(57)【要約】  本発明は、ディクソンタイプのＭＲイメージングの方法に関する。本発明の目的は、残留アーチファクトを除去するために主磁場不均一性の改良された推定と共にバイポーラ読み出し磁場勾配を使用するＭＲイメージング技術を提供することである。本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内の主磁場中にに置かれた被検体をＭＲイメージングする方法であって、被検体１０をイメージングシーケンスに曝すことにより、読み出し磁場勾配のバイポーラ対を用いて、２又はそれより多くの異なるエコー時間に少なくとも２組のエコー信号を生成するステップであって、一方の組のエコー信号は第１のエコー時間（ＴＥ１）に生成され、他方の組のエコー信号は第２のエコー時間（ＴＥ２）に生成される、ステップと、被検体１０からエコー信号を取得するステップと、第１のエコー時間（ＴＥ１）に帰するエコー信号から第１の画像を再構成し、第２のエコー時間（ＴＥ２）に帰するエコー信号から第２の画像を再構成するステップと、再構成された第１の画像及び第２の画像の脂肪シフトをそれぞれ補正することにより、補正された第１の画像及び第２の画像を計算するステップと、脂肪と水の共鳴スペクトルと主磁場の空間バリエーションとを含む信号モデルを用いて、第１及び第２の画像並びに補正された第１及び第２の画像に基づいて、取得されたエコー信号の位相誤差を推定するステップと、推定された位相誤差を使用して、取得されたエコー信号に対する脂肪及び水の信号寄与を分離することにより、水画像及び／又は脂肪画像を再構成するステップと、を有する方法が提案される。更に、本発明は、ＭＲ装置１と、ＭＲ装置１上で実行されるコンピュータプログラムとに関する。
2020534916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ装置の検査ボリューム内の主磁場中に配される被検体のＭＲイメージング方法であって、
被検体をイメージングシーケンスに曝し、読み出し磁場勾配のバイポーラ対を使用して、２又はそれより多くの異なるエコー時間に少なくとも２組のエコー信号を生成するステップであって、エコー信号の一方の組は、第１のエコー時間（ＴＥ１）に生成され、エコー信号の他方の組は、第２のエコー時間（ＴＥ２）に生成される、ステップと、
前記被検体からエコー信号を取得するステップと、
前記第１のエコー時間（ＴＥ１）に帰するエコー信号から第１の画像を再構成し、前記第２のエコー時間（ＴＥ２）に帰するエコー信号から第２の画像を再構成するステップと、
前記再構成された第１及び第２の画像の脂肪シフトをそれぞれ補償することにより、補正された第１及び第２の画像を計算するステップと、
脂肪と水の共鳴スペクトル及び前記主磁場の空間バリエーションを含む信号モデルを使用して、前記第１及び第２の画像並びに前記補正された第１及び第２の画像に基づいて前記取得されたエコー信号の位相誤差を推定し、
前記推定された位相誤差を使用して、前記取得されたエコー信号に対する脂肪及び水の信号寄与を分離することにより、水画像及び／又は脂肪画像を再構成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記位相誤差は、２つの個別の計算ステップにおいて推定され、当該推定は、一方の計算ステップにおいては前記第１及び第２の画像を使用して実行され、他方の計算ステップにおいては前記補正された第１及び第２の画像を使用して実行され、各ボクセル位置について、水からの寄与が当該ボクセル位置で優勢であることが判明した場合、前記第１及び第２の画像に基づいて推定された位相誤差が選択され、脂肪からの寄与が当該ボクセル位置で優勢であることが判明した場合には、前記補正された第１及び第２の画像に基づいて推定された位相誤差が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号モデルが脂肪のマルチピークスペクトルモデルを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記位相誤差を推定する前記ステップが、
各ボクセル位置での位相誤差のポテンシャル解を計算するステップと、
隣接するボクセル位置での位相誤差のバリエーションの空間平滑性を最大化することにより、前記位相誤差の１つの解を選択するステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
水画像及び脂肪画像を再構成する前に、前記２つのエコー信号が、ｋ空間の不良位置合わせについて補正される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１及び前記第２の画像並びに前記補正された第１及び第２の画像において、前記主磁場の不均一性により誘起されるシフトが補償される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
検査ボリューム内に均一な静的な主磁場を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、
前記検査ボリューム内のそれぞれ異なる空間方向に切り替え磁場勾配を生成する複数の勾配コイルと、
前記検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し、及び／又は前記検査ボリューム内に配された被検体からＭＲ信号を受信する、少なくとも１つのＲＦコイルと、
時間的に連続する前記ＲＦパルス及び前記切り替え磁場勾配を制御する制御ユニットと、
受信したＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、
を有するＭＲ装置であって、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法の各ステップを実行するように構成されるＭＲ装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法を実行するための命令を有する、ＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングの分野に関する。本発明は、ＭＲ装置の検査ボリューム内の主磁場に配される被検体のＭＲイメージング方法に関する。本発明は更に、ＭＲ装置及びＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元又は３次元画像を形成するために磁場と核スピンとの間の相互作用を利用する画像形成ＭＲ法は、軟組織のイメージングに関して、多くの点で他の画像イメージング方法より優れており、電離放射線を必要とせず、通常は侵襲的ではないので、今日では特に医療診断の分野で広く使用されている。
【０００３】
一般にＭＲ方法によれば、被検患者の身体は、測定の基礎となる座標系の軸（通常はｚ軸）を規定する方向を同時に有する強力で均一な磁場Ｂ０内に配置される。磁場Ｂ０は、磁場強度に依存して、個々の核スピンに関して異なるエネルギーレベルを生成し、核スピンは、規定された周波数（いわゆるラーモア周波数、すなわちＭＲ周波数）の電磁交番磁場（ＲＦ場）の印加によって励起（スピン共鳴）されることができる。巨視的観点からは、個々の核スピンの分布は、ｚ軸に垂直な適切な周波数（ＲＦパルス）の電磁パルスを印加することによって平衡状態から逸らすことができる全体的な磁化を生成し、その結果、その磁化は、ｚ軸の周りで歳差運動を行う。歳差運動は、開口角がフリップ角と呼ばれる円錐の表面を表す。フリップ角の大きさは、印加される電磁パルスの強度と持続時間とに依存する。いわゆる９０°パルスの場合、スピンはｚ軸から横方向断面に偏向される（フリップ角９０°）。
【０００４】
ＲＦパルスの終了後、磁化は緩和して元の平衡状態に戻り、再び第１の時定数Ｔ１（スピン−格子緩和時間又は縦緩和時間）を有するｚ方向の磁化が形成され、ｚ方向に垂直な方向の磁化は緩和して第２の時定数Ｔ２（スピン−スピン緩和時間又は横緩和時間）をもつ。磁化の変化は、ｚ軸に垂直な方向の磁化の変化が測定されるようにＭＲ装置の検査ボリューム内に配置され方向付けられる受信ＲＦコイルによって、検出されることができる。横方向磁化の減衰は、例えば９０°パルスの印加後に、（局所磁場不均一性によって引き起こされる）核スピンが同相にある並んだ状態からすべての位相角が均一に分布した状態（デフェージング）へ遷移することを伴う。デフェージングは、リフォーカスパルス（例えば１８０°パルス）によって補償されることができる。これにより、受信コイルにエコー信号が生成される。
【０００５】
体内での空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って延在する一定の磁場勾配が、均一磁場Ｂ０に重ねられ、これは、スピン共鳴周波数の線形空間依存性を与える。受信コイルにおいてピックアップされた信号は、体内のさまざまなロケーションに関連付けられるさまざまな周波数の成分を含む。受信コイルを介して取得された信号データは、空間周波数ドメインに対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは通常、それぞれ異なる位相エンコードで取得された複数のラインを含む。各ｋ空間ラインは、複数のサンプルを収集することによりデジタル化される。ｋ空間データのセットは、例えば、フーリエ変換により、ＭＲ画像に変換される。
【０００６】
ＭＲイメージングでは、全体信号に対する水と脂肪の相対的寄与に関する情報を取得して、それらのうちの一方の寄与を抑制する、又はそれらの両方の寄与を別々に若しくは一緒に分析することがしばしば望ましい。これらの寄与は、それぞれ異なるエコー時間に取得された２又はそれより多くの対応するエコーからの情報が組み合わせられる場合に計算されることができる。これは、化学シフト符号化と考えることができ、この場合、それぞれわずかに異なるエコー時間に２又はそれより多くのＭＲ画像を取得することによって、追加のディメンジョンである化学シフトディメンジョンが規定され、符号化される。水／脂肪分離に関して、これらのタイプの実験は、ディクソンタイプの測定と呼ばれることが多い。ディクソンＭＲイメージング又はディクソン水／脂肪ＭＲイメージングによって、それぞれ異なるエコー時間に取得された２又はそれより多くの対応するエコーから水及び脂肪の寄与を計算することによって、水／脂肪分離が達成される。一般に、脂肪及び水における水素の歳差運動の周波数差は既知であるので、このような分離が可能である。最も単純な形では、水画像及び脂肪画像は、「同相」と「異相」のデータセットの加算又は減算によって生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、いくつかのディクソンタイプのＭＲイメージング方法が提案されている。水／脂肪分離のさまざまな方策とは別に、既知の技術は、主に、それらが取得するエコー（又は「ポイント」）の特定の数と、使用されるエコー時間に課される制約とによって特徴付けられる。通常のいわゆる２点法及び３点法は、水信号及び脂肪信号がそれぞれ複素平面で平行及び反平行になる同相及び逆相のエコー時間を必要とする。フレキシブルなエコー時間を可能にするために、３点法が徐々に一般化されている。したがって、３点法は、エコー時間における水信号と脂肪信号との間の角度又は位相を、もはや特定の値に制限しない。このようにして、３点法は、撮像シーケンス設計においてより多くの自由度を提供するとともに、特に取得からの信号対雑音比（ＳＮＲ）利得と分離におけるＳＮＲ損失の間のトレードオフを可能にする。一方、スキャン時間を短縮するには、３つのエコーではなく２つのエコーだけをサンプリングすることが望ましい。Eggers他（Magn. Reson. Med., 65:96-107, 2011）は、デュアルエコーのフレキシブルなディクソンタイプＭＲイメージング方法を提案している。フレキシブルなエコー時間を用いるこのようなディクソンタイプＭＲイメージング方法を使用する場合、同相画像及び逆相画像はもはや取得される必要はなく、任意に水画像及び脂肪画像から合成される。
【０００８】
ディクソンイメージングでは、２つの異なるエコー時間にエコー信号を取得するために、次のようなさまざまな方策が使用されることができる。（ｉ）デュアルパス方式：各エコー信号が、正の振幅をもつ読み出し磁場勾配を使用して励起ＲＦパルスの後に別々に取得される；（ｉｉ）フライバック方式：両方のエコー信号が、負の振幅のリワインダ磁場勾配と組み合わされる正の振幅の読み出し磁場勾配を使用して、同じ励起ＲＦパルスの後に取得される；及び（ｉｉｉ）バイポーラ方式：両方のエコー信号が同じ励起ＲＦパルスの後に取得され、一方のエコーは、正の振幅の読み出し磁界勾配を使用して取得され、他方のエコーは、負の振幅の読み出し磁界勾配を使用して取得される。
【０００９】
バイポーラ方式は、スキャン時間の短縮、ＳＮＲ（信号対雑音比）効率の向上、よりロバストなフィールドマップ推定、動き誘起のアーチファクトの低減、短いＴ２＊に対する感度の低下など、多くの魅力的な利点を提供する。しかし、交番読み出し磁場勾配は、位相誤差又は幾何学的歪みを含むいくつかの問題を引き起こし、既存のディクソン水／脂肪分離技術の直接的な適用を制限する。読み出し磁場勾配の極性の反転は、奇数エコーと偶数エコーの間の反対方向の幾何学的歪みをもたらす。
【００１０】
Lu他（Magn. Reson. Med. 2008, 60:198-209）は、これらの問題に対処するための３ステッププロシージャを提案している。第１に、水／脂肪分離の前に、取得されたエコー信号に後処理が適用される。この後処理は、エコーの不良位置合わせ（ミスアライメント）に起因する位相誤差を補正するために、ｋ空間データをシフトすることを含む。第２に、フィールドマップを使用して画像データをリサンプリングし、主磁場の不均一性に起因する幾何学的歪みを補正する。フィールドマップ推定誤差の導入を避けるために、フィールドマップは、幾何学的歪みが無視できる低解像度画像データから推定される。第３に、水／脂肪分離がｋ空間において実行され、それにより、化学シフトに起因する幾何学的歪みが排除される。
【００１１】
この既知のアプローチは主に、主磁場不均一性と化学シフトとに関連するアーチファクトの補正／抑制に成功する。しかしながら、この方法により再構成された水画像は、特に異なる組織間又は組織と空気間の界面で不完全な脂肪抑制を示した。
【００１２】
米国特許出願第2017/0038446号公報において、水−脂肪周波数シフトに関連する位相補正が扱われている。しかしながら、この補正は、異なるエコー間及び水−脂肪周波数シフトによる水‐脂肪間の付加の位相蓄積による位相誤差に対処する。
【００１３】
本発明の目的は、残留アーチファクトを除去するために主磁場不均一性の改善された推定を伴うバイポーラ読み出し磁場勾配を使用するディクソンタイプＭＲイメージング技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、ＭＲ装置の検査ボリューム内の主磁場中に配される被検体のＭＲイメージングの方法であって、被検体をイメージングシーケンスに曝すことにより、読み出し磁場勾配のバイポーラ対を使用して、２又はそれより多くの異なるエコー時間に少なくとも２組のエコー信号を生成するステップであって、第１のエコー時間に一方の組のエコー信号が生成され、第２のエコー時間に他方の組のエコー信号が生成される、ステップと、被検体からエコー信号を取得するステップと、第１のエコー時間に帰するエコー信号から第１の画像を再構成し、第２のエコー時間に帰するエコー信号から第２の画像を再構成するステップと、再構成された第１及び第２の画像の脂肪シフトをそれぞれ補償することにより、補正された第１及び第２の画像を計算するステップと、脂肪及び水の共鳴スペクトルと主磁場の空間バリエーションとを含む信号モデルを用いて、第１及び第２の画像並びに補正された第１及び第２の画像に基づいて、取得されたエコー信号の位相誤差を推定するステップと、推定された位相誤差を使用して、取得されたエコー信号に対する脂肪及び水の信号寄与を分離することにより、水画像及び／又は脂肪画像を再構成するステップと、を有する方法が提案される。
【００１５】
２つのエコー信号が、反対極性をもつ時間的に隣接する読み出し磁場勾配の対を用いて取得される。第１のエコーは、正の振幅の読出し磁場勾配を用いて第１のエコー時間に取得され、第２のエコーは、負の振幅の読み出し磁場勾配を用いて第２のエコー時間に取得される（又はその逆でもよい）。
【００１６】
２より多くのエコー信号が取得され、それに応じて処理されることができる。しかしながら、簡単にするために、以下では２つのエコー信号の場合のみが明示的に説明される。
【００１７】
読み出し磁場勾配の振幅は、大きさが異なっていてもよく、その場合、２又はそれより多くのエコー信号が、可変帯域幅で取得されることができる。
【００１８】
本発明は、基本的に、バイポーラ読み出し磁場勾配を使用する従来のマルチエコーディクソン技法の方法ステップを採用する。加えて、本発明は、化学シフトにより誘起される幾何学的歪みをより良く考慮するために、位相誤差、すなわちフィールドマップの推定を、元の２つのシングルエコー画像（本発明の意味における第１及び第２の画像）だけでなく、脂肪シフトが補償された２つの補正されたシングルエコー画像（本発明の意味における補正された第１及び第２の画像）にも基づいて行うことを提案する。脂肪シフトの補償は、読み出し磁場勾配のそれぞれの極性に応じて、第１及び第２の画像のコンテントが正及び負の読み出し方向に空間的にシフトされることを意味する。最も単純な形では、脂肪の１Ｈ  ＭＲスペクトルは、この目的に関して、水の共鳴周波数に対し約３．３ｐｐｍの単一ピークになる。脂肪の共鳴周波数は、水の共鳴周波数よりも約２１０Ｈｚ（１．５Ｔ）又は４２０Ｈｚ（３Ｔ）低くなる。化学シフト又は共鳴周波数のこの違いは、再構成された第１及び第２の画像の脂肪からの信号寄与の空間変位につながる。本発明によれば、この空間変位は、補正された第１及び第２の画像において、対応する反対の空間変位により補償される。従って、脂肪信号の寄与は、補正された第１及び第２の画像において正しく位置合わせされるが、水からの信号寄与は、不正確に位置合わせ（ミスアライメント）される。脂肪のマルチピークスペクトルモデルが代わりに使用される場合、脂肪信号の寄与は、補正された第１及び第２の画像において正しく位置合わせされることができる。空間変位は、適切な空間畳み込み又はフィルタリングと置き換えられる必要がある。
【００１９】
本発明は、再構成された磁気共鳴画像の勾配磁場誘起の空間符号化に関連する位相誤差を補正する。本発明の洞察は、化学シフトが水及び脂肪ボクセルの空間符号化に異なる影響を与えることである。この補正により、ｎ点ディクソン法（ｎ＞１）の水−脂肪分離の精度が向上する。すなわち、補正は、マルチエコー取得技法の詳細に関係なく、任意のペアすなわち再構成された水画像及び脂肪画像に適用される。したがって、最終的な水脂肪分離がそれぞれ水と脂肪の支配的なボクセルの推定値を使用するかどうかにかかわらず、勾配符号化の違いに対する位相補正の利点が実現される。
【００２０】
好適な実施形態において、位相誤差は、１つの計算ステップでは第１及び第２の画像を使用し、別の計算ステップでは補正された第１及び第２の画像を使用して、２つの個別の計算ステップにおいて推定され、各ボクセル位置について、水からの寄与が当該ボクセル位置で優勢（支配的）であることが判明した場合、第１及び第２の画像に基づいて推定された位相誤差が選択され、脂肪からの寄与が当該ボクセル位置で優勢であることが判明した場合には、補正された第１及び第２の画像に基づいて推定された位相誤差が選択される。このように、位相誤差の推定は、主に、各ボクセル位置における正確に位置合わせされた信号の寄与に基づいており、これにより、バイポーラ取得方策に起因する化学シフト誘起の幾何学的歪みを効果的に補償する。
【００２１】
本発明の更なる好適な実施形態において、位相誤差を推定するステップは、各ボクセル位置において位相誤差のポテンシャル解を計算するステップと、隣接するボクセル位置にわたる位相誤差の変動の空間平滑性を最大化することにより、位相誤差の１つの解を選択するステップと、を有する。
【００２２】
これは、従来の２点ディクソン法でも同様に実行される（Eggers et al., J. Magn. Reson. Imaging 2014; 40:251-268を参照）。各ボクセル位置における水及び脂肪からの信号寄与、化学シフトの差（脂肪の選択されたスペクトルモデルと信号取得に使用される２つのエコー時間値からの結果）と（主磁場不均一性により誘起される）位相誤差により誘起される水及び脂肪の間の位相オフセットを含む信号モデルが使用される。２つのシングルエコー画像からの信号モデルの３つの未知数（水の寄与、脂肪の寄与、位相誤差）の導出における基本的なあいまいさは、一般に、主磁場の不均一性の空間平滑性の仮定によって解かれる。したがって、水信号及び脂肪信号の寄与の直接的な計算の代わりに、２点ディクソン法は、典型的には、３つのステップで分離を行う：第１に、位相誤差に対するポテンシャル解が計算される。これは、このステップが２つのシングルエコー画像間の不良位置合わせの影響を受けるように、各ボクセルごとに独立に行われる。次に、位相誤差の空間平滑性を最大化することにより各ボクセルごとに１つの解が選択され、最後に、位相誤差が与えられる場合、水信号及び脂肪信号の寄与が推定される。
【００２３】
本発明は、第１のステップを２回実行することを提案し、１回は、第１及び第２の画像に対して実行され、１回は、脂肪シフトが補償される補正された第１及び第２の画像に対して実行される。このようにして、元の２つのシングルエコー画像（第１及び第２の画像）において、水信号は位置合わせされ、脂肪信号は、不良位置合わせされ、補正された２つのシングルエコー画像（補正された第１及び第２の画像）において、水信号は、不良位置合わせされ、脂肪信号は位置合わせされている。次に、位相誤差のそれぞれの求められた解を使用して、水及び脂肪の信号寄与のポテンシャル値が推定される。この推定が、或るボクセル内の水の優位性を示す場合、２つの元のシングルエコー画像から導出される位相誤差の対応するポテンシャル値が使用される。水と脂肪の信号のポテンシャル値がボクセル内の脂肪信号の優位性を示す場合、２つの補正されたシングルエコー画像から導出された位相誤差の対応するポテンシャル値が代わりに使用される。このようにして、バイポーラ取得による２つのシングルエコー画像の間の不良位置合わせが適切に対処され、対応する画像アーチファクトが低減される。
【００２４】
バイポーラ取得に伴って生じる渦電流の影響により、２つのエコー信号は、好適には、第１及び第２の画像を再構成する前にｋ空間の不良位置合わせに関して補正される。この補正ステップの詳細に関しては、上記で引用されたＬｕ他による論文を参照している。
【００２５】
更なる好適な実施形態において、第１及び第２の画像の再構成並びに補正された第１及び第２の画像の計算の両方において、主磁場不均一性により誘起されるシフトの補償が導入される。主磁場不均一性に関する情報は、ｉ）事前知識（例えばＢ０マップの別個のスキャン）、ｉｉ）低分解能画像（例えば、Ｌｕ他によって上記で引用した論文において提案される）、又はｉｉｉ）推定される位相誤差、から取得されることができる。後者の場合、反復アプローチが適用される。第１のステップでは、本発明に従って推定された位相誤差からＢ０マップが導出され、次いで、補正された第１及び第２の画像並びに第１及び第２の画像の対応するシフトが補償され、位相誤差の推定が、補償された画像に基づいて反復される。この反復は、収束に達するまで繰り返される。
【００２６】
これまでに説明した本発明の方法は、検査ボリューム内に本質的に均一な静的な主磁場Ｂ０を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、検査ボリューム内の複数の異なる空間方向に切り替え磁場勾配を生成する複数の勾配コイルと、検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し、及び／又は検査ボリューム内に位置する患者の身体からのＭＲ信号を受信する少なくとも１つの身体ＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配の時間的な連続を制御する制御ユニットと、受信したＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、を有するＭＲ装置によって実施されることができる。本発明の方法は、ＭＲ装置の再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実現されることができる。
【００２７】
本発明の方法は、臨床で今日使用されているほとんどのＭＲ装置において有利に実行されることができる。この目的のために、本発明の上述の方法ステップを実行するようＭＲ装置を制御するコンピュータプログラムを利用するだけでよい。コンピュータプログラムは、ＭＲ装置の制御ユニットにインストールするためにダウンロードされるように、データ担体上に存在するか、データネットワーク内に存在しうる。
【００２８】
添付の図面は、本発明の好適な実施形態を開示している。しかしながら、図面は、本発明の制限の定義としてではなく、例示のみを目的として設計されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の方法を実行するためのＭＲ装置を示す図。
【図２】本発明によるバイポーラ読み出し磁場勾配を使用するディクソンイメージングシーケンスの概略的な（簡略化された）パルスシーケンス図。
【図３】従来の水／脂肪分離（左）により得られた水画像と本発明の方法（右）により得られた水画像との比較を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１を参照して、ＭＲ装置１が、ブロック図として示されている。装置は、実質的に均一で一時的に一定の主磁場Ｂ０が検査ボリューム１０を通るｚ軸に沿って生成されるように、超電導又は抵抗性の主磁石コイル２を有する。装置は、（第１、第２、該当する場合は第３の）シミングコイルの組２'を更に有し、組２'の個々のシミングコイルを通る電流は、検査ボリューム内のＢ０偏差を最小化するために制御可能である。
【００３１】
磁気共鳴生成及び操作システムは、一連のＲＦパルスと切り替え磁場勾配を適用して、核磁気スピンを反転させ又は励起し、磁気共鳴を誘起し、磁気共鳴をリフォーカスし、磁気共鳴を操作し、空間的に符号化し、磁気共鳴を飽和させ、スピンを飽和させる等をの処理を実施して、ＭＲイメージングを実行する。
【００３２】
より具体的には、勾配パルス増幅器３は、検査ボリュームのｘ、ｙ及びｚ軸に沿って全身勾配コイル４、５及び６の選択されたものに電流パルスを印加する。デジタルＲＦ周波数送信器７は、送受信スイッチ８及び身体ＲＦコイル９を介して、ＲＦパルス又はパルスパケットを検査ボリュームに送信する。典型的なＭＲイメージングシーケンスは、任意の印加される磁場勾配により、選択された核磁気共鳴操作を実現する短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットで構成される。ＲＦパルスは、共鳴を飽和させ、共鳴を励起し、磁化を反転させ、共鳴をリフォーカスし、又は共鳴を操作し、検査ボリューム内に位置する身体１０の一部を選択するために、使用される。ＭＲ信号は、身体ＲＦコイル９によってもピックアップされる。
【００３３】
身体１０の限られた領域のＭＲ画像を生成するために、局所アレイＲＦコイル１１、１２、１３の組が、撮像のために選択された領域に隣接して配置される。アレイコイル１１、１２、１３は、身体ＲＦコイルを介してＲＦ送信により誘起されたＭＲ信号を受信するために使用されることができる。
【００３４】
その結果として生じるＭＲ信号は、身体ＲＦコイル９及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３によってピックアップされ、好適には前置増幅器（図示せず）を有する受信器１４によって復調される。受信器１４は、送信／受信スイッチ８を介してＲＦコイル９、１１、１２、及び１３に接続されている。
【００３５】
ホストコンピュータ１５は、本発明のイメージングシーケンスを生成するように、シミングコイル２'並びに勾配パルス増幅器３及び送信器７を制御する。選択されたシーケンスについて、受信器１４は、各ＲＦ励起パルスに続いて、単一又は複数のＭＲデータラインを速く連続して受信する。データ取得システム１６は、受信信号のアナログデジタル変換を実行し、各ＭＲデータラインを更なる処理に適したデジタル形式に変換する。今日のＭＲ装置において、データ取得システム１６は、生画像データの取得に特化した別個のコンピュータである。
【００３６】
最後に、デジタル生画像データは、フーリエ変換又はＳＥＮＳＥのような他の適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ１７によって、画像表現に再構成される。ＭＲ画像は、患者を横断する平面スライス、平行な平面スライスのアレイ、３次元ボリュームなどを表すことができる。次いで、画像は、画像メモリに記憶され、このメモリにアクセスすることにより、例えば得られたＭＲ画像の人間可読の表示を提供するビデオモニタ１８を介して、スライス、投影、又は画像表現の他の部分を、視覚化のための適切なフォーマットに変換されることができる。
【００３７】
ホストコンピュータ１５及び再構成プロセッサ１７は、上記及び以下で説明する本発明の方法を実行するようにプログラムされる。
【００３８】
図２に、本発明によるバイポーラ読み出し磁場勾配を使用したデュアルエコーディクソンイメージングシーケンスの概略的なパルスシーケンス図を示す。この図は、周波数エンコード方向（Ｍ）、位相エンコード方向（Ｐ）、及びスライス選択方向（Ｓ）の切り替え磁場勾配を示す。更に、この図は、ＲＦ励起パルスと、エコー信号が取得される時間間隔（ＡＣＱ１及びＡＣＱ２により示される）とを示す。この図は、エコー信号のペアの取得について説明している。エコー信号のこのようなペアの複数は、ｋ空間の必要な領域を完全にカバーするためにそれぞれ異なる位相エンコード（Ｐ）を使用して、図示されるシーケンスの複数の繰り返しによって、取得される。エコー信号の各ペアは、逆の極性ｙをもつ読み出し磁場勾配（Ｍ）の対応するペアを使用して取得される。バイポーラ読み出し磁場勾配のタイミング及び振幅は、異なるエコー時間ＴＥ１及びＴＥ２並びにそれに対応する水プロトン及び脂肪プロトンからの信号寄与の異なる位相オフセットが提供されるように、エコー信号の取得ウィンドウＡＣＱ１及びＡＣＱ２をシフトするよう選択される。１組のエコー信号が、エコー時間ＴＥ１に取得され、別の組のエコー信号が、エコー時間ＴＥ２に取得される。これらの信号寄与のディクソンタイプの分離は、水及び／又は脂肪画像の再構成の最終ステップにおいて得られる位相オフセットに基づく。
【００３９】
水と脂肪を分離するために、すなわち、取得されたエコー信号の組から最終的に純水及び／又は純脂肪画像を再構成するために、まず、第１の画像が、第１のエコー時間ＴＥ１に帰するエコー信号から再構成され、第２の画像が第２のエコー時間ＴＥ２に帰するエコー信号から再構成される。各ボクセル位置における水及び脂肪からの信号寄与、（主磁場不均一性により誘起される）位相誤差及び化学シフトの差によって誘起される水と脂肪の間の位相オフセットを含む水／脂肪分離のために、信号モデルが用いられる。位相誤差のポテンシャル解と、水信号及び脂肪信号の対応するポテンシャル解が計算される。次に、これらのステップは、繰り返されるが、今回は脂肪シフトの補正が行われ、補正された第１及び第２の画像と、位相誤差並びに水信号及び脂肪信号の対応するポテンシャル解を生成する。特定のボクセルの水信号及び脂肪信号の特定のポテンシャル解が、このボクセルにおける水の優位性を示す場合は、元の第１及び第２の画像から導出された位相誤差の対応するポテンシャル解が得られる。代わって、特定のボクセルにおける水信号及び脂肪信号の特定のポテンシャル解が、このボクセルにおける脂肪の優位性を示す場合は、補正された第１及び第２の画像から導出される位相誤差の対応するポテンシャル解が取得される。最後に、位相誤差の推定におけるあいまいさは、主磁場不均一性の空間平滑性の仮定によって解かれる。位相誤差の空間平滑性を最大化することにより、ポテンシャル解の１つが、各ボクセルごとに選択される。次に、各ボクセルごとにこのように決定される位相誤差を使用して、水画像及び／又は脂肪画像が取得される。
【００４０】
本発明の前述の方法により、バイポーラ取得による２つのシングルエコー画像間の不良位置合わせが適切に対処され、対応する画像アーチファクトが大幅に低減される。これは、図３から明らかである。図３は、従来の２点水／脂肪分離（左）及び本発明の水／脂肪分離技術（右）で得られた水画像の比較を示している。白矢印は、従来の技術を使用して組織／空気界面での不完全な脂肪抑制を指す。このアーチファクトは、本発明の方法によって得られる正しい画像には存在しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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