(57)【要約】  本発明は、ＭＲ装置１の検査ボリューム内に配置された被検体のＭＲ撮像方法に関するものである。本発明の目的は、水／脂肪分離と組み合わせて「サイレント」ゼロエコー時間（ＺＴＥ）撮像を可能にすることである。本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された被検体のＭＲ撮像方法が開示される。本発明の方法は、被検体に第１の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用ステップであって、第１のシーケンスの勾配エコー信号が第１の繰返し時間ＴＲ１において第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第１の閉軌道を形成する、ステップと、前記被検体に第２の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、第２のシーケンスの勾配エコー信号が第２の繰返し時間ＴＲ２において第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第２の閉軌道を形成し、Ｎ２はＮ１に等しくなく及び／又はＴＲ２がＴＲ１に等しくない、ステップと、前記取得された勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成するステップとを有する。前記勾配エコー信号に対する２以上の化学種（例えば、水及び脂肪等）の信号寄与は、前記第１及び第２のシーケンスの勾配エコー信号における各勾配エコー信号に帰属する異なるエコー時間を利用して分離できる。更に、本発明は、ＭＲ装置およびＭＲ装置のためのコンピュータプログラムにも関するものである。
2021526882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された被検体のＭＲ撮像方法であって、前記方法は、
前記被検体に第１の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、第１のシーケンスの勾配エコー信号が第１の繰返し時間ＴＲ１において第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第１の閉軌道を形成する、前記適用するステップと、
前記被検体に第２の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、第２のシーケンスの勾配エコー信号が第２の繰返し時間ＴＲ２において第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第２の閉軌道を形成し、Ｎ２はＮ１と等しくなく及び／又はＴＲ１がＴＲ２と等しくない、前記適用するステップと、
取得された前記勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成するステップと
を有する、方法。
【請求項２】
前記取得された勾配エコー信号に対する２以上の化学種の信号寄与が、前記ＭＲ画像を再構成するステップにおいて、前記第１及び第２のシーケンスの勾配エコー信号の各勾配エコー信号に起因する異なるエコー時間を利用して分離される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１及び第２のシーケンスの勾配エコー信号の勾配エコー信号に起因する前記異なるエコー時間が、実効横緩和時間（Ｔ２＊）加重ＭＲ画像及び／又はＴ２＊マップを再構成するために利用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のゼロエコー時間撮像シーケンスは、
ｉ）  読出し方向を定めるように読出し磁場勾配を設定するステップと、
ｉｉ）  前記読出し磁場勾配の存在の下でＲＦパルスを放射するステップと、
ｉｉｉ）  前記読出し磁場勾配の存在の下でＦＩＤ信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップと
を有するＦＩＤ取得ループであって、ｋ空間が、繰り返しから繰り返しへの読出し方向の漸進的な変化の下でステップｉ）からｉｉｉ）を繰返し時間ＴＲ１でＮ１回繰り返すことにより前記第１の閉軌道に沿ってサンプリングされるＦＩＤ取得ループと、これに続く、
ｉｖ）  前記読出し方向を定めるように前記読出し磁場勾配を再び設定するステップと、
ｖ）  前記読出し磁場勾配の存在の下で勾配エコー信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップと
を有する１以上の勾配エコー取得ループであって、ｋ空間が、当該勾配エコー取得ループにおいて、繰り返しから繰り返しへの読出し方向の漸進的な変化の下でステップｉｖ）及びｖ）を繰返し時間ＴＲ１でＮ１回繰り返すことにより前記第１の閉軌道に沿って再びサンプリングされる勾配エコー取得ループと、
を有する、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のゼロエコー時間撮像シーケンスは、
ｖｉ）  読出し方向を定めるように読出し磁場勾配を設定するステップと、
ｖｉｉ）  前記読出し磁場勾配の存在の下でＲＦパルスを放射するステップと、
ｖｉｉｉ）  前記読出し磁場勾配の存在の下でＦＩＤ信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップと
を有するＦＩＤ取得ループであって、ｋ空間が、繰り返しから繰り返しへ読出し方向の漸進的な変化の下でステップｖｉ）からｖｉｉｉ）を繰返し時間ＴＲ２でＮ２回繰り返すことにより前記第２の閉軌道に沿ってサンプリングされるＦＩＤ取得ループと、これに続く
ｉｘ）  前記読出し方向を定めるように前記読出し磁場勾配を再び設定するステップと、
ｘ）  前記読出し磁場勾配の存在の下で、勾配エコー信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップと
を有する１以上の勾配エコー取得ループであって、ｋ空間が、繰り返しから繰り返しへの読出し方向の漸進的な変化の下で当該勾配エコー取得ループにおいて、ステップｉｘ）およびｘ）を繰り返し時間ＴＲ２でＮ２回繰り返すことにより前記第２の閉軌道に沿って再びサンプリングされる勾配エコー取得ループと、
を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記被検体に少なくとも１つの他の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、他のシーケンスの勾配エコー信号が他の繰り返し時間ＴＲｉにおいて他の数Ｎｉのラジアルｋ空間スポークとして取得され、該他の数Ｎｉのラジアルｋ空間スポークがｋ空間において他の閉軌道を形成し、ＮｉはＮ１及びＮ２の両方とは異なり及び／又はＴＲｉがＴＲ１及びＴＲ２の両方とは異なる、前記適用するステップと、
前記取得された勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成するステップであって、前記勾配エコー信号に対する前記２以上の化学種の信号寄与が、前記第１、前記第２及び前記他のシーケンスの勾配エコー信号のそれぞれの勾配エコー信号に起因する異なるエコー時間を利用して分離される、前記再構成するステップと
を更に有する、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
Ｎ１、Ｎ２及び、当てはまる場合は、Ｎｉの間の差、並びにＴ１、Ｔ２及び、当てはまる場合は、ＴＲｉの間の差は、前記第１の、前記第２の及び、当てはまる場合は、前記他のシーケンスの勾配エコー信号に起因するエコー時間の間の差が１ミリ秒のオーダとなるように、決定される、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の、前記第２の、及び当てはまる場合は、前記他の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスの間に生じる動きの補正が、前記取得されたＦＩＤ信号から導き出される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記取得されたＦＩＤ信号が、前記ＭＲ画像の再構成において雑音及び／又はＴ２＊加重を低減するために使用される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
検査ボリューム内に均一な静磁場を生成するための少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査ボリューム内に異なる空間方向に切り換えられる磁場勾配を生成するための複数の勾配コイルと、前記検査ボリューム内にＲＦパルスを発生し及び／又は該検査ボリューム内に配置された被検体からＭＲ信号を受信するための少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り換えられる磁場勾配の時間的連続を制御するための制御ユニットと、再構成ユニットと、有するＭＲ装置であって、該ＭＲ装置は、
前記被検体に第１の自己再収束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用することであって、第１のシーケンスの勾配エコー信号が第１の繰返し時間ＴＲ１において第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第１の閉軌道を形成する、前記適用することと、
前記被検体に第２の自己再収束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用することであって、第２のシーケンスの勾配エコー信号が第２の繰返し時間ＴＲ２において第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第２の閉軌道を形成し、Ｎ２がＮ１に等しくない及び／又はＴＲ２がＴＲ１に等しくない、前記適用することと、
前記取得された勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成することとと
を実行する、ＭＲ装置。
【請求項１１】
ＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムは、
第１の自己再収束ゼロエコー時間撮像シーケンスを発生する命令であって、第１のシーケンスの勾配エコー信号が第１の繰返し時間ＴＲ１において第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第１の閉軌道を形成する、命令と、
第２の自己再収束ゼロエコー時間撮像シーケンスを発生する命令であって、第２のシーケンスの勾配エコー信号が第２の繰返し時間ＴＲ２において第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第２の閉軌道を形成し、Ｎ２がＮ１に等しくない及び／又はＴＲ２がＴＲ１に等しくない、命令と、
前記取得された勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成する命令と
を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）撮像の分野に関する。本発明は、少なくとも２つの異なる共鳴周波数を有する化学種のＭＲ撮像方法に関する。本発明は、ＭＲ装置、およびＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元または３次元画像を形成するために磁場と核スピンとの間の相互作用を利用する画像形成ＭＲ方法は、軟組織の画像化に関して多くの点で他の撮像方法よりも優れており、電離放射線を必要とせず、通常侵襲性ではないので、今日、特に医療診断の分野で広く使用されている。
【０００３】
通常、ＭＲ法によれば、検査されるべき被検者の身体は、強力で均一な磁場（Ｂ０磁場）内に配置され、その向きは、同時に、計測の基礎となる座標系の軸（通常はｚ軸）を規定する。該磁場は、定義された周波数（いわゆるラーモア周波数、またはＭＲ周波数）の交番電磁場（ＲＦ場、Ｂ１場とも呼ばれる）の印加によって励起（スピン共鳴）され得る磁場強度に応じて、個々の核スピンに対して様々なエネルギレベルを生成する。巨視的観点からは、個々の核スピンの分布は全体的な磁化を生成し、該磁化は磁場がｚ軸に垂直に延在している間に適切な周波数の電磁パルス（ＲＦパルス）の印加により平衡状態から逸脱され得、その結果、磁化がｚ軸の周りで歳差運動を行う。該歳差運動は、その開口角がフリップ角と呼ばれる円錐の表面を描く。該フリップ角の大きさは、印加された電磁パルスの強度と持続時間に依存する。いわゆる９０°パルスの場合、スピンはｚ軸から横断面（フリップ角９０°）まで偏向される。
【０００４】
ＲＦパルスの終了後、上記磁化は元の平衡状態まで緩和し、ここで、ｚ方向の磁化は第１の時定数Ｔ１（スピン格子または縦緩和時間）で増加され、ｚ方向に垂直な方向の磁化は第２の時定数Ｔ２（スピン／スピンまたは横緩和時間）で緩和する。該磁化の変化は、磁化の変化がｚ軸に垂直な向きで測定されるようにしてＭＲ装置の検査ボリューム内に配置及び配向された１つ以上の受信ＲＦコイルによって検出できる。当該横方向磁化の減衰は、例えば、９０°パルスの印加後に、核スピン（局所的な磁場の不均一性によって誘導される）の、同じ位相を有する秩序状態から全ての位相角が均一に分布する状態（ディフェージング）への遷移を伴う。デフェージングは再収束パルス（例えば、１８０°パルス）によって補償できる。これにより、受信コイルにエコー信号（スピンエコー）が生成される。
【０００５】
身体内で空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って延びる線形磁場勾配が均一磁場に重ね合わされ、スピン共鳴周波数の線形空間依存性をもたらす。この場合、受信コイル内で取得される信号は、身体内の異なる位置に関連付けることができる異なる周波数の成分を含む。ＲＦコイルを介して得られたＭＲ信号データは、空間周波数ドメインに対応し、ｋ空間データと呼ばれる。該ｋ空間データは、通常、異なる位相符号化で取得された複数のラインを含む。各ラインは、複数のサンプルを取得することによってデジタル化される。一群のｋ空間データは、フーリエ変換または他の適切な再構成アルゴリズムによってＭＲ画像に変換される。
【０００６】
骨及び肺などの、横緩和時間が非常に短い組織のＭＲ撮像が、ますます重要になってきている。この目的のためのほとんどすべての既知の方法は、基本的に三次元（３Ｄ）ラジアルｋ空間サンプリングを採用している。いわゆるゼロエコー時間（ＺＴＥ）技法では、読出し勾配が、高帯域幅の、従って短いハードＲＦパルスにより磁気共鳴を励起する前に設定される。このようにして、勾配符号化は、磁気共鳴が励起されると瞬時に開始する。自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号の取得は、ＲＦパルスの直後から開始され、その結果、実質的にゼロの‘エコー時間’（ＴＥ）となる。取得後、次のＲＦパルスを印加できる前の次の読み出し勾配の設定には最小限の時間しか必要とされず、従って、非常に短い繰り返し時間（ＴＲ）が可能になる。読み出し方向は、ｋ空間の球形ボリュームが必要な程度にサンプリングされるまで、繰り返しから繰り返しへと増加的に変化される。ＴＲ期間の間に読出し勾配をオフする必要なしに、ＺＴＥ撮像を実質的に無音で実行できる。
【０００７】
ＭＲ撮像では、水および脂肪のような異なる化学種の全体的な信号に対する相対的な寄与に関する情報を取得して、それらのいくつかの寄与を抑制するか、またはそれらのすべての寄与を別々にまたは一緒に分析することがしばしば望まれる。これらの寄与（寄与度）は、異なるエコー時間で取得された２以上の対応するエコーからの情報が組み合わされる場合に計算され得ることは既知である。これは化学シフト符号化とみなすことができ、該化学シフト符号化では、追加の次元、すなわち化学シフト次元が定義され、わずかに異なるエコー時間で２つの画像を取得することによって符号化される。特に、水／脂肪分離の場合、これらのタイプの実験は、しばしば、ディクソン（Ｄｉｘｏｎ）タイプの測定と呼ばれる。水／脂肪分離は、脂肪および水における水素の歳差運動周波数の差が知られているために可能である。その最も単純な形態では、水および脂肪画像が、「同相」および「異相」データセットの加算または減算のいずれかによって生成される。他の化学シフトを有する他の化学種も、化学シフト符号化に基づいて同様に分離できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既知のディクソン型水／脂肪分離技術は、適切な画像化シーケンスによる異なるエコー時間での２以上の画像の取得に依存する。通常のＺＴＥ撮像では、エコー時間値がゼロの画像のみを取得する。したがって、既知のＤｉｘｏｎ技法は、従来のＺＴＥ撮像と組み合わせて適用できない。
【０００９】
上述のことから、ＺＴＥ撮像の改善された方法が必要とされていることが容易に理解される。本発明の目的は、水／脂肪分離と組み合わせて「サイレント（無音）」ＺＴＥ撮像を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置された被検体のＭＲ撮像方法が開示される。本発明の方法は：
−  前記被検体に第１の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、第１のシーケンスの勾配エコー信号が第１の繰り返し時間ＴＲ１において第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポーク（輻）として取得され、該第１の数Ｎ１のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第１の閉軌道を形成する、前記適用するステップと、
−  前記被検体に第２の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、第２のシーケンスの勾配エコー信号が第２の繰り返し時間ＴＲ２において第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該第２の数Ｎ２のラジアルｋ空間スポークがｋ空間において第２の閉軌道を形成し、Ｎ２がＮ１とは等しくなく及び／又はＴＲ１がＴＲ２に等しくない、前記適用するステップと、
−  前記取得された勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成するステップと
を含む。
【００１１】
勾配エコー信号に対する２つ以上の化学種の信号寄与は、第１および第２のシーケンスの勾配エコー信号のそれぞれの勾配エコー信号に帰属する異なるエコー時間を利用して分離できる。
【００１２】
本発明は、米国特許出願公開第２０１７／０３０７７０３号明細書に提案されているような自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスを採用する。自己再収束ＺＴＥ撮像シーケンスでは、勾配エコー再収束が従来のＺＴＥ撮像シーケンスに追加される。従来のＺＴＥ撮像におけるのと同様に、読み出し勾配の振幅は一定に保たれ、ｋ空間の完全な球状ボリュームがサンプリングされるまで読み出し勾配の方向的更新のみが繰り返しの間に適用され、その結果、無音三次元ラジアル撮像が得られる。ＲＦ励起は、読み出し勾配が存在する状態で短いＲＦパルスによって達成される。自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスは複数の（２以上の）セグメントに編成され、各セグメントは複数のループに分割される。各ループは、複数のラジアルｋ空間スポークの取得を含む。ＲＦ励起は、最初のループ（ＦＩＤ取得ループ）でのみ実行され、後続の第２およびさらなるループ（勾配エコー取得ループ）では実行されない。各ループのラジアルｋ空間スポークは、ｋ空間において閉じた軌道を累積的に形成する。このようにして、第２およびさらなるループは、第１のループで励起された初期ＦＩＤの勾配エコーを形成する。勾配エコーのエコー時間ＴＥは、
ＴＥ＝（ｅ−１）＊Ｎ＊ＴＲ
で与えられ、ここで、ＴＲはラジアル取得の繰り返し時間であり、ｅはループカウンタであり、Ｎは各ループで取得されるラジアルｋ空間スポークの数である。ＴＲは、典型的には短い（ミリ秒のオーダ）。読み出し勾配の振幅は取得を通して一定に保たれるが、読み出し勾配の方向は各ＴＲで更新される。自己再収束ＺＴＥ撮像シーケンスが無音のままとなるためには、読出し勾配方向を一度にあまり変えないようにしなければならない。これは、Ｎを小さくできず、勾配エコーのＴＥを短くできないことを伴う。他方、ディクソン水／脂肪分離法が堅牢であるためには、エコー間隔は短くなければならない。したがって、本発明により、以下に記載されるマルチ取得戦略の適用が既知の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの斯かる制限を克服するために提案される。
【００１３】
本発明は、自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスが、上述の第１および第２の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスを適用することによって繰り返され、その場合において、第２の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの個々のループで使用されるラジアルｋ空間スポークの数および／または繰り返し時間（Ｎ２，ＴＲ２）が、第１の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスで使用されるラジアルｋ空間スポークの数および／または繰り返し時間（Ｎ１，ＴＲ１）とは異なるようにすることを提案する。ＺＴＥ撮像シーケンスの２つの事例で使用されるスポークの数及び／又は繰り返し時間の間の差は、取得された第１系列の勾配エコーの勾配エコー信号に帰属するエコー時間が、取得された第２系列の勾配エコー信号の勾配エコー信号に帰属するエコー時間と異なることを伴う。この差、すなわち、
ΔＴＥ＝｜Ｎ２＊ＴＲ２‐Ｎ１＊ＴＲ１｜
により与えられる、所謂エコー間隔は、第１および第２のＺＴＥ撮像シーケンスでそれぞれ使用されるラジアルｋ空間スポークの数および／または繰り返し時間値を適切に選択することによって、必要に応じて調整できる。ｋ空間スポークの数および繰り返し時間値が類似するように選択された場合、結果として生じるエコー間隔は１ミリ秒のオーダであり得、これは、それ自体既知のＤｉｘｏｎ技術によるロバストな水／脂肪分離によく適している。本発明の方法に主に適用可能な、任意のエコー時間でサンプリングされたＭＲ信号からの水／脂肪分離のための技術は、例えば、Ｅｇｇｅｒｓ他により（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，６５：９６−１０７，２０１１）に記載されている。
【００１４】
本コンテキストにおいて、本発明の方法は、同じｋ空間位置が２つ以上の異なるエコー時間でサンプリングされることを必要としないことに留意されたい。本発明による第１および第２のＺＴＥ撮像シーケンスで使用されるｋ空間スポークの数が異なるため、取得されるｋ空間位置は一般に異なる。異なるエコー時間においてサンプリングされるｋ空間位置の数と分布は、十分な品質のＭＲ画像を再構成するために、個々にまたは集合的に、適切でなければならないだけである。
【００１５】
本発明の典型的な実施形態では、化学種の信号寄与度の分離が信号モデルに基づいて実行される。該信号モデルは、取得される勾配エコー信号をそれぞれのエコー時間の関数（異なる数のｋ空間スポークと繰り返し時間値によって決定される）として理論的に記述する。該信号モデルは、化学種の各々の（未知の）スピン密度および（先験的に分かる）ＭＲスペクトルを少なくとも含む。該信号モデルは、さらに、検査ボリューム内の主磁場の（未知の）空間変動を含んでもよい。主磁場のいかなる不均一性も、取得される勾配エコー信号に位相誤差を生じさせ、これは化学シフトによって誘導される位相オフセットと区別する必要があるからである。化学種の信号寄与が分離されるＭＲ画像を再構成する処理において、取得された勾配エコー信号に最も良く適合する信号モデルの全ての未知のパラメータの値が求められる。
【００１６】
水／脂肪分離に加えて、本発明によって提供される短いエコー間隔も、とりわけ、「サイレント」実効横緩和時定数（Ｔ２＊）加重画像化および定量化に有利である。
【００１７】
本明細書で使用される用語「ラジアルｋ空間スポーク」は、直線状および湾曲したラジアルｋ空間スポークの両方をカバーするものであると理解されるべきである。湾曲ラジアルｋ空間スポークは、勾配エコー信号の取得中における読み出し方向の１回のみ、繰り返し、または連続的な変化を伴う。可能な実施態様において、湾曲ラジアルｋ空間スポークは、本発明の意味においてｋ空間内に第１及び／又は第２の閉じた軌道として円を形成できる。
【００１８】
本発明は、異なる数のｋ空間スポーク又は異なる繰り返し時間値を有する２つのＺＴＥ撮像シーケンスの適用に限定されない。本発明は、前記被検体に少なくとも１つの他の自己再集束ゼロエコー時間撮像シーケンスを適用するステップであって、他のシーケンスの勾配エコー信号が他の繰り返し時間ＴＲｉにおいて他の数Ｎｉ（ｉ＝３、４、…）のラジアルｋ空間スポークとして取得され、該他の数Ｎｉのラジアルｋ空間スポークがｋ空間において他の閉軌道を形成し、ＮｉがＮ２及びＮ１の両方とは等しくないステップ；及び前記取得された勾配エコー信号からＭＲ画像を再構成するステップであって、前記勾配エコー信号に対する２つ以上の化学種の信号寄与が、第１、第２及び他のシーケンスの勾配エコー信号のそれぞれの勾配エコー信号に帰属する異なるエコー時間を利用して分離されるステップを有することができる。
【００１９】
また、ＦＩＤ信号を取得して、ＭＲ画像の再構成を改善するために、例えば、スピン密度および／または主磁場の空間変動を決定するために使用できる。これらは、雑音及び／又はＴ２＊重み付けの低減を可能にする。さらに、第１、第２、および、適用可能な場合には、他の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの間で生じる動きの補正が、ＦＩＤ信号に基づくもの、例えば、ＦＩＤ信号を動き検出または動き補償のためのナビゲータとして使用し得る。
【００２０】
これまで説明した本発明の方法は、検査ボリューム内に均一な定常磁場を生成するための少なくとも１つの主磁石コイルと、前記検査ボリューム内で異なる空間方向に切り換えられる磁場勾配を生成するための複数の勾配コイルと、前記検査ボリューム内にＲＦパルスを発生するための、および／または前記検査ボリューム内に位置する患者の身体からＭＲ信号を受信するための少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルスおよび切り換えられる磁場勾配の時間的連続を制御するための制御ユニットと、再構成ユニットと、を含むＭＲ装置によって実施できる。本発明の方法は、好ましくは、上記ＭＲ装置の再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実施される。
【００２１】
本発明の方法は、現在臨床使用されているほとんどのＭＲ装置において有利に実施できる。この目的のためには、本発明の上述の方法ステップを実行するようにＭＲ装置が制御されるコンピュータプログラムを利用することのみが必要である。該コンピュータプログラムは、データ担体上に存在してもよいし、又は前記ＭＲ装置の制御ユニットにインストールするためにダウンロードされるようにデータネットワーク内に存在してもよい。
【００２２】
添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を開示する。しかしながら、図面は例示のみを目的とするものであり、本発明の限定の定義としてデザインされたものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の方法を実施するためのＭＲ装置を概略的に示す。
【図２】図２は、本発明による繰り返し自己再集束ＺＴＥ撮像方法のｋ空間サンプリングの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１を参照すると、本発明の方法を実施するために使用できるＭＲ装置１が示されている。この装置は、実質的に均一で時間的に一定の主磁場Ｂ０が検査ボリュームを通るｚ軸に沿って生成されるように、超伝導または抵抗性主磁石コイル２を備える。装置は、さらに、（１次、２次、及び該当する場合は３次）シムコイルの組２´を含み、該組２´の個々のシムコイルを通る電流は、検査ボリューム内のＢ０偏差を最小限に抑えるために制御可能である。
【００２５】
磁気共鳴生成および操作システムは、一連のＲＦパルスおよび切り換えられる磁場勾配を適用して、核磁気スピンを反転または励起し、磁気共鳴を誘導し、磁気共鳴を再集束し、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的におよび他の方法で符号化し、スピンを飽和させ、および同様のものを行ってＭＲ撮像を行う。
【００２６】
より具体的には、勾配パルス増幅器３は、検査ボリュームのｘ、ｙおよびｚ軸に沿う全身勾配コイル４、５および６の選択されたものに電流パルスを印加する。デジタルＲＦ周波数送信機７は、送信／受信スイッチ８を介して身体ＲＦコイル９にＲＦパルスまたはパルスパケットを送信し、ＲＦパルスを検査ボリュームに送信する。典型的なＭＲ撮像シーケンスは、短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットから構成され、任意の印加された磁場勾配と一緒になって、核磁気共鳴の選択された操作を達成する。ＲＦパルスは、飽和させ、共鳴を励起させ、磁化を反転させ、共鳴を再集束させ、又は共鳴を操作し、検査ボリューム内に配置された身体１０の一部を選択するために使用される。また、ＭＲ信号は身体ＲＦコイル９によってピックアップされる。
【００２７】
並列撮像によって身体１０の限定された領域のＭＲ画像を生成するために、１組のローカルアレイＲＦコイル１１、１２、１３が、撮像のために選択された領域に隣接して配置される。アレイコイル１１、１２、１３は、身体コイルＲＦ送信によって誘導されるＭＲ信号を受信するために使用できる。
【００２８】
結果としてのＭＲ信号は、ＲＦ身体コイル９および／またはＲＦアレイコイル１１、１２、１３によってピックアップされ、好ましくは前置増幅器（図示せず）を含む受信機１４によって復調される。受信機１４は、送信／受信スイッチ８を介してＲＦコイル９、１１、１２および１３に接続される。
【００２９】
ホストコンピュータ１５は、本発明によるＺＴＥ撮像シーケンスを生成するために、シムコイル２´を通る電流の流れを並びに勾配パルス増幅器３及び送信機７を制御する。受信機１４は、各ＲＦ励起パルスに続いて迅速に連続する複数のＭＲデータラインを受信する。データ取得システム１６は、受信信号のアナログ／デジタル変換を実行し、各ＭＲデータラインを更なる処理に適したデジタルフォーマットに変換する。現代のＭＲ装置では、データ取得システム１６が、生の画像データの取得に特化された別個のコンピュータである。
【００３０】
最終的に、上記デジタル生画像データは、適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ１７によって画像表現に再構成される。該ＭＲ画像は、３次元ボリュームを表す。次いで、該画像は画像メモリに記憶され、そこで、当該画像表現の投影又は他の部分を、例えば、結果として得られるＭＲ画像の人間が読み取り可能な表示を提供するビデオモニタ１８を介しての視覚化のための適切なフォーマットに変換するためにアクセスされてもよい。
【００３１】
本発明によって適用される「無音」ＺＴＥ技術の本質は、「周波数符号化」読み出し磁場勾配がオンされている間にＲＦ励起パルスが送信されることである。読出し磁場勾配はスライス選択勾配としては意図されておらず、これは、十分な励起帯域幅を達成するためにＲＦパルスが極端に短くなければならないことを意味する（典型的には１μｓまたは１０μｓのオーダ）。代わりに、周波数掃引を伴うＲＦパルスを適用してもよい。ＦＩＤ信号の読み出しは、読み出し磁場勾配の存在下でのＲＦパルスの直後の期間の間に行われる。これらの期間も、好ましくは短い（典型的には、１００μｓまたは１ｍｓのオーダ）。読出し磁場勾配は、各励起／読出しサイクルにわたって、両方とも実質的に一定のままである強度および方向を有する。各励起／読み出しサイクルの後、方向は徐々にのみ、例えば、数度（例えば、２°）だけ、変化される。ｋ空間の完全なサンプリングのために、球状ボリュームが十分な密度でカバーされるまで、読み出し磁場方向が変化される。
【００３２】
本発明によれば、自己再集束ＺＴＥ撮像は、勾配エコー再集束メカニズムによって達成される。パルスシーケンスは、複数の（２つ以上の）セグメントに編成され、各セグメントは複数のループに分割される。各ループは、多数のラジアルｋ空間スポークの取得を含む。ＲＦ励起は、第１のループ（ＦＩＤ取得ループ）の対してのみアクティブであり、その後、後続の第２およびさらなるループ（勾配エコー取得ループ）に対してはオフにされる。各ループのラジアルｋ空間スポークは、ｋ空間における閉じた軌道を形成する。このようにして、後のループは、初期ループで励起された初期ＦＩＤの勾配エコーを形成する。本発明によって採用される自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの詳細に関しては、米国特許出願公開第２０１７／０３０７７０３号明細書を参照されたい。
【００３３】
本発明は、自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスが第１および第２の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの適用によって繰り返され、その場合において、第２の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの個々のループで使用されるラジアルｋ空間スポークの数および／または繰り返し時間（Ｎ２，ＴＲ２）が第１の自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスの個々のループで使用されるラジアルｋ空間スポークの数および／または繰り返し時間（Ｎ１，ＴＲ１）とは異なるようにすることを提案する。
【００３４】
より詳細には、第１のゼロエコー時間撮像シーケンスは：
ｉ）読み出し方向を定めるように読み出し磁場勾配を設定するステップ；
ｉｉ）前記読出し磁場勾配の存在下でＲＦパルスを放射するステップ；及び
ｉｉｉ）前記読み出し磁場勾配の存在下でＦＩＤ信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップ；
を有するＦＩＤ取得ループを含む。Ｋ空間は、ステップｉ）からｉｉｉ）を繰り返し時間ＴＲ１で、繰り返しから繰り返しへの読出し方向の漸進的な変化の下で繰り返すことにより、第１の閉じた軌道に沿ってサンプリングされる。該ＦＩＤ取得ループの後には１つ以上の勾配エコー取得ループが続き、これら勾配エコー取得ループの各々は：
ｉｖ）読み出し方向を定めるように読み出し磁場勾配を再び設定するステップ；及び
ｖ）前記読み出し磁場勾配の存在の下で、勾配エコー信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップ；
を有する。Ｋ空間は、勾配エコー取得ループにおいて、繰り返しから繰り返しへの読出し方向の漸進的な変化の下で、ステップｉｖ）及びｖ）を繰り返し時間ＴＲ１でＮ１回繰り返すことによって、ここでも第１の閉軌道に沿ってサンプリングされる。同様に、後続の第２のゼロエコー時間撮像シーケンスは、以下のステップ、
ｖｉ）読み出し方向を定めるように読み出し磁場勾配を設定するステップ；
ｖｉｉ）前記読出し磁場勾配の存在の下でＲＦパルスを放射するステップ；及び
ｖｉｉｉ）前記読出し磁場勾配の存在の下でＦＩＤ信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップであって、ｋ空間が、ステップｖｉ）〜ｖｉｉｉ）を繰り返し時間ＴＲ２で、繰り返しから繰り返しへ読出し方向を徐々に変化させることによって、Ｎ２回繰り返すことにより第２の閉軌道に沿ってサンプリングされるステップを有するＦＩＤ取得ループを含む。この第２のゼロエコー時間撮像シーケンスのＦＩＤ取得ループの後に、それぞれが以下のステップ、
ｉｘ）再び読み出し方向を定めるように読み出し磁界勾配を設定するステップ；及び
ｘ）前記読み出し磁場勾配の存在の下で、勾配エコー信号をラジアルｋ空間スポークとして取得するステップを含む１つまたは複数の勾配エコー取得ループが続く。ここでも、ｋ空間は、繰り返しから繰り返しへの読出し方向の漸進的な変化のもとで、繰り返し時間ＴＲ２でステップｉｘ）およびｘ）をＮ２回繰り返すことによって、第２の閉軌道に沿い勾配エコー取得ループにおいてサンプリングされる。ＺＴＥ撮像シーケンスの該２つの事例で適用されるスポークの数（Ｎ１，Ｎ２）の間の差および／または繰り返し時間（ＴＲ１，ＴＲ２）間の差は、取得された第１の系列の勾配エコー信号の勾配エコー信号に帰属するエコー時間が、取得された第２の系列の勾配エコー信号の勾配エコー信号に帰属するエコー時間と異なることを伴う。ｋ空間スポークの数（Ｎ１，Ｎ２）及び繰り返し時間値（ＴＲ１，ＴＲ２）が類似するように選択された場合、結果のエコー間隔は１ミリ秒のオーダになり得、これはＤｉｘｏｎアルゴリズムによる強固な水分／脂肪分離によく適している。したがって、ＭＲ画像は、勾配エコー信号に対する２つ以上の化学種（例えば、水および脂肪など）の信号寄与が第１および第２のシーケンスの勾配エコー信号の勾配エコー信号にそれぞれ帰属する異なるエコー時間を利用して分離されるような、取得された勾配エコー信号から再構成される。
【００３５】
図２は、本発明に従った繰り返し自己再収束ＺＴＥ撮像方法によるｋ空間サンプリングの一例を示す。該図は、セグメント化ラジアル取得の事例を、第１のＺＴＥ撮像シーケンスに対してセグメント当たりＮ１＝８のｋ空間スポーク（左図）、および第２のＺＴＥ撮像シーケンス対してセグメント当たりＮ２＝９のｋ空間スポーク（右図）で概略的に示す。実線の矢印はＦＩＤ信号のｋ空間サンプリングを示し、破線は、それぞれ８回または９回の繰り返し後の勾配エコーとして最初のＦＩＤ信号を再集束する結果としての累積的な閉じたｋ空間軌道を示す。Ｎ１＝８およびＮ２＝９に対してそれぞれ生成される勾配エコー信号のエコー時間は、この実施形態では、１つの繰り返し時間ＴＲ＝ＴＲ１＝ＴＲ２だけ異なる。ＴＲは、強固な水／脂肪分離が可能になるように、１ミリ秒のオーダである。
【００３６】
同様に、勾配エコー信号に起因する異なるエコー時間は、ＴＲ１とＴＲ２に異なる値を選択することによって達成できる。たとえば、Ｎ１＝Ｎ２＝８、ＴＲ１＝１．０ｍｓ、ＴＲ２＝１．１２５ｍｓとすると、ＴＲ１＝１．０ｍｓ、ＴＲ２＝１．１２５ｍｓでそれぞれ生成される勾配エコー信号のエコー時間は、この場合も１ミリ秒だけ異なる。長いＴＲで自己再収束ＺＴＥ撮像シーケンスに対するスポイルを増加させるか、又は読出し磁場勾配強度を減少させることにより、異なる繰り返し時間を得ることができる。いずれの場合も、フリップ角掃引を実施するためにシーケンスの各々にわたって系統的に変化し得るＲＦ励起パルスのフリップ角は、例えばＴＲの差によるコントラストの差を最小限に抑えるために、２つの自己再集束ＺＴＥ撮像シーケンスに対して異なるように選択され得る。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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