(57)【要約】【課題】マトリックス状に配列され、各々同じ形態からなる多数個の内部容器の各々に様々な代謝物質を注入して構成されたファントムを用いて、化学的な移動映像技法を通じた磁気共鳴分光測定を実施して、獲得したスペクトラム分析を通じて磁気共鳴分光測定の時、磁気共鳴映像装備内での正位を選定できるようにすることで、スペクトラムの信頼性を向上できるようにする磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを提供する。【解決手段】本発明に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムは、上部が開放されている外部容器と、前記外部容器の内部に配置され、胴体の内部に代謝物質を収容できるように構成される複数個の内部容器と、前記外部容器の上部を覆う外部容器のカバーと、を含んで構成されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光測定の時に、獲得されるスペクトラムの解像度を評価するのに用いられる磁気共鳴分光性能評価用ファントムにおいて、
上部が開放されている外部容器と、
前記外部容器の内部に配置され、胴体の内部に代謝物質を収容できるように構成される複数個の内部容器と、
前記外部容器の上部を覆う外部容器のカバーと、を含んで構成されることを特徴とする、
磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項２】
前記外部容器は、円筒形であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項３】
前記外部容器と外部容器のカバーとを締め付ける締結手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項４】
前記外部容器の下部には、前記内部容器を固定するための多数個の固定溝が形成されている固定板をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項５】
前記内部容器は、前記外部容器内にマトリックス状に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項６】
前記内部容器は、８×８マトリックス状に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項７】
前記複数個の内部容器は、いずれも同じ形態に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項８】
前記内部容器は、コーン状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【請求項９】
前記内部容器の上部を封止する内部容器の栓をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントム(A phantom for testing the Magnetic Resonance Spectroscopy(MRS) efficiency)に関し、より詳細には、化学的な移動映像(chemical shift imaging)の磁気共鳴分光(magnetic resonance spectroscopy)測定時に獲得されるスペクトラムの解像度を定量的に評価できる、磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気共鳴分光法は、化学及び生化学の分野で使用される分析方法の中で優れている技法として知られており、１９９０年度以降は、臨床分野でも盛んに活用されているが、様々な技術的な制約から、殆どが不動の臓器である脳を対象とする脳神経科学分野で用いられている。
【０００３】
磁気共鳴分光法は、ある検査対象が磁場に置かれている時、加えられたＲＦパルスに対する磁気共鳴信号(周波数)の変化を精密に観測し、その対象の構造、成分、状態などを定量的に分析する方法である。したがって、測定対象体に無害な方法で与えられた標本から、代謝物質の機械作用による生化学的情報を得ることができ、このような生化学的情報は、標本内の分子構成の種類によって決定される。
【０００４】
磁気共鳴分光法の原理は、人体に存在する無数の陽性子が、微細な差により各々固有の磁気共鳴周波数を有することを用いて、分析化学的に個々の元素成分を区別し、分子構造を決定するようにするものである。
磁気共鳴分光のデータは、基準点の周波数を提供する基準化合物を使用して、様々な信号強度を示すスペクトラムとして表出し、各々のピーク位置は、周波数の関数(Hz)で表示される。
各々の異なる組織を構成する陽性子は、同じ陽性子であっても、周辺の環境のため、化学的、磁気的な性質の微細な差、すなわち局所部位の磁場の差がある。
これによって、共鳴周波数もまた微細な差を示すので、スペクトラムにて容易に区別することができる。
【０００５】
磁気共鳴システムの性能を評価するために、磁気共鳴ファントムが開発され、該磁気共鳴システムの誤差を正確に分析してきた。
しかしながら、磁気共鳴映像化に用いられるファントムが発表された以降は、さらに進歩されたファントムの開発には、関心が注がれていない。
そこで、磁気共鳴分光映像化(magnetic resonance spectroscopic imaging：ＭＲＳＩ)、あるいは、磁気共鳴代謝物質映像化(magnetic resonance metabolic imaging：ＭＲＭＩ)などのマルチボクセル分光法(multi-voxel spectroscopy：ＭＶＳ)により得られた映像のボクセルに対するスペクトラムの評価は、信頼性が劣化している。
これは、排他的なマルチボクセル分光用のファントムが用いられず、単一の容器(vial)の多種の代謝物質が混合されている一般的なＭＲＳ用のファントムが用いられるためである。
近年、マルチボクセル分光は、放射線手術、脳の代謝物質のマッピング、脳疾患の診断などのための臨床医療分野に応用されており、マルチボクセル分光が盛んに開発されている。
したがって、磁気共鳴ファントムは、正確なマルチボクセル分光を行うための新しい機能を持つ必要性が提起されている。
【０００６】
一方、人体の構造は、代謝成粉が異なる複数の種類の部位からなっているため、磁気共鳴分光法を臨床的に応用するために、正位選定過程は、必須不可欠な過程になった。
このような正位選定過程が不完全になると、関心領域(region of interest：ＲＯＩ)外の組織の影響から、信号が汚染され、関心領域から所望のスペクトラムを得ることができない。
【０００７】
正位選定過程の一つである局所化方法は、ある特定の一つのボクセルを選択して、その部位のみで磁気共鳴スペクトラムを獲得する単位体積選択方法と、複数の連続的な切片を分けて、各切片内での磁気共鳴スペクトラムを同時に獲得する化学的な移動選択方法とからなる。
前記単位体積選択方法は、簡便で、短い時間内に資料が獲得でき、資料の大きさが小さいため、大容量の格納媒体が不要であり、比較的動揺人工物に敏感でなく、信号汚染の可能性が小さい。
反面、化学的な移動選択方法は、複数の部位の代謝物質の変化を同時に測定できるので、組織間の同時比較が可能であり、代謝物質らの選択的映像を算出できるという長所を持っている。
【０００８】
磁気共鳴分光の測定時に、測定対象が装備内に入ると、測定対象の各部位の磁化率差により磁場が不均一になるため、磁場の捩じり現象を補償し、磁場の均質性を回復するために、磁場の矯正作業、すなわち、シミング(shimming)を実施しなければならない。
【０００９】
このように、磁場の均質性を回復するためには、磁気共鳴分光の測定時に獲得されるスペクトラムを予め測定して、正確な誤差の分析を容易にするファントムを必要とする。
前記ファントムは、磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光の測定対象であって、その内部に含まれている代謝物質のスペクトラムが得られるようにすることは勿論のこと、獲得されたスペクトラムを通じて磁気共鳴映像装備のシミング状態を把握して、磁気共鳴分光測定の時、正位を選定できるようにする一つの道具である。
【００１０】
従来には、単位体積選択方法で複数の代謝物質を混ぜたファントムを使用しており、化学的な移動選択方法では、専用のファントムを使用することなく、単位体積の選択方法に使用されるファントムを使用することで、各ボクセルから得られるスペクトラムの信頼性を評価するのに困難さがあり、正確な診断及び治療ができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それで、本発明は、上記した問題点を解決するために、マトリックス状に配列され、各々同じ形態からなる多数個の内部容器の各々に多種多様な代謝物質を注入して構成されたファントムを用いて、化学的な移動映像技法を通じた磁気共鳴分光測定を実施して、獲得したスペクトラム分析を通じて磁気共鳴分光測定の時、磁気共鳴映像装備内での正位を選定できるようにすることで、スペクトラムの信頼性を向上できるようにする磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムは、上部が開放されている外部容器と、前記外部容器の内部に配置され、胴体の内部に代謝物質を収容できるように構成される複数個の内部容器と、前記外部容器の上部を覆う外部容器のカバーと、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の目的は、マルチボクセル磁気共鳴分光に用いられるコーン状のファントムを提供することと、このコーン状のファントムを用いて磁気共鳴スペクトラムを評価することにある。
【００１４】
本発明によれば、コーン状のＭＲＳファントムは、複数個のコーン状の容器の結合により構成されている。
円筒形の本体は、アクリル樹脂(acrylic resin)からなり、コーン状の容器は、ポリエチレンコーン(poly-ethylenecone)からなっている。このファントムの各々のコーンは、NAA, Cr、Cho、Lac、GABA、Glx、Magnevist（登録商標）などの多様な代謝物質により充電されている。
例えば、１．５Ｔ ＧＥシステム及び３Ｔフィリップス(Philips)システムが、単一のボクセル分光(single voxel spectroscopy：ＳＶＳ)及びマルチボクセル分光(multi-voxel spectroscopy：ＭＶＳ)に用いられた。
コーン状のファントム内の代謝物質の確認過程と定量過程とは、ＳＡＧＥポストプログラム(post program)により行われた。
フィリップスシステムの原始データは、コンソール(console)上で直接的に分析された。
【００１５】
コーン状のファントムの磁気共鳴映像及びスペクトラムは、その割り当てられたスライスの位置から得られた。
高次数(high-order)のシミング制御が行われ、単一のボクセル分光及びマルチボクセル分光での向上した解像度を提供した。
面積及び大きさは、ボクセル内の代謝物質体積に比例した。
この面積及びスペクトラムに基づく代謝物質の定量化は、スペクトラムの大きさに基づく代謝物質の定量化と比較して、より感度が高かった。
【００１６】
本発明によれば、このコーン状のファントムは、代謝物質の定量化に有用であることがわかる。
本発明の目的は、このコーン状のファントムが、単一のボクセル分光及びマルチボクセル分光で得られた磁気共鳴スペクトラムの定性的な制御が評価に用いられるようにすることにある。
【発明の効果】
【００１７】
以上で説明したように、本発明に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムは、一度の磁気共鳴分光測定を通じた様々な代謝物質に対するスペクトラムを多様に得ることができ、ファントムの測定の位置に応じて多様なスペクトラムを得ることができるので、磁気共鳴映像装備の磁場の不均一化によってスペクトラムが汚染されない正位を選定することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを示した斜視図であり、図２は、図１に示されたファントムの断面図であり、相互関連付けて説明する。
【００２０】
本実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムは、上部が開放された円筒形からなり、胴体の内部が蒸溜水で充填される外部容器１０と、前記外部容器１０の内部にマトリックス状に配列され、代謝物質を収容できるように構成された多数個の内部容器３０と、前記内部容器３０を封止する多数個の内部容器の栓３２と、前記外部容器１０を覆う外部容器のカバー２０と前記外部容器１０と外部容器のカバー２０とを締め付ける締結手段４０とからなる。
【００２１】
本実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムの構成について詳細に説明すれば、下記の通りである。
【００２２】
本実施例に係るファントムの外形をなす外部容器１０は、透明なアクリル材質からなり、上部が開放されている円筒形の構造を有する。
また、前記外部容器１０には、下部から所定の距離だけ離隔された部分に、前記外部容器１０の胴体を幅方向に横切って分離する固定板１２が備えられ、前記固定板１２には、前記内部容器３０の位置を設定する同時に固定することができるように、多数個の固定溝１４が形成されている。
本実施例において、外部容器１０は、直径の大きさを、２５cmに使用した。
【００２３】
前記外部容器１０の内部には、多数個の内部容器３０が占める領域以外の部分には、蒸溜水が充填される。
【００２４】
前記内部容器３０は、ポリマー樹脂系列の材質からなっており、前記外部容器１０内に、n×nマトリックス状に配列されており、本実施例において、内部容器３０は、８×８マトリックス状に配列した。
前記内部容器３０は、多様な形態で構成することができ、各々の容器の内部に多種多様な代謝物質を区分して注入することで、一度の磁気共鳴分光測定を通じて様々なスペクトラム映像を得るためのものであり、本実施例では、直径２cm、高さ８cmであるコーンタイプで形成した。
本実施例において、内部容器３０をコーンタイプで形成した理由は、コーンタイプの容器を用いると、前記内部容器３０の高さによって測定の断面積に含まれる代謝物質の量が異なるため、磁気共鳴分光の測定時に最適のスペクトラムが得られるように、位置を変更しながら磁気共鳴分光測定を行うためのものであり、詳細な説明は、後に、図４についての説明において詳細に記述することにする。
【００２５】
また、前記内部容器３０の上方は、円柱状の内部容器の栓３２で封止できるように構成される。
【００２６】
前記内部容器の栓３２は、前記内部容器３０内に注入された代謝物質が外部へ流れることを防止するために、前記内部容器３０の上端部を封止するためのものであって、円柱状のゴム材質からなっている。
【００２７】
前記内部容器３０は、前記外部容器１０の下側の固定板１２に形成されている固定溝１４に挟まれて固定される。
【００２８】
前記外部容器のカバー２０は、前記外部容器１０のような材質からなり、前記外部容器のカバー２０と外部容器１０とが結合される位置には、前記外部容器１０の内部を充填している蒸溜水が外部へ流れないように、ゴムパッキング２２が形成されている。
【００２９】
また、前記外部容器のカバー２０の上方の表面には、本実施例に係るファントムの方向を表示するための方向表示手段２４が形成されている。
本実施例に係るファントムの外部容器１０が円筒形からなっており、前記外部容器１０の内部に装着される内部容器３０は、n×nマトリックス状に配列されているため、前記内部容器３０に注入される代謝物質の種類を把握するために、別の方向表示手段２４が必要である。
【００３０】
前記締結手段４０は、前記外部容器１０と外部容器のカバー２０とを締め付けて、前記外部容器１０内に充填されている蒸溜水が外部に漏れ出ないようにする。
本実施例において、締結手段４０は、スクリューが使用された。
【００３１】
添付の図面を参考して、前記のような構成を有する磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを用いて、磁気共鳴分光を測定する方法について説明すれば、下記の通りである。
【００３２】
図３は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムにおいて、多種多様な代謝物質を注入した内部容器の一例を示す概念図である。
【００３３】
まず、本実施例では、８×８マトリックス状に内部容器を配列し、前記内部容器は、コーンタイプで形成した。前記内部容器に注入される代謝物質は、主として、脳を構成する代謝物質からなっており、前記代謝物質は、以下の[表１］及び[表２]に記載されている代謝物質を使用した。
【００３４】
【表１】
2008036389.tif 000003
【００３５】
【表２】
2008036389.tif 000004
【００３６】
前記[表１]に記載されている代謝物質は、磁気共鳴分光測定の対象であり、本実施例では、各々の同じ代謝物質を、隣り合う４つの内部容器に同一に注入した。
これは、磁気共鳴分光の測定時に、隣り合う他の代謝物質の影響から、所望しないスペクトラムが獲得されることを防止するためである。
また、[表２]に記載されている代謝物質は、共に混合され、[表１]に記載されている代謝物質が注入された内部容器を除く残りの内部容器に注入される。
[表２]に記載されている代謝物質を共に混合した溶液は、人体の脳を構成する代謝物質に類似する割合で混合されており、[表１]に記載されている代謝物質の少なくとも一つ以上を含んでいるため、[表１]の代謝物質を磁気共鳴分光を測定する場合、周辺の内部容器に注入されている代謝物質からの影響を緩和する。
【００３７】
図３は、前記[表１]及び[表２]に記載されている代謝物質を内部容器に注入した状態を示す一例であり、番号が付されている部分は、[表１]に記載されている代謝物質が注入された内部容器を表し、番号が付されていない部分は、[表２]に記載されている代謝物質の混合溶液が注入された内部容器を表す。ここで、同じ番号が付されている部分は、同じ代謝物質が注入されている内部容器を表す。
【００３８】
図３に示されたように、代謝物質を内部容器に注入する理由は、正位の選定が不完全であれば、関心領域外の内部容器において信号が汚染され、スペクトラム上に所望しない信号が現れるため、これを防止するために、同じ代謝物質を、隣り合う４つの内部容器に各々注入し、その以外の内部容器には、様々な代謝物質が混合された混合溶液を注入することで、周辺の内部容器に注入された代謝物質によって信号が汚染されることを防止したことである。
すなわち、前記[表１]に記載されている代謝物質の中、同じ代謝物質を隣り合う４つの内部容器に各々注入して、磁気共鳴分光の測定時に、測定対象として選定された代謝物質が、周辺の内部容器に注入されている他の代謝物質から影響を受けることを最小化し、前記[表１]に記載されている代謝物質の少なくとも一つ以上を含むように構成された混合溶液を周辺の内部容器に注入することで、磁気共鳴分光測定の対象となる内部容器に注入されている代謝物質のスペクトラムが周辺の代謝物質の影響から汚染されることを緩和することができる。
【００３９】
図４は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを磁気共鳴映像装備内に装着し、コーンタイプの内部容器を使用する場合、断面の位置によって代謝物質の含有量が異なるため、最適の解像度を持つスペクトラムを得るために、内部容器の断面位置を変更しながら、磁気共鳴分光測定を行う例を示す概念図である。
【００４０】
本実施例では、同じ形態でなされた多数個の内部容器を使用することで、一度の磁気共鳴分光測定を行って様々なスペクトラムを一度に得ることができ、前記内部容器をコーンタイプで使用して、磁気共鳴分光の測定位置を変更しながら、所望のスペクトラムが得られるようにする。
前記内部容器をコーンタイプで使用すれば、内部容器の端部に行くほど内部容器間の距離が離れるので、周辺の内部容器に注入されている代謝物質によって信号が汚染されることを防止することができる。
しかしながら、磁気共鳴分光の測定時に、内部容器の端部に行くほど代謝物質の量が減少して、獲得されたスペクトラムの解像度が低くなることがある。
したがって、これを解決するために、図４に示されたように、内部容器の断面位置を変更しながら磁気共鳴分光測定を行うと、適切に代謝物質を含有している断面を選定して、最適の解像度を持つスペクトラムを得ることができる。
【００４１】
前記のような方法で、磁気共鳴分光測定を行うことで、獲得されたスペクトラムを分析して、磁気共鳴映像装備内において最適のスペクトラムが獲得できる正位を選定することができる。
【００４２】
このように、人体を対象とする磁気共鳴分光測定を行う前に、ファントムを用いて、正位選定が正しく行われているか否かを、ファントムを磁気共鳴分光測定して得られたスペクトラムを分析して知ることができるので、スペクトラムの解像度による磁場の分布状態を把握して、磁気共鳴分光測定のための正位を選定することができる。
【００４３】
以下、本発明の実施例が述べられる。
【００４４】
第１の実施例:単一のボクセル分光での代謝物質の定量化
単一のボクセル分光での代謝物質の定量化が、江南聖母病院(大韓民国の江南区に所在する)で、１．５Ｔ ＧＥ ＭＲＩ/ＭＲＳシステム(モデル名:Twinspeed)を用いて行われた。
この研究は、その研究の中心である、最適のシミング条件を有したＮＡＡ代謝物質に対して焦点が合せられた。
１．５Ｔで、ＮＡＡは、１，３００から１，４００msの最も長いＴ１遅延時間を表す。そこで、１．５Ｔで得られた一連の磁気共鳴スペクトラムの全てに対して、７，００９msのＴＲが、完全に遅れたスペクトラムを保障した。
単一のボクセルの研究において、スカウト(scout)スキャンに基づいて、立方体の関心体積(volume of interest; ＶＯＩ)が容器を部分的に取り囲むように選択された。
製造者の内蔵型の線形シミング処理(オート・シミング、auto-shimming)を用いてデータが得られる前に、単一のボクセル分光のためのシミングが、各々の関心体積に対して行われ、化学的な移動映像(chemical shift imaging：ＣＨＥＳＳ)シーケンスを用いて水分抑制が行われた。
本研究では、部分体積の効果が必須に隨伴されたが、ＭＲＳの結果が除去されていることを期待した。単一のボクセル分光パラメーターは、以下の通りである。
すなわち、この単一のボクセル分光パラメーターは、室温、パルスシーケンス=ＳＴＥＭ(stimulated echo acquisition mode)、ＴＥ/ＴＲ=３０/２，０００ms、ＮＥＸ=８、ボクセルの大きさ=２０×２０×２０mm3、周波数の帯域幅=２，５００Hz、データ位置の個数=２，０４８に設定した。
【００４５】
スライスの位置を変化させながら、その映像及びスペクトラムを得た。
同じコーン状の容器内でボクセルの位置が変化しながら、ボクセル内の代謝物質の体積も変化した。
ＮＡＡの代謝物質の定量化は、ボクセル内の代謝物質の体積で判定することによって行われた。
データ処理は、ＳＡＧＥ(Spectroscopy Analysis of GE)の研究用バージョンであるＳＡＧＥ７．０を用いて行った。
ピークフィッティングは、ガウシアン関数に応じて行われ、その面積、大きさ、及びＦＷＨＭ(full width half maximum)が計算された。
フーリエ変換をする前に、そのデータは、ローレンツ関数を用いて処理し、位相の補正及び基準線の補正が行われた。
ＮＡＡの代謝物質の定量化が、ピークの大きさに応じて行われ、各々の場合に対する当該面積が計算された。
【００４６】
図５は、Ｔ１-重み付けられた磁気共鳴スカウト映像のボクセルの位置及びＮＡＡスペクトラムを示す図である。
図５の(Ａ)、(Ｂ)、及び(Ｃ)に示された関心体積内の当該評価された代謝物質の体積は、各々、４．８４３３cm3、２．４８７１cm3、及び０．９１６３cm3である。
図５の(Ａ)に示されたＮＡＡピークの大きさ、面積、及びＦＷＨＭは、各々、０．０１１４７、０．０６６７５、及び３．７０４８である。
図５の(Ｂ)に示されたＮＡＡピークの大きさ、面積、及びＦＷＨＭは、各々、０．００６６９、０．０２９５、及び２．８０７８である。
図５の(Ｃ)に示されたＮＡＡピークの大きさ、面積、及びFWHMは、各々０．００２７２、０．００３８１、及び０．８９２６である。
図６に示されたように、ボクセルの面積、大きさ、及び代謝物質の体積の関係は、線形関係であることが分かる。
すなわち、図６に示されたように、この面積及び大きさは、ボクセル内の代謝物質の体積に比例している。スペクトラムの面積を用いる代謝物質の定量化は、その大きさを用いることより更に感度が高いことが分かる。
図７を参照すれば、単一種類の代謝物質で稀釈された溶液は、MagnevistによるＴ１効果が短いため、他の容器の溶液よりも暗いということが分かる。
【００４７】
第２の実施例:マルチボクセル分光の評価
マルチボクセル分光が、慶煕大学校(大韓民国に所在する)の東西新医学病院で、３Ｔフィリップス磁気共鳴スキャナー(モデル名:Achiva)を用いて行われた。
単一のボクセル分光の代謝物質の定量化に用いた磁気共鳴システムは、自動１次シミング制御モードを有するので、マルチボクセル分光の実験が不可能であった。
マルチボクセル分光の研究は、２次シミングを設定して行われた。脳の研究において公知されたように、高次のシミングを用いるのは、線形の項を用いることと比較して、脳組織のおよそ３０％、または、その以上の体積を、分光映像のための正確なシミングを通じて得ることができる。
また、局部解析を通じて、脳の特定の領域内の均質性が十分向上し、頭蓋骨の近くで顕著であることが分かった。
したがって、２Ｄマルチボクセル分光のために、インハウス(in-house)で開発されたシミング処理が採用され、上述したスキャナーの１次及び２次のシミングコイルに用いられた。シミング処理の後に、軸方向のスカウト・スキャンが行われ、キャリブレーション容器を局所化したし、ファントムが、２Ｄ ＰＲＥＳＳ(point resolved spectroscopy)ＭＲＳパルスシーケンスを用いて評価された。
単一のボクセル分光パラメーターは、下記の通りである。
すなわち、この単一のボクセル分光パラメーターは、室温、ＴＥ/ＴＲ=４０/１，５００ms、２０×２０array ＣＳＩグリッド(grid)、ボクセルの大きさ=１５×１５×３０mm3、ＮＥＸ=１、データ位置の個数=１，０２４に設定した。
マルチボクセル分光データは、オフラインに転送され、フィリップス・コンソール・システムのプログラムにより処理された。
これで、２Ｄマルチボクセル分光及び３Ｄマルチボクセル分光に対するファントムの利用可能性を確認した。
【００４８】
コーン状のファントムから代謝物質のスペクトラムが得られた。
脳の模倣稀釈スペクトラムに対しては、ＮＡＡ(２．０ppm)、Ｃｒ(３．０ppm)、及びＣｈｏ(３．２ppm)のピークが鮮明に観察された。
わずかなノイズはあるが、ＮＡＡ、Ｃｒ、及びＣｈｏスペクトラムで特性ピークが観察された(図７参照)。
図７は、２０×２０グリッド上への選択されたボクセルの位置及び代謝物質のスペクトラムを示す図である。
ファントムの水分により形成されたシミング条件のため、中心部の代謝物質のスペクトラムが、周辺部の代謝物質のスペクトラムよりも鮮明なことが分かる。
【００４９】
以上のように、本発明によれば、磁気共鳴システムの単一のボクセル分光及びマルチボクセル分光正確度を判定するために、８×８マトリックスコーン状のファントムを製造して評価した。
【００５０】
まず、単一のボクセル分光の評価は、ＮＡＡの代謝物質の定量化を通じて行われた。
その結果として、ＮＡＡピーク(２．０ppm)に焦点を合せて、関心体積には、ＮＡＡのみが存在するため、他のピーク(特に、>>２．０ppmであるピーク)は無視された。
図５に示されたように、ＭＲＳシステムのＢ0、または、Ｂ1磁場の非均質性のため、期待しなかったピークが生成された。
このような期待しなかったピークを除去するために、高次シミング及び均一なファントムが要求された。
磁気共鳴システムのシミング状態と磁気共鳴スペクトラムの品質との関係を用いて、MRTファントムを用いる磁気共鳴システムの各々のシミング性能を評価することができた。
したがって、８×８マトリックスコーン状のファントムは、このような機能を発揮できることが期待できる。
高次シミングは、磁気共鳴システムの能力に依存し、ファントムの均一性は、内部のコーン状の容器の厚さを薄くすることで達成できる。
単一のボクセル分光においてＮＡＡの代謝物質の定量化を通じて、代謝物質の量とＭＲＳピークの仕様との関係が殆ど線形関係であることを確認した。
さらには、ピークの面積を用いる代謝物質の定量化が、ピークの大きさを用いることに比べて、より高い解像度を与えることを確認した。
したがって、これらの結果は、部分体積の効果がＭＲＳピークにより殆ど影響を受けなかったことを意味する。
本発明によれば、代謝物質の定量化がＮＡＡを用いて行われたが、これは、1Ｈ−ＭＲＳの代表的な代謝物質であり、他の代謝物質を用いても、上述した代謝物質の定量化が行われる。
【００５１】
Magnevistは、脳の模倣溶液に稀釈されており、水分が硫酸銅内に含まれているため、Ｔ１時間が短くなる。
したがって、単一種類の代謝物質に稀釈された溶液は、他の容器の溶液よりも暗いことを示している。(図７参照)
【００５２】
次の段階として、マルチボクセル分光の評価が、ＮＡＡ、Ｃｈｏ、Ｃｒ、及び脳の模倣溶液のスペクトラムの分析として行われた。
マルチボクセル分光は、化学的な移動を決定するため、磁場Ｂ0の不均一性は、映像の空間的な歪みを(特に、１次で)引き起こさなかった。
シミングがさらに悪くなって、溶剤の抑制を損傷させることになり、映像スライス・プロファイルを悪くした。
これは、スライス選択性を有した無線周波数パルスが不完全であり、これにより、ＣＳＩ体積の外部の近くにあるボクセルからのスペクトラムに問題を引き起こすことになる。
そこで、８×８マトリックスのコーン状のファントムを調査するためには、高次のシミングが要求される。シミングの次数が高次になると、その品質が高くなり、より正確な結果が得られるようになる。
本発明によれば、マルチボクセル分光の関心領域は、シミングを考慮して、その中心領域で選択された。
【００５３】
ＮＡＡ、Ｃｈｏ、Ｃｒ、及び脳の模倣溶液のスペクトラムは、マルチボクセル分光の関心領域に現れた。
マルチボクセル分光のＮＡＡスペクトラムは、単一のボクセル分光のＮＡＡスペクトラムに類似している。
Ｃｒ及びＣｈｏのスペクトラムは、脳の模倣溶液から抽出されたものに類似している(図７参照)。
したがって、これらの結果は、本発明の８×８マトリックスコーン状のファントムが、マルチボクセル分光だけではなく、単一のボクセル分光にも有用なことを示す。
代謝物質の定量化もまた、単一のボクセル分光と同様、マルチボクセル分光でも可能になった。
マルチボクセル分光の関心領域が中心領域で選択され、他の主要な代謝物質が選択されても、もし、シミングの次数が高次であれば、外部の領域でも他の代謝物質を選択できるようになる。
【００５４】
本発明によれば、ファントムがコーン状の代謝物質の容器を具備するため、ボクセル内の体積に対する代謝物質の定量化が可能になる。
さらには、このファントムは、８×８配列の容器を構成することによって最適化された。
また、このような機能を用いることで、多様な磁気共鳴システムが定量的に比較及び評価されることができる。
例えば、スペクトラム解像度は、磁気共鳴システムのテスラ(tesla)強度によって比較されることができ、シミングテストが、このようなファントムを用いて行われることができる。
その結果、８×８マトリックスコーン状のファントムの目的は、これをしばしば確認することで、磁気共鳴システムの最適の性能を得ることにある。
【００５５】
現在、代謝物質及び官能基の映像化法の利用が、臨床医療で増加されている。
多くの文献によれば、代謝物質の情報の正確性を確保することが、非常に重要なものである。
最も有望な技術の一つである、マルチボクセル分光の場合に、その測定された代謝物質の強度の正確性及びその結果としてのボクセルの定量指数の正確性が確保されなければならない。
したがって、本発明は、磁気共鳴分光の評価の効率的な方法を提供する。
また、本発明は、このような品質確保の処理が、磁気共鳴の研究者及び分光学者により容易に再現されるようにするものである。
これは、定期的に(およそ１年周期に)、または、新規のスキャナーの設置の一環として、または、超高速ＥＰＳＩのようなソフトウェア及びパルスシーケンスのアップデート時に行われることができる。
【００５６】
このように、本発明の詳細な説明では、具体的な実施例について説明したが、本発明の範疇から逸脱しない限度内において様々な変形が可能であることは言うまでもない。
したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に局限されて決まってはならなく、本出願明細書の特許請求の範囲だけではなく、この請求範囲と均等なもの等により決まらなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを示した斜視図。
【図２】図１に示されたファントムの断面図。
【図３】本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムにおいて、様々な代謝物質を注入した内部容器らの一例を示す概念図。
【図４】本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装備を用いた磁気共鳴分光性能評価用ファントムを用いて磁気共鳴分光測定を行う方法を説明するための図。
【図５Ａ】ボクセルの位置及びＮＡＡのスペクトラムを示す図であり、これらのスペクトラムと共に、ボクセル内の代謝物質の体積によって行われる代謝物質の定量化が示され、Ａは、代謝物質の体積が４．８４３３cm3である場合を示す図。
【図５Ｂ】ボクセルの位置及びＮＡＡのスペクトラムを示す図であり、これらのスペクトラムと共に、ボクセル内の代謝物質の体積によって行われる代謝物質の定量化が示され、Ｂは、２．４８７１cm3である場合を示す図。
【図５Ｃ】ボクセルの位置及びＮＡＡのスペクトラムを示す図であり、これらのスペクトラムと共に、ボクセル内の代謝物質の体積によって行われる代謝物質の定量化が示され、Ｃは、０．９１６３cm3である場合を示す図。
【図６】８×８マトリックスのコーン状のファントムを用いるＮＡＡ代謝物質の定量化を示す図であり、面積と大きさ(amplitude)とは、ボクセル内の代謝物質の体積と線形の関係を持っていることを示す図。
【図７Ａ】ボクセルの位置及び代謝物質のスペクトラムを示す図であり、ボクセルの位置での各々の代謝物質は、表２及び表５に基づいて確認可能であり、Ａは、脳の模倣溶液でのスペクトラム(ＮＡＡ、Ｃｒ、及びＣｈｏのピークが明確に観察される)を示す図。
【図７Ｂ】ボクセルの位置及び代謝物質のスペクトラムを示す図であり、ボクセルの位置での各々の代謝物質は、表２及び表５に基づいて確認可能であり、Ｂは、ＮＡＡコーンのスペクトラム(ＮＡＡピークだけが明確に観察される)を示す図。
【図７Ｃ】ボクセルの位置及び代謝物質のスペクトラムを示す図であり、ボクセルの位置での各々の代謝物質は、表２及び表５に基づいて確認可能であり、Ｃは、Ｃｈｏコーンのスペクトラム(Ｃｈｏピークだけが明確に観察される)を示す図。
【図７Ｄ】ボクセルの位置及び代謝物質のスペクトラムを示す図であり、ボクセルの位置での各々の代謝物質は、表２及び表５に基づいて確認可能であり、Ｄは、Ｃｒコーンのスペクトラム(Ｃｒピークだけが明確に観察される)を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１０ : 外部容器
１２ : 固定板
１４ : 固定溝 
２０ : 外部容器のカバー 
２２ : ゴムパッキング 
２４ : 方向表示手段
３０ : 内部容器   
３２ : 内部容器の栓
４０ : 締結手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【外国語明細書】
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