(57)【要約】本発明は安定した略均一の主磁場中に配置された体の少なくとも一部の磁気共鳴撮像方法に関連する。体は、間隔ＴＳＥ中にＲＦ及び傾斜磁場パルスのシーケンスを受けることにより、画像の再構成のために測定され処理される複数のスピンエコー信号を生成する。その後、間隔ＴＤＲＶ中、体に少なくとも１つの更なるリフォーカスＲＦパルス及び／又は傾斜磁場パルスを受けさせることにより追加的なスピンエコーが発生され、ＲＦ駆動パルスはこの追加的なスピンエコーの時間において照射される。高いＴ１コントラストと十分な信号対雑音比を与えるＴ１強調撮像のための高速且つ信頼性の高い方法を提供するために、ＲＦ駆動パルスの位相は、追加的なスピンエコーの時間における核磁化が負の縦磁化へ変換されるよう選択される。シーケンスは、回復期間ＴＲＥＣの後にＲＦ及び傾斜磁場パルスの他のシーケンスで始まって繰り返される。
2005523052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
安定した略均一な主磁場内に配置された体の少なくとも一部分の磁気共鳴撮像方法であって、
（ａ）前記体の部分に少なくとも１つのＲＦパルス及び少なくとも１つの傾斜磁場パルスのシーケンスを受けさせることにより、前記部分の中に１つ又はそれ以上のスピンエコー信号を発生する段階と、
（ｂ）前記信号から画像を再構成するために前記スピンエコー信号を測定する段階と、
（ｃ）前記部分に少なくとも１つの更なるリフォーカスＲＦパルス及び／又は傾斜磁場パルスを受けさせることにより追加的なスピンエコーを発生する段階と、
（ｄ）前記追加的なスピンエコーの時間において前記部分にＲＦ駆動パルスを受けさせる段階と、
（ｅ）回復期間の後に段階（ａ）のパルスシーケンスが始まるように前記段階（ａ）乃至段階（ｄ）を繰り返す段階とを有し、
前記ＲＦ駆動パルスの位相は、前記追加的なスピンエコーの時間における核磁化が負の縦磁化へ変換されるよう選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記段階（ａ）のシーケンスは略９０°のＲＦパルスで始まることを特徴とする、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項３】
前記段階（ｄ）の駆動パルスは略９０°のＲＦパルスであることを特徴とする、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項４】
前記段階（ａ）のシーケンスは、前記段階（ｄ）の駆動パルスと略同じフリップ角を有するＲＦパルスで始まり、前記段階（ａ）の初期ＲＦパルスと前記段階（ｄ）の駆動パルスはいずれもまた略同じＲＦパルスを有することを特徴とする、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項５】
前記段階（ａ）の初期ＲＦパルスと前記段階（ｄ）の駆動パルスはいずれも約９０°のフリップ角を有することを特徴とする、請求項４記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項６】
前記段階（ａ）のパルスシーケンスは、略９０°のＸパルスで始まりそれに続いて一連の１８０°のＹパルスがあるターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンスであり、前記駆動パルスは、やはり略９０°のＸパルスであることを特徴とする、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項７】
前記段階（ａ）のパルスシーケンスは、ＲＡＲＥ（rapid  acquisition  by  repeated  echoes）シーケンス、ＥＰＩ（echo  planar  imaging）シーケンス、又はＧＲＡＳＥ（gradient  and  spin  echo）シーケンスであることを特徴とする、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項８】
異なる値のＴ１を有する組織間の画像コントラストを最適化するために、前記回復期間の持続時間は、最短のＴ１よりも大きいように選択されることを特徴とする、請求項１記載の磁気共鳴撮像方法。
【請求項９】
安定した略均一な主磁場内に配置された体の磁気共鳴撮像装置であって、
前記主磁場を作る手段と、前記主磁場に重畳される傾斜磁場を発生する手段と、体へＲＦパルスを放射する手段と、傾斜磁場及びＲＦパルスの発生を制御する制御手段と、ＲＦパルス及び切り換えられた傾斜磁場のシーケンスによって発生される磁気共鳴信号を受信しサンプリングする手段と、前記信号サンプルから画像を形成する再構成手段とを有し、
前記制御手段は、請求項１記載の撮像手順の記述でのプログラミングを含むことを特徴とする、磁気共鳴撮像装置。
【請求項１０】
前記装置の操作者が、前記段階（ｄ）の駆動パルスのフリップ角及びＲＦ位相、並びに、前記段階（ｅ）の回復期間の持続時間をインタラクティブに調整することを可能とする入力手段を有する、請求項９記載の磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定した略均一な主磁場内に配置された体の少なくとも一部分の磁気共鳴撮像方法であって、
（ａ）体の部分に少なくとも１つのＲＦパルス及び少なくとも１つの傾斜磁場パルスのシーケンスを受けさせることにより、部分に１つ又はそれ以上のスピンエコー信号を発生させる段階と、
（ｂ）信号から画像を再構成するためにスピンエコー信号を測定する段階と、
（ｃ）部分に少なくとも１つの更なるリフォーカスＲＦパルス及び／又は傾斜磁場パルスを受けさせることにより追加的なスピンエコーを発生する段階と、
（ｄ）追加的なスピンエコーの時間において部分にＲＦ駆動パルスを受けさせる段階と、
（ｅ）回復期間の後に段階（ａ）のパルスシーケンスが始まるように段階（ａ）乃至段階（ｄ）を繰り返す段階とを有する方法に関連する。
【０００２】
更に、本発明は、この方法を実行する磁気共鳴撮像装置に関連する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）では、磁気共鳴信号を発生するようＲＦ及び傾斜磁場傾斜パルスを含むパルスシーケンスが対象（患者）に印加され、磁気共鳴信号はそこから情報を得るために及び対象の画像を再構成するために走査される。ＭＲＩの適用の臨床的に関連のある分野の数は、その最初の開発以来、膨大に成長した。ＭＲＩは、体の殆ど全ての部分に適用されえ、人体の多数の重要な機能に関する情報を得るのに使用されうる。ＭＲＩスキャン中に印加されるパルスシーケンスは、例えば対象内の位置及び向き、寸法、分解能、信号対雑音比、コントラスト、動きに対する感度等の再構成された画像の特性を完全に決定する。ＭＲＩ装置の操作者は、適切なシーケンスを選択せねばならず、夫々の適用のためにそのパラメータを調整し最適化せねばならない。
【０００４】
Ｔ２コントラスト強調スピンエコーシーケンスは、非常に強い軟組織コントラストを与えるため、臨床用途において最も広く用いられているスキャンである。しかしながら、それらの有用性は、長い捕捉時間によって制限されている。このために、高速Ｔ２コントラスト強調シーケンスが、近年の開発における目的であった。数秒以内にＴ２強調画像を生成することが可能な公知の技術は、いわゆるＲＡＲＥ（rapid  acquisition  by  repeated  echoes）及びＴＳＥ（ターボスピンエコー：turbo  spin  echo）のようなスピンエコーシーケンスである。公知のスピンエコーシーケンスは、通常は、初期コントラスト準備期間と続くデータ捕捉期間とを有する。第１の期間中、所望のコントラストに従って縦磁化が準備され、一方で、画像を形成するよう第２の期間中に多くの位相エンコードエコーが発生され取得される。
【０００５】
高いＴ２／Ｔ１比で組織を撮像するのに特に有用なＴ２コントラスト強調ＭＲＩ方法は、特許文献１から公知である。この技術は、完全なＴ１回復を待つことなく信号強度を高めるいわゆる駆動平衡フーリエ変換（ＤＥＦＴ：driven  equilibrium  Fourier  transform）シーケンスを用いる。ＤＥＦＴ撮像法は、高い信号対雑音比を維持しつつ、異なる値のＴ２で組織間に特に高いコントラストを与える。典型的なＤＥＦＴパルスシーケンスは、スライス選択ＲＦ励起パルス（αＸ）で始まり、それに続いて複数の１８０°Ｙリフォーカスパルスがあり、撮像に用いられる位相エンコードされたスピンエコーを生じさせる。最後のスピンエコーでは、「駆動平衡」（又は単に「駆動」）パルス（−αＸ）が、残る横磁化を正の縦磁化へ変換する。シーケンスの最後にある任意の傾斜パルスは、残留横磁化をスポイルするのに役立ちうる。このパルスシーケンスは、検査される組織のＴ１よりも短い回復期間の後に繰り返される。
【０００６】
高質なＴ１コントラスト強調画像の生成が多くのＭＲＩ適用に不可欠であることもまた周知である。これは、特に、人間の脳の検査に有効である。例えば、白質組織と大脳髄液の縦緩和時間の間の顕著な差は、これらの２つの物質の間に高いコントラストのある画像を生じさせるのに用いられうる。Ｔ１強調撮像法に普通に用いられる周知の反転回復（ＩＲ）技術の主な不利点は、比較的長い捕捉時間である。３テスラ以上の高い磁場では、Ｔ１のかなりの増加が観察されるため、適切且つ効率的なＴ１強調撮像法は特に難しい。
【特許文献１】米国特許第６，２１９，５７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、高速Ｔ１コントラスト強調撮像を可能とするＭＲＩ適用方法が必要とされることが容易に認められる。従って、本発明は、高いＴ１コントラスト及び十分な信号対雑音比を与える、Ｔ１強調撮像のための高速且つ信頼性の高い方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上述の目的が、追加的なスピンエコーの時間における核磁化が負の縦磁化へ変換されるようＲＦ駆動パルスの位相を選択することによって達成される上述の種類の磁気共鳴撮像の方法が提供される。
【０００９】
本発明は、かなり強調されたＴ１コントラストで高速断層撮影走査法を行うことを可能とする。本発明の方法は、ＴＳＥ（turbo  spin  echo）撮像法に対して特に価値があると共に、任意にスピンエコーベースの撮像シーケンスに適用されうる。本発明のシーケンスの構造は、上述のＤＥＦＴシーケンスと同様である。しかしながら、本質的な差は、スピンエコーデータ捕捉の後の残る磁化（即ち、殆どの場合は主に横磁化）が、負の縦磁化へ変換されることである。この差は、公知のＤＥＦＴ方法によって得られるＴ２強調の代わりに所望のＴ１コントラスト強調を生じさせることとなる。
【００１０】
段階ｂ）において読み出された撮像の後、段階ｃ）における追加的なスピンエコーを生成することにより、全ての横磁化がリフォーカスされる。上述したように、磁化は、段階ｄ）においてこのエコーにＲＦ駆動パルスを印加することにより負の縦磁化へ変換される。段階ａ）におけるスピンエコーシーケンスの励起角度が９０°ではないとき、一般的には、最善のコントラスト強調を達成するために、ＲＦ駆動パルスも９０°にはならない。段階ｂ）において読み出し期間中にかなりのＴ１崩壊が生ずる場合、最適信号はできるだけ多くの負の縦磁化を発生することによって得られるため、駆動パルスのフリップ角は一般的には９０°よりも大きくなる。段階ａ）において次の励起が始まる前に段階ｅ）の回復期間におけるＲＦ駆動パルス後のＴ１崩壊を許すことにより、公知の反転回復技術と同様のＴ１コントラスト強調が得られる。ＩＲとは対照的に、反転は１８０°パルスによって行われるのではなく、横磁化がコヒーレントであるときに（リフォーカスされているとき）照射されるＲＦ駆動パルスによって行われる。本発明のこの機構は、非常にコンパクトなシーケンスを生じさせ、短い繰り返し時間を許し、従って高いＴ１コントラストを可能とする。更に、本発明の方法は、単純であり、ロバストであり、高速であり、臨床的なオペレーションにおける任意の磁気共鳴撮像装置に対して容易に実施される。
【００１１】
本発明の方法では、段階（ａ）のシーケンスが略９０°のＲＦパルスで始まれば有利である。最大の初期磁化は、このようにして得ることができる。段階（ｂ）の読み出し期間中にわずかなＴ１崩壊のみが生ずる場合、段階（ｄ）の駆動パルスもまた略９０°のＲＦパルスであることが実際的であり、なぜならば、主に横磁化である核磁化は、このようにして殆ど完全に負の縦磁化へ変換されるからである。本発明の実際的な実施では、段階（ａ）のシーケンスは、段階（ｄ）の駆動パルスと略同じフリップ角を有するＲＦパルスで始まり、段階（ａ）の初期ＲＦパルスと段階（ｄ）の駆動パルスはいずれもまた略同じＲＦパルスを有する。やはり段階（ｂ）の読み出し期間中にわずかなＴ１崩壊のみが生ずる場合、段階（ａ）の初期ＲＦパルスと段階（ｄ）の駆動パルスはいずれも望ましくは約９０°のフリップ角を有する。
【００１２】
実験や数値シミュレーションは、本発明の方法では、段階（ａ）のパルスシーケンスが、略９０°のＸパルスで始まりそれに続いて一連の１８０°のＹパルスがあるターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンスであり、駆動パルスがやはり略９０°のＸパルスであれば有利であることを示している。１８０°リフォーカスパルスは、方法がＢ０（即ち、主磁場）及びＢ１（即ち、ＲＦ磁場）に対して更にあまり敏感でなくなるようにするため、やはり磁化の１８０°の傾斜を生じさせるいわゆる合成パルスによって置き換えられ得る。シーケンスを最適化させるために、リフォーカスパルスのためにフリップ角掃引を組み込むことが更に可能である。
【００１３】
本発明の磁気共鳴撮像法はまた、ＲＡＲＥ（rapid  acquisition  by  repeated  echoes）シーケンス、ＥＰＩ（echo  planar  imaging）シーケンス、又はＧＲＡＳＥ（gradient  and  spin  echo）シーケンスといった、他の公知のスピンエコーに基づく段階（ａ）の撮像シーケンスとともに用いられるのに良く適している。
【００１４】
本発明の方法では、異なる物質間のＴ１コントラストは、回復期間の持続時間が最短のＴ１よりも大きいように選択されていれば、殆どの場合に最適化されうることとなる。しかし、一般的には、コントラスト、速度、及び信号対雑音比に関するシーケンスのパラメータの最適化は、異なるＴ１値の比率及び検査対象である異なる物質の信号強度に強く依存する。
【００１５】
本発明の方法を、安定した略均一な主磁場内に配置された体の磁気共鳴撮像に専用の装置に組み込むことは容易に可能である。かかるＭＲＩスキャナは、主磁場を作る手段と、主磁場に重畳される傾斜磁場を発生する手段と、体へＲＦパルスを放射する手段と、傾斜磁場及びＲＦパルスの発生を制御する制御手段と、ＲＦパルス及び切り換えられた傾斜磁場のシーケンスによって発生される磁気共鳴信号を受信しサンプリングする手段と、前記信号サンプルから画像を形成する再構成手段とを有する。本発明によれば、通常はメモリ及びプログラム制御を有するマイクロコンピュータである制御手段は、上述の本発明の方法に従った撮像手順の記述でのプログラミングを含む。インタラクティブなスキャンでは、装置の操作者が、段階（ｄ）の駆動パルスのフリップ角及びＲＦ位相、並びに、段階（ｅ）の回復期間の持続時間を調整することを可能とする入力手段が提供されうる。適切なユーザインタフェースは、所望のコントラストのインタラクティブな最適化を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付の図面は、本発明の望ましい実施例を開示する。しかしながら、図面は例示のためだけに設計されたものであって、本発明についての制限を定義するものではないことが理解されるべきである。
【００１７】
本発明によるシーケンス設計を図１に示す。シーケンスは、一般的にはスライス選択的な、ＲＦ励起パルスαＸから始まる。このパルスは、磁化をｘ軸に対して角度αに亘って傾斜させる。殆どのスピンエコーシーケンスでは、最初のパルスは９０°の励起パルスを有する。最初のパルスに続く一連の１８０°Ｙリフォーカスパルスは、図示しない複数のスピンエコーを生じさせる。１８０°Ｙパルスとスピンエコーは、時間間隔ＥＳ（エコー間隔）で隔てられる。スピンエコーは、読み出し間隔ＴＳＥ中に測定される。これらの合わされた信号は、後に撮像に用いられる。画像は、例えば捕捉されたデータに周知の２次元ＦＴ手順を受けさせることによって再構成される。間隔ＴＳＥ中、図示のシーケンスは、通常のターボスピンエコーシーケンスに対応する。しかし、ＴＳＥ間隔の最後のパルスの後、追加的なスピンエコーは、更なる１８０°Ｙパルスによって発生される。このスピンエコーにおいて、βＸ駆動パルスは、残るコヒーレントな磁化を負の縦軸へ傾斜させる。ＴＳＥシーケンスは、このように追加的な間隔ＴＤＲＶによって拡張され、その後横磁化は負の縦磁化へ変換されている。後の傾斜パルス（図示せず）は、任意に、残りの横磁化をスポイルするのに役立つ。他のＴＳＥシーケンスは、Ｔ１緩和が生ずることが可能な回復期間ＴＲＥＣ後のαＸ励起パルスで始まる。シーケンスの繰り返し時間はＴＲである。ＴＳＥ読み出し中に顕著なＴ１崩壊が生じなければ、α及びβは等しくなる。
【００１８】
図１のシーケンス中の定常磁化の時間的な展開を、図２に示す。図は、２つの異なる物質（例えば人間の脳の白質と大脳髄液）の磁化Ｍ1及びＭ2を示し、第１の物質の縦緩和時間は第２の材料の横緩和時間よりも遙かに短い。間隔ＴＳＥ及び間隔ＤＴＲＶから構成されるシーケンスの第１の部分中、磁化Ｍ1及びＭ2は横のｘ，ｙ平面上にあり、横緩和が生ずる。回復期間ＴＲＥＣ中、磁化は縦のｚ軸に沿った方向である。図示するように、この期間中、２つの異なる率の縦緩和が生ずる。駆動パルスの後にＴＲＥＣ中に次の励起までＴ１緩和を許すことにより、公知のＩＲ技術と同様のコントラスト強調が得られる。反転は１８０°パルスによって行われるのではなく、横磁化がコヒーレントである時点においてβＸ駆動パルスによって行われる。従って、本発明の方法はまた、「コヒーレント反転回復」によって特徴付けられ得る。本発明の機構は、短いＴＲ及び高いＴ１コントラストのコンパクトなシーケンスを許す。データ捕捉間隔ＴＳＥ中のＭ1及びＭ2磁化の異なる振幅は、明らかに図２に示されうる。この差は、ＴＲＥＣ中の速い（Ｍ1）及びゆっくりとした（Ｍ2）緩和から生ずる。
【００１９】
図３中、磁気共鳴撮像装置１を概略的に示す。装置１は、安定した均一な主磁場を発生する一組の主磁気コイル２と、制御可能な強さを有し選択された方向に傾斜を有する追加的な磁界を重畳する３つの組の傾斜コイル３、４、５とを有する。慣習通り、主磁場の方向をｚ方向と示し、それに対して垂直な２つの方向をｘ方向及びｙ方向と示す。傾斜コイルは、電源１１によって電源供給される。装置１は更に、無線周波（ＲＦ）パルスを体７へ発するための放射線エミッタ６、即ちアンテナ又はコイルを有し、放射線エミッタ６はＲＦパルスを発生し変調する変調器８に結合されている。また、ＭＲ信号を受信する受信器が与えられており、受信器はエミッタ６と同じものであっても、別のものであってもよい。エミッタと受信器が図３に示すように物理的に同じアンテナ又はコイルである場合、発せられるべきパルスと受信される信号とを分けるために送受信スイッチ９が設けられる。受信されたＭＲ信号は復調器１０へ入力される。変調器９、エミッタ６、及び傾斜コイル３、４、５用の電源１１は、上述のＲＦパルスのシーケンス及び対応する傾斜磁場パルスのシーケンスを発生するよう制御システム１２によって制御される。制御システムは、通常は、メモリ及びプログラム制御を有するマイクロコンピュータである。本発明の実際上の実施のために、本発明は、上述の方法による撮像手順の記述を用いたプログラミングを含む。復調器１０は、受信されたエコー信号を、例えば視覚表示装置１５上で可視としうる画像へ変換するための例えばコンピュータといったデータ処理装置１４に結合される。制御システム１２に接続された例えば適当なキーボードといった入力手段１６があり、これは装置の操作者が、コントラスト及び信号対雑音比を最適化するために、駆動パルスのフリップ角及びＲＦ位相、並びに、回復期間の持続時間をインタラクティブに調整することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるパルスシーケンスを示す図である。
【図２】図１のシーケンス中の定常磁化を示す図である。
【図３】本発明によるＭＲＩスキャナの実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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