(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）サンプルを一時的に励起し、それにより前記サンプルにＭＲＩ信号を放射させるための無線周波数（ＲＦ）励起装置と、
（ｂ）前記ＭＲＩ信号を受信するための受信コイルと、
（ｃ）プロセッサと、
を備えた時間領域磁気共鳴画像法を行うためのシステムであって、
（イ）前記励起装置が、前記サンプルが再び励起された後で前記サンプルが平衡状態に達しうる一連の励起を行うように構成され、
（ロ）前記プロセッサが、
複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の前記受信コイルのシミュレート信号を生成し、
前記時間領域内の受信された前記ＭＲＩ信号と前記シミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定して、
前記目的関数に基づいて前記複数の空間パラメータ分布をフィッティングするように構成され、かつ、
（ハ）前記複数の空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含むとともに、前記複数の空間パラメータ分布が、更に、前記サンプルの材料の材料特性の空間分布および電磁場の空間分布の少なくとも１つを含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記材料特性が、有機体の組織の特性を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記材料特性が、緩和時間を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記材料特性の前記空間パラメータ分布が、Ｔ１緩和時間の空間分布、Ｔ２緩和時間の空間分布およびＴ２＊緩和時間の空間分布のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記電磁場の空間分布が、前記送信磁場（Ｂ１＋）の分布とオフレゾナンス（ΔＢ０）の分布の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記サンプルの材料の前記材料特性の空間分布が、スペクトル成分の空間分布を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記空間パラメータ分布が、Ｔ１緩和時間の分布、Ｔ２又はＴ２＊緩和時間の分布、送信磁場（Ｂ１＋）、およびオフレゾナンス（ΔＢ０）の分布を含むことを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項８】
前記磁化の空間分布が、スピン磁化の平衡値Ｍ０と、前記受信コイルの空間的に変化する受信無線周波数（ＲＦ）場Ｂ１−との積Ｍ０Ｂ１−に基づくことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサが、ブロッホ方程式とファラデー方程式を含む連立方程式を解くことによって前記シミュレート信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
空間のエンコード勾配を適用するように構成された勾配コイルを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記励起装置、前記勾配コイルおよび前記受信コイルが、様々な勾配エンコーディングを有する一連の複数の取得を行うように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記励起装置が、傾き角度が複数の異なる状態に交互になるＲＦ列を使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
（ａ）無線周波数（ＲＦ）励起装置によってサンプルを一時的に励起して、それにより、前記サンプルにＭＲＩ信号を放射させるステップと、
（ｂ）受信コイルによって前記ＭＲＩ信号を受信するステップと、
（ｃ）複数の空間パラメータ分布に基づいて、前記時間領域内の前記受信コイルのシミュレート信号を生成するステップと、
（ｄ）前記時間領域内の受信した前記ＭＲＩ信号と前記シミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定するステップと、
（ｅ）前記目的関数に基づいて前記複数の空間パラメータ分布をフィッティングするステップと
を含む、時間領域磁気共鳴画像法を行うための方法であって、
（イ）前記サンプルを一時的に励起して該サンプルに前記ＭＲＩ信号を放射させる前記ステップにおいて、前記サンプルが再び励起された後で前記サンプルが平衡状態に達しうる一連の励起が行われ、かつ、
（ロ）前記複数の空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含むとともに、前記空間パラメータ分布が、更に、前記サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
プロセッサに、
（ａ）受信コイルによって受け取られたＭＲＩ信号を記憶させ、
（ｂ）複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の前記受信コイルのシミュレート信号を生成させ、
（ｃ）前記時間領域内の受信した前記ＭＲＩ信号と前記シミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定させ、
（ｄ）前記目的関数に基づいて前記複数の空間パラメータ分布をフィッティングさせるための命令を含むコンピュータープログラム生成物であって、
（イ）前記ＭＲＩ信号が、無線周波数（ＲＦ）励起装置によって一時的に励起されたサンプルによって放射され、前記サンプルが再び励起された後で前記サンプルが平衡状態に達しうる一連の励起が行われ、かつ、
（ロ）前記空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含むとともに、前記空間パラメータ分布が、更に、前記サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含む
ことを特徴とするコンピュータープログラム生成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、時間領域磁気共鳴画像法に関する。
【背景技術】
【０００２】  磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）は、多くの用途に使用され、調整可能な多数のシーケンスパラメータと、監視して、例えば、様々な種類の生物学的情報を抽出できる多数の撮像パラメータとを有する画像診断法である。【０００３】  従来のＭＲＩ画像再構成は、逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ）とデカルトサンプリングによるｋ空間データとを利用する。非デカルトサンプリングには、前処理ステップとしてグリッディング法を適用できる。【０００４】  特許文献１は、時間領域磁気共鳴画像法及びその装置を開示している。この方法は、サンプルを一時的に励起することと、サンプルから放射された信号を受信することと、フーリエ変換なしに受信信号を処理して画像を取得することとを含む。装置は、励起装置、検出コイル、及び受信した放射信号を処理し画像を生成する演算回路を含み、受信放射信号は、フーリエ変換のない時間領域信号である。【０００５】  非特許文献１は、シングルショット（典型的には６５ミリ秒）磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）信号から定量的パラメータマップを得る方法を開示している。【０００６】  非特許文献２は、信号減衰も処理するように拡張されたオフレゾナンス補正のためのグリッディングベースアルゴリズムを開示している。【０００７】
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る。【０００８】  しかしながら、時間領域磁気共鳴画像法の改良が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８，４２１，４５６号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ドナルド  Ｂ  トゥイグ（Ｄｏｎａｌｄ  Ｂ  Ｔｗｉｅｇ）らによる「Ｂａｓｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ＳＳ‐ＰＡＲＳＥ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ」，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ、第２９巻、５号、２０１０年５月１日、１１５６〜１１７２ページ
【非特許文献２】ノップ  Ｔ（Ｋｎｏｐｐ  Ｔ）らによる「Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｏｆｆ‐Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｃａｙ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ‐Ｅｃｈｏ  ＭＲＩ」，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ、２８巻、３号、２００９年３月１日、３９４〜４０４ページ
【非特許文献３】
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【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明の一態様は、上記の問題の解決策を提供することである。その他の態様及び利点は、以下の記述から明らかになる。【００１２】  第１の態様によれば、本発明は、時間領域磁気共鳴画像法を行うためのシステムを提供する。
システムは、
サンプルを一時的に励起し、それによりサンプルにＭＲＩ信号を放射させるための無線周波数（ＲＦ）励起装置であって、サンプルが再び励起された後でサンプルが平衡状態に達しうる一連の励起を行うように構成された励起装置と、
ＭＲＩ信号を受信するための受信コイルと、
プロセッサであって、
複数の空間パラメータ分布に基づいて、時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成し、空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布が、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含み、
時間領域内の受信ＭＲＩ信号とシミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定し、
目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングするように構成されたプロセッサとを含む。【００１３】  磁化の空間分布と、サンプルの材料の材料特性の空間分布及び電磁場の空間分布の少なくとも１つとをフィッティングすることによって、シミュレート信号が、測定信号により正確に対応してよりよいフィットを提供しうる。更に、フィッティングの結果、サンプルに関する貴重な情報を提供するフィットパラメータ分布の値が得られる。【００１４】  材料特性は、有機体の組織の特性を含みうる。これは、例えば医療用途に有用である。【００１５】  材料特性は、緩和時間を含みうる。サンプルの緩和時間の空間分布は、重要な情報を提供し、かつ／又は複数の空間パラメータ分布のフィッティングを支援できる。緩和時間の
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でよい。これらの緩和時間の組み合わせも材料特性として使用されうる。【００１６】
0006797189.tif 000005
間の空間分布のうち少なくとも１つに基づいてシミュレート信号を生成するように構成されうる。【００１７】
0006797189.tif 000006
とも１つを含みうる。これらの分布は、更に、再構成の改善を支援できる。【００１８】  サンプルの材料の材料特性の空間分布は、スペクトル成分の空間分布を含みうる。これは、再構成の改善を支援でき、重要な情報を提供できる。例えば、サンプルがそれぞれ異なる周波数で共鳴する異なる材料で作成されるときに、スペクトル成分の空間分布が使用されうる。次に、ΔＢ０は、空間依存だけでなく材料依存でもよい。サンプルは、ＭＲＩ信号を生成する水素原子核が異なる化学結合による様々なラーモア周波数を有する様々な分子からなりうる。【００１９】
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成結果が改善されうる。【００２０】  磁化の分布は、スピン磁化の平衡値Ｍ０と受信コイルの空間的に変化する受信無線周波
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【００２１】  プロセッサは、ブロッホ方程式とファラデー方程式を含む連立方程式を解くことによってシミュレート信号を生成するように構成されうる。【００２２】  システムは、空間エンコード勾配及び／又は読み出し勾配を適用するように構成された勾配コイルを含みうる。【００２３】  励起装置、勾配コイル及び受信コイルは、様々な勾配エンコーディングを有する一連の複数の取得を行うように構成されうる。これは、再構成の空間分解能の改善を支援する。【００２４】  励起装置は、傾き角度（ｔｉｐ  ａｎｇｌｅ）が複数の異なる状態に交互になるＲＦ列を使用するように構成されうる。これは、再構成されたパラメータマップに対するノイズの影響を減らすのに役立ちうる。例えば、励起装置は、傾き角度が異なる２つの状態に交互になるＲＦ列を使用するように構成されうる。【００２５】  励起装置は、サンプルが再び励起された後でサンプルが平衡状態に達しうる一連の励起を行うように構成されうる。これは、取得の速度を高めるのに役立つ。【００２６】  本発明の別の態様は、時間領域磁気共鳴画像法を行うための方法であって、
無線周波数（ＲＦ）励起装置によってサンプルを一時的に励起し、それによりサンプルにＭＲＩ信号を放射させることであって、サンプルが再び励起された後でサンプルが平衡状態に達しうる一連の励起が行われることと、
受信コイルによってＭＲＩ信号を受信することと、
複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成することであって、空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布が、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含むことと、
時間領域内の受信ＭＲＩ信号とシミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定することと、
目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングすることとを含む方法を提供する。【００２７】  本発明の別の態様は、プロセッサに、
受信コイルによって受け取られたＭＲＩ信号を記憶させ、ＭＲＩ信号が、無線周波数（ＲＦ）励起装置によって一時的に励起されたサンプルによって放射され、サンプルが再び励起された後でサンプルが平衡状態に達しうる一連の励起が行われるようにさせ、
複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成させ、空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布が、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含むようにさせ、
時間領域内の受信ＭＲＩ信号とシミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定させ、
目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングさせるための命令を含むコンピュータープログラム生成物を提供する。【００２８】  当業者は、前述の特徴が有用と思われる任意の方法で組み合わせられうることを理解するであろう。更に、システに関して述べた改良及び変形は、方法及びコンピュータープログラム生成物にも同様に適用され、方法に関して述べた改良及び変形は、システム及びコンピュータープログラム生成物にも同様に適用されうる。【００２９】  以下では、本発明の態様が、図面に関連して例として説明される。図面は概略的であり、一律の縮尺で描かれえない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】取得シーケンスの断片を示す図である。
【図２】ＲＦ傾き角度列の断片を示す図である。
【図３】完全なシーケンス及びそれに対応する測定信号を示す図である。
【図４】時間領域磁気共鳴画像法を行うためのシステムのブロック図である。
【図５】時間領域磁気共鳴画像法を行うため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】
【００３１】  以下の記述では、多くの例示的実施形態がより詳細に記述される。しかしながら、これらの実施形態の記述は、保護範囲を限定するものではない。また、繰り返し再構成プロセスで使用される特定方程式の例が以下に示される。しかしながら、本開示に照らして、本開示に関連して記述される技術が、代替又は改良された数学的モデル及び技術を使用する類似の方法で適用されうることに注意されたい。
【００３２】  ブロッホ方程式は、次のようなものであることが知られている。
【００３３】
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【００３４】
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＝０のときに妥当と想定される磁化の平衡値である場合、
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する。
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γは、磁気回転定数であり、
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ＲＦ（ｔ）は、（複素数値）励起無線周波数波形を表し、
0006797189.tif 000016
【００３５】  復調後にファラデーの電磁誘導の法則から、ＭＲスキャナの受信コイルによって収集される信号は、次の式によって与えられる。
【００３６】
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【００３７】
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Ｍは、実部Ｍｘと虚部Ｍｙを有する横方向磁化を表し、
τは、取得間隔を表す。
【００３８】  式（１）からの他のパラメータは、式（２）にベクトル
0006797189.tif 000019
【００３９】
0006797189.tif 000020
【００４０】  時間領域内の収集復調データは、ｄ（ｔ）によって表される。式（１）と式（２）に見られる残りのパラメータは、ＭＲＩ装置の設定と特性に基づいて分かると考えられうる。
【００４１】
0006797189.tif 000021
よって表される。この再構成は、式（１）と式（２）が成り立つように、次の非線形最小二乗問題を解くことによって生成される。
【００４２】
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【００４３】
0006797189.tif 000023
は、フーリエ変換によって指定されるシーケンス設計制約に対応することなく、時間領域内で可能である。
【００４４】  再構成問題は、時間領域内の信号に直接影響を及ぼす。これは、ほとんどの既存のＭＲＩ技術とは異なり、再構成が、ｋ空間行列を組み立て、その後高速フーリエ変換（の変形）を行うことに基づく。更に、組織パラメータと妥当な電磁場の量的値は、直接再構成される。
【００４５】
0006797189.tif 000024
ットだけを再構成可能なことが理解されよう。更に、パラメータの幾つかは、システム方程式（即ち、式１及び２）を修正することによって他のパラメータと置き換えられうる。
【００４６】  数値問題は、式（１）と式（２）が成り立つように、式３を以下のように離散化することによって得られる。
【００４７】
0006797189.tif 000025
【００４８】  指数ｊ及びｒはそれぞれ、時間及び空間離散化を表す。
Ｊは、取得データサンプルの数であり、
Ｒは、再構成される空間格子点の数であり、
ΔｒとΔｔはそれぞれ、空間及び時間離散化間隔である。
【００４９】
0006797189.tif 000026
垂直連鎖（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）を表す。詳細には、ｒ＝１，…，Ｒの場合、
【００５０】
0006797189.tif 000027
【００５１】  行列ベクトル表記法を用いると、式（４）は以下のように記述されうる。
【００５２】
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【００５３】
0006797189.tif 000029
とｂとの数学的相違が明らかになり、システムの応答Ｍ（ｂ）ａは、ａに対して線形従属であり、ｂに対して非線形従属である。したがって、非線形最小二乗問題は分離可能である。
【００５４】  式（６）によって与えられた形の問題は、ジーンＨ．ゴラブ（Ｇｅｎｅ  Ｈ．Ｇｏｌｕｂ）とＶ．ペレイラ（Ｖ．Ｐｅｒｅｙｒａ）「Ｓｅｐａｒａｂｌｅ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅｓ：ｔｈｅ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」  Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｐｒｏｂｌｅｍｓ  １９，Ｒ１−Ｒ２６（２００３）に開示されたような、変数投影法（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）  （ｖａｒｐｒｏ）によって効率的に解決されうる。ｖａｒｐｒｏは、所定のｂに関して、式（６）が、線形最小二乗問題になり、
0006797189.tif 000030
ｏによって式（６）を解くことにより、収束速度が比較的速くなり、局所極小にヒットする可能性が比較的小さくなる。再構成問題を解決するための最大の計算負荷は、非線形変
0006797189.tif 000031
【００５５】  最初に、Ｍ（ｂ）が、各ボクセルと各時点に関するブロッホ方程式（式１を参照）の数値解によって提供されることに注意されたい。詳細には、時間指数ｊと空間位置ｒにおける値が［Ｍ（ｂ）］ｊ，ｒに格納される。以下では、全行列Ｍの計算は、全ブロッホシミュレーショ
0006797189.tif 000032
【００５６】
0006797189.tif 000033
【００５７】  ここで、Ｍｊは、Ｍのｊ番目の行を表す。更に、［Ｍ（ｂ）］ｊ，ｒがｒ番目のボクセルの磁化を指
0006797189.tif 000034
【００５８】
0006797189.tif 000035
【００５９】
0006797189.tif 000036
【００６０】
0006797189.tif 000037
は、導関数を正確に推定するために十分に小さく選択されなければならない。これらの偏
0006797189.tif 000038
ブロッホシミュレーションだけでよいことに注意されたい。
【００６１】  式（６）の最適化問題は、状態が悪い可能性があり、即ち、再構成パラメータにおけるデータの小さな乱れ（例えば、測定ノイズ）が増幅されうる。再構成画像内のノイズの影響を少なくするには、再構成パラメータの期待標準偏差が小さいほうがよい。これは、
Ｃ＝σ２（ＤＴＤ）−１として定義される分散共分散行列Ｃを最初に計算することによって推定でき、ここで、σはノイズの標準偏差であり、Ｄは、次のように定義される。
【００６２】
0006797189.tif 000039
【００６３】
0006797189.tif 000040
．．，６Ｒ）の値は、できるだけ小さくなければならない。
【００６４】  測定シーケンスのタイプが、少なくとも部分的にσｎを決定する。予備試験では、完全に平衡した２Ｄ勾配エコーシーケンスを使用した。シミュレーションによって、σｎを計算し、シーケンスパラメータをσｎが十分に小さくなるまで調整した。傾き角度が２つの異なる状態に交互になるＲＦ列を使用することによって、得られたσｎが、パラメータマップを正確に再構成するのに十分に小さいことが分かった。例えば、これは、１０個の完全ｋ空間取得が後で行われるときであった（図３を参照）。例えば、傾き角度は、０と固定値αの間で交互になりうる（図１を参照）。
【００６５】  図１は、実験でデータを取得するために使用したシーケンスの断片を示す。空間選択的なＲＦパルスは、励起１、２及び４では傾き角度αによってスケールされ、励起３ではオフである。ＧｘとＧｙは、エンコード勾配である。Ｇｚは、スライス選択的勾配である。シーケンシャルＲＦイベントと勾配イベントが、待ち時間なしに互いに追従することに注意されたい。
【００６６】  図２は、実験に使用されたＲＦ列の断片を示す。この例では、傾き角度（即ち、ＲＦ励起のスケーリング）は、０とαに交互になる。
【００６７】  図３は、完全シーケンス及び対応する測定信号３０１を示す。垂直線は、合計取得間隔をグラフの下に数字で示された単一完全ｋ空間取得に細分する。
【００６８】
0006797189.tif 000041
実施態様では、これらのパラメータのサブセットだけが再構成される。この場合、上記の手法が変更されてもよく、推定される必要のないパラメータを既知の定数として検討する
0006797189.tif 000042
式に変更されないままでよい。更に、必要ないパラメータの影響を受けにくい実験（シーケンス）を設計できる。この場合、信号が、必要なパラメータにのみ依存するので、その必要なパラメータにのみフィッティングが行われうる。
【００６９】  図４は、サンプル４０１の時間領域磁気共鳴画像法を行うためのシステムの構成要素を示す。サンプル４０１自体は、システムの一部ではない。一般に、システムは、サンプル４０１を一時的に励起し、それによりサンプル４０１に信号を放射させるための励起装置４０２を含む。システムは、更に、放射信号を受信するための受信コイル４０３を含む。励起装置４０２と受信コイル４０３は、ＭＲＩの分野で周知であり、本明細書ではより詳細には記述されない。システムは、更に、励起装置４０２と受信コイル４０３を含むシステムの構成要素を制御するプロセッサ４０５を含む。プロセッサ４０５は、更に、画像及び／又は状況情報を出力するためのディスプレイ４０４と、ユーザから指示及び補助情報を受け取るためのタッチスクリーン、マウス及びキーボードなどの入力装置４０６とを制御可能である。プロセッサ４０５は、協力して計算などのタスクを実行するように構成された複数の処理装置を含みうる。あるいは、プロセッサ４０５は、単一処理装置からなる。そのような処理装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）、コントローラ又はＦＰＧＡなどが当該技術分野で知られている。ＭＲＩ装置の幾つかの周知の要素は、記述を不明瞭にしないように、図面及びこの記述では省略された。
【００７０】  システムは、更に、メモリ４０７などの記憶手段を含む。メモリ４０７は、プロセッサ４０５の制御下で、受信コイル４０３から受信した信号４１２及び／又は再構成画像データ４１３を記憶するように構成されうる。再構成画像データ４１３は、受信信号４１２を処理することによって、システムによって生成されうる。メモリ４０７は、更に、プロセッサ４０５にそのタスクを実行させるコンピューターコードを記憶しうる。例えば、コンピューターコードは、図１に示されたような取得スキームに基づいてデータ取得を操作するための画像取得モジュール４０８を含みうる。その画像取得モジュール４０８は、励起装置４０２にサンプル４０１を一時的に励起させ、それによりサンプルに放射信号を放射させうる。更に、画像取得モジュール４０８は、プロセッサ４０５に、サンプル４０１によって放射された信号を受信する受信コイル４０３から放射信号を受け取り記憶させうる。
【００７１】  更に、メモリ４０７は、複数の空間パラメータ分布に基づいて、時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成するように構成された信号シミュレータモジュール４０９を記憶できる。本明細書では、空間パラメータ分布は、空間全体にわたって変化するパラメータである。例えば、そのようなパラメータは、サンプル４０１の様々な部分で異なる。空間分布は、様々な空間位置のパラメータの値を含む。シミュレーションの基になる空間パラメータ分布は、磁化の空間分布、即ち各位置における関連原子核のスピンの状態を含みうる。シミュレーションの基になる空間パラメータ分布は、また、サンプルの材料の材料特性の空間分布を含みうる。例えば、この材料特性は、様々な材料、例えば生体の様々な組織タイプで異なってもよい。シミュレーションの基になる空間パラメータ分布は、また、電磁場の空間分布を含みうる。そのような電磁場は、サンプルが存在する電磁環境の少なくとも一態様を表す。巨視的レベルで、電磁場は、磁化に影響するが、磁化は、電磁場に影響しない。実際に、磁化は、スピンの状態を表し、電磁場によって決定される（即ち、Ｂ１＋、Ｂ０、及びＲＦ）。
【００７２】  メモリは、更に、目的関数計算モジュール４１０を記憶可能である。このモジュールは、目的関数を、時間領域内の受信放射信号とシミュレート信号との差に基づいて計算する。受信放射信号が、復調、デジタル化、フィルタリング及び／又はノイズ低減などの幾つかの処理にかけられた後で、目的関数が適用されることに注意されたい。しかしながら、受信放射信号は、時間領域内にとどまる。
【００７３】  メモリは、更に、フィッティングモジュール４１１を記憶可能である。フィッティングモジュール４１１は、目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングする。フィッティングは、繰り返し実現されうる。目的関数の結果が所定の終了基準を満たすまで、空間パラメータ分布が調整され、目的関数が、目的関数モジュール４１０によって再計算されうる。
【００７４】  特定の実施態様では、材料特性は、Ｔ１緩和時間、Ｔ２緩和時間などの緩和時間、又は
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い。あるいは、３つの緩和時間が全て使用される。あるいは、緩和時間のうちの１つが、この文書で言及されない別の緩和時間と置き換えられうる。あるいは又は更に、材料のスペクトル成分の空間分布が、材料特性の空間分布として使用されうる。
【００７５】
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とも１つ、又はこれらの両方を含みうる。前述されたように、前記空間パラメータ分布は
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レゾナンス（ΔＢ０）の分布の組み合わせを含みうる。
【００７６】  磁化の分布は、スピン磁化の平衡値Ｍ０と受信コイルの空間的に変化する無線周波数（
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【００７７】  信号シミュレータ４０９は、ブロッホ方程式とファラデー方程式を含む連立方程式を解くことによってシミュレート信号を生成するように構成されうる。
【００７８】  図１に示されたように、システムは、更に、プロセッサ４０５及び画像取得モジュール４０８の制御下で、空間エンコード勾配及び／又は読み出し勾配を取得シーケンスの一部として適用するように構成された勾配コイル４１４を含みうる。
【００７９】  画像取得モジュール４０８は、励起装置４０２、勾配コイル４１４及び受信コイル４０３に、様々な勾配エンコーディングを有する一連の複数の取得を行わせうる。複数の取得で収集された信号は、再構成で組み合わせられうる。信号シミュレータ４０９は、複数の取得のそれぞれをシミュレートするように構成されてもよく、目的関数モジュール４１０は、収集された受信信号及び対応するシミュレート信号に基づいて、組み合わされた客観的価値を計算可能である。
【００８０】  画像取得モジュール４０８は、取得の際に、励起装置４０２に、傾き角度が２つの異なる状態に交互になるＲＦ列を利用させうる。これは、オン状態とオフ状態でよい。
【００８１】  画像取得モジュール４０８は、励起装置が、サンプルが再び励起された後でサンプルが平衡状態に達しうる一連の励起を行うように構成された取得シーケンスを実行できる。
【００８２】  以上の説明は、ソフトウェアを使用する実施態様に関するが、本明細書で述べる技術を完全にハードウェアでも実現でき、例えば、専用電子回路を使用して前述のソフトウエアコンポーネントに置き換え可能である。
【００８３】  図５は、時間領域磁気共鳴画像法を行う方法のフローチャートを示す。ステップ５０１で、サンプルは、励起装置によって一時的に励起され、それにより、サンプルに放射信号を放射させる。ステップ５０２で、放射信号は、受信コイルによって受け取られる。ステップ５０３で、受信コイルのシミュレート信号が、複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内でシミュレートされ、空間パラメータ分布は、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布は、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含む。ステップ５０４で、時間領域内の受信放射信号とシミュレート信号との差に基づいて目的関数が決定される。ステップ５０５で、目的関数に基づいて、複数の空間パラメータ分布がフィッティングされる。フィッティングステップは、目的関数に従ってシミュレート信号が受信信号に最も類似する空間パラメータ分布を探すことを含む。フィッティングステップ５０５の一部として、ステップ５０３，５０４が、空間パラメータ分布の異なる値に関して繰り返され、目的関数の結果に関連する特定基準を満たす空間パラメータ分布を見つけられうる。少なくともステップ５０３，５０４及び５０５は、反復アルゴリズムのためのソフトウェアコードによって実施されうる。
【００８４】  スペクトル成分に関して、ＭＲダイナミクスは、原子核がそれ自体を見つける分子環境に依存する。水素ラーモア周波数とは異なる共鳴周波数の化合物が存在する場合に、ブロッホ方程式は改良されうる。詳細には、脂肪分子（ｆａｔ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ）が存在すると仮定する。次に、脂肪化合物（ｆａｔ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）のブロッホ方程式は、以下の式で表現できる。
【００８５】
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【００８６】
0006797189.tif 000048
さ方向減衰時間を表す。
【００８７】  信号は、両方の成分（水Ｍと脂肪Ｍｆ）の横方向磁化を合計することによって得られる。
【００８８】
0006797189.tif 000049
【００８９】
0006797189.tif 000050
うに問題を解くことができる。
【００９０】  以下の節は、本開示の態様を定義する。
【００９１】節１。時間領域磁気共鳴画像法を行うためのシステムであって、
サンプルを一時的に励起し、それによりサンプルに放射信号を放射させる励起装置と、
放射信号を受信するための受信コイルと、
プロセッサであって、
複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成し、空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布が、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含むようにし、
時間領域内の受信放射信号とシミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定し、
目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングするように構成されたプロセッサとを含むシステム。
【００９２】節２。材料特性が有機体の組織の特性を含む、節１のシステム。
【００９３】節３。材料特性が緩和時間を含む、節１のシステム。
【００９４】節４。材料特性の空間パラメータ分布が、Ｔ１緩和時間の空間分布、Ｔ２緩和時間の空間
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【００９５】
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なくとも１つを含む、節１のシステム。
【００９６】節６。サンプルの材料の材料特性の前記空間分布が、スペクトル成分の空間分布を含む、節１のシステム。
【００９７】
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ム。
【００９８】節８。前記磁化の分布が、スピン磁化の平衡値Ｍ０と受信コイルの空間的に変化する受信
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【００９９】節９。前記プロセッサが、ブロッホ方程式とファラデー方程式を含む連立方程式を解くことによってシミュレート信号を生成するように構成された、節１のシステム。
【０１００】節１０。空間エンコード勾配を適用するように構成された勾配コイルを更に含む、節１のシステム。
【０１０１】節１１．励起装置、勾配コイル及び受信コイルが、様々な勾配エンコーディングを有する一連の複数の取得を実行するように構成された、節１０のシステム。
【０１０２】節１２。励起装置が、傾き角度が複数の異なる状態に交互になるＲＦ列を使用するように構成された、節１のシステム。
【０１０３】節１３。励起装置は、サンプルが再び励起された後でサンプルが平衡状態に達しうる一連の励起を行うように構成された、節１のシステム。
【０１０４】節１４。時間領域磁気共鳴画像法を行うための方法であって、
励起装置によってサンプルを一時的に励起し、それによりサンプルに放射信号を放射させることと、
受信コイルによって放射信号を受信することと、
複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成することであって、空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布が、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と電磁場の空間分布の少なくとも１つを含むことと、
時間領域内の受信放射信号とシミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定することと、
目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングすることとを含む方法。
【０１０５】節１５。プロセッサに、
受信コイルによって受け取られた放射信号を記憶させ、励起装置によって一時的に励起されたサンプルによって放射信号が放射され、
複数の空間パラメータ分布に基づいて時間領域内の受信コイルのシミュレート信号を生成させ、空間パラメータ分布が、磁化の空間分布を含み、空間パラメータ分布が、更に、サンプルの材料の材料特性の空間分布と磁場の空間分布の少なくとも１つを更に含み、
受信放射信号と時間領域のシミュレート信号との差に基づいて目的関数を決定させ、
目的関数に基づいて複数の空間パラメータ分布をフィッティングさせるための命令を含むコンピュータープログラム生成物。
【０１０６】  本発明の幾つか又は全ての態様は、ソフトウェア、詳細にはコンピュータープログラム生成物の形態で実施されるのに適しうる。そのようなコンピュータープログラム生成物は、ソフトウェアが記憶されるメモリなどの記憶媒体を含みうる。また、コンピュータープログラムは、光ファイバケーブルや空気などの伝送媒体によって伝えられる信号（光信号又は電気磁気信号など）によって表されうる。コンピュータープログラムは、部分的又は全体的に、コンピューターシステムによって実行されるのに適したソースコード、オブジェクトコード又は擬似コードの形態を有しうる。例えば、コードは、１つ以上のプロセッサによって実行可能でよい。
【０１０７】  本明細書に記載された例と実施形態は、本発明を限定するもではなく例証するものである。当業者は、クレームの範囲から逸脱することなく代替実施形態を設計可能である。クレーム内で括弧内に入れられた参照符号は、クレームの範囲を限定するように解釈されるべきでない。クレーム又は説明において別個の存在として記述された要素は、記述された項目の特徴を組み合わせる単一のハードウェア又はソフトウェア要素として実現されうる。
【符号の説明】
【０１０８】４０１  サンプル
４０２  励起装置
４０３  受信コイル
４０４  ディスプレイ
４０５  プロセッサ
４０６  入力装置
４０７  メモリ
４０８  画像取得
４０９  信号シミュレータ
４１０  目的関数（計算）モジュール
４１１  フィッティングモジュール
４１２  受信信号
４１３  再構成画像データ
４１４  勾配コイル
【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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