(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲデバイスの検査空間に配置される対象の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングのための方法であって：
前記対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップ；及び
取得されたＭＲエコー信号からＭＲ画像を再構築するステップ；
を有し、前記対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップは：
ａ）  初期位置から終了位置へ、複数の中間位置を経て傾斜磁場ベクトルを変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で複数のＲＦパルスが放射される、ステップ；
ｂ）  前記初期位置から前記終了位置へ、前記複数の中間位置を経て前記傾斜磁場ベクトルを再び変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で複数のＭＲエコー信号が取得される、ステップ；
ｃ）  ステップａ）及びｂ）を様々な初期位置、中間位置及び／又は終了位置について複数回反復することにより、ｋ−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；
を有する、方法。
【請求項２】
前記傾斜磁場ベクトルが、ステップａ）及びｂ）で同じ軌跡に沿って変化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記傾斜磁場ベクトルが、ステップａ）及びｂ）の反復を通じてスイッチ・オンのままである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記傾斜磁場ベクトルが、閉じた円形の軌跡に沿って変化する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記傾斜磁場ベクトルが、閉じたテニスボール軌跡に沿って変化する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
再構築されるＭＲ画像は、取得されるＭＲエコー信号により観測される様々な一次傾斜モーメントに依存するＴ２＊−コントラスト画像又は拡散−コントラスト画像である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップａ）の開始とステップｂ）の開始との間の時間インターバルは、１０ｍｓないし５００ｍｓの範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記イメージング・シーケンスは：ステップａ）の後であってステップｂ）の前に、前記終了位置から前記初期位置へ戻るように前記傾斜磁場ベクトルを変化させるステップを含み、それにより、前記初期位置から前記終了位置に至って前記初期位置へ戻る軌跡にわたる前記傾斜磁場の時間積分はゼロになる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は：
Ａ）  前記傾斜磁場ベクトルをゼロの方へ変化させるステップ；
Ｂ）  ＲＦパルスの再フォーカシングを適用するステップ；
Ｃ）  前記傾斜磁場ベクトルを上記の終了位置の方へ変化させるステップ；を更に有し、
Ｄ）  前記終了位置から前記初期位置へ前記傾斜磁場ベクトルを変化させることは、前記複数の中間位置を逆の順に辿ることになる一方、複数のＭＲエコー信号は、前記傾斜磁場が存在する中で取得され；
Ｅ）  ステップＡ）ないしＥ）を様々な初期位置、中間位置及び終了位置について複数回反復することにより、ｋ−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記傾斜磁場が存在する中で各々のＲＦパルスの放出後に、自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号が取得され、前記ＦＩＤ信号から別のＭＲ画像が再構築される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
検査空間内に一様で定常的な磁場を生成する少なくとも１つのメイン磁石コイルと、前記検査空間内の様々な空間方向に切り替えられる傾斜磁場を生成する複数の傾斜コイルと、前記検査空間内でＲＦパルスを生成し及び／又は前記検査空間に配置される対象からＭＲ信号を受信するための少なくとも１つのＲＦコイルと、時間的に連続するＲＦパルス及び切り替えられる傾斜磁場を制御する制御ユニットと、再構築ユニットとを有する磁気共鳴（ＭＲ）デバイスであって、前記ＭＲデバイスは：
前記対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップ；及び
取得されたＭＲエコー信号からＭＲ画像を再構築するステップ；
を実行するように構成され、前記対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップは：
ａ）  初期位置から終了位置へ、複数の中間位置を経て傾斜磁場ベクトルを変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で複数のＲＦパルスが放射される、ステップ；
ｂ）  前記初期位置から前記終了位置へ、前記複数の中間位置を経て前記傾斜磁場ベクトルを再び変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で複数のＭＲエコー信号が取得される、ステップ；
ｃ）  ステップａ）及びｂ）を様々な初期位置、中間位置及び／又は終了位置について複数回反復することにより、ｋ−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；
を有する、ＭＲデバイス。
【請求項１２】
コンピュータ・プログラムを運ぶ非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記コンピュータ・プログラムは：
イメージング・シーケンスを生成するステップ；及び
取得されたＭＲエコー信号からＭＲ画像を再構築するステップ；
を行うために磁気共鳴（ＭＲ）デバイスを制御するようにＭＲデバイスのコンピュータで動作するように構成され、前記イメージング・シーケンスを生成するステップは：
ａ）  初期位置から終了位置へ、複数の中間位置を経て傾斜磁場ベクトルを変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で複数のＲＦパルスが放射される、ステップ；
ｂ）  前記初期位置から前記終了位置へ、前記複数の中間位置を経て前記傾斜磁場ベクトルを再び変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で複数のＭＲエコー信号が取得される、ステップ；
ｃ）  ステップａ）及びｂ）を様々な初期位置、中間位置及び／又は終了位置について複数回反復することにより、ｋ−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；
を有する、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１３】
前記傾斜磁場ベクトルはスムーズに変化する、請求項１１に記載のＭＲデバイス。
【請求項１４】
前記傾斜磁場ベクトルは連続的に変化する、請求項１１に記載のＭＲデバイス。
【請求項１５】
前記傾斜磁場ベクトルは正弦波状に変化する、請求項１１に記載のＭＲデバイス。
【請求項１６】
前記傾斜磁場ベクトルは閉じた円形の軌跡に沿って変化する、請求項１１に記載のＭＲデバイス。
【請求項１７】
前記傾斜磁場ベクトルは閉じたテニスボール軌跡に変化する、請求項１１に記載のＭＲデバイス。
【請求項１８】
前記イメージング・シーケンスは：
Ａ）  前記傾斜磁場ベクトルをゼロの方へ変化させるステップ；
Ｂ）  ＲＦパルスの再フォーカシングを適用するステップ；
Ｃ）  前記傾斜磁場ベクトルを上記の終了位置の方へ変化させるステップ；を更に有し、
Ｄ）  前記終了位置から前記初期位置へ前記傾斜磁場ベクトルを変化させることは、前記複数の中間位置を逆の順に辿ることになる一方、複数のＭＲエコー信号は、前記傾斜磁場が存在する中で取得され；
Ｅ）  ステップＡ）ないしＥ）を様々な初期位置、中間位置及び終了位置について複数回反復することにより、ｋ−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；
を更に有する請求項１１に記載のＭＲデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴(MR)イメージングの分野に関連する。本発明はMR撮像方法に関連する。本発明は、MRデバイス、及び、MRデバイスで動作するコンピュータ・プログラム等にも関連する。
【背景技術】
【０００２】
磁場と核スピンとの間の相互作用を利用して二次元又は三次元画像を形成する画像形成MR法は、現在、幅広く使用されており、特に医療診断の分野で使用されており、その理由は、画像形成MR法は、柔らかい組織の撮像に関して多くの点で他の撮像方法より優れていること、イオン化放射を要しないこと、及び、通常は侵襲的ではないこと等の理由による。
【０００３】
MR法では、一般に、検査される患者の身体が強い一様な磁場(B0フィールド)の中に配置され、配置と同時にその磁場の方向は、測定が基礎とする座標系の軸(通常的には、z軸)を規定する。磁場は、磁場強度に依存して、個々の核スピンについての様々なエネルギー・レベルをもたらす。これらのエネルギー・レベル間の遷移は、(いわゆるラーモア周波数又はMR周波数である)所定の周波数で振動する電磁場(RFフィールド、B1フィールドとも言及される)を印加することで、励起(スピン共鳴)させることが可能である。巨視的な観点からは、個々の核スピンの分布が全体的な磁化をもたらし、全体的な磁化は、適切な周波数の電磁パルス(RFパルス)を印加することにより、平衡状態から逸脱させることが可能であり、それにより、磁化はz軸の周りに歳差運動を行う。歳差運動は円錐表面を規定し、その円錐の開口角は、フリップ角と言及される。フリップ角の大きさは、印加される電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。
【０００４】
RFパルスの終了後、磁化は元の平衡状態に戻り、その場合、z方向の磁化が第1時定数T1(スピン格子又は縦緩和時間)で再び構築され、z軸に垂直な方向の磁化は第2時定数T2(スピン−スピン又はトランスバース緩和時間)で緩和する(又は戻る)。磁化の変動は1つ以上の受信RFコイルにより検出されることが可能であり、受信RFコイルは、MRデバイスの検査空間の中で、磁化の変動がz軸に垂直な方向で測定されるような仕方で配置及び仕向けられている。
【０００５】
身体内の空間解像度をもたらすために、3つの主軸に沿って延びる線形な傾斜磁場が、一様な磁場に重ね合わせられ、スピン共鳴周波数の線形な空間依存性をもたらす。従って、受信コイルでピックアップされる信号は、身体内の様々な場所に関連付けることが可能な様々な周波数成分を含む。RFコイルにより取得される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。一群のk−空間データは、フーリエ変換又は適切な他の再構築アルゴリズムにより、MR画像に変換される。
【０００６】
従来のMR撮像セッションでは、かなりのレベルの音響ノイズが生じ、その音響ノイズは、静的なメイン磁場の中に配置される傾斜磁場コイルの機械的な振動によって引き起こされる。傾斜コイルに電流が印加される場合に誘発されるローレンツ力は、それら(傾斜コイル)を物理的に動かす。この変位は、静的な磁場の強度、印加される電流の振幅、傾斜磁場切り替えの周波数及び波形などに依存する。MR撮像デバイスの検査空間内での音響ノイズの大きさは、一般に、様々なパラメータに依存して94ないし135dB程度に変化し、そのパラメータは：個々のMR撮像デバイスのハードウェア特性、システムの振動の程度、適用されるMR撮像シーケンスの種類及びパラメータ(例えば、反復時間)、取得されるスライス数などである。高いレベルの音響ノイズは、検査される患者のストレス及び不快感を誘発する。聴覚的な保護が、聴覚障害を防ぐために必要とされる。
【０００７】
音響ノイズの欠点は、最近開発された実質的に静かなMRイメージング技術により克服されることが可能であり、その技術では、RF励起だけでなくMR信号の取得が、傾斜磁場が存在する状況で実行される。傾斜磁場は、純粋に周波数エンコードされる、放射状の中心から外側へのk−空間エンコーディング(purely  frequency-encoded,  radial  centre-out  k-space  encoding)に適用される。これらの既知のアプローチでは、読み出し傾斜磁場により占められる周波数帯域幅の全体を、空間的に非選択的な励起が一様にカバーし、それは典型的には短時間で強いRFパルスを放射することにより達成される。自由誘導減衰(a  free  induction  decay：FID)信号の取得は、RFパルスの放射直後に始まる。FIDの読み出しの後、次のRFパルスの印加が可能になる前に、次の読み出し傾斜磁場を設定する必要があり、それにより、非常に短い反復時間(repetition  times：TR)を可能にする。読み出し方向を決定する傾斜磁場ベクトルは、k−空間内の球面体積が必要な程度までサンプリングされるまで、反復の度に徐々に変化させられる。そのような放射状の中心から外方へのk−空間スキャニング技術は、しばしば「クッシュボール(koosh  ball)」スキャニングと言及され、放射状のk−空間「スポーク」及びそれらのk−空間での配置構成が、既存の玩具のボールのデザインのフィラメント(筋)に似ていることに由来する。全体的なスキャンの最中に読み出し傾斜磁場をスイッチング・オフにする必要無しに、MRイメージングは、実質的に静かに実行されることが可能である(例えば、非特許文献1参照)。更に、特許文献1は、2つの直交する方向(y及びz)に傾斜磁場を正弦波状に変化させるとともに2の因子だけ相違する周期を利用する、磁気共鳴信号の空間エンコーディングに言及している。
【０００８】
本質的に、既存の静かな放射状の中心から外方へのk−空間エンコーディング技術は、再構築されるMR画像についての陽子−密度強調コントラスト(a  proton-density  weighted  contrast)をもたらすに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第5570018号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Weiger  et  al,  Magnetic  Resonance  in  Medicine,  vol.70,p.328-332,2013)
【発明の概要】
【００１１】
上記のことから、改善されたMR撮像方法を求めるニーズが存在することは容易に理解される。本発明の課題は、T2(又はT2*)−強調又は拡散−強調コントラストで静かな/静音MRイメージング(silent/quiet  MR  imaging)を可能にすることである。
【００１２】
本発明によれば、MRデバイスの検査空間に配置される対象(object)のMR撮像のための方法が開示される。本方法は：
−  徐々に変化する傾斜磁場が存在する中で、一連のRFパルスを利用して、磁化を励起するステップ；及び
−  上記のRFパルスに対応する一連のエコーが、後の時点で形成されるような仕方で、傾斜磁場の値を変更するステップ；
を有する方法である。
【００１３】
本発明の一実施形態(「フィールド・エコー」形態)においては、本方法は：
−  対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップ；及び
−  取得されたMRエコー信号からMR画像を再構築するステップ；
を有し、対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップは：
a)  初期位置から終了位置へ、複数の中間位置を経て傾斜磁場ベクトルを徐々に変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で多数のRFパルスが放射される、ステップ；
b)  初期位置から終了位置へ、複数の中間位置を経て傾斜磁場ベクトルを再び徐々に変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で多数のMRエコー信号が取得される、ステップ；
c)    ステップa)及びb)を様々な初期位置、中間位置及び/又は終了位置について多数回反復することにより、k−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；
を有する方法である。
【００１４】
この実施形態によれば、傾斜磁場は、ステップa)において、方向(及び選択的に強度)を徐々に変えて行く。傾斜磁場のベクトルは、ステップa)の各々の反復の最中に、初期位置(傾斜磁場の強度及び方向の初期値により決定される)から始まり、終了位置(傾斜磁場の強度及び方向の終了値により決定される)で終わる。傾斜磁場ベクトルの中間位置を相互に結ぶ軌跡における各々の位置は、ステップa)において1回目及びステップb)において2回目というように、本発明の方法によれば2回通過する。傾斜磁場は、ステップa)及びb)の各々を通じて、スイッチ・オンにされたままである。ステップa)及びb)の間に、傾斜磁場ベクトルは、ステップa)及びb)の軌跡にわたる(すなわち、個々の初期位置から個々の終了位置を経て初期位置へ戻るまでの)傾斜磁場の時間積分(0次モーメント(0th  order  moment))が(厳密に)ゼロになるような仕方で、終了位置から初期位置へ(スイッチ・オフにされることなく)戻るように変化すべきである。
【００１５】
ステップa)及びb)の間の時間インターバル(エコー時間)は、10msないし500msの範囲内で選択されてもよい。1回目の通過の際に(ステップa)、ハードRFパルス(hard  RF  pulses)が、典型的には1-2ms毎に放射される。2回目の通過の際に(ステップb)、MRエコー信号は、傾斜磁場の瞬時的な強度及び方向に応じて、(RFパルスを放射することなく)放射状のk−空間サンプル(radial  k-space  samples)として取得される。k−空間の完全な球状領域は、ステップa)ないしb)を反復することによりサンプリングされ、傾斜磁場ベクトルの初期及び終了位置並びに/又は軌跡は、反復の度に変化する。取得されたMRエコー信号から最終的に再構築されるMR画像は、本質的に、T2*−コントラストをもたらす。本発明の可能な実施形態において、傾斜磁場ベクトルの初期及び終了位置は、ステップa)及びb)の反復の1つ以上において同一であってもよい。
【００１６】
傾斜磁場は好ましくは滑らかな軌跡に沿って変化させられる。本発明の方法により必要とされる傾斜磁場の周波数は、典型的には、10Hzないし100Hzの範囲内にあり、その周波数は、使用されるMRデバイスのハードウェアに関するスルーレート要請(slew  rate-demands)及び音響ノイズを制限する。
【００１７】
拡散−コントラストMR画像は、傾斜磁場ベクトルの様々な軌跡を利用することにより(取得されるMRエコー信号から見える様々な一次モーメント(1st-order  moments))、及び、それらから対応する拡散−特性を計算することにより、取得されることが可能である。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態においては、傾斜磁場ベクトルは、明確に規定された半径方向のk−空間位置が、取得されたMRエコー信号の各々に帰属することが可能であるように、ステップa)及びb)で同じ軌跡に沿って変化させられる。
【００１９】
好ましい実施形態では、傾斜磁場ベクトルは、傾斜磁場の座標系の原点を中心とする閉じた円形(又は環状)軌跡に沿って変化させられる。これは、本発明による方法の簡易かつ直接的な形態となる。円形軌跡全体にわたる傾斜磁場の時間積分は、自動的にゼロになる(ただし、円形軌跡に沿う傾斜磁場ベクトルの変化の速度は一定であるとする)。傾斜磁場ベクトルの円形軌跡として、球状k−空間領域の子午線を選択することにより、完全なk−空間領域はサンプリングされることが可能であり、子午線の方位角は、ステップa)及びb)の反復の度にインクリメントされる。
【００２０】
代替的な実施形態(「スピン・エコー(Spin  Echo)」形態)においては、本方法は：
−  対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップ；及び
−  取得したMRエコー信号から磁気共鳴画像を再構築するステップ；
を有し、対象にイメージング・シーケンスを受けさせるステップは：
a)  初期位置から終了位置へ、複数の中間位置を経て傾斜磁場ベクトルを徐々に変化させるステップであって、傾斜磁場が存在する中で多数のRFパルスが放射される、ステップ；
b)  傾斜磁場ベクトルをゼロの方へ変化させるステップ；
c)  RFパルスの再フォーカシングを適用するステップ；
d)  傾斜磁場ベクトルを上記の終了位置の方へ変化させるステップ；  
e)  終了位置から初期位置へ、複数の中間位置を逆の順で傾斜磁場ベクトルを徐々に変化させる一方、多数のMRエコー信号が、傾斜磁場が存在する中で取得されるステップ；
f)  ステップa)ないしe)を様々な初期位置、中間位置及び/又は終了位置について多数回反復することにより、k−空間内の球状領域をサンプリングするステップ；
を更に有する方法である。
【００２１】
この実施形態によれば、傾斜磁場はステップa)において方向(及び選択的に強度)を徐々に変えている。傾斜磁場のベクトルは、ステップa)の各々の反復の最中に、初期位置(傾斜磁場の強度及び方向の初期値により決定される)から始まり、終了位置(傾斜磁場の強度及び方向の終了値により決定される)で終わる。傾斜磁場ベクトルの中間位置を相互に結ぶ軌跡の上にある各々の位置は、ステップa)において1回目及びステップe)において2回目(ただし逆順で)というように、本発明の方法によれば2回通過する。傾斜磁場は、ステップa)及びe)の各々を通じて、スイッチ・オンにされたままである。
【００２２】
ステップa)及びe)の間の時間インターバル(エコー時間)は、10msないし500msの範囲内で選択されてもよい。1回目の通過の際に(ステップa)、ハードRFパルスが、典型的には1-2ms毎に放射される。2回目の通過の際に(ステップe)、MRエコー信号は、傾斜磁場の瞬時的な強度及び方向に応じて、(RFパルスを放射することなく)放射状のk−空間サンプルとして取得される。k−空間の完全な球状領域は、ステップa)ないしe)を反復することによりサンプリングされ、傾斜磁場ベクトルの初期及び終了位置並びに/又は軌跡は、反復の度に変化する。取得されたMRエコー信号から最終的に再構築されるMR画像は、本質的に、T2*−コントラストをもたらす。本発明の可能な実施形態において、傾斜磁場ベクトルの初期及び終了位置は、ステップa)及びe)の反復の1つ以上において同一であってもよい。
【００２３】
傾斜磁場は好ましくはスムーズな軌跡に沿って変化させられる。本発明の方法により必要とされる傾斜磁場の周波数は、典型的には、10Hzないし200Hzの範囲内にあり、その周波数は、使用されるMRデバイスのハードウェアに関するスルーレート要請及び音響ノイズを制限する。
【００２４】
代替的な実施形態において、傾斜磁場ベクトルは、閉じたテニスボール軌跡に沿って変化させられる。テニスボール軌跡(テニスボールに特有の継ぎ目の曲線に類似している軌跡)は、球と双曲放物面(a  sphere  and  hyperbolic  paraboloid)との交わりにより規定されるカーブとして理解される。改めて「フィールド・エコー実施形態」を考察すると、完全なテニスボール軌跡にわたる傾斜磁場の時間積分は自動的にゼロになる(ただし、軌跡に沿う傾斜磁場ベクトルの変化速度は一定であること、及び、テニスボール軌跡は傾斜磁場の座標系の原点を中心とすることが、仮定されている)。しかしながら、軌跡の長さ及び取得されるMRエコー信号の有効エコー時間(the  effective  echo  time)は、テニスボール・カーブのパラメータを適切に選択することにより、意図される形式で変化させることが可能である。このようにして、例えば、拡散−コントラストMR画像を取得することが可能になる。SE実施形態は、Gx,y=0の位置への追加的な偏位(an  additional  excursion)を含む。
【００２５】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、傾斜磁場が存在する中で各々のRFパルス放射の後に、FID信号がステップi)で取得され、そのFID信号から別のMR画像が再構築される。このように、例えば、(MRエコー信号から再構築される)T2*−コントラスト画像、及び、(FID信号から再構築される)陽子密度−コントラスト画像という2つのMR画像の取得が、追加的なスキャン時間を必要とすることなく可能である。
【００２６】
上記の本発明による方法はMRデバイスにより実行されることが可能であり、MRデバイスは、検査空間内に一様で定常的な磁場を生成する少なくとも1つのメイン磁石コイルと、検査空間内の様々な空間方向に切り替えられる傾斜磁場を生成する複数の傾斜コイルと、検査空間内でRFパルスを生成し及び/又は検査空間に配置される患者の身体からMR信号を受信するための少なくとも1つのRFコイルと、時間的に連続するRFパルス及び切り替えられる傾斜磁場を制御する制御ユニットと、再構築ユニットとを有する。本発明による方法は、好ましくは、MRデバイスの再構築ユニット及び/又は制御ユニットの対応するプログラミングにより実現される。
【００２７】
本発明による方法は、有利なことに、現存する臨床用途の多くのMRデバイスで実行されることが可能である。このため、本発明による上記の方法ステップを実行するようにMRデバイスを制御するコンピュータ・プログラムを利用することしか必要とされない。コンピュータ・プログラムは、データ・キャリアに存在してもよいし、或いは、MRデバイスの制御部におけるインストールの際にダウンロードされるようにデータ・ネットワークに存在してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
添付図面は本発明の好ましい形態を示す。しかしながら、図面は、説明を目的として作成されているに過ぎず、本発明の限定を規定するものとして作成されてはいない点が、理解されるべきである。
【図１】本発明による方法を実行するMRデバイスを概略的に示す図。
【図２】本発明により適用されるイメージング・シーケンスを説明するための図。
【図３】本発明による傾斜磁場ベクトルの可能な軌跡を概略的に示す図。
【図４】本発明により3次元球状領域をサンプリングするための傾斜磁場ベクトルについての可能な軌跡を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図1を参照すると、本発明による方法を実行するために使用されることが可能なMRデバイス1が示されている。デバイスは、超電導性の又は抵抗性のメイン磁石コイル2を有し、それにより、実質的に一様で時間的に一定のメイン磁場B0が、検査空間を通るz軸に沿って生成される。デバイスは、(第1次、第2次及び適用可能な場合には第3次の)一群のシミング・コイル(shimming  coils)2’を有し、この場合において、一群のシミング・コイル2’の各々を流れる電流は、検査空間内のB0の逸脱を最小限にするように制御されることが可能である。
【００３０】
磁気共鳴発生及び操作システムは、一連のRFパルス及びスイッチングされる傾斜磁場を印加し、核磁気スピンを反転又は励起し、磁気共鳴を誘発し、磁気共鳴を再フォーカスし、磁気共鳴を操作し、そして、磁気共鳴、飽和スピンなどを空間的その他の仕方でエンコードし、MR撮像を実行する。
【００３１】
より具体的には、傾斜パルス増幅器3は、検査空間のx、y及びz軸に沿って全身コイル4、5及び6のうちの選択された何れかに、電流パルスを印加する。ディジタルRF周波数送信機7は、送/受スイッチ8を介して、身体RFコイル9へRFパルス又はパルス・パケットを送り、検査空間内へRFパルスを送信する。典型的なMRイメージング・シーケンスは、互いに一緒に撮影される短期間のRFパルス・セグメントのパケットで形成され、適用される何れの傾斜磁場も、核磁気共鳴の選択的な操作を達成する。RFパルスは、共鳴の飽和、励起、磁化の反転、共鳴のリフォーカス、又は共鳴の操作、及び、検査空間に配置される身体10の一部分の選択を行うために使用される。MR信号は、身体RFコイル9によってもピックアップされる。
【００３２】
並列的なイメージングを利用することにより、身体10の限られた領域についてのMR画像を生成するために、撮像のために選択される領域に隣接して、一群のローカル・アレイRFコイル11、12、13が配置される。アレイ・コイル11、12、13は、身体コイルRF送信により誘発されるMR信号を受信するために使用されることが可能である。
【００３３】
結果のMR信号は、身体RFコイル9により及び/又はアレイRFコイル11、12、13によりピックアップされ、好ましくはプリアンプ(図示せず)を含む受信機14により復調される。受信機14は、送/受スイッチ8を介してRFコイル9、11、12、13に接続される。
【００３４】
ホスト・コンピュータ15は、本発明に従ってMRイメージング・シーケンスを生成するように、シミング・コイル2’に加えて傾斜パルス増幅器3及び送信機7を流れる電流を制御する。受信機14は、複数のMRデータ・ラインを矢継ぎ早に受信し、それら各々の後にRF励起パルスが続く。データ取得システム16は、受信信号のアナログ・ディジタル変換を実行し、各々のMRデータ・ラインを、更なる処理に適したディジタル・フォーマットに変換する。最近のMRデバイスでは、データ取得システム16は、処理前の画像データの取得に特化した別個のコンピュータである。
【００３５】
最終的に、処理前のディジタル画像データは、再構築プロセッサ17により画像表現に再構築され、再構築プロセッサ17は適切な再構築アルゴリズムを適用する。MR画像は3次元空間を表現する。画像は、その後、画像メモリに保存され、画像メモリは、画像表現の投影又は他の部分を、可視化に相応しいフォーマットに変換するためにアクセスされ、例えば、そのアクセスは、結果のMR画像についての人間が判読可能な表示を提供するビデオ・モニタ18を介して為される。
【００３６】
図2は本発明に従って適用されるMRイメージング・シーケンスを説明するための図を示す。本発明により採用される静音「クッシュボール」型のスキャニング技術の本質は、励起RFパルス20が、スイッチ・オンにされる周波数エンコーディング読み出し傾斜磁場(the  frequency-encoding  readout  magnetic  field  gradients)GX，GY，GZと同時に送信されることである(それらの傾斜磁場のうち、図2にはGXのみが示されている)。読み出し傾斜磁場GXは、スライス選択傾斜(a  slice-selection  gradient)としては意図されておらず、このことは、十分な励起帯域幅を達成するように、RFパルス20は短くなければならないことを示す(典型的には、1μsないし10μsである)。
【００３７】
傾斜磁場GXは、徐々に、すなわち初期値から終了値までのステップa)の間に連続的に(例えば、正弦波状に)変化させられる間に、傾斜磁場が存在する中でRFパルス20が放射される。ステップa’)の間に、傾斜磁場GXの穏やかな変動は続く一方、傾斜磁場GXは、ステップa)及びa’)にわたる傾斜磁場GXの時間積分がゼロになるような仕方で、終了値から初期値へ戻る(時間積分がゼロになることは、GXの正弦波状の変動の完全な振動周期一つ分に対応する)。ステップb)いおいても、GXが徐々に変化することは続き、GXは再び初期値から終了値まで変化する一方、傾斜磁場GXが存在する中で、多数のエコー信号の取得21が実行される。
【００３８】
ステップa)、a’)及びb)を何度も反復することにより、k−空間内の球状部分がサンプリングされ、傾斜ベクトルの軌跡は、反復の度にそれに応じて変化する。最終的に、T2*−コントラストMR画像が、取得したMRエコー信号から再構築される。エコー時間は、図示の実施形態では、正弦波状に変動するGXの振動周期一つ分の期間に対応し、その期間は例えば10ないし500msの範囲内にあってもよい。
【００３９】
本発明の基本的な考え方が、傾斜磁場の座標GX及びGYを示す図3を参照しながら2次元に関して説明される。(傾斜磁場の向き及び強さにより決定される)傾斜磁場ベクトルは、ステップa)の間に、初期位置Aから終了位置Bへ、複数の中間的な位置を経て連続的に変化する間に、図2を参照しながら上述したようにRFパルス20が印加される。位置Aから位置Bへの実線矢印は、ステップa)の間における傾斜磁場ベクトルの軌跡を表現する。その軌跡の上に、中間的な位置が存在する。ステップa’)において、傾斜磁場ベクトルは、円形の軌跡30に沿って更に変化する。位置Aから位置Bへ、更に、位置Bから位置Aへの軌跡は、原点を中心とするので、軌跡全体に渡る傾斜磁場ベクトル(GX,GY)の時間積分はゼロになる。傾斜磁場ベクトルは、(図3では破線矢印で示される)ステップb)において2度目に位置Aから位置Bへ厳密に同じ軌跡を辿り、それにより、一連のMRエコーが現れ、各々のMRエコーは、何れかのRFパルス20に対応する。これらのMRエコー信号は、ステップb)の(非常に僅かに湾曲した)放射状k−空間「スポーク」に沿って取得され、それらからMR画像が再構築される。これらのk−空間スポークは、図3のダイヤグラムにおける点線の放射状の線分として示されている。傾斜磁場は、一定の強度でスイッチ・オンのままである一方、図示の実施形態では、ステップa)及びb)を通じてその方向が連続的に変化させられる。
【００４０】
ステップa’)における傾斜磁場ベクトルの軌跡は、例えば、ステップa’)の持続時間により決定される特定のエコー時間を取得するように、異なる仕方で選択されてもよいが、それはステップa)及びa’)にわたる傾斜磁場の時間積分がゼロになる限りにおいてである。
【００４１】
典型的には、図3に示されるような完全な円形軌跡にわたる傾斜磁場の変化は、100msかかり、RFパルスの反復時間は1msである。これは、100個の空間スポークが取得されることになることを意味する。これら各々のk−空間スポークは、対応するRFパルスの後100msで取得されるので、磁化はT2*−減衰を被る。これは、対応するT2*−コントラストMR画像という結果となる。
【００４２】
図4は、本発明の原理を三次元に拡張した様子を示す。傾斜磁場(GX,GY,GZ)の円形軌跡は、図示の球状領域の子午線(又は経線)40として選択される。本発明に従って各円を2往復した後、方位角が僅かに変更され、それにより、完全な球状領域が対応するk−空間スポークでカバーされるまで、次の円形軌跡が形成される。
【００４３】
しかしながら、既に言及したように、異なる形状の傾斜磁場軌跡が選択されてもよい。考えられる他の軌跡は、図4にも示されているようなテニスボール軌跡41である。テニスボール軌跡41の中心は、傾斜磁場の座標系の原点に一致しており、それにより、軌跡41の全体にわたる傾斜磁場ベクトルの時間積分はゼロになる。球状の空間は、一連の様々なテニスボール軌跡によりカバーされる。テニスボール軌跡41の利点は、1つの完全な軌跡の後、傾斜磁場の時間積分(0次モーメント)はゼロになるが、一次モーメントは、テニスボール軌跡41と経線40に沿う軌跡とでは異なることである。これは、動き及び拡散に対して異なる感度をもたらす。拡散コントラストMR画像を取得するために、MRエコー信号は、双方の軌跡40及び41に沿って取得されてもよく、すなわち、傾斜磁場軌跡の一次モーメントについての2つの異なる値とともに取得される。
【００４４】
テニスボール軌跡41を利用することで、被検体10の巨視的な動きは、或る軌跡から別の軌跡へ変化する、取得MRエコー信号の位相変化を引き起こす(軌跡は典型的には100ms時間的に隔たっている)。あるテニスボール軌跡41に沿ったk−空間サンプリングの後、k−空間の中心は、低解像度の3次元位相マップの再構築を許容できる程度に、既に十分に密にサンプリングされている。この位相マップは、連続的なテニスボール軌跡同士の間の動きに起因する相違の補正を可能にする固有のナビゲータとして使用されることが可能である。このようにしてモーション・アーチファクトを回避することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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