイムスライスの実行が可能である。
【０００５】
１つの測定シーケンスはタイムスライスの１系列としてＭＲスキャナで実行することができる。ＭＲスキャナで実行する測定シーケンスの内部でタイムスライスはスムーズに、すなわち空隙なしに互いに続いている。タイムスライスのそれぞれが特定の長さを有し、パルス形状を有する少なくとも１つのパルスが各タイムスライスに割り当てられている。高周波出力を送信するための送信型と核スピンの共鳴応答を検出するための受信型と核スピンを調整するためのワープ型の群から成る１つの型を各タイムスライスに割り当てることができる。送信型のタイムスライスは、いわゆる励起パルスとして核スピンを励起するのに使用され、核スピンのリフォーカスに使用され、励起にもリフォーカスにも役立つ混合態様でも使用される。さらに、高周波エネルギーを送信するタイムスライスおよび／または高周波信号を受信するタイムスライスがある。さらに、核磁化を反転させるための高周波パルス、いわゆる反転パルスが知られている。
【０００６】
異なるアプリケーション用に数多くの測定シーケンスが長年にわたって開発された。例えば、１つの測定シーケンスを選択することによって１つの画像のコントラストに決定的影響を及ぼすことが可能である。例えば高周波励起パルス、傾斜パルス、待機時間、等によるスピンシステムの作成は、得られるＭＲ画像の品質および性質に決定的影響を有する。
【０００７】
ＭＲスキャナで実行する測定シーケンスは、臨床ルーチンにおいて代表的には、敏感な時間的関連で重なり合った１０6の異なるタイムスライスから成る。測定シーケンスの開発はＭＲ物理学の独自分野へと発展した。
【０００８】
ＭＲスキャナで実行する測定シーケンスは従来、シーケンスプログラマによって提供された。これは公知のプログラム言語の１つで、一般にＣ＋＋で行われ、タイムスライスのすべての性質および時間的経過を記述する。すなわち、完全にパラメータ化しかつＭＲスキャナで実行するために許容できるパラメータ値で設けるために、測定シーケンスは従来手動で作成された。
【０００９】
このように多くのパラメータの管理は煩雑でエラーを生じ易い。シーケンスプログラミングにおけるプログラマのエラーは、例えば、所要のパラメータを１つの値が占めていないことから患者のＭＲ検査がＭＲスキャナおよび／または監視モジュールによって中断されることを生じることがある。ＭＲ画像を得ることができるように個々のパラメータの間には包括的な例えば時間的関連が存在する。これらの関連が守られないと、希望するＭＲ画像は得られない。これらの包括的関連をシーケンスプログラマによって点検することはきわめて時間を要し、エラーを生じ易い。
【００１０】
それに加えて、ＭＲスキャナで実行するための新たな測定シーケンスを開発しなければならない場合、希望するＭＲ画像を作成する許容パラメータセットを発見することが手間のかかるプロセスである。多くの反復ステップにおいてＭＲスキャナのユーザおよび／またはプログラマは、パラメータセットが全体として互いに調整された許容値を含むことになり、ＭＲスキャナで測定シーケンスが実行可能となるまで、個々のパラメータを変更しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それゆえに、測定シーケンスを極力簡潔かつ包括的に記述したいとの要望がある。つまり測定シーケンス仕様が求められている。同時に、このような簡潔な記述は新たな測定シーケンスを作成するためのプログラマの自由度を制約してはならない。
【００１２】
さらに、測定シーケンスを自動的に、ＭＲスキャナで測定シーケンスが実行可能であるような態様とすることへの要望がある。これは、実際のＭＲスキャナにとって、測定シーケンス仕様がＭＲスキャナで実行可能なタイムスライスの列に自動的に変換されることを意味することがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の課題は各独立請求項によって解決される。
【００１４】
本発明はまず、測定シーケンスを形式記述もしくは形式化記述する方法を提案する。形式記述を作成するシーケンスモデルが提案される。提案されたシーケンスモデルは、ごく簡潔な測定シーケンス仕様を、形式化記述の態様で明示することを可能とする。さらに、測定シーケンスのこの形式記述はシステムに左右されない。すなわち、形式記述において肝要なのは、測定シーケンスを実行すべきシステムの性質ではない。こうして測定シーケンスの記述およびプログラミングにおいて従来よりも高い程度の抽象化が達成される。
【００１５】
本発明はさらに、ＭＲスキャナで実行可能なタイムスライスの列に測定シーケンスを自動的に変換する方法を提供する。本方法は、形式化記述から、或る程度形式記述から自動的に明らかとなる測定シーケンスの数多くの性質を求める。こうして測定シーケンスプログラマにとってプログラミング労力がかなり減少する。こうして本発明はＭＲスキャナの制御をかなり簡素化する。本発明に係る方法は、形式的なＭＲシーケンスモデルから出発して、ＭＲスキャナで直接実行可能な測定シーケンスを作成することを可能とする。
【００１６】
形式化した記述から、ソルバーを用いて、ＭＲスキャナへの制御命令の流れを例えばタイムスライスの列として作成することができる。タイムスライスの列は次にＭＲスキャナで直接実行することができ、これによりＭＲ検査が促進される。ソルバーの使用と機能を以下で説明する。
【００１７】
本発明の課題は特に、
磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを形式的に記述する方法、
ＭＲスキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成する方法、
測定シーケンスを形式的に記述する方法および／または磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成する方法がコンピュータで実行されるとき、この方法を実現するコンピュータプログラム製品（コンピュータプログラを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体）、
磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成するシステム
によって解決される。
【００１８】
以下、それぞれの方法に関して課題の解決が説明される。その際に説明される特徴、利点または選択的実施形態は、請求される別の対象にも同様に転用することができ、またその逆である。換言するなら、方法の１つに関連して述べられおよび／または請求された特徴を有する（例えばシステムまたは製品に関する）対象請求項も形成しておくことができ、またその逆である。方法の相応する機能的特徴は、システムもしくは装置の相応する対象的モジュール、特にハードウェアモジュールによって形成される。
【００１９】
課題は特に、ＭＲスキャナで実行する測定シーケンスを形式的に記述する方法によって解決される。
【００２０】
本発明に係る方法は、測定シーケンスを有向グラフとして表現することのできるシーケンスモデルに基づいている。シーケンスモデルは有向グラフを構成するためのブロックを使用する。有向グラフはノードと、エッジと、経過制御するためのエッジの性質とを含む。
【００２１】
シーケンスモデルにより、決定されるべき複数のパラメータに至るまで測定シーケンスは有向グラフから自動的にパラメータ化可能となる。
【００２２】
パラメータ化可能とは、測定シーケンスを記述するパラメータが少なくともプレースホルダとして既知であることを意味する。つまり、測定シーケンスの完全記述に必要な全パラメータのリストを明示することができる。特にこのリストは有向グラフから得られる。
【００２３】
決定されるべき複数のパラメータは、これらのパラメータのパラメータ値が一般にユーザによって設定されねばならないことを特徴としている。
【００２４】
形式的な記述とは、磁気共鳴の物理的関係を形式的態様で表現することである。本発明の枠内で提案される形式的な記述は可能な全測定シーケンスを含む。つまり、提案される形式的な記述はＭＲスキャナで実行するための可能な全測定シーケンスの記述を包括的に可能とする。すなわち、測定シーケンスのプログラマにとって測定シーケンスプログラミングの自由度が維持されたままであり、但し測定シーケンスは形式的な記述の枠内で、すなわち一種のプログラム言語で記述される。形式的な記述またはシーケンス仕様言語から測定シーケンスは、決定されるべき複数のパラメータに至るまでパラメータ化可能である。
【００２５】
以下において１つのブロックは１つの測定シーケンスの１つのタイムスライスを表す。しかしながらタイムスライスとブロックとの間の本質的違いとして、ブロックの性質は完全に確定されているのではない。それゆえ、１つのブロックは具体的な持続時間なしの１タイムスライス用のプレースホルダまたはコンテナにすぎないのに対して、タイムスライスは具体的な持続時間を有する。
【００２６】
こうしてブロックは、１つのタイムスライスを少なくとも具体的パラメータ値用プレースホルダとして記述する全性質を用意する。この意味で１つのブロックは１つの測定シーケンスの内部の具体的タイムスライスの抽象化である。
【００２７】
１つのブロックから１つのタイムスライスを得るために、全性質、すなわちブロックをその性質で記述する全パラメータが決定されていなければならない。すなわち、これらのパラメータは具体的値を有していなければならない。
【００２８】
使用されるシーケンスモデルの枠内でブロックはワープブロック、Ｘブロックおよび休止の群のうちの１つの要素とすることができる。ワープブロック、簡単にＷブロックは、ワープ型の１タイムスライスの代わりとなる。それに対して１つのＸブロックは、高周波出力が送信されるおよび／または高周波信号が受信される１タイムスライスの代わりとなる。休止のモデル化と識別は測定シーケンスをインターリーブさせるうえで大切である。休止が時間窓を示し、この時間窓内で他の１つの測定シーケンスの少なくとも諸部分は実行することができ、但し実行しなければならないのではない。
【００２９】
提案されたシーケンスモデル内でブロックはスムーズに、重なりなしに互いに続いている。さらに、シーケンスモデルの枠内で個々のブロックの間で相対的時間関係を、後に説明するように例えばシーケンス時間の態様で定式化することができる。
【００３０】
提案されたシーケンスモデルの他の主要な考えは、ワープブロックのユニットと後続のＸブロックのユニットとを統合して１つのユニット、いわゆるＷＸブロックとすることである。シーケンスモデル内でＷＸブロックを観察することの決断は１つの可能性にすぎないが、しかしながらきわめて有意義であることが判明した。それはごく簡潔で洗練された測定シーケンス仕様を可能とする。
【００３１】
別のブロックをＷＸブロックとして統合するシーケンスモデルも当然考えられる。しかしこのようなシーケンスモデルは、本発明に係る方法に該当するように、このように簡潔な測定シーケンスの表現をおよそ可能としないであろう。それゆえに以下の説明では、ＷＸブロックを１つのユニットと見做す上記シーケンスモデルを論議する。
【００３２】
シーケンスモデルから出発して、１つの測定シーケンスは他のステップにおいて有向グラフとして表現することができる。
【００３３】
有向グラフのノードは、Ｘブロックと入口点と出口点とから成る群で形成されている。有向グラフのノードとして入口点および出口点の他にＸブロックを選択するとの決断は恣意的なものである。有向グラフのノードとしてワープブロックを記述することも同様に可能であろう。しかしながらその場合測定シーケンスの形式記述は一層複雑となろう。というのも、例えばエコー時間等のシーケンス時間はもはやそう適切に有向グラフのノード間の時間測定として生じないからである。
【００３４】
しかしながらなお指摘しておくなら、有向グラフとしてのシーケンスモデルを基にした形式記述の表現は例示にすぎない。シーケンスモデルから出発してあらゆる別の形式記述、例えば擬似コードまたは例えばＣ＋＋等のプログラム言語での記述も同様に可能であろう。従って形式記述の選択はシンタクチックな選択にすぎない。或る形式記述から別の形式記述への変換(翻訳)を行うことができる。その意味で有向グラフとしての測定シーケンスの表現はごく簡潔に把握できるので、ユーザおよび／またはシーケンスプログラマにとってのみ快適である。
【００３５】
有向グラフは経過またはアルゴリズムを表現するのに使用することができる。情報学において有向グラフは例えば自動装置の記述に関して知られている。そのことを背景に、有向グラフとしての測定シーケンスの表現はＭＲスキャナで実行可能なタイムスライスの列からの更なる抽象化である。有向グラフを通行（pass）することによって、有向グラフとして表される測定シーケンスはその時間的経過においてグローバル時間軸上に表現可能である。その際、有向グラフとして表される測定シーケンスの具体的時間経過はまだ完全には確定されていない。さしあたり確定しているのは、例えば特定Ｘブロック間のシーケンス時間、重なることのないブロック相互のスムーズな接続等の相対的時間関連だけである。一般に、有向グラフの経過は測定シーケンスの経過に関するメタ時間計画を提供する。測定シーケンスのメタ時間計画をタイムスライスの列に具体的に変換することは、タイミング問題を解くことによって達成される。本発明によればこのためソルバーを使用することができる。
【００３６】
入口点はグラフへのエントリを表す。出口点はグラフ中の経過の終了を示す。
【００３７】
有向グラフにおいてノードは有向グラフのエッジを介して結合されている。これらのエッジは、オートマトン理論分野の当業者には周知のトランジションに一致している。
【００３８】
入口点から出口点に至る有向グラフの経過もしくは通行が測定シーケンスを記述する。通行（pass）とは、有向グラフ内のパスコントロールと有向グラフの経過制御するための性質とを考慮した有向グラフのエッジの経過を意味する。測定シーケンスの表現として選択された有向グラフの態様は、測定シーケンスの全ブロックを明確に表記する必要がもはやないので、ごく洗練された表現態様であると実証された。
【００３９】
本発明に係る有向グラフの態様での測定シーケンスの形式記述もしくはモデル化には、有向グラフのノードとトランジションまたはエッジの他に、有向グラフを経過制御するためのエッジの性質がなお必要である。エッジのこうした性質は、測定シーケンス内の他の性質および関連をその表現時に有向グラフとして表すのに使用される。
【００４０】
有向グラフを経過制御するためのエッジの性質は、ワープブロック、時間測定、休止および／またはパスコントロールとすることができる。ワープブロックは核スピンシステムの作成に役立つ。休止または休止ブロックはアクションが実行されない測定シーケンス中の時間部分、つまりＭＲスキャナが実質的に待機する時間部分である。パス（path）コントロールとは、有向グラフの特定部分を実行できるように満たされていなければならない質問のことである。
【００４１】
本発明に係る方法がさらにノード間にエッジを含み、これらのエッジは、
・入口点からパスコントロールを介してワープブロックおよびそこからＸブロックへの移行部、
・Ｘブロックからパスコントロールを介して出口点への移行部、
・Ｘブロックからパスコントロールを介してワープブロックおよびそこからＸブロックへの移行部、
・Ｘブロックからパスコントロールおよび休止を介してワープブロックおよびそこからＸブロックへの移行部、
・Ｘブロックから時間測定を介してＸブロックへの移行部
から成る群によって与えられている。
【００４２】
従ってエッジは可能なトランジション、すなわち有向グラフの個々のノードの間の移行部を記述する。
【００４３】
送信型のＸブロックは、本発明によれば励起パルス、リフォーカスパルス、反転パルス、または励起パルスとリフォーカスパルスとの混合態様を表すことができる。励起パルスは、英語でexcitation pulseと称され、スピンシステムを励起する高周波パルスである。リフォーカスパルスは核スピンのコヒーレンスを回復させる。反転パルスは核磁化を反転させるのに使用される。さらに、励起パルスとリフォーカスパルスとの混合態様を表す送信型Ｘブロックもある。混合態様の送信パルスは誘導エコーに関連して特別興味あるものである。混合態様の送信パルスは、横方向磁化が信号として検知可能であるように、横方向磁化を再び横方向平面に折り返さないのに役立つ。これに関連してHennig, J. "Echoes - How to Generate, Recognize, Use or Avoid them in MR-Imaging Sequences" in Concepts in Magnetic Resonance 3（１９９１）、１２５〜１４３を参照するように指示する。
【００４４】
本発明によれば有向グラフの内部でパスコントロールの１つのみを常時満たしておくことができる。このような１つの有向グラフ、従って１つの測定シーケンスは、複数のパスコントロールを含むことができる。パスコントロールの１つのみを常時満たしておくことができるとの条件でもって、分岐点で有向グラフの常時１つのどれかのエッジのみを実行できることは確保される。換言すれば、パスコントロールが有向グラフの経過を決定する。
【００４５】
有向グラフのエッジの１つのみが経過することはパスコントロールを介して確保される。パスコントロールは論理関数の排他的論理和つまりＸＯＲの機能を表す。
【００４６】
時間測定は常に、単一のＸブロックの持続時間とシーケンス時間とシーケンス開始時間とから成る群のうちの１要素である。Ｘブロックの持続時間は各Ｘブロックの初端と終端とによって与えられている。１つのシーケンス時間は２つのＸブロックの中心間で測定される。このようなシーケンス時間の例はエコー時間、繰返し時間または反転時間である。シーケンス時間は１つの測定シーケンスのグローバル性質を表す。シーケンスモデルの枠内で測定シーケンスを記述するにはさらにシーケンス開始時間が必要であり、このシーケンス開始時間は１つの測定シーケンスの内部で第１Ｘブロックの中心が到達する時点を記述する。これら３種類の時間測定でもって、有向グラフの内部で全Ｘブロックおよび全ワープブロックの時点は求めることができる。これら３種類の時間測定は測定シーケンスの内部で、ＭＲイメージング時に使用されるようなブロックの相対的時間関係を記述するのに十分である。
【００４７】
本発明に係る方法の他の実施態様では、各Ｘブロックについて、有向グラフの通行から決定されるインデックスが求められる。厳密に言えばこれは各ＷＸブロックについてのインデックスである。
【００４８】
さらに、有向グラフから各ワープブロックについておよび各Ｘブロックについて変数が求められる。さらに、有向グラフから送信型および／または受信型の各Ｘブロックの各中心について零次の傾斜モーメントを決定することができる。
【００４９】
インデックスとは全ＷＸブロックに関する連続的添字のことであり、この連続的添字を介して、シーケンスの内部で各Ｘブロックおよび各ワープブロックを明確に識別することが可能となる。換言するなら、インデックスはＸブロック、従って割り当てられたワープブロックの参照または非公式に「番地」と理解することができる。
【００５０】
各Ｘブロックについてインデックスが既知となるや、有向グラフから、各Ｘブロックおよび各ワープブロックへの変数の割当てを行うことができる。すなわち、各Ｘブロックの内部および各ワープブロックの内部の物理的状況は記述することができる。各Ｘブロックおよび／または各ワープブロックの各中心についての零次の傾斜モーメントを何故インデックスおよび変数の割当てから直接決定できるのかは容易に理解される。
【００５１】
有向グラフ内の各ブロックについてこの情報を直接明示するのに有向グラフの通行(pass)で間に合うことが、ここでも妥当する。
【００５２】
他の実施形態において本方法はさらに、有向グラフの通行(pass)からシーケンス方程式を求めるステップを含む。１つの測定シーケンスの内部のＸブロックおよびワープブロックに対する既に設定されたインデックスおよび変数によって、有向グラフの通行から同様に測定シーケンスのシーケンス方程式を求めることができる。すなわち、有向グラフの明示によって測定シーケンスのシーケンス方程式はすべてパラメータ化して与えられている。
【００５３】
本方法の他の実施態様によれば、本方法はさらに送信型または受信型の各Ｘブロックについてエコー発生パスを求めるためのステップを提供することができる。その際、エコー発生パスは励起パルスおよび／または反転パルスおよび／またはリフォーカスパルスおよび／または混合態様の系列から成る。エコー発生パスは有向グラフの通行から明らかとなる。エコー発生パスに関しては既に引用したHennigの刊行物を参照するように指示しておく。エコー発生パスは有向グラフの通行から巧みに求めることができる。エコー発生パスは、後に述べるようにエコー仕様によって表現することができる。
【００５４】
他の実施態様では、有向グラフの通行から送信型および／または受信型の各Ｘブロックの各中心について一次の傾斜モーメントを求めることができる。これにより、測定シーケンス内でフロー補償および／またはフローエンコーディングを印加することが可能となる。一次の傾斜モーメントは当業者に周知であり、特に信号の速度依存成分にとって重要である。これらの速度依存成分によって、流動物質、例えば髄液および／または血液の流れによって生じる信号成分を補償し、および／または得られるＭＲ画像内のこれらの信号成分をまったく適切にエンコーディングし、すなわち表現することが可能となる。これに関連してエンコーディングとはＭＲ画像内の信号成分の表現のことである。
【００５５】
他の実施態様において本発明に係る方法は、送信型および／または受信型の各Ｘブロックの各中心について高次の傾斜モーメントを求めることを含む。高次の傾斜モーメントの算出はやはり有向グラフの通行から可能である。それとともに測定シーケンスを有向グラフとして表現することは、測定シーケンスの例えば傾斜モーメント等の物理的性質をモデル化するうえできわめて有益なツールであると再度判明した。
【００５６】
他の実施態様において本発明に係る方法は、有向グラフの通行から送信型および／または受信型の各Ｘブロックについて拡散重みを求めることを可能とする。拡散重みとはここでは例えば、信号または信号伝搬の強い優先方向のことである。このような優先方向は患者の解剖学的構造によって予め定めておくことができる。動脈の方向に沿った物質および信号の流れは動脈の壁を横切る信号の流れよりもはるかに強い。それにもかかわらず、動脈の壁を概ね横切る画像内の拡散重みは、脈管構造の状態について説明するので診断上きわめて興味あるものである。このような所見は例えば糖尿病患者にとって重要である。さらに、拡散重みはいわゆるＭＲファイバトラッキング研究にとって興味あるものである。
【００５７】
本発明はさらに、磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成するための請求項１５に記載された方法を提供する。こうして測定シーケンスのプログラミングはなお一層自動化することができる。この方法は請求項１ないし１４の１つに記載された測定シーケンスの形式記述から出発しており、これにより測定シーケンスは決定されるべき多数のパラメータに至るまでパラメータ化されて存在し、有向グラフとして表現可能である。
【００５８】
形式記述によって多数のパラメータは引き続き決定されなければならない。より正確に述べるなら、数多くの解が可能であろう多数のパラメータは引き続き決定されなければならない。さらに、有向グラフ内のブロックから、まずブロック相互の、従ってブロックによって表されるタイムスライスの相対的時間関係のみが与えられている。つまり、ブロックのそれぞれについて具体的タイミング値は欠落している。
【００５９】
自動作成方法の課題は、これら多数の不確かなパラメータに、十分に規定された具体的パラメータ値を占めさせることである。これは、測定シーケンスを実行するために満たさねばならない境界条件を考慮して１つの測定シーケンスを自動的に作成するための本発明に係る方法において達成される。本発明によればタイミング値はソルバーによって求められる。ソルバーは、代表的には、数理問題の数値解を見出すソフトウェアモジュールである。例えばＭＲイメージングにおいてタイミング問題の解に使用することのできるソルバーについて、本出願人の独国特許出願公開第１０２１３８４８号明細書と独国特許発明第１０２００６０３４３９７号明細書を参照するように指示しておく。ソルバーによって解を見出すとき多数のパラメータはまだ未解明である。多数のパラメータは、以下で説明するように測定シーケンスもしくはサブシーケンスの時間的配置、タイミング、種類および数を含む。サブシーケンスもしくは測定シーケンスの個々のパラメータはソルバーによって求めることができる。これは、本開示の枠内で例示的にタイミング値の算出について検討される。
【００６０】
本方法はさらに、測定シーケンスの形式記述を、磁気共鳴スキャナで実行可能なタイムスライスの列に自動変換することを含む。すなわち、測定シーケンスの内部でブロックのそれぞれはソルバーによって具体的値を備えられる。それゆえに、測定シーケンスの内部で全ブロックの全パラメータは具体的値が備えられる。こうして各ブロックは完全にパラメータ化されており、１つのタイムスライスを記述する全情報を表現する。
【００６１】
測定シーケンスの形式記述の自動変換とは、コンピュータによってまたは変換プログラムに従うことによってユーザの対話なしでも形式記述を変換できることと理解することができよう。変換は変換モジュールによって行うことができる。すなわち、測定シーケンスの性質のすべてが既知である。換言するならソルバーは、第１に容認可能な、第２に境界条件を満たすようなタイミング値を求める。決定されるべき多数のパラメータは、境界条件を満足するとともにタイミング問題の容認可能な解でもある値で満たされる。このような解は、代表的には、多くの変数を有する問題である。ソルバーの役目は容認可能な解を見出すことである。ブロックの相対的時間関係のすべてを満たすと同時に境界条件も満たす容認可能な解が存在しない限り、ユーザとの対話が必要となる。ソルバーがこのような解を見出すことができない場合にはじめて、ユーザとの対話となる。しかしながら、１つの測定シーケンスを作成するために必要なユーザ対話の回数は本発明に係る方法によってかなり減少する。自動変換するための本発明に係る方法を用いて手動入力がなお必要となるのは、予め定められた値および制限でもって容認可能な解を見出すことができない場合だけである。測定シーケンスの形式記述を自動変換することの他の顕著な利点は、例えば、磁気共鳴スキャナで測定シーケンスを実行可能とするプログラム言語内でコードのエラー感受性が著しく減少することにある。
【００６２】
本発明に係る方法はさらに、測定シーケンスをインターリーブ実行するためのステップを含むことができる。１つの測定シーケンスは多くの各種ＭＲ測定、例えば同時に実行される複数の断層の撮影を含む。単一断層の撮影は例えば単一モジュールとして定式化することができよう。次に、複数断層の撮影には単一モジュールの複数のインスタンスが必要であり、インスタンスを同時に実行するために、インスタンスを重なりなしに実行できるようにインターリーブされねばならない。測定シーケンスの内部のこのような１つのモジュールはサブシーケンスと称される。１つのサブシーケンスは１つの測定シーケンスの内部のＷＸブロックの有意義な１つのサブセットである。それゆえに１つの測定シーケンスは少なくとも１つのサブシーケンスから成る。
【００６３】
１つの測定シーケンスの内部でサブシーケンスを個別に検討する可能性が有意義である。検討された測定シーケンスは、容易に解決することのできる多数の小さな問題に区分することができる。つまり以下で測定シーケンスに言及する場合、これは単一のサブシーケンスを意味することもある。同様に、測定シーケンスは患者の完全検査を表すことができる。
【００６４】
この開示の枠内で有向グラフは、サブシーケンスを表現する有向グラフのみを示す。患者の完全ＭＲ検査のために、サブシーケンスを表す多数の有向グラフで一般に構成される有向グラフを明示することも当然に可能である。
【００６５】
サブシーケンスは分割できないスーパーブロックを含む。１つの測定シーケンスの内部で分割できない最小スーパーブロックは１つのＷＸブロックである。ＷＸブロックは中断されてはならない。というのも、さもないと核スピンのコヒーレンスが破壊され、規定された高周波信号がもはや作成されないからである。ＷＸブロックの他により大きな分割できないスーパーブロックがあり、これらもやはり中断または分割されてはならない。１サブシーケンスの内部で分割できないスーパーブロックは、相応する有向グラフ内で休止を介して結合されていることを特徴としており、或るサブシーケンスが休止を含まない場合このサブシーケンスは単一のスーパーブロックを含む。
【００６６】
測定シーケンスをインターリーブ実行するための本発明に係る方法はまず複数の測定シーケンスを用意することを含む。引き続き、複数の測定シーケンスのうち第１つの測定シーケンスの内部で少なくとも１つのサブシーケンスが識別される。識別されたサブシーケンスが休止を含む。次に、それぞれ別の測定シーケンスからサブシーケンスが求められる。それぞれ別の測定シーケンスとは、用意された測定シーケンスのうち第１つの測定シーケンス以外のあらゆる測定シーケンスのことである。測定シーケンスをインターリーブ実行するために、各第１つの測定シーケンスの休止中に、求められたサブシーケンスの少なくとも１つが重なりなしに実行される。つまり換言するなら、第１つの測定シーケンスの休止時に挿入されるサブシーケンスはそのうちの分割できないスーパーブロックが常に第１つの測定シーケンスの休止中にあるように保証されねばならない。分割できないスーパーブロックの間の休止は、その間に他のサブシーケンスの実行が十分に可能である時間窓である。
【００６７】
本発明に係る方法の他の実施態様によれば境界条件が設定されており、境界条件は下記群のうちの少なくとも１つの要素を含む。
・コントラスト設定。これは、得られる磁気共鳴画像のコントラストを決定する例えばＴ1コントラスト、Ｔ2コントラスト、脂肪抑制等の条件のことである。
・画像分解能設定。これは、１つの断層について希望する分解能から明らかとなるような設定のことである。例えば頭蓋冠近傍の頭部内で複数の断層を撮影する場合、断層当り有意な面積は頭蓋冠に近づけば近づくほどますます小さくなり、最後には１点に収斂する。つまり、例えば解剖学的構造から生じるこのような画像分解能設定を考慮するのがまったく有意義である。こうして所要の記憶場所も、相応する分解能を作成するのに必要とされる傾斜強さも、適合することができる。他の設定は、１つの画像で撮影されねばならない少なくとも１つの断層についての位置設定である。つまり、身体内でこの画像が撮影される場所が重要な役割を演じる。そのことは一般に診断上の問題提起のみから既に明らかとなる。
・ハードウェア制約は、例えば傾斜増幅器に関しても傾斜の勾配急峻度に関しても許容負荷サイクルから生じる。というのも、特定限界値を上まわってはならず、もしくは過度に急峻な勾配は出力増幅器の過負荷を生じるであろうからである。
・測定時間の最小化は、患者の画像を極力短時間で得ることが望ましいので、他の１つの代表的境界条件である。これは特に、拍動する心臓の検査、またはいわゆる息止め撮影、つまり患者が息を止めての撮影にあてはまる。こうして、この目的のために測定シーケンスを実行しなければならない画像撮影時間についてまったく明白な最大値が設定されている。その点をまったく別としても、上で既に述べたように測定時間の最小化のための経済的モチベーションも当然にある。
・患者安全設定。これは例えば、過度に急峻な傾斜の結果であり得る末梢神経刺激のリスクから生じる。このような末梢神経刺激は、患者四肢の意図しない動きを生じるので、患者にとって不快である。さらに、患者の意図しない動きは、得られる画像がその場合不鮮明となるのでＭＲ画像の撮影を著しく損なうことがある。さらに、患者が受ける高周波出力が特定限界値を上まわってはならない。というのも、さもないと患者が火傷するからである。組織固有の吸収率に関するこのような限界値は予め定められており、例えば体重１キログラム当り４ワットの範囲内である。
【００６８】
満たさねばならない幾つかの境界条件とは、既にハードウェアによって予め定められた境界条件、もしくはハードウェア自体によって、いわゆる監視モジュール（ウォッチドッグ）によって監視される境界条件とすることができる。測定シーケンスの実際の経過時にこれらの監視モジュールは、限界値を上まわることのないことを確保しよう。１つの測定シーケンスの経過時にこのような１つの監視条件が損なわれると、測定シーケンス全体が中断される。それは第１に患者にとって不快であり、さらには貴重なスキャナ時間が失われる。なぜならば、測定を再度開始しなければならず、状況によってはハードウェアを交換しなければならない、等であるからである。測定シーケンスをタイムスライスに自動変換するときに既にこのような境界条件を監視し守ることによって、持続的測定シーケンスのこのような意図しない中断が監視モジュールによって、可能な限り避けられることが確保される。
【００６９】
本発明の他の実施形態において、形式記述をプログラム言語に自動変換(自動翻訳)するステップを行うことができる。この自動変換ステップはプログラム言語における測定シーケンスプログラミングのエラー感受性を著しく低下させる。最近の測定シーケンスには、値、特に許容値を占めねばならない約１０6のパラメータが必要である。プログラマは、これらすべての値を正しく設定するよう傾向的に強く要求される。
【００７０】
本発明は、課題の他の解決において、磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを形式的に記述するための請求項１９記載の装置を提供する。
【００７１】
課題の他の解決において本発明は、ＭＲスキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成するための請求項２０記載の装置を提供する。
【００７２】
請求項２０記載の装置はさらに請求項２１により改良しておくことができる。
【００７３】
本発明はさらに、課題の他の解決において、請求項２２記載のコンピュータプログラム製品（コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体）を提供する。
【００７４】
課題の他の解決によれば、本発明はＭＲスキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成するシステムを提供する。このシステムは磁気共鳴スキャナと、ユーザインタフェースと、磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを形式的に記述するための請求項１９記載の装置とを含む。
【００７５】
選択的にこのシステムはさらに、磁気共鳴スキャナで実行する測定シーケンスを自動的に作成するための請求項２０または２１のいずれか記載の装置を含むことができる。
【００７６】
ＭＲスキャナで測定シーケンスは実行することができる。ユーザインタフェースはＭＲスキャナのユーザとの対話用に指定されている。ユーザインタフェースは特に、予め定められた境界条件のもとでタイミング問題用の許容値を見出すことができない場合、測定シーケンスを開始し、測定シーケンスを中断しまたはユーザに問合せするのに必要であることがある。
【００７７】
こうして両方の装置は既にこのシステム内で実現しておくことができる。その際選択的に一方または両方の装置は既にＭＲスキャナの一体な構成要素としておよび／またはソフトウェアモジュールとして形成しておくことができる。
【００７８】
このシステムは、磁気共鳴スキャナで実行されるべき測定シーケンスを形式的に記述する装置を含むことができる。つまり、実行可能な測定シーケンスの自動作成を介して形式記述方法の処理連鎖全体を既に磁気共鳴スキャナで、および／または本発明に係るシステムで、および／または磁気共鳴スキャナに接続された制御ユニットで実行することも十分に可能である。
【００７９】
本発明の保護範囲は添付した特許請求の範囲のみによって決まる。それゆえに以下に詳述する本発明の説明は決して限定するものと理解すべきでなく、説明目的に役立つにすぎない。
【００８０】
ここに示す説明から、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の個々の特徴および諸利点を組み合わせることができることは当業者にとって自明である。その意味で、図面も限定するものと理解すべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】ＭＲスキャナのブロック線図。
【図２】タイムスライスの列としてのスピンエコーシーケンスを示す図。
【図３】Ａは本発明に係るシーケンスモデルの要素ユニットとしての１つのＷＸブロックを示す図。ＢはＷＸブロックの列としてのシーケンス記述を示す図。Ｃは幾つかの既知測定シーケンスのＷブロック、Ｘブロックの系列を示す図。
【図４】有向グラフからの１つの測定シーケンスのエコー発生パスを示す図。
【図５】ＡはＷＸブロックの流れに埋め込まれた１サブシーケンスを示す図。Ｂは図５Ａに示すＷＸブロック系列から識別されたサブシーケンスと休止を示す図。
【図６】グラジエントエコー測定シーケンスを表す有向グラフを示す図。
【図７Ａ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｂ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｃ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｄ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｅ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｆ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｇ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｈ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図７Ｉ】有向グラフから１グラジエントエコーを撮影するための個別のステップを示す図。
【図８】本発明を用いて１つの測定シーケンスを作成し実行するための経過を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
図１はＭＲスキャナ４の基本構造とその主要構成要素を示す。ＭＲイメージングによって身体を検査するために、時間的および空間的特性を互いに厳密に調整されたさまざまな時間可変磁場が身体に照射され、照射されたラジオ周波数エネルギーまたは高周波エネルギーに対する核スピンの共鳴応答が生じる。
【００８３】
高周波技術で遮蔽された測定室４３内に磁石４５０、例えば普通、液体冷却材で冷却される超電導磁石が設けられている。円筒状孔を有する磁石４５０が静主磁場４７を作成し、この磁場は普通、０．１テスラ〜３テスラ以上の磁場強度である。主磁場４７は均質性が高く、例えば直径１５ｃｍの体積に対して代表的には数ｐｐｍの範囲内である。検査されるべき身体または身体部分（図１には図示せず）は患者ベッド４９に横たわり、主磁場４７の均質領域内に位置決めされる。
【００８４】
つまり高周波励起による励起時にスピンシステムの共鳴応答が生じる。いわゆる高周波パルスを介して高周波励起を実現するのが便利である。このような高周波パルスは、既に述べたように核スピンシステムの励起および／または核スピンシステムのリフォーカスに利用することができる。
【００８５】
人体内での核スピンの励起、すなわち一般に人体内でのプロトンの励起は磁気高周波パルスを介して行われ、これらのパルスは図１に全身用コイル４１３として示した高周波アンテナを介して照射される。プロトン以外の核、例えばリチウムまたは硫黄のＭＲ検査も当然に可能である。
【００８６】
全身用コイル４１３を使用する代わりに、解剖学的構造に適合させた特殊な励起コイルまたは高周波アンテナを例えば頭部用コイルとして使用することも可能である。励起に必要な高周波励起コイルはパルス作成ユニット４１５によって作成され、このユニットはパルス周波数制御ユニット４１７によって制御される。高周波増幅器によって増幅後、高周波励起パルスは高周波アンテナに送られる。
【００８７】
図１に示す高周波システムは略示されているだけである。場合によっては複数のパルス作成ユニット４１５、複数の高周波増幅器４１９および複数の高周波アンテナがＭＲスキャナ内で利用され、または付加的モジュールが利用される。特にアンテナ群全体を使用することが可能であり、これにより一方で信号対雑音比の改善を達成することができ、および／または試料の性質による雑音効果が優勢である。これに関連して簡単に触れておくなら、当業者に知られているような整相列が可能なアンテナであろう。
【００８８】
ＭＲスキャナ４が備えている傾斜コイル４２１でもって、測定時、スライス選択励起と測定信号の空間エンコーディングとのため傾斜磁場が照射される。傾斜コイル４２１が傾斜コイル制御ユニット４２３によって制御され、このユニットはパルス作成ユニット４１５と同様にパルス周波数制御ユニット４１７に接続されている。
【００８９】
励起された核スピンから出発する信号、つまり共鳴励起に対する応答は、受信コイル、例えば全身用コイル４１３および／または局所コイル４２５によって受信され、付設された高周波増幅器４２７によって増幅され、受信ユニット４２９によってさらに処理されディジタル化される。送信コイルと同様に、受信する局所コイル４２５についても、検査すべき身体領域の幾何学形状に適合された小さなコイル、例えば表面コイルの使用が、状況によっては信号対雑音比を改善するうえで好ましいとのことがあてはまる。
【００９０】
相反定理により良好な送信器は良好な受信器でもあるので、コイルを送信コイルとしても受信コイルとしても作動させることが可能である。しかしながらコイルを送信コイルおよび受信コイルとして使用する場合、正しい信号転送を確保する必要がある。これは一般に送受信切換器４３９によって行われる。送受信切換器として考慮に値するのは例えばサーキュレータである。
【００９１】
画像処理ユニット４３１が測定データからＭＲ画像を作成し、この画像はモニタ２０５を介してユーザに表示され、または記憶ユニット４３５に記憶される。演算ユニット４３７および／または制御ユニット４５がＭＲスキャナ４の個々の構成要素を制御する。制御ユニット４５は、本発明に係る方法を実行できるように形成されている。
【００９２】
ＭＲ画像は、ｋ空間とも称される周波数空間の系統的走査によって得られる。ｋ空間のこの走査は傾斜パルスおよび励起パルスの好適なシーケンスによって達成される。測定シーケンス１００はｋ空間が掃引されるべき手続を設定し、つまりｋ空間軌道を確定する。臨床ルーチンにおいて磁気共鳴を使用するには、診断画像を結果的に迅速、効率的に作成できるように極力効率的なｋ空間軌道を見出すのが望ましい。今日では、ｋ空間を走査するために手間のかかる複雑な戦略を使用する測定シーケンス１００が数多くある。
【００９３】
作成する画像にとって、測定シーケンス１００の時間的効率の他にさらにコントラスト特性が重要である。選択された測定シーケンス１００に応じて、素早くまたはゆっくりと応答する組織部分、すなわち緩和する組織部分を励起することができる。そのことは、ＭＲ画像内に生じるコントラストに対して決定的影響を有する。つまり、医師にとって最大の情報ゲインが達成可能であるように、測定シーケンス１００はその都度選択されたプロトコルに、すなわち選択された臨床検査にやはり適合させねばならない。これは例えば、医師が手術したい癌性組織変化の評価にあてはまる。ＭＲスキャナ４用測定シーケンス１００は、核スピンの物理的性質と各組織とから生じるタイムスライスの列から成る。
【００９４】
図２はいわゆるスピンエコーシーケンスの単一測定シーケンス１００の１例を示す。１つのスピンエコーシーケンスの時間的経過が図２に示してある。この線図は高周波回路内の活性の時間的経過を上下に示している。さらにその下には、３つの一般に互いに直交する傾斜システム、１つの断層を選択（英語でslice select）するための傾斜システムＧSと、いわゆる位相エンコーディング傾斜（英語でphase encode）としての傾斜システムＧPと、応答信号の読取り中オンにされているいわゆる読取り傾斜（英語でread out）との活性が示してある。スピンエコーシーケンスのためスピンシステムはまず９０°パルスで励起され、これにより信号枝内にエコーが作成される。最後に１８０°パルスによって、図１に示すエコー時間ＴE後に、１画像の１つの線についての情報を含む１つのスピンエコーが作成される。位相エンコーディング傾斜ＧPは示唆したように複数回掃引され、その振幅は掃引ごとに変更される。スライス選択傾斜はこれらすべての掃引にわたってそのまま維持され、リードアウト傾斜にも同じことがあてはまる。
【００９５】
個々のタイムスライスタイプが図２に左から右へと書き込まれている。スピンエコーシーケンスはまず、９０°パルスが励起側に照射される間に送信型タイムスライス（図面のＩ）で始まり、スピンシステムを作成するためのワープ型タイムスライス（図面のＩＩ）がそれに続く。これに続くのが１８０°パルスを有する送信型の再度のタイムスライス（図面のＩＩＩ）であり、他のワープブロック（図面のＩＶ）が続き、最後にエコーを高周波信号として受信する受信型タイムスライス（図面のＶ）が続く。１８０°パルスを有する送信型ＳＴのタイムスライスは核スピンシステムのリフォーカスに役立つ。受信型ＥＴのタイムスライス後、シーケンスは繰り返される。スピンエコーシーケンス用にこのようなパスはＴＥに至るまでｋ空間内のＭＲ画像用の１つの線を提供する。代表的には１つの画像について例えば１２８個のラインが撮影される。好適なフーリエ変換によって画像は位置空間内で表現することができ、ＭＲ画像が得られる。
【００９６】
１つの測定シーケンス１００は本発明によれば重なり合わないタイムスライスで構成されており、タイムスライスの間に休止がない。今日、シーケンスプログラミングは事象に基づいており、傾斜パルスと高周波パルスは事象ブロックとして群成される。代表的には、図２の測定シーケンスは事象ブロックとして扱われ、スキャナ４に引き渡される。この処理の欠点として、システムの実時間特性が危うくなることがある。さらに、事象群の数理モデル化がきわめて困難である。
【００９７】
測定シーケンス１００を形成するタイムスライスの流れを、
傾斜のみが活性であるワープブロックＷと、
傾斜と合わせて高周波パルスが送信されおよび／またはデータが受信される非ワープブロックと
の２つの異なる型を有するブロックで表すと望ましいことが判明した。
【００９８】
つまり非ワープブロックは送信型ＳＴおよび／または受信型ＥＴのＸブロックである。以下ではこれらのブロックを簡略のためＸブロックＸと称する。Ｘブロックの持続中、正しい結果を達成するために傾斜と送信および／または受信活性はごく厳密に協動しなければならない。送信間隔および／または受信間隔の間傾斜は一定に留まるので、多くの測定シーケンスについて厳密な協動は簡単に達成することができる。例えばVERSE、２Ｄ励起、螺線軌道等の労力を要する測定シーケンスは、高周波パルスまたは希望するデータ収集態様に適合したｋ空間軌道を作成するために傾斜の厳密な切換を必要とする。それゆえに、ＸブロックＸの実行中に厳密な傾斜形状は規定されねばならない。
【００９９】
ＸブロックＸの冒頭に核スピンが規定された位相を持つことは、シーケンスプログラマの観点から重要である。さらに、Ｘブロックの実行中に所要の切換を実行可能であるためにＸブロックがスタートするとき、傾斜が特定値を有することが大切である。
【０１００】
ワープブロックＷの役目は、核スピンへの特定位相の印加とその終端に特定傾斜値とを達成することである。ここで強調しておくなら、ワープブロックＷがワープブロックＷの初端および終端で既知の傾斜値にどのように達するのかはシーケンスプログラマの観点からは些細なことである。すなわち、厳密な傾斜形状は重要でない。つまり、傾斜形状が重要であるとすると、大抵の場合これは、核スピンの位相を特定の仕方で制御したいだけであり、傾斜形状を介してこれに到達できるであろうと考えることを意味している。提案された測定シーケンスの形式記述は傾斜形状の選択において自由度を受け取り、測定シーケンス１００の形式記述をシーケンスモデルに基づいてモデル化するにはＸブロックの内部の傾斜の初端値と終端値のみが重要である。
【０１０１】
それゆえに、各ＸブロックＸをこれに先行する正確に１つのワープブロックＷと結合するのがきわめて望ましいと考えられる。その理由は、核スピンの位相を操作しかつ２つのＸブロックの間で傾斜振幅を切換えるために少なくとも１つのワープブロックＷを必要とすることにある。２つのＸブロックの間に１つ以上のワープブロックＷが何故必要であるのかは明らかでない。逆に、２つのＸブロックＸの間に１つ以上のワープブロックＷを使用することは、２つのＸブロックの間の傾斜特性の最適計算にとって不必要な制限であるように考えられる。
【０１０２】
図３Ａは、ワープブロックＷと休止なしにこれに直接続くＸブロックＸとの系列としてのＷＸブロックＷＸの形状を例示的に示す。このような１つのユニットを以下の明細書ではＷＸブロックＷＸとも称する。何故ワープブロックＷが時間的にＸブロックの背後に配置されないのか、そして何故にワープブロックＷとＸブロックＸを１つのユニット、ＷＸブロックＷＸとして統合する必要があるのかの理由を以下でごく手短に述べる。
【０１０３】
ワープブロックＷをＸブロックＸと関連付けたい限り、ワープブロックＷがＸブロックに先行するかまたはその逆であるかをなお決定できなければならない。
Ｘブロックを実行するには、スピンに１つの位相を、しかも予め定められたように印加し、さらに傾斜について、確定された開始振幅を明示する必要がある。これは、Ｘブロックの実行後には可能でない。
ワープブロックＷを実行するにはワープブロックＷの性質が既知でなければならない。同様に、ワープブロックの傾斜の初端振幅と終端振幅が既知でなければならない。これはシーケンスプログラマにも、測定シーケンス１００を実行するソフトウェアにもあてはまる。両方の場合において、傾斜用ワープブロックＷの終端振幅となり得るものを見出すために測定シーケンス１００の将来のタイムスライスもしくはブロックを分析することは困難である。さらに、測定シーケンス１００をサブシーケンス１０１に分割したい場合、サブシーケンス１０１の内部では、サブシーケンスの外側で何が起きるのか、または測定シーケンス１００のグローバル時間軸ｔ上でサブシーケンスの実行後に何が起きるのかはまったくわからない。それとは逆に、ＭＲスキャナ４および／またはＭＲスキャナ４に接続された制御ユニット４５で測定シーケンス１００を実行するソフトウェアにとって、過去のブロックを検討し、最後に実行されたＸブロックＸの終端振幅を次のワープブロックＷの開始振幅として求めることは簡単である。ワープブロックＷの終端振幅は関連付けられたＸブロックＸの開始振幅によって与えられている。
Ｘブロック自体にとって、Ｘブロック後に何が起きるのかはまったく重要でなく、Ｘブロックが終了したならすべて片付いている。将来何が起きるのかをＸブロックＸは知る必要がない。
ＸブロックＸ後に傾斜モーメントを操作する理由は、傾斜モーメントのリワインディング、またはＸブロックＸに将来作用するスポイリング等のプロセスを促進することである。リワインディングとスポイリングは当業者には周知である。リワインディングとスポイリングは所要のモーメントを記憶することによって、またそれぞれ次のワープブロックＷによって所要のモーメントが出されるようにすることによって、比較的簡単に達成される。
【０１０４】
つまり要約するなら、測定シーケンス１００をワープブロックＷとこれに直接続くＸブロックＸとのユニット内で実行し、この措置でプログラマの自由度を制限しないことが簡単で望ましいと述べることができる。すなわち、測定シーケンス１００のプログラミングはシーケンスモデルにとって特徴的なこの糸口を用いて維持される。それゆえに測定シーケンス１００全体はＸブロックＸとこれに関連付けられたワープブロックＷとの流れとして表現することができる。ＸブロックＸと関連付けられたワープブロックＷとのユニットを選択することは、測定シーケンス１００を記述するのに必要な最少情報を明示するのに望ましいことが判明した。
【０１０５】
以下では、用語「ＸブロックＸの中心」が使用される。送信型ＳＴのＸブロックでは、この中心が代表的には使用される高周波パルスの非対称性によって規定されている。受信型ＥＴのＸブロックＸでは、中心が代表的には受信型ＥＴのＸブロックの内部でのエコーの位置によって規定されている。ＸブロックＸの中心はシーケンス時間の決定時および測定シーケンス１００の内部で傾斜モーメントを計算するうえで重要な時点である。
【０１０６】
各ＸブロックＸが単に１つの中心を備えていれば十分と考えられる。ＸブロックＸ当り１つ以上の中心を定式化することも当然可能であろう。
【０１０７】
本発明に係るシーケンスモデルには３種類の時間測定がある。時間測定の種類とは：
（１）ＸブロックＸの持続時間。
（２）２つのＸブロックＸの中心間で測定されるシーケンス時間。このような時間の例は繰返し時間ＴＲ、エコー時間ＴＥ、反転時間ＴＩ、エコー間隔である。
（３）測定シーケンス１００の内部の各第１ブロックＸの中心の時点としてのシーケンス開始時間Ｔ．３０。
【０１０８】
これら個々の時間が図３Ｂに示してある。シーケンス開始時間Ｔ．３０は第１Ｘブロックの中心によってＸと標識され、エコー時間ＴＥは第１ＸブロックＸの中心から第２ＸブロックＸの中心にまで達している。繰返し時間ＴＲは、測定シーケンス１００が繰り返される他のシーケンス時間を示す。測定シーケンス１００のタイミングをこれら３種類の時間測定でグローバル時間軸ｔ上に完全に記述するには、測定シーケンス１００の内部の各ＸブロックＸで１つのシーケンス時間が終了する必要がある。これは実際、公知のすべての測定シーケンス１００に該当する。さらに繰返し時間ＴＲ、（スピン）エコー時間ＴＥ、反転時間ＴＩの他に、今日一般的なＭＲスキャナ４内で使用されるようなＥＰＩ（エコープラナーイメージング）及びターボスピンエコーシーケンス用のエコー間隔と２項パルス用の高周波間隔がある。これはシーケンスプログラマが明示しなければならない新たな情報なのではなく、せいぜい所要の表現形式が変化するだけである。それに対して例外をなすのは、測定シーケンス１００の内部のＸブロックＸの第１ブロックである。第１ＸブロックＸではその発生時間がシーケンス開始時間Ｔ．３０の態様で既知でなければならない。シーケンス開始時間は第１ＸブロックＸの中心について明示される。この時間測定および／または時点が測定シーケンス１００の内部の全ＸブロックＸについて既知である限り、測定シーケンス１００の内部の全ワープブロックＷの持続時間は計算することができる。この計算は、ＭＲスキャナ４および／またはＭＲスキャナ４に接続された動作時間制御ユニット４５で測定シーケンス１００を実行中にも処理することができる。
【０１０９】
指摘しておくなら、Ｘブロックの間の時間測定の選択は任意である。個々のワープブロックＷの間の時間測定も同様に可能であろう。しかしながらその場合、シーケンス時間への洗練された変換はもはやそう簡単には可能でないであろう。
【０１１０】
シーケンスモデルの枠内で測定シーケンス１００をワープブロックＷとＸブロックＸとの系列として表現し、両ブロックをＷＸブロックＷＸとして統合することで、各エコーについてエコー発生パスは明示することができる。図３Ｃは既知シーケンスについてワープブロックＷとＸブロックＸとの列を示す。最も上の列にグラジエントエコーシーケンスＧＲＥについての列が示してあり、その下にあるのはエコープラナーイメージングシーケンスＥＰＩについての表現、既に図２に示したようなスピンエコーシーケンスＳＥ、スピンエコーとＥＰＩ測定シーケンスとの組合せＳＥ−ＥＰＩ、そしてターボスピンエコーシーケンスＴＳＥについての表現である。送信型ＳＴおよび／または受信型ＥＴのＸブロックＸのそれぞれについて、エコーが作成されたか否か、送信型ＳＴおよび／または受信型ＥＴのＸブロックＸのいかなる列がエコー発生に寄与したかが明示されている。Ｅは励起（英語でexcitation）の相応する標識であるのに対して、Ｒはリフォーカスの標識である。これに関連して再度指摘しておくなら、励起パルスとリフォーカスパルスとの混合態様も存在する。これに関連して誘導エコーも重要である。
【０１１１】
誘導エコーによって受信型ＥＴのＸブロックＸ当り１つ以上のエコー仕様が可能である。このため、各エコー仕様について傾斜モーメント方程式を立てる必要がある。ワープブロックＷとＸブロックＸとを統合して１つのユニットＷＸブロックＷＸとすることに基づくシーケンスモデルは、各ワープブロックＷとそれに関連付けられたＸブロックＸとについてシーケンス方程式を立てることを可能とする。これらＷＸブロックＷＸのそれぞれにインデックスｉを割り当てることができる。１ワープブロックＷの持続時間はＴw、iである。ＸブロックＸの中心前の持続時間はＴxs、iである。ＸブロックＸの中心後の持続時間はＴxe、iである。ＸブロックＸ初端の傾斜振幅はＧs、iである。ＸブロックＸ終端の傾斜振幅はＧe、iである。ワープブロックＷのｈ次傾斜モーメントはＭh、w、iである。ＸブロックＸの中心前のｈ次モーメントはＭh、xs、iである。Ｘブロックの中心後のｈ次モーメントはＭh、xe、iである。純送信型ＳＴではない各ＸブロックＸに、エコー発生パスをベクトルとして表現するエコー仕様ξが割り当てられている。受信型ＥＴの（必ずしも純ではない）ＸブロックＸの１つのＸブロックＸは、その中心で変換されねばならない零次の傾斜モーメントＭ0、Echo、iを有する。
【０１１２】
傾斜モーメント方程式が明示された後、受信型ＥＴの各ＸブロックＸについてエコー発生パスも明示することができる。つまり、１つのエコー仕様ξがそれについて存在する全ＷＸブロックＷＸのインデックスｉを含む多数のインデックスＩRを作成しなければならない。１つのエコー仕様がそれについて存在する多数のインデックスＩRから成る特定インデックスｋでは、エコー仕様の高周波励起パルスを含むＷＸブロックに至るまで、ＷＸブロックＷＸの後方流れを分析しなければならない。励起のためのこのＷＸブロックＷＸのインデックスはｋexであり、エコーのインデックスであるｋex＜ｋが成り立つ。さらにベクトルｓを作成し、これにはＮs＝ｋ−ｋexが成り立ち、これはｉ∈｛０、…、Ｎs−１｝の要素ｓiを含み、傾斜モーメント方程式の内部のモーメントの計算にどの係数を使用すべきであるのかを明示する。
【０１１３】
エコー仕様のこのような分析のグラフ表現がターボ傾斜スピンエコーシーケンスＴＧＳＥを例に図４の図に示してある。このエコー発生パス、すなわちエコー仕様から、傾斜モーメントを計算するのに必要な情報を求めることができる。この算出は実際には自動的に行うことができる。まったく適切な仕方で、誘導エコーをやはり考慮することが可能である。
【０１１４】
上記リストに記載されたような変数を割り当てることによって、各ＸブロックＸのモーメント方程式とシーケンス方程式は明示することができる。インデックスｈのＸブロックＸの中心の零次の傾斜モーメントは
【数１】
2010051804.tif 000003
によって与えられている。このモーメントは次式を満足する：
【数２】
2010051804.tif 000004
【０１１５】
インデックスｋのＸブロックＸの中心の一次モーメントはＭ1、kである。この一次の傾斜モーメントは、高周波パルスの中心との距離δに関して以下の如く計算することができる：
【数３】
2010051804.tif 000005
ここに、
【数４】
2010051804.tif 000006
そして、
【数５】
2010051804.tif 000007
【０１１６】
インデックスｈのＸブロックＸの速度エンコーディングＶkを希望する限り、希望する速度の方向で単位ベクトルｅVを知れば十分である。単位ベクトルが与えられるや、Ｘブロックの速度エンコーディングｋは、
【数６】
2010051804.tif 000008
が成り立つので、一次の傾斜モーメントＭ1、kを介して直接明示することができる。このような速度エンコーディングは、速度Ｖkで移動する信号成分を調べるのに特に興味あるものである。このような信号成分は単離または抑制することができる。付記しておくなら、この拡散重みは個々のＸブロックの詳細を知ることなく既に可能である。むしろこの情報は全ＷＸブロックＷＸに関する十分な「記帳」から既に到達することができる。
【０１１７】
同様の方程式は、拡散重みよりも高い傾斜モーメントについて定式化することができる。その場合、ＸブロックＸに１つの拡散値を割り当てねばならないであろう。
【０１１８】
まったく同様に、測定シーケンス１００の内部で各シーケンス時間測定についてシーケンス方程式を明示することができる。時間測定が例えば、インデックスｋbのＸブロックＸでその測定が始まり、インデックスｋe＞ｋbの他のＸブロックＸで測定が終了するシーケンス時間である限り、このシーケンス時間には次式が成り立つ：
【数７】
2010051804.tif 000009
【０１１９】
今日、１つの測定シーケンス１００はいわゆる「シーケンス核」をループ構造に組込むことによって記述され、このループ構造内でシーケンス核が繰返し実行される。シーケンス核は基礎となる走査技術、例えばグラジエントエコーＧＥ、ターボスピンエコーＴＳＥ、ｔｒｕｅ  ｆｉｓｐ ＴＲＵＦＩ、エコープラナーイメージングＥＰＩ等を実装している。測定シーケンス１００によって測定しなければならない全ＭＲ画像を生データ線から作成するために、ループ構造はすべての生データ線について十分に規定された仕方でシーケンス核を繰返し呼び出す。いわゆるプロトコルは、例えば視野（英語でfield of view ＦＯＶ）、分解能、エコー時間等の測定シーケンス１００用の多数の特殊パラメータと一緒にした測定シーケンス１００である。１つの検査は一般に、順次実行される多数のこのようなプロトコルから成る。１つの測定シーケンス１００は少なくとも、図３Ａに示すように単一のＸブロックＸとこれに関連付けられたワープブロックＷとから成る。同様に１つのシーケンスは患者の完全検査を表現することができる。つまり１つの測定シーケンス１００はこれら両方の極値の間を移動する。１つの測定シーケンス１００の構造を知るために、ＷＸブロックＷＸの全流れをモジュールに区分するのが望ましい。この試みはきわめて高性能であると判明した。
【０１２０】
ＷＸブロックＷＸの全流れは代表的には多くの異なるＭＲ測定、例えば同時に撮影される複数の断層の撮影から成る。単一の断層の撮影は例えば独自に記述し、独自のモジュールと見做すことができよう。その場合、検査には、すなわち複数の断層を撮影するには、異なるモジュールのタイミングが重ならないようにこのモジュールの複数のインスタンスをインターリーブ実行することが必要であろう。このようなモジュールは、「ＷＸブロックＷＸの合理的サブセット」またはサブシーケンス１０１と称することができる。
【０１２１】
１サブシーケンス１０１の内部に諸領域が与えられ、これらの諸領域に対してシーケンスプログラマは、別のサブシーケンス１０１が測定を乱すことなく例えばＭＲスキャナ４のハードウェアに作用することを明確に許容する。その理由は、多断層測定における断層のインターリーブと、反転パルスと励起パルスとの間でも例えば実行されることを今日許容する個々の断層の反転測定にある。サブシーケンス１０１の内部のこのような１領域は休止Ｂと称される。ＸブロックＸとこれに関連付けられたワープブロックＷが１つのユニットとして実行された後、このような１つの休止ＢはＸブロックＸ後、ワープブロックＷ前にのみ現れることができる。休止Ｂはサブシーケンス１０１を、中断されてはならない分割できないスーパーブロック１０２に区分する。
【０１２２】
サブシーケンス１０１が開始時間Ｔ．３０を含み、この開始時間はグローバル時間軸ｔ上にサブシーケンス１０１の第１ＸブロックＸが現れる場所を明示する。
【０１２３】
図５ＡはＷＸブロックＷＸの流れに埋め込まれたサブシーケンス１０１を示す。同様にシーケンス時間が示してあり、このシーケンス時間を介してサブシーケンス１０１の個々のＸブロックＸは互いに結合されている。
【０１２４】
図５Ｂは図５Ａと同じサブシーケンスを、但し残りのＷＸブロックＷＸなしに示している。その代わりに、サブシーケンス１０１の分割できないスーパーブロック１０２が示され、スーパーブロックは休止Ｂを介して結合されている。
【０１２５】
興味あることに両方の条件（各サブシーケンス１０１がグローバル開始時間Ｔ．３０を有し、サブシーケンス１０１のスーパーブロック１０２が各サブシーケンス１０１のシーケンス時間測定を介して結合されている）は、多数のサブシーケンス１０１を正しく実行するのに十分である。すなわち、多数のサブシーケンス１０１の実行は他のあらゆるループ構造なしに、そして充填時間を計算する必要なしに機能する。
【０１２６】
サブシーケンス１０１のコンセプトは、任意のサブシーケンス１０１のインスタンスを用いて測定シーケンス１００を構成することを可能とする。１サブシーケンス１０１の各インスタンスはパターンを有し、すなわちグローバル時間軸ｔ上の特性を有する。短い測定時間を達成するために、または特殊な物理的効果、例えば脂肪信号の局所的飽和を達成するために、時間軸ｔ上のサブシーケンス１０１のインスタンスはインターリーブされねばならない。時間軸ｔ上のサブシーケンス１０１の指紋はサブシーケンス１０１の内部のスーパーブロック１０２の数と各スーパーブロック１０２の持続時間とによって与えられている。それゆえに、サブシーケンス１０１のインターリーブは全サブシーケンス１０１のグローバル時間軸ｔ上の指紋もしくは特性に依存している。
【０１２７】
長期ハードウェア制約と患者制約、例えば出力増幅器および組織固有の吸収率（英語でＳＡＲ）の開閉サイクルＲＦのゆえに、各ワープブロックＷおよび／またはＸブロックＸの長さはワープブロックＷの前のグローバル時間軸ｔ上で起きるすべてのことに依存している。換言するなら、長期制約が記述する制約は測定シーケンス１００の推移全体にわたって守られねばならないものである。
【０１２８】
１サブシーケンス１０１の時間軸特性はサブシーケンス１０１のインターリーブに依存している。つまりシーケンスタイミングを正しく記述し計算するには、サブシーケンス１０１のタイミング問題とサブシーケンスインターリーブの問題とを一緒に検討することが必要である。少なくともサブシーケンス１０１の数が既知であり、各サブシーケンス１０１のＷＸブロックＷＸおよびスーパーブロック１０２の数も既知である限り、完全問題記述を明示することが可能である。不幸にもこの問題は、現在利用可能な演算能力を考慮する限り一般に解決可能でない。この問題の解決をさらに困難にするものは、個々のＷＸブロックＷＸについて求められたタイミング値Ｔ．ｉを磁気共鳴スキャナ４の時間格子に適合させねばならない事実である。この要件が一方の問題を解決するための境界条件として既に定式化されている限り、タイミング問題の数値解はほぼ不可能とさえなる。
【０１２９】
これに関連して本出願人の出願ＤＥ１０２００８０４４８２７．３を参照するように指示する。この出願は、１つの測定シーケンス１００の内部のタイムスライスを磁気共鳴スキャナ４の時間ラスタに適合するための解決を提案している。今日までに紹介されたシーケンスモデルは１つの測定シーケンス１００の数多くの観点、例えばタイミング定義、すなわち測定シーケンス１００の内部の相対的時間経過の規定、エコー仕様、零次、一次および高次の傾斜モーメント等を記述する。このシーケンスモデルはサブシーケンス１０１もしくはサブシーケンスモデルのＭＲ測定を撮影することを可能とし、これらの測定はサブシーケンス１０１用の、従って測定シーケンス１００用にも、特定用途向けプログラム言語の基礎と見做すことができる。
【０１３０】
本発明は、サブシーケンスモジュールを記述し作成するための効率的方法を紹介する。これは、形式化記述によって達成される。付加的に簡単かつ簡潔に書きとめる形式化記述は、最終的に、形式化記述から完全ＭＲ測定、従って測定シーケンス１００全体を極力完全にパラメータ化するのに役立つ。こうして形式と柔軟性との最適混合を達成することができる。旧来のスキャナは測定シーケンス１００を記述するための形式を有するが、しかしシーケンスプログラマ用にごく僅かな柔軟性を提供するにすぎない。それに続く記述式はシーケンスプログラマに対してプログラミングにおいて大きな柔軟性を提供する。しかしこの柔軟性は高いプログラミング労力と引き換えに得られる。
【０１３１】
有向グラフＧの１つの測定シーケンス１００の形式記述は自動装置または状態機械の意味でも理解することができる。記述されたシーケンスモデルは、シーケンスプログラマに対してサブシーケンス１０１の仕様を記述することを可能とする。これらのサブシーケンス１０１はソフトウェアライブラリーを作成するのに使用される。ソフトウェアライブラリーはサブシーケンス１０１を実行し、シーケンスに左右されないプラグインをシーケンスデータで、すなわちシーケンス記述で行う。シーケンスに左右されない実行プラグインでは例えば、値を占めると測定シーケンス１００を記述するＣ＋＋クラスを考えることができ、測定シーケンスはＭＲスキャナ４および／またはＭＲスキャナ４に接続された制御ユニット４５で実行することができる。この実行プラグインは、さまざまなハードウェアおよびソフトウェアプラットホームでシーケンスを実行し、測定シーケンス１００を素描する機能を提供する。さらに、形式記述は数多くのソルバー用の入力値として役立つ。このような機能拡張は、シーケンス記述を変更する必要なしに、他の実行プラグインとして定式化しかつ使用することができる。
【０１３２】
図５ＢにグラジエントエコーＧＲＥ型の１つの測定シーケンス１００が示してある。それゆえに１つの測定シーケンスの形式化記述の目的は、各ＷＸブロックを明確に明示する必要もなしに全ＷＸブロックＷＸを仕様する効率的方式を見出すことである。さらに、サブシーケンス１０１の記述はパラメータ化して存在すべきであろう。
【０１３３】
シーケンスモデルを基にした１つの測定シーケンスの本発明に係る形式記述においてグラジエントエコー状ＧＲＥサブシーケンスは図６に示すような有向グラフＧとして表現することができる。臨床上使用されるような実際の測定には、３Ｄ実験用に例えば６５５３６個のラインの生データが必要であり、個々のＷＸブロックＷＸによってグローバル時間軸ｔ上に生データを表現することは不当に長くなる。それに対して有向グラフＧの態様のパラメータ化したグラフ表現は、多くのｋ空間ラインとまったく同様に撮影されている。
【０１３４】
この有向グラフＧおよびそれと関連したプログラム言語もしくはデータモデルは以下で、単一のサブシーケンス１０１から成る１つの測定シーケンス１００の可能な１例としてのグラジエントエコーシーケンスＧＲＥを用いて説明される。有向グラフＧのこの形式記述は、以下で示すように完全かつ自動的に機械可読フォーマットに変換することができる。
【０１３５】
１つの測定シーケンス１００の有向グラフＧは、従ってサブシーケンス１０１の有向グラフも、相対的関連、例えば個々のＷＸブロックＷＸのもとでの時間関連を再現し、完全にパラメータ化することができ、すなわち具体的値を占めることができる。シーケンスモデルの基本原理は、ワープブロックＷ、ＸブロックＸ、休止Ｂの群から成るブロックにシーケンスモデルが基づいている事実である。１サブシーケンス１０２の有向グラフＧはノードとエッジＫａと有向グラフＧを経過制御するためのエッジの性質とを含む。ノードはＸブロックＸと入口点Ｉと出口点Ｏとから成る群を含む。入口点Ｉと出口点Ｏは、入口点Ｉとしての有向グラフＧの初端と出口点Ｏとしての有向グラフＧの終端とを示すので、一定の仕方で特殊位置を占める。それゆえに、図６の有向グラフの選択されたグラフ表現において入口点Ｉは下向きの三角形として示してある一方、出口点Ｏは上向きの三角形である。有向グラフＧが終了するや、１サブシーケンス１０２または１つの測定シーケンス１００の他の有向グラフＧにジャンプすることができる。有向グラフの残りのノード、つまり入口点Ｉおよび／または出口点Ｏではないノードは、ＸブロックＸによって与えられている。図６と以下ではこれらのノードが楕円で示してある。有向グラフのノードはエッジＫａを介して結合される。さらに、エッジＫａは有向グラフＧを経過制御するための性質を備えている。エッジＫａは同様に、自動装置の状態モデルまたはグラフ理論の方から知られているようなトランジションである。経過制御するためのエッジＫａの性質は測定シーケンス１００の特徴的性質を描写する。経過を制御するためのエッジＫａのこれらの性質は、ワープブロックＷ、時間測定、休止ＢおよびパスコントロールＰから成る群によって与えられている。測定シーケンス１００をパラメータ化すべき有向グラフＧでは、まったく特定のトランジションのみが許容されている。これらの許容トランジションとは：
入口点ＩからパスコントロールＰを介してＸブロックＸに至る移行部。さらに、ＸブロックＸからパスコントロールＰを介して出口点Ｏに至る移行部。さらに、ＸブロックＸからパスコントロールＰを介してワープブロックＷに、またそこからＸブロックに至る移行部が許容されている。さらに、ＸブロックＸからパスコントロールＰおよび休止Ｂを介してワープブロックＷに、そしてそこからＸブロックＸに至る移行部、最後にＸブロックから時間測定を介してＸブロックＸに至る移行部である。
【０１３６】
有向グラフＧのエッジＫａは線によって与えられている。時間測定は有向グラフＧ内で円によって与えられており、この円内にその都度測定されるべきシーケンス時間、例えばエコー時間ＴＥまたは繰返し時間ＴＲが明示されている。
【０１３７】
パスコントロールＰは、有向グラフＧのエッジＫａを進むことができるように満たされていなければならない質問の意味で理解することができる。
【０１３８】
経過制御するためのエッジＫａの性質に含まれるワープブロックＷは、図６の有向グラフに長方形として示してある。さらに、経過制御するための有向グラフＧのエッジＫａの時間測定性質は有向グラフに円で示してある。
【０１３９】
１つの測定シーケンス１００を実行する原理は、ＷＸブロックを実行し、どのＷＸブロックＷＸが次に実行されるべきであるのかを発見するためにパスコントロールＰを使用し、測定シーケンス１００の出口点Ｏに達するまでこれを繰り返すことである。
【０１４０】
有向グラフＧの内部のシーケンス時間、例えば図６のエコー時間ＴＥまたは繰返し時間ＴＲは、動作時間についてワープブロックの長さを計算するのに使用される。有向グラフＧの全要素、つまりノードとエッジＫａと経過制御のためのエッジＫａの性質は、測定シーケンス１００もしくはサブシーケンス１０１のまったく特定の機能を表す。
【０１４１】
ワープブロックＷとＷＸブロックＷＸは、１つの測定シーケンス１００の内部の、有向グラフから具体的ワープブロックＷもしくはＸブロックＸとして作成することのできる全ワープブロックＷおよびＸブロックＸの制御構造を表す。換言するなら、有向グラフＧ内に表されたワープブロックおよびＸブロックＸは両方の型のブロック相互の相対関係を確定し、それらの具体的持続時間を決定するのではない。有向グラフＧ内で表されたワープブロックＷおよびＸブロックＸから、磁気共鳴スキャナ４で実行可能なタイムスライスを作成するには、それらの持続時間を確定する必要がある。それゆえに各Ｘブロックのノードが時間インデックス機能を備えている。この時間インデックス機能は、１つの測定シーケンス１００の内部でＸブロックＸの群成を統合することを可能とする。
【０１４２】
有向グラフＧの「展開」時、有向グラフＧの１ＸブロックＸの利用された各インスタンスについて各１つの時間変数Ｔxs、i、Ｔxe、iが生じる。時間インデックス機能は、これら時間変数の値を相互に区別できるか否か、どのように区別できるのかを確定するのに使用される。こうして例えば、ＸブロックＸに割り当てられたすべての時間変数が同一値を持つべきであることを確定することができる。選択的に例えば、ＸブロックＸに割り当てられたすべての時間変数がさまざまな値を持つことを許容することができる。さらに例えば、１つのターボスピンエコーシーケンスの内部の１つのリフォーカスパルスの持続時間が確かにエコー番号と共に変化するが、しかしエコートレイン番号と共に変化するのでないことを確定することができる。こうして、今日では高いプログラミング労力でのみ変換することのできる測定シーケンス１００は、場合によってはソルバー２０００用境界条件２５００と組合せて、ごく簡単に実現することができる。このような測定シーケンスは、例えばＶＥＴ測定シーケンス（ＶＥＴ：英語で"variable encoding time"）、または可変読取り帯域幅を有する測定シーケンス１００である。
【０１４３】
図４に示す例のグラジエントエコーシーケンスＧＲＥは、励起（"Excite"と称される）するための送信型ＳＴのＸブロックＸと図面に"GradEcho"と称した受信型ＥＴのＸブロックＸとを含む。ノード"Excite"は図面で"Excite０"で表されているワープブロックＷを介して、つまりシーケンス入口点Ｉから到達することができ、且つ、図面で"ToExciteN"で表されている第ｎエコー励起へのワープブロックＷを介してグラジエントエコーＸブロック"GradEcho"から到達することができる。それに対して、エコーを作成するためのＸブロック"GradEcho"は専ら励起パルス"Excite"からグラジエントエコーへのワープブロック"ToGradEcho"を介して到達することができる。
【０１４４】
シーケンス時間の測定は、既に述べたようにＸブロックＸの間で規定されている。シーケンス時間の名前は記述の一部である。このような名前は例えばエコー時間ＴＥ、繰返し時間ＴＲまたは反転時間ＴＩとすることができる。ワープブロックＷの長さを決定できるには十分なシーケンス時間が存在しなければならない。１シーケンス時間の少なくとも１つの測定は各Ｘブロックで終了しなければならない。例外となるのは１つのサブシーケンス１０１の内部の第１ＸブロックＸであり、そのグローバル時間ｔはシーケンス開始時間Ｔ．３０を介して規定されている。各シーケンス時間測定がさらに３つの機能と関連付けられており、これらの機能は有向グラフＧのグラフ表現からは明らかとならない。これらはまず第一に、グローバル時間軸ｔ上の特定ＸブロックＸでシーケンス時間の測定を開始するか否かを明示するシーケンス時間測定の１つの条件である。シーケンス時間を測定するための他の条件は、グローバル時間軸ｔ上の特定ＸブロックＸでシーケンス時間の測定を停止させるか否かを明示することである。そして最後は、定められたシーケンス時間にインデックスを割り当てることをシーケンスプログラマに可能とする時間インデックス機能である。図６に示すグラジエントエコーサブシーケンスＧＲＥの例では、シーケンス時間としてエコー時間ＴＥと反復時間ＴＲが設けられている。エコー時間ＴＥは常に励起パルス"Excite"からグラジエントエコー"GradEcho"まで測定される。それに対してＴＲは１つの励起パルス"Excite"から次の励起パルスまで測定される。繰返し時間ＴＲの測定は第１励起パルス"Excite"について停止されてはならない。さらに、繰返し時間ＴＲの測定は最後の励起パルス"Excite"について開始されてはならない。
【０１４５】
入口点Ｉは単純にエントリポイント、すなわちサブシーケンス１０２の開始、従って測定シーケンス１００の開始を表す。それとは対照的に出口点Ｏはサブシーケンス１０１もしくは測定シーケンス１００の終了を示す。選択的休止Ｂでもってシーケンスプログラマは、別のサブシーケンス１０１とのインターリーブを明確に許容する可能性を有する。休止Ｂは図６の例において、第１励起パルス"Excite"を例外に各励起パルス"Excite"の前にある。当業者に知られているようなtrue-fisp測定シーケンスＴＲＵＦＩではこのような休止Ｂが設けられていない。なぜならば、定常状態とも称される所要の準定常状態がこれによって破壊されるであろうからである。それゆえに、ＴＲＵＦＩ測定シーケンスには休止Ｂが欠落している。
【０１４６】
パスコントロールＰは有向グラフＧの内部できわめて重要な役割を演じる。パスコントロールＰは、サブシーケンス１０１の内部でＷＸブロックＷＸが実行される順序を規定する。各ＸブロックＸが少なくとも１つの後続要素を有する。ＷＸブロックＷＸが実行されたなら、可能な全後続要素のパスコントロールＰが、任意の順序で、可能な後続要素のうちいずれが実際の後続要素であるのかが質問される。質問されたパスコントロールＰのうち１つのみがこの質問にイエスで答えることができる。パスコントロールＰの内部でサブシーケンスインデックスが点検され変更される。別のすべての機能はローカルであるが、サブシーケンス１０１の内部で経過制御はサブシーケンス１０１全体に妥当するグローバル知識を必要とする。それゆえに、サブシーケンス１０１の内部でＷＸブロックＷＸの正しい順序を確保するために、一般にサブシーケンス１０１の内部ですべてのパスコントロールＰが協動しなければならない。それゆえに、１群のパスコントロールＰを定式化することはシーケンスプログラマにとってきわめて困難な課題と考えられる。
【０１４７】
指摘しておくなら、測定シーケンス１００の有向グラフＧとしての表現は難なくインターリーブループ構造を表現することができる。インターリーブループ構造の古典的定式化とは異なり、有向グラフＧとしての表現はパスコントロールＰによって一層強力である。インターリーブループ構造によって、有向グラフＧとして表現できるような制御構造のそれぞれは１つの測定シーケンス１００のこの形式記述の枠内で定式化することができない。図６に示す例においてこれは例えば、図面に"Always"で示された常時満たされていなければならないパスコントロール、つまり励起パルス"Excite"後に常にグラジエントエコー"GradEcho"が撮影されることを確保するパスコントロールである。図示例のグラジエントエコー状シーケンスＧＲＥは、すべてのグラジエントエコー"GradEcho"がまだ撮影されていない限り、他のグラジエントエコー"GradEcho"を撮影する。最後のグラジエントエコー"GradEcho"が撮影されたなら、サブシーケンスは有向グラフＧに"Finished"で表してある終わらせるためのパスコントロールＰで終了する。
【０１４８】
さらに、サブシーケンス１０２または測定シーケンス１００で再選別機能を実行することができる。可能なこの再選別機能は有向グラフＧのグラフ表現には示されていない。再選別機能の役目は与えられた多数のサブシーケンスインデックスからサブシーケンスインデックスを計算することである。この再選別機能は任意の順序で各ワープブロックＷの前に実行される。不必要な複雑さを避けるために、再選別機能の出力されたインデックスが、排他的にパスコントロールＰによって変更されるインデックスでないことを確保するのが有意義である。図６に示す例のグラジエントエコー状シーケンスＧＲＥではｋ空間ラインと分割インデックスはグラジエントエコーのインデックスから計算される。掃引時に例えば５つのグラジエントエコーが作成され、つまりエコートレインが５つのエコーの長さであるグラジエントエコーシーケンスＧＲＥの内部のグラジエントエコーでは、いずれの群のｋ空間ラインがこれらのエコーのそれぞれについて撮影されるかを確かめておかねばならない。エコー番号から次に、いずれのｋ空間ラインをエンコーディングすべきであるのかを求めることができる。この種の再選別は当業者には十分知られている。同様に、さまざまなエコーへの個々のｋ空間ラインの選択された分配から直接的に生じる縁等の可能な強調をどのように実行すべきかも当業者には知られている。
【０１４９】
次に有向グラフＧの個々の要素の協動を示すために、図６に有向グラフＧとして示したようなグラジエントエコー状シーケンスＧＲＥ用ｋ空間ラインの撮影がステップごとに検討される。有向グラフＧ内の実際の位置はその都度の要素を太く表示することによって示してある。同様に、後続の図ではその都度の位置がグローバル時間軸ｔ上にある。
【０１５０】
図７Ａは有向グラフＧの入口点Ｉでのエントリを示す。このステップではまずサブシーケンス１０１用シーケンス開始時間Ｔ．３０がグローバル時間軸ｔ上で確定される。
【０１５１】
図７Ｂは有向グラフＧ内の他の１ステップであり、常時満たされていなければならないパスコントロール"Always"の後にワープブロック"ToExcite0"に達している。このワープブロック"ToExcite0"は第１励起パルス"Excite"に先行している。
【０１５２】
図７Ｃでは第１励起パルス"Excite"に達しており、第１ｋ空間ライン用にスピンシステムの励起が行われる。
【０１５３】
図７Ｄは、第１励起パルス"Excite"に達してエコー時間ＴＥのシーケンス時間測定が開始されることを示す。これは"Excite"ブロックから出発し、図の下側で有向グラフＧに太く示してある。
【０１５４】
図７Ｅは、励起ブロック"Excite"に達してさらにシーケンス時間の他の測定、つまり繰返し時間ＴＲの測定が開始されることを示す。こうして、励起ブロック"Excite"から出発するすべての時間測定が開始されている。
【０１５５】
図７Ｆでは、常時満たされるべきパスコントロール"Always"が有向グラフＧ内でワープブロック"ToGradEcho "への前進を強いる。それゆえに、常時満たされるべきパスコントロール"Always"が有向グラフＧ内で太く示してある。図の上側部分のグローバル時間軸ｔ上で、Ｘブロック"Excite"の後続要素を発見するためのパスコントロールＰのこの点検は疑問符によってグローバル時間軸ｔに示唆してある。つまり、励起ブロック"Excite"による励起後にグラジエントエコー"GradEcho"が常時強いられる。グラジエントエコー"GradEcho"に達し、つまりグラジエントエコー"GradEcho"を撮影するために受信型Ｘブロックに達すると、シーケンス時間ＴＥの測定が停止される。そのことが図７Ｇで明らかとなる。
【０１５６】
図７Ｈはさらに、常時満たされるべきパスコントロール"Always"後にワープブロック"ToGradEcho "がグラジエントエコー"GradEcho"に先行して実行されることを示す。
【０１５７】
図７ＩではＸブロック"GradEcho"が実行され、これについてグラジエントエコーが撮影される。そのことは有向グラフＧでもグローバル時間軸ｔ上でも認めることができる。ＸブロックＸの実行後、有向グラフＧは等価で並置された２つのパスコントロールＰに達する。これらのパスコントロールＰは一方で、サブシーケンス１０１の終了を示すパスコントロール"Finished"である。さらにこれは、ｋ空間ラインの他の撮影を示すパスコントロールである。このパスコントロールは有向グラフＧに"AnotherScan"で示してある。他のｋ空間ラインを撮影すべきである場合、まず休止Ｂが続き、これにやはりワープブロック"ToExciteN"が続く。Ｎは、このワープブロックが第ｎ励起に先行することを示す。すべてのｋ空間ラインが走査され、つまりすべてのグラジエントエコー"GradEcho"が記録されてはじめて、サブシーケンス１０１が終了し、サブシーケンス１０１を終了させるためのパスコントロール"Finished"が唯一のものとして満たされている。次に有向グラフＧの出口点Ｏに達する。次のｋ空間ライン用の励起パルス"Excite"に達するや、繰返し時間ＴＲのシーケンス時間測定が停止される。これはエコー時間ＴＥの測定とまったく同様に起きる。しかしながら、図の上側部分の時間推移から明らかとなるように繰返し時間ＴＲは１サブシーケンス１０１の内部、従って１つの測定シーケンス１００の内部の２つのスーパーブロック１０２を結合する。
【０１５８】
特別指摘しておくなら、有向グラフＧに表現可能な形式記述もしくは形式化記述を、ＭＲスキャナ４で実行されるべき１つの測定シーケンス１００用に使用すると、有向グラフＧから、決定されるべき多数のパラメータ１１００に至るまで既に完全にパラメータ化された測定シーケンス１００のパラメータ化を抽出することが可能となる。
【０１５９】
図７に関連して上で詳しく示したように、１つのサブシーケンス１０１の内部で、従って１つの測定シーケンス１００の内部でも、個々のＷＸブロックＷＸの相対関係を有向グラフＧから求めることができる。さらに、決定されるべき多数のパラメータ１１００に至るまでサブシーケンス１０１もしくは測定シーケンス１００を完全にパラメータ化するために、１つのサブシーケンス１０１もしくは１つの測定シーケンス１００の相応する有向グラフＧは最小量の所要情報を表現する。特に、有向グラフＧとして表される１つの測定シーケンス１００をグローバル時間軸ｔ上に表現または「ロールアウト」するのに、他のループ構造はもはや必要でない。
【０１６０】
こうして、シーケンスモデルに基づく測定シーケンス１００の表現は、従ってサブシーケンス１０２の表現も、シーケンスプログラマ用の特定用途向けプログラム言語の基礎である。有向グラフＧに与えられた測定シーケンス１００の仕様は、シーケンスプログラマが提供しなければならない所要の最少情報を含む。このシーケンス記述は、まったく普通の仕方で、ソフトウェアを作成するためのビルトシステムによって使用することができる。ビルトシステムとは、原始コードファイルにライブラリを一体化しかつ実行可能なソフトウェアを作成するシステムのことである。さらに、シーケンスに左右されないソフトウェアモジュールが、有向グラフＧとして表される測定シーケンス１００のデータストリームを入力データとして使用することが可能である。こうして、このデータストリームをさまざまな仕方で分析することが可能である。
【０１６１】
これに関連して考えられるソルバー２０００は有向グラフＧから測定シーケンス１００の構造を求め、次に例えば、作成されたシーケンス方程式を考慮して測定シーケンス用タイミング問題を解き、許容されたもしくは好適なタイミング値Ｔ．ｉを求める。ソルバー２０００には以下でなお詳しく言及される。さらに、新規な測定シーケンス１００を有向グラフＧとして直接定式化することが考えられる。さらに、外部ソフトウェアモジュールが有向グラフＧの仕様を読み込んでそれを表現し、またはさまざまなタイミング値Ｔ．ｉおよびコントラスト設定についてファントム像を計算し、好適なタイミング値Ｔ．ｉおよびそのパラメータの選択をＭＲスキャナ４のユーザに容易とすることが考えられる。シーケンスに左右されないソフトウェアモジュール、例えばソルバー２０００等について、図７に示すようにソルバーが予め定められた有向グラフＧをグローバル時間軸ｔ上で展開させ、有向グラフＧから与えられたシーケンス方程式によって有向グラフＧの全タイミング問題を解くことが十分に考えられる。この解はすべてのワープブロックＷおよびすべてのＸブロックＸについて各持続時間を含むことができる。Ｘブロックの持続時間からワープブロックＷの持続時間は暗黙裡に明らかとなる。次にソルバー２０００は求めたタイミング値Ｔ．ｉを好適なサイトで各ブロックに挿入し、次に有向グラフＧを再び展開する。こうしていまや有向グラフＧのすべての性質が仕様されている。すなわち、決定されるべき多数のパラメータ１１００はさしあたり、作成された有向グラフＧから既知でなかったが、いまや具体的値を占めている。
【０１６２】
ＭＲスキャナ４で実行されねばならない測定シーケンス１００に関連してソルバー２０００は以下の如く記述することもできる。ソルバー２０００は一般に、十分に規定されたセットの入力値からＭＲ測定用の全パラメータを求めるソフトウェアモジュールである。十分に規定された入力値のこのようなセットが本発明によれば、有向グラフＧの態様の測定シーケンス１００の形式化記述によって提供される。そのことから、決定されるべき多数のパラメータ１１００用の許容値と一緒にタイミング問題を解くことができ、なお決定されるべきパラメータ１１００が具体的値を占めることになる。これらの具体的値はソルバー２０００によって決定される。ソルバー２０００は付加的に、ＭＲスキャナ４で測定シーケンス１００を実行するために満たされねばならない境界条件２５００をなお考慮する。こうして特に測定シーケンス１００はソルバー２０００によって完全に許容値を占めている。いまや記述または測定シーケンス仕様は任意のプログラム言語に自動的に変換することができる。このプログラム言語は次に例えば磁気共鳴スキャナ４で直接に実行可能、および／またはＭＲスキャナ４に接続された制御ユニット４５で実行可能とすることができる。境界条件２５００は以下の要素を含むことができる：ＭＲ画像用コントラスト設定。これは一般に診断上の問題提起から生じる。なぜならば、特定の診断上の問題提起に答えるために例えばＴ1方向であるからである。そうする代わりに、例えばＴ2重み付け、またはＭＲ画像内の適切な脂肪抑制が可能である。これらのコントラスト設定はエコー時間ＴＥの選択されるべき値、繰返し時間ＴＲ、反転時間ＴＩ等に対する影響を直接有する。これらの事実は当業者には周知である。本発明によればこのようなコントラスト設定は数学問題として、例えばタイミング問題を解くときソルバー２０００によって考慮されねばならない数学的副次条件の態様で、実行と解とのためにソルバー２０００に与えることができる。それに加えて、満たされねばならない境界条件２５００の他の可能性は画像分解能設定である。これには例えば、所要の画像分解能を生じる解剖学的事実が含まれる。例えば患者の前立腺を検査するにはきわめて高い分解能が必要であるが、しかしながらごく小さな目標範囲内でのみ必要でもある。目標範囲は視野または英語でfield of view ＦＯＶとも称される。さらに、検査すべき断層の位置設定が守られねばならない。心臓の検査に適した断層が選択されねばならない。
【０１６３】
さらに、既にスキャナ４のハードウェアの性状からいわゆるハードウェア制約として生じる境界条件２５００がある。これに含まれるのは例えば、傾斜コイルに傾斜電流を供給する電力増幅器の最大出力と、ＭＲスキャナ４を作動保持するのに必要な冷却出力である。例えば冷却出力が少なすぎることからＭＲスキャナ４が過熱されると、持続的作動時に測定シーケンス１００が監視モジュールによって中断され、最初から開始されねばならなくなる。患者を検査することのできない死時間が生じるので、既に経済的理由のみからでもＭＲ測定のこのような中断は望ましくない。さらに、ＭＲスキャナ４のハードウェアの部品が破損する虞がある。他の可能な境界条件２５００の１つは、１つの測定シーケンス１００を実行するのに必要な測定時間を最小にする設定である。これは一方で経済的に動機付けられている。というのも、単位時間当り患者処理量の高まりはＭＲスキャナの費用を一層迅速に償却するからである。しかしさらに、例えば患者が息を止める測定のため最大測定時間を設定する検査もある。さらに、特に測定シーケンスの推移全体にわたっても守られねばならない一連の患者安全設定がある。損傷または被害から患者を保護するための条件から、既に述べたように例えば傾斜の最大勾配急峻度が生じる。さらに、他の患者安全設定は送信された高周波出力が最大値を上まわらないこととすることができる。照射された高周波出力が強すぎると、上で既に検討したように患者が火傷することがある。これらの限界値を守ることは実際には、いかなる出力が既に患者に放出されたのかを一緒に記述することによって例えばノードモデルで実現することができる。このような方法は当業者には周知であり、それゆえにここでは詳しく説明しない。
【０１６４】
本開示に関連して述べたように、ＭＲスキャナ４で実行可能な１つの測定シーケンス１００を形式的に記述するための本発明に係る方法は、１つの測定シーケンス１００の形式記述から出発する１つの測定シーケンス１００を自動的に作成してＭＲスキャナで実行するための本発明に係る方法も、シーケンスプログラマの作業を著しく容易とする。一方で、測定シーケンス１００を完全に記述するのに必要なパラメータの管理は著しく簡素となる。というのも、測定シーケンス１００を決定するパラメータの大部分は有向グラフＧから自動的に求めることができるからである。さらに、決定されるべき多数のパラメータ１１００でもって所要のすべてのパラメータは少なくともプレースホルダーとして既知である。すなわち換言するなら、具体的値を求めることなくパラメータは既知である。つまりプログラマは臨床ルーチンにおいて１つの測定シーケンス１００について多数のパラメータにかかわりあう必要がない。決定されるべき多数のパラメータ１１００の許容値の決定は次にソルバー２０００によって行うことができる。ソルバー２０００は有向グラフＧに形式記述されたような与えられたパラメータおよびそれらの関係から、決定されるべきパラメータ１１００を求め、これらを許容値が占めるようにする。すべてのパラメータが記述されたなら、これらのパラメータを測定シーケンス１００の完全仕様に変換することが当然可能である。従来、許容パラメータ値の算出は時間のかかるプロセスであった。ユーザは測定シーケンスを実行するための多数のパラメータ値を提案する。ユーザのこの入力は従来、試験モジュールによって点検され、特にハードウェア制約および／または傾斜制約が点検される。その際に問題が生じた場合、ＭＲスキャナのユーザはＭＲスキャナ４の窓またはユーザインタフェース３０００の制御素子を介してその旨指摘された。これは例えばモニタ２０５を介して行うことができる。次にユーザの介入が必要であった。これは代表的には新たな１つの測定シーケンス１００についてしばしば必要であった。その限りで、磁気共鳴スキャナ４のユーザと相互に作用し合って許容値を求めることは時としてきわめて時間と努力を必要とした。本発明に係る両方の方法が使用される限り、ユーザの手間は著しく減少する。決定されるべきパラメータ１１００の量は一般に少ない。これらの値は代表的には、例えばエコー時間ＴＥ、繰返し時間ＴＲ等のいわゆるハイレベルパラメータである。従って、ユーザの設定すべきパラメータはユーザにとって直観的に扱わねばならないパラメータである。最後に、パラメータはＭＲ画像のコントラスト特性と直接結合されている。
【０１６５】
図８は本発明の好ましい実施形態によるシステムのブロック線図であり、このシステムは本発明に係る両方の方法を含む。システムの構成要素は実線で互いに結合されており、相互に通信することができる。図８では関与するモジュールを接続された長方形でネットワークが表現されている。ユーザインタフェース３０００を介してユーザとの対話が可能である。ユーザインタフェース３０００は、有向グラフＧを表現するのに適したモニタ２０５を含む。このシステムは、有向グラフＧを受け取るためにグラフ受入インタフェース９１０を含む。グラフはシーケンスモデルによって提供される。選択的に、グラフ受入インタフェース９１０は形式記述装置の入力を受け取ることができる。さらにこのシステムは境界条件インタフェースモジュール９１５を含む。このモジュールはユーザおよび／またはハードウェアによって与えられる境界条件２５００を受け取る。パラメータ化モジュール１００５が有向グラフＧの構造を用いて測定シーケンス１００のパラメータ化を求める。境界条件２５００と決定されるべき多数のパラメータ１１００とからソルバー２０００は１セットのタイミング値Ｔ．ｉを求め、このセットはタイミング問題を解き、かつ決定されるべき多数のパラメータ１１００の許容値を含む。
【０１６６】
ソルバー２０００は当然に、１つの測定シーケンス１００の全パラメータ、例えば選択された断層の内部の２ｍｍの分解能を確定するのに使用することもできよう。ソルバー２０００がパラメータ値用固定バリヤを設定するのでなく、費用機能もしくは刑罰機能と合わせて可変限界を有するパラメータ範囲を設定すると有利であると実証することができた。刑罰機能によって、所定限界からの偏差がどのように深刻に評価されるのかを定式化することができる。ソルバー２０００は次に解を求め、可変限界はソルバー２０００によって、同時に極力僅かな刑罰機能において変更することができる。予め定められた境界条件２５００のもとでこのような解が可能でない場合にのみ、インタフェース３０００を介してＭＲスキャナ４のユーザとの対話が必要である。ユーザは、決定されるべきパラメータ１１００の値および／または境界条件２５００を設定しおよび／または変更する可能性を有する。ソルバー２０００によって求められたパラメータ値から測定シーケンス１００の完全記述が得られる。変換モジュール９９０によって測定シーケンス１００はタイムスライスに変換することができ、これらのタイムスライスは本発明に係るシステムの一部としてのＭＲスキャナ４で実行することができる。
【０１６７】
全体として本発明はＭＲスキャナ４のユーザとの所要の対話の回数を著しく減らす。その限りで、作業がシーケンスプログラマにとって簡素になるだけではない。さらに、ＭＲスキャナ４のユーザの作業も著しく簡素になる。ユーザは本発明でもって診断上の問題提起に集中する時間を多く持つことになる。
【０１６８】
さらに、測定シーケンス１００の選択された形式記述から一連のまったく新しいアプリケーションが得られる。測定シーケンス１００を例えばグラフで記述することも可能である。さらに、有向グラフＧで測定シーケンス１００をほぼ完全にパラメータ化することによって測定シーケンス１００の分析は容易となる。完全シーケンス仕様をプログラム言語に自動的に変換（翻訳）するステップは変換モジュール９９０によって行われ、容易にかつ周知の如くに実現することができる。それゆえに以下では、当業者に知られているようなＦＬＡＳＨシーケンスの仕様がＸＭＬに与えられている。
【０１６９】
2010051804.tif 000010
2010051804.tif 000011
2010051804.tif 000012
2010051804.tif 000013
2010051804.tif 000014
2010051804.tif 000015
2010051804.tif 000016
2010051804.tif 000017
2010051804.tif 000018
【０１７０】
上記ＸＭＬコードは、図６に示した有向グラフＧについてのＦＬＡＳＨシーケンスを記述する。全シーケンス方程式および傾斜モーメント方程式を含む形式記述から、有向グラフＧから各ＸブロックＸのモーメントも求めることができる。例えば以下では原始コードが、ＦＬＡＳＨシーケンスを記述する個々の量についてＣ＋＋で明示される。
【０１７１】
３Ｄ方向の傾斜モーメント、BaseMoment-Delta3D
2010051804.tif 000019
2010051804.tif 000020
【０１７２】
位相エンコーディング方向の傾斜モーメント、Base-MomentDeltaPE
2010051804.tif 000021
2010051804.tif 000022
【０１７３】
傾斜モーメント  励起、BaseMoment-Excite
2010051804.tif 000023
【０１７４】
読取り方向の傾斜モーメント、BaseMoment-ReadOut
2010051804.tif 000024
2010051804.tif 000025
【０１７５】
零次モーメント、BaseMoment-Zero
2010051804.tif 000026
【０１７６】
ＸブロックＸを構成するためのＦＬＡＳＨサブシーケンス原始コード、
励起パルス、Tx-Excite
2010051804.tif 000027
2010051804.tif 000028
【０１７７】
グラジエントエコーの読取り、Rx-GradEcho
2010051804.tif 000029
2010051804.tif 000030
2010051804.tif 000031
【０１７８】
2010051804.tif 000032
ワープブロックＷを構成するためのＦＬＡＳＨサブシーケンス原始コード
第１励起のためのワープブロック"ToExciteO"、Warp-ToExciteO
【０１７９】
ワープブロック"ToExciteN"、Warp-ToExciteN
2010051804.tif 000033
2010051804.tif 000034
【０１８０】
ワープブロック"ToGradEcho"、Warp-ToGradEcho
2010051804.tif 000035
2010051804.tif 000036
【０１８１】
ＦＬＡＳＨサブシーケンス原始コード：パスコントロール
常時満たされるべきパスコントロール、"Always"
2010051804.tif 000037
【０１８２】
パスコントロール「他のスキャン？」、"AnotherScan"
2010051804.tif 000038
2010051804.tif 000039
【０１８３】
終了のためのパスコントロール、"Finished"
2010051804.tif 000040
2010051804.tif 000041
【０１８４】
ＦＬＡＳＨサブシーケンス原始コード：シーケンス時間測定条件
時間測定条件「常時」、SeqTimeCond-Always
2010051804.tif 000042
【０１８５】
時間測定条件「第１スキャンでない」、SeqTimeCond-NotAtFirstScan
2010051804.tif 000043
2010051804.tif 000044
【０１８６】
時間測定条件「最終スキャンでない」、SeqTimeCond-NotAtLastScan
2010051804.tif 000045
【０１８７】
インデックスの初期化、SeqTimeIndex-AlwaysZero
2010051804.tif 000046
【０１８８】
これに関連してなお指摘しておくなら、本発明に係る方法は形式記述の自動変換に基づいて測定シーケンス１００用シーケンス記述を提供することができ、このシーケンス記述はＭＲスキャナ４の実際のハードウェアで直接使用することができる。こうして本発明に係る両方の方法はスムーズに実際のＭＲスキャナ４に挿入することができる。
【符号の説明】
【０１８９】
４  スキャナ
４５  制御ユニット
１００  測定シーケンス
１０１  サブシーケンス
１０２  スーパーブロック
９１０  グラフ受入インタフェース
９１５  境界条件インタフェースモジュール
９９０  変換モジュール
１００５  パラメータ化モジュール
１１００  パラメータ
２０００  ソルバー
２５００  境界条件
３０００  ユーザインタフェース
Ｂ  休止
ＥＴ  受信型
Ｇ  有向グラフ
Ｉ  入口点
Ｋａ  エッジ
Ｏ  出口点
Ｐ  パスコントロール
ＳＴ  送信型
Ｔ．３０  シーケンス開始時間
Ｔ．ｉ  タイミング値
Ｘ  Ｘブロック
Ｗ  ワープブロック
【図１】
2010051804.tif 000047
【図２】
2010051804.tif 000048
【図３】
2010051804.tif 000049
【図４】
2010051804.tif 000050
【図５】
2010051804.tif 000051
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図８】
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