JP2010184115A - ワイドバンド磁気共振画像取得装置及びその応用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各種原子核の磁気共振画像（Magnetic Resonance Image MRI）を同時に取得することにより、全体の画像取得時間を短縮し、より正確な情報を提供できる、ワイドバンドMRI装置、及びMRI方法の提供。
【解決手段】それぞれの複数の異なる原子核に対応する、複数の周波帯を有するワイドバンドRFシグナルを生成して、同時に相異なる原子核を励起し、異なるそれぞれの原子核から放出する複数の周波帯を有する、ワイドバンド応答RFシグナルを探知し、このワイドバンド応答RFシグナルに基づき、相異なる原子核の磁気共振画像を再構成するステップを含んだ、MRI方法とMRI装置を提供した。
【選択図】図２

Description

本発明はワイドバンド磁気共振画像取得装置（wideband magnetic resonance imaging apparatus MRIと簡称）及びMRIの方法に関するもので、特にワイドMRI装置及び同時に異なる原子核の磁気共振（MR）画像を取得できる、ワイドバンドMRI方法に関するものである。

MRI装置はMRシグナルに基づき、MR画像を再構成するように形成されているものである。MRI装置は典型的に静磁界、段階状磁界や特別の主体に対し、選択された周波数をもったラジオ周波数（RF）で選択された原子核を励起し、そしてエキサイトされた原子核が応答して放出したMRシグナルを探知するものである。RFシグナルの選択された周波数は、特定の原子核のRF、またはいわゆるラーモール（Larmor）周波数と等しいか、或いはそれに近い数値でなければならない。それは特定の原子核のジャイロ・マグネチック比と、全磁界強度によって決まるものである。原子核の種類により、そのジャイロ・マグネチック比も異なる故、共振周波数も異なるのである。

図１にある種の原子核のジャイロ・マグネチック比を表に綜合した。この図によれば、異なる種類の原子核間のジャイロ・マグネチック比に値は、大きく異なることが分かる。故に、異なる種類の原子核をエキサイトし、探知するに要する周波数の範囲は大きく変動する。例えば数MHzから数１０倍のMHｚに渡るものである。

各種の原子核は１つの主体に関する色々な情報を提供する。例えば各種の生理上の活動や疾病などである。更に各種原子核のMR影像の相関する研究は、主体に対する一歩進んだ深い観察をするために欠く可からざることもある。例えば、更に進んだ正確な疾病の予告、追跡、または診断などである。

著しく異なる励起/探知周波数範囲に渡る、各種原子核の提示する色々な情報を取得するためには、各種RFの励起/探知周波数の間でスイッチングし、遂次複数回の画像取得操作を繰り返し、１回ごとの画像取得操作では、ただ１種類のみの原子核のエキサイトや探知の操作を行うような、従来のMRI装置を使用した周波数スイッチング方法では、全部の画像取得操作には、非常に長い時間をかけなければならない結果を招くものである。

更にMRシグナルの応答時間も、各種異なる原子核の間にも大きな相異があり、長い時間に渡る遂次MR画像取得操作において、巧くMR画像を捕捉できない場合も起きる。特に非常に短い応答時間を持つ原子核がその例である。
故に従来のMR装置のように、異なる時間で異なる画像を取得するようでは、主体の実相を忠実に反映するのは困難である（例えば生理学上の活動）。

各種原子核のMR画像を同時に取得することにより、全体の画像取得時間を短縮し、より正確な情報を提供できる、ワイドバンドMRI装置及び、ワイドバンドMRIの方法の提供を本発明の目的とする。

１つの形態として、本発明の提供するMRI方法では、各自複数の相異なる原子核に対応した、複数の周波帯を有するワイドバンドRFシグナルを生成して、同時に相異なる原子核をエキサイトし、異なるそれぞれの原子核から放出する複数の周波帯を有する、ワイドバンドの応答RFシグナルを探知し、ワイドバンドの応答RFシグナルに基づき、相異なる原子核の磁気共振画像を再構成するステップを含む。

また、更に１つの形態として、MRI方法を行使するMRI装置を提供する。該MRI装置には、各自複数の相異なる原子核に対応した、複数の周波帯を有するワイドバンドRFシグナルを生成して、同時に相異なる原子核をエキサイトし、各自相異なる原子核から放出する複数の周波帯を有する、ワイドバンドの応答RFシグナルを探知するRF系統を含む。また、ワイドバンド応答RFシグナルに基づき、相異なる原子核の磁気共振画像を再構成するための画像取得処理モジュールを含んでいる。

これら特徴、形態や実施例については、以下の”実施例”に掲かげた記載を参照していただきたい。

ある種の原子核のジャイロ・マグネチック比を例示した表である。 本発明に係る、ワイドバンドＭＲＩ装置の構成の１実施例についての説明図である。 本発明に係る、ＲＦシグナルの周波数分布を説明した１実施例図である。 １周波帯の周波数成分と、スライス（ｓｌｉｃｅ（ｓ）／スラブ（ｓｌａｂ（ｓ））の励起位置との間の対応を説明した概略図である。 ２つの異なる実施例における、異なる種類の原子核のスライス／スラブの励起位置分布を説明した概略図である。 ２つの異なる実施例における、異なる種類の原子核のスライス／スラブの励起位置分布を説明した概略図である。 １実施例における、磁界と異なる種類の原子核の共振周波数を位置の関数として示した説明図である。 ２つの異なる実施例における、周波数成分の分布と、スライス／スラブ位置分布との間の関係を示した説明図である。 ２つの異なる実施例における、周波数成分の分布と、スライス／スラブ位置分布との間の関係を示した説明図である。 １実施例における、スライス／スラブ分離傾度の異なる強度下において、ＦＩＤシグナルの相隣れる周波数成分の分離状態を示した説明図である。 １実施例における、ＭＲＩ方法のフロー・チャートである。 １実施例における、ＭＲ画像の品質向上のフロー・チャートである。 １実施例における、周波数成分のバンド・ワイズと、対応するスライス／スラブの厚さとの間の関係を例示した説明図である。

図２はワイドバンドMRI装置の構成２００を１実施例において示した説明図である。このMRI装置２００は異なる種類の原子核のMR画像を同時に取得できるものである。
図２に示すように、このMRI装置２００はシーケンス制御器２１０と、静磁界出力モジュール２２０と、RF励起モジュール２３２とRF受信モジュール２３４を有するRF系統２３０と、傾度制御器２４２とこの傾度制御器２４２により制御される、複数の傾度コイル２４４を有する傾度出力モジュール２４０を含んでいる。これに加えてワイドバンドMRI装置２００はまた、制御モジュール２５２と、ストレージ・モジュール２５４と、画像処理モジュール２５６とを有した主コンソール２５０を含んでいる。更にワイドバンドMRI装置２００は表示器２６０と入力器２７０を具備することもできる。

制御モジュール２５２はコンピューターを例に取れば、シーケンス制御器２１０ストレージ・モジュール２５４、画像処理モジュール２５６、表示器２６０、及び入力器２７０を制御し、ストレージ・モジュール２７０（メモリー）にストアされている幾つかのプログラムとデータの執行とアクセスにより、MRI操作を実施するように構成されている。MRI操作中、制御モジュール２５２に応答するように動作するシーケンス制御器２１０は、RF系統２３０と傾度出力モジュール２４０とを制御し、順次励起と受信を遂行する。励起と受信の手順が完成すれば、画像処理モジュール２５６と表示器２６０は、制御モジュール２５２に応答して画像の再構成を完成する。再構成に要するデータは受信手順により得られ、再構成された画像を表示する。更に使用者は表示器２６０（図像表示）と入力器２７０（キーボード）を使って、制御モジュール２００との交信を通じ、ワイドバンドMRI装置２００を交互操作して、若干の生理量をセットする。励起、受信、及び画像再構成の過程中、ワイドバンドMRI装置２００の画像取得操作の手順の詳細は下記の通りである。

１．励起過程
静磁界出力モジュール２００は、計測空間４に均一の静磁界Boを生成するように構成される。計測空間４で主体２（生体、または生体の一部）を受けてスキャニングに供する。静磁界の方向は例えばZ軸に沿っている。

RF系統２３０に含まれるRF励起モジュール２３２は、シーケンス制御器２１０に応答し、ワイドバンドEFシグナルを生成する。ワイドバンドRFシグナルは複数の周波帯を有し、各々複数の異なる種類の原子核に対応している。RF励起モジュール２３２はまた計測空間４にRFシグナルを伝送して、同時に主体２内の異なる種類の原子核を励起する。異なる周波帯間の周波数の差は、例えば数MHｚ、或いは数１０MHｚの大きさに達する。これは励起される原子核の種類によって決まるものである。

図３は、１実施例における、図２のRF励起モジュール２２０により生成した、RFシグナルの周波数分布を例示した説明図である。図３に示すようにRFシグナルは複数の周波帯B1,B2---Bn(ｎは整数で、２≦ｎ)を有し、それらは複数の異なる種類の原子核NUC1,NUC2,---NUCnに各々対応している。加えて、各周波帯Bi(iは整数で、i=I-n)は１つ、またはそれ以上の周波数成分ｆi,１〜fimi(miは整数で、各iに対し、mi≧1)を含み、それらは励起位置にある、対応する種類の原子核NUCiの共振周波数に相等しい（または近似）。そして、各周波帯Bi内の１つまたは、それ以上の周波数成分fi,I〜fi,miは、それぞれ１つまたは、それ以上のスライス/スラブSi,I〜Si,miの励起に使用できるのである。

もう一度図２を参照する。RF励起モジュール２３０は、例えば各自異なる種類の原子核に対応する、異なる周波帯を持ったワイドバンドRFシグナルを照射できる単一のRF伝送コイル素子（未図示）を含むものである。或いはRF励起モジュール２３０は、複数のRF伝送コイル素子（未図示）を含み、各個の素子は同時に各自のRFシグナルを発射し、このRFシグナルは、その対応する種類の原子核を励起するための１つ、またはそれ以上の周波帯を有しているのである。異なる周波帯の間の波数の差異はかなり大きい故、コイル素子間の連結軽減機構は、ある実施例では必ずしも必要としない。然れども異なる周波数の間の干渉を防止するため、ある種類の機構では必要に応じて、連結軽減機構を使用することもある。

RF励起モジュール２３０の生じたRFシグナルが印加された場合、シーケンス制御器２１０に応答する傾度制御器２４２は傾度コイル２４２を制御して、スライス/スラブ選択傾度G_ss（スライスは２D、スラブは３D）を生成し、これを計測空間４に伝送する。スライス/スラブ選択傾度G_ssとは磁界傾度を指し、各種のスライス/スラブの励起位置（単数または複数）の選択を司どる。更に詳しく説明すれば、スライス/スラブ選択傾度G_ssは空間変動を静磁界出力モジュール２２０が生成した均一磁界Boに加えるために使用され、このようにして異なる位置にある同種の原子核は、異なる共振周波を異なる位置に得られ、また１つ、またはそれ以上のRFシグナルの各周波帯内の周波数成分は１種類の原子核を同時に励起できる。この原子核は選択された励起位置にある周波帯に対応し、この選択された励起位置は周波数成分に対応する。

図４は１周波帯の周波数成分と、スライス/スラブの励起位置との間の対応を説明した概略図である。図３に示したように、周波帯Bi（iは整数、i＝１〜n）内の周波数成分fi,1,fi,2---fi,miはそれぞれ、１つまたはそれ以上のスライス/スラブSi,1,Si,2---Si,mi,の励起に使用され、Si,1,Si,2,---は各々、Zi,1,Zi,2---Zi,miの位置を持っている。周波帯Biの周波数が単数か、或いは複数により、単一の周波帯Biが単一のスライス/スラブ、或いは複数のスライス/スラブの励起に使用されることに注目されたい。

更に異なる種類の原子核のスライス/スラブは同一、または相異なる励起位置にあることにも注目されたい。図５Aと５Bは、２つの異なる実施例における異なる種類の原子核のスライス/スラブの励起位置分布を説明した概略図である。図５Aに示すように、２つの異なる周波帯BiとBj（jは整数、i≠j）が異なる位置で各自のスライス/スラブを励起している。以下の説明中“複合のスライス/スラブで複合の原子核を代表する”。一方、図５Bでは、２つの異なる周波帯BiとBj（jは整数、i≠j）は各自の同一位置にあるスライス/スラブを励起する。以下の説明では“複合の原子核の単一スライス/スラブを指す”。

１つの特殊の実施例においては、スライス/スラブ選択傾度Gssは時間不変（i.e静止）傾度磁界であり、スライス/スラブ選択方向に沿って、リニアに変化する。好ましくは静磁界の方向（i.e.この実施例ではZ軸の方向）に平行である。スライス/スラブ選択傾度G_ssはG_ssZで代表されることになり、G_ssはスライス/スラブ選択傾度G_ssの強度（e.g. Gauss/centimeter）、そしてZはZ軸に沿った位置を指すことになる。但し、他の実施例においては、各種の他のスライス/スラブ選択傾度で表示してもよいのである。

図６は時間不変のリニアスライス/スラブ選択傾度G_ssを含む、１つの特殊な実施例における、静磁界Bo、スライス/スラブ選択傾度G_ss、及び全磁界BTの相互依存関係を、計測空間２３０内における位置の関数とした例示図で、図６は更に全磁界BTの下で、異なる種類の原子核の共振周波数を位置の関数として、スライス/スラブ選択傾度G_ssの背後にある原理を解釈している。

図６を参照する。計測空間４内の全磁界BT、即ち静磁界Boプラススライス/スラブ選択傾度G_ssによる変化は、スライス/スラブ選択方向に沿ってリニアに変化する、時間不変の傾斜磁界であり、

で表示される。このような全磁界BTの下では、原子核の共振周波数、または原子核を励起するに必要な周波数は、原子核の種類とその位置両者により決まる。数式で代表すれば

式中、W₁(Z)は位置Zでの原子核NUCiの共振周波差を指し、また原子核NUCiの原子ジャイロマグネチック比を指す。

図７Aと７Bは２つの異なる実施例における、RFシグナルの各周波帯内の周波数成分分布と、その対応する計測空間４内での、スライス/スラブの位置分布との間の関係を示した例示図である。図７Aと７Bはそれぞれ図５Aと５Bに対応し、２つのケースでは、異なる種類の原子核NUC₁〜NUCｎは同一と、異なる励起位置にて励起されている。

図7Aと７Bを参照する。W₁(Z)内の原子核の種類因数（i.e.r₁）は、異なる種類の原子核NUC₁〜NUCｎを、異なる周波帯B₁〜Bｎで励起しなければならない。そして周波帯B₁〜Bｎは、異なる種類の原子核NUC₁〜NUCｎの原子ジャイロマグネチック比r₁〜rｎに対応する。

その上、各種原子核NUCi（iは整数、i＝１〜n）のWi(Z)内での位置因数（i.e.Z）は、１つまたはそれ以上のスライス/スラブSi,1〜Si,mi（miは整数、各iに付きmi≧１）を１つまたはそれ以上の周波数成分fi,1〜fi,miで励起しなければならない。そして周波数成分fi,1〜fi,miはスライス/スラブSi,1〜Si,miの位置Zi,1〜Zi,miに対応している。

更に周波帯Bi内にある任意の２つの相隣れる周波数成分fi,kとfi,(k+1) （kは整数、k=1~m_i）間の周波数の差は、共に２つの相隣れるスライス/スラブSi, kとSi,(k+1)及び原子核NUC₁の原子ジャイロマグネチャック比の間の絶対距離|zi,k-zi,(K+1)|により、下記の式で決定される。即ち

式中f_sep,iは周波数の差（i.e. f_sep,i=|fi,k-fi,(k+1)|）（e.g.Hz）を表わし、d_sep,iは原子核NUCiの２つの相隣れるスライス/スロット間の絶対距離（d_sep,i=|zi,k-zi,(k+1)|（e.g.centimeter）を表わす。これは例えば、実際上の需要により、使用者が整定できる値である。γ_iは原子核NUCiの原子ジャイロマグネチック比を表わし、そしてG_ssは、スライス/スライブ選択傾度G_ss（e.g. Gauss/centimeter）を表わす。

故に各周波帯Biのそれぞれの周波数成分fi,1-fi,m_iは（式２）に基づき決定して、所望のスライス/スライブの位置分布を得ることができるのである。それに加えて、周波帯BiとBj各々の周波数成分fi,1-fi,m_iとfj,1-fj,m_j (jは整数、i≠j）は、複合原子核の複合スライス/スラブの構成を有し、これは対応するスライス/スラブ位置Zi,1〜Zi,miは図７Aに示すように、Zj,1〜Zj,mjと異なることを意味する。或いは別に複合の原子核が単一のスライス/スラブの構成を有し、対応するスライス/スラブの位置Zi,1〜Zi,miは、図７Bに示すようにZj,1〜Zj,mjと相等しいことを意味する。

RF励起モジュールのワイドバンドRFシグナルを生成し得る利点があるためワイドバンドMRI装置２００は、主体内の同一、または異なる位置において、異なる種類の原子核を同時に励起でき、且つ、異なる周波帯の間で如何なる開閉装置をも必要としないのである。よって励起過程は加速されるのである。

2.受信過程
RF系統内にあるRF受信モジュール２３４は、シーケンス制御器２１０に応答し、異なる励起原子核が生成した、応答RFシグナル（いわゆるフリー誘起減衰（free induction decay FID シグナル）を探知するように構成されている。RF励起モジュール２３０にて生成される、RFシグナルと同様なFIDシグナルもまた、複数の周波帯を持ったワイドバンド・シグナルであり、それぞれ励起状態から緩和されたときに、異なる種類の原子核から放出されて、エネルギー状態を抑減するものである。

特にRF受信モジュール２３４は、RFシグナル内の異なる周波帯を同時に受信して処理（e.g.増幅、デモジュレート、フィルター、ディジタル化）する。然る後制御モジュールにディジタル・データを提供し、制御モジュールは、更にディジタル・データを画像処理モジュールに伝送するか、または、ディジタル・データを直接画像処理モジュールに提供する。必要な場合、ディジタル・データもストレージ・モジュール２５４にストアできる。ディジタル・データは周波空間（或いはフーリェ空間、またはk空間）内のMR画像を代表する。

RF受信モジュール２３４は、例えば、異なる種類の原子核が生成した、ワイドバンドFIDシグナル内の、異なる周波帯を同時に探知できる、単一のRF受信コイル素子（未図示）を含んでいる。或いはRF受信モジュールは、複数のRF受信コイル素子を含み、この各素子は、対応する種類の原子核が放出した、１つまたはそれ以上の周波帯を同時に探知するのである。異なる周波帯間の周波数の差が大きい故、ある実施例においては、コイル素子間の連結軽減機構は必ずしも必要としない。しかれとも、異なる周波数の間の干渉を防止するため、ある種類の機構では必要の場合、連結軽減機構を使用することもある。

RF励起モジュール２３２とRF受信モジュール２３４とは、分離して配置する必要がない事に注目されたい。他の実施例では、RF励起モジュール２３２とRF受信モジュール２３４とは一体に単一のRF励起/受信モジュール（未図示）として形成されている。特にこの単一のRF励起/受信モジュールは例えば、ワイドバンドRFシグナルを送信と受信できる、単一のRF送信/受信コイル素子を含んでいる。或いは単一のRF励起/受信モジュールは、複数のRF送信/受信コイル素子を含み、これらコイル素子は、各々１つまたはそれ以上の種類の原子核に対応する、１つまたはそれ以上の周波帯を同時に送信と受信できるものである。

シーケンス制御器２５２に応答できる傾度制御器２４２は、傾度コイル２４２を制御して、空間エンコーディング傾度G_encと、スライス/スラブ分離傾度G_sep（スライスは２D、スラブは３D）とを生成し、これらを計測空間４に伝送する。空間エンコーディング傾度G_encとスライス/スラブ分離傾度G_sepとは、相異なる方向の空間情報をRF受信モジュールの生成したFIDシグナルに加えるため、使用されるものである。

空間エンコーディング傾度は磁界傾度であり、RF受信モジュール２３４が受信した、応答RFをエンコードする作用がある。特に空間エンコーディング傾度G_encは応答RFシグナルをフェース・エンコードするに応用される、フェース・エンコーディング傾度GPと、応答RFシグナルを周波エンコードするに応用される、周波エンコーディング傾度GFを含んでいる。

一方、スライス/スラブ分離傾度G_sepは磁界傾度であり、RF受信モジュールに受信されたFIDシグナル中の各周波帯内、任意の２つの相隣れる周波成分を分離する作用がある。または任意の２つの相隣れる各種原子核を有効に分離する作用がある。スライス/スラブ分離傾度G_sepは、例えば、スライス/スラブ分離方向に沿って、リニアに変化する時間不変傾斜磁界であり、これは例えば、スライス/スラブのノーマル方向（i.e.実施例ではZ軸方向）に並行する。

１つの２D実施例によれば、フェース・エンコーディング傾度Gpは、フェース・エンコーディング方向（e.g.y軸方向）に沿った磁界傾度として利用される（ここではGp＝Gy規定）。周波エンコーディング傾度Gfは周波エンコーディング方向e.g.X軸（ここではGf=Gxと規定）に沿った、磁界傾度として実施される。傾度の生成シーケンスは多様である。例えばRF受信モジュールがFIDシグナルを受信した場合、傾度出力モジュールはフェース・エンコーディング傾度（i.e.Gy）、周波エンコーディング傾度（i.e.Gx）、及びスライス/スラブ分離傾度G_sepを同時に生成する。スライス/スラブ分離傾度G_sepと同時に生成された空間傾度は、以下Gspan（i.e.例中G_span=Gx+Gy）と規定する。また他の例では傾度出力モジュールは、先ずフェース・エンコーディング傾度（i.e.Gy）を生成する。然る後RF受信モジュールが作動されてFIDシグナルを受信する。一方、傾度出力モジュールは、周波エンコーディング傾度（i.e.G_spen=Gf=Gx）とスライス分離傾度G_sepを同時に生成する。同様な過程をフェース・エンコーディング傾度Gp=Gyの異なる強度で数回反覆する（これは空間エンコーディングの回数とする）。

３D実施例に拠れば、フェース・エンコーディング傾度は２つの磁界として、 ２つのフェース・エンコーディング方向、e.g.y軸方向とZ軸方向（ここではGp=Gy+Gzと規定）に利用される。周波エンコーディング傾度は、周波エンコーディング方向、e.g.X軸に沿って、磁界として利用される（ここではGf=Gxと規定）。傾度の生成シーケンスは多様である。例えば傾度出力モジュールは、先ずフェース・エンコーディング傾度（i.e.Gy+Gz）を生成する。然る後RF受信モジュールが作動されてFIDシグナルを受信する。一方、傾度出力モジュールは、周波エンコーディング傾度（i.e.G_spen=Gf=Gx）及びスライス分離傾度G_sepを同時にZ軸に沿って生成する。同様の過程をフェース・エンコーディング傾度Gpの異なる強度で数回反覆する（これを空間エンコーディングの回数とする）。即ちGyとGzの異なる強度の組合わせ。

図８は、１実施例でのスライス/スラブ分離傾度の異なる強度下において、RF受信モジュール２３４に受信された、FIDシグナルの周波帯内出の、相隣れる周波数成分の分離を説明した例示概略図である。図に示すように受信されたFIDシグナルの周波帯Bi（i=1〜n）内の異なる周波数成分は、スライス/スラブ分離傾度G_sepがない場合、周波帯Biの中心周波数fciと完全に重畳する。スライス/スラブ分離傾度G_sepの強度の増加につれて、相隣れるスライス/スラブは互いに一層分離する。

特殊なある実施例についての、時間不変、リニアなスライス/スラブ分離傾度G_sep、及び空間エンコーディング傾度G_spenの強度の決定は、下式に依るものとする。

式中G_sepはスライス/スラブ分離傾度の強度G_sep（e.g. Gauss/centimeter）を指し、G_sepは空間エンコーディング傾度の強度G_spen (e.g. Gauss/centimeter)を指し、それは傾度の生成シーケンスにより、Gx+Gy,Gx或いはGyであり得る。FOV_spenは空間エンコーディング傾度G_spenの方向に沿った、視界（e.g.幅、centimeter）を指す。例えば実際の需要に応じて設定する。d_sep,iは原子核NUCiの相隣れる２つのスライス・スラブ間の絶対距離（e.g. centimeter）を指す。例えば実際の需要により設定するのである。

本発明の１つの特徴とする、ワイドバンドFIDシグナルを受信できるRF受信モジュールから得られる利点として、ワイドバンドMRI装置２００は、異なる周波間の如何なる開閉装置を必要とせず、異なる種類の原子核の釈放するエネルギーを同時に探知できる所にある。故に受信手順を加速できる。
3.画像の再構成過程

画像処理モジュール２５６がディジタル・データを受信した後、周波空間の内でディジタル・データを伝送（e.g.2D/3Dフーリェ変換）して、リアル（real）空間の中でリアル・タイムのMR画像を再構成する。周波空間内のディジタル・データもワイドバンド・データであり、異なる種類の原子核に対応する、複数の周波帯のデータを含んでいる。その結果、異なる種類の原子核のMR画像も同時に取得できる。然る後、表示器２６０で再構成されたリアル・タイムMR画像を表示するのである。

図９は１実施例によける、MRI方法のフロー・チャートである。励起ステップであるステップ９１０では、ワイドバンドRFシグナルが生成され（サブ・ステップ９１１において）、これは複数の周波帯を備え、各々複数の異なる種類の原子核に対応している。その上、計測空間に向かう、スライス/スラブ傾度Gss（２Dのスライスと３Dのスラブ）が同時に生成（サブ・ステップ９１２において）される。

受信ステップ９２０では、異なる種類の原子核が生成した、ワイドバンド応答RFシグナルが探知される（サブ・ステップにおいて）。これには励起状態が緩和したとき、異なる種類の原子核からそれぞれ発射された、複数の周波帯を備えている。その上、空間エンコーディング傾度G_encと、スライス/スラブ分離傾度G_sep（２Dのスライスと３Dのスラブ）も生成され、応答RFシグナルに空間情報として加えられる（サブ・ステップ９２１）。好適な実施例では、空間エンコーディング傾度G_encは、ワイドバンド応答RFシグナルが探知されたとき、スライス/スラブ分離傾度G_sepと同時に生成された傾度G_spanを含む。

画像再構成ステップのステップ９３０では、ステップ９２１で得た探知された応答RFシグナルに基づいて、異なる種類の原子核のMR画像が再構成される

受信過程が提供したスライス/スラブ分離傾度G_sepでは、FIDシグナル内の各周波帯の相隣れる２つの周波数成分は、所望の程度に分離できる。然れども、スライス/スラブ分離傾度G_sepは都合悪く、望まないしみ（blur：ブラー）を再構成されたMR画像上に生じ、この画像の品質を悪くする。この画像のしみは空間エンコーディング傾度G_spenのエンコーディング方向に沿っている可能性がある。ワイドバンドMRI装置２００に幾分関連する、物理量の適宜な決定が必要で、そのようにすれば、画像のしみは実際の需要に沿うであろう。

図１０は１実施例における、MR画像の品質向上のフロー・チャートであり、図２のワイドバンドMRI装置２００内の幾つかの物理量、または図９のMRI方法の決定ステップを説明している。

ステップ１０１０では、各種の原子核NCUi（iは整数、i=1〜n）の画像のしみをe.g.所望の範囲内に設定する。画像のしみは実際の需要に基づき、許容できる程度の画像品質を使用者が決める、調整可能のパラメータであってよい。
１つの実施例に拠れば、しみ（ピクセル）<1、1≦しみ（ピクセル）<3、及び３≦しみ（ピクセル）、即ち、

の場合、各々非常に良好、良好、不良と云うような画像品質となる。
他の実施例では、このステップは、その他各種の画像しみの異なる需要に基づいて完成するものである。

ステップ１０２０において、各種原子各NCUiのそれぞれ励起されたスライス/スラブの法線方向に沿った画像解像度は、ステップ１０１０にて予定した対応する画像のしみに基づいて決定する。時間不変のリニアスライス/スラブ分離傾度Gsepを有する１つの実施例においては、原子核NCUiの各画像のしみは以下のように表示される：

これら式中のblur_iは原子核NCUiの画像しみの程度を表わす。その他、res_normal,iは原子核NCUiの励起スライス/スラブの法線方向（e.g.Z軸方向に沿った）での画像解像度を表わす。特に２Dの場合、励起スライス/の法線方向（e.g.Z軸方向）に沿った画像解像度res_normal,iは、スライスの法線方向（e.g.Z軸方向）に沿った、１つのスライスの厚さである。３Dの場合、励起スラブの法線方向（e.g.Z軸方向）に沿った、画像解像度res_normal,iはスラブに沿った法線方向（e.g.Z軸方向）の厚さ対スラブに沿った法線方向の空間エンコーディング数の比である。また、G_sepはスライス/スラブ選択傾度G_ss（これはZ軸方向に沿い、単位はGauss/centimeter）の強度を表わす。また、G_spenは空間エンコーディング傾度G_spen（e.g.単位はGauss/centimeter）の強度を表わす。これはGx+Gy,GxまたGyの強度であって良く、傾度の生成シーケンスにより決まるものである。また、res_spen,iは、原子核NCUiの空間エンコーディング傾度G_spen方向に沿った解像度を表わす。

式３、4.1と4.2を組合わせれば、原子核NCUiの画像解像度res_normal,iは、予定の画像しみblur_i(in pixel)に基づいて決定される。即ち下記の式による：

式中画像のしみblur_i(in pixel)はステップ１０１０ですでに決定されている。また、相隣れる２つの原子核NCUiのスライス/スラブ間の絶対距離d_sep,iと、解像度res_spen,iと、空間エンコーディング傾度G_spenの方向に沿った視界FOV_spenは例えば、全部実際の需要に基づいて設定した、調整可能なパラメータである。

ステップ１０３０において、周波帯Bi内の各周波数成分のバンドワイズと、スライス/スラブ選択傾度G_ssの強度が、ステップ１０２０にて決定された画像解像度res_normal,iに基づいて決定される。

図１１は図７Aまたは７Bに示された実施例における、RFシグナルの単一周波帯内の周波数成分のバンドワイズと、対応するスライス/スラブの厚さとの間の関係を例示した説明図である。図に示すように、各周波数成分fi,k(iとjは整数、i=1〜n、k=1〜mi)は各自狭いバンドワイズΔfi,kを有し、それで厚さΔzi,kのスライス/スラブを励起する。それは下記の式で表わされる：

よって、RFシグナルの帯域Bi内の各周波数成分fi,kの各自のバンドワイズΔfi,kと、スライス/スライブ選択傾度G_ssの強度G_ssとは式６により決定される。厚さΔzi,kは画像解像度res_normal,iと共に、ステップ１０２０で決定されている。

式５と６によれば、画像のしみはスライス/スラブの厚さ（周波数成分のバンドワイズ）と、スライス/スラブ選択傾度G_ssの強度との積に比例する。よって、原子核NCUiの再構成画像の画像しみは、対応する周波帯Bi内で周波のバンドワイズを減少するか、またはスライス/スラブ選択傾度G_ssの強度を増加すれば有効に減少できる。または両処置を一緒に取る。

[発明の効果]
以上を綜合すると、前記の実施例では先立って同位置、或いは異なる位置にある、異なる種類の原子核のスライス/スラブを同時に励起/取得して、全画像取得操作に要する時間はかなり節約できるようになる。特に従来の技術では、シーケンス的にスライス/スラブS1,1,S1,2−−−S1,mi,S2,1,S2,2,―――S2,m2,---Sn,1,Sn,2,---及びSn,mnの全部、N=(m₁+m₂+---mn)回の画像取得操作を完成するにかなり長い時間を費やすのである。上記の実施例では、なんとただ１度の画像取得操作でこれら全体N個のスライス/スラブが同時に励起と取得でき、全部の回数は従来の技術に比べて、僅か1/Nとなる。その結果、無数の優点と利益が得られる。例えば、医療に応用した場合、診断に要する時間が著しく短縮されるため、医療サービスの効率が向上され、患者の苦痛と緊張感が緩和される。このかなり大きな時間の節約は、他方面の応用においても高く評価されるものである。

加えて、異なる実施例でのMR画像が同時取得できることは、また、従来の技術で問題となっている、異なる原子核のMR画像の一次捕捉の不能、及び対象物の真の生理活動がシーケンス的MR画像取得操作のため、真実に顕示できないなどのことが解決できる。異なる種類の原子核の取得されたMR画像は、スキャンされた物体に関する色々情報を表わすもので、例えば生体の各部分の色々な生理活動情報、色々な疾病情報を提供する。その故、これら実施例から一層正確、完全で精密なスキャンされた物体の観察が得られる。医療上の応用では例えば、診断の正確度や疾病のフアロー・アプの有効性などが大いに向上するのである。

加えて、上記の実施例は、画像のしみに関するスライス/スラブ分離傾度の効果を提供していて、関係ある物理量の略値を設定しているので、画像の品質向上ができるようになる。これらの処置は周波帯内での周波数成分のバンドワイズの短縮と/または、スライス/スラブ選択傾度の増強などで、画像しみを抑制するのである。

その上、これら実施例は全物体（e.g.全体）のスキャニングの完成に応用できる。このような全体に渡るスキャニングは、本発明の優点、即ちMR画像取得時間の大幅な短縮、特に、広範囲内の画像取得と/または異なる種類の原子核のスキャニングにおいての利益をもたらす。

全物体（e.g.全体）のスキャニングを実現する幾つかの実施例においてRF励起モジュール２３２内のコイル素子と、RF受信モジュール２３４とは、全物体（e.g.全体）をカバーするのに利用できる。このようにすれば全体内の異なる種類の原子核のスライス/スラブは同時に励起され、探知される。故に全体内の異なる種類の原子核のMR影像は同時に取得できるようになる。これら実施例において、大範囲（i.e.全体をカバーする範囲）に渡る静磁界のより高い均等性を得る技術は、MR画像品質の改善のため、好適に利用されるものである。

その他の例では、計測空間内で滑り式ベッド/テーブルが代わりに物体を運ぶのに利用され、画像取得操作の際、時間と共に滑動させる。RE励起モジュール２３２と、RF受信モジュール２３４内のコイル素子は、物体（e.g.生体）の一部分のみをカバーするに利用され、このようにして、この部分内の異なる種類の原子核のスライス/スラブを同時に励起、また探知できる。滑動ベッド/テーブルが時間と共に滑動するため、滑動ベッド/テーブルに乗せられた物体の色々な部分は順序に従って励起、探知されるのである。体の色々な部分から集めたデータで、全体内にある色々な種類の原子核のMR画像も得られるのである。全体をカバーする実施例と比較すれば、このような実施例の励起と探知範囲（i.e.体の一部をカバーした範囲）は小さいので、実施例は、広範囲の静磁界の高い均等性を必要とせずに実現できるのである。

以上数個の実施例を説明した、これら実施例は実例の説明に過ぎないことに注目されたい。故にここに説明した装置と方法は、説明された実施例に基づいて制限を受けるものではなく、ここに説明した装置と方法はむしろ、以上の説明と附図を参考にした、請求項のみに制限されるべきである。

２００：MRI装置
２１０：シーケンス制御器
２２０：静磁界出力モジュール
２３０：RF系統
２３２：RF励起モジュール
２３４：RF受信モジュール
２４２：傾度制御器
２４４：傾度コイル
２４０：傾度出力モジュール
２５０：主コンソール
２５２：制御モジュール
２５４，２７０：ストレージ・モジュール
２５６：画像処理モジュール
２６０：表示器
２７０：入力器
２：生体（物体、対象物）

Claims (33)

1. 或る物体内にある、複数の異なる種類の原子核にそれぞれ対応する、複数の周波帯を有したワイドバンドRFシグナルを生成して、異なる種類の原子核を同時に励起するステップと、
   異なる種類の原子核がそれぞれ発射した、複数の周波帯を有する、ワイドバンド応答RFシグナルを探知するステップと、
   前記ワイドバンド応答RFシグナルに基づいて、異なる種類の原子核の磁気共振画像を再構成するステップとを含む、磁気共振画像取得（MRI）の方法。
2. 前記ワイドバンドRFシグナルが生成されたとき、スライス/スラブ選択傾度を生成して、各種の原子核の少なくとも１つのスライス/スラブの励起位置を選択するステップと、
   空間エンコーディング傾度を生成して、前記ワイドバンド応答RFシグナルをエンコードするステップと、
   スライス/スラブ分離傾度を生成して、異なる種類の原子核のスライス/スラブを分離するステップと更に含む、請求項１に記載のMRI方法。
3. 前記再構成された磁気共振画像の画像のしみを予定するステップと、前記予定された画像のしみに基づき、少なくとも各種の原子核の画像解像度を決定するステップとを更に含む、請求項２に記載のMRI方法。
4. 各種の原子核の決定された画像解像度に基づき、各周波帯内におけるそれぞれの周波数成分のバンドワイズ、またはスライス/スラブ選択傾度の強度を決定するステップを更に含む、請求項３に記載のMRI方法。
5. 各種原子核の第１方向に沿った画像解像度の決定は、各種の原子核のために予定した、それぞれの画像のしみと、この種の原子核の相隣れる２つのスライス・スラブ間の各絶対距離と、この種の原子核の第２方向に沿った、各画像解像度と、空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界とで実現される、請求項３に記載のMRI方法。
6. 各種原子核のそれぞれの画像解像度の決定は下記の式；
   

   

   式中、
   res_normal,iは 第i種の原子核の第１方向に沿った、それぞれの画像解像度を指し、
   blur_iは、第i種の原子核に予定された画像しみであり、
   d_sep,i第i種の原子核の２つの相隣れる、スライス/スラブ間の絶対距離を指し、
   res_spen,iは第i種の原子核の第２方向における、それぞれの画像解像度を指し、
   FOV_spenは、空間エンコーディング傾度の方向に沿った、視界を指す；
   による、請求項３に記載のMRI方法。
7. スライス/スラブ選択傾度の強度を増加して、各種原子核の画像のしみを減少させるステップを更に含む、請求項２に記載のMRI方法。
8. １つの周波帯内の各周波数成分のバンドワイズを減少して、この周波帯に対応する、この種の原子核の画像のしみを減少させるステップを更に含む、請求項２に記載のMRI方法。
9. 前記空間エンコーディング傾度は、フェース・エンコーディング傾度と、周波エンコーディング傾度とを含む、請求項２に記載のMRI方法。
10. 各周波帯は、少なくとも１つの周波数成分を含んで、少なくとも１つのスライス/スラブを各々励起し、また、異なる周波帯により励起されたスライス/スラブは同一、または異なる位置にある、請求項１に記載のMRI方法。
11. 各周波帯は少なくkとも１つの周波数成分を含んで、各々少なくとも１つのスライス/スラブを励起し、また前記方法は更に下記の式；
    

    

    式中、
    f_sep,iは、数周波帯の中で第i番の周波帯内の相隣れる、２つの周波数成分の間の周波数差を指し、
    d_sep,iは第i番周波帯に対応する、第i種の原子核の相隣れる２つのスライス/スラブ間の絶対距離を指し、
    γ_iは第i種の原子核のジャイロマグネチック比を指し、
    G_ssはスライス/スラブ選択傾度の強度を指す；
    に基づいて、各周波帯内の周波数成分を決定する、請求項２に記載のMRI方法、
12. 空間エンコーディング傾度に基づいて、スライス/スラブの分離傾度と、空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界と、各種原子核の相隣れる２つのスライス/スラブ間の絶対距離の決定ステップを更に含む、請求項２に記載のMRI方法。
13. スライス/スラブ分離傾度の生成を実現して、下記の各種原子核の式；
    

    

    式中、
    G_sepはスライス/スラブ分離傾度の強度を指し、
    G_spenは空間エンコーディング傾度の強度を指し、
    FOV_spenは空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界を指し、
    d_sep,iは異なる種類の原子核中、第i番の原子核の相隣れる２つのスライス/スラブ間の絶対距離を指す；
    を満足させる、請求項１２に記載のMRI方法、
14. 前記RFシグナルとRF応答シグナルは、各々物体の全部をカバーして、それぞれ、物体の全部を同時に励起、且つ探知する、請求項１に記載のMRI方法。
15. RFシグナルの生成と、応答シグナルの探知と同時に静磁界を印加するステップと、前記静磁界の均等性を向上して、磁気共振画像の画像品質を向上するステップを更に含む、請求項１４に記載のMRI方法。
16. 前記RFシグナルとRF応答シグナルは、それぞれ、時間と共に滑動する物体の１部分をカバーして、それぞれ物体の異なる部分を順序良く励起、且つ探知する、請求項１に記載のMRI方法。
17. （ｉ）それぞれ複数の異なる種類の原子核に対応する、複数の周波帯を有するワイドバンドRFシグナルを生成して、物体内の異なる種類の原子核を同時に励起し、また
    （ｉｉ）異なる種類の原子核にそれぞれ発射された、複数の周波帯を有する、ワイドバンド応答RFシグナルを探知するように形成された、RF系統と、
    前記ワイドバンド応答RFシグナルに基づいて、異なる種類の原子核の磁気共振画像を再構成するように形成された画像処理モジュールとを含む、磁気共振画像（MRI）装置。
18. 前記RF系統、１つ、またはそれ以上の対応する種類の原子核を励起するため、１つまたは、それ以上の周波帯を有する、それぞれのRFシグナルを同時に照射する、１つまたは、それ以上のRFコイル素子を含む、請求項１７に記載のMRI装置。
19. 前記RF系統は、対応する種類の原子核が発射する、１つまたはそれ以上の周波帯を有する、各RFシグナルを同時に探知する、１つまたはそれ以上のRFコイル素子を含む、請求項１７に記載のMRI装置。
20. （ｉ）前記RF系統がワイドバンドRFシグナルを生成したとき、スライス/スラブ選択傾度を生成して、各種類の原子核の少なくとも１つのスライス/スラブの励起位置を選択し、また、
    （ｉｉ）空間エンコーディング傾度を生成して前記ワイドバンド応答RFシグナルをエンコーディングし、また、
    （ｉｉｉ）スライス・スラブ分離傾度を生成して、異なる種類の原子核のスライス/スラブを分離するように形成された、傾度出力モジュールを更に含む、請求項１７に記載のMRI装置。
21. 前記MRI装置は更に、再構成された磁気共振画像の画像のしみを予定、且つ少なくとも前記画像しみの予定程度に基づいて、第１方向に各種の原子核の画像解像度を決定する、請求項２０に記載のMRI装置。
22. 前記MRI装置は更に、この種の原子核の画像解像度に基づいて、各周波帯内における、それぞれの周波数成分のバンドワイズ、または、スライス/スラブ選択傾度の強度を決定する、請求項２１に記載のMRI装置。
23. 前記MRI装置は更に、この種の原子核のため予定した各画像しみに基づいた、各種原子核の第１方向に沿った画像解像度と、この種の原子核の相隣れる２つのスライス/スラブの間の各々の絶対距離と、この種の原子核の第２方向に沿った各画像解像度と、空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界を決定する、請求項２２に記載のMRI装置。
24. 前記MRI装置は更に、下記の式；
    

    

    res_normal,iは第i種の原子核の第１方向に沿った、それぞれの画像解像度を指し、
    blur_iは第i種の原子核に予定された画像しみ、
    d_sep,iは、第i種の原子核の２つの相隣れる、スライス/スラブ間の絶対距離を指し、
    res_spen,iは、第i種の原子核の第２方向における、それぞれの画像解像度を指し、
    FOV_spenは、空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界を指す；
    により、各種原子核のそれぞれの画像解像度を決定する、請求項２２に記載のMRI装置。
25. 前記傾度出力モジュールは、スライス/スラブ選択傾度の強度を増強して、各種の原子核の画像しみを減少するように制御される、請求項２０に記載のMRI装置。
26. 前記RF系統は、１つの周波帯内において、各周波数成分のバンドワイズを減少して、この周波帯に対応するこの種の原子核の画像しみを減少するように制御される、請求項２０に記載のMRI装置。
27. 前記空間エンコーディング傾度は、フェース・エンコーディング傾度と、周波数エンコーディング傾度とを含んでいる、請求項２０に記載のMRI装置。
28. 各周波帯は少なくとも１つのスライブ/スラブをそれぞれ励起するための、少なくとも１つの周波数成分を含み、且つ異なる周波帯により励起された、前記スライス/スラブは、同一、或いは異なる位置にある、請求項１７に記載のMRI装置。
29. 各周波帯は少なくとも１つの周波数成分を含んで、各々少なくとも１つのスライス/スラブを励起し、また前記MRI装置は、更に下記の式；
    

    

    式中、
    f_sep,iは、数周波帯の中で第i番の周波帯内の相隣れる、２つの周波数成分の間の周波数差を指し、
    d_sep,iは第i番周波帯に対応する、第i種の原子核の相隣れる２つのスライス/スラブ間の絶対距離を指し、
    γ_iは第１種の原子核のジャイロマグネチック比を指し、
    G_ssはスライス/スラブ選択傾度の強度を指す；
    に基づいて、各周波帯内の周波数成分を決定する、請求項２０に記載のMRI装置
30. 前記MRI装置は更に空間エンコーディング傾度に基づいて、スライス/スラブ分離傾度と、前記空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界と、各種原子核の相隣れる２つのスライス/スラブの間の絶対距離とを決定する、請求項２０に記載のMRI装置。
31. 更にスライス/スラブ分離傾度を決定して、下記の各種原子核に関する式；
    

    

    式中、
    G_sepはスライス/スラブ分離傾度の強度を指し、
    G_spenは空間エンコーディング傾度の強度を指し、
    FOV_spenは空間エンコーディング傾度の方向に沿った視界を指し、
    d_sep,iは異なる種類の原子核中、第i番の原子核の相隣れる２つのスライス/スラブ間の絶対距離を指す；
    を満足させる、請求項３０に記載のMRI装置、
32. 前記RF系統は、物体の全部をカバーして、前記物体の全部を同時に励起、且つ探知する、請求項１７に記載のMRI装置。
33. 前記RF系統は、時間と共に滑動される、物体の一部分をカバーして、前記物体の異なる部分を順序に従って励起、且つ探知する、請求項１７に記載のMRI装置。

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