(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立に制御可能な複数のサブシステム（５６，５８，６０，６２，６４）と該サブシステムの活動を指令する制御回路とを含むイメージング・システム（１０）における制御シーケンス（５４）を構成する方法において、
前記複数のサブシステム（５６，５８，６０，６２，６４）の内の少なくとも１つの第１のサブシステム（５６，５８，６０）の第１の活動（６８，７０，７２，７４，７６）を実行する命令と前記第１の活動（６８，７０，７２，７４，７６）の実行についての第１の時間境界（１２８）とを含む第１の論理的な成分モジュール（１１８）を画定する工程と、
前記複数のサブシステム（５６，５８，６０，６２，６４）の内の前記第１のサブシステム（５６，５８，６０）以外の少なくとも１つの第２のサブシステム（６４）の第２の活動（８０）を実行する命令と前記第２の活動の実行についての第２の時間境界とを含む第２の論理的な成分モジュール（１２０）を画定する工程と、
前記第１及び第２の論理的な成分モジュールを１つの制御シーケンスとして組み立てる制御シーケンス組立工程と、
前記制御シーケンスをメモリ回路（２６）に記憶させる工程と、を備える制御シーケンス構成方法であって、
前記制御シーケンス組立工程は、
前記第１の活動についての前記第１の論理的成分モジュールと前記第２の活動についての前記第２の論理的な成分モジュールのうちの一方の前記論理的成分モジュールの前記時間境界は、他方の前記論理的成分モジュールの前記命令の実行を防止する時間マスク（１１８、１２０，１２４）を確定する工程を含むと共に、前記第１及び第２の論理的な成分モジュールを、前記設定された時間マスクを含めて、前記１つの制御シーケンスとして組み立てることを特徴とする前記制御シーケンス構成方法。
【請求項２】
前記第１および第２のサブシステム（５６，５８，６０，６２，６４）は、関心のある被検体（１６）に夫々異なる磁場を形成する少なくとも１つのコイル・セット（１８）を夫々含んでおり、
前記第１および第２のサブシステムのための前記第１及び第２の論理的成分モジュール（１１８，１２０）のうちの一方の論理的成分モジュールが、１つよりも多い軸（５６，５８，６０，６２）についてのコイル・セットの動作を指令する命令を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の論理的な成分モジュール（１１８，１２０）のうちの一方の論理的成分モジュールが、前記コイル・セットのうちの少なくとも第１のコイル・セットに所望のパルスを形成する命令を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の論理的な成分モジュール（１１８）の前記第１の時間境界の後方エッジ（１２８）が、前記第２の論理的成分モジュール（１２０）の前記第２の時間境界の前方エッジに一致することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の論理的成分モジュールのうち少なくとも１つのモジュール（１２４）において、前記時間マスクは、信号検出サブシステムを介した画像データの取得についての時間マスクを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療分野で用いられる磁気共鳴イメージング・システム等のようなイメージング・システムに関する。より具体的には、本発明は、イメージング・システムの多数の構成要素又は軸(axis)について制御されるパラメータを含めて事象の系列（シーケンス）をプログラミングする手法であって、上述のようなシステムにおいて画像を表すデータを取得して処理するのに有用な手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物理的な被検体の画像を取得して構成するために、広範なモダリティを利用することができる。医用イメージング分野では、このようなモダリティに磁気共鳴イメージング・システムがあり、総称的にＭＲＩシステムと通称されている。ＭＲＩシステムは一般的には、関心のある被検体内の磁気回転性物質を励起させるように緻密に制御することのできる磁場形成用コイルを含んでいる。磁場勾配コイル、励起コイル及びその他等の複数の磁場形成用コイルを適正に制御することにより、次第に多くの数の画像形式を収集することが可能にになっており、担当の医師又は技師が被検体内の関心のある特定の特徴に専念することができる。これらのシステムにおける複雑なデータ取得シーケンスの最中には、多数の精密に制御されたパルスを形成し、互いに対して協働させて、所望の磁場を形成すると共に、典型的には体内の静止組織又は動組織の励起された磁気回転性物質によって発生される被検体からの放出信号を検知することができる。
【０００３】
多くのイメージング・モダリティでは、一連のプログラムされた工程を通じて大量のデータが取得される。これらのデータ取得シーケンスは、典型的には、制御用コンピュータ・システムに記憶されているソフトウェア・ルーチンで予め設定されている。担当の医師又は技師は、所望の画像の形式又はプロトコルを選択すると共に、イメージング処理中に制御用コンピュータによって用いられるいくつかのパラメータを設定する。この後に、コンピュータは一連の工程を、典型的には繰り返し実行し、画像データを取得する。ＭＲＩの処理では、例えば、磁気パルス及び無線周波数（ＲＦ）パルスが典型的には複数の軸について放出されて、特定の空間を占める組織を励起する。これらのパルスは、組織からの放出信号を検知して後続のフィルタリング及び画像再構成のためにエンコードする取得シーケンスとインタレース（interlace ）される。
【０００４】
高いレベルでは、これらのイメージング・システムのユーザが具体的な画像の形式又は構成を単純に選択してもよいが、選択される構成は多数のパラメータ制御工程を含んでおり、これらの工程はユーザにとっては必ずしも明らかではない。ＭＲＩシステムでは、これらの工程は、磁場を配向させ、組織を励起させて、データを取得するため等の特定の軸でのパルス・シーケンスを含んでいる。そして、これらのシーケンスの各々が、パルス持続時間、パルスの振幅、パルス同士間のタイミング、及び放出信号の検出のタイミング等の多様なパラメータの選択を含んでいる。更に、画像用シーケンスは、イメージングされている物質及び用いられているモダリティの物理的な制約に整合した論理的な態様で次々に追従する協働するパルス列を含み得る。例えば、ＭＲＩの用途では、被検体内の特定の位置を励起させること、スライス選択用の磁場を配向させること、磁気回転性物質の回転の方向をフリップさせることなどを意図したパルス列を含み得る。最後に、設備の安定化を許容する又は信号の処理の時間を許容するため等に、活動(activity)同士間の期間をプログラムすることもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的には、特定のイメージング・シーケンスを設計するプログラマは、これらの多軸活動の多くのパラメータを、画像の有用性を損なう可能性のある取得シーケンスのセグメント同士間の望ましくない相互作用を回避しながら、全体の画像データ取得時間を短縮させるような方法で協働させようとする。しかしながら、画像取得シーケンスの手動による構成は、イメージング手法の有用な一群を提供するものの、欠点がないわけではない。例えば、ＭＲＩ及び他のイメージング・システムの多軸制御が次第に複雑化するのと同様に、各軸の制御シーケンスの構成並びに軸上の活動のシーケンス同士間の協働が複雑化する。更に、画像データ取得の更なる最適化が、軸の活動同士間の複雑な相互作用を見越す必要性からしばしば妨げられる。これらの相互作用を予測することに失敗すると、所望の画像データを提供しない又はデータ収集若しくはデータ処理に適当な時間を許さないような方法で特定のパラメータの制御が行われる可能性がある。
【０００６】
従って、ＭＲＩシステム等のイメージング・システムの制御シーケンスを画定するための改善された手法が必要とされている。具体的には、イメージング・システムの多数の軸上でのパルス・シーケンス及び他の活動を協調させ最適化する手法であって、画像データ取得処理の物理的側面を本質的に考慮しており、多数の軸上での活動同士間の望ましくない相互作用を回避する手法が必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の要求に応えるように設計されているイメージング・システムを制御する手法を提供する。この手法は、広範なイメージング・モダリティに応用可能であるが、特に、ＭＲＩシステム及び類似のシステムの多軸制御に好適である。この手法は、多軸パルス・シーケンス、データ取得シーケンス等のような活動(activity)のモジュールに基づいた画像取得シーケンスの画定(definition)を可能にする。各軸上での活動は、モジュールの範囲又は境界、具体的には時間境界によって画定され、各モジュールが、イメージング・システム、被検体及び信号処理回路の物理的制約を本質的に考慮した組み合わせとして組み立てられ得るようにしている。システム設計者はこのようにして、モジュールに基づいてデータ取得シーケンスを構築することによりシステム・パラメータの制御を最適化することができる。モジュールは図形的に表すことができ、所望の制御シーケンスの組み立て及び最適化を更に容易にする。
【０００８】
好ましい実施態様では、複数のモジュールが、イメージング・システムの少なくとも１つのサブシステム又は軸の活動を制御するために画定される。各々のモジュールは、制御されるパラメータと、その範囲内で各パラメータが制御される時間フレームとを画定する。モジュールは、多軸システムの１つよりも多い軸についてのパラメータ制御等のマルチ・パラメータ制御を画定することができ、また、時間フレームは、制御される軸毎に異なったものとすることができる。モジュールは、コンピュータ・ワーク・ステーション又は類似物上で提供するために図形的に画定することができる。各モジュールは、制御されるパラメータ及び時間フレームを参照してシーケンスとして組み立てられる。図形的に各モジュールを並置させて、シーケンスを定式化すると共に、物理的システム、システムの構成要素及びイメージングされている被検体の固有の制約を考慮することができる。時間最適化は、関心のある様々なサブシーケンスについてのモジュールの利用を通じてプログラマに直感的な参照を提供することにより、特に容易になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１について説明すると、同図には、離散的ピクセル・データを取得して処理する回路に結合されているスキャナ１２を含む磁気共鳴イメージング・システム１０が示されている。スキャナ１２は支持構造１４を含んでおり、ここに被検体１６が配置されて、内部の特徴（例えば、組織、体液など）を表す画像を取得することができる。スキャナ１２は当業界で周知の方法で電磁場を形成する電磁石構成１８を含んでおり、電磁場は典型的には主磁場と一連の勾配磁場とを含んでいる。スキャナ１２の内部には励起及び検知用コイル２０が設けられており、被検体１６内の磁気回転性物質を励起させると共にこの物質からの放出信号を検知する。
【００１０】
コイル２０によって検知された信号は、被検体内の特定の位置において放出された信号を表すディジタル値を与えるようにエンコードされて、信号取得回路２２へ送信される。信号取得回路２２はまた、特定の画像取得シーケンスの最中にコイル２０によって生成される磁場の構成及び協働のための制御信号も供給する。信号取得回路２２は、エンコードされた画像信号を信号処理回路２４へ送信する。信号処理回路２４は、メモリ回路２６内に記憶されている所定の制御ロジック・ルーチンを実行して、信号取得回路２２から受信した信号をフィルタリングして調節し、取得された画像における各々のピクセルを表すディジタル値を供給する。次いで、これらの値をメモリ回路２６に記憶させて、後に処理及び表示を行う。
【００１１】
信号処理回路２４は、入力インタフェイス回路３０を介して入力装置２８から構成命令及び制御命令を受け取る。入力装置２８は典型的には、構成パラメータを選択的に入力すると共に特定の画像取得シーケンスを指令するための操作者用ステーション及びキーボードを含んでいる。信号処理回路２４はまた、出力インタフェイス回路３４を介して出力装置３２に結合されている。出力装置３２は典型的には、回路２４によって実行される画像強調処理に基づいて再構成画像を形成するためのモニタ又はプリンタを含んでいる。
【００１２】
本発明の議論では、磁気共鳴イメージング・システムによって形成される離散的ピクセル画像を参照しているが、ここに記載する信号処理及びシーケンスの組み立て手法は、いかなる特定のイメージング・モダリティにも限定されていないことに留意されたい。従って、これらの手法はまた、特に、Ｘ線システム、ＰＥＴシステム及び計算機式断層撮影（ＣＴ）システムによって取得される画像データにも適用することが出来る。また、所載の実施例では、信号処理回路２４、メモリ回路２６並びに入力及び出力インタフェイス回路３０及び３４はプログラム内蔵ディジタル・コンピュータに含まれることに留意されたい。但し、ここに記載する手法を実行する回路は、用途専用マイクロプロセッサ、アナログ回路、又はディジタル回路とアナログ回路との組合せにおける適当なコーディングとして構成することが出来る。
【００１３】
図２は、システム１０により形成される典型的な離散的ピクセル画像３６を示している。画像３６は、一連の行４０及び列４２を成して互いに隣接して配列されている離散的ピクセルのマトリクス３８から構成されている。これらのピクセルの行及び列は、所定のマトリクス幅４４及びマトリクス高さ４６を与える。典型的なマトリクス寸法としては、２５６×２５６ピクセル、５１２×５１２ピクセル、１０２４×１０２４ピクセルなどが挙げられる。具体的な画像マトリクスのサイズは、入力装置２８（図１を参照）を介して選択することができ、イメージングされる被検体及び所望の分解能等の因子に応じて変化させることができる。図２に示すように、画像３６は一般的には、関心のある特徴４８を表しており、隣接したピクセルによって画定される長い連続線から成るものとして図示されている。画像３６はまた、関心のある特徴を包囲するテキスチャ領域又は背景領域５０と、主な特徴から離隔した細かい特徴５２とを含んでいる。画像に表されているこれらの特徴及び周囲の領域は両方とも、取得シーケンスにおいて収集されたデータによって画定されており、この取得シーケンスにおいては、イメージング・システム１０が、パルス・シーケンスの成分モジュールの画定及びこれらのモジュールの組み立てを通じてプログラムされた一連の所定のパルスを発生する。このことについては以下に詳述する。
【００１４】
イメージング・システム１０は、スキャナ１２の各コイルにおける予め設定されたパルス・シーケンスによって、予め設定された制御ルーチンを実行し、図２に示す形式の離散的ピクセル画像を形成する。これらの制御ルーチンは、信号処理回路２４及び信号取得回路２２によって実行されるものであり、メモリ回路２６に記憶されており、様々な制御軸又は制御チャネル上でパルスを形成したり受信したりする命令を含んでいる。具体的には、システム１０によって画像を形成するのに用いられる磁気共鳴測定は、３つの直交する磁場勾配の強度、無線周波（ＲＦ）コイル、及び他の特殊コイル（例えば、表面コイル）の動的制御によって実現される。一般的には、この処理中に用いられるパルス・シーケンスは、様々なパルス及び時間のタイミングの指定、並びにパルスの振幅、形状及び周波数の画定を含めて、勾配パルス、ＲＦパルス、取得時間及びその他の記述を含んでいる。図面に示す実施例では、パルス・シーケンスを表すプログラミング・コードが、メモリ回路２６内にディジタル波形値の表として記憶されている。これらの値は、イメージング・シーケンス中に一旦アクセスされると、所定の時間間隔で、信号取得回路２２内に含まれている勾配磁場強度増幅器及びＲＦ増幅器へ送られる。波形値に加えて、１組の制御信号を用いて、励起用及び受信用の周波数及び位相を設定すること、データ取得フィルタリングの構成を選択すること、受信器用のブランキング（blanking）信号を供給すること、データ収集を開始すること及びその他を行う。当業者には理解されるように、これらのパルス・シーケンス及びタイミング情報は、取得される画像データの形式、被検体の物理的性質及び制御される機械の物理的性質に基づいて予め確立されている。
【００１５】
図３に示すように、イメージング・システム１０の制御のためのパルス・シーケンスは一般的には、いくつかのチャネル又は軸上での所定の数のパルスを含んでいる。図３に示す実施例では、パルス・シーケンス５４は、制御軸５６、ＲＦ軸５８、Ｚ勾配軸６０、Ｙ勾配軸６２、Ｘ勾配軸６４及びアンカ（anchor）軸６６上のパルスを含んでいる。様々なチャネル又は軸上での活動（アクティビティ）は、異なる時刻において生じてもよいし、又は時間的に重なり合っていてもよく、図３では、様々なパルスの実行時間は、各々の制御される軸の水平方向で表されている。当業者には理解されるように、ＭＲイメージング処理では、論理軸又は勾配軸は通常、ＭＲイメージング・スキャナ・システムの物理軸に対応していてもよいし、又は所望のスライス配向若しくは画像領域に従って座標系を回転させるように変換されていてもよい。また、当業者には理解されるように、イメージング時間を最短にするようなパルス・シーケンスの最適化は一般的には、被検体及びイメージング・システムの物理的制約を考慮しながら、パルス・シーケンスを構成するパルスを可能な限り互いに近接させることを要求する。従来のパルス・シーケンス・プログラミング手法では、パルスの振幅、パルスの開始時刻、パルスの終了時刻、パルスの軸、並びに他の軸上の他のパルス及び同じ軸上の他のパルスの両方に対するパルスの関係を含めた各々のパルスの多数のパラメータはすべて、プログラマによって設定しなければならない。この過程でシステムの物理的な制約を考慮に入れることに失敗すると、機械レベルで物理的に不可能なパルス・シーケンス、又は被検体若しくはイメージング・システムの物理的側面に起因して無意味な又は劣化したデータを形成するパルス・シーケンスが形成される。
【００１６】
本発明の手法は、システムの物理的制約が好ましくは最低のレベル又は構成要素レベルで考慮されているようにして、パルス・シーケンスの各成分の構築及び各成分の所望のパルス・シーケンスへの組み立てを可能にするものである。従って、図３に示されている（後で更に詳述する）形式のパルス・シーケンスは、システムの物理的制約を直接考慮しないでも、論理的なパルス成分の組み立てによって、これらのパルス成分から構築することができる。この手法を、ＭＲＩシステムにおいて実行され得る形式の典型的な１対のパルス・シーケンスを参照して以下に記載する。
【００１７】
図３の典型的なパルス・シーケンスでは、ＭＲシステムでの高速スピン・エコー（ＦＳＥ）測定のために、各パルスがシステムのすべての軸上で発生される。図示のパルス・シーケンスにおいては、制御軸上ではプレＲＦ信号６８が形成され、続いて、ポストＲＦ信号７０が形成される。プレＲＦ信号６８の時間中には、システムのハードウェアは、受信器ブランキングを開始すると共に、ＲＦの中心周波数及び位相を確立する。ポストＲＦ信号７０の時間中には、システムは、受信器ブランキングを無効（disable ）にする。制御軸上の信号６８と信号７０との間に、ＲＦシンク（sinc）波形７２がＲＦ軸上で発生される。同時に、選択性励起パルス７４が、Ｚ勾配軸上で発生される。選択パルス７４に続いて、反対の配向の再収束(refocus) パルス７６が、やはりＺ勾配軸上で発生される。選択勾配の振幅は一般的には、ＲＦパルスの帯域幅及び所望の画像スライス厚に依存する。この勾配パルスの長さは、ＲＦシンク・パルスの長さに依存する。ＲＦシンク波形は一般的には、後で詳述するように、選択勾配に関して中心合わせして配置される。この中心合わせ配置はアンカ７８によって保証されており、アンカ７８は、ＲＦシンク・パルス及び選択パルス、並びにこれら両パルスの直前及び直後に要求される各パルスの実行の基準となる時間点を画定する役割を果たす。
【００１８】
データ取得に備えて、予備位相調整(prephaser) パルス８０が、Ｘ勾配軸上で発生される。このパルスによって画定される面積は一般的には、後で説明する読み出し成分の関数となる。
やはり図３に示すように、パルス・シーケンス５４は、所望の画像のためのデータを取得するのに用いられる磁場の選択性再収束のための一連のパルスを含んでいる。従って、プレＲＦ信号８２及びポストＲＦ信号８４が制御軸上で発生される。これら２つの信号の間に、ＲＦシンク・パルス８６がＲＦ軸上で発生される。また、１対の対称なクラッシャ(crusher) 勾配８８、及び選択勾配９０が、Ｚ勾配軸上で発生される。選択勾配の振幅は一般的には、パルス８６のＲＦ帯域幅及び所望の画像スライス厚に依存する。勾配パルスの長さは一般的には、ＲＦシンク・パルス８６の長さの関数となる。ＲＦシンク波形８６は、アンカ軸上のアンカ点９２によって示すように、選択勾配９０に関して中心合わせして配置される。アンカ点７８と同様に、アンカ点９２は、（後で詳細に議論するように）選択性再収束グループの各パルスの位置又は配置を決定する基準としての役割を果たす。
【００１９】
制御軸上のパルス８４に続いて、信号取得制御波形９４が制御軸上で発生される。また、台形勾配パルス９６がＹ勾配軸上で発生される。パルス９６の面積は、所望の視野及び所望のＹ軸分解能に依存する。また、Ｙ勾配軸上では、パルス９６と同等の持続時間及び振幅を有しているが、方向が反対の巻き戻し(rewinder)パルス９８が発生される。最後に、位相エンコーディング・パルス９６の直後に、且つ巻き戻しパルス９８の直前に、ＦＳＥ取得パルス１００がＸ勾配軸上で発生される。パルス１００の長さは一般的には信号取得時間に依存し、この信号取得時間は、アンカ１０２によって示すように、この台形勾配に関して中心合わせして配置される。
【００２０】
図３の例によって、当業者には、シーケンス５４の様々なパルスが互いに対して時間的に画定され離隔配置されて、意味のある画像データを取得することが理解されよう。一般的には、このタイミングは、アンカ点７８とアンカ点９２との間の間隔を表している時間１０４、並びにアンカ点９２とアンカ点１０２との間の間隔を表している時間１０６によって表すことができる。このように、このＦＳＥパルス・シーケンスは、被検体１６内の磁気回転性物質の選択性励起のためのパルスと、予備位相調整パルスと、選択性再収束パルスと、データ取得成分とから成っている。実用上は、図３の参照番号１０８によって示すパルス・シーケンスの一部を複数回繰り返すことができる。このようにして、セグメント１０８内に含まれているパルスは、このイメージング・シーケンス中に取得されるべきエコーの数に依存して繰り返し発生され得る。この例では、相次ぐ再収束パルス・シーケンス同士の間の時間は一般的には、励起ＲＦ波形のアンカ点と選択ＲＦ波形のアンカ点とを離隔する時間１０４の２倍となる。
【００２１】
本発明の手法によれば、所望のパルス・シーケンスのためのパラメータのプログラミングは、パルス同士の間の論理的な関係の設定、及びこれらのパルスを含んでいるモジュール型成分の画定によって容易になされる。図４は、このような論理的グループに分割された図３の典型的なパルス・シーケンスを示す。従って、図４に示すように、第１のグループ１１０は、選択性励起のためのパルスを含むものとして画定される。グループ１１０は、制御軸のパルス６８及び７０と、ＲＦシンク・パルス７２と、選択及び再収束パルス７４及び７６と、ＲＦシンク波形及び選択勾配波形の中心時刻を画定するアンカ７８とを含む。第２の予備位相調整グループ１１２は、単一のパルス、即ち、Ｘ勾配軸上の予備位相調整パルス８０を含むものとして画定される。第３のグループ１１４は、選択性再収束のためのパルスを含む。これらのパルスは、制御パルス８２及び８４と、ＲＦシンク・パルス８６と、クラッシャ勾配パルス８８と、選択勾配９０と、ＲＦシンク・パルス及び勾配パルスの中心を画定するアンカ９２とを含む。最後に、この典型的なパルス・シーケンスでは、第４のグループ１１６が、ＦＳＥ取得パルスを含むものとして画定される。
【００２２】
パルス・グループの設定に続いて、モジュール型成分の時間マスクを図５に示すようにして画定する。各々の時間マスクは好ましくは、ある成分を構成しているパルスの画定を含んでおり、更に、パルスの振幅、持続時間及びパルスとパルスとの間の相対的な間隔を画定していてもよい。また、図５に示す成分が、パルスが実際に発生される軸以外の軸についての時間マスキングを含み得ることにも留意されたい。このことは特に、画像取得ルーチンが、いくつかのパルスの最中には１つ又はそれ以上の軸が活動していない状態にあることを要求する場合に当てはまる。更に、図示すると共にここに記載する軸に加えて、この手法のこの段階で画定される成分は、イメージング・システムの更なるセグメントについての時間マスクを含んでいてもよい。例えば、信号処理回路がフィルタリング又は計算作用を実行するために更なる時間を要求する場合には、このような処理のために十分な時間を確保するように各成分を画定することができる。同様に、イメージング・システムの構成要素が、特定の既知の安定化時間、データ検索時間及びその他を要求する場合には、これらの時間を時間マスク内に追加して画定してもよい。
【００２３】
図５に戻ると、時間マスク又はパルス成分は、パルス・シーケンス内に設定されたグループに基づいて画定される。従って、選択性励起成分１１８が、図４の選択性励起グループ１１０内に設定されている各パルスを含むものとして画定される。上述のように、この成分はまた、Ｘ勾配軸及びＹ勾配軸についての活動が全くスケジュールされていないような時間中のこれらＸ勾配軸及びＹ勾配軸の時間マスクもまた設定する。更に、予備位相調整成分１２０が、予備位相調整パルス８０のみを含むものとして画定される。図示のように、予備位相調整パルスの性質上、他の軸上での活動に関する制限は適用されない。選択性再収束成分１２２は、図４の選択性再収束グループ１１４内に設定されているパルスを含むものとして画定される。選択性励起成分の場合と同様に、選択性再収束成分は、ＲＦシンク・パルス８６及び勾配選択パルス９０の時間中でのＸ勾配軸及びＹ勾配軸のマスキングを含んでいる。最後に、ＦＳＥ取得成分１２４が、図４のＦＳＥ取得グループ１１６内に設定されているパルスを含むものとして画定される。この成分は、Ｙ勾配軸及びＸ勾配軸上の波形のため及びＲＦ軸及びＺ勾配軸を確保するための時間マスキングを含んでいる。ＦＳＥ取得成分１２４はまた、ＲＦ軸及びＺ勾配軸の時間マスクに対してオフセットを有する取得制御信号９４を含んでいる。また、時間アンカに関連した成分の各々が、成分の画定においてそれぞれのアンカを保持していることに留意されたい。従って、成分１１８は時間アンカ７８を保持しており、成分１２２はアンカ９２を保持しており、成分１２４はアンカ１０２を保持している。
【００２４】
好ましい実施例では、後で所望のパルス・シーケンスを画定する際に利用するために、多数のモジュール型パルス成分を形成して記憶させておくことができる。各々の成分は、所望のパルスの形式及びパルスの軸を画定し得るばかりでなく、個々のパルスの開始時刻、終了時刻、アンカ点、振幅及び方向を画定することができる。これらのパラメータのうちいくつかのものが、別個の成分を再画定することを必要とせずにプログラマによって調節され得るようにしてもよい。例えば、図５に示すように、選択性励起成分１１８は、いくつかの軸については波形７２及びパルス７４の開始に対応する時刻に開始する一方で、他の軸（即ち、図示の実施例の制御軸５６）についてはより早い時刻に開始するような開始時刻又は境界１２６を画定している。同様に、成分１１８は、様々な軸について同一の又は異なる持続時間だけ開始時刻１２６から離隔した所定の時刻に生ずる終了時刻１２８を画定している。このようにして、図示の実施例では、終了時刻１２８は、Ｙ勾配軸及びＸ勾配軸については、ＲＦシンク波形７２及びパルス７４の終了時刻に対応した時間境界を画定している。この時間マスクの終了境界は、制御軸及びＺ勾配軸についてはより遅い時刻に生じている。加えて、各々の成分は、成分１１８の場合ならばアンカ点７８といったように、アンカ点からの間隔に基づいて開始時刻及び終了時刻を画定していてもよい。この開始時刻及び終了時刻の画定、並びに互いに対する時刻の参照及びアンカ点７８に対する時刻の参照によって、各成分の時間配置及び時間最適化が容易になる。各々の成分についての時間境界に加えて、各々の成分は、選択勾配パルス７４の振幅１３０によって示すように、パルス振幅のような変更可能なパラメータを含んでいてもよい。
【００２５】
モジュール型パルス成分の画定に続いて、各成分を選択すると共に組み立てて、より大きなパルス・シーケンスを画定することができる。図６は、図３に示す形式のパルス・シーケンスを改めて構築するための図５で画定した各成分の組み立て方を示している。従って、図６に示すように、組み立ての第１の形式では、各パルス成分を、これらの成分の励起に要求される全時間を最適化するように詰め合わせることができる。具体的には、図示の実施例では、予備位相調整成分１２０は、選択性励起成分１１８に直ぐ隣接して配置されている。これは、成分１２０の開始時刻を成分１１８の終了時刻に等しい時刻又は僅かに後の時刻に設定して、各成分が参照番号１３２に示す時間境界を共有するようにすることにより達成することが出来る。このようにして、各成分を時間的に積み上げることにより、先行の各成分の終了時刻に基づいてその後の成分の開始時間を画定することを容易に行うことが出来る。組み立ての第２の形式では、開始時刻と終了時刻との間の時間オフセット、開始時刻同士の間の時間オフセット、終了時刻同士の間の時間オフセット、又はアンカ点同士の間の時間オフセットに基づいて、各成分を互いに対して配置することが出来る。例えば、図６に示すように、成分１２２は、参照番号１０４によって示すようにアンカ点９２をアンカ点７８から適当な間隔だけ空けることにより成分１１８に関して配置される。得られた組み立てから、参照番号１３４によって示すように、互いから離隔しているが、やはり、所望のエコー時間等に最適な又は望ましい各々の成分のパルスの間隔に相当している時間境界が形成される。このようにして、この手法は、パルス成分を予め画定することを容易にし、これらのパルス成分を予期される後の利用のためにライブラリに含めることができる。この手法はまた、パルス活動を含んでいる軸及び活動が生じない軸の両方についてのマスキングを容易にする。更に、この手法はパルスの時間最適化及び時間配置を容易にし、パルス・シーケンスのプログラマが、互いに独立な特定のパルス・シーケンス内の多数のパルスの開始時刻及び終了時刻を独立に画定する必要性が減少する。
本発明の手法の成分画定及び時間最適化の特徴を、図７、図８、図９及び図１０に示すもう１つの実施例で更に説明する。これらの図面では、上述のアンカ点を独立した制御軸又はチャネルとして示すのではなく、パルス成分の一体化された要素又はパラメータとして図示している。図７に示すように、この実施例では、スライス選択成分１３６が、制御軸、ＲＦ軸、Ｚ勾配軸、Ｙ勾配軸及びＸ勾配軸についての時間マスクを含むものとして画定されている。従って、スライス選択成分１３６は、制御パルス１３８及びＲＦパルス１４０を含んでいる。また、台形Ｚ軸パルス１４２が、連続した正負振幅の波形を含んでいる。時間マスクはまた、成分の開始時間境界１２６及び終了時間境界１２８によって画定されており、成分１３６の時間中のＹ勾配軸及びＸ勾配軸上での活動を防止している。成分１３６のアンカ点１４４は、ＲＦ波形１４０の中心点として画定されている。
【００２６】
図７にはまた、位相エンコーディング成分１４６が示されている。この成分は、Ｙ勾配軸についての波形を含んでいる。この位相エンコーディング成分は他のどの制御される軸の時間マスキングも必要としないので、２つの成分が参照番号１３２に示す時間境界を共有するように、位相エンコーディング成分はスライス選択成分１３６の直後に時間最適化された態様で配置することができる。
【００２７】
図８は、図７の各成分と組み合わせるために予め画定することのできる別のパルス成分を示している。図８の典型的な成分は読み出し取得成分１４８を構成し、この成分は、制御パルス１５０及び１５２と、Ｘ軸台形勾配波形１５４とを含んでいる。成分１４８の時間境界は、Ｘ勾配波形の一部の時間中にＲＦ軸、Ｚ勾配軸及びＹ勾配軸をマスクする。加えて、アンカ点１５６が、波形１５４の正の振幅部分の中心点に指定されている。
【００２８】
図９及び図１０は、図７及び図８の各成分から作成され得る２つの異なる形式の組み合わせを示している。詳しく述べると、図９は、エコー時間値を最小値又はゼロに等しく設定することにより形成され得るような時間最適化された各成分の組合せを表している。この組合せでは、各成分は時間最適化された圧縮形態に圧縮されて、すべての時間境界が直ぐ連続していると共に、アンカ点１４４とアンカ点１５６との間の時間間隔が参照番号１６０で示すような最短の時間となるようになっている。この代わりに、図１０に示されているように、各成分を互いから所望の時間遅延だけ離隔させて、図１０のアンカ付き構成１６２で示すように組み合わせてもよい。この構成では、図９と同じ成分が組み合わされているが、読み出し取得成分１４８が、そのパルス・シーケンスを含めて、アンカ点１４４とアンカ点１５６との間に示す所望の時間１６４だけスライス選択成分１３６から離隔されている。
【００２９】
個々のパルス成分の画定及び組み合わせについて上述した各作用に加えて、本発明の一実施例では、ブロックとしてスケジュールすることのできるより大きな成分又は成分の組合せを形成するように各成分を改めて組み合わせることもできる。従って、図３に戻ると、この典型的なパルス・シーケンスにおいて取得されるエコーの数に応じて、参照番号１０８に示す一連のパルスを繰り返すことができる。本発明の手法は、このような繰り返しを容易にする。例えば、一旦、各成分が図６に示すように画定され組み立てられると、成分１２２及び１２４を、２つの基本成分のパルスのすべて及びこれらの成分の間の相対的な時間間隔を含む合成成分として改めて画定することができる。この後に、組み合わされた成分の所望の回数での配置により、全体のパルス・シーケンスの繰り返しを達成することができる。
【００３０】
以上の説明は、磁気共鳴イメージング・システムの多数の軸で実現されるパルス・シーケンスを参照して行ったが、上述の成分プログラミング手法の利点を、他のイメージング・モダリティでも得ることができる。同様に、磁気共鳴イメージング・システムでのいくつかの典型的なパルス・シーケンスを上記に示したが、これらのような非常に広範なパルス及びパルス・シーケンスを上述の態様でプログラムすることが出来る。例えば、これらのパルス・シーケンスは、スライス選択性励起成分、スライス選択性無線周波成分、読み出し及び取得成分、位相エンコーディング成分（例えば、流れ補償及び位相コントラストを含めた成分）、スピン準備パルス、飽和パルスなどを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】関心のある被検体の画像を形成する多軸イメージング・システムの構成図である。
【図２】図１のイメージング・システムを介して形成される典型的な離散的ピクセル画像の概略平面図である。
【図３】図１のシステムによって実現される画像取得シーケンスにおける典型的なパルス・シーケンスを表すグラフである。
【図４】論理的な成分グループに分割された図３のパルス・シーケンスを表すグラフである。
【図５】図４の分割に基づいて画定される成分モジュールを表すグラフである。
【図６】図３に示す種類のパルス・シーケンスを形成するように組み立てられた図５の成分モジュールを表すグラフである。
【図７】別の典型的なパルス・シーケンスを画定するためのモジュール型成分を表すグラフである。
【図８】別の典型的なパルス・シーケンスを画定するための別のモジュール型成分を表すグラフである。
【図９】図７及び８のモジュール型成分の１つの形式の組合せを表すグラフである。
【図１０】図７及び８のモジュール型成分の別の形式の組合せを表すグラフである。
【符号の説明】
１０    磁気共鳴イメージング・システム
１２    スキャナ
１４    支持構造
１６    被検体
１８    電磁石構成
２０    励起及び検知用コイル
２２    信号取得回路要素
２４    信号処理回路
２６    メモリ回路
２８    入力装置
３０    入力インタフェイス回路
３２    出力装置
３４    出力インタフェイス回路
３６    離散的ピクセル画像
３８    離散的ピクセルのマトリクス
５４    パルス・シーケンス
６８、８２    プレＲＦ信号
７０、８４    ポストＲＦ信号
７２、８６    ＲＦシンク波形
７４    選択性励起パルス
７６    再収束パルス
７８、９２、１０２、１４４、１５６    アンカ
８０    予備位相調整パルス
８８    クラッシャ勾配
９０    選択勾配
９４    取得制御波形
９６    台形勾配パルス
９８    巻き戻しパルス
１００    ＦＳＥ取得パルス
１１０    選択性励起グループ
１１２    予備位相調整グループ
１１４    選択性再収束グループ
１１６    ＦＳＥ取得グループ
１１８    選択性励起成分
１２０    予備位相調整成分
１２２    選択性再収束成分
１２４    ＦＳＥ取得成分
１２６    開始時間境界
１２８    終了時間境界
１３２    共有された時間境界
１３６    スライス選択成分
１３８、１５０、１５２    制御パルス
１４０    ＲＦパルス
１４２    台形Ｚ軸パルス
１４６    位相エンコーディング成分
１４８    読み出し取得成分
１５４    Ｘ軸台形勾配波形
１６２    アンカ付き構成
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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