(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の水および脂肪の磁気共鳴（ＭＲ）画像を、定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）にて取得するＭＲＩ装置であって、前記ＭＲＩ装置は、
（ａ）Ｓｎはｎ番目のサブ信号を示しＳ０、Ｓ−１、Ｓ１は三つの最も重要なエコー成分を示すものとした場合に、次の式
【数０】
0004249141.tif 000019
に従うＭＲ信号を取得するために、位相周期定常ＳＳＦＰシーケンスについて、反復時間（ＴＲ）と共鳴期間までの時間（ＴＥ）を選択する手段を備え、前記共鳴成分Ｓ０、Ｓ−１のそれぞれは、別々の共鳴形成経路に関連し、脂肪核と水核の両方から生じる信号を含有しており、
（ｂ）画像化されるべき物体からＭＲデータを取得するために、定常ＳＳＦＰシーケンスに対して選択したＴＲおよびＴＥを付加する手段をさらに備え、
（ｃ）取得した定常ＳＳＦＰデータを、水信号と脂肪信号が所望の位相関係を有する複数の共鳴成分Ｓ０、Ｓ−１の中に隔離する手段をさらに備え、
（ｄ）前記隔離された共鳴データから、または既に前記ＭＲＩ装置から取得できるフィールドマップを使用して、磁場の非均一性に対する位相修正因子を表すフィールド修正マップを生成する手段をさらに備え、
（ｅ）データ内の水信号と脂肪信号が直交または実質的に直交する、前記隔離された共鳴成分データの前記位相を修正するために、前記フィールド修正マップを付加する手段をさらに備え、
（ｆ）位相修正され隔離された共鳴成分データから水および脂肪画像データを生成する手段をさらに備える、ＭＲＩ装置。
【請求項２】
前記所望の位相関係は、共鳴隔離後に、Ｓ０において直交し、Ｓ−１において非平行である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
フィールド修正マップを生成する前記手段は、これを、
【数１】
0004249141.tif 000020
に従って、Ｓ−１から生成し、
前記フィールドマップを付加する前記手段は、これを、
【数２】
0004249141.tif 000021
を有するようにＳ０を修正し、
水および脂肪画像を生成する前記手段は、これを、
【数３】
0004249141.tif 000022
に従ってＳ０ｃｏｒｒから行う、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ＴＲおよびＴＥはＴＲ＝２ＴＥにおいて選択され、そのため、脂肪信号は隔離後の全ての共鳴成分において直交する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＳＳＦＰデータを隔離する前記手段は、これを、成分Ｓ−１、Ｓ０、Ｓ１を有する形で行い、前記水信号および脂肪信号は直交し、Ｓ０とＳ１を組合せたデータを構築し、
フィールド修正マップを生成する前記手段は、これを、
【数４】
0004249141.tif 000023
に従って、前記組合せたデータから行い、
前記フィールド修正マップを付加する前記手段は、Ｓ−１とＳ０を、
【数５】
0004249141.tif 000024
を有するように修正し、
前記水および脂肪画像を生成する前記手段は、これを、
【数６】
0004249141.tif 000025
のうち少なくとも１つに従って、Ｓ０ｃｏｒｒおよび／またはＳ−１ｃｏｒｒから行う、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
マスター位相周期ＳＳＦＰシーケンスには、下方空間解像補助ＳＳＦＰ画像化シーケンスが付随している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ここでＴＲｍおよびＴＥｍとそれぞれ示している、マスターＳＳＦＰシーケンスのＴＲおよびＴＥは、２ＴＥｍと等しいＴＲｍと共に選択されているため、前記水および脂肪信号は実質的に全ての共鳴成分と直交し、
ここでＴＲａ、ＴＥａと示している、補助ＳＳＦＰ画像化シーケンスのＴＲおよびＴＥは、水および脂肪信号が共鳴隔離後のＳ−１において非平行となるように選択される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記付加する手段は、画像化されている前記物体からＭＲデータを取得するために、前記マスターＳＳＦＰシーケンスと前記補助ＳＳＦＰ画像化シーケンスの両方を、選択されたＴＲおよびＴＥの組合せにて付加し、
前記ＳＳＦＰデータを隔離する前記手段は、これを、前記マスター走査データからのＳ０ｍとＳ−１ｍを有し、前記補助走査データからのＳ−１ａを有する形で行い、
フィールド修正マップを生成する前記手段は、これをＳ−１ａから、
【数７】
0004249141.tif 000026
に従って行い、
前記フィールド修正マップを付加する前記手段は、これを、前記マスター走査データのＳ０ｍとＳ−１ｍが
【数８】
0004249141.tif 000027
を有するように修正し、
水および脂肪画像を生成する前記手段は、これを、Ｓ０ｍ，ｃｏｒｒとＳ−１ｍ，ｃｏｒｒのうち少なくとも１つから、
【数９】
0004249141.tif 000028
のうち少なくとも１つに従って行う、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ＴＲおよびＴＥは、ＴＲが２ＴＥと等しい形で選択されるため、前記水信号と脂肪信号は、共鳴後の全ての共鳴成分において実質的に直交する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＳＳＦＰデータを隔離する前記手段は、これを、Ｓ０とＳ−１共鳴成分を有するように行い、
フィールドマップを生成する前記手段は、これを、前記ＭＲＩ装置から取得可能なＢ０フィールドマップであるΔＢ０から行い、
前記フィールドマップを付加する前記手段は、これをＳ０とＳ−１が
【数１０】
0004249141.tif 000029
を有するように行い、
水および脂肪画像を生成する前記手段は、これを、
【数１１】
0004249141.tif 000030
のうち少なくとも１つに従って、Ｓ０ｃｏｒｒまたはＳ−１ｃｏｒｒのうち少なくとも１つから生成する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
物体の水と脂肪の磁気共鳴（ＭＲ）画像を、定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）にて取得するＭＲＩ装置であって、前記ＭＲＩ装置は、
（ａ）Ｓｎはｎ番目のサブ信号を示しＳ０、Ｓ−１、Ｓ１は三つの最も重要なエコー成分を示すものとした場合に、次の式
【数１２】
0004249141.tif 000031
に従うＭＲ信号を取得するために、位相周期ＳＳＦＰシーケンスについて、反復時間（ＴＲ）と共鳴期間までの時間（ＴＥ）を選択する手段と、
（ｂ）画像されるべき物体からＭＲデータを取得するために、前記ＳＳＦＰシーケンスに対して、選択されたＴＲおよびＴＥを付加する手段と、
（Ｃ）取得したＳＳＦＰデータを、水信号と脂肪信号が望ましい位相関係を有する複数のエコー成分内に隔離する手段と、
（ｄ）
【数１３】
0004249141.tif 000032
に従って、Ｓ−１から磁場の非均一性に対する位相修正因子を表すフィールド修正マップを生成する手段と、
（ｅ）
【数１４】
0004249141.tif 000033
を有するために、フィールドマップに修正を施す手段と、
（ｆ）
【数１５】
0004249141.tif 000034
に従って、Ｓ０ｃｏｒｒから水および脂肪画像を生成する手段と、を有するＭＲＩ装置。
【請求項１２】
定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）を用いて、Ｓｎはｎ番目のサブ信号を示しＳ０、Ｓ−１、Ｓ１は三つの最も重要なエコー成分を示すものとした場合に、次の式
【数１６】
0004249141.tif 000035
に従うＭＲ信号を取得し、物体の水および脂肪磁気共鳴（ＭＲ）画像を得るＭＲＩ装置であって、
（ａ）位相周期ＳＳＦＰシーケンスについて、反復時間（ＴＲ）の時間と共鳴期間までの時間（ＴＥ）をＴＲ＝２ＴＥとなるように、また、全ての共鳴成分において水信号と脂肪信号が実質的に直交するように選択する手段を備え、
（ｂ）走査中の物体からＭＲデータを取得するために、前記ＳＳＦＰシーケンスに対して、選択されたＴＲおよびＴＥを付加する手段をさらに備え、
（ｃ）前記ＳＳＦＰデータを、共鳴成分Ｓ−１、Ｓ０、Ｓ１を有するように隔離する手段をさらに備え、前記水信号および脂肪信号は、全ての共鳴成分において、また、Ｓ０、Ｓ１を組合せたデータを構築するために実質的に直交し、
（ｄ）
【数１７】
0004249141.tif 000036
に従って、組合せたデータからフィールド修正マップを生成するデータをさらに備え、
（ｅ）エコー成分Ｓ−１、Ｓ０が
【数１８】
0004249141.tif 000037
を有するようにフィールド修正マップを付加する手段をさらに備え、
（ｆ）
【数１９】
0004249141.tif 000038
のうち少なくとも１つに従って、Ｓ０ｃｏｒｒおよび／またはＳ−１ｃｏｒｒから水および脂肪画像を生成する手段をさらに備える、ＭＲＩ装置。
【請求項１３】
定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）を用いて、Ｓｎはｎ番目のサブ信号を示しＳ０、Ｓ−１、Ｓ１は三つの最も重要なエコー成分を示すものとした場合に、次の式
【数２０】
0004249141.tif 000039
に従うＭＲ信号を取得し、物体の水および脂肪磁気共鳴（ＭＲ）画像を得るＭＲＩ装置であって、
（ａ１）共鳴後の前記共鳴成分における所定の水／脂肪位相関係に従って、マスター位相周期ＳＳＦＰシーケンスについて、反復時間（ＴＲｍ）と、共鳴期間までの時間（ＴＥｍ）とを、全ての共鳴成分において水信号と脂肪信号が実質的に直交する形で選択する手段と、
（ａ２）より空間解像度の低い補助位相周期ＳＳＦＰシーケンスについて、反復時間（ＴＲａ）と共鳴期間までの時間（ＴＥａ）とを、隔離後の共鳴成分内の所定の水／脂肪位相関係に従って、共鳴成分Ｓ−１内で水信号と脂肪信号が非平行となるように選択する手段をさらに備え、
（ｂ）画像化中の前記物体からＭＲデータを取得するために、前記マスターＳＳＦＰシーケンスと前記補助ＳＳＦＰシーケンスの両方を、選択したＴＲおよびＴＥの組合せにて付加する手段をさらに備え、
（ｃ）前記ＳＳＦＰデータを、前記マスター走査データからのエコー成分Ｓ０ｍおよびＳ−１ｍを有し、前記補助走査データからの共鳴成分Ｓ−１ａを有する形で隔離する手段をさらに備え、
（ｄ）
【数２１】
0004249141.tif 000040
に従って、共鳴成分Ｓ−１ａからフィールド修正マップを生成する手段をさらに備え、
（ｅ）前記マスター走査データのＳ０ｍおよびＳ−１ｍを
【数２２】
0004249141.tif 000041
を有するように修正するために、前記フィールド修正マップを付加する手段をさらに備え、
（ｆ）Ｓ０ｍ，ｃｏｒｒとＳ−１ｍ，ｃｏｒｒのうちの少なくとも１つから、
【数２３】
0004249141.tif 000042
のうちの少なくとも一つに従って水および脂肪画像を生成する手段をさらに備える、ＭＲＩ装置。
【請求項１４】
定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）を用いて、Ｓｎはｎ番目のサブ信号を示しＳ０、Ｓ−１、Ｓ１は三つの最も重要なエコー成分を示すものとした場合に、次の式
【数２４】
0004249141.tif 000043
に従うＭＲ信号を取得し、物体の水および脂肪磁気共鳴（ＭＲ）画像を得るＭＲＩ装置であって、
（ａ）水信号と脂肪信号が共鳴隔離後の全ての共鳴成分において実質的に直交するようにするために、位相周期ＳＳＦＰシーケンスについて、反復時間（ＴＲ）と、共鳴期間までの時間（ＴＥ）とを、ＴＲ＝２ＴＥとなるように選択する手段と、
（ｂ）前記画像化すべき物体からＭＲデータを取得するために、前記ＳＳＦＰシーケンスに対して、選択されたＴＲおよびＴＲを付加する手段と、
（ｃ）前記ＳＳＦＰデータを、Ｓ０およびＳ−１共鳴成分を有するように隔離する手段と、
（ｄ）既に前記ＭＲＩ装置から取得可能なＢ０フィールドマップであるΔＢ０を取得する手段と、
（ｅ）前記Ｂ０フィールドマップをＳ０およびＳ−１に、
【数２５】
0004249141.tif 000044
を有する形で付加する手段と、
（ｆ）Ｓ０ｃｏｒｒとＳ−１ｃｏｒｒのうちの少なくとも１つから、
【数２６】
0004249141.tif 000045
のうち少なくとも１つに従って、水および脂肪画像を生成する手段とを備える、ＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景技術】
【０００２】
十分にリフォーカスされた定常自由歳差運動（ＳＳＦＰ：Ｓｔｅａｄｙ  Ｓｔａｔｅ  Ｆｒｅｅ−ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）を用いた磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）によれば、効率のよい信号−雑音比（ＳＮＲ）パフォーマンス、及び良好なイメージコントラストを提供することができる。しかしながら、ＳＳＦＰのパフォーマンスは、ＳＳＦＰシーケンスの周期的空間リスポンスによって妨げられてしまい、このことは静磁場（Ｂ０）不均一性及び繰り返し時間（ＴＲ）に依存した周波数アーチファクトを生じさせる。加えて、脂肪からの強信号は、多くのアプリケーションにおいて、ＳＳＦＰ画像の診断有用性を制限してしまう。
【０００３】
なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
【特許文献１】米国特許第５，０５５，７９０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２５６，９６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３１１，１３３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３４７，２１６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，４０４，８８２号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４２０，５１０号明細書
【特許文献７】米国特許第５，９０９，１１９号明細書
【特許文献８】米国特許第６，２３９，５９７号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２８５，９０１号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，３０７，３６８号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，３３９，３３２号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，４５２，３８７号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，４９３，５６９号明細書
【特許文献１４】米国特許第６，５５２，５４２号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，５８６，９３３号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，６０８，４７９号明細書
【特許文献１７】米国特許第６，６２４，６３０号明細書
【特許文献１８】米国公開公報ＵＳ２００１／００１０８１０Ａ１号明細書
【特許文献１９】米国公開公報ＵＳ２００３／００３０４３５Ａ１号明細書
【特許文献２０】米国公開公報ＵＳ２００２／００５０８１６Ａ１号明細書
【特許文献２１】米国公開公報ＵＳ２００３／００５５３２９Ａ１号明細書
【特許文献２２】米国公開公報ＵＳ２００３／００６０６９７Ａ１号明細書
【特許文献２３】米国公開公報ＵＳ２００３／０１３７２９８Ａ１号明細書
【特許文献２４】米国公開公報ＵＳ２００２／００８２４９７Ａ１号明細書
【特許文献２５】米国公開公報ＵＳ２００３／０１６０６１６Ａ１号明細書
【特許文献２６】米国公開公報ＵＳ２００３／０１９３３３７Ａ１号明細書
【特許文献２７】米国公開公報ＵＳ２００３／０２１００４６Ａ１号明細書
【特許文献２８】米国公開公報ＵＳ２００２／０１９６０１９Ａ１号明細書
【特許文献２９】米国公開公報ＵＳ２００３／００６２８９３Ａ１号明細書
【非特許文献１】Yuval Zur et al., “An Analysis of Fast Imaging Sequences With Steady-State Transverse Magnetization Refocusing”, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 6, pp. 175-193 (1988).
【非特許文献２】T.W. Redpath et al., “FADE-A New Fast Imaging Sequence”, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 6, pp. 224-234 (1988).
【非特許文献３】Y. Zur, “Motion-Insensitive, Steady-State Free Precession Imaging”, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 16, pp. 444-459 (1990).
【非特許文献４】Jeffrey L. Duerk et al, “Remember True FISP?  A High SNR, Near 1-Second Imaging Method For T2-Like Contrast In Interventional MRI at .2 T”, pp. 203-208 (JMRI 1998).
【非特許文献５】Shreyas S. Vasanawala, et al., “Linear Combination Steady-State Free Precession MRI”, Magnetic Resonance In Medicine 34, pp. 82-90 (2000).
【非特許文献６】Klaus Scheffler et al., “Magnetization Preparation During The Steady State: Fat-Saturated 3D True FISP”, Magnetic Resonance In Medicine 45, pp. 1075-1080 (2001).
【非特許文献７】Shreyas et al., “Fluctuating Equilibrium MRI”, Magnetic Resonance In Medicine 42, pp. 876-883 (1999).
【非特許文献８】S.S. Vasanawala et al., “Musculoskeletal Imaging With Phase Sensitive SSFP”, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 11, p. 1487 (2003).
【非特許文献９】B.A. Hargreaves et al., “Fat Suppressed Steady-State Free Precession Imaging Using Phase Detection”, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 11, p. 548 (2003).
【非特許文献１０】S.B. Reeder et al., “Imaging Of Articular Cartilage at 3T With Multi-Point “Dixon” Fat-Water Separation and SSFP”, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 11, p. 1515 (2003).
【非特許文献１１】S.B. Reeder et al., “Multi-Coil “Dixon” Fat-Water Separation and SSFP Imaging”, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 11, p. 698 (2003).
【非特許文献１２】M. Miyoshi et al., “SSFP Fat Water Separation By Fourier Transfer Phase Cycling And The Single Quadrature Dixon Method”, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 11, p. 981 (2003).
【非特許文献１３】Dixon WT, “Simple Proton Spectroscopic Imaging”, Radiology, 1984 Oct: 153(1):189-94. (Abstract Only)
【非特許文献１４】Duane A. Yoder et al., “MRI Simulator With Static Field Inhomogeneity”, pp. 1-12. (SPIE: Medical Imaging Conferece 2002).
【発明の簡潔な説明】
【０００４】
ロバストなＳＳＦＰイメージング技術は、Ｂ０場不均一性がある場合において水と脂肪とを選別するために開発された。この技術は、位相が周期化された（phase-cycled）ＳＳＦＰと組み合わせることで、周波数アーチファクトの消去（又は少なくとも減衰）と同様な水−脂肪選別を実現する。この技術は、低程度、中程度、強程度の場の強度を持つ磁場に対して適用可能である。
【０００５】
第１の実施形態における発明は、エコー分離の後、水と脂肪の信号が一方のデータセットにおいては直交し、他方のデータセットでは非平行になるように選択された繰り返し時間（ＴＲ）とエコー時間（ＴＥ）とを用いた、位相が周期化されたＳＳＦＰイメージング方法である。位相修正マップは、非平行なデータセットから生成される。位相修正マップは、直交するデータセット中のＢ０場不均一性の修正のために適用され、良好な水−脂肪分離性を持つ画像を生じさせる。
【０００６】
第２の実施形態においては、発明はエコー分離の後、水信号と脂肪信号が全てのデータにおいては直交するように、一般に適用されるＴＲ＝２ＴＥなる選択を用いた、位相が周期化されたＳＳＦＰイメージング方法である。結合する信号は、選別されたエコー信号の二つから構築され、位相修正マップを生成するために使用される。位相修正マップは、Ｂ０場不均一性の修正のために適用され、最終的に水−脂肪分離を生じさせる。
【０００７】
第３の実施形態における発明は、支配的なシーケンスＳＳＦＰスキャンの結合において用いられる“アシストスキャン”を持つ、位相が周期化されたＳＳＦＰイメージング方法である。アシストスキャンは、低い空間分解能に対して設定され、そのスキャン時間を減少させるための予備的なスキャンである。当該アシストスキャンのＴＥ、ＴＲは、水信号及び脂肪信号がエコー分離後の少なくとも一つのデータセットにおいて非平行となるように選択される。非平行データは、位相修正マップを生成するために使用される。この位相修正マップは、支配的なＳＳＦＰスキャンにおけるＢ０不均一性を修正に用いられ、良好な水−脂肪選別性を持つ画像を生じさせる。
【０００８】
第４の実施形態における発明は、エコー分離の後、水信号及び脂肪信号が全てのデータにおいて著しく直交するように、一般に適用されるＴＲ＝２ＴＥなる選択を用いた、位相が周期化されたＳＳＦＰイメージング方法である。スキャナから既に利用可能なフィールドマップは、Ｂ０場不均一性の修正に用いられ水−脂肪選別を生じさせる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ＭＲＩシステムの概略図である。
【図２】図２は、例示的なＳＳＦＰのシーケンスである。
【図３】図３は、ＳＳＦＰデータを取得するためのステップのフローチャートであり、このＳＳＦＰデータからは、位相修正マップが生成され、水−脂肪が選別されたＳＳＦＰ画像を生じさせるために使用される。
【図４】図４は、本説明にて記述された技術を用いて収集され処理された画像の各一系列である。
【図５】図５は、本説明にて記述された技術を用いて収集され処理された画像の各一系列である。
【００１０】
[発明の詳細な説明]
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、よく知られる磁気共鳴現象の様な核磁気共鳴（ＮＭＲ）に影響されやすい原子核の実質的集合体を有する被検体（例えば、人体）についての内部構造を表すデジタル化された可視的画像を取得するために、広く受け入れられ商業的にも有効な非侵襲性技術である。ＭＲＩにおいては、原子核に強い主磁場（Ｂ０）を印加することで、映像対象となる患者の体内の原子核を偏極させる。
【００１１】
原子核は、固有のＮＭＲ（ラーモア  Larmor）周波数における高周波（ＲＦ）信号によって励起される。身体を取り巻く局在化された磁場を空間的に分配し、原子核より結果として得られたＲＦ応答を解析することにより、空間的配置の関数の様なこれらの原子核の応答についてのマップや画像が生成され表示される。原子核の応答についての画像により、被検体内部の臓器やその他の組織に関する非侵襲な観察図が提供される。
【００１２】
図１に示すように、ＭＲＩシステムは、静磁場（Ｂ０）を印加するためのラージマグネット１０、三次元直交座標に沿って空間的に分配される傾斜磁場（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）を印加するためのグラジエントコイル１４、映像対象である身体の選択された原子核に対してＲＦ信号を送信し且つ当該原子核からＲＦ信号を受信するためのＲＦコイル１５及び１６を一般的に有している。三次元において、マグネットとコイルと間の“イメージングボリューム”１１内、すなわち、ＭＲＩシステムにおいて視野（ＦＯＶ）として定義されるイメージングボリューム１１内に向かって当該患者の画像化されるべき部分が移動するように、患者１３は移動可能な患者テーブル１２に横たわる。
【００１３】
図２は、十分にリフォーカスされた定常自由歳差運動（ＳＳＦＰ）に関する三次元（３Ｄ）磁気共鳴イメージングシーケンスを概念的に示している。高周波（ＲＦ）励起パルス３０は、スキャン対象である身体に対して供給される。ＲＦパルス３０は、所定の繰り返し時間（ＴＲ）で周期的に供給される。ＲＦエコー信号（Ｓ）は、データ収集（ＡＤＣ）期間３２の間受信される。受信されたエコー信号は、ＲＦパルス３０の中心によって開始するエコー時間（ＴＥ）の経過後に発生する。傾斜磁場はｘ、ｙ、ｚ方向に供給され、その結果画像化しようとする身体のスライス（Ｇｓｌｉｃｅ）のセットを選択しエンコードし、選択された身体スライスの励起された原子核（Ｇｐｈａｓｅ）を空間的に位相エンコードする。読み出された磁場傾斜（Ｇｒｅａｄ）は、受信されたエコー信号を周波数エンコードするためにＡＤＣ期間の間供給される。
【００１４】
ＭＲＩデータを取得するため、ＭＲＩシステムは、磁場傾斜及びＭＲＩパルスシーケンスコントローラ１７、１８を経由したＲＦ歳差パルスを生成する。ＭＲＩパルスシーケンスコントローラ１７、１８は、プログラム可能なプロセッサ１９、例えばワークステーションコンピューターの制御のもとで作動する。加えて、プロセッサ１９は、傾斜パルスアンプ２０、ＲＦ源２１、増幅回路２２を制御する。ＭＲ信号回路（ＲＦ検出器）２５は、遮断されたＭＲＩシステムガントリ内に局所的に配置されたＭＲ信号ＲＦコイル１５、１６と相応にインターフェースで接続されている。受信されたＭＲ（ＲＦ）高周波エコー信号の応答は、ディジタイザ２３によってデジタル化され、プロセッサ１９に送り出される。プロセッサ１９は、イメージ処理に対するアレイプロセッサ等又は相応なコンピュータプログラム格納メディア（図示せず）を含むようにしてもよい。このプロセッサ１９ではプログラムが格納されており、当該プログラムは、ＭＲ信号データの収集及び処理を制御するように、且つ制御端末２４のＣＲＴ上に画像ディスプレイを生成するように、選択的に使用される。ＭＲＩシステム制御端末２４は、オペレータ制御を実行するための相応なキーボードスイッチ等を有する構成であってもよい。画像は、印刷装置によって、フィルム又は他の相応なメディア上に直接的に記録することも可能である。
【００１５】
定常自由歳差運動（ＳＳＦＰ）は、温度平衡状態に完全に回帰しない歳差運動水素原子からＭＲＩ信号を発生させるのに用いられる慣用技術である。ＳＳＦＰシーケンスは、ＲＦ励起パルス及び傾斜磁場パルスの系列を用いる。この系列は、画像化すべき対象内において水素原子のスピンラティス（Ｔ１）及びスピン−スピン（Ｔ２）緩和時間よりも著しく短い繰り返し時間（ＴＲ）において適用される。磁場傾斜パルスは、エコー信号を強調するための所定の手法において、磁場傾斜パルスを反転させるのに用いられる。各ＴＲ期間においては、磁場傾斜パルスは、十分に均衡が取られており、言い換えれば、全ての傾斜パルスの合計エリアが、各ＴＲ期間に対してゼロとなる。
【００１６】
例えば図２に示したような、十分にリフォーカスされたＳＳＦＰシーケンスにおいて取得されたＭＲ信号は、異なるエコー形態経路に関して多重エコーサブ信号を有する。取得されたＭＲ信号Ｓは、次のように集団的に表現することができる。
【数１２】
0004249141.tif 000002
【００１７】
ここで、Ｓｎは、ｎ番目のエコーサブ信号を示している。Ｓ０、Ｓ−１、Ｓ１は、三つの最も重要なエコー成分である。エコーサブ信号は、ＲＦ位相周期化及び周波数シフト化によって分離することができる。水と脂肪との二つの成分システムについて、支配的な信号であるＳ０、Ｓ−１、Ｓ１は、次の様に記述することができる。
【数１３】
0004249141.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｗ０及びＦ０は、それぞれＳ０における水及び脂肪の振幅である。Ｗ−１及びＦ−１は、それぞれＳ−１における水及び脂肪の振幅である。Ｗ１及びＦ１は、それぞれＳ−１における水及び脂肪の振幅である。ΔＢ０はＢ０の不均一性を示している。ＴＲ及びＴＥは、図２に示したように、それぞれＳＳＦＰシーケンスの繰り返し時間とエコー時間である。Δｆは、水と脂肪との間の共鳴周波数の差である。
【００１９】
式（２−１０）に示す様に、Ｓ０、Ｓ−１、及びＳ１は、化学シフト及びＴＲ及びＴＥの値に依存するＢ０場不均一性によって、異なって変調される。この変調差は、水及び脂肪データの分離を支援するように取り入れるようにすればよい。
【００２０】
位相が周期化された又は周波数シフトされたＳＳＦＰシーケンスは、アーチファクトのない画像（artifact-free image）を生じさせるためにサブ信号（Ｓ０、Ｓ−１、Ｓ１等）に分離可能な信号を取得するために使用される。位相が周期化された又は周波数シフトされたＳＳＦＰ、及び信号の分離は、従来技術において慣用であり周知である。分離されたサブ信号は、Ｂ０場不均一性が存在する場合においてバンディングアーチファクト（banding-artifact）がなく、良好な水−脂肪分離性を与える水−脂肪分離を達成するのに適用される。
【００２１】
図４は、水画像と脂肪画像とを選別するために実現される処理ステップのフローチャートである。簡潔に言えば、少なくとも４つの態様において、水−脂肪選別の目的のためにＳＳＦＰ信号を取得することができる。
【００２２】
第１−シングルＳＳＦＰスキャン：ステップ１００において、水信号及び脂肪信号がＳ０において直交し且つＳ−１において非平行、或いはその逆となるように、ＳＳＦＰスキャンシーケンスのＴＲ及びＴＥを選択する。身体からのエコー信号を取得するために選択されたＴＲ及びＴＥを用いて、ＳＳＦＰスキャンが実行される。エコー信号は、ステップ１０４において、直交するＳ０と非平行なＳ−１のデータセットに選別される。磁場マップはステップ１０６において非平行データから生成される。フィールドマップは、ステップ１０８において、直交するデータセットに対する位相修正因子として適用される。水画像及び脂肪画像は、ステップ１１０においてＢ０場不均一性を補うための位相修正を適用後、直交データから構築することができる。
【００２３】
第２−シングルＳＳＦＰスキャン：ステップ１００において、ＴＲが２ＴＥとなるように、ＳＳＦＰスキャンシーケンスのＴＲ及びＴＥを選択し、全ての分離された信号において水信号と脂肪信号とが直交するようにする。ステップ１０２において、イメージングシーケンスを適用してＭＲデータを取得する。ステップ１０４において、取得されたＳＳＦＰ  ＭＲデータを分離してＳ−１、Ｓ０、Ｓ１を有する。ステップ１０６において、Ｓ０Ｓ１の連結された信号からフィールドマップを生成する。フィールドマップをステップ１０８において位相修正のために適用した後、ステップ１１０においてＳ０及びＳ−１から構築された水画像及び脂肪画像を生成する。
【００２４】
第３−アシスト及びマスターＳＳＦＰスキャン：ステップ１００において、マスターＳＳＦＰスキャンシーケンスのためのＴＲ及びＴＥ、すなわちＴＲｍ及びＴＥｍを選択し、全ての分離された信号において水信号と脂肪信号とが著しく直交するようにする。ステップ１００において、低空間分解能の”アシストスキャン”シーケンスのためのＴＲ及びＴＥ、すなわちＴＲａ及びＴＥａを選択し、少なくとも一つの選別された信号において水信号と脂肪信号と非平行となるようにする。ステップ１０２のシングルセッションにおいて“マスター”スキャン及び“アシスト”スキャンの双方を適用する。ステップ１０６において、“アシスト”スキャンの非平行データから、フィールドマップを生成する。ステップ１０８において“アシスト”スキャンからのフィールドマップは位相修正のためにマスタースキャンデータに対して適用され、当該マスタースキャンデータから水画像及び脂肪画像が構築される。
【００２５】
第４−フィールドマップとして知られたシングルＳＳＦＰスキャン：ステップ１００において、ＳＳＦＰスキャンシーケンスのためのＴＲ及びＴＥを選択し、全ての選別された信号において水信号と脂肪信号とが著しく直交するようにする。ステップ１０２において、ＭＲデータを収集するためのイメージングシーケンスをＭＲデータに適用する。ステップ１０４において、取得されたＳＳＦＰ  ＭＲデータを分離してＳ０及びＳ−１を有する。ステップ１０６において、スキャナから有効な磁場フィールドマップを取得する。ステップ１０８においてフィールドマップを位相修正されたＳ０及びＳ−１に適用し、ステップ１１０において水−脂肪が分離された状態の画像が生成される。
【００２６】
第１の実施形態においては、ＴＲ及びＴＥは、水信号及び脂肪信号がＳ０において直交するように、及びＳ−１において非平行になるように選択される。これは、例えばＴＲ及びＴＥを次の式に従うように選択することで実現可能である。
【数１４】
0004249141.tif 000004
【００２７】
０．３５テスラにおいては、この様な一つの選択はＴＲ＝１５ミリ秒（ｍｓ）、及びＴＥ＝５  ｍｓ（ｊ＝０）に対応する。エコー選別の後に取得されたＳＳＦＰ信号は、次の様に記述することができる。
【数１５】
0004249141.tif 000005
【００２８】
フィールド修正マップは、Ｓ−１から次の関係式に従って推定することができる。
【数１６】
0004249141.tif 000006
【００２９】
ここで、ｕｎｗｒａｐ｛｝は、例えばＵＰパテント５，９０９，１１９（この内容は、参考として本願内容に組み込むものとする）に記載されている位相アンラッピングのための数学的なプロセスを表したものであり、またａｒｇ（）は、複素入力の原始的な位相値を戻すものである。
【００３０】
位相修正マップによるＳ０画像の修正は、次の結果を生じさせる。
【数１７】
0004249141.tif 000007
【００３１】
また、水−脂肪画像は、最終的に次の式からＳ０ｃｏｒｒから直接的に構築され得る。
【数１８】
0004249141.tif 000008
【００３２】
ここで、ｒｅａｌ｛｝及びｉｍａｇ｛｝は、それぞれ複素入力の実数部分及び虚数部分を戻すための数学的なルーチンを示したものである。
【００３３】
第２の実施形態においては、ＴＲ及びＴＥは一般に用いられるＴＲ＝２ＴＥ条件に従って選択され、水信号と脂肪信号とが全ての選別されたエコー信号において直交するようにする。これは、ＴＲ＝１０ｍｓ、ＴＥ＝５ｍｓに対応するある選択をした場合の０．３５Ｔにおいて、ＴＲ＝２ＴＥ＝（２ｊ＋１）／（２Δｆ）、ただしｊ＝０，１，２，・・・と選択することで達成される。選別の後、エコー信号は、次の様に記述することができる。
【数１９】
0004249141.tif 000009
【００３４】
連結された信号は、次の関係を用いて構築される。
【数２０】
0004249141.tif 000010
【００３５】
｜Ｗ０Ｗ１＋Ｆ０Ｆ１｜＞＞｜Ｆ０Ｗ１−Ｗ０Ｆ｜であることは主に真であるから、Ｓ０Ｓ１は次のように近似することができる。
【数２１】
0004249141.tif 000011
【００３６】
上記式は、連結する信号の位相は不均一性角度（φ）によって支配されていることを意味するものである。フィールド修正マップは、次の式に従って生成することができる。
【数２２】
0004249141.tif 000012
【００３７】
Ｓ０及びＳ−１の画像は、フィールド修正マップ（４φ）を用いて位相修正されており、次の様に示された水と脂肪との画像（それぞれＩｗ、Ｉｆとする）を最終的に生じさせるために使用される。
【数２３】
0004249141.tif 000013
【００３８】
第３の実施形態においては、位相が周期化されたＳＳＦＰマスタースキャンが低空間分解能の“アシスト”スキャンを用いて実現される。アシストスキャンの間は、ＴＲ及びＴＥの値、すなわちＴＲａ、ＴＥａは、水及び脂肪の信号がＳ０において直交であり且つＳ−１において非平行であるように選択される。ＴＲ及びＴＥの値、すなわちＴＲｍ、ＴＥｍは、マスタースキャンの間、水及び脂肪の信号がＳ０及びＳ−１の双方において著しく直交であるように選択される。従って、次の式を得る。
【数２４】
0004249141.tif 000014
【００３９】
低空間分解能場修正マップは、Ｓ−１ａから次の式に従って生成される。
【数２５】
0004249141.tif 000015
【００４０】
修正マップは、マスタースキャンから選別されたエコー画像の修正に適用され、次のものを生じさせる。
【数２６】
0004249141.tif 000016
【００４１】
水及び脂肪の画像は、次の式に従って構築することができる。
【数２７】
0004249141.tif 000017
【００４２】
第４の実施形態においては、スキャナのフィールドマップが有効である場合において、位相が周期化されたＳＳＦＰイメージングシーケンスに対して、エコー選別後全てのサブ信号において水信号と脂肪信号とが著しく直交するように、ＴＲ及びＴＥが選択される。選別されたエコー信号は、フィールドマップ（ΔＢ０）によって位相修正され、これは、場をシミングした以前のセッションから、若しくは磁場分配を計測する他の手法のいずれからであっても有効である。水及び脂肪の画像は、位相が修正されたサブ信号から次のものに従って構築される。
【数２８】
0004249141.tif 000018
【００４３】
図４は、本発明の第１の実施形態に従って生成された水と脂肪とを分離するＳＳＦＰ画像を示す、コンピュータによって生成された画像である。位相が周期化されたＳＳＦＰイメージングシーケンスは、５ｍｓのＴＥ及び１５ｍｓのＴＲを有している。ＲＦパルスの位相は、０，６０，１２０，１８０，２４０，３００度によってそれぞれ増分（インクレメント）されている。左側の画像４０は、Ｓ０の分離されたＳＳＦＰ画像である。中央の画像４２は、選別された水のデータを示している。右側のイメージ４４は、分離された脂肪データを示している。これらのイメージは、束ね（banding）及び水−脂肪分離の高品質の欠乏が達成されていることを示している。
【００４４】
図５は、第２の実施形態に従って生成された水５２と脂肪５４とが分離された、Ｓ０とＳ−１との組み合わされた画像５０を示している。位相が周期化されたＳＳＦＰイメージングシーケンスは、５ｍｓのＴＥと１０ｍｓのＴＲとを有する。ＲＦパルスの位相は、０，６０，１２０，１８０，２４０，３００度によってそれぞれ増分（インクレメント）されている。当該発明は、最も実用的で好ましくあるべき実施形態を現段階において考慮したものに関連づけて既述したものである一方、当該発明は、既述された実施形態に限定されるべきでないことは、理解されるべきである。言い換えれば、このことは、記載されたクレームの精神及び範疇に含まれる種々の改良及び等価なアレンジを網羅することを意図するものである。
【図１】
0004249141.tif 000046
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004249141.tif 000049
【図５】
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