(57)【要約】【課題】ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を用いたイメージングにおける信号強度を増強することができる磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、シーケンス制御部と、画像生成部とを備える。シーケンス制御部は、ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）効果を引き起こす第１の周波数のＲＦ(Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)パルスと、ＭＴ効果を引き起こす周波数であって、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加した後に、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行する。画像生成部は、前記撮像シーケンスで収集したデータを基に画像を生成する。【選択図】図１
2015144825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）効果を引き起こす第１の周波数のＲＦ(Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)パルスと、ＭＴ効果を引き起こす周波数であって、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加した後に、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行するシーケンス制御部と、
前記撮像シーケンスで収集したデータを基に画像を生成する画像生成部と
を備える、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記第１の周波数は、第１の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数であり、前記第２の周波数は、前記第１の化学的環境に存在するプロトンとの間で、化学交換が行われる第２の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記第１の周波数は、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のいずれか一つに対応する周波数であり、前記第２の周波数は、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のいずれか一つに対応する周波数であって、前記第１の周波数とは異なる周波数である、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記第１の周波数及び前記第２の周波数は、自由水の共鳴周波数から略１ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）〜略３．５ｐｐｍのオフセットまでの範囲である、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装置。
【請求項５】
前記第１の周波数及び前記第２の周波数は、それぞれ自由水の共鳴周波数と１ｐｐｍ、２ｐｐｍ、及び３．５ｐｐｍのいずれかの値だけ異なる周波数である、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装置。
【請求項６】
前記シーケンス制御部は、前記第１の周波数のＲＦパルスと、前記第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加し、前記複数のＲＦパルスに含まれる少なくとも２つのＲＦパルスについて、バンド幅、フリップ角、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔、ＲＦパルス印加領域のうち少なくとも一つを異ならせる、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装置。
【請求項７】
前記シーケンス制御部は、前記第１の周波数のＲＦパルスと、前記第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加するものであって、
前記複数のＲＦパルスそれぞれについて、フリップ角を変化させた場合の比吸収率（ＳＡＲ）及び収集される信号強度を算出し、算出した結果に基づいて、前記複数のＲＦパルスそれぞれのフリップ角を決定する算出部を更に備え、
前記シーケンス制御部は、決定された前記フリップ角を基に、前記複数のＲＦパルスを印加する、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装置。
【請求項８】
前記シーケンス制御部は、前記第１の周波数のＲＦパルスと、前記第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加するものであって、
前記複数のＲＦパルスそれぞれについて、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔を変化させた場合に収集される信号強度を算出し、算出した結果に基づいて、前記複数のＲＦパルスそれぞれが印加される時刻を決定する算出部を更に備え、
前記シーケンス制御部は、決定された前記時刻を基に、前記複数のＲＦパルスを印加する、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装置。
【請求項９】
前記シーケンス制御部は、前記第１の周波数のＲＦパルスと、前記第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加するものであって、
前記複数のＲＦパルスそれぞれについて、周波数を変化させた場合に収集される信号強度を算出し、算出した結果に基づいて、前記複数のＲＦパルスそれぞれが印加される周波数を決定する算出部を更に備え、
前記シーケンス制御部は、決定された前記周波数を基に、前記複数のＲＦパルスを印加する、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装置。
【請求項１０】
印加する複数のＲＦパルスの周波数、バンド幅、フリップ角、順序、時間間隔、ＲＦパルスを印加する領域、印加するＲＦパルスの数、印加するＲＦパルスのうち異なる周波数の数、ＲＦパルスの印加に関連する、プロトンの化学的環境の数のうち少なくとも一つのパラメータの入力をユーザから受け付ける入力部を更に備え、
前記シーケンス制御部は、前記入力に基づいて、前記複数のＲＦパルスを印加する、請求項１〜９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１１】
前記撮像シーケンスで収集したデータを基にＺスペクトルを算出し、自由水に対応する共鳴周波数の周りでの、前記共鳴周波数より大きい周波数における前記Ｚスペクトルと、前記共鳴周波数より小さい周波数における前記Ｚスペクトルとの間の非対称性を基に、スペクトルを更に算出するスペクトル算出部を更に備える、請求項１〜１０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１２】
前記スペクトル算出部は、算出された前記スペクトルを基にピークを検出し、前記ピークの信号値又は前記ピークの有する半値幅を更に算出する、請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記シーケンス制御部は、前記第１の周波数のＲＦパルスとして、複数の立体配座を取りうる分子における第１の立体配座に対応する周波数のＲＦパルスを印加し、前記第２の周波数のＲＦパルスとして、前記分子における前記第１の立体配座とは異なる第２の立体配座に対応する周波数のＲＦパルスを印加する、請求項１〜１２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１４】
ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数成分と、前記第１の周波数成分とは異なる第２の周波数成分であって、ＭＴ効果を引き起こす又はＭＴ効果を引き起こさない第２の周波数成分とを含むＲＦパルスを印加し、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行するシーケンス制御部と、
前記撮像シーケンスで収集したデータを基にＺスペクトルを算出する算出部とを
備える、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記ＲＦパルスは、前記第１の周波数成分として、第１の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数成分を含み、前記第２の周波数成分として、前記第１の化学的環境に存在するプロトンとの間で、化学交換が行われる第２の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数成分を含む、請求項１４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
前記第１の周波数成分及び前記第２の周波数成分それぞれの周波数の値の入力を、ユーザから数値の入力を受け付けることにより、又は、ユーザから所定の数値のリストの中からの選択操作を受け付けることにより、受け付ける入力部を備え、
前記シーケンス制御部は、前記入力部に入力された結果に基づいて、前記ＲＦパルスを印加する、請求項１４又は１５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数のＲＦパルスと、ＭＴ効果を引き起こす又はＭＴ効果を引き起こさない第２の周波数であって、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加した後に、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行し、
前記撮像シーケンスで収集したデータを基に画像を生成する
ことを含む、磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１８】
アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のうち２以上の異なる官能基と、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のうち同一の官能基であって水素原子のプロトンが異なる化学的環境にある２以上の官能基とのうち少なくとも一方を一つの分子中に有する分子を被検体に投入して、前記撮像シーケンスを実行する、請求項１７に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１９】
生体内温度下で複数の立体配座をとりうる分子を含む被検体の領域を関心領域として、前記撮像シーケンスを実行する、請求項１７に記載の磁気共鳴イメージング方法。
【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装置及び磁気共鳴イメージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング(Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ)を行う方法として、ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）効果やＣＥＳＴ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）効果を用いる手法が知られている。これらの手法では、自由水プロトン以外のプロトンの共鳴周波数に対応するパルス（ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルス）を印加し、所定の時間経過時に自由水プロトンの信号を収集する。これにより、自由水プロトン以外のプロトンから自由水プロトンへの磁化移動に対応するデータが収集される。ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を用いたイメージングでは、ＲＦパルスを印加して自由水プロトン以外のプロトンを飽和させるが、ＭＴ効果／ＣＥＳＴ効果による信号強度は一般に小さい。そのため、従来技術においては、自由水プロトン以外のプロトンの当該共鳴周波数に対応するＲＦパルスを、単一周波数で何度も繰り返し印加する場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．Ｍ．ｖａｎ  Ｚｉｊｌ他著「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  （ＣＥＳＴ）：  Ｗｈａｔ  ｉｓ  ｉｎ  ａ  Ｎａｍｅ  ａｎｄ  Ｗｈａｔ  ｉｓｎ’ｔ  ｉｔ?」、Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ、米国、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、２０１１年２月１７日、６５巻、４号、９２７−９４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を用いたイメージングにおける信号強度を増強することができる磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、シーケンス制御部と、画像生成部とを備える。シーケンス制御部は、ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）効果を引き起こす第１の周波数のＲＦ(Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)パルスと、ＭＴ効果を引き起こす周波数であって、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加した後に、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行する。画像生成部は撮像シーケンスで収集したデータを基に画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態による、ＭＲＩシステムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置における、複数の周波数でＲＦパルスを印加することによる効果を説明した図である。
【図３】図３は、選択された高分子の（例えば、自由水の）Ｚスペクトル及び周波数オフセットの例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態による、複数周波数のＭＴパルスを含むパルスシーケンスの例を示す図である。
【図５】図５は、隣接したパルス間の時間間隔が変えられるように各々配列された複数周波数のＭＴパルスを含むパルスシーケンスの図である。
【図６】図６は、複数周波数のＭＴパルスを各々含む、変動するフリップ角を伴うパルスシーケンスの図である。
【図７】図７は、実施形態における、マルチバンドＲＦパルス印加に伴う信号増強について説明した図（１）である。
【図８】図８は、実施形態における、マルチバンドＲＦパルス印加に伴う信号増強について説明した図（２）である。
【図９】図９は、実施形態による、ＭＴ／ＣＥＳＴ効果増強の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を詳細に説明する。図１に示すＭＲＩシステムは、ガントリ１０（概略断面で示す）と、これに接続された各種の関連システム構成要素とを有する。少なくともガントリ１０は、通常はシールドルーム内に配置される。図１に示すＭＲＩシステムの構造は、実質的に同軸の円筒形に配置された静磁場Ｂ０磁石１２と、Ｇｘ、Ｇｙ、及びＧｚの傾斜磁場コイルセット１４と、大型の全身ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル（Ｗｈｏｌｅ  Ｂｏｄｙ  ＲＦ  Ｃｏｉｌ：ＷＢＣ）１６とを有する。この円筒形に配置されるコイル要素の横軸に沿って、患者用寝台１１によって支持された患者９の身体の一部を実質的に取り囲むように、撮像領域１８が存在する。比較的小型のアレイＲＦコイル（Ａｒｒａｙ  ＲＦ  Ｃｏｉｌ）１９が、患者９の一部に装着されてもよい。本明細書では、アレイＲＦコイル１９を使ったスキャンの対象となる患者９の部分を、例えば、撮像領域１８内の「スキャン被検体」又は「被検体」と呼ぶ。当業者には明らかなように、表面コイル等のように、全身用ＲＦコイルと比較して小さいコイルやアレイＲＦコイルは、特定の身体部分（例えば、腕、肩、肘、手首、膝、脚、胸、背骨等）に合わせて設計されることが多い。以後、そのような小型ＲＦコイルを、アレイＲＦコイル又はフェーズドアレイコイル（Ｐｈａｓｅｄ  Ａｒｒａｙ  Ｃｏｉｌ：ＰＡＣ）と呼ぶ。これらのコイルは、例えば、ＲＦ信号を撮像領域１８に送信するためのコイルや、上述のような被検体の特定の身体部分からのＲＦ信号を受信するためのコイルである。
【０００８】
ＭＲＩシステム制御部２２は、ディスプレイ２４、キーボード２６、及びプリンタ２８に接続された入出力ポートを有する。ディスプレイ２４は、制御入力もできるようにタッチスクリーンタイプのものでもよい。
【０００９】
ＭＲＩシステム制御部２２又はＭＲＩシステム制御部２２に連結されたコンピュータを操作して、インストールされたソフトウェアプログラムに従って、パルスシーケンス及びシステム全体の作業の管理に関する情報を、ＭＲＩシーケンス制御部３０に供給してもよい。また、ＭＲＩシステム制御部２２は、自動音声合成技術を用いて生成された音声メッセージにより、例えば息止めなどのタスクを行うように患者に指示してもよい。
【００１０】
ＭＲＩシステム制御部２２はＭＲＩシーケンス制御部３０に接続され、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、Ｇｘ、Ｇｙ、及びＧｚの傾斜磁場コイルドライバ３２、ＲＦ送信器３４、また、同じＲＦコイルが送信と受信の両方に使用される場合、送受信スイッチ３６を制御する。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、ＭＲＩイメージング（核磁気共鳴（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＮＭＲ）イメージングとしても知られている）技術を実装するための適切なプログラムコード構造３８を含む。このＭＲＩイメージング技術として、例えば、パラレルイメージングやその他のイメージング技術がある。
【００１１】
パルスシーケンス情報は、パルスシーケンスに従ってＧｘ、Ｇｙ、及びＧｚの傾斜磁場コイルドライバ３２、ＲＦ送信器３４、同じＲＦコイルが送信と受信の両方に使用される場合、送受信スイッチ３６を操作するのに必要とされる情報を含む。そのような情報には、例えばｘコイル、ｙコイル、及びｚコイルに印加されるパルス電流の強度、持続時間、及び印加タイミングがある。
【００１２】
ＭＲＩシステム２０は、ディスプレイ２４に送られる処理画像データを作成するために、入力をＭＲＩデータプロセッサ４２に送るＲＦ受信器４０を有する。また、ＭＲＩデータプロセッサ４２は、システム構成パラメータ４６、ＭＲＩ画像再構成プログラムコード構造４４、ＭＲＩプログラム記憶装置５０へアクセスできる。ＭＲＩ画像再構成プログラムコード構造４４及びＭＲＩプログラム記憶装置５０は、ＭＲＩ画像を再構成する制御論理回路に加えて、全身ＲＦコイル１６とアレイＲＦコイル１９のうち少なくとも一方からＭＲデータを取得する制御論理回路を有してもよい。また、ＭＲＩデータプロセッサ４２に含まれる画像生成部は、図９に示す方法６００〜６１０又はその一部を用いて、増強されたＭＴ効果を利用して画像を生成する。
【００１３】
ＲＦ送信器３４、送受信スイッチ３６、ＲＦ受信器４０は、全身ＲＦコイル１６及びアレイＲＦコイル１９から離れているものとして図１に示されているが、実施形態によっては、ＲＦ送信器３４、送受信スイッチ３６、ＲＦ受信器４０のいずれかが、全身ＲＦコイル１６、アレイＲＦコイル１９の一方又は両方に近接して又は、表面に設置されてもよい。
【００１４】
図１に、ＭＲＩプログラム記憶装置５０の構成を一般化して示している。ＭＲＩプログラム記憶装置５０では、プログラムコード構造（画像再構成用、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の定義用、ＧＵＩへの操作者の入力受けつけ用のプログラムコード構造等）が、ＭＲＩシステムの各種データ処理構成要素へアクセス可能な非一時的コンピュータ可読記憶媒体に保存される。当業者には明らかなように、通常操作において特定のプログラムコード構造を、最優先で必要とするＭＲＩシステム２０の別のコンピュータが存在する場合、ＭＲＩプログラム記憶装置５０をセグメント化して、少なくとも一部分を、（ＭＲＩシステム制御部２２に普通に格納したり直接接続したりするのではなく）当該別のコンピュータに直接接続してもよい。
【００１５】
図１は、後述する実施形態を実現するために若干の修正を加えた典型的なＭＲＩシステムの、大まかな概略図を示したものである。システム構成要素は様々な「ボックス」の論理的集合に分割することができ、通常、多数のデジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）と、マイクロプロセッサと、専用処理回路（例えば、高速ＡＤ変換用、高速フーリエ変換用、アレイ処理等用）とを含む。これらのプロセッサの各々は、通常、クロック制御された「状態マシン」であり、物理データ処理回路は、１クロックサイクル毎（又は、所定数のクロックサイクル毎）に、ある物理状態から別の物理状態に移る。
【００１６】
処理回路（例えば、ＣＰＵ、レジスタ、バッファ、演算装置）の物理状態が、演算が行われていく中でクロックサイクルから別のクロックサイクルに徐々に変化するだけでなく、当該処理回路に関連するデータ記憶媒体の物理状態（例えば、磁気記憶媒体内のビット記憶場所）も、このようなシステムの操作過程において、ある状態から別の状態に変化する。例えば、画像再構成処理や時としてコイル感度マップ生成処理の終わりに、物理的記憶媒体内のコンピュータ可読でアクセス可能なデータ値の記憶場所の配列は、ある初期状態（例えば、全て一様に「０」値、又は全て「１」値）から新しい状態に変換され、すなわちある物理的な場所のある物理的な状態は、最小値と最大値との間で変化して、実世界の物理的な出来事や条件（例えば、撮像領域内の患者の内部的な物理的な構造）を表す。当業者には明らかなように、命令レジスタに順次読み込まれＭＲＩシステム２０の１つ以上のＣＰＵによって実行されたときに、そのような格納データの配列は、物理的な構造を表現し、また当該物理的な構造を構成するものとなる。ＭＲＩシステム内で特定のシーケンスの動作状態を引き起こし遷移させる特定構造のコンピュータ制御プログラムコードについても同様である。
【００１７】
本明細書で説明する実施形態は、任意の被検体のＭＲイメージングに適用可能であり、ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を使用して、診断等に用いる画像のコントラストを向上させることができる。撮像中に、被検体がＭＲＩガントリ内に配置された状態で、全身ＲＦコイル１６やアレイＲＦコイル１９などの１又は複数のＲＦコイルが、被検体の特定部分の核磁気共鳴（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＮＭＲ）スピンを励起するために、被検体の選択された部分にＲＦパルスを印加してもよい。例えば、実施形態では患者の体の領域に設置されているアレイＲＦコイル１９を使用して、特にその領域において核スピンを励起してもよい。その後、先の励起の結果として生成されるＭＲ信号（例えばエコー信号）が、１又は複数のＲＦ受信コイルにより受信される。ＲＦパルスの印加及びＭＲ信号の受信は、同じＲＦコイル（例えば、ＲＦ励起パルスを伝送し且つ対応するＭＲ信号を受信するように構成されたアレイＲＦコイル１９）を使用して行われてもよいし、異なるＲＦコイル（例えば、全身ＲＦコイル１６がＲＦパルスを伝送するように構成され、アレイＲＦコイル１９が対応するＭＲ信号を受信するように構成される）により行われてもよい。診断等の目的で使用されるＭＲＩ画像を生成するためには、受信されたＭＲ信号に対応するデータが、ＭＲＩデータプロセッサ４２を含む処理システムなどの制御システムに、処理のために伝達されなければならない。
【００１８】
ＭＴ効果（又は、磁化移動コントラスト（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ：ＭＴＣ））は、例えば、ＭＲ血管造影（ＭＲ  Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ：ＭＲＡ）（ただし、これに限定されない）等の用途において血液（血液の流れ）と組織との間の画像コントラストを利用する画像を生成するために使用される。ＭＴ効果は、自由水（バルク水）と様々な高分子などとの間の化学交換や交差緩和のような、複数種類のプロトンプールのプロトン（例えば水素プロトン）間の化学交換や交差緩和に基づく。複数種類のプロトンプールの各々は、異なる方法で結合したプロトンを含んでもよく、また、他のプロトンプール内のプロトンと異なるラーモア周波数を有してもよい。
【００１９】
自由水のＴ２緩和時間は、高分子のＴ２緩和時間（約０．１〜０．２ミリ秒）よりも長い（約１００ミリ秒）。自由水信号のＴ２緩和時間が長いことから、そのフーリエ変換された信号は、相対的に狭い半値幅をもつピークを有する。しかしながら、蛋白質など高分子間で動きが制限されるプロトンの信号の場合、Ｔ２緩和時間が短くなるので、フーリエ変換された信号は相対的に広い半値幅を有し、データ収集中にスペクトルの中ではっきりしたピークとして現れない場合がある。
【００２０】
「ＭＴパルス」は、例えば自由水及び高分子においてＭＴ効果を引き起こすＲＦパルスである。自由水の共鳴ピーク周波数Ｆ０を中心周波数とみなすとき、ＭＴパルスとしての周波数選択性パルスが印加されて、自由水の中心周波数Ｆ０から例えば５００Ｈｚだけ移動した周波数範囲を励起（即ち、共鳴周波数から離れた周波数で励起）する。この励起によって、選択された高分子（及び、励起周波数が共鳴周波数から大きく離れていない場合には、自由水が）が磁化される（より具体的には、磁化が抑制される）。自由水の磁化が巨大分子の磁化に移動するにつれて、自由水からの信号が減少する。自由水と高分子との間でＭＴ効果化学交換や交差緩和が発生するある領域と、ＭＴ効果が発生しない（又は、かなり小さい度合いで発生する）別の領域との間で、信号の差が生じる。これらの信号の差を用いて、例えば血液の流れと組織等の関心領域又は関心被検体との間のコントラストを観察することができる。
【００２１】
即ち、典型的な状況において、高分子のＴ２緩和時間は、自由水のＴ２緩和時間に比べて極めて短く、直接的に、高分子のＴ２緩和時間（高分子の磁化）を用いてイメージングを行うことが難しい。これに対して、自由水のＴ２緩和時間（自由水の磁化）は、イメージングを行うのに適している。高分子のＴ２緩和時間を直接観測してイメージングを行うことは難しい場合でも、ＲＦパルスが印加され高分子の磁化が低下し、高分子と自由水との化学交換によって自由水の磁化が低下し、低下した自由水の磁化を観測することで、高分子に関して間接的にイメージングを行うことができる。
【００２２】
実施形態によっては、ＭＲＩデータの収集は、ＭＴパルスシーケンス及びイメージングパルスシーケンスを有するパルスシーケンスで行われる。例えば、イメージングパルスシーケンスとして、２次元（Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ：２Ｄ）スキャン又は３次元（Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ：３Ｄ）スキャンを採用することができる。他にも、例えば、スピンエコー（Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ：ＳＥ）シーケンス、磁場傾斜エコー（Ｆｉｅｌｄ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ：ＦＥ）シーケンス、高速ＳＥ（Ｆａｓｔ  ＳＥ：ＦＳＥ）シーケンス、高速非対称ＳＥ（Ｆａｓｔ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ＳＥ：ＦＡＳＥ）シーケンス等を採用することができる。
【００２３】
ＭＴパルスは、イメージングパルスの前に印加される。通常、イメージングパルスシーケンス（主シーケンスともいう）の前に、ＭＴパルスとしてのＲＦパルスを含むプレシーケンスが実行される。プレシーケンスは、１又は複数の任意の軸方向（スライス方向、位相エンコード方向、及び読み出し方向）に印加された傾斜スポイラパルスを含んでもよい。典型的には、ＭＴパルスは自由水の共鳴周波数から離れた（ｏｆｆ−ｒｅｓｏｎａｎｃｅな）周波数で印加され、データ収集は、自由水の共鳴周波数の周波数に関して収集される。
【００２４】
ＭＴパルスは、スライス選択的に印加されてもよく、スライス非選択的に印加されてもよい。ＭＴパルスは、例えば先端を切ったような形のｓｉｎｃ関数によりそれぞれ形成される、ＮＭＲ励起用のＲＦパルスで構成されてもよい。ＭＴパルスは、ガウス関数のＲＦパルスで構成される場合がある。ＭＴパルスは、例えばｓｉｎｃ関数で変調することによって形成され、ＲＦパルスは、各々所望の周波数オフセットを有する。Ｍｉｙａｚａｋｉ他に付与された米国特許第５，５５７，２０２号明細書に記載のような２項パルスを、ＭＴパルスとして使用することもできる。イメージングサイクル中にパルスのシーケンスにおいて印加されるＭＴパルス数は、例えば１０パルス又は４０パルスなどの数である。
【００２５】
スキャン中の被検体の領域にＭＴパルスを印加すると、選択された周波数において下垂する結合プロトンとその領域内の自由水との間にＭＴ効果が発生する。ＭＴ効果によって、選択された結合プロトンからの信号は、自由水の信号よりも大きい量だけ減少し、その結果、画像内の対応する領域間のコントラストが増大する。
【００２６】
化学交換飽和移動（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＣＥＳＴ）は、ＭＲＩにおいてコントラストを向上させるための、ＭＴＣと類似の別の技術である。ＣＥＳＴ効果を有するイメージングにおいて、アミド基（−ＮＨ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、及びアミノ基（−ＮＨ２）等の、高分子の交換性プロトンの選択ＲＦパルス照射が、化学交換後に水信号が徐々に飽和することによって検出される。ＣＥＳＴにおいては、磁化の移動が、ＭＴＣが使用される半固体の代わりに移動化合物において観察される。ＭＴＣと同様に、ＣＥＳＴは、化学交換及び二極性交差緩和の両方に寄与するが、交換が速い場合、後者は無視されることが多い。ＭＴＣとは対照的に、ＣＥＳＴイメージングでは、目的のプロトンの選択照射を可能にするために、ＭＲの時間尺度で十分に遅い交換が必要である（Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．Ｍ．ｖａｎ  Ｚｉｊｌ他、"Chemical  Exchange  Saturation  Transfer  (CEST):  What  is  in  a  Name  and  What  isn't  it?"、ＭＲＭ、６５：９２７−９４８（２０１１））。
【００２７】
なお、ＣＥＳＴ効果もＭＴ効果も、自由水の共鳴周波数から離れた周波数（ｏｆｆ−ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）でＲＦパルスを印加し、例えば自由水の共鳴周波数でデータ収集を行うが、自由水と交換が行われる分子の性質として、ＭＴ効果の場合、高分子に束縛された水の場合など、自由水の共鳴周波数の周りの幅広い（数１００ｐｐｍ）周波数領域で自由水の共鳴周波数に対して対称なスペクトルを生じさせる分子の場合を指すことが多い。これに対して、ＣＥＳＴ効果の場合、自由水の共鳴周波数の周りに概ね数ｐｐｍの周波数領域で自由水の共鳴周波数に対して非対称なスペクトルを生じさせる分子の場合を指すことが多く、典型的には、アミド基、ヒドロキシル基、アミノ基など、特定の官能基の化学的環境下のプロトンの、自由水プロトンとの化学交換に起因する磁化移動のことを指すことが多い。ＣＥＳＴ効果も、ＭＴ効果も、自由水の共鳴周波数から離れた周波数（ｏｆｆ−ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）でＲＦパルスを印加し、印加されたＲＦパルスによって生じた（或いは抑制された）磁化が、プロトンの化学交換によって自由水に移動し、当該自由水の磁化を観測するという点では共通である。
【００２８】
以下、必要に応じて、「ＭＴパルス」「ＭＴ効果を引き起こす周波数のＲＦパルス」という表現を用いるが、これは、「ＣＥＳＴ効果を引き起こす周波数のパルス」を排除する意図ではなく、当該周波数のＲＦパルスによって生じた（或いは抑制された）プロトンの磁化が、イメージングパルス印加開始までの時間スケールで、自由水のプロトンへと移動できるような周波数のことを意味する。
【００２９】
先に論じたように、自由水プロトンと異なる周波数で共鳴する交換性高分子プロトンを飽和させて、溶質プロトンが自由水と交換するときにその飽和を自由水に移動させることにより、ＭＴ効果及びＣＥＳＴ効果がもたらされる。自由水信号は、移動によって減衰する。しかしながら、通常、自由水プールは高分子プールよりも非常に大きいので、ＭＴ効果又はＣＥＳＴ効果による水信号の減衰を可視化するには、飽和は通常１個のパルスより多いパルス、例えば４０ＭＴパルスのシーケンスなどの複数のパルスで行わなければならない。
【００３０】
ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果の効率は、通常、結果的に得られたＭＴ効果又はＣＥＳＴ効果による信号又は磁化の低減の観点から記述できる。ＣＥＳＴ効果により生じた周波数依存飽和効果は、飽和なしの信号により規格化された水飽和度をプロットすることにより、飽和周波数の関数として視覚化してもよい。これにより、「Ｚスペクトル」（図３参照）が得られる。Ｚスペクトルは、水周波数Ｆ０周辺の左右対称の直接飽和により特徴づけられる（換言すると、Ｚスペクトルは、０ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）を水周波数に割り当てて示される）。
【００３１】
従来の技術によると、ＭＴ効果及びＣＥＳＴ効果は、水の中心周波数つまりＦ０の左右から選択された周波数を照射するために、選択された単一周波数のＭＴパルス又はパルス状のＭＴパルスを印加することにより観察される。通常、効率的なＭＴ効果を得るために、複数のＭＴパルス（例えば、選択された周波数でのＭＴパルスのシーケンス）が印加される。
【００３２】
従来の技術によると、ＣＥＳＴスペクトルにおいて選択された周波数を印加する毎に、ヒドロキシル基、アミノ基、及びアミド基のプロトンの信号を別々に高めることにより、ＣＥＳＴ効果を得ることができる。例えば、ＣＥＳＴ効果は、ヒドロキシル基プロトン（１ｐｐｍ）、アミノ基プロトン（約２ｐｐｍ）、及びアミド基プロトン（約３．５ｐｐｍ）の所定周波数を照射することにより得ることができる。ここで、ｐｐｍ値は、自由水周波数Ｆ０を基準に定められる。
【００３３】
しかしながら、単一の周波数での励起により得られるＣＥＳＴ効果は、比較的小さい。例えば、正常組織において、ＣＥＳＴ効果による信号利得の効果は、所定周波数での正常組織については約２〜３％である。
【００３４】
更に、共鳴周波数が各々異なる複数種類のプロトンの自由水との化学交換又は磁化移動プロセスに関与する場合、単一周波数を照射しても、複数種類のプロトンの磁化移動の複雑な効果を観察することができないであろう。
【００３５】
更に、従来の技術において使用されるように、各々高いフリップ角（例えば、２００〜５００°）を有する同じ周波数のＭＴパルスをパルスシーケンスに多数含めると、結果的に、ＭＲＩプロセスから患者が受けるエネルギーに関する比吸収率（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ：ＳＡＲ）など、限界値を上回る可能性がある。
【００３６】
従って、自由水との複数種類のプロトンからのＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を観察するために、本明細書で開示する実施形態では、複数周波数照射パルスがＭＴパルスシーケンスにおいて印加される。具体的には、ＭＲＩシーケンス制御部３０（シーケンスコントローラ）は、ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数のＲＦパルスと、ＭＴ効果を引き起こす周波数であって、第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加した後に、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行する。ＭＲＩデータプロセッサ４２に含まれる画像生成部は、撮像シーケンスで収集したデータを基に画像を生成する。すなわち、ＭＴパルスシーケンスの周波数範囲は、１又は複数の高分子の共鳴周波数、つまり、１又は複数の選択された化学シフトが自由水と他種分子との間に発生し、その結果磁化の移動が発生する周波数を含む。ここで、印加されるＲＦパルスの周波数としては、例えば、第１の周波数は、第１の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数であり、第２の周波数は、第１の化学的環境に存在するプロトンとの間で、化学交換が行われる第２の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数である。典型的には、第１の周波数は、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のいずれか一つに対応する周波数であり、第２の周波数は、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のいずれか一つに対応する周波数であって、第１の周波数とは異なる周波数である。
【００３７】
また、別の例として、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の周波数のＲＦパルスとして、複数の立体配座を取りうる分子における第１の立体配座に対応する周波数のＲＦパルスを印加し、第２の周波数のＲＦパルスとして、分子における前記第１の立体配座とは異なる第２の立体配座に対応する周波数のＲＦパルスを印加する。
【００３８】
実施形態において、ＭＴパルスシーケンス内で複数の周波数を印加することにより、複数種類の結合プロトンにおいてＭＴ効果又はＣＥＳＴ効果が同時に引き起こされて、観察されるＭＴ効果又はＣＥＳＴ効果が最大限に高められる。
【００３９】
以下、複数の周波数のＲＦパルスを印加することにより、ＭＴ効果又はＣＥＳＴ効果が最大限に高められることを説明するが、準備として、「化学交換（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）」について説明する。磁気共鳴イメージングでは、プロトンの核磁気共鳴を用いてイメージングを行うが、プロトンの有効核磁気モーメントは、プロトンの属する化学的環境に応じて鋭敏に変化する。ここで、化学的環境とは、例えばプロトンがどのような官能基を構成するか（例：ヒドロキシル基かアミド基か）、それらの官能基が、分子の中でどのような配置にあるか、まわりの溶媒がどのようなものであるか等の環境のことを含む。これらの化学的環境は、例えば化学反応が起こったり、分子の立体配座（コンフォメーション）が変化したりすると変化し、それに応じてＮＭＲスペクトルが変化する。このＮＭＲスペクトルの変化は、複数の化学的環境の間で、プロトンが交換（化学交換）されている、として理解することができる。
【００４０】
例えば、２種類の化学的環境の間で、プロトンが、速度「低」で化学交換されている場合、ＮＭＲスペクトルは、２つの化学的環境それぞれに対応した化学シフト（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）に対応したラーモア周波数でピークを有する。これに対して、２種類の化学的環境の間で、プロトンが、速度「高」で化学交換されている場合、２つの化学的環境がまじりあって、新たな一つの状態が形成され、ＮＭＲスペクトルには、当該新たな一つの状態に対応した、一つのピークが現れる。
【００４１】
化学交換が起こりうる例として、例えば、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のうち２以上の異なる官能基と、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のうち同一の官能基であって水素原子のプロトンが異なる化学的環境にある２以上の官能基とのうち少なくとも一方を一つの分子中に含む分子が挙げられる。すなわち、例えば糖類やアミノ酸、核酸等である。また、例えば、生体内温度下で複数の立体配座をとりうる分子である。例えば、環状シクロアルカンやその誘導体、複素環式化合物、反磁性及び常磁性の分子錯体等である。
【００４２】
図２は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置における、複数の周波数でＲＦパルスを印加することによる効果を説明した図である。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数のＲＦパルス（化学的環境「Ｘ」に対応する周波数のＲＦパルス）と、ＭＴ効果を引き起こす周波数であって、第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルス（化学的環境「Ｙ」に対応する周波数のＲＦパルス）とをそれぞれ１回以上印加する。例えば、化学的環境「Ｘ」が、アミノ基（−２ｐｐｍ）であり、化学的環境「Ｙ」が、ヒドロキシル基（−１ｐｐｍ）である場合、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の時刻に、「−２ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加し、第２の時刻に、「−１ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加し、第３の時刻に、「−２ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加し、第４の時刻に「−１ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加する。
【００４３】
一方、従来のパルスシーケンスでは、例えば、シーケンス制御部は、同一周波数のＲＦパルスを複数回実行する。例えば、シーケンス制御部は、第１の時刻に、化学的環境「Ｘ」に対応する周波数のＲＦパルス、例えば「−２ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加し、第２の時刻にも同様に、「−２ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加し、第３、第４の時刻にも同様に、「−２ｐｐｍ」の周波数のＲＦパルスを印加する。「Ｘ」にある一部の磁化が抑制されたプロトンが、自由水に移行するため、自由水の磁化が低下し、ＣＥＳＴスペクトルとして観測される。
【００４４】
しかしながら、「Ｘ」が他の化学的環境と化学交換を起こす場合、「Ｘ」から自由水への磁化の移行の他に、他の経路、例えば「Ｘ」から「Ｙ」への磁化の移行が起こるため、自由水で観測されるＣＥＳＴ効果が低下し、効率が低下する場合があった。
【００４５】
次に、実施形態に係るパルスシーケンスによって起こるＣＥＳＴ効果の増強を、図２を用いて説明する。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の時刻において、「Ｘ」に対応する「−２ｐｐｍ」の周波数でＲＦパルスを印加する。この結果、「Ｘ」のプロトンの磁化が抑制される。図２において、「Ｘ」及び「Ｙ」の丸の大きさは、それぞれのプロトンの磁化が抑制される大きさを表している。すなわち、丸が大きいほど、プロトンの磁化が抑制されており、すなわち磁化は小さくなり、丸が小さいほど、プロトンの磁化は大きくなる。第１の時刻で抑制された「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｘ」から自由水へ移行する。この結果、自由水の磁化は低下する。また、「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、第１の化学的環境である「Ｘ」から、「Ｘ」に存在するプロトンとの間で、化学交換が行われる第２の化学的環境である「Ｙ」へと移行する。
【００４６】
ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第２の時刻において、第２の化学的環境「Ｙ」に対応する「−１ｐｐｍ」の周波数でＲＦパルスを印加する。この結果、「Ｙ」のプロトンの磁化が抑制される。第２の時刻で抑制された「Ｙ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｙ」から自由水へ移行する。この結果、自由水の磁化は低下する。また、「Ｙ」の磁化のうち、一部の磁化は、第２の化学的環境である「Ｙ」から、「Ｘ」へと移行する。
【００４７】
この時、第１の時刻から第２の時刻まで、時間があまり経過していないので、第１の時刻において磁化が抑制されていた「Ｘ」の磁化は、まだいくらか抑制されている。従って、第２の時刻の時点では、「Ｘ」から「Ｙ」への磁化の移動が存在する。このことにより、系の平衡が右（「Ｙ」の方向）へと移動し、その結果として、「Ｙ」から自由水への磁化の移行が増大する。従ってＣＥＳＴ効果(ＭＴ効果)が増強される。
【００４８】
次に、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第３の時刻において、「Ｘ」に対応する「−２ｐｐｍ」の周波数でＲＦパルスを印加する。この結果、「Ｘ」のプロトンの磁化が抑制される。第３の時刻で抑制された「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｘ」から自由水へ移行する。この結果、自由水の磁化は低下する。また、「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｘ」から、「Ｙ」へと移行する。
【００４９】
この時、第２の時刻から第３の時刻まで、時間があまり経過していないので、第２の時刻において磁化が抑制されていた「Ｙ」の磁化は、まだいくらか抑制されている。従って、第３の時刻の時点では、「Ｙ」から「Ｘ」への磁化の移動が存在する。このことにより、系の平衡が左（「Ｘ」の方向）へと移動し、その結果として、「Ｘ」から自由水への磁化の移行が増大する。従ってＣＥＳＴ効果（ＭＴ効果）が増強される。
【００５０】
次に、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第４の時刻において、「Ｙ」に対応する「−１ｐｐｍ」の周波数でＲＦパルスを印加する。第４の時刻において存在する、「Ｘ」から「Ｙ」への磁化の移動により、同様に平衡が移動し、「Ｙ」から自由水へのＣＥＳＴ効果が増強される。
【００５１】
すなわち、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数のＲＦパルスと、ＭＴ効果を引き起こす周波数であって、第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加する。これにより、ＣＥＳＴ効果（ＭＴ効果）を増強することができる。
【００５２】
例えば、「Ｘ」から「Ｙ」の緩和速度が大きい時、複数の周波数のＲＦパルスを印加することによる平衡移動の効果は大きくなる。また、図２では、第１の周波数及び第２の周波数の両方が、自由水へのＭＴ効果を引き起こす場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、「Ｘ」と「Ｙ」の間に化学交換は起こるが、「Ｙ」から自由水への化学交換は起こらない場合でもよい。この場合でも、「Ｘ」との「Ｙ」の平衡が、「Ｙ」へＲＦパルスを印加することにより移動し、この結果、「Ｘ」から自由水への移行が増大する。従ってＣＥＳＴ効果(ＭＴ効果)が増強される。
【００５３】
なお、実施形態はこれに限られない。例えば、ＭＲＩシーケンス制御部３０（シーケンスコントローラ）は、第１の周波数のＲＦパルスとして、複数の立体配座を取りうる分子における第１の立体配座に対応する周波数のＲＦパルスを印加し、第２の周波数のＲＦパルスとして、分子における前記第１の立体配座とは異なる第２の立体配座に対応する周波数のＲＦパルスを印加してもよい。
【００５４】
また、以上の例では、プロトン（原子）が交換される場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、常磁性体分子において、例えばユーロビウムに配位した水分子が交換される場合のように、分子が交換される場合であってもよいし、水分子が他の分子に取り囲まれている(コンパートメント化されている)場合において、当該コンパートメント毎に交換される場合であってもよい。
【００５５】
以上述べたように、ＭＲＩシーケンス制御部３０（シーケンスコントローラ）は、ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数のＲＦパルスと、第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦパルスとをそれぞれ１回以上印加した後に、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行するが、この時印加されるＲＦパルスの周波数としては、典型的には、例えば、第１の周波数及び第２の周波数は、自由水の共鳴周波数から約１ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）〜約３．５ｐｐｍのオフセットまでの範囲である。また、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基それぞれに対応する周波数として、例えば、第１の周波数及び第２の周波数は、それぞれ自由水の共鳴周波数と１ｐｐｍ、２ｐｐｍ、及び３．５ｐｐｍのいずれかの値だけ異なる周波数である。例えば、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、４０ＭＴパルスのシーケンスを用いて、１〜３．５ｐｐｍから選択された周波数などの様々な周波数を照射する。パルスシーケンスは、３．５ｐｐｍで印加される第１のパルスと、２ｐｐｍで印加される第２のパルスと、１ｐｐｍ（例えば３Ｔでは、１ｐｐｍ＝１２８Ｈｚ）で印加される第３のパルスとを含んでもよく、また、ＭＴパルスシーケンスのＭＴパルスの総数が合計４０パルスになるまで繰り返されてもよい。また、ＭＴパルスの総数は、４０以外、例えば５や２０でもよいし、ＳＡＲの制限を超えない限り、４０より大きい数でもよい。
【００５６】
図３は、高分子をターゲットとして、自由水の共鳴周波数からさまざまなオフセットでＲＦパルスを印加した時のＺスペクトル（例えば自由水の）及び周波数オフセット（相対周波数）の例を示す。アミド、アミン、ヒドロキシル基の高分子の共鳴周波数は、自由水共鳴周波数Ｆ０（例えば、３テスラでは１２８ＭＨｚ）に対して、それぞれ、約３．５ｐｐｍ、２ｐｐｍ、１ｐｐｍずれている。図３において、Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、アミド、アミン、ヒドロキシル基の共鳴周波数を表す。
【００５７】
ＣＥＳＴ効果が存在しない場合、Ｚスペクトルは、自由水のラーモア周波数を基準とした原点に対して、例えばガウス型やローレンツ型等の対称なスペクトルとなる。しかし、ＣＥＳＴ効果が存在する場合、アミノ基、アミド基、ヒドロキシル基等を構成するプロトンのラーモア周波数（これらは自由水のラーモア周波数より低周波数側になる）に対応するオフセット周波数のＲＦパルスの印加に反応して、これらのオフセット周波数のＲＦパルスを印加した場合、Ｚスペクトルは低下する。これは、自由水のラーモア周波数より低周波数側で起こり、高周波数側では起こらないので、Ｚスペクトルの、自由水のラーモア周波数の周りでの非対称性を調べることにより、ＣＥＳＴ効果を算出することができる。すなわち、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、撮像シーケンスで収集したデータを基にＺスペクトルを算出し、自由水に対応する共鳴周波数の周りでの、前記共鳴周波数より大きい周波数における前記Ｚスペクトルと、前記共鳴周波数より小さい周波数における前記Ｚスペクトルとの間の非対称性を基に、スペクトルを算出する。
【００５８】
例えば、ヒドロキシル基に対応する周波数「−１ｐｐｍ」のＲＦパルスを印加した時の信号強度が「Ｓ−」であり、それとは対称な位置にある周波数「＋１ｐｐｍ」のＲＦパルスを印加した時の信号強度が「Ｓ＋」とし、プレサチュレーションパルスとしてＲＦパルスを何も印加しなかった時の信号強度が「Ｓ０」とすると、ＣＥＳＴ効果の大きさは、例えば、「（Ｓ＋−Ｓ−）÷Ｓ０」の式により算出することができる。ＭＲＩシステム制御部２２の算出部は、一例として、この値を、空間的位置（ピクセル）毎に算出し、ＭＲＩデータプロセッサ４２に含まれる画像生成部は、算出された値を基に、画像を生成する。
【００５９】
更に、ＭＲＩシステム制御部２２の算出部は、算出されたＣＥＳＴ効果の大きさを、印加されたＲＦパルスの周波数の関数の周波数として、プロットし、ピーク及び当該ピークの半値幅（例えばＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ））を検出してもよい。すなわち、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、算出されたスペクトルを基にピークを検出し、ピークの信号値又はピークの有する半値幅を更に算出する。ＭＲＩシステム制御部２２の算出部は、ピークの信号値から、所定の化学的環境にあるプロトンの密度を算出することができ、これを用いて磁気共鳴イメージングを行うことができる。また、ＭＲＩシステム制御部２２の算出部は、ピークの周波数の値から、プロトンの化学シフトの大きさを算出することができ、これを用いて磁気共鳴イメージングを行うことができる。また、ＭＲＩシステム制御部２２の算出部は、半値幅の逆数から、緩和時間を算出することができ、これを用いて磁気共鳴イメージングを行うことができる。
【００６０】
なお、複数の周波数のＲＦパルスを印加した場合のＺスペクトルの算出として、信号強度に対して最も寄与の大きい周波数を基にＺスペクトルを算出してもよいし、信号強度に対する寄与に応じてＺスペクトルを算出してもよい。例えば、周波数Ａ及び周波数Ｂの一連のパルスを印加し、周波数Ａのパルスの信号強度に対する寄与が９０％で、周波数Ｂのパルスの信号強度に対する寄与が１０％の場合、周波数Ａのパルスを印加したものとみなして、Ｚスペクトルを算出してもよい。また、周波数Ａ及び周波数Ｂの一連のパルスを印加し、周波数Ａのパルスの信号強度に対する寄与が５０％で、周波数Ｂのパルスの信号強度に対する寄与が５０％の場合、周波数Ａのパルスのみを印加したときの信号を、得られた信号の５０％とし、周波数Ｂのパルスのみを印加したときの信号を、得られた信号の５０％と考えて、Ｚスペクトルを算出してもよい。
【００６１】
また、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、ユーザから種々のパラメータの入力を受け付け、当該入力されたパラメータに基づいて、ＲＦパルスを印加してもよい。具体的には、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、ＭＲＩデータプロセッサ４２に含まれる入力部が、印加する複数のＲＦパルスの周波数、バンド幅、フリップ角、順序、時間間隔、ＲＦパルスを印加する領域、印加するＲＦパルスの数、印加するＲＦパルスのうち異なる周波数の数、ＲＦパルスの印加に関連する、プロトンの化学的環境の数のうち少なくとも一つのパラメータの入力をユーザから受け付ける。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、入力部に入力された入力に基づいて、複数のＲＦパルスを印加する。かかる構成を用いることで、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、最適な印加条件でＲＦパルスを印加することができ、その結果、信号強度を増強することができる。
【００６２】
また、ＭＲＩシーケンス制御部３０が印加する複数のパルスの印加条件に関しては、複数のパルスそれぞれの印加条件は、パルス毎に異なってもよい。具体的には、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の周波数のＲＦパルスと、第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加し、当該複数のＲＦパルスに含まれる少なくとも２つのＲＦパルスについて、バンド幅、フリップ角、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔、ＲＦパルス印加領域のうち少なくとも一つを異ならせることができる。かかる構成を用いることで、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、印加する複数のパルスの性質に応じた最適な印加条件でＲＦパルスを印加することができ、その結果、信号強度を増強したり、ＳＡＲを低下させることができる。
【００６３】
ＭＲＩシーケンス制御部３０は、印加される複数のＲＦパルスについて、印加するＲＦパルスの周波数や、その順序を最適化することができる。具体的には、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の周波数のＲＦパルスと、第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加するものであって、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部が、複数のＲＦパルスそれぞれについて、周波数を変化させた場合に収集される信号強度を算出し、算出した結果に基づいて、複数のＲＦパルスそれぞれが印加される周波数を決定する。シーケンス制御部３０は、決定された周波数を基に、複数のＲＦパルスを印加する。かかる構成を用いることで、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、最適な周波数条件やＲＦパルスの印加順序でＲＦパルスを印加することができ、その結果、信号強度を増強したり、ＳＡＲを低下させたりすることができる。
【００６４】
図４は例示的なパルスシーケンス３０２〜３０６を示し、各パルスシーケンスは、データ収集に向けて複数周波数のＭＴパルスのシーケンス（その後にデータ収集用のＭＲイメージングパルスシーケンスが続く）を含む。例えば、周波数Ａ、Ｂ、Ｃ（Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば周波数スペクトル上でＦ０から３．５ｐｐｍ、２ｐｐｍ、１ｐｐｍ離れた、例えばアミド、アミン、ヒドロキシル基の高分子に対応する周波数であってもよい）のＭＴパルスは、任意の順序、例えばＡ−Ｂ−ＣやＡ−Ｂ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ｂなど３つの異なる周波数の繰返しパターンで配列することができる。Ａ及びＢなどの２つの周波数を、ＭＴシーケンスの終了まで、例えばＡ−Ｂ−Ａ−Ｂの繰返しパターンで順序付けてもよく、Ａ−Ａ−Ａ−Ａ−Ｂ−Ｂ−Ｂ−Ｂ、Ａ−Ｂ−Ｂ−Ａ−Ａ−Ｂ−Ｂ−Ａ−Ａ−Ｂ−Ｂ−Ａなどのように任意の他の方法で順序付けてもよい。実施形態によっては、複数の周波数を、パルスシーケンス内でランダムに配列してもよい。各図２〜６では、パルスは、パルスシーケンス内の他のパルスに対する相対位置を示すために、振幅や帯域幅などのＲＦパルスエンベロープ特性を考慮せず、時間線内の点として示されている。
【００６５】
印加するＲＦパルスの最適な順序の一例として、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、複数のＲＦパルスのうち、最も優先度の高い周波数のＲＦパルスが、最後に印加されるように、複数のＲＦパルスそれぞれの周波数を決定する。例えば、「Ｂ」が最も優先度の高い周波数である場合には、パルスシーケンス３０４を用いて複数のＲＦパルスを印加し、例えば「Ｃ」が最も優先度の高い周波数である場合には、パルスシーケンス３０２やパルスシーケンス３０６を用いて複数のＲＦパルスを印加する。
【００６６】
ＲＦパルスを印加すると、対応する周波数の磁化が飽和するが、イメージングシーケンスが開始されるまでに、飽和した磁化は部分的に緩和する。すなわち、イメージングシーケンス開始までの残り時間が多いほど、最終的な信号に対する寄与の大きさが小さくなる。従って、例えば、イメージングシーケンス開始までの残り時間が最も少ない（すなわち最終的な信号に対する寄与の大きさが大きい）ＲＦパルスの周波数として、優先度の最も高い周波数を選択することで、少ないＳＡＲで強い信号強度を得ることができる。
【００６７】
シーケンス内の複数周波数のＭＴパルスの順序付けを調整することにより、実施形態は、周波数範囲、異なる周波数の数、又は、異なる種類のプロトンの数、異なる種類のプロトンの各々からのパルスシーケンス内のＭＴパルスの順番を制御することができるという、ＭＴ効果の一つの応用例になっている。
【００６８】
また、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、印加される複数のＲＦパルスについて、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔を最適化することができる。具体的には、
ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の周波数のＲＦパルスと、第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加するものであって、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、複数のＲＦパルスそれぞれについて、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔を変化させた場合に収集される信号強度を算出し、算出した結果に基づいて、複数のＲＦパルスそれぞれが印加される時刻を決定する。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、決定された前記時刻を基に、前記複数のＲＦパルスを印加する。かかる構成を用いることで、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、印加する複数のパルスの時間間隔に応じた最適な印加条件でＲＦパルスを印加することができ、その結果、信号強度を増強したり、ＳＡＲを低下させたりすることができる。
【００６９】
図５は３つのパルスシーケンス４０２〜４０６を示し、各パルスシーケンスは、イメージングシーケンスが発生する前に隣接したパルス間の時間間隔が変えられるように調整された複数周波数のＭＴパルスを含む。実施形態によると、パルス間の時間間隔は、各パルスにより照射されるターゲットプロトンの緩和特性に基づいて構成することができる。例えば、パルスシーケンス４０２に示すように、ＡとＢのパルス間の時間間隔を、ＢとＣのパルスの間の間隔よりも大きくしてもよい。
【００７０】
印加するＲＦパルスの間の最適な時間間隔の一例として、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔が、自由水のプロトンと、印加されたＲＦパルスによって磁化に変化が生じたプロトンとが交換される速度に応じて算出される第１の所定の時間より長く、印加されたＲＦパルスによって生じた磁化の緩和速度に応じて算出される第２の所定の時間より短くなるように、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔を決定する。
【００７１】
すなわち、印加するＲＦパルスの間の最適な時間間隔が、自由水のプロトンと印加されたＲＦパルスによって磁化に変化が生じたプロトンとが交換される時間スケール（第１の所定の時間）より長い時間間隔の場合、印加されたＲＦパルスによって磁化に変化が生じたプロトンと、自由水のプロトンとが十分に交換されているので、自由水のプロトンの磁化が、十分に低下されることができ、十分な質のデータを収集することができる。逆に、時間間隔が、第１の所定の時間より短い時間間隔の場合、印加されたＲＦパルスによって磁化に変化が生じたプロトンと、自由水のプロトンとが、データ収集時に十分に交換され
ないので、十分な質のデータを得ることができない。また、時間間隔が、印加されたＲＦパルスによって生じた磁化の緩和時間（第２の所定の時間）より長いと、印加されたＲＦパルスによって生じた磁化が緩和されてしまうので、十分な質のデータを得ることができない。従って、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔が、第１の所定の時間より長く、第２の所定の時間より短い時間間隔となるように、次のＲＦパルスが印加されるまでの時間間隔を決定する。
【００７２】
異なる周波数のＭＴパルスの間の持続時間を制御できることにより、観察されるＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を向上させることができる。例えば、異なる周波数のＭＴパルス間の持続時間を、それぞれの異なる周波数のプロトンの間の相互作用や交換が促進されるように構成してもよい。通常、より良好なＭＴ効果が得られるように、複数のＭＴパルスは、実質的にＭＴパルス間で遅延なく次々と印加される。
【００７３】
また、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、印加される複数のＲＦパルスについて、フリップ角を最適化することができる。具体的には、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、前記第１の周波数のＲＦパルスと、前記第２の周波数のＲＦパルスとを含む複数のＲＦパルスを印加するものであって、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、複数のＲＦパルスそれぞれについて、フリップ角を変化させた場合の比吸収率（ＳＡＲ）及び収集される信号強度を算出し、算出した結果に基づいて、複数のＲＦパルスそれぞれのフリップ角を決定する。ＭＲＩシーケンス制御部３０は、決定されたフリップ角を基に、複数のＲＦパルスを印加する。かかる構成を用いることで、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、印加する複数のパルスのフリップ角に応じた最適な印加条件でＲＦパルスを印加することができ、その結果、信号強度を増強したり、ＳＡＲを低下させることができる。
【００７４】
図６は４つのパルスシーケンス５０２〜５０８を示し、各パルスシーケンスは、更にフリップ角が各々異なる複数周波数のＭＴパルス（その後にＭＲイメージングパルスシーケンスが続く）を含む。実施形態では、複数パルスのシーケンス内のＭＴパルスのフリップ角を変えることができるので、イメージング対象の患者により吸収されるエネルギーに関する比吸収率（ＳＡＲ）を制御することができる。例えば、シーケンス内のそれぞれ異なる周波数のＭＴパルスのフリップ角を、ＭＴパルスシーケンス全体によるＳＡＲが所定値を超えないように設定することができる。
【００７５】
各パルスのフリップ角は、様々な方法で構成することができる。実施形態によっては、パルスのフリップ角は、パルス位置がイメージングパルスに近くなるにつれて増加する。例えば、ＭＴパルスは、小さいフリップ角から始まって、その最終ＭＴパルスが後続のイメージングシーケンスにおけるパルスのフリップ角に、最終ＭＴパルスのフリップ角が最も近いように、９０°に最も近くなるまで徐々に大きくしてもよい。別の実施例においては、パルスシーケンス５０８のように、ＭＴパルスは、大きいフリップ角（例えば、３００°）から始まって、最終ＭＴパルスが９０°に最も近く（例えば、１００°）になるまで徐々に小さくすることができる。イメージングシーケンスにおけるパルスは、通常、イメージングシーケンスの第１のパルスとして９０°パルスを含む。他の実施形態において、フリップ角度は、パルス位置がイメージングパルスから遠ざかるにつれて増加する。更に他の実施形態においては、フリップ角の値の他の構成が可能である。
【００７６】
印加するＲＦパルスのフリップ角の一例として、ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、複数のＲＦパルスのうち、フリップ角が、大きくなっていくように、複数のＲＦパルスそれぞれのフリップ角を決定する。
【００７７】
フリップ角を大きくしていく理由は次の通りである。すなわち、ＲＦパルスが印加すると、対応する周波数の磁化が飽和するが、イメージングシーケンスが開始されるまでに、飽和された磁化は部分的に緩和する。すなわち、イメージングシーケンス開始までの残り時間が多いほど、最終的な信号に対する寄与の大きさが小さくなる。一方、ＳＡＲの値は、フリップ角の値に応じて決定される。従って、最終的な信号に対する寄与の大きさが大きい、ＲＦパルスのフリップ角を小さくすることで、ＳＡＲを低下させつつ、最終的な信号のゲインが大きく低下することを防ぐことができる。
【００７８】
連続するＭＴパルスのフリップ角を可変的に制御する能力を実施形態に備えることにより、全てのＭＴパルスに関して比較的大きい一定のフリップ角を有する従来の単一周波数パルスシーケンスにより生じるＳＡＲよりも、低いＳＡＲを得られる。
【００７９】
なお、ＭＴ効果/ＣＥＳＴ効果を用いたイメージングは、磁気共鳴分光（スペクトロスコピー）を用いた方法と、相補的な役割を演じる。磁気共鳴分光は、低温では熱揺らぎが小さいため、ノイズの少ないスペクトルが得られ、従って磁気共鳴分光は効果的になる。しかし、磁気共鳴分光では、高温では熱揺らぎが大きいため、スペクトルがぼやけてしまい、十分な質のデータが得られないことがある。これに対して、ＣＥＳＴ効果は、緩和過程に伴う磁化移動を間接的に観測するが、この緩和過程は、異なる状態間のある種の遷移に対応する。この遷移は、高温では熱揺らぎによってむしろ活性化され、ＣＥＳＴ効果は強くなる。すなわち、磁気共鳴分光が不可能な高温であっても（高温であればあるほど）、ＣＥＳＴ効果を利用することで、イメージングを行うことが可能になる。
【００８０】
実施形態では、一例として、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、磁気共鳴分光スペクトルを測定した場合の装置の性能に応じて定まるエネルギー分解能より、熱揺らぎによるエネルギー幅が大きい温度下において、第１の周波数のパルス及び第２の周波数のパルスを印加する。すなわち、装置のエネルギー分解能より、熱揺らぎが大きいような温度下では、磁気共鳴分光（スペクトロスコピー）は事実上不可能になる。このような高い温度領域でも、ＭＴ効果/ＣＥＳＴ効果はむしろ高温になるほど増強されるので、ＭＴ効果/ＣＥＳＴ効果を用いることにより、よりよいイメージングが可能となる。
【００８１】
実施形態によっては、ＭＴパルスシーケンスは、ＭＴ飽和に向けてマルチバンドＲＦパルスを含んでもよい。各マルチバンドＲＦパルスは、２又はそれ以上の周波数を含む（例えば、２又はそれ以上の種類の高分子プロトンを励起する）。具体的には、例えば、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、ＭＴ効果を引き起こす第１の周波数成分と、第１の周波数成分とは異なる第２の周波数成分であって、ＭＴ効果を引き起こす又はＭＴ効果を引き起こさない第２の周波数成分とを含むＲＦパルスを印加し、撮像領域に対して撮像シーケンスを実行する。ＭＲＩシステム制御部２２に含まれる算出部は、撮像シーケンスで収集したデータを基にＺスペクトルを算出する。ここで、印加するＲＦパルスの一例として、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の周波数成分として、第１の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数成分を含み、第２の周波数成分として、第１の化学的環境に存在するプロトンとの間で、化学交換が行われる第２の化学的環境に存在するプロトンの化学シフトに対応する周波数成分を含むＲＦパルスを印加する。
【００８２】
各マルチバンドＲＦパルス（複数の周波数成分を含むパルス）は、様々な周波数において選択的であるように構成することができる。すなわち、ＭＲＩデータプロセッサ４２に含まれる入力部が、第１の周波数成分及び第２の周波数成分それぞれの周波数の値の入力を、ユーザから数値の入力を受け付けることにより、又は、ユーザから所定の数値のリストの中からの選択操作を受け付けることにより、受け付け、ＭＲＩシーケンス制御部３０が、入力部に入力された結果に基づいて、ＲＦパルスを印加するような構成も可能である。この場合、マルチバンドＲＦパルスは、複数のＭＴパルス周波数を選択的に照射する。マルチバンドＲＦパルスは、選択された複数の周波数を同時に照射することに備える。例えば、３．５ｐｐｍ、２．０ｐｐｍ及び１．０ｐｐｍなど、選択される複数周波数選択性パルスを、パルスの変化する帯域幅又は周波数、或いは帯域幅と周波数の両方を変えることにより、構成してもよい。
【００８３】
図７は、実施形態におけるマルチバンドＲＦパルス印加について説明した図である。例えば、図７の左図に示すように、従来技術では、シーケンス制御部は、第１の化学的環境「Ｘ」に対応する周波数に対応するパルスを印加し、その結果、「Ｘ」のプロトンの磁化が抑制される。「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｘ」から自由水へ移行する。また、「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、第２の化学的環境「Ｙ」へと移行する。ＭＴ効果/ＣＥＳＴ効果は観測されるが、「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化が「Ｙ」へと移行してしまうため、信号強度は弱くなる。
【００８４】
これに対し、例えば、図７の中央の図に示すように、本実施形態では、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、「Ｘ」に対応する周波数成分と、「Ｙ」に対応する周波数成分とを含んだパルスを印加する。その結果、「Ｘ」及び「Ｙ」のプロトンの磁化が抑制される。「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｘ」から自由水へ移行する。また、「Ｘ」の磁化のうち、一部の磁化は「Ｙ」へと移行する。これに加えて、「Ｙ」の磁化のうち、一部の磁化は、「Ｘ」へと移行する。これにより、平衡が左に移動し、その結果として、「Ｘ」から自由水への磁化の移行が増加する。同様に、Ｙについても、「Ｘ」から「Ｙ」への磁化の移行の存在により、平衡が右に移動し、その結果として、「Ｙ」から自由水への磁化の移行が増加する。以上のように、マルチバンドＲＦパルス印加により、自由水への磁化の移行が増加する。
【００８５】
なお、シーケンス制御部３０が、印加するパルスの有する複数の周波数成分それぞれが、ＭＴ効果(ＣＥＳＴ効果)を引き起こす場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、シーケンス制御部３０は、図７の右図に示すように、「Ｘ」に対応する周波数成分と、「Ｘ」とプロトンの化学交換はあるが、自由水への緩和は非常に遅い（又は緩和が起こらない）化学的環境である「Ｚ」に対応する周波数成分とを含むＲＦパルスを印加してもよい。この場合も同様にして、「Ｚ」へのパルス印加の結果平衡が移動し、「Ｘ」から自由水への磁化の移行が増加する。
【００８６】
また、複数の化学的環境の間の平衡が移動することにより磁化の移行が増加する例について説明したが、実施形態はこれには限られない。例えば、第２の周波数のＲＦパルスが、自由水への緩和過程に影響を与えることにより、磁化の移行が増加する場合であってもよい。図８はこのような状況の一例を表している。シーケンス制御部３０は、例えば、図８の左図に示すように、第１の周波数成分（化学的環境「Ａ」に対応する）と、第２の周波数成分を含むＲＦパルスを印加する。化学的環境「Ａ」にあるプロトンが、立体的障害等により、活性化エネルギー「Δ」で特徴づけられる中間状態を経由して自由水へと緩和する場合を考える。第１の周波数成分により、「Ａ」のプロトンの磁化が抑制される。一方、第２の周波数成分により、所定の核スピンの値が変化し、例えば、スピン軌道相互作用等を通じて、「Ａ」を構成する分子のコンフォメーションが変化する。この結果、例えば、図８の右図に示すように、活性化エネルギー「Δ」が低下し、「Ａ」から自由水への緩和が増加し、磁化の移行（ＭＴ効果(ＣＥＳＴ効果)）が増加する。
【００８７】
図９は、実施形態による、ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を増強する方法のフローチャートを示す。操作６０２〜６１０は、図１に示すＭＲＩデータプロセッサ４２、ＭＲＩシステム制御部２２、ＭＲＩシーケンス制御部３０により実行や制御がなされてもよい。
【００８８】
６００でのエントリの後、操作６０２にて、被検体（例えば、患者）及びＭＲＩシステムをスキャンに向けて準備する。準備は、イメージングパルスシーケンスの前にＭＴパルスシーケンスを含むパルスシーケンスの選択又は指定を含んでもよい。ＭＴパルスシーケンスは、指定の周波数範囲にわたるパルスを含む。実施形態によっては、ＭＴパルスシーケンス内に含められる個々のパルスの周波数を設定可能である。
【００８９】
ＭＴパルスシーケンスは、パルス間の持続時間やそれぞれのパルスのフリップ角における変動を含むように、設定可能としてもよいし、予め設定されていてもよい。シーケンスは、マルチバンドのパルスを含んでもよいし、選択されたパターンに従って配列されたパルスを有してもよい。ＭＴパルスシーケンスは、実施形態によっては、図４〜図６に表すパルスシーケンスの１又は複数に対応してもよいし、マルチバンドのパルスを含んでもよい。
【００９０】
操作６０４にて、複数周波数のＭＴパルスシーケンスを、ＭＲＩガントリ内の被検体に印加する。複数周波数の一連のＭＴパルスが、被検体の選択領域に印加される。複数周波数のＭＴパルスの印加によって、複数の異なる種類の結合プロトンのＭＴ効果が、同じスキャン間隔中に生じる。
【００９１】
操作６０６にて、ＭＲイメージングパルスシーケンスを被検体に印加する。ＭＲイメージングパルスシーケンスは、通常、ＮＭＲスピンエコーＲＦ応答の生成を促す、９０°又は１８０°励起パルスなどの、１又は複数の励起パルスを含んでもよい。
【００９２】
操作６０８にて、イメージングパルスに応答するＮＭＲスピンエコーデータをＭＲ  ｋ空間データとして収集する。十分なＭＲ  ｋ空間データを収集するために、操作６０４〜６０８を複数のスキャン間隔の間に繰り返してもよい。
【００９３】
収集されたＭＲデータは、ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果によってコントラストが増強されているので、操作６１０にて得られる空間領域のＭＲＩ画像では、ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果の影響を受けた特定領域のコントラストが向上している。
【００９４】
本明細書で開示する実施形態では、複数周波数のＭＴパルスが、ＭＴパルスのシーケンスに組み込まれる。複数周波数のＭＴパルスを使用することにより、実施形態では、単一周波数オフセットを適用することにより得られたＭＴ効果に関連して改善されたＭＴ画像が得られる。
【００９５】
実施形態では、例えばアミド（―ＮＨ、３．５ｐｐｍ）、アミン（―ＮＨ２、約２ｐｐｍ）、ヒドロキシル（―ＯＨ、１ｐｐｍ）を含む様々な周波数を複数照射することにより、ＭＴパルスシーケンスにおける複数周波数成分からのＣＥＳＴ効果が高くなる可能性がある。実施形態のように、１〜３．５ｐｐｍの範囲内の複数周波数のＭＴパルスを適用することにより、複数の異なる種類のプロトンとの相互作用による複合ＣＥＳＴ効果を得ることができる。
【００９６】
更に、実施形態によっては、ＭＴパルスシーケンスにおいて可変のフリップ角を適用することにより、ＳＡＲが低下する。
【００９７】
以上、実施形態について説明してきたが、実施形態はこれに限られない。例えば、図２では、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、Ｘに対応するＭＴパルス及びＹに対応するＭＴパルスを印加したが、片方のパルスはＭＴパルスでなくてもよい。例えば、Ｚを、Ｘとプロトンの化学交換はあるが、自由水への緩和は非常に遅い（又は緩和が起こらない）化学的環境とし、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、Ｘに対応するＭＴパルス及びＺに対応するパルス(ＭＴパルスでない)を印加してもよい。
【００９８】
また、本実施形態では、ＭＲＩシーケンス制御部３０が、複数の周波数のＲＦパルスを印加して、ＭＴ効果/ＣＥＳＴ効果を増強する例を示したが、実施形態はこれに限られない。例えば、ＭＲＩシーケンス制御部３０が、複数の化学的環境同士での化学交換の大きさや速度を調べる目的で、複数の周波数のＲＦパルスを印加してもよい。例えば、ＭＲＩシーケンス制御部３０は、第１の撮像セットで、Ａの周波数に対応するパルスのみを印加して、データを収集し、第２の撮像セットでＢの周波数に対応するパルスのみを印加して、第３の撮像セットで、Ａの周波数成分及びＢの周波数成分を含んだパルスを、印加する。第１及び第２の撮像セットで得られたデータと、第３の撮像セットで得られたデータを比較することで、ＡとＢとの化学交換の詳細について調べることができる。
【００９９】
これまで説明した実施形態における磁気共鳴イメージング装置のいずれか一つを用いて、被検体に所定の化学物質を投入し、造影剤として利用することで、外因性ＣＥＳＴ（ＭＴ）イメージングをする磁気共鳴イメージング方法が挙げられる。例えば、実施形態に係る磁気共鳴イメージング方法として、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のうち２以上の異なる官能基と、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基のうち同一の官能基であって水素原子のプロトンが異なる化学的環境にある２以上の官能基とのうち少なくとも一方を一つの分子中に有する分子を被検体に投入し、実施形態に記載の撮像シーケンスを実行する磁気共鳴イメージング方法が挙げられる。造影剤の一例として、例えば糖、アミノ酸、環状シクロアルカンやその誘導体、複素環式化合物、分子錯体などが挙げられる。
【０１００】
また、これまで説明した実施形態における磁気共鳴イメージング装置のいずれか一つを用いて、被検体内に存在する化学交換を起こす分子をターゲットとしてイメージングを行うことで、内因性ＣＥＳＴ（ＭＴ）イメージングをする磁気共鳴イメージング方法が挙げられる。例えば、実施形態に係る磁気共鳴イメージング方法として、生体内温度下で複数の立体配座をとりうる分子を含む被検体の領域を関心領域とし、実施形態に記載の撮像シーケンスを実行する磁気共鳴イメージング方法が挙げられる。
【０１０１】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の磁気共鳴イメージング装置によれば、ＭＴ効果やＣＥＳＴ効果を用いたイメージングにおける信号強度を増強することができる。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０３】
３０  ＭＲＩシーケンス制御部
４２  ＭＲＩデータプロセッサ
【図１】
2015144825.tif 000003
【図２】
2015144825.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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