(57)【要約】   本発明は、検査対象5の局所弛緩時間値T1, T2を決定するＭＲ方法に関する。最初に、画像化シーケンスの異なる時間パラメータセットTR1, TE1, TR2, TE2を各々用いて、検査対象5の二つ又はそれより多くのＭＲ画像3, 4が記録される。ファントムのＭＲ画像6, 7が同様に記録され、ここで画像化シーケンスの同じ前記時間パラメータセットTR1, TE1, TR2, TE2が使用され、ファントムは弛緩時間値T1, T2の知られている空間分布を有する。検査対象5の局所弛緩時間値T1, T2は、検査対象5のＭＲ画像3, 4の画像値をファントムのＭＲ画像6, 7の画像値と比較することによって、及びファントムの弛緩時間値T1, T2の知られている空間分布による弛緩時間値T1, T2にファントムのＭＲ画像6, 7の画像値を割り当てることによって決定される。
2008510557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の局所弛緩時間値を決定するＭＲ方法であって、
ａ）画像化シーケンスの異なる時間パラメータセットを各々用いて、前記検査対象の二つ又はそれより多くのＭＲ画像を記録すると共に再構成するステップと、
ｂ）前記画像化シーケンスの同じ前記時間パラメータセットでファントムのＭＲ画像を記録すると共に再構成し、前記ファントムは前記弛緩時間値の知られている空間分布を有するステップと、
ｃ）前記検査対象のＭＲ画像の画像値を前記ファントムのＭＲ画像の画像値と比較することによって、及び前記ファントムの弛緩時間値の知られている空間分布による弛緩時間値に前記ファントムのＭＲ画像の画像値を割り当てることによって前記検査対象の局所弛緩時間値を決定するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記検査対象のＭＲ画像と前記ファントムのＭＲ画像とが同時に記録される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ファントムは、異なる横弛緩時間値及び／又は異なる縦弛緩時間値を有する空間的に分離された領域を有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ファントムは、異なる縦弛緩時間値及び基本的に同じ横弛緩時間値を有する領域を有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ファントムは、異なる横弛緩時間値及び基本的に同じ縦弛緩時間値を有する領域を有する請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記弛緩時間値を決定するために、前記ＭＲ画像の画像値の間で補間が実行される請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記局所弛緩時間値を明確に決定するために、前記ファントムのＭＲ画像の画像値と前記検査対象のＭＲ画像の画像値とは、前記全ての画像化シーケンスの時間パラメータセットに対して比較される請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ＭＲ画像は、前記縦弛緩時間と前記横弛緩時間とによって強調される態様で記録される請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
核スピン密度値の知られている空間分布を更に有する前記ファントムと前記検査対象との少なくとも三つのＭＲ画像が記録されると共に再構成され、前記局所弛緩時間値に加えて、前記検査対象の局所核スピン密度値が、前記検査対象のＭＲ画像の画像値を前記ファントムのＭＲ画像の画像値と比較することによって、及び前記ファントムのＭＲ画像の画像値を前記ファントムの核スピン密度値の知られている空間分布による核スピン密度値に割り当てることによって決定される請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＭＲ画像を記録するために、例えばターボスピンエコーシーケンスのようなスピンエコー画像化シーケンスが使用される請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ＭＲ信号を記録するための記録手段と、前記ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成すると共に前記ＭＲ画像から局所弛緩時間値を決定するためのコンピュータ手段とを有するＭＲ画像化デバイスであって、前記コンピュータ手段は、好適なプログラム制御によって、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法を実行するように設計されるＭＲ画像化デバイス。
【請求項１２】
造影剤の異なる濃度を有する溶液が位置されるコンパートメントのマトリックス態様の構成体を有するファントムを有する請求項１１に記載のＭＲ画像化デバイス。
【請求項１３】
ＭＲ画像化デバイスのためのコンピュータプログラムであって、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法が、前記ＭＲ画像化デバイスのコンピュータ手段上の前記コンピュータプログラムによって実現されるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検査ボリューム（体積）（examination volume）における局所弛緩時間値（local relaxation time value）を決定する（求める）ＭＲ方法に関する。
【０００２】
更には、本発明は、前記方法を実行するためのＭＲ画像化デバイス（MR imaging device）及び当該ＭＲ画像化デバイスのためのコンピュータプログラムに関する。  
【背景技術】
【０００３】
ＭＲ画像化において、知られているように、使用されているＭＲ画像化デバイスの検査ボリューム内の核磁化（nuclear magnetization）は、一時的な変数、空間的不均一磁場（spatially inhomogeneous magnetic field）（磁場勾配（magnetic field gradient））によって位置される。画像再構成（再現）のために使用されるＭＲ信号は通常、時間領域（ドメイン）における高周波パルス及びスイッチされた磁場勾配の好適なシーケンスの影響（作用）下で、検査ボリュームの領域において構成される高周波コイル内に誘導される電圧として記録される。記録されたＭＲ信号からの実際の画像再構成は通常、時間信号のフーリエ変換によって行われる。画像化されるべき撮影視野及び画像分解能が決定される検査ボリュームに割り当てられる空間周波数領域（いわゆる"k-空間（スペース）（k-space））のスキャニング（収集）（scanning）は、使用されている高周波パルス及び磁場勾配の強さ、期間（duration）、テンポラルスペーシング（時間間隔（temporal spacing））、並びに数によって規定される。k-空間のスキャニングの間の位相符号化（コーディング）（phase coding）ステップの数、それ故に同時に画像化シーケンスの期間は、ＦＯＶ及び画像分解能（image resolution）についての各要求仕様の関数として規定される。
【０００４】
従来技術から、核磁化（T1-, T2- or T2*-弛緩（relaxation））の局所的な縦弛緩時間（longitudinal relaxation time）及び／又は横弛緩時間（transverse relaxation time）の決定が特に重要になるＭＲ画像化方法は知られている。例えば核磁化の弛緩に影響を及ぼす造影剤（コントラストエージェント）（contrast agent）がＭＲ画像化において使用されるとき、弛緩時間の空間分布の映像（視覚）化及び定量（量的）決定は重要になる。例えばガドリニウム（gadolinium）又は酸化鉄（iron oxide）に基づく当該造影剤は最近、ＭＲによって、マークされたセルを追跡すると共に活性物質（アクティブサブスタンス（active substance））を検査ボリューム内に位置させるためにも使用されている。弛緩時間の空間的に分解された決定は、機能ＭＲ画像化（functional MR imaging (fMRI)）でも有用である。一方、従来技術から、弛緩時間の空間分布を映像化するために、T1-, T2- or T2*強調（加重）ＭＲ画像（T1-, T2- or T2*-weighted MR images）を記録することは知られている。他方、ある用途（アプリケーション）において、定量に関して可能な限り正確に局所弛緩時間を決定し得ることが所望され得る。この場合例えば、特定の解剖学的構造体を通じた造影剤ボーラス（塊）の通過の一時的な進行が研究されている拡散（パフュージョン（perfusion））研究において研究はなされている。他の例は、ＭＲによる毛細血管（capillary vessel）のディメンション（寸法）及びその密度の測定にある。定量ＭＲ弛緩法（quantitative MR relaxometry）は、ある内臓（例えば、肝臓、肺、及び脳）における鉄含有量（率）の定量的決定のためにも使用され得る。
【０００５】
ＭＲ弛緩法に関する一つの問題は、従来方法を使用する弛緩時間値の空間的に分解された決定に対して、所望されないことに、画像記録時間が長くなることにある。このことは、従来のＭＲ方法において、通常、特に使用される画像化シーケンスの異なる時間パラメータセットで多くの別個のＭＲ画像が記録されるという事実による。それから各々の個別の画像ポイントに対して、対応する画像値の時間応答は、例えばエコー（反響）時間（echo time）又は繰り返し時間（repetition time）のような画像化シーケンスの時間パラメータの関数として評価（測定）され得る。通常、適合（フィット）プロシージャによって各々の画像ポイントに対して弛緩時間値を決定し、対応する指数減衰（減少）関数（exponential decay function）が、時間依存態様で記録されている画像値に適応させられる。異なる時間パラメータセットに対して同時にT1-及びT2-強調ＭＲ画像を記録することも知られている。異なる時間パラメータセットに対して再構成されるＭＲ画像から、局所弛緩時間値がそのとき、多重指数適合関数（multiexponential fit function）に適合させられる。この方法において、多くの場合、局所弛緩時間値の決定の精度は不十分になる。何れの場合においても、従来のＭＲ方法において、弛緩時間値を決定するために、十分に多くの画像値が、各々の画像ポイントのための適合プロシージャに対して存在するように、５乃至１０の異なる時間パラメータセットに対する完全なＭＲ画像が記録されなければならない。T1及びT2値が同時に決定されるべきである場合、十分な精度を達成するために、より多くの異なる時間パラメータセットを使用することが通常必要になる。画像記録時間は結果として非常に長くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このことに基づいて本発明の目的は、十分な精度での局所弛緩時間値の決定を可能にし、その測定時間は、従来技術から知られている方法における測定時間よりも短くなり得るＭＲ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１に記載の特徴を有するＭＲ方法によって当該目的を達成する。
【０００８】
本発明によれば、第一の方法ステップにおいて、関心検査対象（目的物）の少なくとも二つのＭＲ画像が記録されると共に再構成され、画像の各々は、使用される画像化シーケンスの異なる時間パラメータセットで記録される。それ故に本発明によるＭＲ方法において、弛緩時間値を決定するために核磁化の時間応答が分析され得るように、異なる時間パラメータセットを用いた少なくとも二つのＭＲ画像の記録が必要になる。更なる方法ステップで、本発明によるＭＲ方法において、ファントムのＭＲ画像が、特に検査対象のＭＲ画像と同じ画像化シーケンス及び同じ時間パラメータセットで更に記録される。この場合、以前から知られている弛緩時間値の空間分布を有するファントムが使用される。本発明によれば、それから検査対象の局所弛緩時間値の実際の決定は、検査対象のＭＲ画像の画像値をファントムのＭＲ画像の画像値と比較することによって、及びファントムの弛緩時間値の知られている空間分布による弛緩時間値にファントムのＭＲ画像の画像値を割り当てることによって行われる。それ故に本発明によれば、各々の時間パラメータセットに対して、検査対象のＭＲ画像内の関心画像ポイントのグレイ（白黒諧調）値（gray value）は、同じ時間パラメータセットで記録されるファントムのＭＲ画像のグレイ値と比較される。ファントムに対する弛緩時間値の空間分布は知られているため、グレイ値が検査対象のＭＲ画像に対応するとき、正確な弛緩時間値が関心画像ポイントに割り当てられ得る。
【０００９】
本発明は、好適なファントムが使用されるとき、検査対象のたった二つだけのＭＲ画像の記録が、各々の画像ポイントに対して関心局所弛緩時間値を十分に明確に決定するという認識に基づいている。本発明によれば、二つのＭＲ画像だけしか記録される必要がないため、画像記録は、先行して従来技術から知られている方法における記録よりもずっと速く行われる。それにもかかわらず、画像値上について横弛緩と縦弛緩との効果を明確に識別し得るために、少なくとも二つのＭＲ画像が記録されなければならない。ここで前記効果は互いに独立している。
【００１０】
本発明によるＭＲ方法の一つの有利な実施例によれば、検査対象のＭＲ画像とファントムのＭＲ画像とは同時に記録される。ファントムは、画像記録動作の間に使用されるＭＲデバイスの検査ボリュームにおいて検査対象と共に収容されてもよい。そのときファントムのＭＲ画像を記録するためのいかなる追加の測定時間に対する必要性もない。同時画像記録の場合、ファントムのＭＲ画像は検査対象のＭＲ画像にそのまま含まれる。ＭＲデバイスの検査ボリュームにおいて利用可能な空間が十分にない場合、当然のことながら、後続して、又は事前に、ファントムの画像を記録する可能性もある。しかしながら、ファントムのＭＲ画像の記録の間、及び検査対象のＭＲ画像の記録の間、そのとき同じ時間パラメータセットを備える同じ画像化シーケンスが使用されることを保証するように注意はなされるべきである。
【００１１】
有利なことに、本発明により使用されるファントムは、異なる横弛緩時間値及び／又は異なる縦弛緩時間値を有する空間的に分離された領域を有している。ＭＲ方法が作用するためにT1弛緩時間値と T2弛緩時間値との値の対がファントムのＭＲ画像内の各々の画像ポイントに一意的に割り当てられ得ることは重要になる。ファントムが、異なる縦弛緩時間値及び基本的に同じ横弛緩時間値を有する領域を有している場合、特に有利になる。同時に、ファントムは、異なる横弛緩時間値及び基本的に同じ縦弛緩時間値を有する領域も有しているべきである。空間的に分離された領域のマトリックス（行列）態様（同様）の構成体でファントムを使用し、各々のマトリックス要素が特定のT1/T2値の対を一意に表すことは特に有利になることが分かっている。この場合、例示によって、マトリックスの各々の行は、特定の縦弛緩時間値として割り当てられ、マトリックスの各々の列は、特定の横弛緩時間値として割り当てられる。ファントムによってカバーされる縦弛緩時間値及び横弛緩時間値の範囲並びに弛緩時間値の分解能は、用途に依存して規定されてもよい。いかなる問題なしに、全ての想定され得る用途に対して、好適なファントムに、弛緩時間値の適切な測定範囲及び弛緩時間値の適切な分解能を供給することが可能である。
【００１２】
有利なことに、弛緩時間値を決定するために、ＭＲ画像の画像値の間で補間が実行されるので本発明による方法の精度は増大され得る。本発明により使用されるファントムは実際、T1及びT2弛緩時間値の別個の勾配（discrete graduation）を有するであろう。ファントムのＭＲ画像の記録の間、画像値の対応する勾配が得られる。画像値を補間することによって、ファントムの別個の弛緩時間値の間にもたらされている検査対象の弛緩時間値を割り当てることも可能である。
【００１３】
局所弛緩時間値を明確に決定するために、本発明による方法において、ファントム及び検査対象のＭＲ画像の画像値は、使用される画像化シーケンスの全ての時間パラメータセットに対して互いに比較されるべきである。上述のように、検査対象とファントムとの両方の少なくとも二つのＭＲ画像が記録されると共に互いに比較される場合にのみ、本発明による方法を使用するT1及びT2弛緩時間値の明確な割り当ては可能になる。核磁化の縦弛緩と横弛緩との両方が画像値振幅に影響を及ぼすため、たった一つのＭＲ画像に基づく弛緩時間値の決定は不可能であり、たった一つの時間パラメータセットで記録されるＭＲ画像に基づいて、関心（のある）画像ポイントに対して決定されるグレイ値はT1又はT2弛緩に帰するべきであるかどうかを決定することが不可能であることは明らかである。
【００１４】
本発明によるＭＲ方法において、縦弛緩時間と横弛緩時間との両方によって強調される態様でＭＲ画像を記録することは更に有利になる。当該目的に適した画像化シーケンスが従来技術から知られている。局所弛緩時間値が明確に決定され得ると共に本発明による方法を使用して可能な限り正確に決定され得るように、異なる時間パラメータセットで記録されるＭＲ画像のT1強調とT2強調との両方は各々の場合において異なっているべきである。
【００１５】
ファントムの弛緩時間値の知られている空間分布に基づく割り当てによって局所弛緩時間値を決定するための上記の本発明による方法は、検査対象内の核スピン密度（nuclear spin density）が多なかれ少なかれ空間で一定になると仮定され得ると共に基本的にファントムの核スピン密度に対応する場合にのみ確実に作用し得る。核スピン密度は、絶対画像値（absolute image value）（グレイ値）に作用し、このことは基本的に弛緩時間値を決定するための、ファントムの対応する値への割り当ての間に考慮されなければならない。それ故に、本発明による方法の精度を更に改善するために、核スピン密度値の知られている空間分布を更に有する、検査対象とファントムとの両方のちょうど二つではなくむしろ少なくとも三つのＭＲ画像を記録すると共に再構成することは有利になり得るが、ここで局所弛緩時間値に加えて、検査対象の局所核スピン密度値は、検査対象のＭＲ画像の画像値をファントムのＭＲ画像の画像値と比較することによって、且つファントムのＭＲ画像の画像値をファントムの核スピン密度値の知られている空間分布による核スピン密度値に割り当てることによって決定される。結果として、空間的に不均一な核スピン密度値の効果が定量化され、弛緩時間値の決定の間に補償され得る。この有利な実施例においても、本方法はＭＲ弛緩法の従来方法よりもかなり速くなる。ファントムはこの場合、分離された領域のテンソル態様の空間構成を有しており、ここで各々のテンソル（tensor ）要素は、核スピン密度値並びにT1及びT2の特定のセットを一意に表す。
【００１６】
本発明によるＭＲ画像を記録するために、本発明による方法を使用するT2*弛緩時間値の決定は問題があるため、T2*弛緩時間の効果を除外するために例えばターボスピンエコーシーケンス（turbo spin echo (TSE) sequence）のようなスピンエコー画像化シーケンス（spin echo imaging sequence）を使用することは更に特に有利になる。
【００１７】
本発明による方法を実行するために、ＭＲ信号を記録するための記録手段を有するＭＲ画像化デバイス及びＭＲ信号からＭＲ画像を再構成すると共にＭＲ画像から局所弛緩時間値を決定するためのコンピュータ手段が使用されてもよい。上記のＭＲ方法は、コンピュータ手段の好適なプログラム制御によってＭＲ画像化デバイス上で実現され得る。本発明による方法は、対応するコンピュータプログラムの形態でＭＲ画像化デバイスのユーザに対して利用可能であってもよい。コンピュータプログラムは、例えばCD-ROM又はフロッピディスクのような好適なデータキャリア（担体）上に記憶されてもよく、さもなければ、インタネットからＭＲ画像化デバイスのコンピュータ手段上にダウンロードされてもよい。
【００１８】
本発明は、図面に示されている実施例に関して更に記載されるであろうが、本発明が図面に限定されることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示されている方法は、画像化シーケンスの異なる時間パラメータセットでの二つのＭＲ信号データレコード１及び２の記録から始められている。データレコード１は、繰り返し時間（repetition time）TR1及びエコー時間TE1で記録されるが、データレコード２の記録の間に繰り返し時間はTR2になり、エコー時間はTE2になる。ＭＲ画像３及び４はそれぞれ、データレコード１及び２から再構成される。ＭＲ画像３及び４は、検査対象のスライス表示を示す。異なるグレイステージ（段）は、異なる時間パラメータTR1, TE1, TR2, TE2により、画像３及び４において示され得る。同じ時間パラメータの場合、弛緩時間値T1及びT2のマトリックス態様の分布を有するファントムのＭＲ画像６及び７が事前に（先行して）記録されている。マトリックスの各々の行は特定のT1値として割り当てられ、マトリックスの各々の列は特定のT2値として割り当てられる。ＭＲ画像１及び２と６及び７とは、縦弛緩時間と横弛緩時間との両方によって強調されている態様で使用される画像化シーケンスによって記録されるため、マトリックス値(M1)i,j及び(M2)i,jは以下の式に従って得られる。
【数１】
2008510557.tif 000003
【００２０】
M0は核磁化の絶対値を表しており、この場合、当該値は一定と仮定される。(T1)i,j 及び(T2)i,jはファントムの弛緩時間値である。局所弛緩時間値は、検査対象５の領域８に対して決定されるべきである。このために、まず最初に、ＭＲ画像３の対応する画像ポイントのグレイ値が、ファントムの対応するＭＲ画像６のグレイ値と比較される。ＭＲ画像６内の連続曲線（カーブ）上にもたらされている画像ポイントは、グレイ値についてＭＲ画像３の関心画像ポイント８に対応していることが分かる。当該曲線上にもたらされている値の対T1及びT2は、ＭＲ画像３の画像ポイント８で測定される画像値に関連付けられ得る。次のステップにおいて、対応する態様で検査対象５のＭＲ画像４は、ファントムのＭＲ画像７と比較される。この比較においても、画像ポイント８の画像値に関連付けられ得る複数のT1/T2値対が見つけられる。対応する値の対は、ファントムのＭＲ画像７における連続曲線によってもう一度示される。それからＭＲ画像６及び７内に示されている二つの曲線の交点（交差部）９のポイントを決定することによって、画像ポイント８への弛緩時間値の一意の割り当てが可能になる。二つの異なる時間パラメータセットTR1及びTE1とTR2及びTE2とで決定される画像ポイント８における画像値は、交点９のポイントに一意に割り当てられるT1/T2値対に関連付けられ得る。上記の方法はそれから、検査対象の局所弛緩時間値の全てが決定されるまで、ＭＲ画像３及び４内の全ての画像ポイントに対して繰り返され得る。概して、この方法の場合、二つのＭＲ画像しか記録される必要がなく、この方法は、従来の方法で従来通りに行われている５乃至１０のＭＲ画像の記録よりもずっと少ない測定時間しかとらない。
【００２１】
図２は、本発明による方法が実行され得るＭＲ画像化デバイスのブロック図を示している。ＭＲ画像化デバイスは、患者１１及びファントム１２が位置される検査ボリュームにおいて均一な静磁場を発生させるためのメインフィールド（静磁場）コイル（main field coil）１０から構成される。ファントム１２は、好適な造影剤、例えばガドリニウムに基づく造影剤又は酸化鉄を含む造影剤の異なる濃度を有する溶液が位置されるコンパートメント（区分）のマトリックス態様の構成体から構成される。弛緩時間値T1及びT2は、造影剤濃度に基づいて正確に決定され得る。ファントムを校正（キャリブレート）するために、好適な画像化シーケンスを用いた、個別のコンパートメント内の弛緩時間値の１回限り（単発）の正確な測定が必要になる。ＭＲ画像化デバイスは、検査ボリューム内で異なる空間方向に磁場勾配を発生させるための勾配（グラジエント）コイル（gradient coil）13, 14, 及び15を更に有する。検査ボリューム内の磁場勾配の時間及び空間経路（コース）は、勾配増幅器（gradient amplifier）１７を介して勾配コイル13, 14, 及び15に接続される中央制御ユニット（central control unit）１６によって制御される。示されているＭＲ画像化デバイスは、検査ボリュームにおいて高周波磁場を発生させると共に検査ボリュームからＭＲ信号を受信するための高周波コイル（high-frequency coil）１８も有する。高周波コイル１８は、送信器ユニット１９を介して制御ユニット１６に接続される。高周波コイル１８によって記録されるＭＲ信号は受信器ユニット２０によって復調されると共に増幅され、再構成及び映像化ユニット（visualization unit）２１に入力される。高周波コイル１８は受信器ユニット２０と共に、本発明によるＭＲ画像化デバイスの記録手段を形成する。制御ユニット１６並びに再構成及び映像化ユニット２１はＭＲ画像化デバイスのコンピュータ手段になる。再構成及び映像化ユニット２１によって処理されるＭＲ信号は、スクリーン２２上に表示されてもよい。再構成及び映像化ユニット２１並びに制御ユニット１６は本発明による方法を実行するための好適なプログラム制御部を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による方法の進行の概略図を示す。
【図２】本発明によるＭＲデバイスを示す。
【図１】
2008510557.tif 000004
【図２】
2008510557.tif 000005
【国際調査報告】
2008510557.tif 000006
2008510557.tif 000007
2008510557.tif 000008