JP4423203B2 - 平衡定常状態自由歳差運動ｍｒ撮影のための磁化準備シーケンス - Google Patents

Description

本発明は、診断用撮影技術に関するものである。本発明は特に、定常状態磁気共鳴撮影のための準備シーケンス（ｐｒｉｍｅｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）に関するものであり、以下、特にその定常状態磁気共鳴撮影のための準備シーケンスに関連して説明を行う。しかしながら、本発明は、より広く、様々なタイプの磁気共鳴撮影のための準備シーケンスに関するものである。

定常状態磁気共鳴撮影は、当該技術分野における様々な専門用語によって知られている、実質的に類似した数多くの技術を包含している。これらの技術には、たとえば、ＣＢＡＳＳ（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｂａｌａｎｃｅｄ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ）、ＦＩＳＰならびにｔｒｕｅＦＩＳＰ（ｆａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）、ＦＩＥＳＴＡ（ｆａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）、ＢＦＦＥ（ｂａｌａｎｃｅｄ ｆａｓｔ ｆｉｅｌｄ ｅｃｈｏ）、およびＧＲＡＳＳ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｒｅｃａｌｌｅｄ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）等が含まれる。定常状態撮影技術は、高速撮影（約２から５ミリ秒のＴＲ）と、エルンスト角に近い傾斜角度を伴う、スピン格子緩和時間とスピン−スピン緩和時間との比（すなわちＴ２／Ｔ１）に比例するコントラストとをもたらす。他の組織に対し、血液や脳脊髄液といった液体間において、強いコントラストが得られる。このことは、ＣＢＡＳＳを、頭部ならびに脊椎の撮影、体全体に亘る血管撮影、心臓の撮影、およびそれらに類似の撮影に、適したものとしている。

定常状態撮影は、高速の撮影時間（１２８ミリ秒もの短い撮影時間）をもたらすが、定常状態への収束が遅い点、および、定常状態の磁化条件を適切に維持するためには、スピン系を絶え間なく連続してパルス動作させる必要がある点に、欠点がある。

磁化の準備をするために、スピン系が、典型的にはスピン格子緩和時間の約３倍の時間（すなわち、約３×Ｔ１）に亘ってパルス動作させられ、磁化が定常状態に到達させられる。脳脊髄液等の液体についてのスピン格子緩和時間Ｔ１は約２秒であるので、信号準備期間は、信号取得期間をはるかに超えることとなる。定常状態撮影シーケンスの短いＴＲはまた、高い傾斜および高速の切換動作を必要とし、このことは、信号準備期間において顕著な傾斜加熱をもたらす。

撮影中においては、結果画像の診断上の有用性を向上させるために、脂肪または流動している血液から発せられる核信号のような、特定の核信号を前飽和（プリサチュレーション）させることが望ましい場合がよくある。平衡（ｂａｌａｎｃｅｄ）定常状態自由歳差運動撮影時において、ＲＦパルスの連続的なパルス列を適用することは、定常状態を再開始させるための重い時間ペナルティーまたは追加の画像アーティファクトのいずれをも被らずに、前飽和動作を実行するためのパルスシーケンスの特別部分を挿入することを、困難とする。

同様に、定常状態の信号を準備するために用いられる長い準備期間は、反転回復、Ｔ２コントラスト、またはブラックブラッド準備シーケンスを用いて、基本的な定常状態撮影において使用可能なコントラストを修正することを、実質的に制限する。

これらの問題を軽減するために、定常状態撮影用の核磁気共鳴信号を準備するための調整時間を減らす、準備シーケンスが作られた。しかしながら、これらの準備シーケンスは、複雑であるか、直感に訴えないものであるか、または異なる定常状態撮影条件に簡単に適合させられないものである。たとえば、複雑で直感に訴えない準備シーケンスは、いくつかの異なるスペクトルオフセットでの撮影には、簡単に適合させられない。このことは、静磁気的な帯状アーティファクト（ｓｔａｔｉｃ ｂａｎｄｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）を低減させるため、２つ以上のスペクトルオフセットで取得された画像を組み合わせる、位相循環型ＣＢＡＳＳへのこれらの準備シーケンスの適用を制限する。これらのシーケンスはまた、前飽和動作が撮影期間に亘って周期的に実行され得るように、回転フレームの長軸に沿って後方における既存の定常状態の磁化を記憶し、その後、記憶された定常状態信号を高速で再生成するのにも、あまり適していない。

本発明は、上記およびその他の制限を克服する、改善された装置および方法を考えるものである。

本発明の１つの側面によれば、定常状態磁気共鳴撮影装置が開示される。パラメータ化された準備シーケンスを用いて、磁気共鳴の準備をする手段が提供される。このパラメータ化された準備シーケンスは、第１のスペクトルオフセットに対応するスペクトルオフセットパラメータ値を有している。また、上記の準備の後に、第１のスペクトルオフセットにおける定常状態磁気共鳴撮影を用いて、画像データを取得する手段が提供される。さらに、その画像データを再構成して、画像表現を生成する手段が提供される。

本発明の別の１つの側面によれば、定常状態磁気共鳴撮影方法が提供される。磁気共鳴は、パラメータ化された準備シーケンスを用いて準備される。このパラメータ化された準備シーケンスは、第１のスペクトルオフセットに対応するスペクトルオフセットパラメータ値を有している。上記の準備の後に、第１のスペクトルオフセットにおける定常状態磁気共鳴撮影を用いて、画像データが取得される。この画像データが再構成されて、画像が生成される。

１つの利点は、定常状態磁気共鳴撮影における画像アーティファクトの、実質的な低減にある。

別の１つの利点は、定常状態磁気共鳴撮影のための画像走査時間が、低減される点にある。

さらに別の１つの利点は、異なるスペクトルオフセットに対して容易に適合化される、パラメータ化された準備シーケンスが提供される点にある。

さらに別の１つの利点は、異なるＴ１およびＴ２緩和時間に対して、したがって異なる定常状態磁化に対して容易に適合化される、パラメータ化された準備シーケンスが提供される点にある。

当業者においては、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことによって、多くのさらなる利点が明らかとなるであろう。

本発明は、様々な要素、および複数要素の配置構成の形態をとることができ、また、様々な処理動作、および複数処理動作の配列構成の形態をとることができる。添付の図面は、単に本発明の好ましい実施形態を説明する目的のものであって、本発明を限定するものと捉えるべきものではない。

図１を参照すると、磁気共鳴撮影スキャナ１０は、円柱状の主磁石１２を含んでいる。この主磁石１２は、好ましくは、低温包囲された超伝導磁石である。主磁石１２は、患者その他の被写体が撮影のために中に置かれる、マグネットボア１４を規定する。主磁石１２は、ボア１４の長軸に沿って配向された、空間的かつ時間的に一定かつ均一な主磁場を発生させる。超伝導磁石に代えて、超伝導磁石でない磁石を用いてもよい。

傾斜磁場コイル１６は、磁気共鳴信号を空間エンコードするため、磁化をスポイリングする傾斜磁場を発生させるため等の理由のために、ボア１４内に傾斜磁場を発生させる。好ましくは、傾斜磁場コイル１６は、主磁場に平行な長軸方向を含む互いに直交する３つの方向に、傾斜磁場を発生させるように構成されたコイルを含む。

全身用高周波コイルアセンブリ１８は、磁気共鳴を励起させるための高周波パルスを発生させる。高周波数コイルアセンブリ１８はまた、磁気共鳴信号を検出する役割も果たす。オプションとして、ボア１４内の局所的な領域において磁気共鳴を励起および／または検出するために、追加の局所用高周波コイルまたは高周波のフェーズド・アレイ・コイル（図示せず）が含まれている。

グラジエントパルス増幅器２２は、選択された傾斜磁場を発生させるために、制御された電流を傾斜磁場コイル１６に送る。好ましくはデジタル送波器である高周波送波器２４は、選択された磁気共鳴の励起を発生させるために、高周波のパルスまたはパルスパケットを、高周波コイルアセンブリ１８に印加する。やはり高周波コイルアセンブリ１８に接続された高周波受信器２６は、磁気共鳴信号を受信する。１つより多い高周波コイル（たとえば局所的コイルまたはフェーズド・アレイ・コイル）が付与される場合には、オプションとして、磁気共鳴の励起動作と検出動作とに、異なるコイルが用いられてもよい。

被写体の磁気共鳴画像データを取得するためには、被写体は、マグネットボア１４の内部、好ましくは、主磁場のアイソセンタの位置またはその近くの位置に置かれる。シーケンスコントローラ３０は、選択された過渡または定常状態磁気共鳴構成を被写体内に生成するため、かかる磁気共鳴を空間エンコードするため、横方向の磁気共鳴成分を選択的にスポイリングするため、あるいはその被写体に特徴的な選択された磁気共鳴信号を生成するために、グラジエント増幅器２２および高周波送波器２４と対話する。生成された磁気共鳴信号は、高周波受信器２６によって検出される。

磁気共鳴スキャナ１０およびそれに付随する電子回路は、定常状態磁気共鳴画像データを取得するのに特に適している。定常状態磁気共鳴撮影法は、多くのバリエーションを包含しており、当該技術分野においては、様々なタイプの定常状態撮影を指して、種々の多くの専門用語が一般に用いられている。これらのバリエーションには、ＦＩＳＰ（ｆａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）としても知られるＣＢＡＳＳ（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｂａｌａｎｃｅｄ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ）、撮影励起パルス列内の連続する高周波パルスが位相変換されるＦＩＳＰの一種であるｔｒｕｅＦＩＳＰ、ＦＩＥＳＴＡ（ｆａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）、ＢＦＦＥ（ｂａｌａｎｃｅｄ ｆａｓｔ ｆｉｅｌｄ ｅｃｈｏ）、およびＣＢＡＳＳならびにＦＩＳＰと実質的に等価であるＧＲＡＳＳ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｒｅｃａｌｌｅｄ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）が含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの方法に共通の１つの特徴は、定常状態磁気共鳴撮影の間に亘って核磁化の可干渉性を維持するような、選択されたパルス間隔を有する高周波パルスの印加である。

当該技術分野では知られているように、様々な定常状態撮影方法において、磁化を定常状態に維持するために、典型的には小さなフリップ角で、周期的な高周波励起パルスが用いられている。励起パルス同士の間には、いくらかの磁化の緩和があり、磁気共鳴信号が生成される。さらに、周期的な高周波励起パルス列の連続したパルス間において、核スピンに正味の位相増分を累積させることによって、スペクトルオフセットを導入することができる。位相増分は、様々な手段によって導入することが可能である。たとえば、高周波パルス自体を位相シフトすること、または、移動もしくは流動しているスピンに、制御された位相シフトを選択的に誘起するために、グラジエントパルスを印加することによって、位相増分を導入することができる。高周波位相シフト、グラジエントパルスをエンコードした動き、またはその両方に起因する、各パルス間周期ごとの正味の位相増分は、Δφによって示される。

たとえば、連続するパルスをΔφ＝１８０°だけ位相シフトすることにより、典型的には１８０°スペクトルオフセットと呼ばれるスペクトルオフセットが得られる。１８０°スペクトルオフセットを採用している１つの定常状態撮影方法は、ｔｒｕｅＦＩＳＰである。同様に、連続するパルスをΔφ＝９０°だけ位相シフトすることにより、９０°スペクトルオフセットにおける定常状態画像データが生成される。すなわち、９０°スペクトルオフセットに対しては、０°、９０°、１８０°、２７０°、０°、９０°、１８０°、２７０°、０°、９０°、・・・の位相を有する連続する高周波励起パルスが、適当に用いられる。

選択されたスペクトルオフセットにおける所望の定常状態の磁化を速く実現するために、パラメータ化された準備シーケンスの生成器３４が、選択されたスペクトルオフセットにおける準備シーケンスを生成する。この準備シーケンスは、選択された高周波パルスおよび傾斜磁場パルスを含む。生成された準備シーケンスは、磁気共鳴撮影スキャナ１０および付随する電子回路２２、２４による実行のため、シーケンスコントローラ３０に伝達される。準備シーケンスは、定常状態撮影時の磁化に近い磁化状態を生成する。

さらに、ＣＢＡＳＳその他の定常状態画像において典型的に見られる静磁気的な帯状アーティファクトを低減させるために、好ましくは位相循環プロセッサ３８が、ＣＢＡＳＳによる撮影を、いくつかの相補的なスペクトルオフセット（たとえば、０°および１８０°のスペクトルオフセット、または、０°、９０°、１８０°、および２７０°のスペクトルオフセット）に調整する。

定常状態画像は、ゼロ応答帯またはアーティファクト帯を有することがしばしばある。１８０°のスペクトルオフセットで同一のシーケンスが繰り返されると、アーティファクト帯がシフトする。これら２つのデータ組を組み合わせることで、帯状アーティファクトが低減される。９０°と２７０°とのスペクトルオフセットで同一のデータを収集することにより、やはり帯の位置がシフトおよび変更される。０°、９０°、１８０°、および２７０°のスペクトルオフセットを有するこれら４つのデータ組を組み合わせることにより、帯状アーティファクトは実質的に除去される。スペクトルオフセットの他の組合せ（たとえば、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、および３００°の組合せ、または０°、１２０°、２４０°の組合せ等）も考えられる。

より一般的には、スペクトルオフセットの合計数をＮ（Ｎ＞１）、０からＮ−１までの値をとるスペクトルオフセット添数をｎ、角度オフセット値をθ_ｏとして、θ_ｏ＋３６０°×（ｎ／Ｎ）で与えられるスペクトルオフセットで取得された画像を組み合わせると、静磁気的な帯状アーティファクトの実質的な打消しがなされる。

各スペクトルオフセットについて、位相循環プロセッサ３８が、スペクトルオフセットパラメータ４０を準備シーケンス生成器３４に伝達する。準備シーケンス生成器３４は、スペクトルオフセットパラメータ４０に対応する準備シーケンスを生成する。１つの好ましい実施形態では、準備シーケンス生成器３４は、スペクトルオフセットパラメータ４０を用いて構成された、パラメータ化された準備シーケンスを生成する。オプションとして、磁化の大きさ、フリップ角、またはその他の磁化特性を制御するパラメータも、準備シーケンス生成器３４に伝達されてもよい。準備シーケンス生成器３４によって生成された準備シーケンスは、シーケンスコントローラ３０によって実行され、その後、選択されたスペクトルオフセットΔφにおいて、ＣＢＡＳＳ撮影が行われる。

位相循環プロセッサ３８は、好ましくは複素ｋ空間における足合わせによって、いくつかの相補的なスペクトルオフセット（たとえば、０°、９０°、１８０°、および２７０°のスペクトルオフセットΔφ）での画像データを組み合わせ、組み合わされたｋ空間データを、ｋ空間メモリ４２に保存する。画像データは、再構成プロセッサ４４によって再構成され、画像メモリ４６内に保存される画像表現が生成される。１つの適当な実施形態では、再構成プロセッサ４４は、逆フーリエ変換を用いた再構成を行う。

結果として得られる画像表現は、ビデオプロセッサ５０によって処理され、ユーザーインターフェース５２上に表示される。このユーザーインターフェース５２は、好ましくは、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、またはその他のタイプのコンピュータである。上記の画像表現は、ビデオ画像を生成せずに、プリンタドライバによって処理されて印刷されたり、コンピュータネットワークまたはインターネットを介して送信されたり等されてもよい。好ましくは、ユーザーインターフェース５２はまた、磁気共鳴撮影シーケンスの選択、磁気共鳴撮影シーケンスの変更、磁気共鳴撮影シーケンスの実行等のために、放射線技師その他の操作者が、磁気共鳴シーケンスコントローラ３０、位相循環プロセッサ３８、およびその他の構成要素と対話することも可能とする。

図２を参照して、準備シーケンス生成器３４は、好ましくは、縦磁化のゼロ部分が適切に配置された縦磁化状態を準備する縦磁化準備シーケンス６２と、縦磁化を実質的に維持しながら、あらゆる横磁化をスポイリングするスポイラーシーケンス６４とを含む、パラメータ化された準備シーケンス６０を生成する。縦磁化準備シーケンス６２とスポイラーシーケンス６４との組合せは、縦方向に整列させられた磁化同重体（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｉｓｏｃｈｒｏｍａｔｓ）の扇状部（ｆａｎ）を結果としてもたらす。横磁化準備シーケンス６６は、縦方向に整列させられた磁化同重体の扇状部を、ＣＢＡＳＳその他の定常状態撮影における定常状態の磁化のフリップ角に対応する角度だけ、上記の縦方向の整列方向から傾斜させることによって、横磁化の準備を行う。

定常状態撮影中に存在する縦磁化は、周期的な偶関数Ｅ（ψ）によって適当に近似される。ここで、ψは、共鳴オフセットに起因してスピンが経る正味の位相シフトである。すなわち、

である。適用されるスペクトルオフセット（Δφ）を考慮に入れるため、および縦磁化をスケーリングして定常状態の縦磁化に近付けるために、縦磁化準備シーケンス６２は、

の形式の縦磁化Ｍ_ｚを生成するべきである。ここで、Ｍ_ｏは熱平衡磁化であり、Ａは調整可能なスケーリング係数である。有利な形態では、関数Ｍ_ｚ（ψ）は、目標の定常状態の磁化と一致するゼロ部分すなわちヌル部分を有している。

図３を参照すると、１つの適当な縦磁化準備シーケンス６２_１が示されている。この縦磁化準備シーケンス６２_１は、τ／２の時間間隔を空けられた高周波パルス７０、７２の第１の組（ここで、τは、ＣＢＡＳＳその他の定常状態撮影の励起パルスの、パルス間隔すなわち時間的反復）と、それに続く、やはりτ／２の時間間隔を空けられた高周波パルス７４、７６の第２の組とを含んでいる。高周波パルス７０、７２、７４、７６の各々は、（θ_１，θ_２）の指標でラベル付けされている。ここで、θ_１は高周波パルスのフリップ角であり、θ_２は高周波パルスの位相である。この縦磁化準備シーケンス６２_１は、Ｅ（ψ）＝ｓｉｎ^２（ψ＋Δφ）かつＡ＝ｓｉｎ（α）である、式（２）の形式の適当な周期的磁化Ｍ_ｚを生成する。好ましくは、対応のスポイラー傾斜磁場パルス６４_１が、縦磁化準備シーケンス６２_１にインターリーブされる。

図４を参照すると、別の１つの適当な縦磁化準備シーケンス６２_２が示されている。この縦磁化準備シーケンス６２_２は、τの時間間隔を空けられた高周波パルス８０、８２を含んでいる。ここでも、τは、ＣＢＡＳＳその他の定常状態撮影の高周波励起パルスの、時間間隔である。図３と同様に、高周波パルス８０、８２は、それぞれ（θ_１，θ_２）の指標でラベル付けされている。この準備シーケンス６２_２は、Ｅ（ψ）＝ｓｉｎ^２（ψ＋Δφ）かつＡ＝ｓｉｎ（２α）である、式（２）の形式の適当な周期的磁化Ｍ_ｚを生成する。好ましくは、スポイラー傾斜磁場パルス６４_２が、縦磁化準備シーケンス６２_２の後に続く。

図５を参照すると、さらに別の１つの適当な縦磁化準備シーケンス６２_３が示されている。二項パルスが、それぞれフリップ角がδ、γ、βであり、パルス間隔τの時間間隔を空けられた、３つの高周波パルス９０、９１、９２を含んでいる。この二項パルスに、フリップ角αを有する第４の高周波パルスが続く。二項パルスをなす高周波パルス９０、９１、９２のフリップ角δ、γ、βは、二項パルスの全体の傾斜角度が９０°となるように調整される。好ましくは、スポイラー傾斜磁場パルス６４_３が、縦磁化準備シーケンス６２_３にインターリーブされる。

形状作られたＭ_ｚの縦磁化を、スペクトルオフセット角Δφを通じてシフトさせるために、二項パルスを形成するパルス９０、９１、９２の位相は、Δφの倍数に適当に設定され、また、個々の二項パルス構成要素９０、９１、９２の傾斜角度は、好ましくは、Ｍ_ｚの縦磁化の形状を最適化するようにトリミングされる。フリップ角αの第４のパルス９４は、Ｍ_ｏｃｏｓ（α）の縦磁化のスケーリングを与える。二項パルスの振幅設計は、Ｓｈｉｎｎａｒ−ＬａＲｏｕｘ法または他の類似の方法を用いて、所与のパルス数、組織の緩和時間、およびパルス間隔τの値に対する、縦磁化の形状を得ることにより行われ得る。

横磁化準備シーケンス６６は、縦磁化準備シーケンス６２とスポイラーシーケンス６４とを協働させることにより生成された、縦方向に整列させられた磁化同重体の扇状部を、ＣＢＡＳＳその他の定常状態撮影の定常状態における縦磁化および横磁化によって決定される角度だけ、縦方向の整列方向から傾斜させることによって、横磁化の準備を行う。

図６を参照すると、１つの適当な横磁化準備シーケンス６６_１が示されている。この横磁化準備シーケンス６６_１は、定常状態撮影シーケンスの高周波パルス反復時間τと同一の時間間隔を空けられ、位相がスペクトル位相シフトΔφだけ連続的に増分される、一連の高周波パルス１００、１０２、１０４、１０６を含んでいる。したがって、この横磁化準備シーケンス６６_１は、磁化同重体の扇状部を傾斜させるように設計された「ダミー」画像シーケンスに対応する。例示的な高周波パルス１００、１０２、１０４、１０６は、それぞれΔα、３Δα、５Δα、７Δαのフリップ角を有している。

連続する各パルスは、パルス間期間の間に１８０°の歳差運動を経た後の磁化同重体の扇状部に作用するので、高周波パルス１００、１０２、１０４、１０６による磁化同重体の扇状部の傾斜は、角度の点では線形である。したがって、連続する各高周波パルスは、定常状態の傾斜角度（α）に到達するまで、扇状部の傾斜角度を、均等な増分Δαで増分させていく。横磁化準備シーケンス６６の連続するパルス間の角度増分は、スペクトルオフセットΔφに維持される。

横磁化準備シーケンス６６_１は、より一般的な好ましい横磁化準備シーケンスの、１つの具体的なシーケンスである。このより一般的な好ましい横磁化準備シーケンスでは、一連のＭ個の高周波パルスが、定常状態の励起間隔τと同一の時間間隔を空けられており、連続するパルスの位相がΔφだけ増分されていき、ｎ番目のパルスのフリップ角が、

で与えられる。ここで、αは、定常状態撮影において用いられる最終的なフリップ角であり、ｎは、ｎ＝０からｎ＝Ｍ−１までの連続するパルスを指す整数の添数である。

傾斜角度を増分させていく、他の横磁化準備シーケンスを採用することも可能である。ある具体的な準備シーケンスについてのパラメータは、所与の緩和時間Ｔ１ならびにＴ２、所与の撮影フリップ角α、所与のパルス間隔τ、およびＭパルス分の長さの横磁化準備シーケンスパルス列に関して計算され得る。上記で述べた線形の高周波パルスシーケンスは、単純さという利点を有する。さらに、かかるシーケンスは、磁化同重体の扇状部を、短い記憶期間内において縦方向に整列させられた配向に戻すため、時間的に反転させた形で用いられ得る。したがって、時間的に反転させられた横磁化準備シーケンスは、前飽和技術と定常状態撮影とを組み合わせるのに有益となり得る。前飽和は、磁化記憶期間中にスピン系に適用することができ、その後、時間的に順方向の横磁化準備シーケンスを用いることにより、定常状態撮影を再開始することができる。

より一般的には、準備シーケンス６０は、それぞれ異なるＴ１およびＴ２緩和時間を有する、関心対象であるいくつかの組織タイプについて、定常状態撮影時の定常状態の磁化に良好に近い磁化を与えるように、経験的または分析的に調整され得る。縦磁化Ｍ_ｚのスケーリングは、たとえば図３および４の縦磁化準備シーケンス６２_１、６２_２についてはフリップ角αに基づいて、調整可能である。Ｍ_ｚのスケーリング係数は、定常状態撮影が再開始された際の不完全なＴ１回復に起因する、利用可能な縦磁化の低減を補償するように調整され得る。

オプションとして、たとえばフリップ角αを縦磁化準備シーケンス６２_１、６２_２におけるパラメータとすることにより、Ｍ_ｚのスケーリング係数がパラメータ化される。このことは、特定の応用のために、準備シーケンス生成器３４をさらに制御可能なものとする。変化する磁場強度および異なる組織タイプに対して、緩和時間Ｔ１およびＴ２は容易に較正される。これらの値は、特定の撮影タスクに対して対象組織タイプ間のコントラストを最適化する、Ｍ_ｚのスケーリング係数を計算するために用いられ得る。

図７を参照すると、４パルスの縦磁化準備シーケンス１２２と、縦磁化準備シーケンス１２２にインターリーブされたいくつかの傾斜磁場パルスを含むスポイラーシーケンス１２４と、４パルスの横磁化準備シーケンス１２６とを含む、例示的な、パラメータ化された準備シーケンス１２０が示されている。オプションとして、準備シーケンス１２０は、正味の磁気共鳴位相シフトを導入しないように平衡させられた、空間エンコードスライス傾斜磁場１２８および読出傾斜磁場１３０を含む。定常状態撮影シーケンス（図７には図示せず）が直後に続き、高周波パルス間の時間間隔は維持される。

図８Ａおよび８Ｂを参照すると、空間的に均一な検体模型のＣＢＡＳＳ撮影について、図７の準備シーケンス１２０を用いた撮影と、用いない撮影とが比較されている。図８Ａおよび８Ｂはそれぞれ、最初に取得された画像が左上隅にあり、時間の進行と共に取得された画像が行に沿って上列から下列へと配され、最後に取得された（６４番目の）画像が右下隅に配されている、一連の画像を示している。図８Ａは、準備シーケンス１２０を用いないＣＢＡＳＳ撮影を示している。一番上の行に示された最初の８個の画像は、とりわけ、容易に見て取れる動的な帯状の画像不均一性を示している。この動的な帯状の画像不均一性は、ＣＢＡＳＳ定常状態にゆっくりと近づく際の、画像信号の過渡振動に起因するものである。２番目の行にある次の８個の画像も、視認可能な帯状アーティファクトを有している。

一方、図８Ｂは、撮影に先立って準備シーケンス１２０が実行されたＣＢＡＳＳ撮影を示している。動的な帯状の不均一性は実質的に低減されており、最初に取得された８個の画像（一番上の行に示されている）では特に低減されている。

図９は、準備なしで取得された画像シーケンス（「準備なし」とラベル付けされており、図８Ａの画像に対応する）と、図７の準備シーケンス１２０を用いて取得された画像シーケンス（「準備あり」とラベル付けされており、図８Ｂの画像に対応する）とについて、画像の均一性の定量的な比較を示している。最初の２０個の画像については、準備によって、画像の均一性の非常に大きな改善が見られ、最後の（６４番目の）画像においてさえも、いくらかの定量的な均一性の改善が見られる。

定常状態磁気共鳴撮影を実行するための、準備シーケンス生成器を有する磁気共鳴撮影装置を示した図 定常状態磁気共鳴撮影の準備として、磁化状態を開始させるためのパラメータ化された準備シーケンスを概略的に示した図 定常状態磁気共鳴撮影のための縦磁化状態を準備するための、第１の例示的な準備シーケンスを概略的に示した図 定常状態磁気共鳴撮影のための縦磁化状態を準備するための、第２の例示的な準備シーケンスを概略的に示した図 定常状態磁気共鳴撮影のための縦磁化状態を準備するための、第３の例示的な準備シーケンスを概略的に示した図 定常状態磁気共鳴撮影のための横磁化状態を準備するための、１つの例示的な準備シーケンスを概略的に示した図 縦磁化の準備、スポイリング、および横磁化の準備を含む、定常状態磁気共鳴撮影のための磁化状態を準備するための、１つの例示的な全準備シーケンスを示した図 いかなる準備シーケンスも用いずに、ＣＢＡＳＳ（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｂａｌａｎｃｅｄ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ）を利用して取得した６４個の画像の、時間的シーケンスを示した図 図７の準備シーケンスを用いて、ＣＢＡＳＳを利用して取得した６４個の画像の、対応の時間的シーケンスを示した図 図８Ａと図８Ｂとの画像シーケンスについて、画像の均一性を定量的に比較したグラフ

Claims (27)

1. 第１のスペクトルオフセットに対応するスペクトルオフセットパラメータ値を有する、パラメータ化された準備シーケンスを用いて、磁気共鳴の準備をする手段と、
   前記準備の後に、前記第１のスペクトルオフセットにおける定常状態磁気共鳴撮影を用いて、画像データを取得する手段と、
   前記画像データを再構成して、画像表現を生成する手段とを含み、
   前記パラメータ化された準備シーケンスを生成する手段が、
   定常状態の縦磁化に近い状態の縦磁化を準備する、縦磁化準備シーケンスを生成する手段と、
   縦磁化を維持しながら横磁化をスポイリングするスポイラーシーケンスを生成する手段と、
   定常状態の横磁化に近い状態の横磁化を準備する、横磁化準備シーケンスを生成する手段とを含み、
   前記縦磁化準備シーケンスが、
   選択されたフリップ角を有する第１の高周波パルスと、
   前記選択されたフリップ角から９０°を差し引いた角度に対応するフリップ角を有する、第２の高周波パルスとを含み、
   前記第１の高周波パルスおよび前記第２の高周波パルスが、前記定常状態磁気共鳴撮影の励起パルスの時間間隔と同一の時間間隔を空けられており、
   前記第１の高周波パルスおよび前記第２の高周波パルスが、前記スペクトルオフセットパラメータ値によって決定される量だけ、相対的に位相シフトさせられていることを特徴とする定常状態磁気共鳴撮影装置。
2. 前記横磁化準備シーケンスが、高周波パルスのシーケンスを含んでおり、該高周波パルスのシーケンス内において、連続するパルスが、前記スペクトルオフセットパラメータ値によって決定される選択された量だけ、それぞれ位相シフトさせられていることを特徴とする請求項１記載の定常状態磁気共鳴撮影装置。
3. 前記横磁化準備シーケンスが、一連の高周波パルスを含んでおり、ｎ＝０から始まる連続するパルスの整数の添数をｎ、最初のパルスの傾斜角度をΔαとして、各高周波パルスが、（２ｎ＋１）Δαの傾斜角度を有していることを特徴とする請求項１または２記載の定常状態磁気共鳴撮影装置。
4. 前記準備シーケンスを生成する手段および前記データを取得する手段が、少なくとも１つの他のスペクトルオフセットについて、準備および画像データの取得を繰り返し、
   当該装置がさらに、前記第１のスペクトルオフセットにおける画像データと、前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットにおける画像データとを組み合わせて、複合画像データを生成する手段を含み、
   前記再構成する手段が、前記複合画像データを再構成して、前記画像表現を生成することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影装置。
5. スペクトルオフセットの合計数をＮ、０からＮ−１までの値を取るスペクトルオフセット添数をｎ、角度オフセット値をθｏとして、前記第１のスペクトルオフセットおよび前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットが、θｏ＋３６０°×（ｎ／Ｎ）のスペクトルオフセットを含むことを特徴とする請求項４記載の定常状態磁気共鳴撮影装置。
6. 前記準備をする手段および前記取得する手段が、選択されたスペクトルオフセットに設定された前記パラメータ化された準備シーケンスを用いて、磁気共鳴の準備をし、該準備の後に、該選択されたスペクトルオフセットにおける定常状態磁気共鳴撮影を用いて、画像データを取得する、磁気共鳴撮影スキャナを含むことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影装置。
7. 少なくとも１つの他のスペクトルオフセットについて、前記準備および前記画像データの取得を繰り返し、前記第１のスペクトルオフセットにおける画像データと、前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットにおける画像データとを組み合わせて、複合画像データを生成するための位相循環手段をさらに含み、
   前記再構成する手段が、前記複合画像データから、前記画像表現を生成することを特徴とする請求項６記載の定常状態磁気共鳴撮影装置。
8. 第１のスペクトルオフセットに対応するスペクトルオフセットパラメータ値を有する、パラメータ化された準備シーケンスを用いて、磁気共鳴の準備をする工程と、
   前記準備をする工程の後に、前記第１のスペクトルオフセットにおける定常状態磁気共鳴撮影を用いて、画像データを取得する工程と、
   前記画像データを再構成して、画像表現を生成する工程とを含み、
   前記パラメータ化された準備シーケンスが、
   定常状態の縦磁化に近い状態の縦磁化を準備する、縦磁化準備シーケンスと、
   縦磁化を維持しながら横磁化をスポイリングするスポイラーシーケンスと、
   定常状態の横磁化に近い状態の横磁化を準備する、横磁化準備シーケンスとを含み、
   前記縦磁化準備シーケンスが、
   選択されたフリップ角を有する第１の高周波パルスと、
   前記選択されたフリップ角から９０°を差し引いた角度に対応するフリップ角を有する、第２の高周波パルスとを含み、
   前記第１の高周波パルスおよび前記第２の高周波パルスが、前記定常状態磁気共鳴撮影の励起パルスの時間間隔と同一の時間間隔を空けられており、
   前記第１の高周波パルスおよび前記第２の高周波パルスが、前記スペクトルオフセットパラメータ値によって決定される量だけ、相対的に位相シフトさせられていることを特徴とする定常状態磁気共鳴撮影方法。
9. 前記スポイラーシーケンスが、前記縦磁化準備シーケンスにインターリーブされていることを特徴とする請求項８記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
10. 前記縦磁化準備シーケンスが、前記定常状態の縦磁化と一致するゼロ部分を有する、正弦自乗関数を用いて得られる縦磁化を生成することを特徴とする請求項８または９記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
11. 前記縦磁化準備シーケンスが、前記定常状態の縦磁化と一致するゼロ部分を有する縦磁化を生成することを特徴とする請求項８から１０いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
12. 前記縦磁化準備シーケンスが、二項パルスシーケンスを含むことを特徴とする請求項８から１１いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
13. 前記縦磁化準備シーケンスが、高周波パルスのシーケンスを含んでおり、該高周波パルスのシーケンス内において、連続するパルスが、前記スペクトルオフセットパラメータ値によって決定される選択された量だけ、それぞれ位相シフトさせられていることを特徴とする請求項８から１１いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
14. 前記縦磁化準備シーケンスと前記スポイラーシーケンスとが協働して、縦方向に整列させられた扇状の磁化イソクロマットを生成することを特徴とする請求項８から１３いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
15. 前記横磁化準備シーケンスが、前記縦方向に整列させられた扇状の磁化イソクロマットに作用し、
    前記横磁化準備シーケンスが、前記縦方向に整列させられた扇状の磁化イソクロマットを、縦方向の整列方向から、前記定常状態の縦磁化および前記定常状態の横磁化によって決定される角度だけ傾斜させることを特徴とする請求項１４記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
16. 順番が反転させられた前記横磁化準備シーケンスの高周波パルスのシーケンスを含む、反転横磁化準備シーケンスを適用し、前記扇状の磁化イソクロマットを、縦方向の整列方向に戻すように傾斜させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
17. 前記反転横磁化準備シーケンスを適用する工程の後に、前飽和磁気共鳴シーケンスを適用する工程と、
    前記前飽和の後に、前記横磁化準備シーケンスを適用して、前記縦方向に整列させられた扇状の磁化イソクロマットを、前記定常状態の縦磁化および前記定常状態の横磁化によって決定される前記角度に戻すように傾斜させる工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
18. 前記横磁化準備シーケンスが、一連の高周波パルスを含んでおり、連続する高周波パルスの位相が、前記スペクトルオフセットパラメータ値によって決定される量だけ、増分していくことを特徴とする請求項８から１７いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
19. 前記横磁化準備シーケンスが、一連の高周波パルスを含んでおり、ｎ＝０から始まる連続するパルスの整数の添数をｎ、最初のパルスの傾斜角度をΔαとして、各高周波パルスが、（２ｎ＋１）Δαの傾斜角度を有していることを特徴とする請求項８から１８いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
20. 前記定常状態磁気共鳴を用いて画像データを取得する工程が、該定常状態磁気共鳴撮影中において核磁化の可干渉性を維持するために、選択されたパルス間隔を空けられた高周波パルスを印加する工程を含むことを特徴とする請求項８から１９いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
21. 前記パラメータ化された準備シーケンスが、前記定常状態の縦磁化と一致するゼロ部分を有する縦磁化を協働して生成する、２つ以上の高周波パルスを含んでいることを特徴とする請求項８から２０いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
22. 前記パラメータ化された準備シーケンスが、正味の磁気共鳴位相シフトを導入しない、平衡させられた空間エンコードスライス選択傾斜磁場および読出傾斜磁場を含んでいることを特徴とする請求項８から２１いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
23. 少なくとも１つの他のスペクトルオフセットについて、前記準備をする工程および前記画像データを取得する工程を繰り返す工程と、
    前記第１のスペクトルオフセットにおける画像データと、前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットにおける画像データとを組み合わせて、複合画像データを生成する工程とをさらに含み、
    前記複合画像データが再構成されて、前記画像表現が生成されることを特徴とする請求項８から２２いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
24. 画像データを組み合わせる前記工程が、帯状アーティファクトを除去するために、ｋ空間において前記画像表現を足し合わせる工程を含むことを特徴とする請求項２３記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
25. 前記第１のスペクトルオフセットおよび前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットが、０°および１８０°を含むことを特徴とする請求項２３または２４記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
26. 前記第１のスペクトルオフセットおよび前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットが、９０°の増分幅で角度間隔を置かれた４つのスペクトルオフセットを含むことを特徴とする請求項２３から２５いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。
27. スペクトルオフセットの合計数をＮとして、前記第１のスペクトルオフセットおよび前記少なくとも１つの他のスペクトルオフセットが、３６０°／Ｎの位相増分幅を有する複数のスペクトルオフセットを含むことを特徴とする請求項２３から２６いずれか１項記載の定常状態磁気共鳴撮影方法。

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