(57)【要約】【課題】高磁場ＭＲ撮像において画質を損なわずにＲＦ誘導電力を減少させる。【解決手段】初期ＲＦパルス（１１２）は、初期コントラスト保存相（１１０）にわたって一定で比較的大きいフリップ角を有するように設計されている。実効ＴＥ（１１４）の後に、初期コントラスト保存相（１１０）のＲＦパルス（１１２）のフリップ角よりも小さいフリップ角の限定された数のＲＦパルス（１２２）を有する下降傾斜相（１２０）を印加する。さらに、下降傾斜相（１２０）でのＲＦパルス（１２２）は、下降傾斜相（１２０）にわたって小さくなるフリップ角を有している。本手法は、誘導ＲＦ電力を大幅に低減しつつ、向上した分解能、並びに安定的なコントラスト及びＳＮＲを提供する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導ＲＦ電力を多相型フリップ角により低減するように設計されている磁気共鳴（ＭＲ）パルス・シーケンス（１００）であって、
当該初期コントラスト保存相（１１０）にわたって比較的一定である比較的大きいフリップ角の所定数のパルス（１１２）を有する初期コントラスト保存相（１１０）と、
該初期コントラスト保存相（１１０）における前記所定数のパルス（１１２）の前記フリップ角よりも小さく、経時的に小さくなるフリップ角の所定数のパルス（１２２）を有する下降傾斜相（１２０）と、
を備えた磁気共鳴パルス・シーケンス（１００）。
【請求項２】
当該パルス・シーケンス（１００）の少なくとも最初のパルス（１１２ａ）が、前記初期コントラスト保存相（１１０）において印加される前記フリップ角よりも大きいフリップ角を有して印加される、請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項３】
前記下降傾斜相（１２０）における前記所定数のパルス（１２２）の前記フリップ角は制御された態様で小さくなる、請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項４】
値が増大するフリップ角のパルス（１３２）を有する緩和延長相（１３０）をさらに含んでいる請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項５】
前記緩和延長相（１３０）における前記パルス（１３２）の前記フリップ角は所与の最大値を上回らないように設定される、請求項５に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項６】
一定値に設定されているフリップ角のパルス（１３２）を有する緩和延長相（１３０）をさらに含んでいる請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項７】
前記初期コントラスト保存相（１１０）における前記パルス（１１２）の前記フリップ角は、１５５°の最初の再収束パルス（１１２ａ）の後に１３０°に設定され、前記下降傾斜相（１２０）の前記フリップ角は約２０個のＲＦパルスにわたって１３０°から６０°まで単調に小さくなる、請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項８】
前記初期コントラスト保存相（１１０）は実効ＴＥ（１１４）の前に印加され、前記下降傾斜相（１２０）は前記実効ＴＥ（１１４）の後に印加される、請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項９】
前記下降傾斜相（１２０）の前記パルスは、ピーク電力及び平均電力を低減するように可変速度選択励起法により再成形される、請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【請求項１０】
前記下降傾斜相（１２０）の前記パルス（１２２）の前記フリップ角は、
一次関数、
アポダイゼーション窓関数、及び
単調関数
の少なくとも一つにより小さくなる、請求項１に記載のパルス・シーケンス（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）に関し、さらに具体的には、変調型パルス・シーケンスを用いた高磁場撮像でのＲＦによる誘導電力の低減の方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体組織のような物質が一様な磁場（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磁場の方向の周りを歳差運動する。物質すなわち組織が、ｘ−ｙ平面内に存在しラーモア周波数に近い周波数を有する磁場（励起磁場Ｂ１）にさらされると、整列後の正味の磁気モーメントすなわち「縦磁化」Ｍｚがｘ−ｙ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を生成することができる。励起磁場Ｂ１を停止させた後に、励起したスピンによって信号が発生され、この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は、磁場勾配（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が用いられる。典型的には、撮像される領域は、採用されている特定の局在化方法に応じてこれらの勾配が変化するような一連の独立した測定サイクルによって走査される。得られたＮＭＲ受信信号の組をディジタル化して処理し、多くの周知の再構成手法の一つを用いて画像を再構成する。
【０００４】
高磁場撮像は理論的には、低磁場強度での撮像に比べて信号対雑音比（ＳＮＲ）が大幅に向上するが、ピークＲＦ電力及び積分ＲＦ電力が磁場強度の関数として二次関数的に増大することにより撮像に負荷が掛かる。従って、１．５テスラを上回る磁場強度では、誘導ＲＦ電力がパルス・シーケンス設計における重要な制約となっている。すなわち、システムのピーク電力容量によって、所与のＲＦパルスを如何にコンパクトに作成できるかが制限される。さらに、患者に誘導される平均電力に対する制限によって、パルスをどれだけ高速に繰り返し可能であるかがさらに制限され、これにより、所与の時間量で如何に広い撮像範囲（カバレッジ）を達成できるかが制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高速スピン・エコー・シーケンスのような幾つかのパルス・シーケンスは、低磁場強度での規制電力制限で又はその近くで作用するように設計されているため、高磁場強度に用いるためには誘導ＲＦ電力の量を制限する努力が特に必要となる。具体的には、再収束に用いられる標準的な１８０°パルスを著しく制限しなければならず、これにより、高磁場撮像の利点が失われる場合がある。
【０００６】
ＲＦ電力を低減するための一般的なアプローチに、フリップ角を小さくして用いるもの、又はパルスを線形的に引き伸ばすものがある。
【０００７】
後者では、個々のパルスのエネルギは章動率（nutation rate）の自乗の積分に比例するので電力を低減するようにＲＦパルスを成形し直して、これにより、合計章動角度を保存しながら電力を低減する手段としてパルスを線形的に引き伸ばすことにより帯域幅を狭くする。しかしながら、エコー間隔が増大すると、緩和による変調も増大する。換言すると、ＲＦパルスを引き伸ばすとエコー間隔が長くなる可能性があるが、するとエコー・トレインを通じての緩和の効果が亢進することにより、画質が劣化する。
【０００８】
さらに先進的な解決法は可変速度選択励起（ＶＥＲＳＥ）と呼ばれている。この手法では、所与の章動、持続時間及び帯域幅を有するＲＦパルスを従来の手段（窓型ｓｉｎｃ又は最適化Shinnar-Le-Roux設計等）によって設計し、次いで、元のＲＦパルスの高振幅部分がパルスの低振幅部分とは異なる率で引き伸ばされるようにＲＦパルスを再成形する。再成形されたパルスは元のパルスよりも低いピーク電力及び合計電力を有する。しかしながら、この手法はオフ・レゾナンスに敏感であり、従ってオフ・レゾナンスが存在していると弱まった信号を発生してＳＮＲが低下するため、依然として画質の低下を蒙る。
【０００９】
高速スピン・エコー・シーケンスでの電力を低減するもう一つ方法は、再収束パルス・トレインの章動角を小さくするものである。１８０°よりも遥かに小さい章動角を用いてエコー・トレインを発生することができるが、発生される信号は発振して振幅が小さくなる。加えて、再収束フリップ角を小さくすると、Ｔ１コントラストとＴ２コントラストとが混合し、また全信号レベルが低下するスティミュレーティッド・エコー（stimulated echo）経路から信号が発生される。スティミュレーティッド・エコー信号とスピン・エコー信号とが混合すると信号の減衰が生じ、これによりＴ１依存性及びＴ２依存性を同程度に有する画像コントラストが生ずる。
【００１０】
小さいフリップ角の再収束トレインによって生ずる信号低下及び発振の問題は、最初の数個の再収束パルスのフリップ角を系統的に変化させることにより対処されている。かかる手法は、一定角度のトレインよりもかなり大きい信号を発生する擬似定常状態へのスピン系の効率的な移行を可能にする。また、パルス・トレインを通じてフリップ角を緩やかに変化させることにより、ｋ空間の異なる領域で受信される信号レベルを扱いながら擬似定常状態の条件を保ち得ることも実証されている。高いｋ空間ビューの取得でのフリップ角を大きくすることにより、緩和効果を軽減することができ、これにより分解能を高めることができる。低いｋ空間ビューの取得でのフリップ角を大きくすると、ＳＮＲを高めることができるが、ボケが増大する悪影響もある。
【００１１】
上述の手法の各々において、小さい角度の再収束フリップ角はスティミュレーティッド・エコー経路からの信号に大きく寄与して、これにより所与の実効エコー時間での画像コントラストを変化させる。
【００１２】
従って、信号、コントラスト及び分解能に悪影響を及ぼさずに、誘導ＲＦ電力を低下させながら高磁場強度において十分な撮像範囲を与えるという目標を達成することが可能な手法を提供できると有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述の欠点を克服するために多相型ＲＦパルス・フリップ角を組み入れた高磁場ＭＲ撮像でのＲＦ電力を低減する方法及び装置を提供する。
【００１４】
本発明の手法は、二つの相補的なアプローチを具現化することにより、高磁場強度でのＲＦ電力投与を減少させる。第一に、可変速度選択励起（variable-rate selective excitation：ＶＥＲＳＥ）法を用いて個々のＲＦパルス及びスライス選択勾配を再成形し、次いで、角度変調型再収束トレインを用いて再収束パルス・トレインのフリップ角をパルス間で変化させる。角度変調型再収束トレインは、Ｔ２コントラストを保存するためにｋ空間の中心をサンプリングする前に大フリップ角のパルスを用いる。次いで、ｋ空間の中心をサンプリングした後に小フリップ角を用いて電力を低減すると共に緩和を延長する。擬似定常状態を保つために大フリップ角の相と小フリップ角の相との間に滑らかな移行を設けることにより、信号を最大限にしてアーティファクトを誘発する発振を回避する。かかるパルス・シーケンスは、コントラストに影響を及ぼさず、且つＳＮＲは僅かしか低下させずに、誘導ＲＦ電力を７５％だけ低下させながら従来の手法よりも向上した分解能を与えることができる。
【００１５】
従って、本発明は、多相型フリップ角構成を有して誘導ＲＦ電力を低減するパルス・シーケンス設計を含んでいる。このパルス・シーケンスは初期コントラスト保存相を含んでおり、この相は当該初期コントラスト保存相にわたって比較的大きく比較的一定のフリップ角を有する所定数のパルスを含んでいる。次に、パルス・シーケンスは、初期コントラスト保存相のパルスのフリップ角よりも小さく、経時的に小さくなるフリップ角の所定数のパルスを有する下降傾斜相を含んでいる。
【００１６】
本発明はまた、高磁場ＭＲ撮像時に患者に誘導されるＲＦ電力を低減する方法を含んでいる。この方法は、最初のＴＥの前にＴ２コントラストを保存するために比較的大きいフリップ角を有する一組のＲＦパルスを印加する工程と、次いで最初のＴＥの後に、最初のＴＥの前に印加されたＲＦパルスのフリップ角よりも小さい変化型フリップ角を有する一組のＲＦパルスを印加する工程とを含んでいる。
【００１７】
本発明はまた、フリップ角を変調させることにより信号変化を補正する方法を含んでいる。
【００１８】
本発明のもう一つの観点では、ＭＲＩ装置を開示し、このＭＲＩ装置は、磁石のボアの周りに配置されて分極磁場を印加する複数の勾配コイルを有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムを含んでいる。ＭＲＩシステムはまた、ＲＦ送受信系と、ＲＦコイル・アセンブリへＲＦ信号を送信するようにパルス・モジュールによって制御されるＲＦスイッチとを含んでいる。ＭＲＩ装置はさらに、実効エコー時間に所望のＴ２強調コントラストを確立する一組の大章動ＲＦパルスを印加し、データを取得し、次いで大章動ＲＦパルスよりも小さい章動を有する限定された一組の再収束ＲＦパルスを印加するようにプログラムされているコンピュータを含んでいる。再収束ＲＦパルスの印加が完了すると、緩和を延長するように設計されているさらにもう一組のＲＦパルスを印加する。
【００１９】
本発明のその他様々な特徴、課題及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面は本発明を実施するのに現状で想到される一つの好適な実施形態を示す。
【００２１】
図１には、本発明を組み入れた好ましい磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム１０の主要な構成要素が示されている。システムの動作は操作コンソール１２から制御され、操作コンソール１２はキーボード又は他の入力装置１３、制御パネル１４、及び表示画面１６を含んでいる。コンソール１２はリンク１８を介して、操作者が表示画面１６上で画像の形成及び表示を制御するのを可能にする別個のコンピュータ・システム２０と連絡している。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、指触動作式画面、光ワンド、音声制御又は任意の類似の若しくは同等の入力装置を含んでいてよく、対話型の幾何学的構成指定に用いることができる。
【００２２】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａによって共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を介して操作コンソール１２に接続されている。このリンク４０を介して、システム制御部３２は実行されるべき走査シーケンスを指示する命令を操作者から受け取る。パルス発生器モジュール３８は、所望の走査シーケンスを実行するようにシステムの構成要素を動作させて、発生されるＲＦパルスのタイミング、強さ及び形状、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生成する。パルス発生器モジュール３８は一組の勾配増幅器４２に接続されており、走査時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、患者に取り付けられている電極からのＥＣＧ（心電図）信号のような患者に接続されている多数の異なるセンサからの信号を受け取る。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の信号を受け取る。走査室インタフェイス回路４６を介して、患者位置決めシステム４８もまた、望ましい走査位置へ患者を移動させるための命令を受け取る。
【００２３】
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系４２に印加される。各々の勾配増幅器は、参照番号５０で全体的に示されている勾配コイル・アセンブリ内の対応する物理的な勾配コイルを励起して、取得された信号を空間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は磁石アセンブリ５２の一部を形成しており、磁石アセンブリ５２は分極用磁石５４と全身型ＲＦコイル５６とを含んでいる。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、送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ６２によってＲＦコイル５６に結合される。患者の体内の励起した核によって放出される得られる信号を同じＲＦコイル５６によって検知して、送受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合することができる。増幅されたＭＲ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、ディジタル化される。送受信スイッチ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をコイル５６に接続する。送受信スイッチ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、別体のＲＦコイル（例えば表面コイル）を用いることを可能にする。
【００２４】
ＲＦコイル５６によって検知されたＭＲ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。生のｋ空間データ配列がメモリ・モジュール６６内に取得されたときに走査が完了する。この生のｋ空間データは、再構成されるべき各々の画像についての別個のｋ空間データ配列となるように再編成されて、これらの配列の各々がアレイ・プロセッサ６８へ入力され、アレイ・プロセッサ６８は、これらのデータをフーリエ変換して画像データ配列とするように動作する。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、ディスク記憶装置２８のようなメモリに記憶される。操作コンソール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のような長期記憶装置に保管してもよいし、或いは画像プロセッサ２２によってさらに処理して操作コンソール１２へ伝送し、表示器１６に表示してもよい。
【００２５】
本発明は、上述のＭＲＩ装置又は類似形式の任意のＭＲＩ装置で適用可能である。本発明は、方法、コンピュータ・プログラム及び上述のＭＲＩ装置として具現化されて、高磁場でのＭＲ撮像時に患者に誘導されるＲＦ電力を、パルス・トレインを通じて再収束パルスのフリップ角を変調することにより画質を損なわずに低減することを目的とする。本発明は、Ｔ２コントラストを保存するために、実効エコー時間（ＴＥｅｆｆ）の前に比較的一定値の比較的大きいフリップ角を用いることを含んでいる。次いで、実効エコー時間の後に、制御された態様でフリップ角を変化させて、緩和を延長するスティミュレーティッド・エコー経路を利用する。
【００２６】
具現化形態では、本発明は、可変速度選択励起（ＶＥＲＳＥ）として公知の前述の手法を用いており、この手法は様々な元のＲＦパルス波形及びスライス選択勾配波形の「ファクシミリ」を作成する。典型的には、元のスライス選択勾配波形は一定勾配である。ＶＥＲＳＥ変換の後に、ＲＦ波形及び勾配波形を両方とも変調する。変換は典型的には、ＲＦパルスのピーク電力及び／又は平均電力を低減するために実行される。本発明は、ＶＥＲＳＥ手法を用いて周知のShinnar-LeRouxアルゴリズムによってＲＦパルスを設計し、次いで、区分的に一定の態様でパルスを再成形して、所定の間隔、好ましくは４μｓ毎に勾配及びＲＦ波形を再サンプリングする補間を実行する。各回の設定毎にスキャナのパルス計算機で再成形アルゴリズムを実行することができる。これにより、スライス幅（元の勾配振幅を決定する）、ピーク勾配容量、最大勾配スルー・レート及びピークＲＦ電力に基づいて再成形を最適化することが可能になる。
【００２７】
図２は、誘導ＲＦ電力を多相型フリップ角で低減するように設計されている本発明を組み入れたパルス・シーケンス１００を示しており、多相型フリップ角は、初期コントラスト保存相１１０、下降傾斜相１２０、及び緩和延長相１３０を含んでいる。これらの相の各々が、再収束ＲＦパルスの一つの相として画定されており、各々の相が、区別可能なフリップ角のパルスを有している。初期コントラスト保存相１１０は、下降傾斜相１２０のパルスに比べて比較的大きいフリップ角を有する所定数のＲＦパルス１１２を有している。また、初期コントラスト保存相１１０のパルス１１２のフリップ角は互いに対して比較的一定に保たれている。実効エコー時間ＴＥｅｆｆ１１４の後に、下降傾斜相１２０は、初期コントラスト保存相１１０よりも小さいフリップ角を有しており下降傾斜相１２０の経過にわたって小さくなる所定数のＲＦパルス１２２として具現化される。実効エコー時間ＴＥｅｆｆは最低空間周波数が取得されるエコー時間であるが、データはシーケンスを通じて取得されていることが理解されよう。但し、本書に示す多相型手法は必ずしもかかる取得方式に限定されない。従って、ＴＥｅｆｆは最低空間周波数での取得を含んでいるが、データ取得はＲＦパルスの印加全体にわたって生じており、すなわち所与のエコー時間でのデータの単一の取得を含むことも意味する。
【００２８】
好ましくは、下降傾斜相のパルスは過渡的信号挙動を抑制するように制御された態様で小さくなり、フリップ角を変調させることによる信号変化は予測されて、取得されたデータからの画像の再構成の前に又は再構成の最中に補正される。パルス・シーケンス１００は続いて所定数の再収束ＲＦパルス１３２を有する緩和延長相１３０の印加に移り、これらのパルスのフリップ角は、平均電力を低減すると共に緩和を延長するように小さくすることができる。
【００２９】
好適実施形態では、初期コントラスト保存相１１０のＲＦパルス１１２は、約１３０°という一定で大きい値のフリップ角αを有するように設定される。この好適実施形態は例外を含んでおり、最初のパルス１１２ａは好ましくは１５５°とし、又は大フリップ角の値が１３０°でなく他の何らかのフリップ角αである場合には一般的に９０°＋α／２としてよい。
【００３０】
初期コントラスト保存相の終結時の実効ＴＥ１１４の後の下降傾斜相１２０の再収束ＲＦパルス１２２の小さくなるフリップ角は好ましくは、連続したフリップ角の間の差がアポダイゼーション・ウィンドウによって記述されるように選択される。緩和延長相１３０の残りのパルス１３２については、ＲＦパルス１３２のフリップ角は好ましくは、一定の比較的小さい値例えば６０°となるように選択される。代替的には、フリップ角は増加するように選択することもでき、このとき、水のような何らかの物質から期待される信号が、エコー・トレインの残りの部分での緩和にも拘わらず一定に留まるようにするが、再収束フリップ角は所与の最大値を上回らないようにする。
【００３１】
図３は、図２に示す下降傾斜相１２０の再収束フリップ角１２２を変調するスケジュール例を示す。すなわち、図３は、各々の再収束ＲＦパルスについての所望のフリップ角の関係を示している。フリップ角を小さくする様々な手法が思量されるが、本好適実施形態は窓型傾斜でフリップ角を小さくするものであり、以下これについて述べる。
【００３２】
再収束フリップ角のスケジュールを設計するときには幾つかの因子／規準を考慮しなければならないことに留意されたい。これらの因子／規準は次の事実を含む。すなわち（１）ＲＦパルスの電力は、パルスの幅及び形状が保存されている場合にはフリップ角の自乗に比例する、（２）再収束フリップ角が大きければスティミュレーティッド・エコー経路の寄与が最小になり、これにより信号発生は主としてＴ２によるものとなる、（３）再収束フリップ角が小さければスティミュレーティッド・エコー経路の寄与が増大し、これにより信号発生はＴ１による影響を受け、また緩和が延長される、（４）画像コントラストはｋ空間の中心のサンプリングの前のスピン系の履歴によって決まるのであって、後で決まるのではない、並びに（５）擬似定常状態では、信号は発振型とならず、所与のフリップ角で最大となる。
【００３３】
これらの観察が与えられた状態で、次のような角度変調型再収束トレインを展開することができる。すなわち（ａ）Ｔ２コントラストを保存するために、ｋ空間の中心をサンプリングする前には大フリップ角パルスを用いる、（ｂ）電力を低減して緩和を延長するために、ｋ空間の中心をサンプリングした後には小フリップ角を用いる、及び（ｃ）擬似定常状態を保って信号を最大にしてアーティファクトを誘発する発振を回避するために、大フリップ角領域と小フリップ角領域との間では滑らかな移行を用いる。
【００３４】
擬似定常状態において磁化を確立して保持するために、窓型傾斜（window ramp）アプローチを用いる。
【００３５】
全窓型傾斜及び半窓型傾斜という２種類の変形を用いる。全窓型傾斜は、コントラスト保存性のαｈｉｇｈから低電力のαｌｏｗへ移行するのに用いられる。再収束フリップ角は、パルスからパルスにわたってＮｔｒａｎｓ段階で減少し、各々の段階Δαｉでのフリップ角の変化は、ΣΔαｉ＝（αｌｏｗ−αｈｉｇｈ）
となるように正規化されているアポダイズされた窓によって記述される。次いで、a1 = ahighと設定して、ai = ai-1 + Daiを繰り返すことにより一連の角度が発生される。
【００３６】
半窓型傾斜は、擬似定常状態の条件を初期確立するのに用いられる。概念としては、Daiが、アポダイズされた窓の減少側の二半部によって記述される。実用では、このことは、幅2Nestab+1のウィンドウを生成して、SDai = 2(ahigh-180°)となるように正規化することにより達成することができる。α１が360°-ahighに設定されて、次の2Nestab+1個のパルスが前回と同様に繰り返し計算される場合には、前半フリップ角が１８０°よりも大きく後半フリップ角が１８０°よりも小さくなるような一組のフリップ角が生成される。擬似定常状態の促進作用（catalyzation）のためには後半のみを用いる。半窓型傾斜は、対称性のため（α＝１８０°＋δ及びα＝１８０°−δは関数として等価である）、また９０°励起パルスは１８０°再収束パルスによって発生されるエコーに対して等価に作用するため、初期の促進作用に実効的である。反対方向に実行される場合にも、半窓型傾斜を用いて、「高速回復」シーケンス又は「平衡駆動（driven equilibrium）」シーケンスのために磁化を純粋な横磁化状態に復元することができる。
【００３７】
この窓型傾斜アプローチは、擬似定常状態を保って信号の発振を回避する点で一次傾斜よりも優れており、所与の再収束フリップ角について擬似定常状態への促進作用を与えるのに適当な一連の再収束角度を決定するためには繰り返し式の数値的手法よりも単純である。
【００３８】
ＲＦパルスを設計するときに、スライス・プロファイルを犠牲にして妥当な程度に短いパルス幅を達成するのが通例である。従来の固定帯域幅のパルスは時間・帯域幅の積に正比例する持続時間を有するが、本発明に従って設計される可変帯域幅のパルスにはこのことが当てはまらないことに注目することは有用である。パルスの時間・帯域幅が増大すると、メイン・ローブ（高Ｂ１）への影響は一般的にはないが、より多くのサイド・ローブ（低Ｂ１）が加わる。サイド・ローブは再成形されたパルスの高帯域幅部分で生ずるので、比較的少ない代償で余分な時間・帯域幅を加えることができる。従って、本発明は元のＲＦパルスの設計の変更は必要としないが、変更することにより付加的な利点を確実にすることができる。従って、本好適実施形態は、ＲＦパルス設計の周知のShinnar-LeRoux（ＳＬＲ）法によって設計される適当なＲＦパルスを含んでおり、次いで、コンパクトなＲＦ波形を保ちつつＲＦ電力を低減するために上述のＶＥＲＳＥ手法でこのＲＦパルスを再成形する。
【００３９】
信号をフリップ角変調の影響について補正するのに用いられる手法について以下で詳細に説明する。提案する手法では、二つの別個の影響からｋ空間の変調が生じる。すなわち緩和による影響frelax及び擬似定常状態による影響fpssであり、
Ｓｉ＝Ｓ０fpss（αｉ）frelax（ｔ，Ｔ１，Ｔ２，τ（α１，…，αｉ））        （式１）
と与えられる。
【００４０】
時刻ｔでの緩和は組織パラメータＴ１及びＴ２に依存するばかりでなく、事前の再収束フリップ角α１〜αｉにも依存し、これらのフリップ角は等色磁化スピン（isochromat）が横方向平面で費やす時間部分τを制御している。緩和効果は公知の線形法で低減することはできるが解消されず、かかる補正は本手法では試みない。
【００４１】
しかしながら、擬似定常状態での信号変化は、等色磁化スピンの幾何学的構成によるものであり、次の式に従って再収束フリップ角のみの関数となる。
【００４２】
【数１】
2005021690.tif 000003
【００４３】
式中、Ｐはルジャンドル関数である。この計算経費の高い計算は次の式によって近似することができる。
【００４４】
【数２】
2005021690.tif 000004
【００４５】
式中、ｐ（α）は正確な解に合致するように係数をフィットさせた多項式である。三次多項式の場合には、
Ｐ（α）＝−９ｅ−９α３＋７ｅ−６α２−１．５ｅ−３α＋０．６１２    （式４）
となり、式中、αは度単位である。この近似は、３０°といった小さいαについて１％の範囲内まで正確な解に合致する。
【００４６】
以上の処理は、擬似定常状態に達し、次いでフリップ角が一定値αに保たれた後の信号レベルを記述するために展開されている。しかしながら、αが連続変化する場合には、擬似定常状態は固定的でなくフリップ角の変化と共に変移する。エコーの時刻での「実効」αを補外すると、式２又は式３を用い、次いで最も最近のＲＦパルスのαを用いて信号レベルのさらに正確な予測を与えることが判明した。ＲＦ（ｉ）に続いてエコー（ｉ）が与えられた場合に、エコー（ｉ）での実効αは、
αｅｃｈｏ（ｉ）＝αＲＦ（ｉ）＋（αＲＦ（ｉ＋１）−αＲＦ（ｉ−１））／４    （式５）
として計算される。
【００４７】
第二項は単純に、ＲＦ（ｉ）とエコー（ｉ）との間での実効αの補外された変化となる。この表現は非因果的であるが、所与のエコーでの信号が当該エコーの「後の」ＲＦパルスに依存すると意味している訳ではないことを理解されたい。そうではなく、この表現は滑らかに変化する関数についての局所的な導関数の推定値を与えているのである。
【００４８】
生の信号を再収束フリップ角変調について補正するために、エコーｉでの実効フリップ角が式５に基づいて推定され、期待される擬似定常状態信号のこのフリップ角に対する依存性が式３に基づいて計算され、次いで、この式を反転してｋ空間補正関数を生成する。
【００４９】
Ｋｃｏｒｒ（ｉ）＝１／ｆｐｓｓ（αｅｃｈｏ（ｉ））    （式６）
本発明を具現化して、GE Medical Systems社（米国ウィスコンシン州Waukesha）から入手可能な３ＴのGE Signa VH/i全身型イメージャで実験を行なった。シングル・ショット型高速スピン・エコー（ＳＳＦＳＥ）パルス・シーケンスを修正して本手法を組み入れた。画像再構成プログラムも修正して、パルス・シーケンス・プログラムによって各回の設定毎に生成されるｋ空間補正フィルタを利用できるようにした。
【００５０】
実験から、シミュレーションがスピン系の挙動を正確に予測することが確認された。この実験では、送受両用のバードケージ型「頭部」コイルに瓶１本の水を配置した。位相エンコーディング勾配（及び位相エンコーディング方向での再構成）を不可にして、シングル・ショット実験で各々のエコーにおいて信号を測定できるようにした。フリップ角変調の効果を反転させるようにパルス・シーケンス・プログラムによって算出されたｋ空間補正フィルタをデータに適用した。
【００５１】
さらなる実験では、志願者を撮像した。引き続き行なわれた走査で、同じ組を成す腹部の２０枚のコロナル・スライスを、２５６×１９２のマトリクス、３６ｃｍの視野、５ｍｍのスライス厚、９０ｍｓのＴＥ、及び患者ＲＦ電力制限によって決定されるＴＲを用いて取得した。ＲＦ送信にはボディ・コイルを用い、信号受信には４コイル型胴体アレイを用いた。本発明の具現化を行なわないベースライン走査を、本発明を組み入れた走査と比較した。
【００５２】
本手法のファントム実験では、信号発生測定は数値的なモデルと合致した。このことは、かなり選択的な再収束パルスを用いても、フリップ角のスケジュールが擬似定常状態を保っていればフリップ角を変化させることによって生ずる信号の変調を実効的に除去することができることを実証する。
【００５３】
志願者による実験では、本手法を用いると撮像範囲の撮像速度が大幅に向上した。スライス毎に投与されるＲＦエネルギは、最小でもベースライン値の３６％まで低減し、２８％まで低減した。この低減によって、安全平均電力の２Ｗ／ｋｇを保ちつつスライス繰り返し速度を相応に増大させることが可能になった。ベースラインの場合には、２０枚のスライスを６２秒で取得した。本発明によれば、２０枚のスライスが１５秒という短時間で取得されており、この時間は１回の保息で容易に達成することができる。
【００５４】
好適実施形態について本発明を説明したが、明示的に述べた以外の均等構成、代替構成及び改変が可能であり特許請求の範囲内にあることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明と共に用いられるＭＲイメージング・システムのブロック模式図である。
【図２】本発明によるパルス・シーケンスのタイミング図である。
【図３】図２のパルス・シーケンスを具現化するスケジュールのグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１０  磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム
１２  操作コンソール
１３  キーボード等
１４  制御パネル
１６  表示画面
１８  リンク
２０  コンピュータ・システム
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
１００  本発明のパルス・シーケンス
１１０  初期コントラスト保存相
１１２、１２２、１３２  各相の再収束ＲＦパルス
１１２ａ  最初のＲＦパルス
１１４  実効エコー時間
１２０  下降傾斜相
１３０  緩和延長相
【図１】
2005021690.tif 000005
【図２】
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【図３】
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