(57)【要約】【課題】  横緩和時間Ｔ２＊とＴ２を測定できる範囲を拡大すると共に、測定精度を向上させつつ測定時間を短縮する。【解決手段】  ＭＲＩデータ収集方法では、ソレノイド磁石の中に３軸方向の傾斜磁場を発生するソレノイドコイル及び高周波パルス照射コイルと信号受信コイルを設けた磁気共鳴画像測定装置において、傾斜磁場を発生するソレノイドコイルによりスライス選択傾斜磁場を印加しながら、高周波パルス照射コイルにより90°パルスを照射する。次に、位相エンコード傾斜磁場を印加した後、スピンエコー時間をTESEであらわすとき、90°パルス照射よりTESE／２時間の後に180°パルスを照射する。次に、強さ−Ｇｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ／２時間印加した後、さらに周波数エンコード傾斜磁場を反転して、強さＧｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴGr時間印加しながらエコーを収集する。このデータ収集を所定回数繰返す。さらに、前回の180°パルスの照射時からTESE時間の後に180°パルスを照射することを繰返す。【選択図】図４
2005185296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド磁石の中に３軸方向の傾斜磁場を発生するソレノイドコイル及び高周波パルス照射コイルと信号受信コイルを設けた磁気共鳴画像測定装置において、
傾斜磁場を発生するソレノイドコイルによりスライス選択傾斜磁場を印加しながら、高周波パルス照射コイルにより90°パルスを照射し、
次に、位相エンコード傾斜磁場を印加した後、スピンエコー時間をTESEであらわすとき、90°パルス照射よりTESE／２時間の後に180°パルスを照射し、
次に、強さ−Ｇｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ／２時間印加した後、さらに周波数エンコード傾斜磁場を反転して、強さＧｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴGr時間印加しながらエコーを収集し、このデータ収集を所定回数繰返し、
前回の180°パルスの照射時からTESE時間の後に180°パルスを照射することを繰返す
ＭＲＩデータ収集方法。
【請求項２】
90°パルスを照射する際に印加するスライス選択傾斜磁場を変化してデータ収集を繰返すことを特徴とする請求項１に記載されたＭＲＩデータ収集方法。
【請求項３】
ソレノイド磁石の中に３軸方向の傾斜磁場を発生するソレノイドコイル及び高周波パルス照射コイルと信号受信コイルを設けた磁気共鳴画像測定装置において、
傾斜磁場を発生するソレノイドコイルによりスライス選択傾斜磁場を印加しながら、高周波パルス照射コイルにより90°パルスを照射するステップと、
次に、位相エンコード傾斜磁場を印加した後、スピンエコー時間をTESEであらわすとき、90°パルス照射よりTESE／２時間の後に180°パルスを照射するステップと、
次に、強さ−Ｇｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ／２時間印加した後、さらに周波数エンコード傾斜磁場を反転して、強さＧｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴGr時間印加しながらエコーを収集し、このデータ収集を所定回数繰返すステップと、
前回の180°パルスの照射時からTESE時間の後に180°パルスを照射することを繰返すステップと
をコンピュータに実行させるためのＭＲＩデータ収集プログラム。
【請求項４】
さらに、90°パルスを照射する際に印加するスライス選択傾斜磁場を変化してデータ収集を繰返すステップを備えることを特徴とする請求項３に記載されたＭＲＩデータ収集プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像法（MRI）を用いた横緩和時間測定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脳組織の酸素摂取率（OEF）は動脈血中の酸素のうち脳組織に取り込まれた酸素の割合であり、脳血管障害患者の病態の把握に使われる。正常人の脳組織は動脈血中の酸素の約４０%を摂取する。つまり、OEFは約４０％である。脳に血液を供給する動脈の狭窄や閉塞により血流供給が減少しているがまだ脳組織が生きている状態では、OEFの上昇により脳組織への酸素供給が保たれている。このような状態は脳梗塞を発症する危険性が高い。
【０００３】
OEFはポジトロン放射断層撮影（PET）により画像診断が可能であるが、検査費用が高額であり、動脈注射を行うなど侵襲的であり、このため、正常人に対するスクリーニングには使用されない。一方、MRI検査はPET検査に比べ検査費用が安価で非侵襲的なので、スクリーニングに使用可能であると考えられる。また、現在のところMRI装置はPET装置に比べ普及率が高い。
【０００４】
MRIによるOEF測定の原理は次の通りである。酸素は血液中のヘモグロビンに結合して脳組織に運ばれる。動脈血中ではほぼ100%のヘモグロビンに酸素が結合している。酸素が結合したヘモグロビンはオキシヘモグロビンと呼ばれる。毛細血管で脳組織に酸素が摂取されると、酸素が結合していないヘモグロビン（デオキシヘモグロビン）が生成する。したがって、静脈血中での全ヘモグロビンに対するデオキシヘモグロビンの割合（Y）はOEFにほぼ等しい。デオキシヘモグロビンは周囲に強い磁場を作ることにより、脳組織の横緩和時間に影響を与え、Yが大きくなると横緩和時間は短くなることが知られている。したがって、横緩和時間の定量的測定によりYおよびOEFを推定することが出来ると考えられる。
【０００５】
ただし、横緩和時間はデオキシヘモグロビン以外の影響も含む（図１）。横緩和時間の中で、脳組織の性質により決まる成分はＴ２と呼ばれる。例えば、水分の多い組織は長いＴ２を持つ。Ｔ２にデオキシヘモグロビンや主磁場不均一の効果が加わったものはＴ２＊と呼ばれる。血流が不足した部分ではOEFおよびYは上昇しＴ２＊を小さくするように作用するが、血流低下に伴い脳浮腫(水を含む)が発生したような場合は、Ｔ２の増加のためＴ２＊が逆に大きくなることがある。したがって、Ｔ２＊とＴ２の両方を測定し、主磁場不均一の効果を見積もることが出来れば、OEFを正しく評価することが出来る。主磁場不均一の見積り法としては、非特許文献１で報告されているような方法がある。
【０００６】
MRI検査では、ラジオ波（RF）パルスを体に照射し、それによる体内の水の応答信号を検出する。信号強度は時間が経つにつれて指数関数的に減衰する。減衰にかかる時間が横緩和時間である。スピンエコー法（SE）による測定ではＴ２が測定され、グラジエントエコー法（GRE）による測定ではＴ２＊が観測される。それぞれの方法において、RFパルス照射からデータ収集までの時間(TE)をいろいろ変えてMR画像を撮影し、TEに対する信号強度の変化に指数関数を最小自乗計算によって当てはめることでＴ２＊とＴ２が決定される。
【０００７】
上記の方法では、時間TEを変えた撮影をスピンエコー法(SE)とグラジエントエコー法(GRE)のそれぞれについて繰り返さなくてはならず、少なくとも３０分以上の検査時間が必要となる。検査時間を短縮した方法として、SEとGREを組み合わせたマルチエコー・グラジエントエコー・スピンエコー法（MEGESE）があり（図２）、これにより検査時間は約１０分に短縮される（非特許文献２）。MEGESEではTEを約５ミリ秒間隔で変えた２１個の画像を収集する。図２に示すように、Ｔ２は、測定の始点と終点の２点の間を結ぶ直線の傾きの逆数となり、Ｔ２＊は、データ後半部分の傾きの逆数になる。
【０００８】
【非特許文献１】Hongyu An and Weili Lin, Cerebral oxygen extraction fraction and cerebral venous blood volume measurements using MRI: Effects of magnetic field variation. Magn Reson Med 47:958-66 (2002).
【非特許文献２】Hongyu An and Weili Lin, Quantitative measurements of cerebral blood oxygen saturation using magnetic resonance imaging. J Cereb Blood Flow Metab 20:1225-36 (2000).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
脳組織の酸素摂取率（OEF）の定量診断において、マルチエコー・グラジエントエコー・スピンエコー法（MEGESE）により得られるMRI画像は、脳組織との磁化率差が大きい空気などに接する部分（前頭葉など）での画像の歪み（磁化率アーチファクト）が大きい。そのため、前頭葉のような部分の測定は困難である。また、図２に示されるように、Ｔ２＊はせいぜい１０個、Ｔ２は２個のデータから決定されるので、測定精度が低い。
【００１０】
この発明の目的は、横緩和時間Ｔ２＊とＴ２を測定できる範囲を拡大すると共に、測定精度を向上させつつ脳組織の酸素摂取率などの測定時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るＭＲＩデータ収集方法では、ソレノイド磁石の中に３軸方向の傾斜磁場を発生するソレノイドコイル及び高周波パルス照射コイルと信号受信コイルを設けた磁気共鳴画像測定装置において、傾斜磁場を発生するソレノイドコイルによりスライス選択傾斜磁場を印加しながら、高周波パルス照射コイルにより90°パルスを照射する。次に、位相エンコード傾斜磁場を印加した後、スピンエコー時間をTESEであらわすとき、90°パルス照射よりTESE／２時間の後に180°パルスを照射する。次に、強さ−Ｇｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ／２時間印加した後、さらに周波数エンコード傾斜磁場を反転して、強さＧｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴGr時間印加しながらエコーを収集する。このデータ収集を所定回数繰返す。さらに、前回の180°パルスの照射時からTESE時間の後に180°パルスを照射することを繰返す。スピンエコー画像を多数収集して横緩和時間のデータ解析に使用する。好ましくは、90°パルスを照射する際に印加するスライス選択傾斜磁場を変化してデータ収集を繰返す。
【００１２】
本発明に係るＭＲＩデータ収集プログラムは、ソレノイド磁石の中に３軸方向の傾斜磁場を発生するソレノイドコイル及び高周波パルス照射コイルと信号受信コイルを設けた磁気共鳴画像測定装置において、傾斜磁場を発生するソレノイドコイルによりスライス選択傾斜磁場を印加しながら、高周波パルス照射コイルにより90°パルスを照射するステップと、次に、位相エンコード傾斜磁場を印加した後、スピンエコー時間をTESEであらわすとき、90°パルス照射よりTESE／２時間の後に180°パルスを照射するステップと、次に、強さ−Ｇｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ／２時間印加した後、さらに周波数エンコード傾斜磁場を反転して、強さＧｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴGr時間印加しながらエコーを収集し、このデータ収集を所定回数繰返すステップと、前回の180°パルスの照射時からTESE時間の後に180°パルスを照射することを繰返すステップとをコンピュータに実行させるためのＭＲＩデータ収集プログラムである。好ましくは、このプログラムは、さらに、90°パルスを照射する際に印加するスライス選択傾斜磁場を変化してデータ収集を繰返すステップを備える。
【発明の効果】
【００１３】
磁化率アーチファクトの影響を少なくすることによりＴ２＊とＴ２を測定できる範囲を拡大できる。また、測定データ数を増やせるので測定精度を向上できる。また、Ｔ２＊とＴ２を同時に測定することで測定時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
【００１５】
図３は、ＭＲＩ測定装置の構成を図式的に示す。被験者が寝るベッド１の側にソレノイド磁石２がその軸を水平にして位置される。ソレノイド磁石２の中には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の傾斜コイル３，４，５が設けられる。ｚ軸はソレノイド磁石２内で発生される磁場の方向である。そして、ソレノイド磁石２の中央に、ＲＦ照射コイル及び信号受信コイル６が配置される。ＲＦ照射コイルには、照射用高周波発生回路１０から高周波が供給される。信号受信コイルにより検出された信号は高周波信号増幅回路１１で増幅され、その値がコンピュータ１２により収集される。照射用高周波発生回路１０と高周波信号増幅回路１１は従来のＭＲＩ測定装置と同様の構成を備えたものであり、詳細な説明を省略する。コンピュータ１２は、ＭＲＩ測定装置全体の動作を制御すると共に、収集データの処理を行う。コンピュータ１２は通常のコンピュータと同様の構成を備え、ＭＲＩ検査プログラムを含む各種プログラムやデータを記憶するＲＡＭ、ハードディスク装置などの記憶装置、外部との信号の入出力を行う入出力インタフェースおよび全体を制御するＣＰＵを含む。なお、スイッチ１３は、ＲＦ照射コイル及び信号受信コイル６と、照射用高周波発生回路１０及び高周波信号増幅回路１１の間の接続を切替える。なお、ＭＲＩ測定におけるスライス選択傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場および位相エンコード傾斜磁場とｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の傾斜磁場との関連について説明すると、撮像断面（スライス）がｚ軸（図3）に垂直な平面の場合は、スライス選択傾斜磁場はｚ軸傾斜磁場に対応し、周波数エンコード傾斜磁場および位相エンコード傾斜磁場はｘ軸傾斜磁場およびｙ軸傾斜磁場に対応するが、スライスがそれ以外の方向を向いている場合は、スライス選択傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場および位相エンコード傾斜磁場は、ｘ軸傾斜磁場、ｙ軸傾斜磁場およびｚ軸傾斜磁場の組み合わせにより表現される。以下では、このＭＲＩ測定装置は、被験者の脳組織の酸素摂取率の測定に用いられるが、他の用途にも使用できる。たとえば、脳血流の測定データから酸素代謝を求めることもできる。
【００１６】
磁気共鳴を用いた脳組織の酸素摂取率（OEF）の定量診断のため、脳組織の性質により決まる横緩和時間Ｔ２と全体の横緩和時間Ｔ２＊がＭＲＩ測定装置により以下のように測定される。
【００１７】
スピンエコー法において、スピンエコー時間をＴＥＳＥとすると、90°パルス照射のＴＥＳＥ／２後に180°パルスを照射した場合、90°パルス照射からＴＥＳＥ後に得られる画像（スピンエコー画像）は磁化率アーチファクトが少ない。しかし、図２に示したように、マルチエコー・グラジエントエコー・スピンエコー法（MEGESE）ではこの画像は使用せず、ＴＥＳＥではないＴＥでの画像（磁化率アーチファクトが生じ易い）からＴ２＊とＴ２を計算するので、空気の影響により主磁場不均一の影響を受けやすいという問題があり、また、前頭葉などでの測定には使用できないという問題があった。
【００１８】
本発明では、図４に示すように、90°パルス照射後に、180°パルスを繰り返し照射し、スピンエコー画像を多数収集してデータ解析に使用する。これにより、前頭葉などでの測定が可能となる。図４に示す１つの測定例では、90°パルス照射のＴＥＳＥ／２経過した後に、１番目の180°パルスを照射し、その後、ＴＥＳＥ間隔で180°パルスを繰り返し照射する。これによりＴＥＳＥ間隔でスピンエコー画像が得られる。図４の下側に、スピンエコー画像の強度をＴＥに対して対数プロットして示している。各信号強度は、信号（エコー）に対応した位置に描かれている。信号強度の対数の回帰直線の傾きがＴ２の逆数になる（図４の（１））。さらに、MEGESEよりも多くの画像からＴ２を決めるのでＴ２の測定精度が上がる。また、前頭葉以外の部分でのＴ２測定にも有効である。
【００１９】
MEGESEでは周波数エンコード傾斜磁場の繰り返し間隔は約５ミリ秒であるが、間隔を短くすると、スピンエコー画像以外の画像の収集枚数を増やすことが出来る。例えば１ミリ秒に短縮すると約６倍の画像が得られるようになる。Ｔ２＊計算に使用される画像の枚数が増えるので、Ｔ２＊の測定精度も上がる（図４の（２））。
【００２０】
また、Ｔ２＊とＴ２の同時測定により検査時間が短縮でき、約１０分間で全脳にわたる測定が可能となる。
【００２１】
図５は、コンピュータ１２のＣＰＵによるＭＲＩ検査プログラムのフローチャートである。まず、ＭＲＩ検査のための準備を行う。ここで、被験者をベッドに寝かせる（Ｓ１０）。次に、検査者による入力に基づいてＭＲＩ測定装置の各種の値を設定する。ここで、撮影視野（Ｌｒ＊Ｌｐ(cm))、撮影視野における画素数（Ｎｒ＊Ｎｐ(ピクセル)）、スライス厚Ｓｔ(mm)、１８０°パルス照射回数Ｎ180、周波数エンコード傾斜磁場繰返し回数ＮＧｒおよびスピンエコー時間ＴＥＳＥを設定する（Ｓ１２〜２２）。次に、検査者による入力に基づき撮影位置を決定する（Ｓ２４）。図６は、撮像断面(スライス)における撮影視野と画素数をを示す。次に、Ｌｒより周波数エンコード傾斜磁場の強さＧｒ（ｍＴ／ｍ）を計算し（Ｓ２６）、Ｌｐより位相エンコード傾斜磁場の強さの変化量ΔＧｒ（ｍＴ／ｍ）を計算し（Ｓ２８）、Ｓｔよりスライス選択傾斜磁場の強さＧｓ（ｍＴ／ｍ）を計算する（Ｓ３０）。そして、撮影を行う（Ｓ３２）。撮影が終わると、被験者がベッドからおり（Ｓ３４）、検査が終了する。
【００２２】
図７は、撮影（図５、Ｓ３２）のフローチャートである。まず、位相エンコード傾斜磁場の強さをパラメータｉ（ｉ＝１，Ｎｐ）で設定する（Ｓ１００）。そして、ΔＧｒ＊（ｉ−Ｎｐ／２）を位相エンコード傾斜磁場の強さＧｐとする（Ｓ１０２）。ｉの初期値は１であり、１づつＮｐまで増加される。
【００２３】
次に、傾斜磁場コイル３，４，５により強さＧｓのスライス選択傾斜磁場を印加しながら、ＲＦ照射コイル６により９０°パルスを照射する（Ｓ１０４）。次に、傾斜磁場コイル３，４，５により強さＧｐの位相エンコード傾斜磁場を印加する（Ｓ１０６）。
【００２４】
次に、１８０°パルスを照射してスピンエコー信号データを収集する。まず、１８０°パルス照射のためのパラメータｊを設定する（ｊ＝１、Ｎ１８０）（Ｓ１０８）。パラメータｊの初期値は１であり、１８０°パルス照射回数Ｎ180まで１づつ増加される。１８０°パルス照射はＴＥＳＥ時間間隔で繰返す。
【００２５】
まず、前回のパルス照射からＴＥＳＥ／２時間の後に、傾斜磁場コイル３，４，５により強さＧｓのスライス選択傾斜磁場を印加しながら、ＲＦ照射コイル６により１８０°パルスを照射する（Ｓ１１０）。そして、周波数エンコード傾斜磁場の強さを−Ｇｒに設定し（Ｓ１１２）、傾斜磁場コイル３，４，５により強さ−Ｇｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ／２時間印加する（Ｓ１１４）。
【００２６】
次にデータ収集をするためのパラメータｋ（ｋ＝１、ＮＧｒ）を設定する。（Ｓ１１６）。ｋの初期値は１であり、周波数エンコード傾斜磁場繰返し回数ＮＧｒまで１づつ増加される。傾斜磁場コイル３，４，５により強さＧｒの周波数エンコード傾斜磁場をＴＧｒ時間印加しながら、信号受信コイルによりデータを収集する（Ｓ１２０）。データ収集が終了でなければ（Ｓ１２２）、ステップＳ１１６に戻り、データ収集を繰返す。
【００２７】
次に、１８０°パルス照射が終了でなければ（Ｓ１２４）、ステップＳ１０８に戻り、パラメータｊを増加して、ＲＦ照射コイル６による１８０°パルスの照射を繰返す。
次に、位相エンコードが終了でなければ（Ｓ１２６）、ステップＳ１００に戻り、パラメータｉを増加して次の位相エンコードをする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】横緩和時間Ｔ２＊と脳組織の性質による横緩和時間Ｔ２を示す図
【図２】マルチエコー・グラジエントエコー・スピンエコー法による測定を説明するための図
【図３】ＭＲＩ測定装置の概略を示す図
【図４】本発明による測定を説明するための図
【図５】コンピュータによるＭＲＩ検査プログラムのフローチャート
【図６】撮影断面を説明するための図
【図７】コンピュータによるＭＲＩ検査プログラムにおける撮影のフローチャート
【符号の説明】
【００２９】
２  ソレノイド磁石、    ３、４，５  ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の傾斜磁場コイル、    ６  ＲＦ照射コイル及び信号受信コイル、    １０  照射用高周波発生回路、    １１  高周波信号増幅回路、    １２  コンピュータ、    １３  スイッチ。
【図１】
2005185296.tif 000003
【図２】
2005185296.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005185296.tif 000008
【図７】
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