(57)【要約】  定常状態自由歳差（ＳＳＦＰ）シーケンスは、およそ２乃至１０ミリ秒程度でパルス間インタバル（ＴＲ）または比較的短い繰り返し時間をもつ非常に多くのＲＦパルス（４０）を有する。約３Ｔ１、即ち約６秒間、ＲＦパルスを適用した後、定常状態が達成される。それ故、少なくとも位相エンコード傾斜（４２）と読み出し傾斜（４４）がＲＦパルスに隣接する各々の次の対の間に適用され、データラインは各々の読み出し傾斜パルスの間に生成される。６ミリ秒のＴＲを伴う１２８個のライン画像に対して、データラインの集合が、７６８ミリ秒、即ち１秒の４分の３の間に生成される。データラインが生成されるとき、スペクトルオフセットは、３６０°のＲＦ位相シフトに亘って生成されるデータラインのＮ個の集合を用いて、ＲＦ送信器（２４）およびＲＦ受信器（５０）のＲＦ位相を連続的に調節することにより、調節される。各々の集合のオフセットからの対応するデータラインと同様に、３６０°／Ｎを単位とするＲＦ位相は結合され、画像表示にフーリエ変換される。このように、Ｎ個の一式のデータの集合が、定常状態を再構成するために遅延インタバルを介在させることなく、即ち、２７秒に代えて９秒（Ｎ＝４に対して）の異なるスペクトルオフセットにおいて収集される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージングのための方法であって：
主磁場における検査領域に画像化される被検体の対象領域を置く段階；
定常状態が確立されるまで、所定の繰り返しインタバルのＲＦパルスを用いて共鳴を繰り返して励起する段階；
磁気共鳴信号の前記定常状態が確立された後、前記ＲＦパルスを適用し続け、ｋ−空間におけるデータラインの集合を捕捉するために各々のＲＦパルスにしたがって少なくとも位相エンコードパルスと読み出し傾斜パルスとを適用する段階；
各々のデータラインの捕捉を伴い、前記定常状態が連続データラインの前記捕捉の間に再確立される必要のないように前記定常状態を十分ゆっくり変調させるためにスペクトルオフセットを変化させる段階；並びに
複数の前記データラインから得られる定常状態信号を結合する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記定常状態が各々のデータラインの前記捕捉の間に可逆的に変調されるように前記スペクトルオフセットは十分ゆっくり変化される、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって：
前記定常状態が壊らされるように前記スペクトルオフセットは十分ゆっくり変化される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれ一項に記載の方法であって、前記繰り返して励起する段階において、前記ＲＦパルスのトレインは少なくとも２つのスペクトルオフセット成分を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のいずれ一項に記載の方法であって、磁気傾斜の時間インタバルは前記繰り返しインタバルに亘って０である、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれ一項に記載の方法であって：
異なるスペクトルオフセットを用いて収集されたｋ−空間における複数のデータラインの集合の対応するデータラインを結合する段階；並びに
前記結合された対応するデータラインを画像表示に再構成する段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれ一項に記載の方法であって：
各々のデータラインの集合を画像表示に再構成する段階；並びに
異なるスペクトルオフセットを用いて収集されたデータラインにより生成された画像表示を結合する段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれ一項に記載の方法であって、複数のデータラインの集合に亘って、ｋ−空間の中央近傍のデータラインはｋ−空間の端部近傍のデータラインより多くサンプリングされる、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、各々のデータラインの集合はｋ−空間の中央領域とｋ−空間の残りの領域の半分の領域をカバーする、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって：
前記収集されたｋ−空間の半分からの前記データの複素共役からｋ−空間の前記残りの半分のためにデータラインを生成する段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法であって：
ｋ−空間の１つの半分をかけ渡すデータラインの集合を異なるスペクトルオフセットを収集したｋ−空間の他の半分をかけ渡すデータラインの集合と結合する段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれ一項に記載の方法であって：
前記繰り返して励起する段階において、ＲＦ位相インクリメントは、データラインのＮ個の集合が収集される間に連続的なＲＦパルスに適用され且つ３６０°の範囲に亘って変化し、データラインの集合を調節することに関して３６０°／ＮによりオフセットされるＲＦ位相インクリメントを伴ってデータラインの各々の集合は収集される、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、収集されたデータラインの最後の集合の最後のデータラインの収集により定常状態自由歳差を確立した後、第１のデータラインの集合のデータラインの収集の開始から前記ＲＦ位相インクリメントが連続的且つ線形的に変化する、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記被検体の対象の前記画像化の領域において物質の少なくとも最短の核共鳴時間の持続時間に亘って定常状態自由歳差を確立するためにＲＦパルスが適用される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれ一項に記載の方法であって、フルデータラインは隣接ＲＦパルス間に収集され、各々のデータの集合は少なくとも４つのデータラインを有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
磁気共鳴は定常状態を確立するように励起され、データラインの複数の集合は異なるスペクトルオフセットを用いて収集される、定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって：
連続的データラインの前記捕捉間に前記定常状態が再確立される必要がないように十分ゆっくりスペクトルオフセットを変化させる；
ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項１７】
請求項１５に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって、各々のデータラインの前記捕捉間に前記定常状態が可逆的に変調されるように前記シーケンスの前記スペクトルオフセットを変化させることを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって：
前記スペクトルオフセットを連続して変化させる；
ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項１９】
請求項１６または１７に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって：
前記スペクトルオフセットを区分して連続的に変化させる；
ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２０】
請求項１６または１７に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって：
前記スペクトルオフセットを区分して線形的に変化させる；
ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のいずれ一項に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって、前記スペクトルオフセットを変化させることは：
ＲＦ位相をシフトさせること；
を有する、ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２２】
請求項１６乃至２０のいずれ一項に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって、前記スペクトルオフセットを変化させることは：
ＲＦ周波数をシフトさせること；
を有する、ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２３】
請求項１６乃至２０のいずれ一項に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって、前記スペクトルオフセットを変化させることは：
磁場を掃引すること；
を有する、ことを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２４】
請求項１６乃至２３のいずれ一項に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって：
少なくとも３つのスペクトルオフセット成分をもつ高周波パルスを用いて磁気共鳴を励起する；
ことをさらに特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２５】
請求項２４に記載の定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンスであって：
ＲＦ励起パルストレインの周期のインタバル数により生成された周期的に変調された定常状態信号を結合する；
ことをさらに特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージングシーケンス。
【請求項２６】
複数の周波数において磁気共鳴を同時に励起する段階；
磁気共鳴信号の周期的に変調された定常状態信号を確立する段階；
ＲＦ励起パルストレインの周期のインタバル数により生成される前記周期的に変調された定常状態信号を結合する段階；
複数のデータラインを生成するように前記結合された共鳴信号を繰り返してサンプリングする段階；並びに
前記データラインを画像表示に再構成する段階；
を有することを特徴とする定常状態自由歳差磁気共鳴イメージング方法。
【請求項２７】
磁気共鳴画像を生成するための装置であって：
定常状態が確立されるまで所定の繰り返しインタバルにおいてＲＦパルスを用いて主磁場の検査範囲において被検体の対象領域に共鳴を繰り返して励起するため、および磁気共鳴信号の定常状態が確立された後に前記ＲＦパルスを連続して適用するための手段；
ｋ−空間におけるデータラインの集合を捕捉するために各々のＲＦパルスにしたがって少なくとも位相エンコードパルスおよび読み出し傾斜パルスを適用するための手段；
連続的データラインの捕捉間において前記定常状態が再確立される必要がないように、各々のデータラインの生成を伴ってスペクトルオフセットを十分ゆっくり変化させるための手段；並びに
複数のデータラインから得られる定常状態信号を結合するための手段；
を有することを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置であって、連続的データラインの前記捕捉間において定常状態が可逆的に変調されるように、前記スペクトルオフセットが十分ゆっくり変化される、ことを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２７または２８に記載の装置であって、データラインの複数の集合は異なるスペクトルオフセットにおいて収集される、装置であり：
各々のデータラインの集合から類似するデータラインを適合させるために各々のデータの集合の前記データラインを分類するための分類手段；
前記結合されたデータラインを画像表示にフーリエ変換するためのプロセッサ；
を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２７乃至２９のいずれ一項に記載の装置であって：
少なくとも区分的かつ連続的に送信器および受信器のＲＦ位相を調節するための手段；
をさらに有する、ことを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項２７乃至３０のいずれ一項に記載の装置であって、前記ＲＦパルスはパルストレインにおいて適用され、各々のＲＦパルストレインは少なくとも３つのスペクトルオフセット成分を有する、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング技術に関し、さらに詳細には、定常状態自由歳差（ＳＳＰＰ：Ｓｔｅａｄｙ−Ｓｔａｔｅ  Ｆｒｅｅ  Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）イメージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
定常状態自由歳差イメージングにおいて、一連の磁気共鳴励起パルスが比較的短いインタバル、代表的には、２乃至１５ミリ秒の範囲内で適用される。この一連のパルスが緩和時間Ｔ１（多くの共通の組織の種類に対して１乃至６秒の範囲内）の約３倍の間、適用された後、磁気共鳴は定常状態において安定化される。この後、各々の磁気共鳴励起パルスに従って、フルセットのデータラインが収集されるまで位相エンコードデータラインを読み出すために、位相エンコード傾斜および読み出し傾斜が適用される。従来の定常状態自由歳差イメージングシーケンスは、長手方向の軸または長手方向と横断面の両方に沿った信号生成をうまく利用している。
【０００３】
基準のスピンシステム回転枠のコヒーレンスを保つ周波数アンワインディングパルスに付加して適用される傾斜パルスのバランスをとる領域および時間は、共鳴信号の立ち上がり成分および立ち下がり成分の重ね合わせを効率的に利用することにより画像の信号対ノイズ比を増加させるために用いられた。バランスをとった傾斜時間および短い繰り返し時間は、多くの種類の特許動向に対して定常状態自由歳差シーケンスを鈍感にし、流れている血液または脳脊髄液のスピンが定常状態になるようにする。  
強い組織のコントラストは、緩和時間Ｔ１およびＴ２と先端角とに基づいて得られる。小さい先端角の画像は、Ｔ１またはプロトン密度で重み付けされたコントラストを有する。大きい先端角の画像は、よりＴ２依存性のコントラストを有する。エルンスト角（Ｅｒｎｓｔ  ａｎｇｌｅ）においては、画像コントラストは、比較的に繰り返し時間に依存せず、画像化組織のＴ１とＴ２との比に比例する。
【０００４】
完全にバランスのとれたシーケンスには重大な不利点がある。パルス列は、シーケンス繰り返し時間の逆数に比例する周波数周期をもつスペクトル的に変化する周期的励起パターンを生成する。この励起パターンは、画像バンディングアーチファクトを結果的に生じさせる区別可能な１周期当たり２つのヌル点を有している。長手方向とそれに直角な方向の両方において安定な定常状態を達成するように、励起パルスは、信号がサンプリングされる前に、幾つかのＴ１に対して適用される。しばしば、安定化時間は、総イメージング時間の大きな部分を占め、しばしば、その半分以上である。
【０００５】
励起パターンの周期的性質は、磁場の不均一性が各々のイメージング画素における局所的なスペクトルオフセットの原因となるため、定常状態歳差画像における磁場の等磁線に従う傾向にあるバンディングアーチファクトをもたらす。一般に、バンディングアーチファクトのアピアランスは、インターパルス（ＴＲ）期間の間にスピンにより得られる総位相歳差により支配される。液相イメージングにおける位相歳差の共通のソースは、共鳴オフセット、化学シフト、磁場不均一性、スピン結合、非平衡傾斜パルス、および送信器キャリア周波数と受信器復調周波数とにおけるまたはそれらの位相における非平衡変化を有する。効果的な（平均的な）スペクトルオフセット（ラジアン／秒）は、インターパルス間隔（秒）によりパルス（ラジアン）間の総位相利得を除することによっていずれの画素における各々のスピン種について規定されることができる。
【０００６】
バンディングアーチファクトに対して提案された１つの解決方法は、スペクトルオフセットにおける局所的変化から総位相利得を減じるために非常に短い繰り返し時間を用いることである。他の解決方法は、定常状態スペクトル応答の周期的性質のために、バンディングアーチファクトの平均を出すかまたはバンディングアーチファクトをキャンセルするように、スペクトルオフセットを用いて複数の画像または励起の平均をとることである。しかしながら、両方の解決方法には欠点がある。
【０００７】
極めて短い繰り返し時間は、位相エンコードおよび読み出し傾斜のために利用可能である時間を圧縮する。その時間が短くなるにつれ、オンオフの切り替えをより速く、即ち、スルーレートをより大きくする必要がある。一般に、より大きい強度傾斜は、より短い読み出し時間をオフセットするために用いられる。そのようなシステムは高価であり、且つ患者の安全および心地よさに対して好ましくない。急速に変化する磁場は、筋肉および神経への刺激を誘発させる。大きい傾斜を用いることはまた、リードアウト共鳴信号をデジタル化するために広い帯域幅の受信器を使用することを必要とする。そのような広い帯域幅の受信器は、定常状態自由歳差方法の主な優位性を弱める信号対ノイズ比を減少させる。さらに、短い繰り返し時間は画像の解像度を大幅に制限させる。
【０００８】
スペクトルオフセット磁気共鳴信号またはそのような信号から生成された複素数値化画像を平均化することは、成功裏にバンディングアーチファクトをキャンセルする。定常状態自由歳差励起列におけるＲＦパルスは、各々の連続的なＲＦパルスに対して、一定の位相インクリメント、例えば、９０°においてシフトされる。類似する位相シフトはまた、画像受信器において検出される信号に適用される。これらの結合された位相シフトは回転基準フレームの周波数を変化させる。従って、９０°の位相インクリメントは、周期の１／４に等しい周波数オフセットによりスペクトル励起パターンを移動させる。１８０°の位相インクリメントは、周期の１／２だけパターンをシフトさせる、等等である。いずれの３６０°の周期に亘って等しく間隔を置く異なる位相インクリメントをもつ複数の異なる位相周期の各々についてのデータラインの集合を収集することは、平均化がバンディングアーチファクトをキャンセルすることを可能にする。また、位相シフトを平均化または結合するために、空間的にエンコード化されたデータ範囲に亘って適用されるフーリエ変換を用いることができる。一連のインクリメント位相周期をもつ定常状態自由歳差信号の収集は、傾斜パルスにより達成される通常の空間エンコードに加えた、スペクトルオフセットをもつデータのエンコード化に相当する。平均化された信号の計算は、スペクトル領域に対する中心（ｋ＝０）のフーリエ係数の計算に相当する。
【０００９】
信号の平均化または変換方法の主な欠点は、バンディングアーチファクトをキャンセルするために、非常に多くの平均化の母数、代表的には、少なくとも４つを収集することである。位相周期の各々の変化の後、定常状態を再度得るために時間がシステムに対して割り当てられる。これは、画像データが、シーケンス方式でなくシリアル方式で平均化されるようにする。即ち、各々の平均化スペクトルオフセットをもつ４つまたは他の複数の数のデータラインの集合が、シーケンシャルにでななく一時的に異なる時間に収集される。
【００１０】
本発明は、上記参照した問題点および他の問題点を克服する、新規且つ改良した定常状態自由歳差イメージング技術を提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従って、磁気共鳴イメージング方法は、主磁場における検査領域で被検体の対象領域を設定する段階を有する。定常状態が確立されるまで、所定の繰り返しインタバルでＲＦパルスを用いて。共鳴が繰り返して励起される。定常状態が確立された後、ＲＦパルスが連続して適用され、ｋ−空間におけるデータラインの集合を捕捉するために、少なくとも位相エンコードおよび読み出しパルスは、次の各々のＲＦパルスを適用される。各々のデータラインのデータ捕捉により、スペクトルオフセットは、定常状態が連続的なデータラインの捕捉の間に再確立される必要がない定常状態を、十分ゆっくりと変調するように変化される。複数のデータラインから得られた定常状態の信号は結合される。
【００１２】
本発明の他の特徴に従って、定常状態自由歳差の磁気共鳴イメージングシーケンスを提供する。磁気共鳴は定常状態を確立するために励起され、複数のデータラインの集合が異なるスペクトルオフセットを用いて収集される。スペクトルオフセットは、定常状態が連続的なデータラインの捕捉の間に再確立される必要がない定常状態を、十分ゆっくりと変化される。
【００１３】
本発明の他の特徴に従って、磁気共鳴画像生成装置を提供する。手段は、定常状態が確立されるまで、所定のインタバルにおけるＲＦパルスを用いて主磁場における検査領域で被検体の対象領域に連続して共鳴を励起する。その手段はまた、定常状態が確立された後、ＲＦパルスを連続して適用する。手段は、ｋ−空間におけるデータラインの集合を捕捉するために各々のＲＦパルスに続いて少なくとも位相エンコードパルスおよび読み出し傾斜パルスを適用する。手段は、定常状態が連続的データラインの捕捉の間に再確立される必要がない各々のデータラインの生成を用いて、スペクトルオフセットを十分ゆっくりと変化させる。手段は、複数のデータラインから得られた定常状態信号を結合する。
【００１４】
本発明の１つの優位性は、データ捕捉時間を減少させることができることである。
【００１５】
本発明の他の優位性は、バンディングアーチファクトを減少または削除することができることである。
【００１６】
本発明の他の優位性は、高解像度イメージングに敏感に反応することができることである。
【００１７】
本発明のさらなる他の優位性は、以下の好適な実施形態の詳細な説明を読み、解釈するときに、当業者に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照するに、本発明は、高磁場システムおよび低磁場システムに同等に適用可能である。また、開放型磁石を例示目的のために図１に示したが、開放磁石またはＣ字型磁石および円筒穴型磁石の両方に適用可能である。イメージング領域１０は、主界磁磁石の超伝導コイルまたは抵抗コイル１２ａ、１２ｂにより生成される磁場Ｂ０の範囲内に規定される。主磁場磁石は、開放型磁石の実施形態において、垂直軸に沿ってイメージング領域を貫く、一時的に一定な主磁場Ｂ０の範囲内に規定される。被検体は、患者支持台１４によりイメージング領域内に支持される。
【００１９】
傾斜磁場コイルの集合の傾斜磁場巻線またはコイル２０ａ、２０ｂは、３つの直交座標に沿って主磁場を横切る磁場傾斜を生成するために、イメージング領域１０に隣接して配置される。傾斜コイルは、傾斜増幅器２２および傾斜磁場制御器２４に接続される。例示としての開放型磁石システムにおいては、傾斜コイルは、患者の上方および下方に備えられている。穴型システムにおいては、従来は、傾斜コイルは穴を囲む管に備えられている。
【００２０】
イメージング領域に配置される被検体の選択されたダイポールにおいて磁気共鳴を励起するために、ＲＦコイルの巻線またはコイル３０ａおよび３０ｂは被検体と傾斜コイルとの間に配置される。全身用ＲＦコイルを例示しているが、頭および他の部位に局所的なまたは特定のコイルをまた、使用することが可能である。少なくとも１つの高周波送信器３２であって、好適には、デジタル送信器は、高周波コイルがイメージング領域に高周波パルス制御器３４により設定される振幅、タイミングおよび位相をもつ高周波パルスを送信するようにする。
【００２１】
図１を続けて参照し、さらには図２を参照するに、シーケンス制御器３６は、傾斜制御器２４およびＲＦ制御器３４が定常状態自由歳差技術を実行するようにする。さらに詳細には、一連のＲＦ即ち高周波励起パルス４０は、インターパルス時間インタバルまたは繰り返し時間ＴＲにより置き換えられて適用される。好適な実施形態においては、繰り返し時間は約２乃至１５ミリ秒である。一連のＲＦパルスが、定常状態を確立するために適用される。一旦、定常状態が達成されると、位相エンコード傾斜４２が、各々の対のＲＦパルス間のｋ−空間におけるデータラインを選択するために適用される。位相エンコードリワインド傾斜４２´は、各々のデータラインが読み出された後も位相エンコードを保つ。また、各々の対のパルス間において、読み出し傾斜４４が、結果として生じる磁場共鳴エコー４６の周波数エンコードのために適用される。一実施形態においては、スライス選択パルス４８が、所定のスライスに励起を限定するために各々のＲＦパルスに関連して、適用される。
【００２２】
それ故、スピンシステム回転枠のコヒーレンスを保つことに整合する手段によりスライス選択ＲＦパルスの周波数を変化させることにより、励起スライスの物理的位置は、いずれの好ましいボリュームをカバーする複数の２次元画像を生成するために、段階的に移動されることが可能である。スライス選択周波数シフトは、スライス選択傾斜が適用されるとき、磁石中心からのスライスの周波数シフトに相当する可聴周波数をもつ送信器波形メモリにおいて選択ＲＦパルスの記憶された仕様を変調することにより、一定の送信器キャリア周波数に対して生成されることが可能である。また、スライス選択周波数シフトは、位相連続方式でＦＲパルスの送信の間に、送信器キャリア周波数をシフトさせることにより生成されることが可能である。それ故、送信器チャネルと受信器チャネルとの間の位相差は、ＲＦパルスの送信の後、送信器が磁気共鳴の中心周波数に戻らされる。送信器と受信器との間の位相のリワインディングは、ＲＦパルスの持続時間に相当するインタバルの間にスライス選択のために用いられる位相に反対の状態になるように送信器周波数を設定することにより達成されることができる。
【００２３】
また、第２位相エンコード傾斜は、２次元位相エンコード化と１次元周波数エンコード化を用いる３次元データ捕捉を、“スライス選択”方向に沿って、適用されることができる。
【００２４】
磁気共鳴信号４６は、全身用ＲＦコイル３０ａ、３０ｂまたは局所的コイル（図示せず）により捕捉され、増幅され、受信器５０であって、好適には、デジタル受信器により複調される。送信コイルおよび受信コイルは同じコイルまたは異なるコイルとすることができる。
【００２５】
最初に、磁気共鳴を連続的に励起し、被検体のスピンシステムを定常状態にするために、イメージング傾斜を用いる、用いないに拘わらず、ＲＦパルス４０を適用することができる。代表的には、Ｔ１の約３倍の時間の期間は定常状態を確立するには十分である。約２０００ミリ秒のＴ１をもつ身体の組織に対して、ＲＦパルスは約６０００ミリ秒、即ち６秒間適用される。６ミリ秒の繰り返し時間を用いて、定常状態を確立するために、１０００のＲＦパルスが適用される。
【００２６】
一旦、定常状態が達成されると、位相エンコード傾斜４２と読み出し傾斜４４が、各々の隣接する対のＲＦパルスの間に適用される。
【００２７】
例示としての実施形態において、位相エンコード傾斜４６は、ｋ−空間に亘って段階的に移動する軌道５２に沿った各々の繰り返しにおいてインクリメントされる。軌道５２は、図３に連続して示されているが、連続的な位相エンコード傾斜ではなく、ｋ−空間にかけ渡される１２８個、２５６個等の位相エンコードパルスの振幅変化を表していることを理解する必要がある。ｋ−空間における１２８個のラインをもつ画像を収集するとき、位相エンコード傾斜軌道５２の開始５４と終了５６との間のＲＦパルス４０の１２８個の繰り返しがある。６ミリ秒の繰り返し時間に対して、１２８個のデータラインは８００ミリ秒を僅かに下回る時間内に収集される。
【００２８】
一旦、定常状態が確立されると、ＲＦ位相調整手段またはプロセッサ６０は、ＲＦ送信器および受信器の位相を協調状態になるように調節する。送信器および受信器の位相は、各々のＲＦパルスに送信の少し前にインクリメントされ、残りのインターパルスインタバルを通して一定に保たれる。起動６２は図３に連続的に示されているが、３６０°の周期に掛け渡される一連の位相インクリメントを表していることを理解する必要がある。効果的なスペクトルオフセットが変調される間に、磁性の定常状態は可逆低にアニールすることができる。
【００２９】
ポイント５４と５６との間のデータラインの集合Ｎの１つを収集する経路に亘って、ＲＦ位相インクリメントが３６０°／Ｎだけシフトするように位相エンコード傾斜の軌道およびＲＦ位相の軌道６２は協調され、ここで、図４に示された実施形態においては、Ｎ＝４である。ｋ−空間のデータの全集合が収集されたとき、位相エンコード傾斜の大きさは初期の値に戻され、ｋ−空間に掛け渡されるデータラインの第２の集合を生成するために、プロセスは繰り返される。
【００３０】
平均化がｋ−空間において起こる例示としての実施形態においては、Ｎ個の集合の各々の第１データラインが第１メモリ７２に記憶され、Ｎ個の集合の各々の第２データラインが第２ラインデータメモリ７２に記憶され、等等のように、データライン分類手段またはプロセッサ７０は、一連のメモリ７２の間でデータラインを分類トする。一旦、Ｎ個の対応するデータラインが収集されると、加算または平均化プロセッサ７４は、結合されたデータラインが次いでｋ−空間メモリ７６にロードされる同種のデータラインを平均化する。逆フーリエ変換プロセッサ７８は、画像メモリ８０に記憶される画像表示を生成するために、ｋ−空間データをフーリエ変換する。好適には、画像表示は、３次元表示であり、一連の連続的スライスとして、または３次元フーリエ変換により生成されることができる。ビデオプロセッサ８２は、モニタ８４における表示のために、スライス、サーフェスレンダリング、血管造影または他の画像を生成するために、画像メモリにアクセスする。
【００３１】
位相エンコードの大きさを線形であるように、即ち、ｋ−空間のラインが連続的に収集されるように、図３に示しているが、これらオンデータラインは他の順序で収集されることができる。さらに、ｋ−空間の一部のラインは、イメージング周期のＮ個のセグメントの各々において２回以上収集されることができる。さらに、スペクトルオフセット（ＲＦ位相インクリメント）が変化するレートは線形である必要はない。その変化はプラトーとすることができ、または、データ収集周期における種々のポイントで多かれ少なかれ即座に変化する。例えば、ＲＦ位相インクリメントは、ｋ−空間の端部近傍ではよび速く、ｋ−空間の中央近傍ではデータラインの収集の間により遅く、変化することが可能である。
【００３２】
図３に示している実施形態においては、この目的のために必要とされる一式のデータの集合の理論的最小数を結合することにより、バンディングアーチファクトをキャンセルする。そのようなデータの集合は、一式のアーチファクトをキャンセルする集合を生成すると言われる。バンディングアーチファクトのよりよいキャンセルは、定常状態の信号のスペクトル応答においてよりよいサンプリングを提供するため、キャンセルの集合Ｎの大きさが増加する場合に、得られる。これは好ましい改善である一方、走査時間を相当割くこととなる。
【００３３】
一式のデータの集合を結合することは必要でないため、アーチファクトのキャンセルの犠牲を減少することができる。ｋ−空間の全てのラインにおける基本的アーチファクトキャンセルのために十分なデータを提供するためにｋ−空間の４つのフルメモリが満たされた場合、ｋ−空間の中心近傍の一式のデータのサブセットのみが捕捉される必要がある。バンドアーチファクトは、全体的な画像のコントラストおよび強度に対して最も寄与するｋ−空間の中央のデータラインにおいて最も強く現れる傾向にあるため、殆どデータラインを用いることなく、アーチファクトのキャンセルの改善を得ることができる一方、ｋ−空間の外側のデータラインは主に端部の規定であって、画像ノイズの大部分において寄与する。
【００３４】
２つの因子に対して等しく確保される走査時間を提供するために、これらの原理を活用する本発明の１つの実施形態を図４Ａに示している。一旦、定常状態が確立されると、送信器および受信器のＲＦ位相は０°から３６０°に次第に増加する段階においてインクリメントされ、ｋ−空間の４つのフルデータの集合は、図３に示す方式と同じ方式で捕捉される。一旦、ＲＦ位相のインクリメントが３６０°の値に達すると、ＲＦ位相インクリメンテーションの第２周期が開始することができる。ＲＦ位相軌道において著しい不連続性が存在することが可能であるが、０°と３６０°位相シフトとは同等であるため、現実には、存在しない。
【００３５】
図４に示すＲＦ位相インクリメンテーションの第２周期の間に、ｋ−空間の中央領域をカバーする１２個のデータの集合が捕捉される。データメモリ７２の状態を図４Ｂに示し、平均化プロセッサ７４の後のそれらの結果として得られる組み合わせを図４Ｃに示している。図４Ｂに示したｋ−空間の１２個の中央領域を３つのサブセットにグループ化することができる。各々のサブセットにおけるデータラインがＲＦ位相軌道（スペクトルオフセット）に関して捕捉される順序は、各々のサブセットが捕捉されたｋ−空間の領域に対して設定される一式のキャンセルを構成するように、選択される。
【００３６】
図４Ａに示している実施形態に対して、第１サブセットは一式のｋ−空間のデータの集合のために必要なデータラインの８分の３を有し、これらのデータラインの３分の２が、ｋ＝０のポイントの前であって、それらの３分の１の後に捕捉される。第２サブセットはまた、一式のｋ−空間のデータの集合のために必要なデータラインの８分の３を有し、これらのデータラインの３分の１を、ｋ＝０のポイントの前であって、それらの３分の２の後に捕捉される。だい３サブセットは、ｋ−空間の中央の４分の１の領域においてデータラインを有する。図４Ｃは、図４Ａに示す走査のためのデータ全てが結合されるとき、ｋ−空間の種々の領域に寄与するデータラインの総数を示す。結合されたｋ−空間の中央の４分の１の領域は１６個のデータラインから得られ、結合されたｋ−空間の８分の１を各々掛け渡す２つの隣接領域は８つのデータラインの結合から得られ、ｋ−空間の２つの外側の４分の１の領域は４つのデータラインの結合から得られる。結合されたデータラインにおけるこのような不均一性は、もたらされる個々のデータラインの数により結合される各々のデータラインを較正する最も単純な例である、フィルタを適用することにより補償されることができる。捕捉の全体的な結果は、図３に示す実施形態によりＮ＝１６を用いて得られる画像に品質的に略同等である画像であるが、半分の時間で捕捉される。キャンセルのサブセットＮにおいて用いられるデータセットの数、ｋ−空間の中央境域の大きさおよび範囲、ＲＦ位相インクリメントスキームに関するそれらの順序付け、および図４Ａにおいて示す実施形態で用いるＲＦ位相インクリメントスキームは、特定の走査または走査スキームの単なる選択可能な特性であること、並びに、走査時間と走査品質との間の異なるトレードオフをもつこの特定の実施形態の多くの異なる変化が可能であることを理解する必要がある。
【００３７】
図５を参照するに、各々の位相エンコードサブサイクルにおいて、ｋ−空間の丁度半分に亘って掛け渡されるデータラインはサンプリングされる。即ち、ｋ−空間の中央近傍のデータラインは各々の時間にサンプリングされるが、交互のサンプリングにおいては、データは中央のラインからｋ−空間の１つの側のみにサンプリングされる。好適には、ｋ−空間の各々の側におけるデータは交互にサンプリングされる。ＲＦ位相回転の第２の３６０°においては、データ収集は、好適には、３６０°／２Ｎだけオフセットされる。ｋ−空間のデータラインの各々の部分（丁度半分）は、最近接のＲＦ位相角度オフセット、即ち１８０°離れた最近接または０°、３６０°等離れた最近接、において収集されるｋ−空間の反対の半分からのデータラインの集合を用いて結合または平均化される。適切なフィルタリングは、ｋ−空間の中央におけるデータの冗長性を補正するために用いられる。各々のデータラインがデータラインを導いたり導かれたりする最近接の他の半分と共に平均化される場合、適切なフィルタリングが適切な重み付けのために適用される。
【００３８】
他の収集スキームと同様に、半分のｋ−空間データライン収集スキームを、９０°のインタバル、４５°のインタバル、６０°のインタバルなどのインタバルにおいて構成することができる。例示目的のために、６０°のインタバル、即ち、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°および３００°において収集されたＲＦ位相の第１の３６０°周期と、３０°のオフセットの６０°のインタバル、即ち、３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°および３３０°において収集されたＲＦ位相の第２の３６０°周期とを用いて図５の実施形態を図示している。このように、１２個の角度インクリメントにおいて収集されるデータはさらに一式のアーチファクトキャンセルのために平均化される。
【００３９】
半分のｋ−空間のデータ集合を平均化するのではなく、残りの半分を共役対称により完成することができる。
【００４０】
上記の部分捕捉技術は、好適な連続的スペクトルオフセットシフトではなく、文献、Ｚｕｒ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｏｔｉｏｎ  Ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，  Ｓｔｅａｄｙ−Ｓｔａｔｅ  Ｆｒｅｅ  Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ”，Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｍｅｄ．１６：４４４−４５９（１９９０）において記載されているような従来の複数のスペクトルオフセット方法と共に用いられることができる。更に、ＲＦ位相インクリメントは、区分的線形方式または連続変化方式において変化することができる。例えば、ＲＦ位相インクリメントは、ｋ−空間およびプラトーの端部に隣接する連続に沿って変化することができ、マッチングおよびバンドキャンセルを改善するためにｋ−空間の中央近くに取られるデータラインのために一定に保たれる。この区分的線形ＲＦ位相インクリメントは、複数のスペクトルオフセットにおいてデータを捕捉するために必要とされる段階的ＲＦ位相インクリメント間に生じる際安定化周期をさらに削除する。
【００４１】
この技術は、例示の簡単化のために２次元イメージングに関して述べたが、３次元技術に同様に適用可能であることが理解される必要がある。
【００４２】
空間オフセット周波数のゆっくりした変調に加えて、ＲＦパルス化はまた、複数のスペクトルオフセット、即ち“チャープ”ＲＦパルストレインにおける成分を用いる変調照射を有することが可能である。一実施形態においては、同一のＲＦパルスの複数のトレインは、同期方式で被検体に適用されるそれ自身の位相シフトインクリメンテーションスキームを用いて、各々、周期化される、ＲＦパルスは正確に同時に生じるため、定常状態自由歳差トレインの各々の位置における新しい振幅および位相をもつ単一のＲＦパルスを得るために複素数のフェーザとして結合されることができる。このように、２つ以上のスペクトル周波数は同時に照射されることができる。ＲＦパルストレイン成分の振幅は変化されるため、複素数の励起とレインに重ね合わせが効果的に存在する。非常に多くの数のシーケンスが次のような式の複素数を加算することにより生成されるＲＦパルストレインから生成されることができる。
【００４３】
Ａｅｉ（ωｎ＋ｐ）
ここで、Ａは測定のスペクトル周波数における照射の相対強度を制御する振幅であり、ｉは−１の平方根であり、ωは放射において測定されるｎ番目のパルスを周期化するために用いられる移送インクリメントである。パラメータωは、主要キャリアに関するパルストレインのスペクトルオフセットを設定する。パラメータｎは、励起トレインｎ＝１，２，３、．．．におけるｎ番目のＲＦパルスの指数である。パラメータｐは、成分励起とレインに適用される全体的な位相シフトであり、ここで、０≦ｐ≦２πラジアンである。この方法により生成された一部のシーケンスは、歳差周期において設けられる複数のサンプリングウィンドウを用いて基本的な定常状態自由歳差シーケンスに相当する不必要なスライス選択傾斜を除去することにより減少されることができる。一部の具現においては、一部のＲＦ成分の振幅は０になる。
【００４４】
有用なシーケンスの種類は、等しくするために入力トレインの振幅係数Ａを制限することにより得られることができ、トレインに置ける各々のＲＦパルスの採集的に結合される振幅数が等しくなるように、放射の各々の成分の全位相の選択において、繰り返し時間ＴＲにより設定される周期の大きい倍数において等しく間隔を開けたバンドを生成するために位相インクリメントωを選択する。
【００４５】
そのような状態の組み合わせにより生成されるスペクトルオフセット変調スキームは、各々のＲＦパルスが有限の値の集合により周期的に変化するように送信される瞬間スペクトルオフセットをもたらし、定常状態信号の周期的繰り返し周期を生成するシーケンスの種類を生成し、定常状態信号の各々は異なる周波数シフトのスペクトル共鳴パターンを有する。イメージングの間に、各々の周期に対して生成される信号は、同じ位相エンコード状態で各々エンコードされ、互いに合計される。このことにより、シリアル平均化プロセスからのイメージング操作はシーケンシャル平均化プロセスに変換されることが理解されるであろう。
【００４６】
複数の照射の場合に生成されるスペクトル共鳴はオフセット振幅において周期的であり、長手方向とそれに直交する方向の残留磁化量におけるバンディングパターンを有する。従来の定常状態自由歳差は１つの照射周波数を有し、その周期的応答におけるスペクトルオフセットの周期当たり２つの強度の大きいバンドを生成する。２つのオフセット周波数をもつ照射は、周期当たり４つの強度の小さいバンドをもつパターンの合計を生成する。３つ、４つ等の周波数をもつ照射は、周期当たり６つ、８つ等のバンドをそれぞれ生成する。バンディングアーチファクトは、パルス間間隔を選択することにより設定されるその重要なスペクトル周期（低スペクトル周波数）とＲＦパルストレインにおける照射周波数の数により設定される比較的重要でないスペクトル周期との、２つのスペクトル周期を有する特性をもっている。
【００４７】
従来のバランスのとれたＳＳＦＰイメージングを用いる場合、パルス間間隔または繰り返し時間ＴＲは、代表的には、バンディングアーチファクトを最小化するために短くされる。しかしながら、複数のスペクトルオフセットが照射されるとき、繰り返し時間ＴＲを増加することは、比較的重要でないスペクトル応答周期によるバンドは１つの画素より小さいサイズに小さくされ、各々の画素におけるバンド情報および非バンド情報はバンディングを伴わずに一様な画像を提供するために平均化される状態を容易にする。スピンシステムのスペクトル共鳴の重要な周期による単一変化の効果は、いずれの比較的重要でない周期に亘る局所的平均が０にならないことを確実にする。
【００４８】
多数の照射成分を伴う技術の１つの特徴は、その技術が異常な飛行時間を示し、ゆっくり動く血液は明るく表れる一方、速く動く血液はイメージングにおいて暗く表れることである。さらに実際的な用語で述べると、画像は、明るい血管と暗いアーチファクトを有する一方、静止した組織は中間階調を有する。
【００４９】
バンドアーチファクトのよりよいキャンセルにより、比較的少ない平均化の数を用いて、以上のシーケンスを実行することが可能である。一部においては、複数のスペクトルオフセット照射が用いられるとき、バンドアーチファクトは強いままではない。また、一部においては、バンディング周波数が独立した照射シーケンスの数と共に増加する。バンドが、各々のイメージング画素における固有共鳴オフセット分布の範囲内に入るように非常に近接させる場合、定常状態自由歳差バンディングアーチファクトは自動的に消える。この効果は繰り返し時間の選択により制御される。繰り返し時間ＴＲの増加はバンド周波数間隔を小さくし、画素内の内部平均化をもたらす。４つの照射周波数と５ミリ秒の繰り返し時間に対しては、バンドは、人間にとって平均化する内部画素を得るための値には近い、５０Ｈｚ離れた間隔を置く。このシーケンスのためのイメージング時間は、従来のシーケンスを用いて４つの平均値を得るためのイメージング時間と同一である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に従った磁気共鳴イメージングシステムを示す図である。
【図２】定常状態自由歳差イメージングシーケンスのセグメントを示す図である。
【図３】ＲＦ位相インクリメントと位相エンコード傾斜パルスの振幅に置けるタイミングの変化を示す図である。
【図４Ａ】ｋ−空間の隣接端部よりｋ−空間の中央において収集されかつ平均化されるデータラインの方が多い位相エンコード傾斜パルスの振幅とＲＦ位相インクリメントとにおけるタイミングの変化を示す図である。
【図４Ｂ】各々の周期の位置において収集されるｋ−空間領域を示す図である。
【図４Ｃ】ｋ−空間の種々の領域について収集された冗長データラインの数を示す図である。
【図５】各々のデータラインの集合がｋ−空間の半分について掛け渡される他の実施形態をさらに示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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