(57)【要約】【課題】標識付き造影剤を用いた磁気共鳴撮像のための方法及びシステムを提供する。【解決手段】標識付き造影剤及び磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナ（１３０）を用いた撮像のための方法（２００）及びシステム（１５０）を提供する。本方法は、標識付き造影剤の周波数と実質的に同じになるように選択した周波数で事前スキャンを実行する工程（２１０）と、標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に標識付き造影剤の周波数で検査スキャンを実行する工程（２４０）と、を含む。【選択図】図２
2008272479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標識付き造影剤及び磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナ（１３０）を用いた撮像のための方法（２００）であって、
標識付き造影剤の周波数と実質的に同じになるように選択した周波数で事前スキャンを実行する工程（２１０）と、
対象（１４０）に対する標識付き造影剤の投与の実質的に直後に、該標識付き造影剤の周波数において検査スキャンを実行する工程（２４０）と、
を含む方法（２００）。
【請求項２】
検査スキャンの実行前の事前スキャンに基づいてＭＲＩスキャナ（１３０）の送信パワーを調整する工程（２２０）をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記標識付き造影剤は、注入に適した標識付き、過分極性、または標識付きで過分極性の撮像用薬剤のうちの１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記標識付き造影剤は１３Ｃを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記事前スキャンの周波数は２３Ｎａに関する共鳴周波数となるように選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信パワーは、事前スキャン及び検査スキャンのそれぞれの周波数に同調させた無線周波数コイルを利用することによって調整される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記検査スキャンは、関心対象代謝領域の特徴付けのため、あるいは関心領域内の代謝濃度の定量化のために実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記ＭＲＩスキャナは、２つの関心対象周波数において動作するように適応させた無線周波数（ＲＦ）コイル（３００）を備えており、その第１の周波数が事前スキャン周波数でありかつその第２の周波数が検査周波数であり、該コイルはデュアル同調式または切り替え同調式のいずれかとなるように適応させている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナ（１３０）を用いた撮像のための方法（２００）であって、
ＭＲＩスキャナを所与の対象向けに較正するために標識付き造影剤の周波数と異なるが実質的には同じ周波数で事前スキャンを実行する工程（２１０）と、
標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に、該標識付き造影剤に対応する周波数で検査スキャンを実行する工程（２４０）と、
を含む方法。
【請求項１０】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナを用いた撮像のためのシステムであって、
選択した標識付き造影剤の共鳴周波数に対応する周波数及び事前スキャン周波数において同調可能な無線周波数コイル（３００）を備えており、
前記ＭＲＩスキャナ（１３０）は事前スキャン周波数において事前スキャンを実行して該ＭＲＩスキャナを較正するように構成されており、かつ、
前記ＭＲＩスキャナはさらに、標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に、該標識付き造影剤周波数で検査スキャンを実行するように構成されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）及び解析磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）に関し、さらに詳細には１３Ｃベースの造影剤などの標識付き造影剤を使用したときのＭＲＩスキャナとＭＲＳスキャナの較正に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）及び磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）は、検査する患者をＸ線など有害となり得る放射線に曝露させる必要がない技法であるという点で医師にとって特に魅力的な診断技法である。さらにこの２つの技法は、患者の代謝特性及び関心領域を解析する際に利用可能な他の撮像プラットフォームと比べて利点を有する。解析高分解能核ＭＲＳは、分子構造を決定する際にルーチンで使用されているものである。
【０００３】
最近まで、ＭＲＩ及びＭＲＳは、使用したサンプルの核スピンが通常極めて低分極であるために感度不足であった。固体相において核スピンの分極を向上させるための技法が数多く存在する。これらの技法は過分極技法と呼ばれており、感度の上昇につながるものである。本明細書で使用する場合、「過分極化する」や「過分極」という用語は利用可能なスピン状態に関してスピン分布がボルツマン分布から変化することを意味している。こうして得られる過分極は、ボルツマン分布により与えられる分極と比べてより大きく、温度及び磁場強度の関数となる。過分極に関するこれらの考え方及び方法についてはさらに、米国特許第６，４６６，８１４号に記載されている。
【０００４】
過分極技法では、例えば１３Ｃピルビン酸塩や同様の別の分極した代謝撮像用薬剤などの標識付き撮像用薬剤のサンプルが撮像対象内に導入すなわち注入される。
【０００５】
炭素原子は大部分の代謝過程に遍く存在しており、また１３Ｃ原子核の化学シフトは大きいため、１３Ｃスペクトロスコピーは以下の代謝インビボに関して非常に有望である。しかし１３Ｃ原子核は磁気回転比が低いので、標識化合物の輸液によって支援された画像／スペクトルであっても、低分解能や低信号対雑音比となり、その臨床設定の有用性が若干疑問となる。
【０００６】
過分極技法の最近の発展によって１３Ｃ  ＭＲＩ及びＭＲＳが多様な病理学的条件を掌握できる効果が劇的に変化する可能性がある。リアルタイム代謝撮像については、１３Ｃ標識付きの過分極性化合物のＭＲＩを用いた疾病の多様な動物モデルにおける報告がある。動物で実行した研究結果をうまく人間に移管するためには、こうした化合物の撮像の際に、使用する薬剤投与量を最小にして確実に最大の情報が引き出せるように注意を払う必要がある。過分極性信号は回復不可能な大きな高速崩壊を受けるため、注入した薬剤投与量あたり引き出せる画像信号対雑音比（ＳＮＲ）を最大にするように撮像の際に特に注意を必要とする。
【０００７】
ＳＮＲが高い無アーチファクトの画像を作成するには多くのパルスシーケンスで精密なフリップ角較正が必要である。さらに、化合物濃度の定量は励起フリップ角に関する精密な知見に依拠している。大部分のＭＲＩやＭＲＳスキャンでは、フリップ角較正は、撮像に使用する周波数と同じ周波数において事前スキャン工程で実行される。１３Ｃ標識付き（または、標識付けしかつ過分極させた）化合物の輸液すなわち注入では、注入前における天然存在度信号の利用可能性が低いこと（少なくとも、脳などの特定の解剖領域で）、並びに注入に続いて信号が変化する性質のために、こうした較正工程が困難である。これらの困難を克服するための方策の１つは、患者がロードするのと同じ方法でコイルをロードしたファントームを用いること、並びにあらゆる患者スキャンの前に該ファントームに関するフリップ角較正を行うことである。次いでインビボ検査のすべてに関して、同じ送信利得設定を使用することになる。
【特許文献１】米国特許第６，４６６，８１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、例えば人間の脳の２３Ｎａスキャンでは、送信パワーは対象によって２ｄＢも変動する可能性がある。したがって、すべての対象に関して共通の較正を使用することは精密でないこと、並びにフリップ角較正（スピンエコー法など）や、代謝濃度の定量化に関する誤差に対して影響を受けやすいパルスシーケンスでは画像信号の損失につながる可能性があることは明らかである。
【０００９】
上述の問題及び困難を克服しているような、代謝撮像用薬剤などの標識付き造影剤を用いた撮像のためのシステム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様では、ＭＲＩにおける標識付き造影剤を用いた撮像のための方法を提供する。本方法は、標識付き造影剤の周波数と実質的に同じになるように選択した周波数で事前スキャンを実行する工程と、標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に標識付き造影剤の周波数で検査スキャンを実行する工程と、を含む。
【００１１】
第２の態様では、ＭＲＩにおける標識付き造影剤を用いた撮像のための方法を提供する。本方法は、ＭＲＩスキャナを所与の対象向けに較正するために標識付き造影剤の周波数と異なるが実質的に同じ周波数で事前スキャンを実行する工程と、標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に検査スキャンを実行する工程と、を含んでおり、該検査スキャンは標識付き造影剤に対応する周波数で実行されている。
【００１２】
第３の態様では、ＭＲＩにおける標識付き造影剤を用いた撮像のためのシステムを提供する。本システムは、選択した標識付き造影剤及び２３Ｎａの共鳴周波数に対応する周波数で同調可能な無線周波数コイルを備えており、ＭＲＩスキャナは該ＭＲＩスキャナを較正するために２３Ｎａ周波数で事前スキャンを実行するように構成されている。このＭＲＩスキャナはさらに、標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に標識付き造影剤周波数で検査スキャン実行するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。
【００１４】
図１を参照すると、ＭＲＩデバイスで使用するための過分極性サンプルを作成するための例示的なシステム１５０であって、容器１１０からの材料を処理し過分極性材料を得るためのクライオスタット１及び分極サブシステム１００を含むシステム１５０を表している。材料伝達ライン１２０はＭＲＩスキャナ１３０内部の対象１４０に対して過分極性材料を伝達するために使用される。対象への伝達には、注入を含むことがあるが、対象に対して薬剤を投与する別の方法も想定することができる。図１に示した実施形態では、過分極性サンプルがインビボ撮像用途で使用されている。さらに核磁気共鳴（ＮＭＲ）解析のための過分極性サンプルが以下に記載するのと同様の方法及び技法を用いて作成されることがあることを理解されたい。
【００１５】
図１に示すような方法及びデバイスでは、例えば強力（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）分極、標識付き核分極またはスピン冷凍機法などの適当な任意の周知の方法によって依然として固体相にした状態で（強い磁界（例えば、１〜２５Ｔ）中で低い温度（例えば、１００Ｋ以下）を維持しながら）、分極させようとする材料の固体サンプルを分極させることができる。固体サンプルは、分極された後で最小損失の分極で融解させている。以下において、「融解手段」という表現は、融解のために、さもなければ分極したサンプルを撮像対象内に導入するための溶液にするために十分なエネルギーを固体分極したサンプルに提供することが可能なデバイスを意味するものと見なされたい。本明細書で使用する場合の「固体」という用語は、その材料が撮像対象への導入に適した液体状態を実現するための何らかの変換を必要とする場合に提供される固体材料、半固体材料、あるいはこれらの任意の組み合わせのことをいう。
【００１６】
大部分の固体サンプルでは、緩和速度（過分極性の場合は分極の損失）は磁場強度の逆数の関数として急激に増大する。したがってこれらの分極したサンプルでは、取り扱いの間に強い磁界（例えば、０．１Ｔを超える磁場）内にこれを保持することが好ましい。例えば磁場向き、強力な磁場傾斜または無線周波数磁場の突然の変化など分極損失の別の理由も知られており、これらはできる限り回避すべきことである。分極したサンプルの融解は、例えば超音波、マイクロ波加熱、レーザー照射、放射、伝導、あるいは固体サンプルに対してその融解に要するエネルギーを与える別の任意の手段など幾つかの方法によって促進することができる。温度及び磁場の関数としての緩和速度は、個々の固体サンプル及び溶剤／溶質系に関して一意のものである。したがって、実際に融解させているサンプルの緩和が最小となるように処理温度を最適化すると有利である。常にではないが一般に、その磁場はできる限り強力とすべきである。処理中の最小Ｔ１は一般に、磁場の増加と共に増大する。
【００１７】
本発明の実施形態では、注入のための過分極性サンプルがインビボ撮像収集の前に上述のようにして準備される。サンプルまたは薬剤に関する分極やその他の重要な信号特性のあらゆる崩壊や損失を回避するために、サンプルの準備と撮像の間の時間は最小限にすることが望ましく、またサンプルは注入の実質的に直前に準備することがさらに望ましいことを理解されたい。
【００１８】
ここで図２を参照すると、標識付き造影剤を用いた撮像のための方法２００の一実施形態を提供する。本明細書で使用する場合、「標識付き造影剤」という用語は過分極性撮像用薬剤、標識付き撮像用薬剤、標識付きで過分極性の撮像用薬剤、あるいは１３Ｃ標識付きピルビン酸塩（ただし、これに限らない）などの注入撮像用薬剤のいずれかを指すものとする。標識付き造影剤は、撮像及び信号を改善するように表しており、また分子は異なる多くの方法で標識付けすることができる。図示を目的として、薬剤は１３Ｃ標識付き（過分極性）化合物とすることにするが、別の注入薬剤も利用し得ること、並びにその撮像処理は本明細書に記載した方法から恩恵を受け得ることを理解されたい。本方法は、事前スキャン較正を実行する工程２１０と、事前スキャン中に取得した情報に従って送信パワーを調整する工程２２０と、対象に標識付き造影剤を注入または投与する工程２３０と、収集または検査スキャン２４０と、信号処理工程２５０と、を含む。スキャナの操作前に、製造段階で一般的なスキャナ及びコイル較正が実行されており、これは図２には表していないことを理解されたい。
【００１９】
事前スキャン較正工程２１０では、予期される標識付き造影剤の周波数と実質的に同じになるように選択した周波数で事前スキャンが実行される。例えば、本発明の例示的な一実施形態では、１３Ｃ及び２３Ｎａに関する共鳴周波数が互いに接近していることを決定することができる。この現象を利用することによって、本方法及びシステムは注入した１３Ｃ標識付き（過分極性）化合物の存在の下で１３Ｃスキャンの精密なフリップ角較正を可能とさせることができる。一実施形態では、その事前スキャンは薬剤注入の前の２３Ｎａ周波数でのフリップ角較正に基づくことがある。大部分の組織内で２３Ｎａは比較的大きな濃度（１０〜１４０ｍＭ）で存在するため、これによってその共鳴周波数における所望のフリップ角に関する送信パワーを較正することが可能となる。１３Ｃ及び２３Ｎａの原子核共鳴は互いに極めて接近（１．５Ｔでは１６．０６ＭＨｚ対１６．８９ＭＨｚ）しており、またこの両周波数における撮像処理は同じ送信／受信チェーン（増幅器、送信／受信切替（Ｔ／Ｒ）スイッチ）を利用することができる。より詳細には図３を参照しながら記載することにするが、この両周波数でコイルを共鳴させ、かつ信号／画像を収集するために要する従来のバードケージコイルに対する修正は極く僅かでよいことが理解できよう。この２つの周波数において同じフリップ角に関して必要となるパワー同士の理論的関係は、理論的に計算されかつ実験的に確認されており、これによってコイルの校正曲線が得られている。次いで、２３Ｎａ周波数におけるこの校正曲線及びフリップ角計測値を用い、４匹のラットに関して１３Ｃ周波数で必要となる同じフリップ角に関する送信パワーを予測した。これらの理論予測値は、ラット内で所望のフリップ角を実現するために実験的に計測された１３Ｃパワーレベルと比較される。理論予測値と実験計測値の間には優れた一致があることが指摘される。
【００２０】
２つの異なる周波数で共鳴している２つのコイルチャンネルが等しいフリップ角を有する条件は次式のように書くことができる。
【００２１】
【数１】
2008272479.tif 000003
（式１）
ここで、これらの記号はその通常の意味であり、磁気回転比（γ）、無線周波数磁場強度（Ｂ１）、並びに２つの原子核に関する励起パルス持続時間（ｔ）を意味している。２つのチャンネルに関する励起パルスの長さが等しいと仮定すると、式１は次式のように書くことができる。
【００２２】
【数２】
2008272479.tif 000004
（式２）
ここで、比例係数ｃ１は次式のような理論値である。
【００２３】
【数３】
2008272479.tif 000005
（式３）
所与のフリップ角に関する送信パワーを較正するために、事前スキャン工程において送信利得（ＴＧ）を調整するのが一般的である。ＴＧは０．１ｄＢ（１ＴＧユニット＝０．１ｄＢ）を単位として表現した送信パワーを意味している。所与のフリップ角で必要なパワーはＢ１磁場の２乗に比例するため、次式のように書くことができる。
【００２４】
【数４】
2008272479.tif 000006
（式４）
あるいは、
【００２５】
【数５】
2008272479.tif 000007
（式５）
式４及び５では２つのチャンネルに関する励起パルス幅が等しいと仮定した。
【００２６】
したがって図２に示すように本発明の一実施形態では、事前スキャン較正工程２１０を実行する前に、スキャナ較正及びコイル較正（図示せず）が実行される。製造プロセス中に一度スキャナ及びコイル較正が実行されることに留意すべきである。こうした較正（大きな範囲のコイルロードをシミュレーションするファントームを用いる）は、２つの異なる周波数（例えば、１３Ｃ及び２３Ｎａ）において等しいフリップ角で必要となるパワーに関連して各コイルごとに実行される。次いで、データの線形当てはめの切片を用いて、コイル定数であるがコイルロードによって変化しないような比例定数ｃ１の正確な値を抽出することができる。ＲＦ増幅器の非直線性、２つの周波数におけるＴ／Ｒスイッチの性能が等しくないこと、２つのコイルチャンネルの同調及びマッチングが等しくないこと、などの要因のために、比例定数ｃ１の値はその理論値である１．０５（式３）と若干異なる可能性がある。
【００２７】
後続のインビボ計測値のすべてに関して、所望のフリップ角は２３Ｎａ周波数で単一の事前スキャン工程２１０においてのみ較正されており、次いで工程２２０に示すように１３Ｃ周波数で同じフリップ角に関するコイル校正曲線に従って送信パワーが調整される。典型的な事前スキャン工程（中心周波数ローカライズ、シム調整及びフリップ角設定など）のすべては、２３Ｎａ周波数において容易に実施することができる。これらの工程のすべてを実行し終えた後、中心周波数を変更することができ、次いで工程２４０において検査スキャン（すなわち、１３Ｃスキャン）が実行される。検査スキャンを実行し終えた後、工程２５０において収集した信号に対する処理が、ＭＲＩ画像処理に関するよく知られる技法を用いて実施される。上述のような実施形態では、検査スキャンの前の事前スキャンに基づいて送信パワーを調整することがある。処理２５０は、関心対象代謝領域を示すまたは特徴付けすること、並びに関心領域内において代謝濃度を定量化すること、を行うように適応させた方法を含むことがある。
【００２８】
図３を参照すると、本発明の実施形態を適用できる無線周波数バードケージコイルの一実施形態を表している。バードケージコイルにおける撮像では通常２つのモードが使用される。それぞれのモードは撮像領域内に高い均一性を提供する。こられのモードは通常は同じ周波数に同調させており、ＭＲ撮像において「Ｉ」チャンネル及び「Ｑ」チャンネルと呼ばれるものを提供する。本発明の一実施形態では、同調方法はバードケージコイルなど無線周波数コイルの異なるモードを異なる周波数に同調させる工程を含む。一方のモードは所与の磁場強度で造影剤のラーモア周波数に同調させており、もう一方は事前スキャン較正で使用しようとする近くの核に同調させている。バードケージコイルの例示的な一実施形態では、１６ラング（直径が９ｃｍで長さが１８ｃｍ）の１．５Ｔ低域通過バードケージラットコイルを提供する。この実施形態では、コイル３００は１６本の導体３１０及び１６個のコンデンサ３２０を備える。バードケージコイル内における導体とコンデンサの数は一般に数的に一致しているが、同等の動作性能を実現するために様々な値をもつ追加のコンデンサが使用されることもあることはよく知られている。コイルは通常、５ｍｍ幅の銅テープを用いて２つの関心対象共鳴周波数（１３Ｃの１６．０６ＭＨｚと２３Ｎａの１６．８９ＭＨｚ）の間で共鳴するように構築されている。次いで、２つの直角な面内にあるラング上のコンデンサ値を変化させてコイルの対称性を破り、高域通過コイルについて従来技術と同様の方式で２つの線形分極した磁場の存在を強制している。より厳密には、コンデンサＣ４、Ｃ８、Ｃ１２及びＣ１６（並びに、Ｃ１４−平衡用コンデンサ）の値はこれ以外の１１個の等しいコンデンサ（２２０ｐＦの値を有する）に対して変更されている。Ｃ４、Ｃ８、Ｃ１２、Ｃ１４及びＣ１６のそれぞれの変更後のコンデンサ値は、３３３ｐＦ、２５８ｐＦ、３８０ｐＦ、１００ｐＦ及び１９４ｐＦであり、これらのコイルはラング１２（１３Ｃチャンネル）及び１６（２３Ｎａチャンネル）上で駆動している。
【００２９】
コイルは２種類の方法で動作させることができる。第１の方式では、ＭＲＩシステムの単一のＴ／Ｒスイッチ（図示せず）を介して同時には１つのチャンネルの接続を可能とする。スキャナ送信／受信周波数を変化させたときに適当なチャンネルを手作業で接続している。別法では双方のチャンネルとも直交ハイブリッドを介して同時に接続することができ、一方のモードともう一方のモードの間の切り替えは、単にスキャナのＴ／Ｒ周波数を変更することによって実現することができる。第２の動作によればさらに好都合であるが、これにはパワーの量（そのパワーの半分が非共鳴のチャンネルに送信される）を２倍使用する必要がある。
【００３０】
１３Ｃ及び２３Ｎａ周波数で所与のフリップ角に必要となる送信パワー間の線形依存性を予測する理論的フレームワークを確認するために、２つの周波数における反転送信利得を計測した。図４は、１３Ｃ周波数における反転送信利得（ｉＴＧ：inversion transmit gain）（１８０度フリップ角のＴＧ）を１０個の異なるロード用ファントームに関する２３Ｎａ周波数におけるｉＴＧに対して表したグラフを示している。ｉＴＧは、両信号を吸収モードで位相調整し、その信号を最小化させるＴＧを記録することによって手作業の事前スキャン工程においてスキャンオペレータによって計測した。ファントーム内における両原子核の濃度が比較的高いため、ｉＴＧの計測誤差は極めて低かった（１３Ｃ周波数では約±１ＴＧユニットであり、２３Ｎａ周波数ではこれよりさらに低かった）。このグラフによって明らかに指摘されるように、２つの異なる周波数におけるｉＴＧの間の関係は極めて線形性（式５では一定）であった。線形当てはめ（曲線の切片を決定するために実行）によって定数ｃ１が１．１９（式５）（ｒ＝０．９９）と得られた。当てはめ値と理論値１．０５（式３）の間の差は、この２つの周波数におけるＴ／Ｒスイッチ応答の若干の差、増幅器の若干の非直線性、異なる同調マッチング並びに２つのコイルモードのロードによって容易に説明可能である。したがって、本発明の方法を使用すると（大部分の生体組織において比較的高い信号レベルが存在する箇所である）２３Ｎａ周波数において精密なフリップ角較正をインビボで実行できること、したがってこの具体的なコイルでは≒１５ＴＧユニット（１５．１＝２００ｌｏｇ（１．１９））だけ送信利得を増大させ１３Ｃチャンネル上で同じフリップ角から得られることを理解されたい。
【００３１】
この予測値の確認を４匹のラットに対するスキャンによって実証した。図５は、２３Ｎａ周波数における反転送信利得と１３Ｃ周波数における反転送信利得を関連付けする６つのインビボ実験データ点を表している。同じグラフはさらに、直線で表されるコイルの校正曲線（ＴＧ［１３Ｃ］＝ＴＧ［２３Ｎａ］＋１５．１により計算）を示している。図５における顕著な特徴は以下のとおりである。
【００３２】
１３Ｃ周波数における１８０度フリップ角のインビボでの計測の不確定度は大きかった；典型的にはその不確定度は概ね±１０ＴＧユニットであった。しかしラットの頭部をスキャンした際に、この不確定度は±２０ＴＧユニットまで上昇する可能性がある。さらにこれらのケースの１つでは、ラットの頭部／頚部から全く１３Ｃ信号が計測されない可能がある（データ点は図示せず）。このことは、計測に十分な天然存在度１３Ｃを提供する有意な量の脂質がラット頭部に存在しないことから予期されたことである。
【００３３】
比較すると、２３Ｎａ周波数における１８０フリップ角の計測誤差は事実上ゼロであった。大部分のケースでは、この不確定度は１ＴＧユニットより小さく、所与のフリップ角の送信パワーの精密な較正を可能とさせるのに十分な２３Ｎａ信号を大部分の組織が提供できることが確認された。
【００３４】
計測した１３Ｃ送信パワー値のすべてが、２３Ｎａ計測値及び以前のコイル較正からの予測値の域内にあった。コイル校正曲線は常に１３Ｃ計測値に関する誤差バーの域内にあり、２３Ｎａ計測値（薬剤注入前に実行）及び事前に決定したコイル校正曲線から１３Ｃ周波数におけるフリップ角の正確な較正が得られることが確認された。
【００３５】
１３Ｃスキャンに関する２３Ｎａ周波数における精密なフリップ角較正を可能にさせる一方法について実証してきた。この方式の主たる利点の１つは、その周波数における精密なフリップ角較正を可能にさせるだけの十分な天然存在度２３Ｎａが組織内に存在することである。２３Ｎａと１３Ｃ周波数において所与のフリップ角を得るのに要するパワー間に線形関係が存在することが実証された。
【００３６】
しかし状況によっては、この関係が若干直線から外れる可能性がある。２つのコイルモード（一方が２３Ｎａで共鳴し、かつもう一方が１３Ｃ周波数で共鳴する）が別々にロードされる場合に、直線からの若干の逸脱が指摘される可能性がある。しかしこうしたズレはコイル較正を実行した時点で観察されるものであり、２３Ｎａ周波数において１３Ｃスキャンに関する事前スキャンを実行するという考え方は依然として使用可能である。また別の実施形態では、本方法はさらに、送信利得（ＴＧ）を関連付ける（ＴＧ（炭素）とＴＧ（ナトリウム）を関連付ける）ルックアップテーブルを備えており、これが次いで（ちょうど定数ｃ１の反対に）スキャナメモリ内に保存され、１３Ｃ周波数において同じフリップ角を取得するのに要する送信利得を評価するために２３Ｎａ事前スキャンに続いてアクセスを受けることになる。ｃ１（または、非直線性の場合は校正曲線全体）はコイル設計が異なれば異なることになり、設計段階が完了した時点で計測すべきであること（２モードを別々にロードしている場合はコイルロードの関数となる可能性がある）を理解されたい。次いで、１３Ｃスキャンを受ける任意の患者について同様に使用することが可能である。両信号が同一の送信／受信チェーンを通過するために、これらのサブシステムの動作性能が若干変化したとしても２つの周波数が受ける影響は等しく、コイルを再較正する必要がない。
【００３７】
１３Ｃ及び２３Ｎａ周波数で共鳴可能な実際のコイルに関する簡単な実現形態についても提示してきた。この低域通過コイルが直交駆動で動作していないことは事実であるが、この両周波数におけるＳＮＲの低下は４０％であることが指摘される。このことは２３Ｎａ事前スキャンについては問題となり得ないが、１３Ｃ周波数では無用な信号損失を生じさせる。別法として、この較正を可能にするように、より適正なコイルを設計することが可能である。例えば、２３Ｎａと１３Ｃの両周波数において直交モードで動作するように、切り替え同調式の低域通過コイルを設計することができる。周波数がある値から別の値に移ったときに必要となるコンデンサ値の若干の変更は、１Ｈ／１９Ｆ逐次スキャンに関しては、公知の従来技術と同じ方式でバラクターダイオードを用いて実施することが可能である。同様に、１３Ｃから２３Ｎａへ共鳴周波数を変更するのに要する僅かなキャパシタンスの追加のためには、ＰＩＮダイオードを使用することが可能である。
【００３８】
結論として、標識付き／過分極性薬剤注入を要する１３Ｃスキャンでは、１Ｈ体幹用コイルを用いて関心領域の解剖学的ローカライズを実行することができ、次いで事前スキャンでは２３Ｎａモードでかつスキャンでは１３Ｃモードで単一の切り替え同調式コイルを使用することが可能である。切り替え同調式（１３Ｃ／２３Ｎａ）コイルを使用することに関する追加的負担は最小である、また極めて精密なフリップ角較正などの正味の利点が得られる。こうした較正は高ＳＮＲで無アーチファクトの画像を得るためにある種のパルスシーケンスで重要となるのみならず、信号の定量化を希望する場合においても重要となる。
【００３９】
別法として別の実施形態の撮像方法は、１３Ｃ原子核（または、２３Ｎａ）原子核のうちの１つと異なる周波数においてフリップ角を較正する工程を含む。１３Ｃスキャンにおいて関心領域の解剖学的ローカライズが必要であり、かつ１３Ｃ標識付き（過分極性）化合物の注入を要するスキャンにおいてデュアル同調式コイル（１Ｈ／１３Ｃ）の利用が珍しくないため、１Ｈ周波数におけるフリップ角較正は自然な選択であると見られと共に、こうした目的で以前から示唆されてきたものである。しかしＭＲＩスキャナの大部分の臨床的実現形態では、１Ｈ及び１３Ｃ信号は完全に異なる送信／受信チェーン（異なるＲＦ増幅器並びに異なるＴ／Ｒスイッチ）を通過する。プロトン周波数でフリップ角を初期較正し、次いで１３Ｃ周波数で要求される送信パワーを予測することが可能である。しかし周波数のうちの１つにおいて増幅器やＴ／Ｒスイッチの動作性能が若干変化する場合には、１３Ｃフリップ角較正で一貫した誤差が現出されることになる。一貫性のある結果を保障するためには定期的なシステム較正（上述したのと同様の較正）を実行することが必要となる。
【００４０】
有意な１３Ｃ天然存在度信号が存在しない場合の１３Ｃスキャンの精密なインビボフリップ角較正を可能にするための方法を開発した。この方法はデュアルまたは切り替え同調式１３Ｃ／２３Ｎａコイルの使用、並びに２３Ｎａ周波数におけるフリップ角較正に依拠している。この原子核のＮＭＲ視認性によってほとんどあらゆる関心対象臓器をインビボで精密なフリップ角較正することが可能であり、発明者らは２３Ｎａ周波数で必要なパワーが計測済みであれば１３Ｃ周波数において所与のフリップ角で必要となるパワーが直接的に決定できることを実証した。その１つが２３Ｎａ周波数で動作しもう一方が１３Ｃ周波数で動作するような２チャンネルコイルの具体的な実現形態（２つの線形モードでの動作を強制される低域通過バードケージコイル）についても実証した。
【００４１】
また別の実施形態では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナを用いた撮像のためのシステムを提供する。本システムは、１３Ｃ標識付き物質などの選択した標識付き造影剤及び２３Ｎａの共鳴周波数に対応する周波数で同調可能な無線周波数コイルを備えており、ＭＲＩスキャナは該ＭＲＩスキャナを較正するために２３Ｎａ周波数で事前スキャンを実行するように構成されており、かつ該ＭＲＩスキャナはさらに、標識付き造影剤を対象に投与した実質的に直後に標識付き造影剤周波数で検査スキャン実行するように構成されている。また別の実施形態では、その標識付き造影剤は１３Ｃを包含する撮像用薬剤を含む。上述のようにして、関心対象の代謝領域の特徴付け、関心領域内の代謝濃度の定量化、あるいは関心領域内におけるフローまたは潅流の計測のために検査スキャンが実行される。
【００４２】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態を適用できる例示的なＭＲＩシステム及び分極サブシステムを表した図である。
【図２】標識付き造影剤を用いた撮像のための方法の一実施形態を表したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態を適用できる無線周波数バードケージコイルの例示的な一実施形態の模式図である。
【図４】図３のデュアル同調式バードケージコイルの反転送信利得（ｉＴＧ）を、１３Ｃ周波数における反転送信利得（Ｃ  ｉＴＧ）対２３Ｎａ周波数における反転送信利得（Ｎａ  ｉＴＧ）で表したグラフである。
【図５】ラットの撮像によって収集した実験データ（離散データ点）について１３Ｃ周波数におけるインビボ反転送信利得（Ｃ  ｉＴＧ）を２３Ｎａ周波数における反転送信利得（Ｎａ  ｉＴＧ）に対して表したグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１  クライオスタット
１００  分極サブシステム
１１０  容器
１２０  材料伝達ライン
１３０  ＭＲＩスキャナ
１４０  対象
１５０  過分極性サンプル作成システム
２００  標識付き造影剤を用いた撮像方法
３００  コイル
３１０  導体
３２０  コンデンサ
【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５】
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