(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灌流研究において信号対雑音比（ＳＮＲ）及びコントラストを増大させて磁気共鳴画像を取得する磁気共鳴画像システムであって、
分極磁場を印加する磁石のボアの周りに配置されている複数の勾配コイルを有すると共に、パルス・モジュールにより制御されて磁気共鳴画像の取得のためにＲＦコイル・アセンブリへＲＦ信号を送信するＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチを有し、
（ａ）磁気共鳴データを取得したい関心容積内に複数のスライスを画定し、
（ｂ）次のスライスのスピンが飽和させるように停止帯の両側の通過帯と現在のスライスの位置に一致する停止帯を有する切り目付きＲＦ飽和パルスを送信し、
（ｃ）前記カレントのスライスから磁気共鳴データを取得し、
（ｄ）前記次のスライスがカレントのスライスになり且つ他のスライスが次のスライスになるように、前記関心容積内の相次ぐ各々のスライスについて（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し、
（ｅ）前記取得された磁気共鳴データを用いて磁気共鳴画像を再構成するようにプログラムされているコンピュータと、を有することを特徴とする磁気共鳴画像形成装置。
【請求項２】
前記コンピュータは、前記スライス位置の磁気共鳴データ取得をインタリーブさせるようにプログラムされている請求項１に記載の磁気共鳴画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には、磁気共鳴画像形成（magnetic resonance imaging；ＭＲＩ）に関し、より具体的には、ＭＲＩ灌流画像形成に適用される方法及び装置であって、インタリーブ式切り目付きＲＦ飽和パルスを用いて画像信号及びコントラストを改善してＭＲ画像を取得する方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
人体組織のような物質が一様の磁場（分極磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内のスピンの個々の磁気モーメントはこの分極磁場に整列しようとするが、各スピン固有のラーモア周波数でランダムな秩序で分極磁場の周りを歳差運動する。物質すなわち組織が、ｘｙ平面内に存在すると共にラーモア周波数に近い周波数を持つ磁場（励起磁場Ｂ1 ）にさらされると、整列した正味の磁気モーメントすなわち「縦磁化」Ｍｚがｘｙ平面に向かって回転すなわち「傾斜」して、正味の横磁気モーメントＭｔを生成する。励起磁場Ｂ1 を停止させた後に、励起されたスピンによって信号が放出され、該信号を受信して処理することにより画像を形成することができる。
【０００３】
これらの信号を用いて画像を形成するときに、磁場勾配（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が用いられる。典型的には、採用されている特定の局在化方法に従ってこれらの勾配が変化する一連の測定サイクルによって画像形成領域が走査される。結果として得られたＮＭＲ受信信号の組をディジタル化すると共に処理して、多くの周知の再構成手法のうち１つを用いて画像を再構成する。
【０００４】
心筋灌流画像形成は、造影剤が心臓の筋肉組織を通過している間に造影剤を検出して、心臓の微小循環における血流を非侵襲的に研究するものである。典型的には、灌流画像形成では、造影剤（ボーラス）を注射し、入念に最適化されたパルス・シーケンス・パラメータを用いてボーラスの最初の通過中に高速の画像形成を行う。これらの画像による血流の定量化は、関心領域を基準として信号の時間−強度曲線の解析を行なうことにより達成される。心拍運動によるアーティファクトを回避するために、灌流画像は典型的には、心拍周期内の同じ相対的な点にそれぞれ合わせて異なる空間位置における画像の反復的な取得を同期させるＥＣＧゲート制御によって取得される。従来は、画像取得の時間は典型的には数分間の長さであるため、画像は呼吸運動によるかなりのアーティファクトを蒙っていた。これらのアーティファクトのため、灌流画像の手動での位置合わせ及び解析が必要となり、関心領域の時間−強度解析に進む前に利用者が呼吸運動を補償するように各々の画像を慎重に配列させなければならないため煩雑で且つ時間がかかる。更に、造影剤の通過は、数秒間という時間的な広がりにわたって生ずる。数秒間又は数分間にわたる平均を行なうことにより、灌流の何らかの変化を測定する有効性が大幅に制約される。
【０００５】
心筋灌流画像形成の目標は、心筋血流の異常な分布を検出して特徴を捉えることにある。最初の通過時のコントラスト強調ＭＲ画像から得られる時間対ピーク・コントラスト強調比及び傾き等の定量的な灌流指標を抽出する能力を得るためには、所望の関心領域について心筋及び血液プールの時間−強度曲線を形成することが必要である。これらの曲線の算出は、患者が適切に保息していない場合には複雑化し、その結果、時間につれての画像の不整合が生ずる。画像の不整合によるアーティファクトは、最初の通過の動態を捉えるのに必要な保息時間が典型的には２０秒〜３０秒であるとの事実によってしばしば生ずる。心筋の所与の領域について典型的で且つ正確な時間−強度曲線を作成するためには、時間につれての画像の正確な空間的整列が必要である。
【０００６】
組織内の血液灌流の画像形成は、脈管構造内の血流の画像形成、例えばＭＲアンジオグラフィ等に密接に関連している。ＭＲアンジオグラフィの場合と同様に、ＭＲ灌流画像形成では、画像形成時に患者にＭＲ活性な造影剤のボーラスを注射することにより行なわれる。これらの薬剤は、血液のＴ1 を短縮して検出されるＭＲ信号を強調するか、又は血液のＴ2 を短縮して検出されるＭＲ信号を減衰させるかのいずれかを行なうことができる。ボーラスが体内を通過するにつれて、強調された信号又は減衰した信号が、灌流されている組織においては観測される信号強度を増大させるか又は減少させるが、灌流されていない組織ではこの増大又は減少は生じない。観測される組織での信号変化の度合いを用いると、組織灌流の度合いを決定することができる。灌流測定は走査時に取得されたＭＲ信号の強度に基づくものであるので、ＭＲ信号強度をその他の測定される変数に対して不感受性にすることが重要である。これらの変数の１つは、ＭＲパルス・シーケンスのＲＦ励起パルスによって横平面に傾斜させられる縦磁化Ｍｚの大きさである。これらの各回の励起の後に、縦磁化は減少し、次いで、画像形成されている特定のスピンのＴ1 定数によって決定される速度で大きさを回復する。縦磁化が回復する前に別のパルス・シーケンスが実行されると、取得されるＭＲ信号の大きさは、縦磁化の完全な回復を許すのに十分に長い時間で遅延されたパルス・シーケンスによって発生される信号よりも小さくなる。従って、灌流画像形成においては、縦磁化変数を走査の全体で一定のレベルに維持することが重要である。
【０００７】
ＭＲ灌流画像データの取得を制御するために心拍ゲート法を用いる場合には、取得と取得との間の時間間隔がかなり変化して、結果的に縦磁化を変化させる可能性がある。被検体が不規則な心拍（不整脈）又はその他の心拍数の変動を有する場合に特にこのことが言える。この問題の１つの解決法は、各々のスライスについての各々の画像取得パルス・シーケンスすなわち画像形成パルス・シーケンス・セグメントの直前に被検体にＲＦ飽和パルスを印加して、パルス・シーケンスを実行する前に固定された回復時間（ＴＩ）が生じ得るようにする。残念ながら、回復時間ＴＩがかなり長くない限り、ＭＲ信号が小さいことに加えて、得られるＭＲ信号は異なるＴ1 緩和時間を有する組織間に有意のコントラストを生じず、結果として、取得されるＭＲ信号、信号対雑音比（ＳＮＲ）及びコントラスト対雑音比（ＣＮＲ）が低下する。しかしながら、回復時間ＴＩを長くすると、各々のパルス・シーケンス・セグメントを実行するのに必要な時間が長くなって、心拍Ｒ−Ｒ区間の間に取得され得るスライス位置の数が減少する。従って、画質と、単一の保息走査において取得され得る位置の数との間には直接的な代償関係が存在している。
【０００８】
１つの特定の方法は、時間ＴＩでの回復を可能にする非選択性４５°〜６０°パルスによって所与のスライスをプレパレーション(preparation) し、次いで、エコー・プラナ・イメージング（ＥＰＩ）読み出しによってデータを取得することを含んでいる。しかしながら、この具現化形態では、４５°〜６０°のプレパレーション・パルスは弱いＴ１加重しか与えず、患者の心拍間隔の不整における変動による信号変化を許す可能性がある。更に、短いＴＩ（約１０ミリ秒）では、十分な画像ＳＮＲ又はコントラストの展開が許されない。換言すれば、４５°〜６０°を有する小さいプレパレーション・フリップ角は適当なコントラストの展開を許さず、且つこのように低い励起フリップ角は適当なＳＮＲを提供しない。短いＴＩの部分的飽和プレパレーション・シーケンスを長いＴＩの飽和回復シーケンスで置き換えると、この１つの問題には対処できるが、スライス包含範囲を減少させることによる他の問題が生ずる。
【０００９】
従って、Ｒ−Ｒ区間当たり多数のスライスを取得する能力を維持しながら相対的に長いＴＩ時間を得、不整脈及び患者の心拍数のその他の変動の影響に対する不感性（immunity）の度合いを高め、血液プール抑制を（心筋組織をよりよく画像化するために）提供するように、直ちに取得されるべきスライスに影響を与えずにＭＲ灌流画像を取得する手段を得ることが望ましい。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、インタリーブ式切り目つきＲＦ飽和パルスを用いてＭＲデータを取得するシステム及び方法であって、心筋灌流画像形成において、適切なスライス包含範囲、良好な全体的ＳＮＲ、及び強調された心筋と強調されない心筋との間に十分なコントラストを提供して上述の問題を克服するシステム及び方法に関する。
【００１１】
非選択性部分的飽和パルスを用いるのではなく、本発明は、停止帯すなわち「切り目(notch) 」付きの切り取られたプロファイルを有する容積選択性ＲＦ飽和パルスを用いる。切り目は、後続のデータ取得によって画像形成されるスライス位置に一致するように設計される。好ましくは、切り目の幅は利用者が選択可能であり、画像形成されるスライス厚よりも僅かに大きい（ＴＩ時間中の心拍運動又は呼吸運動を考慮に入れるため）。ＭＲ灌流研究時には、切り目付きパルスは切り目の停止帯の外部の全てのスピンを飽和させる。これにより、心室内の血液の飽和が生じ、不整脈又は患者の心拍数のその他の変動によって生ずる影響に対する不感性の度合いが高くなる。切り目付き飽和パルスは、パルスの送信の後に直ちに取得されるスライスに影響を与えないため、より長いＴＩ時間を達成可能にしながら、Ｒ−Ｒ区間当たり少なくとも３つ〜４つのスライスを得る能力は維持される。
【００１２】
本発明の一側面によれば、ＭＲデータを取得する方法が、ＭＲデータを取得したい一群のスライス位置を含む容積を選択する工程と、選択されたスライス位置の容積内に、１対の通過帯の間に位置する停止帯を有する切り目付きＲＦ飽和パルスを送信する工程と、次いで、前回送信された切り目付きＲＦ飽和パルスの停止帯に位置していたスライス位置についてのＭＲデータを取得する工程とを含んでいる。
【００１３】
本発明のもう１つの側面によれば、相対的に長い緩和時間（ＴＩ）によりＭＲデータを取得する方法が、ＭＲデータを取得したい関心容積におけるスライスの数を画定する工程と、次いで、次のスライスと、カレント（現在）のスライスを除いて関心容積内の全ての周囲組織とを飽和させるように設計されている切り目付きＲＦ飽和パルスを送信する工程と、カレントのスライスからＭＲデータを取得する工程とを含んでいる。この方法は、次のスライスがカレントのスライスになり且つ他のスライスが次のスライスになるようにして関心容積の相次ぐ各々のスライスについて送信工程及び取得工程を繰り返す。
【００１４】
本発明の更にもう１つの側面によれば、ＭＲＩ装置と共に用いられるコンピュータ・システムであって、ＭＲデータを取得したい一群のスライス位置を含む容積を選択し、選択されたスライス位置の容積内に、１対の通過帯の間に停止帯を有する切り目付きＲＦ飽和パルスを送信し、切り目付きＲＦ飽和パルスの停止帯のＭＲデータを取得するようにプログラムされているコンピュータ・プログラムを搭載したコンピュータ読み込み可能な記憶媒体によりプログラムされているコンピュータを有するコンピュータ・システムが開示される。
【００１５】
本発明は、ＳＮＲ及びコントラストの実質的な改善を行なって、ＭＲコントラスト灌流走査において灌流欠落のよりよい視覚化を提供しながら、同時に血液プール抑制を提供することが判明した。本発明のその他の様々な特徴、目的及び利点については、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【００１６】
【好適実施形態の詳細な説明】
図１には、本発明を組み込んだ好ましいＭＲＩシステム１０の主要な構成要素が示されている。システムの動作は、キーボード又は他の入力装置１３と制御パネル１４と表示器１６とを含んでいる操作者コンソール１２によって制御される。コンソール１２はリンク１８を介して独立したコンピュータ・システム２０と連絡しており、コンピュータ・システム２０により、操作者はスクリーン１６上での画像の形成及び表示を制御することが可能になる。コンピュータ・システム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡する幾つかのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサ・モジュール２２と、ＣＰＵモジュール２４と、画像データ・アレイ（配列）を記憶するフレーム・バッファとして当業界で公知のメモリ・モジュール２６とが含まれている。コンピュータ・システム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためのディスク記憶装置２８及びテープ・ドライブ３０に結合されており、また、高速シリアル・リンク３４を介して別個のシステム制御部３２と連絡している。入力装置１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラック・ボール、タッチ・スクリーン、光ワンド、音声制御又はこれらの類似装置を含むことができ、対話型の幾何形状指定に用いることができる。
【００１７】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａによって互いに接続されている一組のモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６とパルス発生器モジュール３８とが含まれており、パルス発生器モジュール３８はシリアル・リンク４０を介して操作者コンソール１２に結合されている。リンク４０を介して、システム制御部３２は、実行すべき走査シーケンスを指示する命令（コマンド）を操作者から受け取る。パルス発生器モジュール３８は、システムの構成要素を動作させて所望の走査シーケンスを実行させ、発生されるＲＦパルスのタイミング、大きさ及び形状、並びにデータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生する。パルス発生器モジュール３８は一組の勾配増幅器４２に結合されており、走査中に発生される勾配パルスのタイミング及び形状を指示する。パルス発生器モジュール３８はまた、生理学的取得制御器４４から患者データを受け取り、生理学的取得制御器４４は、患者に接続された幾つかの異なるセンサからの信号、例えば患者に取り付けられている電極からのＥＣＧ（心電図）信号等を受け取る。そして最後に、パルス発生器モジュール３８は走査室インタフェイス回路４６に接続されており、走査室インタフェイス回路４６は、患者及び磁石系の状態に関連した様々なセンサから信号を受け取る。走査室インタフェイス回路４６を介して、患者位置調節システム４８もまた走査に望ましい位置へ患者を移動させるための命令を受け取る。
【００１８】
パルス発生器モジュール３８によって発生される勾配波形は、Ｇｘ増幅器とＧｙ増幅器とＧｚ増幅器とを有する勾配増幅器システム４２に印加される。各々の勾配増幅器は、全体的に参照番号５０と表記されているアセンブリ内の対応する勾配コイルを励起して、取得された信号を位置エンコードするのに用いられる磁場勾配を発生する。勾配コイル・アセンブリ５０は、分極用磁石５４と全身型ＲＦコイル５６とを含んでいる磁石アセンブリ５２の一部を形成している。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８がパルスを発生し、これらのパルスは、ＲＦ増幅器６０によって増幅されて、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ６２によってＲＦコイル５６に結合される。この結果として、患者の体内の励起された核によって発生される信号は、同じＲＦコイル５６によって検知されて、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合され得る。増幅されたＮＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部において復調され、フィルタ処理されて、ディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号によって制御されて、送信モード時にはＲＦ増幅器６０をコイル５６に電気的に接続し、受信モード時には前置増幅器６４を接続する。送信／受信スイッチ６２はまた、送信モード又は受信モードのいずれの場合にも、分離型ＲＦコイル（例えば表面コイル）を用いることを可能にする。
【００１９】
ＲＦコイル５６によって検知されたＮＭＲ信号は、送受信器モジュール５８によってディジタル化されて、システム制御部３２内のメモリ・モジュール６６へ転送される。走査が完了したときには、生のｋ空間データ・アレイがメモリ・モジュール６６内に取得されている。後に詳述するように、この生のｋ空間データを、再構成される各々の画像毎に別個のｋ空間データ・アレイとして再配列して、これらのアレイの各々がアレイ・プロセッサ６８に入力されると、アレイ・プロセッサ６８が動作して、データを画像データ・アレイへフーリエ変換する。この画像データはシリアル・リンク３４を介してコンピュータ・システム２０へ伝送されて、ここでディスク・メモリ２８に記憶される。操作者コンソール１２から受信された命令に応じて、この画像データをテープ・ドライブ３０に保管してもよいし、又は画像プロセッサ２２によって更に処理して操作者コンソール１２へ伝送して、表示器１６に表示してもよい。
【００２０】
本発明は、上で参照したＮＭＲシステム、又はＭＲ画像を得るための任意の類似システム若しくは同等システムと共に用いるのに適した方法及びシステムを含んでいる。
【００２１】
ここで図２を参照すると、本発明によるパルス又は取得シーケンスが示されている。図示のように、このシーケンスはＥＣＧ信号７０に合わせてゲート制御されている。後述するように、Ｒ−Ｒ区間内に取得され得るスライス位置の数を多数に維持するためには、予備飽和ＲＦパルスはスライス選択性でなければならず、且つ好ましくは取得をインタリーブさせる。インタリーブには２つの形式が存在する。第１の形式は、図２に示すようにプレパレーション・パルス（ＰＲＥＰ）とデータ取得（ＡＣＱ）とのインタリーブ（すなわち、ＰＲＥＰ，ＡＣＱ，ＰＲＥＰ，ＡＣＱ，...）である。第２の形式は、１つおきのスライス、又は２つおきのスライス、又は他のこのような何らかのバリエーションでスライスからデータを取得する場合のようなスライス取得のインタリーブを含んでおり、これについては後に詳述する。以後、「インタリーブ」という用語は後者の定義に限定する。
【００２２】
図２に示すように、各々のＲＦ（ＰＲＥＰ）パルス７２、７４及び７６は時刻ｔ1 、ｔ3 及びｔ5 にそれぞれ生じており、続いて、それぞれ時刻ｔ2 、ｔ4 及びｔ6 にＭＲデータ取得７８、８０及び８２が行なわれる。各々のＰＲＥＰパルスは位相分散（ディフェーズ）用勾配又はスポイル用勾配を含んでいることを理解されたい。図３に最もわかりやすく示されているように、各回のデータ取得９０はＲＦ飽和パルスに続いて行なわれるが、相対的に長いＴＩ時間を達成するために切り目付きＲＦ飽和パルスを用いている。図３では、飽和パルス７２、７４及び７６のプロファイルが複数のスライス位置８４に関して空間的に示されている。飽和パルス７２〜７６の各々が１対の通過帯８８の間に停止帯８６を有しており、走査される次のスライス位置のスピンがパルスの停止帯内に位置付けられて当該ＲＦ飽和パルスによる影響を受けないようにしている。しかしながら、通過帯８８内のスピンは実効的に飽和し、従来のＲＦ励起パルスと反対になっている。当座のスライス内のスピンの磁化は摂動を受けず、このスライス位置の外部に位置するスピンのみがこの飽和パルスを受ける。次のスライスの画像取得は、次の切り目付きＲＦパルスが送信された後まで開始しない。次のスライスのスピンは、時間ＴＩ（図２）で回復し、この時間は画像取得セグメントの時間と同等になっている。
【００２３】
本発明は、停止帯８６（図３）の寸法によって画定されるスライス厚の外部の広い容積にわたる血液の飽和を提供しながら、予備飽和ＲＦパルスのインタリーブを行なうことを目指している。これらの利点により、最大ダイナミック・レンジを有するコントラスト強調を得るために予備飽和ＲＦパルスに９０°のフリップ角を用いることが可能になり、また、縦磁化がゼロであるような状態からＴＩ時間によって画定される固定された時間にわたって磁化が回復することが可能になるので、不整脈又は患者の心拍数のその他の変動の影響が最小化される。
【００２４】
各々の所与のスライスは、先行するスライスの取得の前にプレパレーションされるので、シーケンス内の最初のスライスは特殊な例に相当する。最初の段階の最初のスライスはプレパレーションを有さない。図３の例では、図３はシーケンスの中央部におけるシーケンスの一部を示していることを理解していただきたいが、スライスｎ−１が画像形成の最初の段階における最初のシーケンスであったならば、このスライスは対応するプレパレーション・パルスを有さない。しかしながら、最初のスライスの以降の段階は、前の段階の最後のスライスに先行していた飽和パルスによってプレパレーションされている。すなわち、段階２のスライス１は、段階１の最後のスライスに先行するプレパレーション・パルスによって飽和する。結果的に、最初のスライスのプレパレーションと取得との間の時間は、ＥＣＧトリガに跨がっていなければならない。従って、最初のスライスのＴＩは、他のスライスのＴＩよりも長く、また、特定の心拍のＲ−Ｒ区間に依存して可変となる。
【００２５】
図３に示すような９０°のフリップ角を有する切り目付き飽和パルスを用いると、正味の縦磁化がゼロになる。その結果、関心のあるスライス位置には低強度信号を有する周囲血液のみが流入する。換言すれば、通過帯８８は、取得９０が血液プール抑制を伴って行なわれるように各々のスライスの前後の血液を遮蔽している。
【００２６】
図３に示すプレパレーション方式では、スライスｎは、スライスｎ−１の時刻ｔ2 でのＥＰＩ取得９０に先行する時刻ｔ1 でのプレパレーション・パルス７２によって飽和させられている。次に、スライスｎは、スライスｎの時刻ｔ4 での取得９０の直前の時刻ｔ3 でのプレパレーション・パルス７４による影響は受けない。従って、各々のスライスのプレパレーションと、該スライスの取得との間の時間は実効的なＴＩとなる。この例では、ＴＩはｔ4 −ｔ1 である。好適実施例では、スライスは連続的に取得されるのではなくインタリーブ態様で取得されて、読み出しにおいて飽和と飽和との間に生ずる可能性のある心拍運動を補償するような相対的に広い切り目すなわち停止帯８６を可能にしている。尚、スライスは、インタリーブしているスライスの実際の時間的順序を反映するようにラベル付けされる。
【００２７】
好適実施例では、切り目８６の幅は利用者が選択可能なパラメータであり、入力装置１３（図１）を介して入力され得る。理想的には、切り目８６（図３）の幅は、求められている画像スライス厚よりも大きくすべきである。切り目８６の両側の通過帯８８は、好適実施例では、切り目８６の幅の約５倍に固定される。この理由は、スライスがインタリーブしている（すなわち次の順序で取得される：１，３，５，７，２，４，６）場合には、スライス７の取得とスライス２の取得との間にはスライス５つ分の厚みの間隔が存在するからである。但し一般的には、厚みの必要条件は、通過帯がカレントのスライスと次のスライスとの間の距離を網羅するような十分な広さとなるようにする。選択される容積の全体幅は典型的には、１５０ｍｍよりも大きいので、ＲＦパルスは、持続時間を１５ミリ秒とし、低いスライス選択勾配の存在下で発生される。次いで、勾配クラッシャを用いて、結果として生ずる横磁化を位相分散させる。プレパレーション・シーケンスの全持続時間は約１８ミリ秒であり、１０ミリ秒の回復時間を従えた５ミリ秒のＲＦパルスを含む同等の従来の反転回復パルス・シーケンス・セグメントのプレパレーション・シーケンスと近似的に同じ長さとなる。
【００２８】
緊張状態及び安静状態の両方の下で、ＦＡＳＴＣＡＲＤ−ＥＴ（登録商標）パルス・シーケンス（短エコー・トレイン長、エコー・プラナ・イメージング読み出しによる高速セグメント式ｋ空間グラディエント・エコー取得）を用いて一連の患者に対して心筋灌流試験を行なった。このとき次のパラメータを用いた：ＥＣＧトリガ制御を行なう、ＴＲ５．６ミリ秒、ＴＥ１．３ミリ秒、フリップ角２５°、エコー・トレイン長（ＥＴＬ）４、ＦＯＶ３６×２７ｃｍ、スライス厚１０ｍｍ、０ｍｍ〜２ｍｍ間隔、２心拍で取得されるスライス７つ、帯域幅±１２５ｋＨｚ、マトリクス１２８×１２８（９６のｋｙ線）、切り目幅１５ｍｍ（スライス厚の１．５倍）、飽和スラブ全幅１６５ｍｍ、及び造影剤０．１ｍｍｏｌ／ｋｇのＧｄ。各々の画像について１３６ミリ秒に等しい取得時間を用いるとＴＩは１６５ミリ秒となった。ＦＡＳＴＣＡＲＤ−ＥＴ（登録商標）は、ゼネラル・エレクトリック社（General Electric Company）の登録商標である。
【００２９】
心拍当たり３つ〜４つのスライスの取得は、選択された画像形成パラメータ及び分当たり約１００未満の心拍数について特定のものであることを特記しておく。より一般的には、この新規のシーケンスは、従来の灌流手法と異なってＴ1 緩和用のシーケンスに無駄な時間が加わらないため、画像形成パラメータ及び心拍数に拘わらず取得可能なスライスの数を最大化する。
【００３０】
図４は、現状の灌流シーケンス１００と、本発明の修正されたシーケンス１０２によって取得されたものとの間の様々な患者についてのピーク強調の差を示している。従来の灌流シーケンス１００では、平均ピーク強調は９２％であって±２７％のばらつきを有し、本発明のシーケンス１０２では、平均ピーク強調は２３５％であって３１％のばらつきを有していた。
【００３１】
図５は、従来の灌流シーケンス１０４及び本発明のシーケンス１０６についての時間−強度曲線を示している。本発明のシーケンス１０６は、２５°対１２°等といった相対的に大きい励起フリップ角を用いた場合でも、従来のシーケンス１０４よりも低いベースライン信号を示すと共に、広いダイナミック・レンジを示している。
【００３２】
図６及び図７は、心筋灌流ＭＲＩの実際の結果を示している。図６は、本発明の灌流シーケンスによって取得された患者の同じ名目スライス位置の緊張時の画像を示している。図７は、安静時の画像の同じ名目スライス位置を示している。画像は、ＳＮＲ及びコントラストにおいて実質的な改善を示しており、灌流欠落をよりよく視覚化することを可能にしている。灌流欠落の領域は、緊張時の画像においては心筋の左心室の下部に位置する暗い円弧によって示されており、緊張状態での血流の不足を示している。安静時の画像には同様の暗い点は存在しておらず、組織が依然として活動していることを示しており、２つの画像の間の大幅なコントラストから、医師に対して欠落の特定位置が明瞭に示される。
【００３３】
本発明によるインタリーブ式切り目付きプレパレーション・パルスの利用は、灌流ＭＲＩの必要条件を満たすのに理想的である。９０°の飽和角は、不整脈に対する不感性を提供すると共に、よりよいＴ1 加重の展開を可能にする。飽和パルスの実効的なインタリーブは、大幅に長い緩和時間ＴＩを可能にする。これらの効果が組み合わさって、血液プール抑制を提供しながら、スライス網羅範囲は犠牲にせずに画像ＳＮＲ及びコントラストを実質的に改善する。相対的に大きい励起フリップ角を用いれば、相対的に長いＴＩによって利用可能となる縦磁化が大きくなるので、ＳＮＲの更なる改善が達成される。従って、フリップ角を約１２°から２５°に増大させることができ、且つ造影剤濃度を０．１５ｍｍｏｌ／ｋｇから０．１ｍｍｏｌ／ｋｇに減少させることができる。但し、フリップ角を過度に増大させると、極めて変化し易いｋ空間加重を有する不安定状態が生じる可能性があり、取得の点拡がり関数におけるサイド・ローブの振幅が増大し得る。すると、ゴースト・アーティファクト及び画像ぼけアーティファクトが増大する影響がある。
【００３４】
従って、本発明は、ＭＲデータを取得したいスライス位置（ｎ）の容積を選択する工程と、次いで、選択されたスライス位置の容積内に一連の切り目付きＲＦ飽和パルスを送信する工程とを有するＭＲデータを取得する方法を含んでいる。本発明は次に、切り目付きＲＦ飽和パルスの停止帯に位置するスライス位置についてのＭＲデータを取得する工程を含んでいる。送信する工程は、一連の切り目付きＲＦ飽和パルスが送信されるように少なくとも１つおきのスライス位置毎に繰り返され、ＭＲデータを取得する工程は、各々の段階すなわち過程で１つおきのスライス位置からデータを取得するように取得をインタリーブさせているものとして更に定義される。切り目付きＲＦ飽和パルスは、ＲＦ飽和パルスの送信の直後にＭＲデータを取得したいスライス位置を除いて、選択された容積内の全てのスライス位置を飽和させるように設計されている。好ましくは、切り目付きＲＦ飽和パルスは、不整脈及び心拍数の変動によって生ずる信号強度の変化を最小化するように９０°とする。一連の送信及び取得インタリーブによって、スライス位置の数を最大化しながらＴＩ時間はより長くなる。
【００３５】
好ましくは、切り目付きＲＦ飽和パルスの停止帯の幅は、スライス位置厚の幅よりも大きく、切り目付きＲＦ飽和パルスの幅は、利用者が選択可能なパラメータである。切り目付きＲＦパルスの通過帯は、ＭＲデータを時間的に次に直ちに取得したいスライス位置を除き、選択された容積内の実質的に全てのスライス位置の容積を飽和させる。切り目付きＲＦ飽和パルスの通過帯は、停止帯の幅の少なくとも５倍の幅を有し、一連の切り目付きＲＦ飽和パルスは、実効的な心筋灌流ＭＲ画像形成のために選択されたスライス位置の容積内の全ての血液を実質的に飽和させる。
【００３６】
本発明はまた、相対的に長い緩和時間（ＴＩ）によりＭＲデータを取得する方法を含んでおり、この方法は、ＭＲデータを取得したい関心容積内のスライスの数を画定する工程と、次のスライスと、カレントのスライスを除く関心容積内の全ての周囲組織とを飽和させるように設計されている切り目付きＲＦ飽和パルスを送信する工程と、次いで、カレントのスライスからＭＲデータを取得する工程とを含んでいる。切り目付きＲＦ飽和パルスの送信及びＭＲデータの取得は、次のスライスがカレントのスライスになり且つ他のスライスが次のスライスになるようにして関心容積の各々のスライスについて繰り返され、カレントのスライスが直前のＲＦ飽和パルスによる影響を受けないようにし、これにより、ＴＩを延長する。
【００３７】
本発明はまた、灌流研究においてＳＮＲ及びコントラストを増大させてＭＲ画像を取得するＭＲＩ装置を含んでおり、この装置は、分極磁場を印加する磁石のボアの周りに配置されている複数の勾配コイルと、パルス制御モジュールによって制御されてＭＲ画像を取得するようにＲＦコイル・アセンブリへＲＦ信号を送信するＲＦ変調器を含むＲＦ送受信器システムとを有するＭＲＩシステムを含んでいる。このＭＲＩ装置は、ＭＲＩシステムを周期的に起動して、時系列のＭＲ画像を取得するコンピュータ・プログラムを含んでいる。コンピュータは、ＭＲデータを取得したい一群のスライス位置を含む容積を選択し、選択されたスライス位置の容積内に、１対の通過帯の間に停止帯を有する切り目付きＲＦ飽和パルスを送信し、切り目付きＲＦ飽和パルスの停止帯区域においてＭＲデータを取得するようにプログラムされている。このシステムは、再構成されるＭＲ画像が、切り目付きＲＦ飽和パルスを用いずに取得されたＭＲ画像よりも増大したＳＮＲ及び増大した画像コントラストを有するように、取得されたＭＲデータを用いてＭＲ画像を再構成するように設計されている。
【００３８】
本発明はまた、ＭＲＩ装置と共に用いられるコンピュータ・システムを含んでおり、このコンピュータ・システムは、ＭＲデータを取得したい一群のスライス位置を含む容積を選択し、選択されたスライス位置の容積内に、１対の通過帯の間に停止帯を有する切り目付きＲＦ飽和パルスを送信し、切り目付きＲＦ飽和パルスの停止帯区域のＭＲデータを取得するようにプログラムされているコンピュータ・プログラムを搭載したコンピュータ読み込み可能な記憶媒体によりプログラムされているコンピュータを有している。
【００３９】
心拍運動は、２つのスライス選択動作（すなわちプレパレーション動作及び取得動作）が非連続的に実行される場合には常に問題となるが、この影響を最小化することができる。心拍運動に対する不感性の度合いは、本発明の飽和パルスの切り目の幅によって決定される。この幅は、停止帯内の所望のスライスの幾分かの運動を許容するのには十分に広いが、後続のスライスが停止帯内に入って完全な飽和を妨げるほどには広くならないように選択すべきである。最適な選択は、各々の切り目が前の切り目に連続するようにするものである。
【００４０】
好適実施例によって本発明を記載したが、特に記載のない限り、均等構成、代替構成及び改変が可能であり、特許請求の範囲内に含まれているものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明と共に用いられるＮＭＲイメージング・システムの概略ブロック図である。
【図２】本発明によるパルス−取得シーケンス図である。
【図３】図２のパルス−取得シーケンスの空間的な関係図である。
【図４】患者の研究事例対ピーク・コントラスト強調を示すグラフである。
【図５】本発明の時間−強度曲線を従来の手法に対して示すグラフである。
【図６】本発明の具現化形態である緊張時の画像の電子写真である。
【図７】本発明の具現化形態である安静時の画像の電子写真である。
【符号の説明】
１０  ＭＲＩシステム
１２  操作者コンソール
１３  キーボード
１４  制御パネル
１６  表示器
１８  リンク
２０ａ、３２ａ  バックプレーン
２８  ディスク記憶装置
３０  テープ・ドライブ
３４  高速シリアル・リンク
４０  シリアル・リンク
５０  勾配コイル・アセンブリ
５２  磁石アセンブリ
５４  分極用磁石
５６  全身型ＲＦコイル
８４  スライス位置
８６  停止帯
８８  通過帯
９０  データ取得
１００、１０４  従来の灌流シーケンス
１０２、１０６  本発明の修正されたシーケンス
【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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