(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）初期的な読み出し傾斜磁場パルスを印加し、
（ｂ）前記初期的な読み出し傾斜磁場パルスとは異なる他の読出し傾斜磁場パルスを繰り返し印加して少なくとも一つのエコー対を繰り返し収集し、前記少なくとも一つのエコー対は前記他の読み出し傾斜磁場パルス各々について発生し、前記エコー対各々は、異なる時刻に発生する１番目のエコーと２番目のエコーとを有し、前記１番目のエコーと前記２番目のエコーとは同一の位相エンコード量を有する、
（ｃ）前記１番目のエコーに基づいて第１の予備的な画像を発生し、
（ｄ）前記２番目のエコーに基づいて第２の予備的な画像を発生する、
ことを具備する高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）において前記少なくとも一つのエコー対をｋ空間上においてエコートレイン毎に異なる角度で収集する、請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）において、前記１番目のエコーに基づいてハイブリッドラジアルカーテシアン構成技術により前記第１の予備的な画像を発生し、
前記工程（ｄ）において、前記２番目のエコーに基づいてハイブリッドラジアルカーテシアン構成技術により前記第２の予備的な画像を発生する、
請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項４】
前記第１の予備的な画像と前記第２の予備的な画像とを結合して最終的な画像を発生する工程をさらに備える請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項５】
前記第１の予備的な画像と前記第２の予備的な画像とは、重み付け平均によって結合される請求項４記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項６】
前記工程（ａ）の前において拡散傾斜磁場パルスを印加する工程をさらに備える請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項７】
Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ状態がずらされる請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項８】
Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ状態は、少なくとも２０度ずらされる請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項９】
前記エコー対各々は、前記工程（ａ）において印加される前記初期的な読み出し傾斜磁場パルスの強度、継続期間、又はその両方の調整によって分離される請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項１０】
前記初期的な読み出し傾斜磁場パルスの継続期間に亘る強度の積分と、前記他の読み出し傾斜磁場パルスの継続期間に亘る強度の積分との割合は、エコーが分離しないときの臨界値より略５５％高い又は低い請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項１１】
前記第１のエコーは、前記他の読み出し傾斜磁場パルス各々の発生時間から略１／４経過時点において発生されたエコーであり、
前記第２のエコーは、前記他の読み出し傾斜磁場パルス各々の継続時間の開始時間から略３／４経過時点において発生されたエコーである、
請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項１２】
前記第１のエコーの発生時間と前記第２のエコーの発生時間とは、データサンプリングウィンドウの中心に関して対称にずらされる請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【請求項１３】
前記第１のエコーの発生時間と前記第２のエコーの発生時間とは、前記他の読み出し傾斜磁場パルス各々の継続時間の中心に関して対称にずらされる請求項１記載の高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に磁気共鳴イメージングに関する。より具体的には、本発明の好ましい実施形態は、ハイブリッドラジアルカーテシアン（ｈｙｂｒｉｄ  ｒａｄｉａｌ−Ｃａｒｔｅｓｉａｎ：ＨＲＣ）画像再構成と組み合わせた高速スピンエコー技術を利用する磁気共鳴イメージング法を提供する。好ましい実施形態の本高速スピンエコーイメージング技術は、Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ（ＣＰＭＧ）状態を必要としない。とりわけ、本発明の好ましい実施形態は、拡散強調ＭＲＩイメージングとの使用に特に良く適している。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）の影響を受けやすい相当な数の原子核を有する物体の内部構造を描出するデジタル化された視覚画像を得るための、広く受け入れられそして商業的に有用な技術である。ＭＲＩにおいて、画像化する物体中の核を偏極する核に、強主磁場（Ｂ0）を印加する。その核は、固有ＮＭＲ（ラーモア）周波数のラジオ周波数（ＲＦ）信号によって励起される。その物体の周りに局所磁場を空間的に分布させ、そしてその結果生じる核からのＲＦ応答を分析することによって、これら核の空間的な位置の関数としてのこれら核の応答のマップ若しくは画像が発生され表示される。その核応答の画像は、物体の内部構造についての非侵襲的な画像である。
【０００３】
ＭＲＩ装置は高価である。従って画質（例えば、コントラスト、解像度及び信号対雑音比）を維持する一方で、画像を発生するために必要なスキャン時間の量を最小限にすることが望まれている。いわゆる“高速スピンエコー”技術は、許容できる質のＭＲＩ画像を発生する一方で、一般に、スキャン時間を最小化するために用いられる。多くの高速スピンエコー技術がある。高速スピンエコーイメージングは、典型的に単一の励起パルスの後に発生された多重スピンエコー（‘エコートレイン’）を用いる。
【０００４】
現代のＭＲＩ法において拡散強調イメージングは、一般に実行されている。拡散強調イメージングでは、拡散率（例えば水の）、は画像化されたスライスにおいて計測される。拡散強調は、ＭＲＩ画像のコントラストを改善し、その技術において良く知られているように、付加的な有用な情報を提供する。
【０００５】
不幸にも、拡散強調イメージングは、高速スピンエコーイメージング法と組み合わされた時に困難を引き起こすとても強力な傾斜磁場パルスを必要とする。
【０００６】
具体的には、高速スピンエコー法は、エコー信号の初期位相に影響を受けやすい。よく知られているＣａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ（ＣＰＭＧ）状態は、一般に高速スピンエコーイメージングを実行するために必要とされる。特に拡散パルスが画像化の前に印加された時、拡散パルスはＣＰＭＧ状態をずらし重要な位相情報を歪ませる。結果的に拡散強調イメージングは、高速スピンエコーに対して破壊的である。
【０００７】
ＣＰＭＧ状態を実行するのは簡単である：全ての再収束ＲＦパルス（１８０°パルス）のラジオ振動数（ＲＦ）位相は同一であると同時に、励起パルス（９０°パルス）のＲＦ位相に関しては、９０°である必要がある。拡散傾斜磁場パルス対の初めの部分は、１８０°パルスの前、つまり不安定な傾斜磁場（渦電流場）の残留及び／又は体動が、不要な位相誤差、特に励起パルスと初期的な再収束パルスとの間の位相誤差を生ずる前、に印加される。この初期位相はどんな値にもなりえ、上述したような信号損失とイメージングアーチファクトとを生ずるＣＰＭＧ状態における誤差を招く。
【０００８】
高速スピンエコートレインにて生ずる信号は、異なるいわゆる経路上に発生された信号から多くの寄与を有する。信号の数は、後のエコーに対しては多くなり、それらはＣＰＭＧの場合において別のもう一つを強化し及び相殺する。ＣＰＭＧ状態の損失によって生じる効果の一つは、それらの信号はもはやお互いに同時に精確には重ならない。結果的に、その信号は、互いに干渉しあい、画像アーチファクトを発生する。これらのアーチファクトを取り去るための一つの方法は、信号の半分を犠牲にすることである。これは、信号が状態の一対へ分離するように拡散傾斜磁場パルスを同調することによって行なわれる。次に、その対の一つは、‘スポイル’され、もう一方は画像を発生する際に用いるために保持される。これは、信号を非常に安定させるのに有利であるが、信号強度に犠牲を払っている。ＣＰＭＧ状態のずれに影響されないＭＲＩ法は、Ｆｒｉｔｚ  Ｓｃｈｉｃｋによる非特許文献１に記載されている。しかしながら、Ｓｃｈｉｃｋの方法は複数のエコーとの間の位相の一致が必要なため、画像構成のために単一のエコートレインを使用することに制限されている。結果的に、Ｓｃｈｉｃｋの方法は、質の高い画像を発生することが出来ない。
【０００９】
それゆえに、磁気共鳴イメージングの技術において、とりわけ、高速スピンエコーと組み合わされる拡散強調イメージングを許容する技術に対する必要性が存在する。本発明者達は、ＣＰＭＧ状態を必要としない高速スピンエコー法、例えば、高速スピンエコーをアーチファクトの問題なしに拡散イメージング若しくは拡散強調を組み合わされることを許容できるような方法、を提供することが特に有益であると判断してきた。また、本発明者達は、複数のエコートレインとの間の位相の一致を必要としないＣＰＭＧに影響されない方法を提供することが有益であると判断してきた。また、本発明者達は、それは１／２エコー信号を用いてもよい高速スピンエコー技術を提供するための前進となると判断してきた。
【００１０】
拡散拡張イメージングは、その上、他の問題を生じる。拡散パルスは、とても強力であり、ＭＲＩ装置において巨視的な動きと機械的な振動とを生み出す。巨視的な動きは、画質を低減させアーチファクトを生じる。質の良いＭＲＩ画像を得るため、巨視的な動きと振動との効果は、削減されなければならない。
【００１１】
技術的に、ハイブリッドラジアルカーテシアン画像再構成技術は、ｋ空間のデータを利用するＭＲＩ画像を発生するものとして知られている。そのような技術の一つは、“ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ”として知られており、Ｐｉｐｅによる特許文献１、非特許文献２及び非特許文献３に記載されている。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ技術において、各々の受信したエコートレインは、特有な放射状の配向を有するｋ空間上のラインの一組に対応する。ｋ空間が多くの放射状に配向されたラインで充填されたとき、イメージングデータの収集は完了する。
【００１２】
ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ法のようなハイブリッドラジアルカーテシアン画像再構成技術は、拡散パルスによって生じる巨視的な動きと振動との効果を最小化することに対して効果的である。従ってＨＲＣ技術は、拡散強調イメージングが実行されているときに利益を生み出すことが可能である。
【００１３】
本発明者達は、拡散パルスによって生じる巨視的な動き、振動、位相の歪み及びＣＰＭＧ状態のずれが組み合わさった場合における強固なイメージング法を提供することが特に有益であり、そのような方法はＭＲＩにて広く用いられ得ると判断してきた。
【特許文献１】米国特許第６，８８２，１４８号明細書
【非特許文献１】Ｆｒｉｔｚ  Ｓｃｈｉｃｋ、「ＳＰＬＩＣＥ：Ｓｕｂ−Ｓｅｃｏｎｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ＭＲ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ  Ａｃｑｕｉｓｉｏｎ  Ｍｏｄｅ」、Ｍａｇｅｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｈｉｎｅ、ｐ．６３８−６４４、Ｖｏｌ．３８、１９９７年
【非特許文献２】Ｐｉｐｅ  ＪＧ、Ｆａｒｈｉｎｇ  ＶＧ、Ｆｏｒｂｅｓ  ＫＰ、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ＦＳＥ  Ｕｓｉｎｇ  ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ  ＭＲＩ」、Ｍａｇｅｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｈｉｎｅ、ｐ．４５−５２、Ｖｏｌ．４７、２００２年
【非特許文献３】Ｐｉｐｅ  ＪＧ、「Ｍｏｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｗｉｔｈ  ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ  ＭＲＩ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｈｅａｄ  Ｍｏｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｆｒｅｅ  Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｍａｇｅｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｈｉｎｅ、ｐ．９６３−９６９、Ｖｏｌ．４２、１９９９年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ（ＣＰＭＧ）状態のずれに影響されない高速スピンエコーイメージング法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の好ましい実施形態は、高速スピンエコー磁気共鳴イメージング法を提供する。本発明の好ましい実施形態において、少なくとも２つのエコートレインから、少なくとも１つのスピンエコー対が発生される（例えば、１８０°再収束パルスによって）。そのエコートレインは、ｋ空間上の異なる角度にて収集される。各々のエコー対は、１番目のエコーと２番目のエコーとからなる。１番目のエコーと２番目のエコーとは、そのうち分離される。各々のエコー対は、好ましくは、単一の位相エンコードを有する。
【００１６】
１番目のエコーを用いて、第１の予備的な画像がハイブリッドラジアルカーテシアン（ｈｙｂｒｉｄ  ｒａｄｉａｌ−Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）構成によって発生される。第１の予備的な画像は、２番目のエコーのデータを用いることなく発生される。
【００１７】
２番目のエコーを用いて、第２の予備的な画像がハイブリッドラジアルカーテシアン構成によって発生される。第２の予備的な画像は、１番目のエコーのデータを用いることなく発生される。
【００１８】
次に、第１及び第２の予備的な画像は、例えば加重平均、若しくは平方２乗平均によって結合され、最終的な画像が発生される。本発明の好ましい実施形態は、１番目及び２番目のエコーが独立に保持されるため、ＣＰＭＧのずれに影響されない。１番目及び２番目のエコーの独立的な保持は、本発明の好ましい実施形態の注目に値する局面である。本発明において、ＣＰＭＧ状態はずらされうる。その方法は、位相の一致を共有しない多重エコートレインと用いられ得る。この有益な局面は、画像を発生するためにハイブリッドラジアルカーテシアン構成技術を用いた結果である。
【００１９】
任意に、スピンエコー対が発生される前に拡散傾斜磁場パルスが印加され得る。
【００２０】
スピンエコーは、初期的な読み取り傾斜磁場パルスについての調整（強度若しくは継続期間）によって対に分離され得る。好ましくは、１番目のエコーは対応する読み取り傾斜磁場パルス（又はデータサンプリングウィンドウ）の１／４の後に発生し、２番目のエコーは対応する読み取り傾斜磁場パルス（又はデータサンプリングウィンドウ）の３／４の後に発生する。また、好ましくは各々のエコー対のスピンエコーは、対応する読み取り傾斜磁場パルスの中心に関して対称的にずらされる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ（ＣＰＭＧ）状態のずれに影響されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は多くの異なる形態で実施されうるが、本開示は発明の原理の一例として考慮され、例証した実施形態に発明を制限することを意図しないということを理解することをもって、詳細な例証的な実施形態がここに記述される。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態は、Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ（ＣＰＭＧ）状態のずれに影響されない高速スピンエコーイメージング法を提供する。本発明の好ましい実施形態は、高速スピンエコーイメージングとハイブリッドラジアルカーテシアン（ｈｙｂｒｉｄ  ｒａｄｉａｌ−Ｃａｒｔｅｓｉａｎ：ＨＲＣ）画像構成技術との組み合わせを提供する。本発明の好ましい実施形態において、エコートレインは、一連の１８０°再収縮パルスによって発生される。トレイン中の各々のエコーは、１番目及び２番目のエコーを有するエコー対に分離される。エコー分離は、読み出し傾斜磁場パルスの強度を調整することによって発生される。エコートレイン中の各々のエコー対は、特有の位相エンコードを有する。１番目のエコーは、ＨＲＣ法によって第１の予備的な画像を発生するのに用いられ、２番目のエコーは、ＨＲＣ法によって第２の予備的な画像を発生するのに用いられる。最後の工程において、第１及び第２の予備的な画像は、最終的な画像を発生するために結合される（例えば、加重平均によって）。好ましい実施形態において、１番目のエコー群及び２番目のエコー群は個別に処理されるので、位相の歪み及びＣＰＭＧのずれの影響（拡散パルスによって生じる）は、避けられる。ＨＲＣは画像構成に用いられるため、エコートレイン間の位相一致は必要とされない。また、ＨＲＣの寄与（例えば、振動及び巨視的な動きに影響されないこと）は、保たれる。
【００２４】
好ましい実施形態は、全体の磁化が利用され得るため、高い信号強度を生み出す。特に、エコートレインを２つの信号に分離することは、全体の磁化が利用されることを許容する。エコー信号は、読み出し方向に沿って分離される（例えば、エコー信号は、読み出し傾斜磁場パルスによって分離される）。この方法において、ＸＹ平面（例えば、ＭＲＩ磁場方向に垂直な平面）での磁化の両成分は等しく扱われ、ＣＰＭＧ状態のずれに起因するアーチファクトを招かない。また、２つのエコーを分離することは、有効な画像要素（例えば、ピクセル）のバンド幅が低減されることを許容し、空間分解能が向上されることを許容する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態は、全ての通常の磁気共鳴イメージング装置を用いて実行可能である。通常のＭＲＩ装置は、一様な磁場、傾斜コイル、ＲＦ励起コイル、スピンエコーを検出するためのＲＦ収集コイル、ＲＦ信号を発生し検出するためのＲＦ発生器及び受信回路、画像を計算するためのコンピュータを有する。これら構成要素は、本発明の好ましい実施形態を実行する際に使用される。通常のＭＲＩ装置は、その技術において良く知られている。
【００２６】
参照のために、好ましい実施形態において、以下の専門用語が使用される。  
読み出し傾斜磁場：スピンエコーの受信期間に印加される傾斜磁場。磁場強度は、読み出し方向に変化される。  
拡散傾斜磁場：画像化若しくは拡散率の計測を容易にするために印加される傾斜磁場。典型的には、拡散傾斜磁場は、スピンエコーの受信前に印加される。  
Ｃａｒｒ  Ｐｕｒｃｅｌｌ  Ｍｅｉｂｏｏｍ  Ｇｉｌｌ（ＣＰＭＧ）状態：横磁化と再収縮ＲＦパルスとの間の精確且つ一致した位相関係が存在する状態。  
高速スピンエコー：複数のスピンエコーを発生するために、単一の励起パルスと複数の再収縮パルス（例えば、１８０度パルス）とが用いられるＭＲＩイメージング技術の種類。典型的には、スピンエコーの数は、再収縮パルスの数と同様である。また典型的には、各々のスピンエコーは、異なる量で各々のスピンエコーの前と後とに位相エンコードパルスを印加することによって、読み出し方向に垂直な方向に空間エンコードされる。
【００２７】
ハイブリッドラジアルカーテシアン：ｋ空間をカバーする（すなわち、その技術において知られているように、十分な角度密度での放射バリエーションの略１８０°）ために種々の放射角にて得られたカーテシアン座標データ［ｋ空間を通る平行線］の多重セットからの画像再構成の方法。
【００２８】
図１は、通常の拡散イメージング若しくは拡散強調イメージングを伴う高速スピンエコーＭＲＩ技術のシーケンス図を示す。図１の方法は、よく知られている９０°励起パルス２０と１８０°再収束パルス２２とを利用する。再収束パルス２２は、その技術においては知られているように、スピンエコー３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのトレインを発生する。スライス選択傾斜パルス２４は、その技術において良く知られているように、画像化されるスライスを決定する。位相エンコードパルス２６は、その技術においてまた知られているように、スピンエコー３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの各々に対して特有の位相を発生する。位相エンコードパルスは、各々のスピンエコーの前後にて、整合した対に印加される。読み出し傾斜磁場パルス２８は、スピンエコー３２が受信されている間に、磁場傾斜を課す。拡散傾斜パルス３０は、画像化されるスライス内の拡散の計測を許容する強傾斜磁場を発生する。典型的には、水の拡散率が計測される。
【００２９】
図１の従来技術の方法において、重なり合うエコー成分（各々のスピンエコー３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄにおける）を精確に重ね合わせる必要がある。重なり合うエコー成分が精確に重ねあわされないと、結果生じる画像は不要なアーチファクトを有する。ＣＰＭＧ状態のずれは、誤った方法でエコー成分を重ね合わせる傾向がある。これは重要なメカニズムであり、これによってＣＰＭＧ状態のずれは高速スピンエコーにおいて問題を発生する。従来技術の方法において、単一のエコートレインは、フル解像度画像に必要な全てのエコーを含むことが必要である。換言すれば、全てのエコーは、単一の励起から引き出されなければならない。
【００３０】
図２は、本発明の好ましい実施形態に従ったシーケンス図を示す図である。９０度励起パルス２０、１８０度再収束パルス２２、スライス選択傾斜磁場パルス２４、位相エンコードパルス２６及び拡散傾斜磁場パルス３０は、実質的に従来技術と同様である。好ましい実施形態において、初期的な読み出し傾斜磁場パルス３４ａは、スピンエコー信号各々がエコー対に分離されるように、強度若しくは継続時間が調整される。図２は、３つのエコー対を例証する。
【００３１】
初期的なスピンエコー３６ａは、一つのエコー成分しか含まないために分離しないということに注目しなさい。初期的なスピンエコー３６は、読み出し傾斜磁場パルス３４ａがどんな強度又は継続時間の値をとっても分離しない。エコー３６ｂ＋３６ｃは、一つのエコー対（再収束パルス２２ｃによって発生される）を構成し、エコー３６ｄ＋３６ｅは、一つのエコー対（再収束パルス２２ｄによって発生される）を構成し、エコー３６ｆ＋３６ｇは、一つのエコー対（再収束パルス２２ｅによって発生される）を構成する。エコー３６ｂ、３６ｄ、３６ｆは、１番目のエコーであり、エコー３６ｃ、３６ｅ、３６ｇは、２番目のエコーである。それぞれのエコー３６ｂ−３６ｇは、対のエコー成分の略５０％を含む。
【００３２】
好ましい実施形態の典型的な適用において、例えば何ダース若しくは何百ものスピンエコー対があるだろう。画像を発生するためには、少なくとも１つのエコー対が必要である。より典型的には、少なくとも２，８，１２，１５若しくは２０つのエコー対が一般に用いられる。しかしながら図２には、明快さのために、３つのスピンエコー対のみが例証されている。
【００３３】
スピンエコーを対へ分離をするために、初期的な読み出し傾斜磁場パルス３４ａは、調整されるべきである。エコー分離の量（例えば、エコー対を有するエコー間の継続時間）は、読み出し傾斜磁場パルス３４ａのみの強度若しくは継続時間を変化させることによって精密に調整され得る（そして、それに続く読み出し傾斜磁場パルス３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは変化させない）。好ましくは、エコー対は、それらがはっきりと重畳若しくは干渉しないように十分に分離される。本発明の好ましい実施形態のこの局面は、以下により詳細に記述される。
【００３４】
好ましくは、１つのエコー対を構成するエコーは、センタータイム３７に関して対称的にずらされる。センタータイム３７は、エコー分離が生じない場合にスピンエコーが発生する時間と規定される（例えば、再収束パルス２２間の中心）。好ましくは、センタータイム３７は、対応する読み出し傾斜磁場パルス３４ｃの中心である。また好ましくは、センタータイム３７は、データサンプリングウィンドウ（図示せず）の中心である。しかしながら、データサンプリングウィンドウは、センタータイム３７に相関して変更され得る。
【００３５】
図３は、５つのスピンエコー対を用いた場合における本高速スピンエコーイメージング技術を概略的に例証する図である。本発明の好ましい実施形態において、１番目のエコー３６ｂ、３６ｄ、３６ｆ、３６ｈ，３６ｊは、２番目のエコー３６ｃ、３６ｅ、３６ｇ、３６ｈ，３６ｋとは無関係に処理される。同様に２番目のエコー３６ｃ、３６ｅ、３６ｇ、３６ｈ，３６ｋは、１番目のエコー３６ｂ、３６ｄ、３６ｆ、３６ｈ，３６ｊとは無関係に処理される。特に、１番目のエコー３６ｂ、３６ｄ、３６ｆ、３６ｈ，３６ｊは、ハイブリッドラジアルカーテシアン構成工程５０によって第１の予備的な画像５２を発生するために用いられる。同様に、２番目のエコー３６ｃ、３６ｅ、３６ｇ、３６ｈ，３６ｋは、ハイブリッドラジアルカーテシアン構成工程５６によって第２の予備的な画像５４を発生するために用いられる。初期的な、分離していないスピンエコー３６ａの使用は、任意である。それは、点線で示したように、第１及び第２の予備的な画像５２、５４を発生する際に用いられるかもしれないし用いられないかもしれない。初期的なスピンエコー３６ａは、本発明の実施形態において、用いなくてよい。画像を発生するために１つのエコー対が用いられる場合、初期的な、分離しないエコー３６ａは画像構成のために用いられなければならない。
【００３６】
所望のエコー対の数は、システムハードウェアの性能、ブレードの数及び画像化される物体に依存する。少なくとも１つのエコー対は、各々のエコートレインに必要とされる。しかし、より好ましくは少なくとも４，８，１０，１５又は２０つのエコー対が各々のエコートレインに存在する。
【００３７】
簡単のために、図３は、単一のエコートレインからのエコー対を例証する。しかしながら、本発明において、多重エコートレインは画像を発生するために用いられる。これは、図３に例証されている方法によって達成される。具体的には、多重エコートレインのうちの１番目のエコーが共に処理され（すなわち工程５０）、多重エコートレインのうちの２番目のエコーが共に処理される（すなわち工程５６）。
【００３８】
第１及び第２の予備的な画像５２、５４が発生された後、それらは最終的な画像６０を発生するために工程５８において結合される。任意に、拡散強調が実行されうる。拡散強調は、拡散傾斜磁場パルス３０から得られる拡散計測に依存する。予備的な画像は、平方２乗平均規格化法を用いて結合され得る（例えば、それぞれのピクセル値は、画像が結合される前に２乗される）。他の良く知られている画像の結合方法として、重み付け平均及び規格化法が用いられてもよい。
【００３９】
好ましい実施形態のハイブリッドラジアルカーテシアン構成工程５０、５６は、エコーに存在する位相とタイミングとの情報を完全に消去するということもまた注目に値する。結果的に、位相とタイミングとの情報は、予備的な画像５２、５４若しくは最終的な画像６０における干渉効果及び結果生じるアーチファクトを生じない。本発明の好ましい実施形態におけるＣＰＭＧ状態のずれに影響されないのは、１番目のエコー３６ｂ、３６ｄ、３６ｆ、３６ｈ，３６ｊと２番目のエコー３６ｃ、３６ｅ、３６ｇ、３６ｈ，３６ｋとの独立的な処理の結果である。それに応じて、第１及び第２の予備的な画像への１番目及び２番目のエコー群の独立的な処理は、不要なアーチファクトを発生するという恐れなしに、高速スピンエコー技術を拡散傾斜磁場パルスと組み合わせることを許容する。それによって、１番目及び２番目のエコー群の独立的な処理は、本発明の好ましい実施形態において特有であり望ましい利点を生み出す。また、ＨＲＣ技術は、エコートレイン間の位相の一致を必要とすることなく、多重エコートレインからのエコーが結合に用いられることを許容する。位相の一致を有さない多重エコートレインを使用する能力は、高画質の画像を発生することを許容する。
【００４０】
本発明においてＨＣＲ構成技術を使用することは、多くのエコートレインの使用を許容する。多くのエコートレインからのデータは結合され、そして結果的に最終的な画像の解像度は、単一のエコートレインが用いられる場合よりも良くなる。ＨＣＲ構成技術はエコートレイン間の位相の不一致に影響されないので、多重エコートレインが用いられ、結合され得る。
【００４１】
工程５０、５６におけるハイブリッドラジアルカーテシアン構成法は、好ましくは、Ｐｉｐｅによる米国特許第６，８８２，１４８号明細書にて開示されているＰＲＯＰＥＬＬＥＲ法として良く知られ、その開示はここに参照によって全体に組み入れられている。しかしながら、他の、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲでないタイプのハイブリッドラジアルカーテシアン画像構成法もまた用いられ得る。一般的に、本発明の代替的な実施形態において、どんなハイブリッドラジアルカーテシアン構成にも用いられ得る、好ましくは、画像構成技術は、ｋ空間（周波数領域）上に放射状に配列されたデータブレードを利用する。ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ法は、例えば、ｋ空間上に放射状に配列されたデータブレードを利用する。
【００４２】
図４は、ハイブリッドラジアルカーテシアン画像構成によって画像を構成するために、ｋ空間（周波数空間）上に放射状に配列されたデータブレードを有するデータセットを示す図である。各々のブレード６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは、異なるエコートレインに対応する。換言すれば、各々のエコートレインは、１つのブレード６２を提供する。各々のエコートレインは異なる角度で収集され、そして結果的に、各々のブレードはｋ空間において異なる角度を有する。従って、図４のデータセットは、４つのエコートレインから発生される。それぞれのブレードの幅は、エコートレインのエコー対の数に対応する（より良い画像解像度のためには、より多くのエコー対、従ってより広いブレードが好まれる）。好ましい実施形態において、第１の予備的な画像はｋ空間におけるあるデータセットから発生され、第２の予備的な画像はｋ空間において分離されたデータセットから発生される。第１及び第２の予備的な画像を発生するために用いられるデータセットは、独立しており異なるデータを含む。
【００４３】
画像形成アルゴリズムがハイブリッドラジアルカーテシアン型の場合、画像マトリックスのサイズに依存する高解像度の構造を適切に表現するために必要とされるサンプルの量がある。これは、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲについての参照（例えば、Ｐｉｐｅによる米国特許第６，８８２，１４８号明細書、非特許文献２及び非特許文献３に記載されている。放射状のマトリックスＭｏ（等方性の場合）の画像に対して、ブレードの数［ｎＢ］と各々のブレードのラインの数［ｎＬ］との積は、Ｍｏ＊ｐｉ／２に等しいか、若しくは越えなければならない。これは、エイリアシングを避けるためのナイキスト条件と呼ばれている。これは、ブレードはビューの１８０度をカバーする放射角全体に一様に分布されていることを仮定している。
【００４４】
データ量に対してはっきりとした最小値はないが、最小として推奨される量は、普通の放射線状アーチファクトの厳格さを低減するであろう。画像は、より少ないデータ点で形成され得る。
【００４５】
ブレードあたりのラインの数に対してもはっきりとした最小値はない。各々のブレードにおけるより少ないラインは、ブレードが相互に重畳している領域は低減されるということを意味する。これは、上述のＰＲＯＰＥＬＬＥＲに関する参照において記述されるように、より少ないデータに対してこのデータタイプを用いることが可能な、動作補正アルゴリズムを実行させる。実践的な観点からその方法はおそらく、ブレード当たりより少ない８ラインを用いる高解像度アプリケーションに対しては、適切に動作しないであろう。１２ライン若しくは１６ライン若しくはそれ以上のラインを用いると、適度に良い。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態において、エコー分離の量（すなわち、エコー対間の時間遅延）は、好ましくは、上述のように精確に操作される。各々のエコー対のエコーは、不要な干渉効果を避けるために完全に分離されなければならない。エコー分離を生み出すために、ＲＯ１／ＲＯ２率は、エコーが分離しないときの臨界値と同値でない（すなわち、より大きい若しくは小さい）必要がある。ＲＯ１の量は、初期的な読み出し傾斜磁場パルス３４ａの積分（強度×継続期間）；ＲＯ２の量は、それに続く読み出し傾斜磁場パルス３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４（それらは、典型的には同一である）の積分（強度×継続時間）である。本発明の典型的なアプリケーションにおいて、ＲＯ１の値は、ＲＯ２の値の略１／２である。
【００４７】
図５は、エコー分離のＲＯ１／ＲＯ２率への依存性を例証する図である。ＲＯ１／ＲＯ２率が臨界値６４と等しい場合、エコーは分離しない。通常の高速スピンエコーイメージングにおいて、ＲＯ１／ＲＯ２率は、エコーが分離しないように（すなわち、エコー成分が精確に重なり合う）、臨界値６４に等しくなるよう選択される。本発明の好ましい実施形態は、この通常の望ましい状態を故意にずらす。エコー分離は、本発明の好ましい実施形態の注目に値する局面である。実際的には、エコー分離は、初期的な読み出し傾斜パルス３４ａの強度又は（及び）継続時間を調整することによって達成され得る。小さい値及び大きい値は、本発明の好ましい実施形態において同等であり、そして本質的に同じ量のエコー分離（エコー対の間の時間遅延として計測される）を発生する。
【００４８】
図５に例証するように、エコー分離は、ＲＯ１／ＲＯ２率が臨界値６４から逸れるにつれて単調に増加する。ＲＯ１／ＲＯ２率の高い値及び低い値は、同等、恣意的な量のエコー分離を発生することが可能である。ＲＯ１／ＲＯ２率の高い値及び低い値は、本発明の好ましい実施形態において用いられ得る。
【００４９】
好ましい実施形態において、エコー対は、図５に例証するように、エコーが時間Ｔ＝１／４及びＴ＝３／４にて発生さするように分離されるのが望ましい。Ｔ＝１／４及びＴ＝３／４にエコーを生み出すＲＯ１／ＲＯ２率の２つの値６５、６７がある。時間Ｔ＝１／４及びＴ＝３／４は、データサンプリングウィンドウの観点から規定される。典型的には、データサンプリングウィンドウは、読み出し傾斜磁場パルスに重なる。具体的には、Ｔ＝１／４は、データサンプリングウィンドウの１／４経過後の瞬間であり、Ｔ＝３／４は、データサンプリングウィンドウの３／４経過後の瞬間である。このエコー分離の量は、エコーの打ち切りを避ける一方、分離の量を最大化するため、好ましい。エコーの打ち切りは、エコーがデータサンプリングウィンドウを越えて広がったときに発生する。換言すれば、データサンプリングウィンドウの前又は後に発生するエコー信号は、使用できない。従って、過度のエコー分離は、エコーの打ち切り及び信号損失の原因となる。
【００５０】
時間Ｔ＝１／４でのエコーとＴ＝３／４でのエコーとは好ましいが、本発明及び添付されたクレームは、それに限定されない。実際、本発明においてエコー対は、あらゆる量の分離（すなわち、Ｔ≠１／２でない全ての分離）を有することが可能である。エコー分離の他の量は、本発明に含まれる。例えば、Ｔ＝０．０５でのエコーとＴ＝０．９５でのエコー、Ｔ＝１／３でのエコーとＴ＝２／３でのエコー、又はＴ＝２／５でのエコーとＴ＝３／５でのエコーとの分離もまた、本発明の範囲内である。
【００５１】
ＲＯ１／ＲＯ２率とエコー分離との間の関係は図５では線形であるとしているが、必ずしも線形である必要はない。ＲＯ１／ＲＯ２率とエコー分離との間の関係は、非線形でもよい。
【００５２】
図６は、Ｔ＝１／４及びＴ＝３／４でのエコーを有する単一のエコー対を例証する部分的なシーケンス図を示す図である。センタータイム３７は、エコー分離のない場合においてスピンエコーが生じる時刻と規定されている（すなわち、再収束パルス２２間の中心）。好ましくは、センタータイム３７は、データサンプリングウィンドウの中心である。しかしながら、センタータイムがデータサンプリングウィンドウの真ん中にないように、データサンプリングウィンドウを移動させることができる。典型的には、データサンプリングウィンドウは、読み出し傾斜磁場パルスと重なり合う。
【００５３】
また、エコーの分離が大きいと、一般的に、よりすばらしい空間分解能のＭＲＩ画像が発生されるということが注目される。これは、より大きい分離はエコー中の高い空間周波数成分の検出を許容するであろうことによる。優れた空間分解能の画像を発生するために、エコーはＴ＝１／４及びＴ＝３／４よりも広く分離されうる。例えば、高い空間分解能が望まれている場合においてエコーは、Ｔ＝１／１０及びＴ＝９／１０の分離を有することも可能である。
【００５４】
本発明は、アンゲート可能である。アンゲートは、その技術においては知られているように、物体の準備に必要とされる時間を低減させる傾向にある。
【００５５】
（例）
本発明の例証的な実施形態に従った典型的なイメージング法は、ＴＯＳＨＩＢＡ  ０．３５Ｔ  ＵＬＴＲＡスキャナにおいて実施された。標準的な高速スピンエコーシーケンスは、‘ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ’モードにて収集するように変更された。拡散準備領域は、スピンエコー及び拡散傾斜磁場パルス対を含んだ。そのＴＥ点は、分離モードにおける高速スピンエコー（すなわち、繰り返される１８０°パルス）シーケンスの始点を示した。各々の読み出し期間からのデータは２つのエコーに分離され、各々は２つの分離したメモリエリアに蓄えられ、各々が完全なデータセットであるかのように別々に再構成された。最後に、結果生じた２つの画像は、表示のために強度が加算された。
【００５６】
この例証的で非制限的な例において、シーケンスパラメータは、  
ＳＴ＝６ｍｍ（スライスギャップ＝１．２）、（ＳＴは、スライス厚を表す）；  
ＮＳ＝１２、（ＮＳはスライスの数を表す）；  
ｐｅマトリックス＝読みマトリックス＝２５６；  
ＦＯＶｐｅ＝ＦＯＶｒｏ＝２５．６ｃｍ、（ＦＯＶは、フィールド・オブ・ビューを表す）；  
エコー間隔１１ｍｓでのエコートレインレングス＝２１；  
ＴＥ［実行］＝１００ｍｓ、（ＴＥは、エコー時間を表す）；  
ＴＲ＝４０００ｍｓ、（ＴＲは、繰り返し時間を表す）；  
全収集時間＝３：１６［分：秒］；  
である。
【００５７】
２つの再構成法は、比較のために用いた：すなわち第１の方法は、Ｊａｃｋｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  １０，ｐ４７３−４７８，１９９１年に、第２の方法は、Ｂ．Ｄｅｓｐｌａｎｑｕｅｓ  ｅｔ  ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ４９，ｐ２２６８−２２７３，２００２年に記述されている。
【００５８】
第１（Ｊａｃｋｓｏｎ）の再構成アルゴリズム方程式は、  
【数１】
0005198798.tif 000002
【００５９】
の直接的な解を導出する。ここで、ρ（ｒ）は、未知の画像、そしてｓ（ｋ）は収集したデータである。第１（Ｊａｃｋｓｏｎ）の再構成アルゴリズム方程式は、４つの工程がある：  
１．ｓ（ｋ）の密度補償、  
２．等置されたカーテシアン格子上への密度補償したデータの畳み込みリサンプリング、  
３．リサンプルしたデータの高速フーリエ変換、  
４．工程２における畳み込みのカーネルによって行なわれた、アポダイゼイションに対する補正。  
第２の（Ｂ．Ｄｅｓｐｌａｎｑｕｅｓ）アルゴリズムは、上記の方程式についての反復的な数値解を導出する。
【数２】
0005198798.tif 000003
【００６０】
によって計算されるｍ回繰り返されたｓm（ｋ）gが、収集されたデータに十分近似するまで（あるノルムによって）、共役傾斜法を用いてρ（ｒ）を徐々に調整しながら処理が繰り返される。合計の計算は、Ｐｏｔｔｓ  Ｄ，Ｓｔｅｉｄｌ  Ｇ及びＴａｓｃｈｅ「Ｍ，Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｌｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ｆｏｒ  Ｎｏｎｅｑｕｉｓｐａｃｅｄ  Ｄａｔａ：Ａ  ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｉｎ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｔｈｅｏｒｙ：ｉｎ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、編集者Ｊ．Ｂｅｎｅｄｅｔｔｏ、Ｐ．Ｆｅｒｒｅｉｒａ、１９９８年、１２章、ｐ．２４９−２７４に記述されている方法によって実行される。実際、イニシャルゲスとしてのゼロベクトルρ（ｒ）による１回目の繰り返しは、最適化されたＪａｃｋｓｏｎの格子解を与える（一定の範囲内に）。
【００６１】
本発明の好ましい実施形態は、分離モードにおいてハイブリッドラジアルカーテシアン構成及び高速スピンエコーの組み合わせを提供する。本発明の好ましい実施形態は、良い信号対雑音比で、アーチファクトがなく、そして全体的に一定の画質で高解像度の拡散画像を発生する。１回の繰り返しのＪａｃｋｓｏｎ及びＢ．Ｄｅｓｐｌａｎｑｕｅｓ再構成（上記）は、同様な水準のコントラスト及び一様性を提供する。読み出し軸での分離エコートレインの使用は、ＲＦ再収束パルスが誤って調整された場合、及び特に画像コントラストの拡散強調のために大きい傾斜磁場パルスが印加された場合、体動のある状態においてエコートレイン信号をより安定にする。例えば、特定の位相配列を用いる他の通常の方法は、かなり精確にフリップ角を１８０度に設定する必要がある。好ましい実施形態において、位相情報は各々のエコー群に対して個別に処理されるので（すなわち、１番目及び２番目のエコーは、独立に処理されるので）、シェーディングのような位相消去アーチファクトの問題はない。干渉しあうエコートレインの１つを用いない（すなわち切り捨てる）方法から明らかように、完全な信号対雑音比は維持される。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（従来）拡散イメージングを用いた通常の高速スピンエコー法のシーケンス図を示す図。
【図２】本発明の好ましい実施形態に対応するシーケンス図を示す図。
【図３】本発明の好ましい実施形態の方法の概略的な実例を示す図。
【図４】４つのエコートレインから得られたｋ空間におけるデータセットを示す図。互いのエコートレインは、異なる角度にて収集される。
【図５】ＲＯ１／ＲＯ２率を変化させることによってエコー分離が如何に調整され得るかを示す図。
【図６】Ｔ＝１／４及びＴ＝３／４でのエコーを例証するためのシーケンス図の一部分を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
２０…９０°励起パルス、２２…１８０°再収束パルス、２４…スライス選択傾斜パルス、２６…位相エンコードパルス、３０…拡散傾斜磁場パルス、３４…読み出し傾斜磁場パルス、３６…スピンエコー、３７…センタータイム
【図１】
0005198798.tif 000004
【図２】
0005198798.tif 000005
【図３】
0005198798.tif 000006
【図４】
0005198798.tif 000007
【図５】
0005198798.tif 000008
【図６】
0005198798.tif 000009