(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータで実行される磁気共鳴イメージング方法であって、
画像が形成される対象物の少なくとも一部について、第１の核種及び第２の核種を励起するＲＦ（Radio  Frequency）パルスを印加する初期パルス工程と、
励起された前記第１の核種及び前記第２の核種の内、前記第１の核種を選択的にリフォーカスするＲＦパルスを印加する第１のリフォーカスパルス工程と、
前記第１の核種及び前記第２の核種をリフォーカスするＲＦパルスを印加するとともに傾斜磁場パルスを印加する第２のリフォーカスパルス工程と、
前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルス、及び、前記第２のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによって前記第１の核種から発生したエコー信号のトレインを収集する収集工程と
を含んだことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項２】
前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによって発生したエコー信号は、画像の生成に用いられないことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項３】
前記初期パルス工程によるＲＦパルスの印加と、前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによるエコー信号の発生との間の時間間隔は、その後に発生した、前記第２のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによるエコー信号間の時間間隔に比較して長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項４】
前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されるＲＦパルスは、位相変調されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項５】
前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによって発生したエコー信号、及び、前記第２のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによって発生したエコー信号を含むエコートレインにおけるエコー信号間に、単極の傾斜磁場ＦＩＤ（Free  Induction  Decay）クラッシャーパルスが印加されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項６】
前記第１の核種は水であり、前記第２の核種は脂肪又は脂質であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項７】
前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されるＲＦパルスは、
（ａ）水通過帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満であり、
（ｂ）脂肪阻止帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満である
ように設計されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項８】
前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されるＲＦパルスは、略８ｍｓ持続し、位相変調され、
（ａ）水通過帯域の半幅は、略２．２ｐｐｍであり、
（ｂ）脂肪阻止帯域の半幅は、略２．４ｐｐｍである
ように設計されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項９】
前記第１のリフォーカスパルス工程によるＲＦパルスの印加中に印加される傾斜磁場パルスは無いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１０】
前記第１のリフォーカスパルス工程によるＲＦパルスの印加中、少なくとも１つの傾斜磁場パルスを印加することによって空間選択にすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１１】
ＲＦ送信機と受信機とを備え、
前記ＲＦ送信機は、
画像が形成される対象物の少なくとも一部について、第１の核種及び第２の核種を励起するＲＦパルスを印加する初期パルス印加部と、
励起された前記第１の核種及び前記第２の核種の内、前記第１の核種を選択的にリフォーカスするＲＦパルスを印加する第１のリフォーカスパルス印加部と、
前記第１の核種及び前記第２の核種をリフォーカスするＲＦパルスを印加するとともに傾斜磁場パルスを印加する第２のリフォーカスパルス印加部と、
前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルス、及び、前記第２のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルスによって前記第１の核種から発生したエコー信号のトレインを収集する収集部とを有し、
前記受信機は、
前記エコー信号のトレインを取得し、記憶部に格納する、及び／又は、前記エコー信号のトレインを取得し、取得したエコー信号のトレインを用いて、前記第１の核種の画像を生成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルスによって発生したエコー信号は、画像の生成に用いられないことを特徴とする請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記初期パルス印加部によるＲＦパルスの印加と、前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルスによるエコー信号の発生との間の時間間隔は、その後に発生した、前記第２のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルスによるエコー信号間の時間間隔に比較して長いことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されるＲＦパルスは、位相変調されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルスによって発生したエコー信号、及び、前記第２のリフォーカスパルス印加部によって印加されたＲＦパルスによって発生したエコー信号を含むエコートレインにおけるエコー信号間に、単極の傾斜磁場ＦＩＤ（Free  Induction  Decay）クラッシャーパルスが印加されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
前記第１の核種は水であり、前記第２の核種は脂肪又は脂質であることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されるＲＦパルスは、
（ａ）水通過帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満であり、
（ｂ）脂肪阻止帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満である
ように設計されることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によって印加されるＲＦパルスは、略８ｍｓ持続し、位相変調され、
（ａ）水通過帯域の半幅は、略２．２ｐｐｍであり、
（ｂ）脂肪阻止帯域の半幅は、略２．４ｐｐｍである
ように設計されることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によるＲＦパルスの印加中に印加される傾斜磁場パルスは無いことを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２０】
前記第１のリフォーカスパルス印加部によるＲＦパルスの印加中、少なくとも１つの傾斜磁場パルスを印加することによって空間選択にすることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２１】
画像が形成される対象物の少なくとも一部について、第１のＮＭＲ（Nuclear  Magnetic  Resonance）核種及び第２の核種を励起するＲＦ（Radio  Frequency）パルスを印加する初期パルスステップと、
励起された前記第１の核種及び前記第２の核種の内、前記第１の核種を選択的にリフォーカスするＲＦパルスを印加する第１のリフォーカスパルスステップと、
前記第１の核種及び前記第２の核種をリフォーカスするＲＦパルスを印加するとともに傾斜磁場パルスを印加する第２のリフォーカスパルスステップと、
前記第１のリフォーカスパルスステップによって印加されたＲＦパルス、及び、前記第２のリフォーカスパルスステップによって印加されたＲＦパルスによって前記第１の核種から発生したエコー信号のトレインを収集する収集ステップと
をコンピュータに実行させるための磁気共鳴イメージングプログラム。
【請求項２２】
第１の核種用の通過帯域幅、及び、第２の核種用の阻止帯域幅を規定する設計仕様データを受け付ける受付部と、
前記第１の核種を選択式に励起し、前記第２の核種の励起を回避するスペクトル選択１８０度リフォーカスパルスを計算する計算部と、
計算された前記スペクトル選択１８０度リフォーカスパルスを用いて、ＭＲＩパルスシーケンス全体を規定する規定部と、
規定された前記ＭＲＩパルスシーケンスを、記憶部へ出力する出力部と
を備えた設計装置。
【請求項２３】
前記設計装置は、規定された前記ＭＲＩパルスシーケンスをシミュレートし、前記受付部、前記計算部、及び前記規定部による処理を繰り返すことで、最適化を行うことを特徴とする請求項２２に記載の設計装置。
【請求項２４】
前記第１の核種は水であり、前記第２の核種は脂肪又は脂質であることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の設計装置。
【請求項２５】
前記計算部は、
（ａ）水通過帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満であり、
（ｂ）脂肪阻止帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満である
ように前記スペクトル選択１８０度リフォーカスパルスを計算する請求項２２〜２４のいずれか一つに記載の設計装置。
【請求項２６】
前記計算部は、略８ｍｓ持続し、位相変調され、
（ａ）水通過帯域の半幅は、略２．２ｐｐｍであり、
（ｂ）脂肪阻止帯域の半幅は、略２．４ｐｐｍである
ように前記スペクトル選択１８０度リフォーカスパルスを計算する請求項２２〜２５のいずれか一つに記載の設計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング方法、磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージングプログラム、及び設計装置に関する。
【０００２】
明細書中、いくつかの頭字語及び／又は省略形を用いる。大半が当業者にとって馴染みがあるものであるが、便宜上、一部の頭字語及び／又は省略形を説明する。
ＢＡＳＩＮＧ＝Band  Selective  INversion with  Gradient  dephasing
ＭＥＧＡ＝MEscher  GArwood（著者）（ＢＡＳＩＮＧに非常に近い技術）
ＳＡＲ＝Specific  Absorption  Rate
ＦＳＥ＝Fast  Spin  Echo（一般的なＭＲＩパルスシーケンス）
ＦＡＳＥ＝Fast  Asymmetric  Spin  Echo（ＦＳＥに類似）
ＦＯＶ＝Field  of  View
ＳＮＲ＝Signal-to-Noise  Ratio
Ｂ０＝main  static  magnetic  field（メイン静磁場）
Ｂ１＝transmitted  RF  magnetic  field（送信されたＲＦ磁場）
Ｔ１＝longitudinal  NMR（Nuclear  Magnetic  Resonance）  recovery  time  constant（縦緩和時間）
Ｔ２＝transverse  NMR  decay  time  constant（横緩和時間）
ＴＲ＝repetition  time  between  successive  excitations  for  MRI  imaging  data  acquisition  sequence（連続励起の間の繰り返し時間）
ｐｐｍ＝parts  per  million（百万分の一（周波数オフセット又は周波数偏差を測定する単位））
ＣＨＥＳＳ＝CHEmically  Selective  Suppression
ＳＰＡＩＲ＝SPectral(-ly  selective)  Adiabatic  Inversion  Recovery
ＳＰＩＲ＝SPectral(-ly  selective)  Inversion  Recovery
ＳＴＩＲ＝Short  Tau  Inversion  Recovery
ＰＡＳＴＡ＝Polarity  Alternated  Spectral  and  spatial  Acquisition（励起パルス及びリフォーカスパルスは反対の勾配極性を有する）
ＤＩＥＴ＝Dual  Interval  Echo  Train（初期エコートレイン間隔は、繰り返されたエコートレイン間隔より長い）
ＷＦＯＰ＝Water-Fat  Opposed  Phase 
ＩＤＥＡＬ＝Ｄｉｘｏｎ脂肪抑制方法の製造業者の企業名
【０００３】
磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩ（Magnetic  Resonance  Imaging））における脂肪（fat、lipid）抑制は、対象組織を脂肪信号が覆い隠す領域において良好な画像品質を達成するために重要である。水と脂肪との間の化学シフト相違（４．６７ｐｐｍ  ｖ．〜１．３ｐｐｍ）を利用するように設計された技術がいくつか存在する。ＣＨＥＳＳ（スペクトル選択飽和）及びＰＡＳＴＡ（水信号のみにリフォーカスパルスを印加する交互極性スライス選択傾斜磁場）を含む。
【０００４】
別の一群の技術は、化学シフト相違（Ｄｉｘｏｎ、ＩＤＥＡＬ、ＷＦＯＰ）による横磁化の相展開を使用して、水を脂肪から分離する。やや関連があるのは、水を選択式に励起し脂肪を排除するスペクトル空間二項ＲＦパルスである。他の技術は、脂肪のより短いＴ１（〜２５０ｍｓ  ｖ．〜１０００ｍｓ水）を利用して、脂肪信号を無効にする（ＳＴＩＲ、ＳＰＩＲ、ＳＰＡＩＲ）。更に他の技術は、脂肪の短いＴ２及びＪ変調を使用し、不規則なエコー間隔を使用して、脂肪を弱化する（ＤＩＥＴ）。
【０００５】
上記に明らかにされた脂肪化学シフト及びＴ１の値は、脂肪の優勢メチレン（ＣＨ2）成分用に挙げられる。しかし、メチル基（ＣＨ3）及びカルボニルへの近接又は二重結合によってシフトされるＣＨ2陽子等の他の脂肪成分もまた存在する。加えて、５．３ｐｐｍで（すなわち、０．０ｐｐｍと規定されたテトラメチルシラン（ＴＭＳ）標準と比較して）オレフィン陽子があるが、これらは、いずれの化学シフト系技術が除去するには水に近すぎる（例えば、４．７ｐｐｍの水は５．３ｐｐｍのオレフィン陽子から０．６ｐｐｍしか離れていない）。したがって、脂肪Ｔ１は、何百ミリ秒を超える範囲であり得、化学シフトは１．５ｐｐｍを超える範囲であり得る。更なる検討のためには、非特許文献１を参照のこと。加えて、臨床ＭＲ実験において、Ｂ１及びＢ０両方の均一性は、ＦＯＶに対して不均一であり得る。特に、高磁場（例えば３Ｔ）で、範囲は、局所生体構造に依存して、Ｂ１では±４０％、且つ、Ｂ０では何百ヘルツほど大きくあり得る。
【０００６】
各脂肪抑制技術は、Ｂ１及びＢ０均一性、及びシーケンス制約が与えられた特定のアプリケーションに対する利点及び欠点を有する。一般的な利点及び欠点は、図８の表に要約される。
【０００７】
スペクトロスコピーにおけるＢＡＳＩＮＧ／ＭＥＧＡ技術は、最小のシーケンス制約で、良好なＴ１非感受性、Ｂ１非感受性、時間効率、及び化学シフトロバストを提供する。しかし、その元々のスペクトロスコピーを明示してイメージングするためにこの技術を使用することが（脂肪を反転し対立傾斜磁場でその信号をクラッシュし、一方、水にはリフォーカスを当てない）、非常に長い第１のエコーを生成する。さらに、この技術に典型的に使用されるＲＦパルスの設計は、オフセット周波数の作用に応じて、影響を受けないままであると思われるスピンの位相を変えることができる。したがって、水共鳴の幅にわたって均一な位相プロファイルを生成するために、これらのＲＦパルスの整合した対を加えて位相変化を解くことが必要である。
【０００８】
例えば、引用されるＢｌｏｃｋらの文書には、選択式に水を励起し脂肪を排除するためにスペクトル空間二項ＲＦパルスを使用する例が記載されている。
【０００９】
ＭＲスペクトロスコピーでは、ＢＡＳＩＮＧ及びＭＥＧＡ技術を使用して、スペクトルから水及び／又は脂肪を変更する。これらの技術は、水及び／又は脂質の共鳴を反転し、対象代謝物（１．９〜３．６ｐｐｍ）をそのままにするスペクトル選択１８０度ＲＦパルス（例えば、図２参照）を含むことによって、作用する。一対の交互極性Ｇx又はＧy傾斜磁場クラッシャーが各スペクトル選択ＲＦパルス（例えば、図２に示されるように）を取り囲み、反転した磁化のみを役に立たなくする。これらの技術は、横方向磁化に作用するため、本質的にＴ１感度が悪い。
【００１０】
マルチスライスイメージング用の狭帯域ＲＦ励起パルスの設計もまた既知である。例えば、非特許文献２２を参照のこと。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】Ｊｅｎｓｅｎら、米国特許第５，１４２，２３１号公報
【特許文献２】Ｍｉｙａｚａｋｉら、米国特許第６，３２０，３７７号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｋｕｒｏｄａら著、「脂肪の化学シフト選択抑制の最適化（Optimization of Chemical Shift Selective Suppression of Fat）」Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．１９９７年、４０巻、ｐ．５０５〜５１０
【非特許文献２】Ｄｉｘｏｎ著、「簡略陽子分光イメージング（Simple proton spectroscopic imaging）」、ラジオグラフィー誌、１９８４年、１５３巻、ｐ．１８９〜１９４
【非特許文献３】Ｂｙｄｄｅｒら著、「短Ｔ１反転回復シーケンス−腹部のＭＲイメージングへのアプローチ（The Short T1 Inversion Recovery Sequence - An Approach to MR Imaging of the Abdomen）」、Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｉｍａｇｉｎｇ、１９８５年、３巻、ｐ．２５１〜２５４
【非特許文献４】Ｙｅｕｎｇら著、「磁場不均一性をその場所で訂正することによる真の脂肪及び水の画像の分離（Separation of true fat and water images by correcting magnetic field inhomogeneity in situ）」、ラジオグラフィー誌、１９８６年、１５９巻、ｐ．７８３〜７８６
【非特許文献５】Ｍｅｙｅｒら著、「同時空間及びスペクトル選択励起（Simultaneous spatial and spectral selective excitation）」、Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｍｅｄ．、１９９０年、１５巻、ｐ．２８７〜３０４
【非特許文献６】Ｇｌｏｖｅｒ著、「水及び脂肪陽子用マルチポイントＤｉｘｏｎ技術及び感受性イメージング（Multipoint Dixon technique for water and fat proton and susceptibility imaging）」、Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｉｍａｇ．、１９９１年、Ｉ：ｐ．５２１〜５３０
【非特許文献７】Ｇｌｏｖｅｒら著、「Ｂ0不均一訂正を備えた真の水／脂肪を分解するための３点Ｄｉｘｏｎ技術（Three-point Dixon technique for true water/fat decomposition with B0inhomogeneity correction）」、Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｍｅｄ．、１９９１年、１８巻、ｐ．３７１〜３８３
【非特許文献８】Ｋａｎａｚａｗａら著、「急速スピンエコーイメージングのコントラストナチュラリゼーション：場不均一のない脂肪減少技術（Contrast naturalization of fast spin echo imaging:  A fat reduction technique free from field inhomogeneity）」、ＰＲＯＣ．、ＳＭＲ、２nd  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ、サンフランシスコ、１９９４年、ｐ．４７４
【非特許文献９】Ｂｕｔｔｓら著、「二重エコーＤＩＥＴ急速スピンエコーイメージング（Dual echo DIET fast spin echo imaging）」、ＰＲＯＣ．、ＳＭＲ、３rd  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ、ニース、１９９５年、ｐ．６５１
【非特許文献１０】Ｍｉｙａｚａｋｉら著、「極性変化スペクトル及び空間選択獲得技術（A polarity altered spectral and spatial selective acquisition technique）」、ＰＲＯＣ．、ＳＭＲ、３rd  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ、ニース、１９９５年、ｐ．６５７
【非特許文献１１】Ｋａｎａｚａｗａら著、「ＤＩＥＴ−ＰＡＳＴＡを使用する新規脂肪抑制急速スピンエコー技術（A new fat-suppressed fast spin echo technique using DIET-PASTA）」、ＰＲＯＣ．、ＩＳＭＲＭ、４th  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ、ニューヨーク、１９９６年、ｐ．１５４７
【非特許文献１２】Ｍｅｓｃｈｅｒら著、「選択エコーディフェーズを使用する水抑制（Water suppression using selective echo dephasing）」、ＰＲＯＣ．、ＩＳＭＲＭ、４th  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ、ニューヨーク、１９９６年、ｐ．３８４
【非特許文献１３】Ｍｅｓｃｈｅｒら著、「選択エコーディフェーズを使用する溶媒抑制（Solvent suppression using selective echo dephasing）」、Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．、シリーズＡ、１９９６年、１２３巻、ｐ．２２６〜２２９
【非特許文献１４】Ｂｌｏｃｋら著、「補正済スペクトル空間パルスを備えた一貫した脂肪抑制（Consistent fat suppression with compensated spectral-spatial pulses）」、Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．１９９７年、３８巻、ｐ．１９８〜２０６
【非特許文献１５】Ｓｔａｒ−Ｌａｃｋら著、「勾配ディフェーズ（ＢＡＳＩＮＧ）を備えたＲＦ帯選択反転を使用する３Ｄ  ＰＲＥＳＳ  ＣＳＩ用の改良された水及び脂肪抑制（Improved water and lipid suppression for 3D PRESS CSI using RF band selective inversion with gradient dephasing (BASING)）」、Ｍａｇ．Ｒｅｓ．、Ｍｅｄ．、１９９７年、３８巻、ｐ．３１１〜３２１
【非特許文献１６】Ｓｃｈｉｃｋ著、「簡単で新タイプのスペクトル空間励起を使用する同時高選択ＭＲ水及び脂肪イメージング（Simultaneous highly selective MR water and fat imaging using a simple new type of spectral-spatial excitation）」、Ｍａｇ．Ｒｅｓ．、Ｍｅｄ．、１９９８年、４０巻、ｐ．１９４〜２０２
【非特許文献１７】Ｍａら著、「効率的な急速スピンエコーＤｉｘｏｎイメージングのための方法（Method for efficient fast spin echo Dixon imaging）」、Ｍａｇ．Ｒｅｓ．、Ｍｅｄ．、２００２年、４８巻、ｐ．１０２１〜１０２７
【非特許文献１８】Ｒｅｅｄｅｒら著、「エコー非対称及び最小二乗概算（ＩＤＥＡＬ）を備えた水及び脂肪の反復分解：急速スピンエコーイメージングを備えたアプリケーション（Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL):  application with fast spin-echo imaging）」、Ｍａｇ．Ｒｅｓ．、Ｍｅｄ．、２００５年、５４巻、ｐ．６３６〜６４４
【非特許文献１９】Ｒｅｅｄｅｒら著、「ＩＤＥＡＬ勾配エコーイメージングを備えた水−脂肪分離（Water-fat separation with IDEAL gradient-echo imaging）」、Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｉｍａｇ．、２００７年、２５巻、ｐ．６４４〜６５２
【非特許文献２０】Ｌａｕｅｎｓｔｅｉｎら著、「Ｔ２加重腹部ＭＲイメージング用に最適化された反転回復脂肪抑制技術の評価（Evaluation of optimized inversion-recovery fat-suppression techniques for T2-weighted abdominal MR imaging）」、Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｉｍａｇ．、２００８年、２７巻、ｐ．１４４８〜１４５４
【非特許文献２１】Ｂｌｅｙら著、「脂肪及び水磁気共鳴イメージング（Fat and water magnetic resonance imaging）」、Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｉｍａｇ．、２０１０年、３１巻、ｐ．４〜１８
【非特許文献２２】Ｍｕｒｄｏｃｈら著、「マルチスライスイメージング用にコンピュータで最適化された狭帯域パルス（Computer-optimized narrowband pulses for multislice imaging）」、Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．、第７４巻、ｐ．２２６〜２６３（１９８７年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
水及び脂肪を分離するために用いられる全ての先行技術にかかわらず、Ｂ１ロバスト及びＴ１ロバストな核種抑制技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング方法は、コンピュータで実行される磁気共鳴イメージング方法であって、初期パルス工程と、第１のリフォーカスパルス工程と、第２のリフォーカスパルス工程と、収集工程とを含む。初期パルス工程は、画像が形成される対象物の少なくとも一部について、第１の核種及び第２の核種を励起するＲＦ（Radio  Frequency）パルスを印加する。第１のリフォーカスパルス工程は、励起された前記第１の核種及び前記第２の核種の内、前記第１の核種を選択的にリフォーカスするＲＦパルスを印加する。第２のリフォーカスパルス工程は、前記第１の核種及び前記第２の核種をリフォーカスするＲＦパルスを印加するとともに傾斜磁場パルスを印加する。収集工程は、前記第１のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルス、及び、前記第２のリフォーカスパルス工程によって印加されたＲＦパルスによって前記第１の核種から発生したエコー信号のトレインを収集する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、例示的な実施形態を実行するように修正された、典型的なＭＲＩシステムの簡略化されたブロック図である。
【図２】図２は、ＮＭＲスペクトロスコピーに以前用いられた、先行技術のＢＡＳＩＮＧパルスシーケンスを示す図である。
【図３】図３は、非空間選択、スペクトル選択１８０度パルスの１つの例示的な実施形態を例示する、ＲＥＦＵＳＡＬパルスシーケンスの第１の部分の概略図である。
【図４】図４は、頸椎画像におけるＲＥＦＵＳＡＬ及びＣＨＥＳＳのＢ１感度を比較する６枚の写真の配列である。Ｂ１振幅は各技術の理想的なニューテーション角度の８０％〜１２０％の角度内で変動し、不良脂肪飽和及び信号損失の区域はＣＨＥＳＳ画像で識別され、一方、ＲＥＦＵＳＡＬ画像はＢ１変動の同一範囲にわたって比較的均一な信号及び脂肪飽和を生成した。
【図５】図５は、下部腰画像におけるＲＥＦＵＳＡＬ及びＣＨＥＳＳのＢ１感度を比較する６枚の写真の別の配列であり、Ｂ１振幅は再度、各技術の理想的なニューテーション角度の８０％〜１２０％の角度内で変動し、不良脂肪飽和及び信号損失の区域はＣＨＥＳＳ画像で識別され、一方、ＲＥＦＵＳＡＬ画像はＢ１変動の同一範囲にわたって比較的均一な信号及び脂肪飽和を生成した。
【図６Ａ】図６Ａは、時間領域における例示的な非空間選択、ＲＥＦＵＳＡＬパルスを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、周波数領域において結果として得られた水通過帯域及び脂肪阻止帯域幅を示す。
【図７】図７は、例示的なＲＥＦＵＳＡＬシーケンスを達成するためのコンピュータプログラムコード構造を示すブロック図である。
【図８】図８は、ＭＲＩ用の様々な脂肪抑制技術の利点及び欠点を比較する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態の概要］
例示的な実施形態は、ＭＲイメージングのためにスペクトルの概念を使用する。以下、新しい技術を「ＲＥＦＵＳＡＬ」と呼ぶ。
【００１７】
ＲＥＦＵＳＡＬは、エコートレイン系のシーケンス（例えば、ＦＳＥ、ＦＡＳＥ）に用いられる。エコートレインのリフォーカスパルスは、スペクトル選択性であるように生成される。これは、非空間選択、スペクトル選択パルス（好適な実施形態）、又は、空間スペクトル複合選択パルス（代替の実施形態）のいずれかで達成することができる。
【００１８】
例示的な実施形態においては、スペクトル選択パルスを使用して、選択的に水スピンをリフォーカスし、脂肪スピンをリフォーカスすることを回避する。ＲＥＦＵＳＡＬ  ＲＦパルス（以下、適宜「ＲＥＦＵＳＡＬパルス」）は、どのような手法で設計されてもよいが、理想的には、Ｂ０不均一及びＢ１不均一に対するロバストネスを考慮し、水にリフォーカスすることを最大限にし、脂肪をリフォーカスすることを最小限にする。
【００１９】
例示的な実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、エコートレインに含まれるＮ個（Ｎ＞１）のリフォーカスパルスの内、第１のリフォーカスパルスの位置に挿入される。ＲＥＦＵＳＡＬパルスに続く傾斜磁場クラッシャーパルス（単／複）が、残りの横磁化をディフェーズする。できる限り長く持続するＲＥＦＵＳＡＬパルスを組み込むために、エコー間隔は、非均一に作ることができる。具体的には、第１のエコー間隔を、エコートレインのエコー間隔の残りのものよりも、長く作ることができる。
【００２０】
例示的な実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬパルスに続くエコートレインの残りのものは、従来の手法で継続する。したがって、スペクトル選択リフォーカスパルスでリフォーカスされたスピンのみが、コヒーレントに発展し続け、エコートレインを生成する。最小限にリフォーカスされたスピンは役に立たなくされ、したがって、最終画像へ信号を提供しない。
【００２１】
すなわち、そのようなＲＥＦＵＳＡＬパルスは、所望の共鳴（例えば、水）を可能にし、それによってリフォーカスされ、後にエコートレインで発展し続ける。不要な共鳴（例えば、脂肪）は、最小限にリフォーカスされ、ＦＩＤ（Free  Induction  Decay）クラッシャーパルスによってディフェーズされ、したがって、後に次のエコートレインに伝播することを「拒否」される。
【００２２】
ＢＡＳＩＮＧ／ＭＥＧＡにおいて、スペクトル選択リフォーカスパルスは、所望の代謝物共鳴を回避するように設計され、したがって、傾斜磁場クラッシャーパルスは反対の極性である。ＲＥＦＵＳＡＬにおいては、所望の共鳴（例えば、水）にリフォーカスすることが望ましく、したがって、単極の傾斜磁場ＦＩＤクラッシャーパルスの対が用いられる。
【００２３】
非空間選択の実施形態の場合には、ＲＥＦＵＳＡＬパルスの後の第１のエコーは廃棄される。ＲＥＦＵＳＡＬは、ＣＨＥＳＳに存在した明らかな欠点を有さずに、ＣＨＥＳＳの様な画像コントラストを備えた画像を生成する。
【００２４】
例示的な実施形態は、Ｂ１ロバスト及びＴ１ロバストな脂肪抑制ＭＲＩパルスシーケンスを実施するための方法及び装置、更に、そのようなＭＲＩパルスシーケンスを設計するためのプログラム、そうするためにプログラムされたコンピュータシステム、及び、そのようなＭＲＩパルスシーケンスを設計／実施するための少なくとも１つのコンピュータプログラムを含むコンピュータ可読記憶媒体を含む。
【００２５】
多くのＭＲＩパルスシーケンス同様、ＴＲ間隔開けは、画像形成されるべき対象物へ、画像形成されるべき対象物の少なくとも所望の部分で核種をニューテート（nutate）する最初のＮＭＲ  ＲＦニューテートパルス（すなわち、励起パルス）を加えることによって、開始される。例えば、これは、空間選択（例えば、スライス選択）９０度励起パルスであってもよい。当業者が理解するように、最初のパルスの帯域幅に依存して、異なる核種は、特に、そのような核種のラーモア周波数が密集している場合に、適切に等しい量（例えば、水核及び脂肪核）だけニューテートされてもよい。すなわち、この最初のＮＭＲ  ＲＦニューテートパルスは、後の特別なスペクトル選択リフォーカスパルス（ＲＥＦＵＳＡＬパルス）を説明するために使用される意味でのスペクトル選択性ではない。
【００２６】
少なくとも第１及び第２の核種の初期のニューテート後に、例示的な実施形態は、実質的に１８０度、第１の核種を選択式にニューテートし、一方、異なる第２の核種のニューテートを実質的に回避するように、スペクトル選択位相変調１８０度ニューテートパルスを加え、それによって、第２の核種ではなく、第１の核種のその後のＮＭＲリフォーカスを選択式に発生させる。詳細に記載される例示的な実施形態は、位相変調されたスペクトル選択ＲＦパルスを使用するが、適切なスペクトル選択ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、位相変調される必要はない。実際上の理由で、例示的なＲＥＦＵＳＡＬパルスは、位相変調されるように設計された（Ｂ０／Ｂ１性能を改良し、時間を短縮し、非対称反転プロファイルを生成するために）。しかし、スペクトル選択パルスを設計する他の非位相変調方法があるため、そのようなことは、必須ではない。
【００２７】
好ましくは、ＭＲＩパルスシーケンスにおいてＴＲ開始励起パルスに続く第１のリフォーカスパルスとして、特別なＲＥＦＵＳＡＬパルスが加えられる。例示的な実施形態において、傾斜磁場なしで、このスペクトル選択位相変調ＲＥＦＵＳＡＬニューテートパルスが加えられ、したがって、非空間選択であり、その代わり、実際、スペクトル選択であるのみである。
【００２８】
当業者が理解するように、有効であるために、そのようなスペクトル選択位相変調ニューテートパルスは、実質的に持続する必要はないと思われる。しかし、そのように第１の種に選択式にリフォーカスした後に、時間領域における比較的より短い間隔を有する時間間隔の正常な又は正規の（すなわち、非スペクトル選択、位相変調等）１８０度ＮＭＲ  ＲＦリフォーカスパルスのその後のトレインを使用して、第１の核種に選択式にリフォーカスすることができる。しかし、第２の核種は、ＲＥＦＵＳＡＬパルスによって早期にリフォーカスされなかったため、ＮＭＲ  ＲＦスピンエコー応答の次のトレインは、実質的に、第１の核種のみから発し、第２の核種からではない。当業者によって理解されるように、正常なリフォーカスパルスのこのトレインは、その第１の核種から発する位相エンコードされたエコー応答のそれぞれ対応するトレインを生成するように、普通の位相エンコード傾斜磁場パルスを連結することができる。
【００２９】
次いで、第１の核種からのＲＦスピンエコー応答のトレインが、ＭＲＩデータとして取得され、それをコンピュータ可読メモリで表すように格納され、且つ／又は、それを使用して、当業者によって理解されるように、従来の再構成プロセスを使用して、第１の核種の画像を生成する。
【００３０】
例示的な実施形態において、スペクトル選択位相変調ＮＭＲ  ＲＦ１８０度ニューテートパルスの直後に形成された第１のＮＭＲ  ＲＦスピンエコー応答は、イメージング目的には使用されない（ＲＥＦＵＳＡＬパルスが空間選択ではなかったため）。さらに、例示的な実施形態において、単極傾斜磁場ＦＩＤクラッシャパルスは、スピンエコー応答のトレインにおけるスピンエコー応答の間に加えられる（すなわち、一方は各ＲＦリフォーカスパルスの前に発生し、もう一方は各ＲＦリフォーカスパルスの後に発生する対において）。
【００３１】
例示的な実施形態において、第１の核種は水であり、第２の核種は脂肪（又は脂質）であり、ＲＥＦＵＳＡＬパルスの半幅リフォーカス及び阻止帯域幅（すなわち、それぞれ、水及び脂肪用）が、１．５〜３．０（ｐｐｍ）内であるように設計される。水種と脂肪種との間には、約３．５ｐｐｍ周波数の差しかない。一般に、持続する位相変調スペクトル選択ＲＦパルスが長ければ長いほど、より狭い通過帯域及び／又は阻止帯域を提供することができる。しかし、好適な実施形態において、帯域幅は、約１＋ｐｐｍのＢ０変動を補正するほど充分に大きくなければならず、他方、Ｂ１変動の広い範囲にわたって、水及び脂肪の予期される核種におけるリフォーカス効果を効果的に分離するほど充分に狭い。
【００３２】
１つの例示的な実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、約８ｍｓ持続し、約２．２ｐｐｍ半幅の水リフォーカス帯域幅、及び、約２．４ｐｐｍ半幅の脂肪阻止帯域幅である。そのようなエコートレインをスペクトル選択Ｂ１ロバスト及びＴ１ロバストにするように設計するための機械実施方法において、プログラムされたコンピュータシステムは、第１のＮＭＲ種用のＮＭＲリフォーカス帯域幅、及び、第２のＮＭＲ種用のＮＭＲ阻止帯域幅を効果的に規定する入力設計仕様データを受け入れるように構成される。現在の例示的な実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬ帯域幅の他の部分は抑制されない（例えば、より短い持続ＲＥＦＵＳＡＬパルスを容易にするように）。既知のスペクトル選択ＲＦニューテートパルス設計技術を使用して（例えば、上記に引用された非特許文献２２を参照のこと）、次いで、所望のスペクトル選択位相変調１８０度ＮＭＲ  ＲＦニューテートパルスは、実質的に１８０度、ＮＭＲ核の第１の種を選択式にニューテートし、一方、核の第２の異なる種のニューテートは回避するように設計され、それによって、第２の種ではなく、第１の種のＮＭＲリフォーカスを発生させる。
【００３３】
例示的な実施形態においては、次いで、計算されたスペクトル選択位相変調ＲＦニューテートパルス（すなわち、先に述べたタイプの）を使用して、完全ＭＲＩデータ取得シーケンスを規定する。このようにして規定された完全ＭＲＩデータ取得シーケンスは、コンピュータ可読メモリに出力されてもよい（例えば、診断用のスキャンに使用されるために）。
【００３４】
例示的な実施形態においては、先に計算した設計結果に基づいて、異なる設計仕様データを用いて、設計手順におけるいくつか又は全てのステップを繰り返すことができるように、コンピュータに実行させる設計方法に最適化選択肢を提供することも可能である。
【００３５】
例示的な実施形態の、これらの及び他の目的及び利点は、添付の図面と併せて、より完全に理解され、認識される。
【００３６】
［実施形態の詳細説明］
図１に示すように、ＭＲＩシステムは、ガントリー１０（概略断面で示される）と、ガントリー１０に接続された、様々な関連システム構成要素２０とを含む。少なくともガントリー１０は、典型的には、シールドルーム内に配置される。図１に示す１つのＭＲＩシステムの構造は、実質的に同軸の円筒形に配列された静磁場磁石Ｂ0１２と、Ｇx、Ｇy及びＧzの傾斜磁場コイルセット１４と、ＲＦコイルアセンブリ１６とを含む。この円筒形アレイの水平軸に沿って、寝台１１によって支持された患者９の頭部を実質的に包囲するように、画像ボリューム（imaging  volume）１８が生成される。
【００３７】
ＭＲＩシステムコントローラ２２は、ディスプレイ２４、キーボード２６及びプリンタ２８に接続された入力／出力ポートを有する。理解されるように、ディスプレイ２４は、入力も提供するように、様々なタッチスクリーンであってもよい。
【００３８】
ＭＲＩシステムコントローラ２２は、ＭＲＩシーケンスコントローラ３０に接続され、Ｇx、Ｇy及びＧzの傾斜磁場コイルドライバ３２、ＲＦ送信機３４及び送信／受信スイッチ３６（送信及び受信の両方に同一のＲＦコイルが使用される場合）を制御する。ＭＲＩシーケンスコントローラ３０は、計算されたＢ１ロバスト及びＴ１ロバストＭＲＩパルスシーケンスを実行するための、且つ／又は、ＭＲＩシーケンスコントローラ３０の能力の範囲内で既に利用可能である他の（例えば、従来の）ＭＲＩパルスシーケンスを備えた、適切なプログラムコード構造３８を含む。
【００３９】
ＭＲＩシステム２０は、処理された画像データをディスプレイ２４へ表示するように、データプロセッサ４２へ入力を提供するＲＦ受信機４０を含む。ＭＲＩデータプロセッサ４２は、ＲＦ受信機４０から獲得したＭＲＩデータに基づいてＭＲ画像を生成し、格納し、且つ／又は、表示するために、データ分析プログラムコード構造４４へアクセスするように構成される。
【００４０】
また、図１には、ＭＲＩシステムプログラムストア５０の一般的説明が例示され、格納されたプログラムコード構造（例えば、Ｂ１ロバスト及びＴ１ロバストＭＲＩパルスシーケンスを計算するための）が、ＭＲＩシステムの様々なデータ処理構成要素へアクセス可能なコンピュータ可読の記憶媒体に格納される。当業者が理解するように、プログラムストア５０は、通常操作におけるそのような格納されたプログラムコード構造にもっとも差し迫った必要を有するコンピュータを処理するシステム２０の異なるものに、少なくとも部分的に、分割され、直接接続されてもよい（すなわち、ＭＲＩシステムコントローラ２２に通常格納され直接接続されるのではなく）。
【００４１】
当業者が理解するように、図１は、後述する例示的な実施形態を実行するように修正された、典型的なＭＲＩシステムの、非常に高度に簡略化されたブロック図である。システム構成要素は、「ボックス」の異なる論理集合に分割することができ、典型的に、多数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ（Digital  Signal  Processing））と、マイクロプロセッサと、専用処理回路（例えば、高速Ａ／Ｄ変換、高速フーリエ変換、アレイ処理等用）と、を備える。これらのプロセッサの各々は、典型的に、クロック「状態機械」であり、物理的データ回路は、各クロックサイクル（又は所定の数のクロックサイクル）の発生時に、１つの物理的状態から別の物理的状態に進行する。
【００４２】
処理回路（例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、レジスタ、バッファ、算術演算装置等）の物理的状態が、操作中に１つのクロックサイクルから別のクロックサイクルに漸次変化するだけではなく、関連データ記憶媒体（例えば、磁気記憶媒体のビット記憶場所）の物理的な状態が、そのようなシステムの操作中に１つの状態から別の状態に変換する。例えば、ＲＥＦＵＳＡＬ（拒否）のＭＲＩパルスシーケンスの計算結果で、物理的記憶媒体のコンピュータ可読アクセス可能データ値記憶場所のアレイが、以前の状態（例えば、全て均一な「ゼロ」値又は全「１」値）から新しい状態へ変換し、そのようなアレイの物理的な場所の物理的状態は、現実世界の物理的事象及び状態を表すために、最小値から最大値の間を変動する（例えば、ＭＲＩデータを取得する際に使用されるべき、計算されたＲＥＦＵＳＡＬのＭＲＩパルスシーケンス）。当業者が理解するように、格納されたデータ値のそのようなアレイは、物理的構造を表し、且つそれを構成するが、コンピュータ制御プログラムコードの特定の構造がそうであるようにであり、それは、命令レジスタに順次ロードされ、且つＭＲＩシステム２０の１つ以上のＣＰＵによって実行されるときに、操作状態の特定のシーケンスを発生させ、ＭＲＩシステム内を通って遷移させる。
【００４３】
後述される例示的な実施形態は、ＭＲＩデータを取得するために、より多くのＢ１ロバスト及びＴ１ロバストなＭＲＩマルチエコーパルスシーケンスを計算するための方法を提供する。
【００４４】
上述したように、図２は、ＢＡＳＩＮＧパルスシーケンスを示す。ＢＡＳＩＮＧ  ＲＦパルス（以下、ＢＡＳＩＮＧパルス）は、点線のボックス内に示されている。図２に示すように、各スペクトル選択ＢＡＳＩＮＧパルスが連結された交互極性ＦＩＤクラッシャーパルス対（Ｇxの対又はＧyの対）がある。ここで、スペクトル選択ＢＡＳＩＮＧパルスは、水及び脂肪共鳴を反転するが、対象代謝物（例えば、１．９〜３．６ｐｐｍ）をそのままにする。各ＢＡＳＩＮＧパルスを取り囲む交互極性傾斜磁場クラッシャーパルスの対は、反転した磁化のみを役に立たなくする。これらの技術は、横方向磁化で作用するため、本質的にＴ１感度が悪い。ＢＡＳＩＮＧパルスシーケンスは、非スペクトル選択の「従来の」１８０度リフォーカスパルスの間に挟まれたＢＡＳＩＮＧパルスを使用する。図２に示されたシーケンスは、ＮＭＲスペクトロスコピー用である（すなわち、ＭＲＩではない）。
【００４５】
例示するＲＥＦＵＳＡＬパルスの設計は、ＭＲイメージングに含まれるために数種類の特徴を含む。スペクトル選択プロファイルは、水と脂肪との間に急激な遷移を含み、水のために、完全リフォーカスの帯域幅（ＢＷ）を最大限にし、一方、脂肪化学シフトの広い範囲のために、ゼロに近いリフォーカスを維持する（図６Ｂ）。図４、図５及び図６Ｂに示すように、ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、広い範囲のＢ１脂肪抑制にわたって均一なふるまいを生成するように設計される。
【００４６】
図６Ａの波形は、例示的なＲＦエンベロープの大きさを、実部（実線）及び虚部（点線）及び正味の大きさ（一点鎖線）で示す。すなわち、例示的なＲＥＦＵＳＡＬスペクトル選択位相変調ＲＦパルスが、直交分の位相で設計される（すなわち、「虚部」は「実部」に対して＋９０度で位相シフトされている）。当業者が理解するように、ＲＦ  ＮＭＲ信号は、周知のラーモア方程式によって規定されたＲＦ中心周波数を有し（例えば、０．５〜３．０テスラの典型的な磁場強度に対しては何十メガヘルツ）、一方、その直交分のエンベロープは、かなり遅い速度で変化する（例えば、およそ１キロヘルツ程度）。
【００４７】
図６Ｂは、周波数領域における、例示的な実施形態のＲＥＦＵＳＡＬパルス用の典型的なリフォーカスプロファイルを示す。ここで、複数の重なり合うプロットは、所望のＢ１フィールドの７０％〜１３０％の範囲の性能を示す。図６Ｂに示すように、水の共鳴周波数の通過帯域について、７０％及び８０％のＢ１フィールド強度の場合に、依然として、所望の完全なリフォーカス効果よりわずかに少ないものを生成する（例えば、完全リフォーカス効果のおよそ９０〜９５％）。同時に、脂肪阻止帯域は、脂肪のリフォーカス効果の実質的に完全な阻止を維持するように、Ｂ１の変化の範囲全体にわたって効果的であることが見られる（例えば、２％未満のリフォーカス効果）。
【００４８】
例示的な実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、水通過帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満であり、脂肪阻止帯域の半幅は、少なくとも１．５ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍ未満であるように設計される。また、例示的な実施形態は、約２．２ｐｐｍの水通過帯域幅、及び、約２．４ｐｐｍの脂肪阻止帯域幅を使用している。各々は、それぞれの公称ＮＭＲ共鳴周波数に実質的に中心がある。しかし、異なる帯域幅及び／又はこれらの帯域幅の異なる相対位置も使用することができることを理解しなければならない。例えば、依然として水及び脂肪のそれぞれの公称ＮＭＲ共鳴周波数に中心がある通過及び阻止の帯域幅で、幾分狭い及び／又は広い通過及び／又は阻止の帯域幅を使用することは可能である。水通過帯域の中心が左へシフトする（すなわち、脂肪から離れる）場合には、及び、脂肪阻止帯域の中心が右へシフトする（すなわち、水から離れる）場合には、これらの帯域幅をかなり多く（例えば、最大およそ５ｐｐｍほどまで）調整することは可能である。
【００４９】
これらのＲＦ性能特徴を組み込むために、例示的なＲＥＦＵＳＡＬパルスは、その後のエコートレインに使用される通常のイメージングパルスと比較して、比較的長い。この例では、ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、持続時間が８．０ｍｓであった（その後の通常のイメージングリフォーカスパルスの持続時間が１．３ｍｓであることと比較される）。より長いエコー間隔（例えば、おそらく１０ｍｓ以上）が所与の用途には望ましくない場合には、持続時間を短くするために、ＲＥＦＵＳＡＬパルスと設計トレードオフを行うことができる。あるいは、初期エコー間隔は、少量延長することができ（ＤＩＥＴとのものよりもかなり少ない）、正規の短いエコー間隔のトレインが続く。この例では、１３．０ｍｓの初期エコー間隔２τ1が使用され、６．５ｍｓの２τ2エコー間隔のトレインが続く（図３参照）。
【００５０】
ＲＥＦＵＳＡＬは、Ｔ１ロバストネス、Ｂ１ロバストネス、時間効率及びＢＡＳＩＮＧ／ＭＥＧＡの化学シフト利点を含むが、ＭＲイメージングをもたらす実施において、である。例えば、ＲＥＦＵＳＡＬシーケンスは、脂肪のＴ１パラメータに依存せず、したがって、ＴＲインターバルに関係するプレパルスは必要ない。図８の表は、ＲＥＦＵＳＡＬを他の脂肪抑止技術と比較する。他のスペクトル選択技術と同様に、ＲＥＦＵＳＡＬは、潜在的なＢ０感度の欠点を有する。また、この例に示された特定の実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬは、第１のエコーデータの廃棄、幾分のエコーコヒーレンス損失の可能性、又は、拡散によるイソクロマット（isochromat）のディフェーズ（初期エコー間隔が延ばされる場合）、及び、ＲＥＦＵＳＡＬパルスのサイドローブからの磁化移動効果のため、幾分のＳＮＲを失う。
【００５１】
ＲＥＦＵＳＡＬは、ＤＩＥＴ及びＰＡＳＴＡ技術に概念的に類似するが、数種類の観点で異なっている。ＲＥＦＵＳＡＬのようなスペクトル選択方法は、Ｂ０不均一性によって影響され、一方、ＤＩＥＴは不感受性である。しかし、ＤＩＥＴは、脂肪のおよそＴ２で非常に長い初期エコースペース（例えば、〜４０ｍｓ）を使用する。長い初期エコースペースは、最小のＴＥ長を作り、したがって、ＤＩＥＴをＴ２強調イメージング用途に限定する。また、ＤＩＥＴのより長い初期エコースペース（〜４０ｍｓ  ｖ．ＲＥＦＵＳＡＬの〜１３ｍｓ）は、ＲＥＦＵＳＡＬに比較して、ＳＮＲを減少する。ＰＡＳＴＡの非常に長い、低帯域励起パルスは、各エコートレインの少なくとも第１のエコーもまた長くすることを必要とする。また、ＰＡＳＴＡの低スライス選択勾配振幅は、背景Ｂ０不均一性からのワーピングに感受性がありうるスライスを生成する。
【００５２】
図３に示されるように、例示的な実施形態は、ＴＲインターバルの初期励起パルス（例えば、９０度ニューテートパルス）に続くパルストレインの第１の１８０度リフォーカスパルスとして、非空間選択ではあるが、スペクトル選択位相変調ＲＥＦＵＳＡＬ  ＲＦパルスを使用する。図３に示すように、初期９０度ニューテートパルスは、非対称ｓｉｎｃパルスエンベロープとして形状づけられる（比較的長いＲＥＦＵＳＡＬ用に少し多い時間を得るように）。スライス選択傾斜磁場Ｇssは、初期ニューテートパルス中、及び、シーケンスの各「正規」１８０度リフォーカスパルス中、オンである。加えて、単極クラッシャーパルスを用いてＦＩＤ応答を弱化する。
【００５３】
リードアウト傾斜磁場パルスＧROが、各エコー時間に加えられ、当業者が理解するように、初期プレ位相（巻き戻し）傾斜磁場パルスも使用される。
【００５４】
図３の例示的な実施形態において、不規則なエコー間隔が使用される。例えば、初期エコー間隔は、２τ1（例えば、およそ１３．０ｍｓ程度）であり、一方、その後のエコー間隔は、かなり短く２τ2（例えば、およそ半分程度、すなわち６．５ｍｓ）である。この特定の実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬ空間選択パルスは空間選択性ではなかったため、第１のエコーは、廃棄されることが好ましい（すなわち、ＲＥＦＵＳＡＬパルス中に、スイッチを「オン」にされる傾斜磁場はない）。ＲＥＦＵＳＡＬパルス直後に加えられた初期クラッシャーパルスを使用して、ＲＥＦＵＳＡＬパルスの通過帯域及び阻止帯域によって影響されない核種の位相コヒーレンスを破壊することが好ましい。
【００５５】
ＭＲＩにおける脂肪抑制は、対象組織を脂肪信号が覆い隠す領域において良好な画像品質を達成するために重要である。高いＢ０フィールド（３Ｔ以上）で、数種類の物理的性質の変化が、脂肪抑制性能を悪化させる可能性がある。ＲＦパルスエネルギーのＳＡＲは、Ｂ０の平方に比例する。このため、１．５Ｔに対する３Ｔの場合、ＳＡＲは４倍増加する。これは、高磁場用の脂肪抑制においてＳＡＲを最大の関心事にする。Ｂ１フィールドもまた、より不均一になり、不正確に変動するニューテート角度を導き、したがって、イメージング視野にわたって、不均一な脂肪抑制を導く。さらに、大半の化学種では、縦緩和時間（Ｔ１）が実質的に増加し、これは、Ｔ１系脂肪抑制を分裂させ、撮像時間を長くする可能性がある。
【００５６】
ＲＥＦＵＳＡＬシーケンスは、ＳＡＲ効率がよく、時間効率がよく、Ｂ１及びＴ１における変動の影響に対してロバストである脂肪抑制の新規技術を提供する。
【００５７】
この技術は、ＲＦエコートレイン系シーケンス（例えば、ＦＳＥ、ＦＡＳＥ）上で作用する。図３に示すように、エコートレインの第１のＲＦ励起パルスは、スペクトル選択性に作ることが好ましい。これは、非空間選択、スペクトル選択パルス（好適な実施形態）又は空間スペクトル複合選択パルス（代替の実施形態）のいずれかで、達成することができる。第１のＲＦパルスは、その後のエコートレインで発展するように完全にリフォーカスされる所望の共鳴（例えば、水）を可能にする。不要な共鳴（例えば、脂肪）は、最小限度にリフォーカスされ、ＦＩＤクラッシャーパルスによってディフェーズされ、結果として、その後のエコートレインで伝播することが「拒否される」。ＢＡＳＩＮＧ／ＭＥＧＡでは、ＲＦパルスは所望の共鳴を回避するように設計され、したがって、クラッシャーパルスは異極性である。ＲＥＦＵＳＡＬでは、所望の共鳴は、リフォーカスされるべきものであり、したがって、単極クラッシャーパルス対が使用される。非空間選択実施形態では、第１のエコーは廃棄される。
【００５８】
ＲＥＦＵＳＡＬは、ＣＨＥＳＳの明らかな欠点を有さずに、ＣＨＥＳＳ様の画像コントラストを備えた画像を生成する（例えば、図４及び図５を参照）。
【００５９】
図４に示すように、頸椎の画像用のＲＥＦＵＳＡＬ及びＣＨＥＳＳのＭＲＩシーケンスのＢ１感度は、著しく異なる。ここで、Ｂ１強度は、各技術で理想のニューテート角度の８０％〜１２０％の間の範囲で変動する。不良脂肪飽和及び信号損失の区域は、ＣＨＥＳＳ画像で識別され、一方、ＲＥＦＵＳＡＬ技術は、Ｂ１変動のこの範囲にわたって均一な信号及び脂肪飽和を生成し続けた。
【００６０】
同様に、図５は、下部腰領域におけるＲＥＦＵＳＡＬ及びＣＨＥＳＳの画像のＢ１感度を比較する。ここで、再度、Ｂ１振幅は、各技術で理想のニューテート角度の８０％〜１２０％の間の範囲で変動する。不良脂肪飽和及び信号損失の区域は、ＣＨＥＳＳ画像で識別され、一方、ＲＥＦＵＳＡＬは、Ｂ１変動のこの範囲全体にわたって均一な信号及び脂肪飽和を有する画像を生成する。
【００６１】
男性志願者の下部腰が、東芝３Ｔ全身調査システムで走査された。ＲＥＦＵＳＡＬ画像は、下記のパラメータで得られた。すなわち、ＴＥ／ＴＲ＝７８／３０００ｍｓ、ＥＴＬ＝２７、マトリクス＝２５６×２５６、ＦＯＶ＝２８×２８ｃｍ、１つの５ｍｍ厚スライス、読み出しＢＷ＝３９０Ｈｚ／ピクセルである。この例では、１３．０ｍｓの初期エコー間隔の後に、６．５ｍｓエコー間隔のトレインが続いた。比較のために、ＣＨＥＳＳ脂肪抑制を備えたＴＥ合致ＦＳＥ画像が、同一のパラメータで得られた。Ｂ１不均一の範囲に対するＲＥＦＵＳＡＬの応答を検査するために、ＲＥＦＵＳＡＬパルスのＢ１振幅の範囲で実験が繰り返された（理想の６０％〜１４０％、１０％ずつ）。ＣＨＥＳＳプレパルスの振幅を調整することによって、ＣＨＥＳＳデータで類似実験が実行された。Ｂ１＝１００％画像では、ＳＮＲは、両方の技術のために椎骨で測定された。
【００６２】
図５に示された結果は、ＣＨＥＳＳの明白なＢ１感度がない、ＣＨＥＳＳ様のコントラストを備えた画像を生成した。ＲＥＦＵＳＡＬのＳＮＲは、ＣＨＥＳＳよりも約１０〜１５％低かった。ＲＥＦＵＳＡＬは、Ｂ１の範囲にわたって均一な脂肪抑制を生成した。低Ｂ１では、ＣＨＥＳＳは、脂肪を完全には抑制しなかった。高Ｂ１では、ＣＨＥＳＳは不均一な脂肪抑制を生成し、オーバーチップＣＨＥＳＳパルスのサイドローブは、椎骨の水信号を減少した。
【００６３】
非空間選択でありスペクトル選択のみであるリフォーカスパルスの例示的な実施形態の使用のため、ＲＥＦＵＳＡＬのこの例は、単一スライス又は３Ｄ取得に限定される。しかし、スペクトル選択第１パルスは、空間選択と交換することができ、マルチスライス取得を可能にする。
【００６４】
図７は、ＲＥＦＵＳＡＬパルスシーケンスの例示的な実施形態を設計／実施するように適切にプログラムされた、コンピュータシステムに実装することができるコンピュータプログラムのコード構造のブロック図を例示する。
【００６５】
例えば、ＲＦエコートレイン設計手順は、７００及び７０２にて入力されてもよい。ユーザ設計仕様を入力してもよく、又は、格納されたデフォルト設計仕様を取得してもよい。
【００６６】
例えば、下記のパラメータを、設計仕様のパラメータとして入力してもよい。
・課せられたパルス対称：同相（「実」又は「ｘ」）成分は、中心に対して対称である。異相（「虚」又は「ｙ」）成分は、非対称である。
・パルス長＝８ｍｓ
・水用「リフォーカス帯」の目標帯域幅＝２８０Ｈｚ＝３Ｔで２．１８８ｐｐｍ（すなわち、共鳴のいずれかのサイドで１４０Ｈｚ＝１．０９４ｐｐｍ）
・水と脂肪との間の「無関心」遷移ゾーンの目標帯域幅＝１３５Ｈｚ＝３Ｔで１．０５５ｐｐｍ
・脂肪用「非リフォーカス帯」の目標帯域幅＝３０５Ｈｚ＝３Ｔで２．３８３ｐｐｍ
・所望のプロファイルが望ましい、相対的な全体Ｂ１レベルの範囲＝名目上正確な値の８５％〜１４５％
・最大許容パルス振幅＝７００Ｈｚ＝１６．４マイクロテスラ
【００６７】
試行錯誤による調整の後、これらの値に到達した。これらの値は、最適なセットでなくてもよいが、使用可能なパルスを発生させた。
【００６８】
７０４において、「ＲＥＦＵＳＡＬ」１８０度スペクトル選択（場合により位相変調）ＲＦパルスが計算される（例えば、直交位相成分の場合は、おそらくスペクトル選択の最適化技術（非特許文献２２）を用いることができる）。
【００６９】
７０６において、７０４にて計算済の「ＲＥＦＵＳＡＬ」１８０度スペクトル選択ＲＦパルスを用いて、脂肪（又は、所望の他の種）抑制ＭＲＩパルスシーケンスが生成される（例えば、従来の１８０度リフォーカスパルス、位相エンコード傾斜磁場パルス、スピンエコー用のリードアウト傾斜磁場パルス等のその後のトレインを使用する）。
【００７０】
７０８において、今計算されたＭＲＩパルスシーケンスを使用したシミュレート結果が提供され、現在の結果をレビューした後、更なる最適化のための選択が７１０にて続く。例えば、７０８において、今計算されたＭＲＩパルスシーケンスを使用して出力したシミュレート画像が、適切又は最適であると思われない場合には、７１０において、入力された設計仕様を修正する（７１２）ための選択がなされてもよく、７０４へ制御を戻し、そこで別の「ＲＥＦＵＳＡＬ」１８０度スペクトル選択ＲＦパルスが計算され、処理手順が繰り返される。当然ながら、ステップ７０８及び７１０は省略されてもよく、且つ／又は、シミュレート結果のレビュー及び入力された設計仕様を修正するための選択は、必要な場合、完全に自動化されてもよい。
【００７１】
とにかく、ＭＲＩパルスシーケンスの設計が完了するときには、７１４において、計算された脂肪（又は他の種）抑制ＭＲＩパルスシーケンスは、診断用のＭＲＩ撮像で用いるため、且つ／又は、表示／印刷等のために、メモリに出力される。場合により、結果として得られたパルスシーケンス記述の出力を含む。そして、設計手順は、７１６で終了してもよい。
【００７２】
ＲＥＦＵＳＡＬパルスのスペクトル選択特性は、異なる化学種のために、リフォーカスを最大限にし／最小限にすることができる。例えば、ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、特定の関心代謝物を選択式にリフォーカスし、水及び／又は脂肪をリフォーカスすることを回避するように、設計され得る。
【００７３】
エコートレインに２つ以上のＲＥＦＵＳＡＬパルスを使用することができる。しかし、例示的な実施形態において、脂肪抑制の目的には、１つのパルスで十分である。
【００７４】
２つ以上のＲＥＦＵＳＡＬパルスが使用される場合には、異なるパルス形状を使用することによって、又は、単に各パルスの中心周波数及び／又は帯域幅を調整することによって、各パルスのスペクトル選択プロファイルを修正することができる。
【００７５】
ＲＥＦＵＳＡＬパルス（単／複）を、均一なエコー間隔を備えて又は備えずに、エコートレイン内に組み込むことができる。
【００７６】
スペクトル選択、非空間選択ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、スペクトル選択及び空間選択パルスと置き換えることができる（例えば、二項パルス）。
【００７７】
ＲＥＦＵＳＡＬパルスは、エコートレイン内のどのポイントにも挿入することができる。しかし、最大に脂肪を抑制するには、第１のリフォーカス位置が理想である。
【００７８】
ＲＥＦＵＳＡＬは、Ｔ１ロバスト／Ｂ１ロバスト、ＳＡＲ効率及び時間効率、及び、ＢＡＳＩＮＧ／ＭＥＧＡの化学シフトの利点を含むが、ＭＲＩをもたらす実施において、である。図８の表は、利点及び欠点に関して、ＲＥＦＵＳＡＬと他の脂肪抑制技術とを比較する。
【００７９】
ＲＥＦＵＳＡＬは、横方向磁化に働く（励起パルスによって既に横方向平面内にニューテートした）。このようにして、ＲＥＦＵＳＡＬは、全体Ｔ１値、化学種内のＴ１変化、Ｔ１上の静磁場Ｂ０の強さの効果、又は、設計パラメータのユーザ選択によって影響されない（ＳＰＩＲ、ＳＴＩＲ、ＳＰＡＩＲ及びＣＨＥＳＳの場合に、ニューテート角度又はＴＩ）。
【００８０】
ＲＥＦＵＳＡＬは、１８０度で、又は、その近傍で作動するＢ１ロバストＲＦパルスを使用する。したがって、ＲＥＦＵＳＡＬは、Ｂ１感度が悪い（図４及び図５に例示されるように）。
【００８１】
ＲＥＦＵＳＡＬは、プレパルスを使用したり、余分なデータ（Ｄｉｘｏｎ又はＩＤＥＡＬ方法等）を取得したりする必要はない。したがって、時間効率がよい。
【００８２】
ＲＥＦＵＳＡＬは、余分なＳＡＲをシーケンスへ提供するプレパルスを含まない。
【００８３】
ＲＥＦＵＳＡＬパルスを適切に設計することによって、どのような化学種のスペクトル範囲を弱化するためにも、ＲＥＦＵＳＡＬを使用することができる。
【００８４】
ＲＥＦＵＳＡＬは、特別な再構成アルゴリズム又は制限事項に関与しない。取得されたＭＲＩデータは、従来の方法を用いて、直接再構成され、処理されることができる。
【００８５】
ＲＥＦＵＳＡＬは、高い最小ＴＥ（ＤＩＥＴ、ＰＡＳＴＡ等）、高い最小スライス厚（スペクトル空間励起等）、又は、ＴＥの範囲（Ｄｉｘｏｎ、ＩＤＥＡＬ等）等のシーケンス制限事項を課さない。
【００８６】
他のスペクトル選択技術同様、ＲＥＦＵＳＡＬは、潜在的なＢ０感度の欠点を有する。ＭＲシステムの中心周波数が適切に調整されない場合には、又は、背景感受性の変化が充分に局所静磁場Ｂ０をワープする場合には、スペクトル選択ＲＦパルスは、意図されたものでないスピンを励起し／リフォーカスする可能性がある。これは、結果として、不良性能になり、すなわち、水の部分的抑制及び脂肪の完全抑制になる可能性がある。
【００８７】
また、不均一なエコー間隔を備えた例示的な実施形態において、ＲＥＦＵＳＡＬは、（ａ）第１のエコーデータの廃棄、（ｂ）スペクトル選択パルスに関与するいくつかの刺激を受けたエコーコヒーレンス経路の損失、（ｃ）拡散によるイソクロマットディフェーズ（初期エコー間隔が延ばされる場合）、及び、（ｄ）ＲＥＦＵＳＡＬパルスのサイドローブからの磁化移動効果（本願に記載されたＲＥＦＵＳＡＬパルス設計の実施形態において）のため、少量のＳＮＲを失う。
【００８８】
ＲＥＦＵＳＡＬは、ＲＦエコートレイン系パルスシーケンス（例えば、ＦＳＥ、ＦＡＳＥ）に限定される。スペクトル選択性であるが空間選択性ではないパルスを備えたより簡単な好適な実施形態では、３Ｄ（又は単スライス２Ｄ）アプリケーションに制限される。
【００８９】
ＲＥＦＵＳＡＬは、化学種が信号をＭＲ画像に提供することを選択式に弱化する目的のためにエコートレイン内でスペクトル選択パルスを含む。ＲＥＦＵＳＡＬシーケンスは、相対的なＢ１値の範囲にわたって、当該の所望の種（例えば、水）用にほぼ一定の最大リフォーカス、及び、当該の不要な種（例えば、脂質）用にほぼ一定の最小リフォーカスを送達するスペクトル選択リフォーカスパルスを使用する。
【００９０】
上記の例示的な実施形態は、やや詳細に記載されているが、本発明の１つ以上の新規で有利な特徴を依然として保持しながら、これらの例示的な実施形態において多くの変更及び修正を行ってもよいことを当業者は理解する。したがって、全てのそのような変更及び修正は、添付した特許請求の範囲内に含まれると意図される。
【符号の説明】
【００９１】
３４  ＲＦ送信機
４０  受信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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