(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の拡散強調傾斜磁場パルスを有する拡散強調セグメントと、投影収集セグメントとを有する第１のプレスキャンの実行により被検体に関する拡散強調プレスキャン投影データを収集し、
前記拡散強調セグメントと前記投影収集セグメントとを有し、前記拡散強調傾斜磁場パルスが停止された第２のプレスキャンの実行により前記被検体に関する参照プレスキャン投影データを収集し、
前記拡散強調プレスキャン投影データと前記参照プレスキャン投影データとを比較して、前記拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響を特徴付ける渦電流パラメータを決定し、
前記被検体に関する画像データをメインスキャンの実行により収集し、
前記収集された画像データを使って前記被検体に関する画像を発生する方法であって、
前記第１、第２のプレスキャンは前記メインスキャンの直前に実行され、
前記拡散強調セグメントと画像収集セグメントとを有するメインスキャンを前記渦電流パラメータに基づいて調整するものであり、
前記第１のプレスキャン内の投影収集セグメントに含まれる拡散強調傾斜磁場パルスの印加方向と、前記メインスキャン内の投影収集セグメントに含まれる拡散強調傾斜磁場パルスの印加方向とは等価であることを特徴とする拡散磁気共鳴イメージング（ＤＭＲＩ）方法。
【請求項２】
前記メインスキャンは、前記メインスキャン内の拡散強調セグメントに含まれる複数の拡散強調傾斜磁場パルスの方向と振幅との少なくとも一方が変化されながら、繰り返されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記メインスキャンは、前記メインスキャン内の拡散強調セグメントに含まれる複数の拡散強調傾斜磁場パルスの方向と振幅との少なくとも一方が変化されながら、Ｍ回繰り返され、
前記Ｍ回繰り返される前記メインスキャンを一ブロックとして、前記ブロックがＮ回繰り返されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記投影収集セグメントには位相エンコード傾斜磁場パルスがないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記投影収集セグメントにはスライスエンコード傾斜磁場パルスがないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記渦電流パラメータには、傾斜磁場モーメント（ΔＭＥ）と、傾斜磁場オフセット（ΔＧＥ）と、周波数シフト（ΔｆＥ）とが含まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記傾斜磁場モーメント（ΔＭＥ）は、前記参照プレスキャン投影データに対する前記拡散強調プレスキャン投影データのエコー中心のずれと、読み出し傾斜磁場の強度とから求められることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記傾斜磁場オフセット（ΔＧＥ）は、読み出し傾斜磁場の強度と、拡大率から１を引いた値とから求められることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記周波数シフト（ΔｆＥ）は、読み出しサンプリングの帯域幅と、前記投影プロファイル長に対する投影シフトの比とから求められることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記メインスキャンを調整するために、次の式に示す補償傾斜磁場調整モーメント（ΔＭｃｏｍｐ）を導入し、なおＴｐｅａｋは収集ウインドウの始点からエコー信号の予測ピーク位置までの時間間隔であり、
【数１】
0005594709.tif 000015
前記画像データの読み出し期間中に次の式に示す補償傾斜磁場オフセット（ΔＧｒｏ）を導入し、
【数２】
0005594709.tif 000016
前記画像データの読み出し期間中に次の式に示す受信周波数オフセット（Δｆｒｏ）を導入する
【数３】
0005594709.tif 000017
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
静磁場磁石と、
直交傾斜磁場を発生する複数の傾斜磁場コイルと、
ＲＦパルスシーケンスを発生するとともに、被検体からのＲＦ共鳴信号を収集するための少なくとも一つのＲＦコイルと、
前記傾斜磁場コイルと前記ＲＦコイルとを制御してパルスシーケンスを実行するパルスシーケンスコントローラと、
前記パルスシーケンスコントローラを制御するプログラマブルプロセッサとを具備し、
前記パルスシーケンスコントローラは、
方向と振幅との少なくとも一方が異なる複数の拡散強調傾斜磁場パルスを有する拡散強調セグメントと、投影収集セグメントとを有する第１のプレスキャンの実行により被検体に関する拡散強調プレスキャン投影データを収集し、
前記拡散強調セグメントと前記投影収集セグメントとを有し、前記拡散強調傾斜磁場パルスが停止された第２のプレスキャンの実行により前記被検体に関する参照プレスキャン投影データを収集し、
前記拡散強調セグメントと画像収集セグメントとを有するメインスキャンを実行して前記被検体に関する画像データを収集し、
前記プログラマブルプロセッサは、前記拡散強調プレスキャン投影データと前記参照プレスキャン投影データとを比較して、前記拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響を特徴付ける渦電流パラメータを決定し、
前記メインスキャンを前記渦電流パラメータに基づいて調整し、
前記収集された画像データを使って前記被検体に関する画像を発生するものであり、
前記第１、第２のプレスキャンは前記メインスキャンの直前に実行され、
前記メインスキャン内の拡散強調傾斜磁場パルスの方向及び振幅が前記渦電流パラメータに基づいて調整されるものであり、
前記第１のプレスキャン内の投影収集セグメントに含まれる拡散強調傾斜磁場パルスの印加方向と、前記メインスキャン内の投影収集セグメントに含まれる拡散強調傾斜磁場パルスの印加方向とは等価であることを特徴とする拡散磁気共鳴イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散磁気共鳴画像の生成に係り、特に渦電流の影響の補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、被検体を画像化するために、強い静磁場とラジオ周波数（ＲＦ）と時間変動する傾斜磁場とを用いる。これらの磁場は、被検体の分子中の核スピンに歳差運動を起こす。核スピン、例えば水分子中の水素原子核は、静磁場、ＲＦ磁場、傾斜磁場に対して決まった挙動を示す。例えば、傾斜磁場（被検体周囲の３つの直交コイルにより生成される）は核スピンに空間的なエンコードを与える。歳差運動をしている核スピンは、ＲＦ信号を発生する。ＲＦ信号は、ＭＲＩシステムに検出され、解析され、それにより被検体の画像が再構成される。
【０００３】
磁気共鳴画像を得る多くの技法が開発された。これらの技法は様々な傾斜磁場パルスやＲＦパルスを核スピンに印加して、所望の撮影時間、画像コントラスト、解像度、及び他の画像特徴を実現する。使用頻度が増大している２つの似通った技法があり、拡散強調イメージング（拡散強調Ｉ）と、拡散テンソルイメージング（ＤＴＩ）である。発明者らは、ここでは、これらを単純拡散ＭＲＩ（ＤＭＲＩ）と称する。
【０００４】
ＤＭＲＩにおいて、パルスシーケンスでは、分子間のランダムな動きの相違にコントラスを付ける。拡散強調傾斜磁場は、被検体の分子の拡散に変化をつけることにより信号差を増強する。信号差は、拡散コントラストを有する画像を発生するのに用いられる。プロトンＭＲＩにおいて、ＤＭＲＩ画像では水分子の拡散の差が反映されている。
【０００５】
ＤＭＲＩの問題は、拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響である。ＤＭＲＩでは、拡散強調傾斜磁場パルスの方向と強度の少なくとも一方を変化させて、測定を行う。ＤＭＲＩシーケンスでは、ＭＲＩハードウエアに渦電流を発生するような高振幅の傾斜磁場が用いられる。これらの渦電流は収集されたＭＲイメージングデータに影響を与えるので不利であり、その結果として、拡散強調傾斜磁場パルスの強度と方向に依存して画像を歪ませる。
【０００６】
拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響を特定する従来の方法は、（１）データ収集後の後処理補正と、（２）ＤＭＲＩシーケンスの修正とに分類される。第１の分類において、画像補正のある方式は、収集された画像データの渦電流アーチファクトを補正するためにそのデータ収集の後に画像データを収集する。幾何学的な補正は、画像の位置合わせ、または渦電流のプレマッピングにより行われる。画像位置合わせによる後処理補正は渦電流の詳細な知識を必要としないにもかかわらず、補正手順の頑強さや品質はアルゴリズムに依存する。さらに、後処理補正は渦電流以外の影響により生じる画像の歪みを受ける。加えて、渦電流は、後処理による補正が困難な信号損失を生じさせる。
【０００７】
第２の分類において、ＤＭＲＩシーケンスは、拡散強調傾斜磁場パルスによる渦電流を低減し、又は画像上で渦電流の影響を小さくするために修正される。渦電流の影響に抗するためにＤＭＲＩシーケンスを修正することは未解決のままである。例えば、二重スピンエコーは渦電流を低減するために用いられた。しかし、二重スピンエコーを発生して渦電流を低減させる代わりに、ＤＭＲＩシーケンスが延長してしまい、またより多くの傾斜磁場のスイッチングが必要になった。さらに、キャリブレーション技術を使って拡散強調傾斜磁場パルスにより生じる渦電流を完全に特徴付ける試みがなされた。ＭＲＩシステムのキャリブレーション情報を使って、ＤＭＲＩシーケンス内の渦電流の影響を予測し、ＤＭＲＩシーケンスを修正して渦電流の影響を無効化し又は低減する。しかし、キャリブレーション情報に基づいて渦電流を特徴付けても、実際のイメージングで用いられるＤＭＲＩシーケンス内で誘導される渦電流を十分予測できない。さらに、渦電流の特徴は、キャリブレーション手続きを実行する時に最も正確であり、ＭＲＩシステムの特徴が変化する時に不正確になる。さらに、拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流は、ＤＭＲＩシーケンスのタイミングやシーケンスイベントの割り込み方法と同様に、傾斜磁場の方向と強度に依存する。従って、ＤＭＲＩシーケンスの間に後処理のキャリブレーションで生じることを予測して渦電流を十分特徴付けることは困難である。
【０００８】
従来の渦電流補正技術（ＤＭＲＩシーケンスの修正）は困難であると言う見解において、ＤＭＲＩシーケンスの拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響を簡単且つ高速に測定し補正することのできるプレスキャン技術の必要性は従来から言われてきたとおりである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、渦電流の影響を簡単且つ高速に測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ＤＭＲＩシーケンスを修正することにより、渦電流の影響、特に拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響を補正する技法が開発された。この技法では、ＤＭＲＩシーケンスの拡散強調セグメントの結果から渦電流の影響に関するパラメータを決定するためにプレスキャンデータを収集する。これらのパラメータは被検体を実際に撮影する際にＤＭＲＩシーケンスを調整するのに用いられる。
【００１１】
本技法の有利な点は、渦電流パラメータを決定するのに用いられる拡散強調セグメントが、ＤＭＲＩシーケンスで用いている拡散強調セグメントと等価であることにある。従って、渦電流パラメータが、ＤＭＲＩシーケンスで発生する実際の渦電流を高精度でモデル化できる。渦電流パラメータを用いてＤＭＲＩシーケンスを修正することにより、渦電流の影響を効果的に低減することができる。
【００１２】
渦電流パラメータを決定するために、プレスキャンデータは、拡散強調及びタイミングが正確に同じＤＭＲＩシーケンスを用いてイメージングの後で収集される。画像データの収集に代えて、プレスキャンデータが拡散強調傾斜磁場パルスと同じ方向にそって単純な投影データとして収集される。プレスキャンによる投影データは処理され、同じ被検体を実際に撮影するときに拡散イメージングシーケンスを修正するのに使われる渦電流パラメータが抽出される。
【００１３】
渦電流補償機能を有する拡散磁気共鳴イメージング（ＤＭＲＩ）方法は、拡散強調セグメントと投影収集セグメントとを有する第１のシーケンスによりプレスキャンデータを収集し、投影データを処理して拡散強調セグメントにより誘導される渦電流の影響を特徴付ける渦電流パラメータを決定し、渦電流パラメータに基づいて第１のシーケンスと同じ拡散強調セグメントと画像収集セグメントを含む第２の拡散イメージングシーケンスを調整し、調整された第２の拡散イメージングシーケンスを使って被検体に関する画像データを収集し、収集された画像データを使って被検体に関する画像を発生する。
【００１４】
渦電流パラメータは、傾斜磁場モーメント（ΔＭＥ）と、傾斜磁場オフセット（ΔＧＥ）と、周波数シフト（ΔｆＥ）とを有する。傾斜磁場モーメント（ΔＭＥ）は、渦電流により誘導された傾斜磁場の画像収集ウインドウにわたる積分である。傾斜磁場オフセット（ΔＧＥ）は、画像収集ウインドウ内での渦電流により誘導される傾斜磁場に含まれる時間依存性のないエラーに寄与するパラメータである。周波数シフト（ΔｆＥ）は、画像収集ウインドウ内での渦電流により誘導される静磁場シフトによる共鳴周波数の変化である。傾斜磁場モーメント（ΔＭＥ）は、拡散強調傾斜磁場パルスによるエコー中心のずれと、読み出し傾斜磁場の強度との積として測定される。傾斜磁場オフセット（ΔＧＥ）は、読み出し傾斜磁場の強度と、拡散強調傾斜磁場パルスにより引き起こされる被検体サイズの相対的な変化との積として測定される。周波数シフト（ΔｆＥ）は、読み出しの帯域幅と、拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される投影中の被検体の相対的なずれとの積として測定される。さらに、ＤＭＲＩシーケンスの調整は、補償傾斜磁場モーメントの導入を含む。
【数７】
0005594709.tif 000002
【００１５】
なおＴｐｅａｋは収集ウインドウの始点からイメージング用のエコー信号の予測ピーク位置までの時間間隔であり、画像収集ウインドウ中に傾斜磁場オフセットを導入する。
【数８】
0005594709.tif 000003
【００１６】
また画像収集ウインドウ中に周波数オフセットを導入する。
【数９】
0005594709.tif 000004
【００１７】
拡散磁気共鳴イメージングシステムは、静磁場磁石と、直交傾斜磁場を発生する複数の傾斜磁場コイルと、ＲＦパルスシーケンスを発生するとともに、被検体からのＲＦ共鳴信号を収集するための少なくとも一つのＲＦコイルと、前記傾斜磁場コイルと前記ＲＦコイルとを制御してパルスシーケンスを実行するパルスシーケンスコントローラと、拡散強調セグメントと投影収集セグメントとを有するプレスキャンシーケンスで投影データを収集するためのプログラムにより前記パルスシーケンスコントローラを制御するプログラマブルプロセッサとを具備し、前記プログラマブルプロセッサは、プレスキャン投影データから前記拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響を特徴付ける渦電流パラメータを決定し、前記プログラマブルプロセッサは、拡散強調セグメントと画像収集セグメントとを有する第２のシーケンスを調整し、前記プログラマブルプロセッサは、前記調整された第２のシーケンスを実行して拡散強調画像データを収集し、前記収集された拡散強調画像データを処理して画像を発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示すように、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムは、典型的には、静磁場（Ｂ０）を発生する大きな磁石１０と、直交３軸座標系において空間的に変化する傾斜磁場（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）を発生する傾斜磁場コイル１４と、被検体の対象原子核に対してＲＦ信号を送受信するＲＦコイル１５、１６とを有する。ＲＦコイル１５、１６は、単一のコイルを構成しても良いし、別々のコイルでも良いし、各々がＲＦコイルアレイを構成してもよい。被検体１３は、寝台１２上に載置される。被検体の一部分は、磁石１０とコイル１４、１５、１６の中の撮影空間１１内に配置される。撮影空間１１は、撮影視野ＦＯＶと称される。
【００１９】
ＭＲＩデータを収集するために、ＭＲＩシステムは、ワークステーションコンピュータ２４等のプログラマブルプロセッサ１９の制御下にあるＭＲＩパルスシーケンスコントローラ１７、１９を使って磁場傾斜とＲＦ章動パルスを発生させる。さらに、プロセッサ１９は、傾斜磁場アンプ２０、ＲＦソース２１、ＲＦアンプ２２、ＲＦ受信増幅回路２５を制御する。ＭＲ信号回路（ＲＦ発生回路、受信増幅回路２２、２５）は、シールドされたＭＲシステムガントリ内に配置されたＲＦコイル１５、１６を介してＭＲ信号を受信する。受信されたＭＲのＲＦエコー信号レスポンスは、デジタイザ２３によりディジタル化され、プロセッサ１９に送られる。プロセッサ１９は、プロセッサアレイ又はそれと同様の画像処理部と、ＭＲ信号データの収集やその処理の制御、またコントロールワークステーションコンピュータ２４の表示端末に画像を表示するための複数のプログラムが選択的に使用可能に書き込まれたコンピュータプログラム記憶媒体とを有する。ＭＲシステムのコントロールワークステーションコンピュータは、適当なキーボード、タッチスクリーン、操作者が操作できる他の入力デバイスを有する。画像はフィルムに直接記録され、電気的に記憶され、または適当な媒体に印刷機で印刷される。
【００２０】
図２は、ＭＲＩ分野の当業者によく知られた一般的な拡散磁気共鳴イメージング（ＤＭＲＩ）シーケンス３０を示している。説明の便宜上、ＤＭＲＩシーケンス３０を、拡散強調セグメント（ＤＷ）３２と、イメージングセグメント（Ｉ）３４とに分割する。ＤＷセグメント３２は、Stejskal-Tannerのスピンエコー３６、二重のスピンエコー３８、スティミュレーテッドエコー４０のような従来同様のＤＷシーケンスでよい。その中で、ＲＦシーケンスは拡散強調傾斜磁場パルス（Ｇ）４２、４３、４５とともに印加される。従来のＤＷシーケンスは、次の文献に開示されている。
【００２１】
J.CHEM.PHYS発行の「MAGNETIC RESONANCE MEDICINE」の第42版の288-292頁(1965)のStejskal EO, Tanner JE著”Spin Diffusion Measurements: Spin Echoes in the Presence of a Time-Dependent Field Gradient”  
J.CHEM.PHYS発行の「MAGNETIC RESONANCE MEDICINE」の第49版の177-182頁のReese TG, Heid O, Weisskoff RM, Wedeen VJ.著“Reduction of Eddy-Current-Induced Distortion in Diffusion MRI Using a Twice-Refocused Spin Echo”  
J. CHEM. PHYS.発行の「MAGNETIC RESONANCE MEDICINE」の第52版の2523-2526頁のTanner TE著“Use of Stimulated Echo in NMR Diffusion Studies”
例えば、スピンエコー３６のＤＷ部分は、９０°および１８０°のＲＦパルスを有している。各ＲＦパルスはＤＷ傾斜磁場パルス（Ｇ）により連続する。ＤＷセグメントは様々な態様がある。図２にはその一例を示している。他の例の二重スピンエコーＲＦシーケンス３８は、９０°ＲＦパルスと一対の１８０°ＲＦパルスを有する。各１８０°ＲＦパルスは一対の極性の異なるＤＷ傾斜磁場パルス４３に囲まれている。また周知のように、スティミュレーテッドエコーＲＦシーケンス４０は、３つのＲＦパルスと、第１、第３のＲＦパルスの後に発生される一対のＤＷパルス４５を有する。これらのＤＷ傾斜磁場パルス４２、４３、４５のフロー補償バージョンは周知である。これら３つの例は、ＭＲＩ分野の当業者に周知で最も単純な例である。
【００２２】
イメージングシーケンス３４はＤＷシーケンス３２により発生するＲＦ信号を収集する。位相エンコード傾斜磁場パルス４４を徐々に増加させながら被検体に印加し、周波数エンコードのために読み出し傾斜磁場パルス４６を印加するスピンラップ法のような標準的なフーリエ法がイメージングに使われる。それに代えて、エコープラナー（ＥＰＩ）法のようなシングルショットイメージング法を信号収集に用いても良い。エコープラナー法では、一連のブリップ（極短のパルス形状）された位相エンコード傾斜磁場パルス５０と、交番する読み出し傾斜磁場パルス４８とが信号収集に用いられる。他のＭＲ信号発生方法を用いても良い。例えば、  
ラインスキャニング；LE Crooks, JC Hoenninger, III, M Arakawa著の”Method and Apparatus for Rapid NMR Imaging of Nuclear Densities within an Object”米国特許4,318,043 (1982)  
放射状スキャニング（a.k.a. back-projection)；P Lauterbur著の”Image Formation by Induced Local Interactions: Examples Employing Nuclear Magnetic Resonance”, 雑誌Natureの242版の190頁(1973)  
ハイブリッド（プロペラスキャニング）；JG Pipe, VG Farthing, KP Forbes著の”Multishot Diffusion-Weighted FSE Using PROPELLER MRI”, 「MAGNETIC RESONANCE MEDICINE」の第47版、42-52頁(2002)
拡散強調傾斜磁場パルスは、分子拡散に依存する画像コントラスト以外においては、イメージング工程には影響しない。しかし、拡散強調セグメントは強度と方向が高速で変化する強い傾斜磁場パルスを有しているので、渦電流が生じる。ＤＷ傾斜磁場により誘導される渦電流を原因として、拡散強調セグメント３２の傾斜磁場の総モーメントは、イメージングセグメント３４の前にゼロに戻らない。拡散強調期間の核スピンが経験するゼロでない傾斜磁場モーメントは信号分散を起こし、残存する傾斜磁場モーメントがイメージング期間中にリフォーカスしないで結果としてデータ信号損失を生じさせる。また、イメージングセグメントのデータ収集ウインドウで残存するＤＷ誘導の傾斜磁場と静磁場シフトは収集画像を幾何学的に歪ませる。
【００２３】
図３は、拡散強調シーケンス３２に因る渦電流効果の特徴を表している。拡散強調５１がないとき（ＤＷ傾斜磁場がないとき）、ブロック５２に示すように、イメージングセグメント３４に影響する渦電流は誘導されない。拡散強調（ＤＷ）セグメント３２により渦電流が生じる。その影響は、傾斜磁場モーメント（ΔＭＥ）と傾斜磁場オフセット（ΔＧＥ）と周波数シフト（ΔｆＥ）のようなＤＷ渦電流パラメータ５４により特徴付けることができる。
【００２４】
ＤＷで誘導された渦電流の影響を補償するためのＤＭＲＩシーケンス３２、３４を調整する技法が開示されている。ＤＭＲＩシーケンスの調整は、渦電流パラメータに基づいて求められる。
【００２５】
ＤＷ渦電流パラメータ５４は、ＤＷセグメント３２を有するプリスキャンシーケンスを用いて求められる。プリスキャンシーケンスは、イメージングセグメント３４が拡散強調方向と同じ投影方向の単純投影収集セグメントに置き換わる以外は、イメージングのためのＤＭＲＩシーケンス３０と同じである。投影収集とそれに関連するディジタル化の期間と開始時間は、イメージングセグメント３４のそれと同じである。プリスキャンシーケンスのタイミングは、ＤＭＲＩシーケンス３０のそれと同一である。さらに、ＤＷ傾斜磁場を印加しないで収集した投影データが測定され、参照される。
【００２６】
図４は、渦電流パラメータ測定のためのプリスキャシーケンス５６を示している。図４は拡散強調セグメント５８にスピンエコーを用いた例を示している。実際のプリスキャンシーケンスは、渦電流補償の調整を除き、イメージングに用いるＤＭＲＩシーケンス３０を完全に同一のＤＷセグメントを用いる。２つのプリスキャン測定は、プリスキャンシーケンスとして実行される。第１の測定シーケンス（測定１）は拡散強調傾斜磁場を印加しないで行われる。第２の測定シーケンス（測定２）は拡散強調傾斜磁場６０を印加して行われる。
【００２７】
プリスキャンシーケンス５６は投影セグメント６２を有する。投影セグメント６２の間、投影エコー信号６４が、ＤＷセグメント５８の拡散強調傾斜磁場６０を同じ方向にそって周波数エンコード傾斜磁場６６とともに収集される。
【００２８】
多くの場合、ＤＭＲＩシーケンス３０は拡散強調が相違する複数の画像データセットを収集する。拡散強調が相違するデータの収集は、典型的には、次のＡ，Ｂ，Ｃの３つのモードの一つに割り当てられる。
【００２９】
Ａ．シーケンシャル収集：複数のＤＷデータセットが、次々と収集される。複数のＤＷデータセットは(DW１,I１)Ｎ, (DW２,I２)Ｎ,・・・,(DWＭ,IＭ)Ｎと表記する。Ｎは、画像エンコードと信号平均化に必要な繰り返し回数である。ＭはＤＷ収集の回数を示している。例えば２次元のスライス数が１０で、ＤＷセット数が６、位相得コンコードステップが２５６、信号平均化数が２であるとき、Ｎ＝５１２０（１０スライス×２５６エンコードステップ数×２平均化数）、Ｍ＝６になる。
【００３０】
Ｂ．単一の割り込み収集：複数のＤＷデータセットが単一の大きな収集ブロックに割り込まれる。｛(DW１,I１), (DW２,I２),・・・,(DWＭ,IＭ)｝Ｎと表記する。
【００３１】
Ｃ．複数の割り込み収集：複数のＤＷデータセットが幾つかの収集ブロックに分けられる。各ブロックは、単一のＤＷデータセット又は多数の割り込みＤＷセットを有する。｛(DW１,I１), (DW２,I２),・・・(DWｍ１,Im1)｝Ｎ、｛(DWｍ１＋１,Im1＋１)、(DWｍ１＋２,Im1＋２)、・・・(DWｍ１＋ｍ２,Im1＋ｍ２)｝Ｎ、｛(DWＭ−ＭＬ＋１,IＭ−ＭＬ＋１)、(DWＭ−ＭＬ＋２,IＭ−ＭＬ＋２)、・・・(DWＭ,IＭ)｝Ｎと表記する。ｍ１，ｍ２，ｍｌは各割り込みブロックの内のＤＷ収集数であり、ＭはＤＷ収の総数、Ｌは割り込みブロック数である。
【００３２】
ＤＷで誘導される渦電流の特徴は、上述の割り込みモードごとの収集データの割り込み法に依存するので、対応するプリスキャンモードがある。上述の３つのイメージングモードに対応する３つのプリスキャンモードＡ，Ｂ，Ｃは次の通りである。
【００３３】
Ａ．シーケンシャル投影測定：各ＤＷ状態（ＤＷ（１からＭ））に関して、まず定常状態が投影スキャンに続くダミーステップにより設けられ、投影測定が収集される。ダミースキャンは、同じ傾斜磁場パルスで同じＲＦパルスで実行されるが、データは収集されない。投影スキャンは図４に示す方法で実行される。このモードの投影測定の全シーケンスは、次の通りである。
【数１０】
0005594709.tif 000005
【００３４】
なお、ＯＦＦは、ＤＷ傾斜磁場のない第１の測定シーケンスを表している。Ｐ0は、参照投影データを収集するための投影セグメントである。Ｗは、投影セグメントと同じ継続時間を有するダミーステップの待ち期間を示している。Ｄｕｍは、定常状態を形成するダミーステップ数を表している。ＮＰは、投影データ収集に必要な繰り返し数を表している。ＮＰは、信号平均化数と同じである。
【００３５】
Ｂ．単一の割り込まれた投影測定：ダミーステップは、投影測定に続いて定常状態を形成するために割り込まれるＤＷ傾斜磁場とともに実行される。単一の投影が、割り込みブロック内のＤＷ状態に関して測定される。模範的な一連のＤＷのないスキャニング、定常状態を得るためのダミーステップ、単一の測定ブロックの中に割り込まれる一連のＤＷ投影測定は、次の通りである。
【数１１】
0005594709.tif 000006
【００３６】
Ｃ．複数の割り込み投影測定：各割り込みブロックに関して、上述の投影モードＢに類似する測定が実行される。模範的な一連の第１のＤＷのないスキャニング、複数のダミーステップを有する割り込み複数のブロック、投影測定は、次の通りである。
【数１２】
0005594709.tif 000007
【００３７】
上述の投影プリスキャン測定の終わりに終期において、画像収集に関係のある各ＤＷ渦電流の状態は、投影データ（Ｐi）と共通の参照投影データ（Ｐ0）との状態に関連している。投影データは以下のように処理され、ＤＭＲＩシーケンスの調整に使われるＤＷ渦電流パラメータを得る。
【００３８】
各ＤＭＲＩシーケンスのＤＷ渦電流パラメータを定量化するために、次の投影データの解析が実行される。各ＤＭＲＩ状態に対応する投影及び参照データ（Ｐi、Ｐ0）を用いて、ＤＷ渦電流パラメータは次のステップにしたがって求められる。
【００３９】
Ａ．参照投影信号のエコー中心に対する投影信号のエコー中心のシフトΔｔをミリ秒単位で特定する。
【００４０】
Ｂ．投影データ及び参照データは例えば、一次元（１Ｄ）フーリエ変換により変換され、投影プロファイルと参照プロファイルが得られる。
【００４１】
Ｃ．参照プロファイルに対する投影プロファイル上での被検体の相対的シフトΔｘが例えば複数ユニットのデータポイント内で求められる。
【００４２】
Ｄ．参照プロファイルと投影プロファイルとの被検体サイズに関する拡大率λが、参照プロファイル上で測定された被検体サイズに対する投影プロファイル上で測定された被検体サイズの比率として求められる。
【００４３】
エコー中心シフトΔｔを求めるために、各投影エコー信号のピーク位置が投影エコー信号の最大値を特定することによりまず特定される。このピーク位置からのごくわずかな中心シフトが線形傾斜(Linear Ramp)法又は２次関数を用いた３点近似法により求められる。
【００４４】
線形傾斜法：エコー信号が事前に特定されたピーク位置に従ってシフトされ、周波数領域に１次元フーリエ変換により変換される。フーリエ変換データの位相は勾配αの線形傾斜に近似される。エコー中心は、次の式に従ってピーク位置と勾配とから求められる。
【数１３】
0005594709.tif 000008
【００４５】
Ｊｐｅａｋは、振幅サーチで求めたピーク位置である。αは、線形近似からラジアン／ポイント上の位相への勾配である。Ｎは収集される投影データのポイント数、Ｃｉは投影信号ｉのエコー中心である。
【００４６】
２次関数を用いた３点近似法：振幅サーチで求めたピーク位置がその両隣とともに次の２次関数に近似される。
【数１４】
0005594709.tif 000009
【００４７】
Ｓは信号振幅、ａは定数、δは振幅サーチで求めたピーク位置からの距離、δｍａｘは２次関数近似によるごくわずかな中心シフトである。エコー中心は次式により求められる。
【数１５】
0005594709.tif 000010
【００４８】
各投影データに関するエコー中心シフトはそのエコー中心位置と参照データのエコー中心位置との差から求められる。
【数１６】
0005594709.tif 000011
【００４９】
Ｃｒｅｆは参照投影データのエコー中心である。
【００５０】
投影シフト（Δｘ）と拡大率（λ）が求められる。投影シフト（Δｘ）と拡大率（λ）は、投影プロファイルと参照プロファイルとの間の相互情報の最大値化により求められる。例えば、Pluim JPW, Maintz JBA, Viergever MA著による“Mutual-Information-Based Registration of Medical Images: A Survey”（IEEE 会報、MEDICAL IMAGINGの22版の986-1004頁）の方法が採用される。
【００５１】
投影シフトと拡大率は次のように求められる。
【００５２】
投影Ｐと参照Ｒの間の相互情報は、次式で計算される。
【数１７】
0005594709.tif 000012
【００５３】
Ｉ（Ｐ，Ｒ）は、投影Ｐと参照Ｒの間の相互情報である。ｑ（ｐ）とｑ（ｒ）は投影Ｐと参照Ｒそれぞれの正規化されたヒストグラムである。ｑ（ｐ，ｒ）は投影Ｐと参照Ｒを合わせたヒストグラムである。
【００５４】
シフトと拡大の範囲は投影に用いられ、シフト及び拡大された投影と参照との間の相互情報が計算される。シフト及び拡大の実際の値は最大相互情報Ｉ（Ｐ，Ｒ）を生じさせるＰとＲの組から得られる。
【００５５】
ＤＷ渦電流パラメータはΔｔ、Δｘ、λから得られる。
【数１８】
0005594709.tif 000013
【００５６】
ＧｒｏとＳＷは、投影収集における読み出し用傾斜磁場の強度と帯域幅である。Ｎは投影プロファイルの総ポイント数である。
【００５７】
ＤＭＲＩシーケンスはＤＷで誘導される渦電流の影響を補償するために改良される。次に示すように、ＤＷ渦電流パラメータによりＤＭＲＩシーケンスが調整される。
【００５８】
Ａ．次のようにＤＭＲＩシーケンスに補償傾斜磁場モーメントを挿入する。
【数１９】
0005594709.tif 000014
【００５９】
なおＴｐｅａｋは収集ウインドウの始点からエコー信号の予測ピーク位置までの時間間隔である。補償傾斜磁場モーメントの実現は従来通りである。実現方法の一つとしては、傾斜磁場パルスを挿入すること、または傾斜磁場パルスの後であって種週ウインドウの前にΔＭｃｏｍｐを生じさせることである。
【００６０】
Ｂ．ＤＭＲＩシーケンスに、読み出しウインドウの期間中に−ΔｆＥの方向とサイズを有する傾斜磁場オフセットを挿入する。
【００６１】
Ｃ．ＤＭＲＩシーケンスの読み出しウインドウの期間中にＲＦ搬送周波数を、−ΔｆＥの量だけオフセットする。
【００６２】
改良されたＤＭＲＩシーケンスにより、渦電流の影響が実質的になくなった同じ被検体に関する画像データを収集する。
【００６３】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１はＭＲＩシステムの概略図。
【図２】図２は拡散磁気共鳴イメージング（ＤＭＲＩ）工程の概略を拡散強調とイメージングとに分割して示す図。
【図３】図３はイメージング工程の拡散強調傾斜磁場パルスにより誘導される渦電流の影響の特徴付けを示す図。
【図４】図４は渦電流パラメータ拡散強調の測定の好適なパルスシーケンスを示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１０…磁石、１４…傾斜磁場コイル、１５、１６…ＲＦコイル、１１…撮影空間、１２…寝台、１３…被検体、１７…傾斜磁場プログラマブルプロセッサ、１８…ＲＦプログラマブルプロセッサ、１９…コンピュータ、２０…傾斜磁場アンプ、２１…ＲＦソース、２２…ＲＦアンプ、２３…デジタイザ、２４…ワークステーション、２５…ＲＦアンプ／検出器。
【図１】
0005594709.tif 000018
【図２】
0005594709.tif 000019
【図３】
0005594709.tif 000020
【図４】
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