JP2014147756A - 磁気共鳴システムの作動方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散強調画像形成に適した磁気共鳴断層撮影システムの作動方法を提供する。
【解決手段】高周波励起パルスα₁、α₂により第１の時間間隔Ｔαで検査対象物内の複数のスライスが励起される。最後の励起パルスα₂後に実施されるプレパレーションブロックπは少なくとも１つの高周波リフォーカスパルスβを有し、各スライスに対しそれぞれエコー信号Ｅ_1a、Ｅ_1bを発生する。最後のエコー信号Ｅ_1aの第２の時間間隔Ｔγにおいて第２の高周波リフォーカスパルスγが送出される。第２のリフォーカスパルスγは各スライスに対しそれぞれ別のエコー信号Ｅ_1b、Ｅ_2bを発生する。その後高周波リフォーカスパルス毎にそれぞれ時間的に離れた複数のエコー信号を作成するために、少なくとも１つの別の高周波リフォーカスパルスδ、ε、ζをそれぞれ先行する高周波リフォーカスパルスγ、δ、εの後の第３の時間間隔Ｔδで送出する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、検査対象物の磁気共鳴画像データを作成するための磁気共鳴断層撮影システム（ＭＲシステム）の作動方法において、１つのシーケンスモジュール内に検査対象物内の複数のスライスを一連の空間選択性の高周波（ＨＦ）スライス励起パルスのそれぞれ１つのＨＦスライス励起パルスにより励起し、次いで複数のＨＦリフォーカスパルスを送出し、それぞれＨＦリフォーカスパルス毎の複数の時間的に分離されたエコー信号を作成するようにした作動方法に関する。さらに本発明は、このような方法を使用して磁気共鳴断層撮影システムにより取得した生データを利用する検査対象物の磁気共鳴画像データの作成方法に関する。さらに本発明は、このような方法を実施するための磁気共鳴断層撮影システム用のパルスシーケンスおよび制御装置並びにこのような制御装置を備えた磁気共鳴断層撮影システムに関する。

磁気共鳴システムにおいて被検体は通常は静磁場システムによりたとえば１．５テスラ、３テスラまたは７テスラの比較的高い静磁場にさらされる。静磁場の印加後に検査対象物内の核はしばしばスピンとも呼ばれる消滅しない核磁気双極子モーメントにより磁場に沿って整列する。このスピン系の集団行動は巨視的「磁化」と呼ばれる。巨視的磁化は対象物内の特定の箇所におけるすべての微視的磁気モーメントのベクトル和である。静磁場には傾斜磁場システムにより傾斜磁場が重畳され、この傾斜磁場によりとりわけ磁気共鳴周波数（ラーモア周波数）が傾斜磁場の方向に補正される。ついで高周波送出システムを介して適当なアンテナ装置により高周波励起パルス（ＨＦパルス）が送出され、この高周波磁場により（すなわちそれぞれの箇所に存在するラーモア周波数で）共鳴励起された特定の核の核スピンが静磁場の磁場線に対して所定のフリップ角だけ傾くことになる。このようなＨＦパルスがすでに励起されているスピンに作用すると、これらのスピンはほかの角度位置に傾けられるかまたはむしろ静磁場と平行な初期状態に戻される。励起された核スピンの緩和により高周波信号、いわゆる磁気共鳴信号が共鳴して放射され、適当な受信アンテナにより受信され、ついで伝送処理される。以後はいわゆるｋ空間表記(notation)が利用される。ｋ空間は画像空間に対する空間的な空間周波数のフーリエ逆変換空間（Fourie conjugate）である。測定中にたとえば１つのスライスのｋ空間は、傾斜磁場パルスの投入により規定される「傾斜磁場軌跡(trajectory)」（「ｋ空間軌跡」とも呼ばれる）に沿って時間的に移動し、その際ディスクリートなｋ空間が複素信号として検出される。さらに時間的に適切にコーディネイトされてＨＦパルスが送出されなければならない。これらのパルスから取得された「生データ」が十分密な走査でたとえば二次元フーリエ変換により所望の画像データが再構成される。測定されたｋ空間がカーテシアン格子の角（コーナ）点になければ、フーリエ変換の前にほかの工程、たとえば測定されたデータからの格子点の補間が行われると有利である。

通常は磁気共鳴断層撮影システムの制御のため測定時に特定の予め与えられたパルスシーケンスが使用される。パルスシーケンスとは一連の所定のＨＦパルス並びに種々の方向の傾斜磁場パルスおよび読み取り窓を含むものとする。この場合読み取り窓(scanning window)とは、受信アンテナが受信に切換えられ、磁気共鳴新号が受信され処理される間の時間インターバルを意味する。いわゆる測定プロトコルによりこれらのシーケンスは所望の検査用に、たとえば計算された画像の特定のコントラストのために予めパラメータ化される。測定プロトコルは測定用のほかの制御データも含むことができる。この場合複数の磁気共鳴シーケンス法があり、これによりパルスシーケンスが構成される。

「ターボ・スピン・エコー」（ＴＳＥ）もしくは「ファスト・スピン・エコー」（ＦＳＥ）または「エコー・プラナー・イメージング」（ＦＰＩ）などの速いシーケンス法の統合により、並びに臨床ルーチンへのいわゆる並行取得法により測定プロトコルの測定時間はすでに部分的に劇的に減少している。

ＴＳＥシーケンスは一連のＨＦリフォーカスパルスが後続するＨＦ励起パルスを使用する。各リフォーカスパルス後に生じるスピンエコーは一般に個々に位相エンコードされるので、複数のｋ空間行が励起毎に検出され、したがって取得時間は従来のスピンエコーシーケンスに対して減ぜられる。この場合ＴＳＥ法もしくはＦＳＥ法は、たとえばシステムの不完全性、組織の磁化率の多様性、金属の植え込みなどにより発生しうるオフレゾナンス（すなわちラーモア周波数からの偏差）に対する相対的な不感性により臨床診断においては特にＴ２コントラストに対して特に重要である。このシーケンスの特殊な変形例に対しては、たとえばＲＡＲＥ(Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement)、ＨＡＳＴＥ(Half-Fourier Acquired Single-shot Turbo Spin Echo)並びに後述するＰＲＯＰＥＬＬＥＲ(Periodically Rotated Overlapping Parallel Lines wit Enhanced Reconstruction)などのシーケンス法が挙げられる。他面ではＴＳＥシーケンス法はＥＰＩ法と比較して相対的に緩慢なシーケンス法であり、大量のリフォーカスパルスのために患者への高い高周波入射により優れている。特殊な吸収率（ＳＡＲ = Specific Absortion Rate）、すなわち特定の時間インターバル内で人体の重量ｋｇ毎に吸収される高周波エネルギーが調整される。この結果、ＴＳＥシーケンスの取得時間が特に３テスラ以下の磁界強度では通常ＭＲ設備（たとえば傾斜磁場システム）のパワー能力によってではなく、ＳＡＲによって限定されることになる。磁界強度が７テスラ以上のいわゆる超高磁場システムではＴＳＥシーケンス検査は、検査すべき組織をカバーするのに十分なスライス数および臨床的に許容可能な測定時間ではＳＡＲ負荷のために従来は不可能であった。このようなシーケンスを加速する唯一の方法は高周波エネルギーを減少することであるが、このエネルギーは特定のデータパケットを取得するために入射しなければならない。したがってＳＡＲの減少により、検査期間およびひいてはＭＲ検査のコストを減少することが可能となる。

さらなる加速を達成するためには、それゆえ比較的新しくまだ臨床実務では実績のない加速技術（ＳＭＡ = Simultaneous Multi-Slice Acquisition）において、１つの積層体の複数のスライスを同時に（いわゆるWideband-MRIにより）または短い時間列で励起し（それゆえSimultaneous Echo Refocusingと呼ばれる）、ついでこの励起に続いて種々のスライスにより検出された信号を時間的に（密に）連続する読み取り窓において分離するかまたは同時に受信し続いて適当な後処理法（post processing）により分離することが試みられている。

原理的には、ＴＳＥシーケンス法の枠内でも１つのシーケンスモジュールにおいて１つの積層体の複数のスライスを同時にもしくは短時間列で励起し、同時に数回リフォーカスすることが望まれるであろう。しかし上述のＳＡＲの問題があるのでこのような数個のスライスの同時検出を行うＴＳＥシーケンス法では、事実上の検査時間を短縮するのは、時間ごとの高周波入射量が少なくとも高まらないときにのみ可能である。この事実は一連の新しいＳＭＡ法がＴＳＥシーケンス自体には実際上重要なものではないとしている。

この種の新規なＴＳＥシーケンスの設計上の別の難点は、リフォーカスパルスが一般に完全な１８０°パルスでないという事実である。その理由は一方では、ＳＡＲの制限のためのフリップ角が意図的に減少されていることにある。他方では、ＨＦパルスの期間が有限であるためスライスプロフィルが正確な矩形ではなく、したがって少なくともスライス縁部が理想的な１８０°から偏倚しているという内在的な不可避な理由からである。その結果「リフォーカスパルス」は既存の横磁化を部分的にのみリフォーカスし、リフォーカスされない残存磁化の一部を縦軸方向に戻し、残りを影響しないようにしている。相応して「リフォーカスパルス」の前にあった縦（すなわち静磁場の方向）の磁化は「リフォーカスパルス」により一部が横方向平面へ「励起」され、一部が逆転され、一部が無影響のままにされる。「リフォーカスパルス」後にある横磁化（すなわち実際に励起されたスピン）は投入された傾斜磁場に続いておよび／または意図しないのに存在するオフレゾナンスに続いて位相成分を蓄積するのに対し、縦磁化は投入された傾斜磁場の影響を受けずに、次の「リフォーカスパルス」の１つにより横方向平面へ戻されるまで比較的緩慢なＴ１減衰をこうむる。したがって各「リフォーカスパルス」はスピンの一部のみに対してリフォーカスパルスとして作用し、しかしほかの部分に対しては励起パルスとして作用し、別の部分に対しては「リストアパルス（Restore puls）」（これは前に励起されたスピンを縦方向に戻すが、スピンの実際の位相状態は維持される）として作用し、残りの部分に対しては透明である。各「リフォーカスパルス」が同様に作用するスピンはいわゆるコヒーレントエコー路に従う。種々のコヒーレントエコー路の数は「リフォーカスパルス」の数とともに指数的に増大する。一般に第２の「リフォーカスパルス」以降に読み取り窓で検出される信号には、種々のコヒーレントエコー路に従ったスピンが寄与する。これらのスピンが種々のコヒーレントエコー路に沿って種々の位相成分を蓄積すると、破壊的な干渉に至る。信号は減衰し、生データから計算された画像は影および悪い信号・雑音比（ＳＮＲ = Signal to Noise Ratio）を生じ、パルスシーケンスは長いエコートレインを維持する状態にない。後者は、ＴＳＥ画像形成との関連で特に重要なＴ２コントラストおよびスピンエコーシーケンスに対して達成される効率上昇にとっての前提である。

各読み取り窓において信号に対しそれに沿ってスピンが同じ位相成分を蓄積するようなコヒーレントエコー路だけが寄与するようにするために、非特許文献１並びに特許文献１には、ｍ個の隣接スライスが短い時間間隔で励起され一連のリフォーカスパルスによりそれぞれｍ個のスライスのエコーがリフォーカスされるＴＳＥシーケンスが記載されている。この場合スポイラー傾斜磁場パルスを有する特殊な形式により種々のスライスのスピンから信号が発せられるエコーが１つの読み取り窓において不所望に衰弱することが避けられる。このスポイラー形式は特定のコヒーレントエコー路に従うスピンの信号をディフェーシングする。ｍ個のスライスの同時リフォーカスにより入射された高周波エネルギーをほぼｍ倍だけ減少することができる。勿論特定のコヒーレントエコー路のスポイルによりこのエコー路に関連した信号を画像形成には使用しないこともできるが、これはスライスの分離検出に対しＳＮ比損失を生じることになる。さらにこのパルスシーケンスでは長いエコートレイン（たとえば２０エコー以上）を維持することは残念ながらできない。それゆえパルスシーケンスはＴ２強調画像形成には使用できない。

それゆえ特許文献２には、以下に「ｍＴＳＥシーケンス」と称するターボ・スピンエコー（ＴＳＥ）シーケンスが提示されており、このシーケンスはｍ個の隣接スライスを同時にリフォーカスし、その際固有吸収率（ＳＡＲ = Specific Absorption Rate）を対応する古典的なＴＳＥシーケンスに対して約ｍ倍減少する。このようなｍＴＳＥシーケンスはｍ個スライスの１つに対しいわゆるカー・パーセル・メイブーム・ジル（ＣＰＭＧ = Carr Purcell Meiboom Gill）条件を満たすもので、これはすべてのコヒーレントエコー路が構造的に重なるようにする設計基準をＴＳＥシーケンスに規定するものである。それゆえｍＴＳＥは、ＣＰＭＧ条件がたとえば励起パルスと最初のリフォーカスパルスとの間に挿入されるプレパレーションブロックのために満たされない場合には使用できない。この場合「プレパレーションブロック(preparation block)」とは、検査対象物の特定の範囲を以後のデータ取得のため準備するため、１つのパルスシーケンス内に（少なくとも１つの高周波パルスおよび／または傾斜磁場パルス、たいていの場合複数のパルスを有する）一連の高周波パルスおよび／または傾斜磁場パルスのことを言う。これはたとえば、所望のコントラストを達成したり、脂肪組織を予め飽和したりするのに役立つ。その極めて重要な例はいわゆる「拡散強調画像形成」（ＤＷＩ = Diffusion Weighting Imaging）である。この場合「拡散」とは媒体における分子のブラウン運動（Brownian motion）を意味する。拡散強調画像形成は、プレパレーションブロックとして付加的な傾斜磁場をパルスシーケンスに挿入し、組織の拡散特性を可視化もしくは測定する方法である。この場合の傾斜磁場は、拡散の速い組織（たとえば脳脊髄液"ＣＳＦ =cerebrospinal fluid"）が拡散の遅い組織（たとえば脳内の灰白質"grey matter"）よりも強い信号損失をこうむるようにする。その結果生じる拡散コントラストは臨床的に益々重要になり、その用途は今やアイシェム発作（ischemic stroke） の従来の早期検出を越えるものとなっている。臨床的に最も重要な拡散シーケンスは拡散強調されたシングルショットＥＰＩシーケンスである。このシーケンスは画像毎の取得期間が短いために運動に対して比較的不感である。勿論画像品質はＮ／２ゴーストなどのＥＰＩ画像形成に関連した典型的なアーチファクト（すなわち計算された画像は求められた真正の組織画像と真正な画像のレプリカ（ゴースト）の重なったものであり、視野(field of view)の半分だけ位相エンコード方向にずれている）および局所的磁場変化の環境における幾何学的ひずみをこうむる。これに対しＴＳＥシーケンスは局所的磁場変化に対してより不感である。しかしＴＳＥシーケンスに拡散傾斜磁場を挿入するとＣＰＭＧ条件の１つである、リフォーカスパルス前の時点τ/２の横磁化とリフォーカスパルスのＢ₁ベクトルの方向との間の特定の位相関係を要求している条件を損なうことになる。この場合τはいわゆるエコー間隔、すなわちＣＰＭＧシーケンスの連続するリフォーカスパルスの時間間隔である。たとえば震動の結果による拡散プレパレーション中または血流の拍動中の最小巨視的運動はしかし既に横磁化の非コヒーレント相を導き、したがってＣＰＭＧ条件を損なうことになる。

M. Guentner, D. A. Feinberg: "Simultaneous Spin-Echo Refocusing" Magnetic Resonance in Medicine, 54, 2005, p.513-523 Fritz Schick: "SPLICE:subpsecond diffusionpsensitive MR imaging using a modified fas spin-echo acquisition mode", Magnetic Resonance in Medicine, vol. 38., Issue 4, P.638-644, October 1997 Matt A. Bernstein, Kevin E. King, Xiahong Joe Zhou: "Handbokk of MRI Pulse Sequences", Elsevier Academic Press; Illustrated edition (September 21, 2004); ISBN-10: 0120928612; ISBN-13: 978-0120928613 James Pipe: "Motion correction with PROPELLER MRI: application to Head Motion and Free-Breathing Cardiac Imaging", Magnetic Resonance in Medicine 42, p.963-969, 1999

米国特許第８８５３１８８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２２０４４３４号明細書 独国特許出願公開第１０２００５０４６７３２号明細書

本発明の課題は、とりわけ拡散強調画像形成に適した磁気共鳴断層撮影システムの作動方法並びにこれに相応した磁気共鳴断層撮影システム用のパルスシーケンスおよび制御装置を提供し、上述の問題点を軽減し、有利には完全に解決することにある。

この課題は請求項１に記載の方法および請求項１２に記載のパルスシーケンス並びに請求項１３に記載の制御装置により解決される。

本発明方法ではシーケンスモジュールの枠内で少なくとも以下の工程が実施される。すなわちまず一連の空間選択性の高周波スライス励起パルスが送出され、検査対象物内の一般には直接隣接するｍ個（複数、すなわち少なくとも２つ）のスライスの励起が行われる。この場合それぞれ１つのスライスがこのパルス列の１つの高周波スライス励起パルスにより励起され、その際連続する高周波スライス励起パルスはそれぞれ互いに第１の時間間隔にある。この場合高周波スライス励起パルスの空間選択性は、当業者に知られているように、並列的なスライス選択傾斜磁場の印加により、すなわちスライス選択傾斜磁場パルスの時間的に適切な並列投入により生じる。以下に用語「傾斜磁場の印加」および「傾斜磁場パルスの投入」は同義で使用されている。

一連のスライス励起パルスの最後の励起パルス直後にまたは時間間隔を置いて本発明によればプレパレーションブロックが実行される。このプレパレーションブロックは少なくとも１つの送出された高周波リフォーカスパルスを有する。プレパレーションブロックは、各スライスに対してそれぞれ１つの（すなわち正確に１つ）のエコー信号が発生され、その際２つの連続するエコー信号の時間間隔は第１の時間間隔と等しいように形成される。付加的にこのプレパレーションブロックはほかの高周波パルス、特に高周波リフォーカスパルス、および／または高周波リフォーカスパルス、および／または傾斜磁場パルスを有し、たとえば所望のプレパレーションを達成するようにすることができる。拡散強調画像形成のためプレパレーションブロックはたとえば適当な拡散傾斜磁場パルスを有することができる。

次いで第２の高周波リフォーカスパルスが第２の時間間隔でプレパレーションブロックもしくはその高周波リフォーカスパルスにより発生された最後のエコー信号から送出されるが、その際第２の高周波リフォーカスパルスは、スライスのそれぞれに対して正確に１つの別のエコー信号が発生され、その際２つの連続するエコー信号の時間間隔が最初の時間間隔と等しいように形成される。「第２の高周波リフォーカスパルス」とはここでは常にプレパレーションブロック後の最初の高周波リフォーカスパルスのことを意味し、プレパレーションブロックがただ１つの高周波リフォーカスパルスを有するか複数のリフォーカスパルスを有するかは無関係である。

さらに続いて少なくとも１つの別の高周波リフォーカスパルスがそれぞれ先行する高周波リフォーカスパルス後に第３の時間間隔で送出される。この１つの別の高周波リフォーカスパルスもしくは複数の別の高周波リフォーカスパルスはそれぞれ高周波リフォーカスパルス毎に時間的に分離された複数のエコー信号の作成に役立てられる。この場合第３の時間間隔は、高周波リフォーカスパルス毎のエコー信号の数が励起されたスライスの数と等しいように選ばれる。隣接するスライスの並列的なエコー信号の時間間隔はちなみに最初の時間間隔（すなわちスライスの励起間の時間間隔）に相当する。

１つの高周波リフォーカスパルス（またプレパレーションブロック内の１つまたは複数の高周波リフォーカスパルスおよび／またはプレパレーションブロックに続く高周波リフォーカスパルス）後にそれぞれ発生されるエコー信号は次いで生データとしてそれぞれ時間的に互いに分離された読み取り窓で読み取りされ、そこから画像データが再構成される。この場合すべてのエコー信号が検出されて再構成に移行されるが、すべてのエコー信号を読み取ることは強制的なものではない。

この場合高周波リフォーカスパルス（またプレパレーションブロック内の１つまたは複数の高周波リフォーカスパルス）の空間的幅は高周波リフォーカスパルス毎に複数の時間的に分離されたエコー信号を作成するためにそれぞれ有利には、高周波リフォーカスパルスが全ての励起スライスの同時リフォーカスのためにすべての励起スライスの励起ボリュームの少なくとも一部を有するように選ばれる。特に有利なことにこれはパルスシーケンス内のすべての高周波リフォーカスパルスに対して該当する。高周波リフォーカスパルスの空間的幅、すなわちスライス幅は、この場合高周波スライス励起パルスと同様にスライス選択方向に適当な傾斜磁場パルスを時間的に適切に投入することにより調整可能である。

検査対象物の磁気共鳴画像データを作成するため磁気共鳴断層撮影システムを制御するための本発明によるパルスシーケンスは、少なくとも上述のパルスもしくはパルス列を有する少なくとも１つのシーケンスモジュールを有する。この場合シーケンスモジュールとは、特定の数のエコー信号で１つのエコートレインとなるパルスシーケンスの完結した部分のことを意味する。すなわち１つのシーケンスモジュールは、すべての関与スライスの最初の励起中に送出もしくは印加される高周波パルスおよび傾斜磁場パルスを有する励起部分、並びにこれに続くリフォーカスパルス、傾斜磁場パルス、エコー信号および読み取り窓を有するエコートレインを有する。それゆえ１つのパルスシーケンスはｍ個のスライス毎に１つまたは複数のこのようなシーケンスモジュールを有する。

したがって本発明により上述のｍＴＳＥシーケンスのように、ｍ個の異なるスライスが励起され、続いてこのｍ個のスライスから発せられた信号が一連のリフォーカスパルスとともにそれぞれ同時にリフォーカスされ、これらのリフォーカスパルスのそれぞれ後に発生するｍ個のスライスのエコー信号が時間的に分離された読み取り窓で検出されるようにしたＴＳＥパルスシーケンスが提供される。この場合、特定のエコートレインにより励起され同時にリフォーカスされるスライスが直接隣接している必要はない。たとえばエコートレインが繰り返される前にほかのスライスが励起されてはならない場合には、特に非選択性のリフォーカスパルスを使用することができる。さらにシーケンスは複数のスライスを同時にリフォーカスするが必ずしも隣り合う必要がないリフォーカスパルスと両立することもできる。後者は上述のように高いＳＡＲ寄与を提供するので、一般にはシーケンスの特殊な用途においてのみ考慮される。上述のワイドバンドＭＲＩとは異なりこの場合にはたとえば、種々のスライスの信号が後処理法で分離する必要がないという利点も生じる。

この場合有利な同時リフォーカスにより特に、リフォーカスパルスにより蓄積された高周波エネルギーが（相応するリフォーカスパルスおよびフリップ角を有する）ｍ個のスライスの分離検出に対してほぼｍ倍だけ減ぜられる。したがってＳＡＲ限定測定の検査期間を所定の分解度においてほぼｍ倍従来技術より減少することが可能となる。代替的に所定の検査期間においてたとえばより高い分解度が得られるかまたは測定されるスライスの全数がそれに応じて倍増される。

励起パルスと高周波リフォーカスパルスの上述の本発明による相対的な時間的離隔ならびに傾斜磁場パルスの投入により、種々のスライスのエコーが異なる時間で発生され、したがって時間的に分離された異なる読み取り窓で読み取られることが保証される。さらに高周波パルスの時間配列および傾斜磁場の投入により１つのスライスの種々のエコー路の信号が２つのグループに分けられ、異なるグループに属するエコーが時間的に分離されて発生され、異なる読み取り窓で読み取られるが、これらの読み取り窓はほかのスライスの読み取り窓とは重ならない。

このような処置により非特許文献１によるパルスシーケンスとは異なり特定のコヒーレントエコー路のスポイルをせずに、このエコー路に関連する信号を画像形成に利用することができる。特にこれによって（１５以上のリフォーカスパルスを有する）極めて長いエコートレイン中でも種々のコヒーレントエコー路に従うスピンの信号間の破壊的な干渉が避けられる。したがってシーケンスはすべての現行のＴＳＥコントラスト、特に特に重要なＴ２コントラストと両立可能である。

本発明によるパルスシーケンスは、上述のｍＴＳＥシーケンスとは異なり、ＣＰＭＧ条件がたとえば所望のコントラストを得るためにシーケンスに挿入されるプレパレーションモジュールにより損なわれた場合でも使用可能である。本発明によるシーケンスの最も重要な用途の１つはそれゆえ拡散強調された画像形成である。非特許文献２に記載されている公知のＳＰＬＩＣＥ(Split acquisition of fast spin-echo signals for diffusion imaging)シーケンスと同様に、本発明によるシーケンスはＴＳＥに基づく技術として、局所的なＢ₀磁場変化に対して不感である。同時に本発明によるシーケンスは、長い測定時間や高いＳＡＲなどのＳＰＬＩＣＥ法の欠点を軽減する。同時リフォーカスが行われると、ＳＡＲは従来のＳＰＬＩＣＥシーケンスに対してほぼｍ倍減ぜられ、したがってＳＡＲ限定測定の検査期間が短縮される。従来のＳＰＬＩＣＥシーケンスに対する別の時間的利益は、プレパレーションモジュールがｍ回の励起後に１回だけ実行されることによって生じる。分離してリフォーカスされる従来のＳＰＬＩＣＥシーケンスではこれに対し励起毎に１回の実行が必要である。

冒頭に述べた本発明による制御装置は、磁気共鳴断層撮影システムを検査対象物の磁気共鳴画像データの作成のための作動中に上述の本発明によるパルスシーケンスにより制御するように形成される。

本発明による磁気共鳴断層撮影システムは以下の構成要素、すなわち
検査対象物が置かれている測定空間において均質な傾斜磁場を印加するための静磁場磁石システム、
高周波パルスを検査対象物に送出するための高周波送信アンテナシステム、
上述のように傾斜磁場パルスの投入により付加的に時間を限定して傾斜磁場を印加するための傾斜磁場システム、および
磁気共鳴信号を検査対象物から検出するための高周波受信アンテナシステム
が必要である。この場合高周波送信アンテナシステムおよび高周波受信アンテナシステムは異なるアンテナシステムであっても同一のアンテナシステムであってもよい。

さらに磁気共鳴断層撮影システムは、検査対象物の磁気共鳴層撮影の作動中に静磁場磁石システム、高周波送信アンテナシステム、傾斜磁場磁石システム、高周波受信アンテナシを制御する上述の本発明による制御装置を必要とする。たとえばこのために制御装置は、高周波送信アンテナシステムに高周波パルスを送出するための高周波送出装置、傾斜磁場システムを制御するための傾斜磁場システムインターフェース、高周波受信アンテナシステムを介して受信した信号から生データを作成するための高周波受信装置並びにシーケンス制御ユニットなどの種々の部分構成要素を有することができ、シーケンス制御ユニットは作動中の磁気共鳴撮影を行うため測定シーケンス制御データを高周波送信装置、傾斜磁場システムインターフェースおよび高周波受信装置に送信し、前に説明したように高周波送信アンテナシステム、傾斜磁場システム、高周波受信装置および高周波受信アンテナシステムを本発明のやり方でたとえば積層体のための生データの取得のために制御する。

制御装置の主要部分は有利にはソフトウエアの形で相応するメモリ能力を有する適当にプログラミング可能な制御装置の上に実現される。これは特にシーケンスユニットにあてはまる。また高周波送信装置、傾斜磁場システムインターフェースおよび高周波受信装置は少なくとも部分的にソフトウエアユニットの形で実現できるが、同様にこれらの構成要素のほかのユニットは、たとえば高周波増幅器、高周波送信装置、傾斜磁場システムインターフェースの傾斜磁場パルス発生装置または高周波受信装置のアナログ・デジタル変換器のように純ハードウエアユニットである。特にシーケンス制御ユニットの大幅なソフトウエア的実現は、既に従来使用されていた磁気共鳴設備の制御装置を簡単にソフトウエアのアップデイトにより後から装備して本発明のやり方で作動させすることができるという利点を有する。

さらに本発明の課題は、たとえば搬送可能なメモリに格納および／またはネットワークを介して伝送され、このようにしてプログラミング可能な制御装置のメモリに直接にロード可能であり、本発明による方法の全ての工程をプログラムが制御装置において実行されるときに実施するプログラム部分を有するコンピュータプログラム製品によっても解決できる。

従属請求項並びに明細書の以後の記載は特に有利な発展形態と本発明の実施態様を含むものであり、特に１つのカテゴリーの請求項はほかの請求項カテゴリーの従属請求項に類似してさらに発展形成することができる。

上述のようにｍ個の同時に励起されるスライスにおいて高周波リフォーカスパルス毎に２ｍ個までのこれに続くエコー信号が作られる。この場合プレパレーションブロックおよびこれに続く第１の高周波リフォーカスパルスの後にそれぞれまずｍ個のエコー信号が、すなわち励起されるスライスの数と同じ数のエコー信号が発生する。次にこれらに続く別の高周波リフォーカスパルスのそれぞれ後に２ｍ個のエコー信号が来る。１つの高周波リフォーカスパルスの後に発生するエコー信号はこの場合それぞれ有利には読み出し傾斜磁場、すなわち読み出し方向へ１つまたは複数の傾斜磁場パルスから成る傾斜磁場パルス列の投入による傾斜磁場の印加のもとにエコー数に相当する数の別個の読み取り窓において読み取りが行われる。

本発明の有利な変形例ではこのため既に２つの連続する高周波スライス励起パルスの間にそれぞれ１つの傾斜磁場パルス列が読み出し方向に投入され、その０次モーメントが異なるスライスの２つの連続するエコー信号の間に後から読み出し方向に投入される傾斜磁場パルス列の蓄積された０次モーメントに強度的に等しくされる。１つの傾斜磁場パルスの巨視的にみてスピンにより蓄積された０次モーメント（以下単に「モーメント」とも呼ばれる）は当業者に知られているように、パルスの下の面、すなわち傾斜磁場の時間積分された振幅に相当する。

適切なモーメントを有する高周波スライス励起パルス間の読み出し方向のこの傾斜磁場パルスにより種々のエコー時点においてそれぞれ常に０次モーメントがゼロに等しいことが達成される。これにより複数の励起スライスおよび種々の読み取り窓への分割にも拘らず読み出し傾斜磁場を空間コーディングにセットすること、およびそれとともにエコー信号をそれぞれ統合的ばかりでなく場所分解的に検出することが可能となる。

特に有利なのは、上述の第３の時間間隔、すなわちそれぞれ別の高周波リフォーカスパルス間の時間間隔が少なくとも以下の時間間隔の和、すなわち
第１の時間間隔にスライスの数を乗算して第１の時間間隔を引いたもの、
第２の時間間隔を二倍したもの、
１つの読み取り窓の時間期間
の和に相当することである。換言すれば、この第３の時間間隔Ｔδは条件Ｔδ＝２・（ｍ−１）・Ｔα＋２・Ｔγ＋Ｔ_ACQを満たすように選ばれ、その際ｍはスライスの数、Ｔαは第１の時間間隔（すなわち順次連続するスライスの励起間の間隔）、Ｔγは第２の時間間隔（すなわち第１のリフォーカスブロックの高周波リフォーカスパルスとプレパレーションブロックにより発生された最後のエコー信号との間の間隔）、およびＴ_ACQは読み取り窓（もしくは読み取りインターバル）の期間である。これにより第３の時間間隔の期間が最小であるときの隣接読み取り窓の完全な（時間的）分離が保証される。

２つの連続する高周波スライス励起パルスのスライス選択傾斜磁場間にはもう１つの傾斜磁場をスライス選択方向に投入すると有利であり、これにより両高周波スライス励起パルスのアイソディレイ点間の蓄積された０次モーメントがスライス選択方向にゼロになる。すなわちパルスシーケンスは、２つの連続する高周波スライス励起パルスのアイソディレイ点間にスライス選択方向に投入されるすべての傾斜磁場パルスの蓄積された０次モーメントもゼロになるように形成される。高周波スライス励起パルスのアイソディレイ点は励起パルスの入射時間内の時点であり、これ以降スピンは横方向平面にあるものと看做される。高周波励起パルスのアイソディレイ点と高周波励起パルスの最後との間の時間はたとえばスライスリフォーカス傾斜磁場のモーメントの計算に役立つ。このスライスリフォーカス傾斜磁場はスライス選択傾斜磁場とは逆の符号を有する。このスライスリフォーカス傾斜磁場は高周波入射の終了後に投入され、スライス励起傾斜磁場に続くスライスに沿った位相拡散の補償に役立つ。一般にアイソディレイ点は高周波パルスの頂点に一致し、すなわち対称的なＳＩＮＣパルスでは高周波パルスの中央に良好に近似している。

さらに、高周波スライス励起パルスの列中（すなわち特に高周波スライス励起パルスの列の個々の励起パルス間）および／または最後の励起パルスとプレパレーションブロックとの間に傾斜磁場パルス列が読み出し方向に投入され、このパルス列が各スライスに対して、プレパレーションブロックの開始とプレパレーションブロックの作用により発生された任意のエコー信号（これは第２の高周波リフォーカスパルスにより直接リフォーカスされる）の時点との間に該当スライスにより読み出し方向に蓄積される０次モーメントを補償するようにすると有利である。励起パルス間および／または最後の励起パルスとプレパレーションブロックの間のうまく選ばれた読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスを有する適当なパルス列により、個々のスライスに対して読み出し方向の全モーメントが、スライスのスピンがプレパレーションブロック中にその後の所望のエコー時点まで別の傾斜磁場パルスによりできるだけ読み出し方向に蓄積する０次モーメントを考慮しながら当該スライスの第１のエコー信号の時点でゼロになるように正確にバランスされることができる。

有利には最後の励起パルスとプレパレーションブロックとの間に傾斜磁場パルス列が読み出し方向に投入され、このパルス列は、最後に励起されたスライスのスピンがプレパレーションブロックの開始とこのスライスの第１のエコー信号との間でプレパレーションブロック後に蓄積する０次モーメントを読み出し方向に正確に補償する。この場合明らかなことは、プレパレーションブロック後にｍ個のスライスの読み取りのためなんらの読み出し傾斜磁場も投入されないときは、相応して最後の励起パルスとプレパレーションブロックとの間に傾斜磁場パルス列も投入されない。なぜならこの場合には補償すべきものがないからである。

さらに、プレパレーションブロックにより発生された最後のエコー信号と第２の高周波リフォーカスパルスとの間に傾斜磁場パルス列が読み出し方向に投入され、これが、最初に励起されたスライスのスピンが第２のリフォーカスパルスのアイソディレイ点と最初に励起されたスライスの第１のエコーとの間に第２の高周波リフォーカスパルスの後に蓄積する０次モーメントを正確に補償するようにすると有利である。

本発明のパルスシーケンスの有利な実施態様では、高周波スライス励起パルスの時間期間は高周波リフォーカスパルスの時間期間より短い。後述するように読み出し傾斜磁場は、励起パルスの期間が短ければ短いほど大きく選ばれる。読み出し傾斜磁場の増大により検出すべきｋ空間は読み出し方向に短時間で通過するので、複数の読み取り窓にもかかわらずリフォーカスパルス毎になお比較的短いエコー間隔が実現可能となる。これは画像品質の改良に寄与する。

上述のように、本発明のもっとも重要な応用例は拡散強調された画像形成である。それゆえ有利な実施態様ではプレパレーションブロックは、このプレパレーションブロックにより検出された組織範囲内で横磁化を組織の拡散特性に応じて弱めるように構成される。このためプレパレーションブロックはたとえば高周波リフォーカスパルスのほかに適当なプレパレーション傾斜磁場パルスを有し、これはたとえば本来のスライス選択傾斜磁場の前および／または後で高周波リフォーカスパルスに対して投入される。特に時間的に高周波リフォーカスパルスを中心に対称的に後述するように２つのプレパレーション傾斜磁場パルスが相応して投入される。

パルスシーケンスの実施形態に応じて、１つのスライスの画像再構成に必要な生データをｋ空間において具体的に取得する種々の可能性が存在する。

第１の代替例ではスライスの走査すべきｋ空間がそれぞれ１つのシーケンスモジュールの唯一のエコートレインで２回検出される。すなわち個々の各スライスに対してそれぞれ完全にすべての必要な生データがパルスシーケンスの唯一のシーケンスモジュール内で検出される。

第２の代替例では個々のスライスのｋ空間がそれぞれ複数のシーケンスモジュールを有する１つのパルスシーケンスにおいて検出され、その際各シーケンスモジュール、すなわち各エコートレインでエコー信号を基にスライス毎に１つまたは２つのセグメントの生データが取得される。

この場合たとえばｋ空間のセグメント化はＰＲＯＰＥＬＬＥＲトラジェクトリーにしたがって行うことができる。このため各エコートレインで生データが１つまたは２つのカーテシアン（すなわち各プロペラブレードの読み取り点がカーテシアン格子の格子点上にある）ｋ空間セグメントによりスライス毎に取得され、これがそれぞれｋ空間中心を含んでいるようにすると有利である。

本発明方法においては、それぞれ種々のスライスに対して画像再構成に必要な生データが種々の読み取り窓で数回別個に取得されると有利である。本発明方法を利用して１つのシーケンスモジュールの枠内で種々の読み取り窓で何回も取得されたこのような生データを基に磁気共鳴画像データを作成するために種々の本発明方法が提供される。

第１の変形例ではまず種々の読み取り窓からの生データに対する別個の強度画像の計算が行われる。続いて信号・雑音比を改良するために同じスライスに属する強度画像が組み合わされてこのスライスの唯一のスライス画像にされる。同じスライスの強度画像の組み合わせは二乗和法を利用すると有利である。

第２の変形例では、生データが種々の読み取り窓において有利には唯一のエコートレインで取得された特定のスライスの画像データの複素数値的な組み合わせが行われる。この複素数値的な組み合わせは有利には、画像空間に空間的に緩慢に変化する位相が計算上除去された後に行われる。代替的に画像空間に空間的に緩慢に変化する位相の計算上の除去の代わりに、種々の読み取り窓からの信号の破壊的な干渉を避ける別の計算方法も使用可能である。この場合特定のスライスの画像データの複素数値的な組み合わせはセグメント的に行うこともできる。

両変形例の実施例は後で図面に基づき詳述する。このような生データを基にする画像データの再構成は磁気共鳴断層撮影システムの再構成装置において直接、たとえばその制御装置で行うことができる。原理的にはこのような再構成はほかの計算機でも実施可能である。何らかの方法で相応する生データがたとえば磁気共鳴断層撮影システムも接続されているネットワークにインターフェースを介して提供することが必要とされるだけである。

本発明を以下に添付の図面を参照して実施例を基に再度詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による磁気共鳴断層撮影システムの概略図を示す。 図２は従来技術におけるシングルスライスＴＳＥパルスシーケンスのパルスパターンを示す。 図３は図３Ａと図３Ｂとの関係を説明するための図を示す。 図３Ａは本発明の一実施例における２つの同時にリフォーカスされるスライスを有するマルチスライスＴＳＥパルスシーケンスのパルスパターンを示す。 図３Ｂは本発明の一実施例における２つの同時にリフォーカスされるスライスを有するマルチスライスＴＳＥパルスシーケンスのパルスパターンを示す。 図４は図３Ａ、３Ｂに示すパルスパターンを有するパルスシーケンスを実行する際の第２スライスの位相ダイアグラムを示す。 図５は図３Ａ、３Ｂに示すパルスパターンを有するパルスシーケンスを実行する際の第１スライスの位相ダイアグラムを示す。 図６は種々の読み取り窓で取得された生データを複素数的に組み合わせるための方法のフローチャートを示す。 図７は本発明に寄るパルスパターンで構成されたＰＲＯＰＥＬＬＥＲ−ＴＳＥシーケンスから種々の読み取り窓で取得された生データを組み合わせるための方法のフローチャートを示す。

図１は本発明による磁気共鳴断層撮影システム１（以下単に「ＭＲ設備」と呼ぶこともある）の概略図である。これには一方では検査空間３もしくは患者トンネルを備えた本来の磁気共鳴スキャナ２が含まれ、身体の中に検査対象物、たとえば特定の器官を有する被検体Ｏもしくはここでは患者または被験者がベッド８上で検査空間３に装入される。

磁気共鳴スキャナ２は通常のように静磁場磁石システム４、傾斜磁場システム６並びにＨＦ送信アンテナシステム５およびＨＦ受信アンテナシステム７を備えている。図示の実施例ではＨＦ送信アンテナシステム５は磁気共鳴スキャナ２の中に固定設置された全身コイルであり、これに対しＨＦ受信アンテナシステム７は患者もしくは被験者に配置された複数の局所コイルから成る（図１には１つの局所コイルだけが示されている）。しかし基本的には全身コイルもＨＦ受信アンテナシステムとして利用することができるし、局所コイルは、これらのコイルがそれぞれ異なる動作モードに切換可能であればＨＦ送信アンテナシステムとしても利用できる。静磁場磁石システム４はここでは通常のように、静磁場が患者の長手方向、すなわち磁気共鳴スキャナ２のｚ方向に延びる長手軸に沿って発生されるように構成されている。傾斜磁場システム６は通常のように個々に制御可能な傾斜磁場コイルを有しており、互いに独立して傾斜磁場をｘ、ｙまたはｚ方向に投入できるようにされている。

図１に示されたＭＲ設備は患者の全身が装入可能な患者トンネルを有する全身設備である。しかし基本的には本発明はほかのＭＲ設備、たとえば側面が解放されたＣ形ハウジング、特にたとえば身体の一部のみが位置決め可能な小型の磁気共鳴スキャナを有するものにも適用可能である。

ＭＲ設備１はさらにＭＲ設備１の制御に使用される中央制御装置１３を有する。この中央制御装置１３は測定シーケンス制御用のシーケンス制御ユニット１４を有する。このユニットにより検査対象物の関心ボリューム領域内の一連の高周波パルス（ＨＦパルス）および傾斜磁場パルスが選ばれたパルスシーケンスＰＳに関係して一回の測定セッション内で制御される。この場合１つのパルスシーケンスは複数のシーケンスモジュールから構成される。各シーケンスモジュールは１つおよび／または複数のスライスのデータを取得する。このようなパルスシーケンスＰＳはたとえば測定または制御プロトコルＰ内に予め与えられてパラメータ化することができる。通常は種々の測定もしくは測定セッション用の種々の制御プロトコルＰがメモリ１９内に格納され、操作員により選ばれ（必要な場合には変更され）、次いで測定の実施のために利用される。本事例の場合制御装置１３はとりわけ本発明方法により動作するパルスシーケンスを有する。このようなパルスシーケンスの一例を後に図３Ａ，３Ｂに基づき詳述する。

パルスシーケンスＰＳの個々のＨＦパルスを送出するため中央制御装置１３は高周波送信装置１５を有し、この装置はＨＦパルスを作成し、増幅し、適当なインターフェース（ここには図示せず）を介してＨＦ送信アンテナシステム５に供給する。予め与えられたパルスシーケンスに応じて傾斜磁場パルスを適切に投入するため傾斜磁場システム６の傾斜磁場コイルを制御するために、制御装置１３は傾斜磁場システムインターフェース１６を有する。シーケンス制御ユニット１４は適当な方法、たとえばシーケンス制御データＳＤの送出によりパルスシーケンスの実行のため高周波送信装置１５および傾斜磁場システムインターフェース１６と交信する。制御装置１３はさらに（同様に適当な方法でシーケンス制御ユニット１４と交信する）高周波受信装置１７を有し、パルスシーケンスＰＳにより予め規定された読み取り窓内でコーディネートされてＨＦ受信アンテナシステム７により磁気共鳴信号、本発明の枠内では後述のエコー信号を受信し、デジタル化、復調および低域フィルタによるフィルタリング後に個々のスライスに対する複素生データを取得するようにしている。

再構成ユニット１８は取得した生データを受け取り、それからスライスに対する磁気共鳴画像データを再構成する。この再構成も一般に各測定プロトコルで予め与えられるパラメータを基に行われる。これらの画像データは次いでたとえばメモリ１９に格納することができる。本事例においては再構成ユニット１８は、たとえば図６、７に基づき後述するように本発明方法により動作できるように構成される。この場合特に１つのスライスの生データおよび／または画像データは再構成ユニット１８の特別なデータ組み合わせユニット２０において組み合わせられる。このデータ組み合わせユニット２０はソフトウエアモジュールから成り、したがって一般に特別なハードウエア部材を必要としない。

中央制御装置１３の操作は入力ユニット１０および表示ユニット９を有する端末を介して行われ、この端末を介してまたＭＲ設備１全体が操作員により操作される。表示ユニット９にはＭＲ画像も表示でき、入力ユニット１０により場合によっては表示ユニット９と組み合わせて測定を計画し開始し、特に適当なパルスシーケンスＰＳを持つ制御プロトコルＰを上述のように選び場合により補正することができる。

本発明によるＭＲ設備１および特に制御装置１３はさらにここでは詳細には説明しないが通常この種の設備において存在する複数のその他の部材、たとえばネットワークインターフェースを有することができ、これにより全設備をネットワークに接続し、生データおよび／または画像データもしくはパラメータカード、さらにはたとえば患者に関連したデータまたは制御プロトコルなどのほかのデータを交換することができる。

ＨＦパルスの投射および傾斜磁場パルスの投入によりどのようにして適切な生データを取得してそこからＭＲ画像を再構成するかは当業者にとって公知であるのでここでは詳述しない。同様にたとえば特に既述のＴＳＥパルスシーケンスのような種々のスライス測定シーケンスも当業者にとっては基本的に公知である。それにも拘らず以下にまず図２により典型的な従来のＴＳＥシーケンスを説明し、後に図３Ａ、３Ｂで示した例により詳述する本発明によるパルスシーケンスとの相違を明らかにする。図２並びに図３Ａ、３Ｂのパルスダイアグラムにおいてはそれぞれ通常のように種々の軸上にＨＦおよび傾斜磁場パルス、磁気共鳴信号（エコー信号）および読み取り窓が時間ｔに亘って（左から右に）示されている。一番上の軸にはＨＦパルスとエコーパルスが示され、２番目の軸にはスライス選択方向に傾斜磁場パルスが示され、３番目の軸には読み出し方向に傾斜磁場パルスが示され、４番目の軸には位相エンコード方向に傾斜磁場パルスが示され、最も下の軸には読み取り窓が示されている。３つの傾斜磁場軸は以下の通りである。すなわち破線で示した水平軸はそれぞれゼロ線である。信号の高さはそれぞれ（必ずしも寸法通りではないが）相対的な振幅を表す。振幅の符号は（ゼロ軸に関連して）傾斜磁場の方向に相当する。部分的に各図において図示の傾斜磁場パルスは１つまたは複数の大文字を付されている。これらの文字は傾斜磁場パルスの０次モーメントもしくは傾斜磁場パルスの時間インターバル中に蓄積された０次モーメントに対するものである。これらのモーメント表示はパルスシーケンスの理解を容易にするのに役立つ。特に種々の傾斜磁場パルスもしくは同じ０次モーメントを蓄積する種々の傾斜磁場パルスの時間インターバルには同じ大文字が付されている。

図２は従来技術におけるコンベンショナルＴＳＥシーケンスの最初の２つのエコーＥを示す。シーケンスはスライス選択性９０°ＨＦスライス励起パルスα（以下「励起パルス」と略す）で始まり、この後に一連のスライス選択性ＨＦリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃（以下に「リフォーカスパルス」と略す）が続く。この場合各リフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃の後に正に１つのエコーが作られ、これはそれぞれ読み取り窓（読み取りインターバル）ＡＱで読みとられる。この場合読み取り窓ＡＱの期間Ｔ_ACQは読み取られたデータ点の数および２つのデータ点（いわゆる"dwell time"） の時間間隔により規定される。図２には３つのリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃だけが示され、Ｔ２で強調された画像形成ではその数は（後述する本発明によるパルスシーケンスまたはその任意の変形例においても）一般にかなり大きく、用途によっては３から数百の間で変化する。リフォーカスパルスの数はまた「エコートレイン数」（Echo Train Length＝ＥＴＬ）とも呼ばれる。

図示のシーケンスはいわゆるCarr-Purcell-Meiboom-Gill条件（ＣＰＭＧ条件）を満たすものであり、これは種々のコヒーレントエコー路を辿るスピンのエコー信号Ｅがエコー時点で構造的に重畳することを保証する。ＣＰＭＧ条件はとりわけ、２つの任意の連続するリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃間の１つのスピンを取得する位相がそれぞれ同じでなければならないことを要求する。ＣＰＭＧ条件は詳しくは非特許文献３に説明されている。

このため第１にリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃間の時間間隔Ｔβが励起パルスのアイソディレイ点と第１のリフォーカスパルスβ₁の中心との間の時間間隔の２倍の長さに選ばれる。

第２にリフォーカスパルスの位相は励起パルスの位相に対して９０°回転させられる（すなわち励起パルスのＢ₁磁場がたとえばＢ₀磁場があるｚ軸を中心に回転する座標系においてｘ軸に沿ってあるとき、リフォーカスパルスのＢ₁磁場はｙ軸に平行または逆平行に置かれる）。

励起スライスの幅は励起パルスαにおいてもリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃においてもそれぞれＨＦパルスの帯幅により、および励起パルスおよびリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃の投射中に生じるスライス選択傾斜磁場パルスＧＳ’₁、ＧＳ’₄、ＧＳ’₇、ＧＳ’₁₀により調整される。各リフォーカスパルスβの直前および直後にそれぞれいわゆるクラッシャー傾斜磁場ＧＳ’₃、ＧＳ’₅、ＧＳ’₆、ＧＳ’₈、ＧＳ’₉、ＧＳ’₁₁の１つが投入される。その任務は、リフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃のＦＩＤをそれに続く読み取り窓ＡＱの前でディフェージングし、信号を提供しないようにすることである。この場合ＦＩＤ(free induction decay)は個々のＨＦパルスから誘起されるスピン系の過渡信号である。換言すればこれはリフォーカス信号が励起パルスとして「作用」するスピンから出る信号である。

左および右のクラッシャー傾斜磁場ＧＳ’₃、ＧＳ’₅はこの場合同じ０次モーメントを持つべきである。図にはパルス下の面積にわたって、すなわち時間にわたって積分された傾斜磁場の振幅に相当する傾斜磁場パルスのモーメントの絶対値がそれぞれ大文字によりパルスの当該面積範囲において表わされている。すなわち大文字Ｆは図２において左および右のクラッシャー傾斜磁場ＧＳ’₃、ＧＳ’₅が同じモーメントを持つことを示す。さらに種々のリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃のクラッシャー傾斜磁場ＧＳ’₃、ＧＳ’₅、ＧＳ’₆、ＧＳ’₈、ＧＳ’₉、ＧＳ’₁₁は同様に同じモーメントＦを持つ。ほかの選択はいずれもＣＰＭＧ条件を損なうものである。

励起パルスα後にスライスリフェージング傾斜磁場パルスＧＳ’₂が必要とされる。そのモーメント−Ａは励起パルスαのアイソディレイ時点とスライス選択傾斜磁場パルスＧＳ’₁の終わりとの間に蓄積されたモーメントＡの負に等しい。

ＨＦパルスの時間的な配置は各リフォーカスパルスα後の時点Ｔβ／２で１つのスピンエコー信号Ｅが発生するようにされる。

このスピンエコー信号はその都度読み出し傾斜磁場パルスＧＲ’₂、ＧＲ’₃により周波数エンコードされる。励起パルスαと第１のリフォーカスパルスβ₁との間の読み取りプリフェージング傾斜磁場パルスＧＲ’₁のモーメントＢは読み出し傾斜磁場パルスＧＲ’₂、ＧＲ’₃の開始からエコー信号Ｅの中心までに蓄積するモーメントＢと一致するが、これは全モーメントがエコー信号Ｅの時点でゼロとなるように配慮したものである。

エコー後の読み出し傾斜磁場パルスＧＲ’₂、ＧＲ’₃の第２の部分は同様に面Ｂを有し、したがって横方向の平面におけるリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃の一対よりも多い数の間にあるコヒーレントエコー路に続くスピンのためのプリフェージング傾斜磁場としても役立つ。

エコー信号Ｅの位相エンコードには、それぞれリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃の終わりと読み取り窓ＡＱの始まりとの間に投入される位相エンコード傾斜磁場パルスＧＰ’₁、ＧＰ’₃が用いられる。この傾斜磁場パルスＧＰ’₁．ＧＰ’₃により取得されたモーメントＤ、Ｅは、ＣＰＭＧ条件を満たすために、読み取りインターバルＡＱの終了後および次のリフォーカスパルスβ₂、β₃の開始前に位相リフォーカス傾斜磁場パルスＧＰ’₂、ＧＰ’₄により位相エンコード方向にモーメント−Ｄ、−Ｅにより補償される必要がある。

図２には紙面の都合上最初の２つのエコー信号Ｅしか示されていない。枠取りされたシーケンスブロックＳＢ’の繰り返しにより、励起パルスαを備えた励起ブロックＡＢ’と後続のエコートレインから成る完全なシーケンスモジュール用のシーケンスダイアグラムが得られる。この場合エコートレインは順次投入されるシーケンスブロックＳＢ’から構成される。各シーケンスブロックＳＢ’は後続のエコー信号Ｅを有するリフォーカスパルス、スライス選択傾斜磁場、固有のリフォーカスパルスの右側のクラッシャー傾斜磁場並びに次のリフォーカスパルスの左側のクラッシャー傾斜磁場、読み出し傾斜磁場、読み取りインターバルＡＱ，位相エンコード傾斜磁場およびこれに適合した位相リフォーカス傾斜磁場を含む。種々のエコー信号Ｅが種々のｋ空間行をエンコードすると、位相エンコード傾斜磁場ＧＰ’₁、ＧＰ‘₃および位相エンコードリフォーカス傾斜磁場ＧＰ’₂、ＧＰ’₄のモーメントがシーケンスブロックＳＢ’の繰り返し間に変化される。他のすべての傾斜磁場パルスはＣＰＭＧ条件を損なわないようにするためにその値を変化しない。

図３Ａ、３Ｂは本発明の一実施例による複数の励起スライスを同時にリフォーカスするためのパルスシーケンスの最初の部分に示す。この場合パルスダイアグラムは見やすくするため２枚の部分図３Ａ、３Ｂに分けられ、図３Ａはスライスが最初に励起される励起ブロックＡＢ、プレパレーションブロックπおよび最初のシーケンスブロックＳＢ₁を示す。これに複数のほかのシーケンスブロックＳＢが続く。各シーケンスブロックＳＢ₁、ＳＢはここではリフォーカスパルスγ、δ、ε、ζで開始する。これらのシーケンスブロックＳＢの最初の２つ並びにリフォーカスパルスζで開始するこれに続く同種のシーケンスブロックＳＢは図３Ｂに示されている。この場合図３Ａ、３Ｂのパルスダイアグラムは一点鎖線で示した垂直線のところで切れ目なく続いている。パルスシーケンス内のシーケンスブロックＳＢもしくはリフォーカスパルスの数は図２の従来のパルスシーケンスの場合と同様にほぼ任意に変更でき、たとえば用途に応じて３から数百の間である。後になお説明するように、後続のシーケンスブロックＳＢは位相エンコード傾斜磁場パルスＧＰ₅、ＧＰ₇、ＧＰ₉および位相エンコードリフォーカス傾斜磁場パルスＧＰ₆、ＧＰ₈の高さだけが相違している。

このような本発明によるパルスシーケンスに至るには、図２による従来のＴＳＥシーケンスから以下に示す変更が必要である。

スライス励起パルスαが１つだけである代わりに、励起ブロックＡＢ内に（最初の）時間間隔Ｔαにおいて順次少なくとも２つのスライス励起パルスα₁、α₂が送出される。両スライス励起パルスα₁、α₂は種々の通常は互いに平行なスライスにスピンを励起する。スライスの厚さおよび両スライス励起パルスα₁、α₂の高周波帯域幅が一致していれば、それらのパルスはその搬送周波数(carrier frequency)においてのみ相違する。スライス励起パルスα₁、α₂の時間間隔Ｔαの長さは以下にさらに詳述する。図を見やすくするためここではｍ＝２のスライスの励起および同時リフォーカスだけが示されているが、シーケンスは３スライス以上（すなわちｍ＞２）の同時リフォーカスにも容易に使用できる。

さらに最初のリフォーカスパルスβの左右にはいわゆる「拡散傾斜磁場パルス」ＧＳ₃、ＧＳ₅が磁化のプレパレーションのため投入される。最後のスライス励起パルスα₂とリフォーカスパルスβとの間の時間Ｔβ/２、したがってまた時間Ｔβは所望の最大拡散強調（および拡散傾斜磁場の期間）次第では延長される。拡散プレパレーションは１つ、２つまたは３つのすべての空間軸で同時に行われる。図３Ａではこれは図を見やすくするためスライス選択軸でのみ行われている。拡散傾斜磁場のモーメントが十分な場合には最初のリフォーカスパルスβの左右の図２に示したクラッシャー傾斜磁場ＧＳ’₃、ＧＳ’₅をなくすことができる。なぜならその役割は拡散傾斜磁場パルスＧＳ₃、ＧＳ₅により担われるからである。図３Ａに示したプレパレーションブロックπは単なる例として理解すべきであり、所望のプレパレーションによっては複数のほかのブロックで代替することができる。以下には、プレパレーションブロックがその時間対称軸に関して１つのエコーを作るように形成されることだけが前提とされる。すなわち通常このブロックは少なくとも１つのリフォーカスパルスβを含む。換言すればプレパレーションブロックπの時間中心の前の時間間隔Ｔβ/２において励起パルスが発せられると、このパルスはその時間中心の後の時間間隔Ｔβ/２において１つのエコーを形成する。最も簡単な実施形態はしたがってただ１つの対称的リフォーカスパルスβであり、その時間中心は２つのクラッシャー傾斜磁場を両側にプレパレーションブロックπの時間中心と一致する。

さらにリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζはそれぞれ励起パルスα₁により励起されるスライスならびに励起パルスα₂によって励起されるスライスを少なくとも部分的に捉える、すなわちこれに作用するように形成される。最も簡単な場合これは、リフォーカスされたスライスの幅を励起されたスライスの幅に対して高めることにより達成される。励起されたスライスの幅をΔｚとし、両スライスの間隔をｄとすれば、リフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃が達したスライスの幅をすなわち少なくともｄ＋Δｚ（またはｍ個のスライスの場合一般式（ｍ−１）・ｄ＋Δｚ）とすることになろう。図２によるシーケンスからのリフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃の高周波帯域幅を維持すれば、これはたとえば、それぞれリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζで送出されたスライス選択傾斜磁場パルスＧＳ₄、ＧＳ₇、ＧＳ₁₀、ＧＳ₁₃、ＧＳ₁₆の振幅がスライス選択傾斜磁場パルスＧＳ’₄、ＧＳ’₇に比較して減ぜられることにより達成できる。さらにリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζの搬送周波数は、リフォーカスされたスライスの中心がｍ個の励起された平行スライスの丁度中心にあるように選ばれる。クラッシャー傾斜磁場パルスＧＳ₆、ＧＳ₈、ＧＳ₉、ＧＳ₁₁、ＧＳ₁₂、ＧＳ₁₄、ＧＳ₁₅、ＧＳ₁₇はこれに適合される必要はない。

図２に示したコンヴェンショナルパルスシーケンスでは各リフォーカスパルスβ₁、β₂、β₃の後でまさに１つのエコー信号が作られるのに対し、本発明によるシーケンスは各リフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζの後に２ｍ個のエコー信号Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2bを作る。この場合ｍは同時にリフォーカスされるスライスの数である。図３Ａ、３Ｂではｍ＝２である。

図２のパルスシーケンスの読み取りパラメータがすべて、したがって読み取り期間Ｔ_ACQが維持されるものとすれば、後続のシーケンスブロックＳＢの２つのリフォーカスパルスγ、δ、ε、ζの（第３の）時間間隔Ｔδは適当に適合させる必要があろう。

その代わりに、たとえばDwell-Timeをａ倍だけ短縮することにより、読み取り窓ＡＱの読み取り期間Ｔ_ACQを短縮することができる。Field of View (FoV)が変わらずおよび読み取られたデータ点の数が変わらない場合には、これは、読み取り点のｋ空間間隔が変わらないようにするために、読み出し傾斜磁場パルスＧＲ₂、ＧＲ₃、ＧＲ₄、ＧＲ₅の振幅が図２の読み出し傾斜磁場パルスＧＲ’₂、ＧＲ’₃に対して同じ因数ａだけ高めなければならないであろうことを意味する。この場合この因数ａは傾斜磁場システムの最大傾斜磁場振幅およびアナログ・デジタル変換器の最小Dwell Timeにより限定される。

この場合各リフォーカスパルスγ、δ、ε、ζの後の最初に連続するｍ個のエコー信号Ｅ_1b、Ｅ_2b間と最後に連続するｍ個のエコー信号Ｅ_2a、Ｅ_1a間の時間間隔はスライス励起パルスα₁、α₂の時間間隔Ｔαに等しい。

種々のエコー信号Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b用の種々の読み取り窓ＡＱが重ならないようにするためには、読み取り窓ＡＱの期間Ｔ_ACQを固定するとともに２個の連続するエコー信号Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b間の時間間隔Ｔαも次式により下限が規定される。

本発明の有利な実施態様によれば、スピンエコーと傾斜磁場エコーが一致するようにされる。このスピンエコーと傾斜磁場エコーの「一致」は本発明では次のように理解すべきである。すなわち「傾斜磁場エコー」とは、（位相エンコード傾斜磁場は別として）傾斜磁場の投入により蓄積された位相がエコー時点でゼロでなければならないことを意味する。これはエコー発生の必要な前提である。「スピンエコー」とは、局所的オフレゾナンスの結果として蓄積された位相がエコー時点でゼロであることを意味する。（たとえば図２に関連して説明したように）ＣＰＭＧ−ＴＳＥシーケンスはたとえばエコー時点でそれぞれこの傾斜磁場エコー条件を満たし、同時にスピンエコー条件を満たす。それゆえここでスピンエコーと傾斜磁場エコーが一致することになる。

スピンエコーと傾斜磁場エコーの一致によって、シーケンスがＢ₀磁場の局所的不均一性に対して強いことが達成される。最初のスピンエコー信号は第１のシーケンスブロックＳＢ₁のリフォーカスパルスγ後の時間間隔Ｔγ後に発生する。この場合Ｔγは最後のプレパレーションモジュールπから発生した最後のエコー信号Ｅ_1aとリフォーカスパルスγのアイソディレイ時点との間の時間間隔である。第１の傾斜磁場エコーの位置はなお後述するように最後のスライス励起パルスα₂とプレパレーションブロックπとの間の読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰの選択によって規定することができる。

（「第２の」）時間間隔Ｔγは差し当たりできるだけ短く選び、できるだけ短いエコー間隔Ｔδ（２つの連続するリフォーカスパルス間の時間インターバル、すなわちここでは２つのシーケンスブロックの間の間隔がエコー間隔Ｔδ（英語で"echo spacing"）と呼ばれる。）を実現し、それとともにいわゆる「Ｔ２ブラーリング(blurring)」すなわち汚れアーチファクト(英語"blurring artefacts")をエコートレインに沿った不可避のＴ２崩壊に基づき小さく抑えるようにすると有利である。図３Ａからは、Ｔγがリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζの期間Ｔ_REF、読み取りインターバルＡＱの期間Ｔ_ACQおよび時間空間ＴＧによって次式により下限が規定されることが明らかである。

時間空間ＴＧは、位相コーディング、クラッシャー傾斜磁場のためにもしくは読み出し傾斜磁場の起動のために必要とされる時間である。上述の傾斜磁場パルスは通常平行に投入されるので、最も長いパルスが時間空間ＴＧを規定する。

時間間隔Ｔ_ACQ，Ｔα、Ｔγの選択によってシーケンスブロックＳＢ₁、ＳＢの２つの連続するリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζの時間間隔Ｔδも次式で規定される。

これらの時間スパンＴα、Ｔ_ACQにより同様に第１のシーケンスブロックＳＢ₁の読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₂の「フラットトップ(Flattop)期間」ＴＧＲＯ₂（振幅が変化しない台形パルスの中心範囲の期間）は以下のように下限が限定される。

「Ｔ２ブラ−リング」をできるだけ小さく抑えるためには、時間スパンＴδをできるだけ短く選ぶと有利であり、この結果再びＴＧＲＯ₂は以下のように上限が規定される。

この場合ＴＧＲＯ_RTは対称的読み出し傾斜磁場パルスのランプ時間（英語"ramp time"）であり、これは最大傾斜磁場上昇時間Ｓおよび読み出し傾斜磁場Ａ_GROの振幅を介して以下のように下限が規定される。

同じ時間条件はほかのシーケンスブロックＳＢもしくはその「フラットトップ期間」ＴＧＲＯ₃、ＴＧＲＯ₄、ＴＧＲＯ₅の読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₃、ＧＲＯ₄、ＧＲＯ₅に対しても該当する。

プレパレーションブロックπから発生されたエコー信号Ｅ_2a、Ｅ_1aも読み取られるには、適当な時点で読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₁を投入できる。通常はこの読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₁はシーケンスブロックＳＢ₁、ＳＢの後の読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₂、ＧＲＯ₃、ＧＲＯ₄、ＧＲＯ₅と同じ振幅Ａ_GROと同じランプ時間を持つことになる。付加的に第１のエコー信号Ｅ_2aの前および最後のエコー信号Ｅ_1aの後のフラットトップ期間が読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₂、ＧＲＯ₃、ＧＲＯ₄、ＧＲＯ₅のデザインに相応して選ばれると、２・Ｂ＋（ｍ−１）・Ｃの第１の読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁の全モーメントが生じる。この選択はしかし強制的ではない。読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁はまた、プレパレーションブロックπから発生されたエコー信号Ｅ_2a、Ｅ_1aが読み取りされるべきでない場合には完全に省略することもできる。勿論このような偏向は読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰの０次モーメントの規定時に考慮すべきである。オプションではエコー信号Ｅ_2a、Ｅ_1aは逆の符号および同じ絶対０次モーメント（図３Ａでは０次モーメントＧ）を持つ位相エンコード傾斜磁場および位相リフォーカス傾斜磁場の投入によって位相エンコードすることができる。

２つの連続するスライス励起パルスα１、α２のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1、ＧＳ_1,2の間に傾斜磁場ＧＳ_2,1がスライス選択方向に投入され、その０次モーメントは第１の励起パルスα₁のアイソディレイ点と第１のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1の終わりとの間に蓄積されたモーメントと、第２のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,2の始まりと第２の励起パルスα₂のアイソディレイ点との間に蓄積されたモーメントとの和の負のモーメントに等しい。その符号はしたがってスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1、ＧＳ_1,2の符号とは逆である。対称的なスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1、ＧＳ_1,2と励起パルスα₁、α₂並びに図３Ａに示すようにスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1、ＧＳ_1,2のフラットトップの中心にあるアイソディレイ点のセンタリングを使用すると、この傾斜磁場ＧＳ_2,1のモーメントは−２Ａとなり、したがってスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1、ＧＳ_1,2の負のモーメント２Ａと等しい。上述の前提のもとに傾斜磁場の作用を比較的簡単に理解するために以下のように解釈することができる。すなわち傾斜磁場パルスＧＳ_2,1は、第１の励起パルスα₁により励起された第１スライスのスピンが第２の励起パルスα₂のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,2に続いて蓄積されるようにモーメントを予め補償する。最後の励起パルスα₂の直後のスライス選択方向にある傾斜磁場パルスＧＳ_2,2は第１の励起パルスα₁と第２の励起パルスα₂の共通のスライスリフォーカスパルスとなる。

２つの連続する励起パルスα₁、α₂の間でもう１つの傾斜磁場パルスＧＲＯ₀が読み出し方向に投入され、その０次モーメントＣは強度的には（最初のｍ個のエコー信号Ｅ_1b、Ｅ_2bの群からのまたは最後のｍ個のエコー信号Ｅ_2a、Ｅ_1aの群からの）２つの連続するエコー信号の間で読み出し方向に蓄積される０次モーメントに正確に一致する。図３Ａではしたがって次式が成立する。

この場合Ａ_GROは読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₂、ＧＲＯ₃、...の振幅である。傾斜磁場ＧＲＯ₀の符号はプレパレーションモジュール内のリフォーカスパルスの数に関係する。これが奇数であれば読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁、ＧＲＯ₂、...、と同じ符号を有し、別の場合には逆の符号を有する。
スピンエコーおよび傾斜磁場エコーを所望のように一致させるためには、さらに読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰの時間位置および０次モーメントを適当に選ぶ必要がある。この場合大きな自由度がある。以下に実地上特に重要な２つの事例が区分され、それぞれスピンエコーと傾斜磁場エコーの一致を生じさせるための十分なデザイン基準が与えられる。このデザイン基準はしかし完全性の要求を持たない。むしろほかの等価な解決手段も有り得る。

図３Ａに示した第１の事例ではプレパレーションブロックπにより発生した最初のｍ個のエコーが読み取られる。この事例では最後のスライス励起パルスα₂とプレパレーションブロックπの前の間に読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰを印加するのが有利である（しかし強制的なものではない）。読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰの０次モーメントは、最後の励起スライスパルスα₂のスピンがプレパレーションブロックπの開始とそのスライスの第１のエコーＥ_2aの間でプレパレーションモジュールπ後に蓄積する位相が正確に補償されるように選ばれる。各リフォーカスパルスは先に生じた傾斜磁場により蓄積された位相を無視するので、この場合特にプレパレーションブロックπのリフォーカスパルスの数が考慮される。したがって図示の例ではモーメントＧＲＰは読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁によって開始とスピンエコーＥ_2aとの間に蓄積されるモーメントＢと等しい。

さらにこの事例では、（最初に励起されたスライスα₁の）プレパレーションブロックπから発生した最後のエコーＥ_1aと最初のシーケンスブロックＳＢ₁との間に蓄積される読み出し方向のモーメントは、シーケンスブロックＳＢ₁内でリフォーカスパルスγと最初のエコーＥ_1bとの間に蓄積されるモーメントに等しく選ばれる。図３Ａの読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁の対称形はこの基準を「自然」な形で満足する。

したがって図３Ａのエコー信号Ｅ_2bのエコー時点ではゼロの全モーメントが生じる。

図示しない第２の事例ではプレパレーションブロックπから発生した最初のｍ個のエコーは読み取りされず（すなわちここでは読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁は読み取りされない場合にはオミットされ、それにもかかわらず読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁が投入されるときは第１の事例が適用される）、プレパレーションブロックπは自己リフォーカスである。この場合「自己リフォーカス」とは、プレパレーションブロックπにより投入されたすべての傾斜磁場が読み出し方向にプレパレーションブロックπ内で補償されることを意味する。プレパレーションブロックπをその時間対称軸に関し対称にデザインしているためこの要求は通常自然の形で満たされるかもしくは簡単に満たされる。

この第２の事例では読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰは有利には（しかし必然的ではない）プレパレーションブロックπから発生される最後のエコーＥ_1aと最初のシーケンスブロックＳＢ₁の開始との間に印加される。そのモーメントは、シーケンスブロックＳＢ₁内でリフォーカスパルスγと最初のエコーＥ_1bの間で読み出し方向に取得されるモーメントＢに等しく選ばれる。このやり方ではｍ−１個のほかのプレフェーズ傾斜磁場はそれぞれプレパレーションブロックπにより発生されたエコー間にモーメントＣで投入される。

以下に理解を容易にするため前に説明した本発明によるパルスシーケンスの機能を詳述するが、この説明は一般にｍ個の励起され同時にリフォーカスされたスライスを持つこの種のパルスシーケンスに適用される。

このためまず最後の励起パルスα_mにより影響されるスライス（図３Ａでは励起パルスα₂により励起される第２のスライス）におけるスピンを考察する。すべてのそれ以前の励起パルスα₁、…、α_m-1（図３Ａでは第１の励起パルスα₁）はこのスピンに影響しない。なぜなら共鳴条件が満たされないからである。それゆえすべての従前の傾斜磁場パルスもこのスピンに影響を持たない。なぜなら縦磁化が傾斜磁場により影響されないからである。

最初のエコーは励起パルスα_m後の時間間隔Ｔβでプレパレーションブロックπの作用により発生される。この時点で（全モーメントＢを有する）読み取りプレフェーズ傾斜磁場ＧＲＰにより蓄積された位相がまさに読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁の最初の部分により補償され、したがって同時に１つの傾斜磁場エコーが作られ、これはエコー信号群Ｅ_ma（図３ＡではＥ_2a）において読み取られる（ここおよび以下ではエコー信号は前述のように大抵の場合多くの信号が重なるので「エコー信号群」とも呼ぶことにする）。

このエコー信号Ｅ_2aに関与するスピンは第１のシーケンスブロックＳＢ₁のリフォーカスパルスγにより改めてリフォーカスされ、時間間隔Ｔ_1ato2b/２＝Ｔα＋Ｔγでリフォーカスパルスγ後に１つのスピンエコーを発生する。同様にエコー時点では第１のエコー以来読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁（全モーメントＣ＋Ｂ）の第２の半分により蓄積された位相が第２の読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₂の後で蓄積された位相（全モーメントＢ＋Ｃ）によりまさにバランスされるので、第１のシーケンスブロックＳＢ₁のエコー群Ｅ_mbのエコーが読み取られる。

この信号（もしくは該当のスピン）は第２のシーケンスブロックＳＢ（すなわち複数の別のシーケンスブロックＳＢの最初のシーケンスブロック）のリフォーカスパルスδにより改めてリフォーカスされ、第２のスピンエコーを時間空間Ｔ_2bto2a・２＝Ｔδ―（Ｔα＋Ｔγ）後に発生する。これは第２スライスのプレパレーションブロックπにより発生された第１のエコー信号の２回直接リフォーカスされた信号である（図３Ａ、３Ｂに示された例ではプレパレーションブロックπにより発生されたエコーはすでに１つのスピンエコーである。この場合の計数は記述をできるだけプレパレーションブロックの特殊な例から遠ざけるためにプレパレーションブロックπの直後に始められる）。同様にこのもう一つのエコー時点で読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₂の後で第１のスピンエコーとリフォーカスパルスδの間に蓄積された位相（すなわち全モーメントＤ＋Ｃ＋Ｂ）はリフォーカスパルスδと第２のスピンエコーとの間で第３の読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₃により蓄積される位相（すなわち全モーメントＢ＋Ｃ＋Ｄ）により補償される。それゆえ第２のスピンエコーも第２のシーケンスブロックＳＢのエコー信号群Ｅ_2aにおいて利用することができる。この場合エコー間隔Ｔ_2ato2bはエコー信号群Ｅ_2aのエコーとこれに続くエコー信号群Ｅ_2bのエコーとの間の時間間隔である。相応してエコー間隔Ｔ_2bto2aはエコー群Ｅ_2bのエコーとこれに続くエコー群Ｅ_2aのエコーとの間の時間間隔である。

第２のシーケンスブロックＳＢでは第２スライスの刺激された最初のエコーがリフォーカスパルスγ、δの共通作用により発生される。第１の高周波パルスα_mはこの場合同様に磁化を横方向平面にさせるスライス励起パルスとして作用する。第１のシーケンスブロックＳＢ₁のリフォーカスパルスγは刺激されたエコーの成立時にいわゆるリストアパルス(restore puls)として作用し、すなわちこのパルスは横方向の磁化の一部を縦方向に戻し、次いで第２のシーケンスブロックＳＢのリフォーカスパルスδにより再び横方向平面へ向けさせる。言ってみればこの磁化はリフォーカスパルスγとリフォーカスパルスδの間で縦方向に蓄積される。なぜなら縦磁化として傾斜磁場の影響を受けず単に比較的緩慢なＴ１緩和をこうむるだけであるからである。この最初の刺激されたエコーはすなわち時間間隔Ｔ_2ato2b/２＝Ｔα＋Ｔγにおいてリフォーカスパルスδ後に第２のシーケンスブロックＳＢのエコー群Ｅ_2bで発生される。同様にこの時点で読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁に続いて取得された位相がまさに読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₃に続いて取得された位相により補償される（全モーメントはそれぞれＢ＋Ｃ）ので、刺激されたエコーおよび傾斜磁場エコーは一致する。第１の刺激されたエコーおよび最後に励起されたスライスの第２のスピンエコー（直接リフォーカスされた第１のスピンエコー）はすなわち時間的に一致せずに別々に読み取られる。これはシーケンスを図２のＣＰＭＧシーケンスのシーケンスブロックＳＢ‘または特許文献１のシーケンスブロックＳＢから区別する。これはそれゆえ、プレパレーションブロックπから発生されたエコーの位相状態が上述の理由から既知でなく、それゆえリフォーカスパルスのＢ₁ベクトルがこの位相状態と平行もしくは逆平行に置くことができないので有利であるが、しかしこれは第２のエコーと第１の刺激されたエコーとの構造的な重畳の前提でもある。

以下に第１の励起パルスα₁により影響を受ける第１スライスのスピンを考察する。スライス励起パルスα₁、α₂の帯域幅およびスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1、ＧＳ_1,2の振幅は、１つのスライスのスピンが後の励起パルスα₂、…、α_m（図３Ａに示す簡単な例ではα₂のみ）により影響されないように選ばれる。しかしスライス励起パルス後に投入されるすべての傾斜磁場がこのスライス励起パルスによって横方向平面に傾けられたスピンに影響するので、第１スライスのスピンはとりわけすべての後のスライス励起パルスα₂のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,2により０次モーメントを蓄積する。後のスライス励起パルスα₂のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,2による信号のディフェージングを避けるために、上述のように全モーメント−２Ａを持つ負の傾斜磁場パルスＧＳ_2,1がスライス選択方向に２つの連続するα₁、α₂の間に投入される。このモーメント（−Ａ）の一方の半分は先の励起パルスα_i（ここでｉ＝１）のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,1に対する正規のスライスリフォーカスモーメントとして役立つ。このモーメント（−Ａ）の他方の半分は後のスライス励起パルスα_i+1（ここではα₂）のスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,2の開始と後のスライス励起パルスα₂のアイソディレイ点との間で蓄積される正のモーメントを補償するプレフェーズ傾斜磁場として役立つ。後の励起パルスのスライス選択傾斜磁場ＧＳ_1,2の第２の半分により蓄積されたモーメント（再びＡ）はコンヴェンショナル的に後のスライス励起パルスα₂のスライスリフォーカス傾斜磁場ＧＳ_2,2により補償される。傾斜磁場は縦方向に静磁場Ｂ₀に方向付けられたスピンにインパクトを持たないので、スライス励起パルスα₁、α₂間の負の傾斜磁場ＧＳ_2,1は後のすべての励起パルス（ここではα₂）により励起されるスピンには影響を持たない。

スライス励起パルスα₁、α₂のパラメータ（スライス厚、帯域幅等）を選択するための上述の手段によりプレパレーションブロックπのリフォーカスパルスβは同時に、ｍ個の励起パルスα₁、…、α_mの１つにより励起された全てのスピンの信号をリフォーカスする。励起パルスα₁により励起された第１スライスのスピンはすなわち第１のリフォーカスパルスβ後の時点Ｔα＋Ｔβ/２（すなわち励起パルスα₁後の２・Ｔα＋Ｔβ）で第１のエコーにリフォーカスされる。２つの連続するスライス励起パルスα₁、α₂間の０次モーメントＣでの読み出し方向への傾斜磁場パルスＧＲＯ₀の投射は、０次モーメントＢを持つ読み取りプレフェーズ傾斜磁場パルスＧＲＰとともに最後のスライス励起パルスα_m（ここではα₂）とプレパレーションブロックπとの間で、第１の読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₁の結果プレパレーションブロックπと第１のエコー信号Ｅ_1aの間で取得されたモーメントを補償する。第１スライスの傾斜磁場エコーとスピンのスピンエコーはしたがって同時に発生し、エコー信号Ｅ_1aとしてプレパレーションブロックπのリフォーカスパルスβ後の時点Ｔα＋Ｔβ/２で読み取りされる。注意すべきことは、前に観察したスライスｍ（ここではスライス２）のスピンが第１スライスの第１エコーの時点で既に再びモーメント（ｍ−１）・Ｃ（ここではすなわちＣのみ）を蓄積しており、したがってディフェージングされていることである。その理由は、これらのスピンが励起パルス間の傾斜磁場をそれが時間的にその励起前に投入されたので「見なかった」ことにある。逆にこの傾斜磁場は先のスライス（すなわちここでは第１スライス）のスピンに作用する。これらのスピンはしたがってｍ番目のスライスのスピンエコーの時点でなおモーメント（ｍ−１）・Ｃだけディフェージングされ、それゆえ（モーメントＣが十分大きい場合）エコー群Ｅ_m（ここではＥ₂）への信号に寄与しない。２つの連続するスライス励起パルスα₁、α₂間の０次モーメントＣでの読み出し方向への傾斜磁場パルスＧＲＯ₀の投入はしたがって高周波パルスの時間配列とともに、種々のスライスの読み取り窓ＡＱを確実に分離するのに役立つ。

第１スライスの第１のエコー信号Ｅ_1aは第１シーケンスブロックＳＢ₁のリフォーカスパルスγにより改めてリフォーカスされ、リフォーカスパルスγ後の時点Ｔ_1ato1b/２＝Ｔγで第１のスピンエコーを発生する（これは第１スライスのプレパレーションブロックπにより発生されたエコーの直接リフォーカスされた信号である。図３Ａに示した例ではプレパレーションブロックにより発生されたエコーはすでにスピンエコーである。計数はここでも、記載をできるだけプレパレーションブロックの特殊な例と無関係にするために、プレパレーションブロックπの後で初めて開始する）。リフォーカスパルスγ後のこの時点Ｔ_1ato2b/２＝Ｔγで第１の読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₁によりプレパレーションブロックπから発生された第１スライスのエコーとリフォーカスパルスγの間に蓄積された０次モーメントＢも第２の読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₂により蓄積された０次モーメントによりまさに補償されるので、エコー信号群Ｅ_1bのエコーが読み取りできる。同様にほかのスライスの信号がこの時点で第１の読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₁によりなおもディフェージングされる（ｍ＝２ではモーメントＣ）。

第１スライスの第１スピンエコーの信号は次いで第２シーケンスブロックＳＢのリフォーカスパルスδにより改めてリフォーカスされ、時点Ｔ_1bto1a/２＝Ｔδ−Ｔγで第２のスピンエコーも発生する。再びこの時点で、読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₂の結果第１のスピンエコーとリフォーカスパルスδの間で蓄積された位相（全モーメントＣ＋Ｄ＋Ｃ＋Ｂ）が正確に、リフォーカスパルスδと第１スライスの第２のスピンエコーとの間に第３の読み出し傾斜磁場パルスＧＲＯ₃により蓄積される位相（全モーメントＢ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｃ）により補償される。それゆえ第２のスピンエコーも第２のシーケンスブロックＳＢのエコー群Ｅ_1aで利用される。

プレパレーションブロックπにより発生された第１スライスのエコーの第１の刺激されたエコーはリフォーカスパルスδ後の時点ｔγで作られる。この刺激エコーに寄与する第１スライスのスピンはプレパレーションブロックπと第１シーケンスブロックＳＢ₁のリフォーカスパルスγとの間で横方向平面にあり、この際モーメントＢを読み出し方向に蓄積する。両リフォーカスパルスγとδの間にはそれらの信号が縦方向に蓄積され、読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₂は無効となる。リフォーカスパルスδによりこれらは横方向平面へ戻される。刺激エコーの時点で第２のシーケンスブロックＳＢの読み出し傾斜磁場ＧＲＯ₃がリフォーカスパルスγの前で蓄積された０次モーメントを正確に補償する。したがって第２のシーケンスブロックＳＢのエコー群Ｅ_1bの第１の刺激エコーが読み取りされる。この時点でエコー群Ｅ_1Aaで読み取りされた第１スライスのスピンエコーがなおモーメント２Ｃ＋Ｄ（一般にｍ・Ｃ＋Ｄ）だけディフェージングされ、エコー群Ｅ_2aもしくはＥ_2bで読み取りされた第２スライスの信号が０次モーメントＤ＋ＣもしくはＣだけディフェージングされる。

０次モーメントＣを介してしたがって種々のスライスの信号の分離がコントロールされ、モーメントＤを介して同じスライスの種々のエコー路の信号の分離がコントロールされる。モーメントＣはたとえばＴαの選択を介してステップ２（Ｃ=Ｔα・Ａ_GRO）で調整され、モーメントＤ（Ｄ＝（Ｔδ−２Ｔγ−２・（ｍ−１）・Ｔα）・Ａ_GRO）は続いてＴδの選択を介して式（３）により調整される。このようにして高周波アーチファクトも確実に除去される。この場合信号の完全分離に必要な時間インターバルＴαもしくは（Ｔδ−２Ｔγ−２・（ｍ−１）・Ｔα）が時間Ｔ_ACQを越えると、振幅は所定の分離モーメントＣもしくはＤではエコー間隔を最小化するため読み出し方向に読み取りされない時間インターバルで高められるであろう。この場合勿論付加的な傾斜磁場投入の結果による渦電流に注意する必要がある。どのような対処が良好な画像品質に導くかは、無数のパラメータに関係しており、最も簡単には経験的に求められる。

前に詳述したように、種々のスライスの信号分離は高周波パルスの時間配列および傾斜磁場モーメントＣを介して行われる。以下に第１スライスの信号分離のアスペクトを詳述する。

コヒーレントエコー路に特徴的なのは、このエコー路に続くスピンが横方向平面にあった時間である。上述のエコー路に対しては横方向時間は次表の通りである。

第３のシーケンスブロックＳＢ以降は１つのエコー信号群内で種々のエコー路に続くスピンに由来する信号も重畳する。

一般的に通用するのは、第１スライスのコヒーレントエコー路線が横方向時間

（ここでｇは正の整数）でエコー信号群Ｅ_1a内で（すなわち図３Ａ、３Ｂの例ではシーケンスブロックＳＢのそれぞれ４番目の読み取り窓ＡＱ内で）取得されることであり、横方向時間が

（ここでｇ‘は同様に正の整数）である第１スライスのエコー路がエコー群Ｅ_1b内で（すなわち図３Ａ、３Ｂの例ではシーケンスブロックＳＢのそれぞれ第１の読み取り窓ＡＱ内で）取得されることである。同様なことは第２スライスのコヒーレントエコー路に対しても適用される。すなわちスライスの同じエコー群内でエコーを発生するスピンが横方向平面内にあった時間はそれぞれエコー間隔Ｔδの偶数倍だけ異なる。

たとえば信号はあるスライスのあるエコー群からこのスライス（後のシーケンスブロックＳＢ）の同じエコー群へ、それらが２回直接リフォーカスされる（そしてその場合それらの「横方向時間」を２エコー間隔Ｔδだけ延長する）ことにより、達することができる。２回の直接のリフォーカスによりスピンはしかしスピン・エコー原理により位相を取得しない。同様なことは４回、６回等の直接リフォーカスの場合にも適用される。他方ではシーケンスデザインは、１回の直接リフォーカスでは信号は同じスライスのそれぞれほかのエコー群内で受領されることを強いる。同様なことは刺激されたエコーに対しても適用される。すなわち縦方向の信号の１回の記憶は続いての任意の数のエコー間隔Ｔδ後の横方向平面への戻しにより群の移行を強制する。

上述の原理の一般的妥当性は最も簡単には位相ダイアグラムにより検証できる。最初の３つのシーケンスブロックＳＢ₁、ＳＢに対する第２スライスの位相ダイアグラムを図４に示す。図５は第１スライスに対する同様のダイアグラムを示す。垂直軸はそれぞれ任意であるが固定された位置に対する信号の位相ｐｈである。水平軸は時間ｔである。位相ダイアグラムの各線はコヒーレントエコー路に相当する。特定のエコー路に従うスピンが横方向平面にあると、これらのスピンは直線的に時間ｔとともに位相ｐｈを蓄積する。位相蓄積の原因は簡単化してリフォーカスパルス間で一定であるとみなした読み出し傾斜磁場、および／または考察位置における局所的Ｂ₀不均一性である。位相コーディング傾斜磁場の結果として蓄積された位相は、説明を不要に複雑化するのを避けるために検出されない。クラッシャー傾斜磁場は、リフォーカスパルスが新しいエコー路の起源でないかぎり（ゼロのイニシャル位相）、まさにこのエコー路を抑制するので考慮される。

（位相蓄積を有する斜め部分により特徴づけられる）横方向信号は１つの非完全リフォーカスパルスからそれぞれ４つの新しい分枝に分けられる（それぞれリフォーカスパルスγ、δ、ε下の信号分割参照）。信号の一部は影響を受けずに留まり、一部はリフォーカスされ、信号の一部は縦方向に蓄積される。影響を受けないおよびリフォーカスされた分枝はリフォーカスパルスの後の横磁化としてさらに位相を蓄積する。リフォーカスされた分枝はリフォーカスパルス前に蓄積された位相の符号変化により特徴づけられる（すなわちこの分枝は図４、５においてそれぞれ「ゼロ軸」下の相応する間隔で始まる）。両水平分枝は縦方向に蓄積される信号に相当する（位相蓄積なし）。

この信号が改めて１つの（後の）不完全リフォーカスパルスに当たると、この信号は２つの分枝に分割される。信号は影響されずに留まる（縦磁化として引き続き位相を蓄積しない水平方向の分枝）か、または横方向平面に戻される（斜めの分枝）。後者は前に蓄積された位相の維持のもとにリフォーカスパルス後の位相蓄積を続ける。

１つのエコー路がゼロ軸と交差すると、この時点で１つのエコーが発生される。

特定のエコー路の「横方向時間」はしたがって斜めの部分の加算によりダイアグラムから読み取ることができる。

図３Ａ、３Ｂに示した１つのパルスシーケンスの１つのシーケンスモジュール（すなわちｍ個のスライスの各スライスの１回の励起およびこれに続くエコートレイン）または複数のシーケンスモジュール（すなわちこれに続くエコートレインをそれぞれ従えてｍ個のスライスの繰り返し励起）により励起された１つのスライスの画像再構成に必要なすべてのｋ空間行がエンコードされると、２ｍ（すなわちここでは４個）のエコー信号群のそれぞれに対し１つの完全な生データセットが得られる。それゆえ各スライスに対して種々のエコー信号群への分割によりそれぞれ２つの完全な生データセットが得られる。

この生データセットの種々の可能な加工方法を以下に第１スライスのエコー信号群Ｅ_1a、Ｅ_1bを例として説明する。すべてのほかのスライスにしても加工は同様にして可能である。

強度画像(magnitude image)だけが必要とされる場合には、第１の実施形態ではエコー信号群Ｅ_1aの生データセットおよびエコー信号群Ｅ_1bの生データセットから各１つの強度画像を再構成することができる（たとえば取得したｋ空間点がカーテシアン格子の格子点上にある限り通常のようにこの生データを付与されたｋ空間から画像空間への二次元のフーリエ変換により）、および両強度画像を続いて信号・雑音比の改良のため加算することができる。両データセットの非コヒーレント位相情報は先行の強度（絶対値）形成のため信号消去には至らない。このやり方は非特許文献２に記載されているやり方に類似している。そこには、ＣＰＭＧ条件が満たされずスライスが別々にリフォーカスされるＴＳＥシーケンスが記載されている。

信号・雑音比の改良された画像は二乗和（Sum of Squares）法をとる代替法で得られる。この場合第１スライスの組み合わせ画像Ｍ₁（ｘ、ｙ）（すなわち第１画像の画素値Ｍ₁（ｘ、ｙ）は以下のように計算される。

なお、Ｉ_1a（ｘ、ｙ）は空間的画像座標（ｘ、ｙ）を有するエコー信号群Ｅ_1aの生データセットから再構成された画像の複素画素であり、Ｉ_1b（ｘ、ｙ）はエコー群Ｅ_1bの生データセットから再構成された画像の相応する複素画素である。

は複素画素の強度（絶対値）を表す。

同様に

は複素画素Ｉ_1b（ｘ、ｙ）の強度を表す。

別の有利な実施形態では両複素画像Ｉ_1a（ｘ、ｙ）、Ｉ_1b（ｘ、ｙ）をまず位相補正させる。

指数

および

はいわゆる「位相補正マップ」であり、後に図６で説明するように取得したデータから計算することができる。続いて位相補正された画像

がなお複素数空間において式

により該当するスライスに対する複素組み合わせ画像に加算される。この組み合わせ画像から次いで各スライスの強度画像が次の式により作られ、

実部画像が次の式により作られ、

実部強度画像が次の式により作られ、

位相画像が次の式により作られる。

図６には、どのようにしてたとえば式（１４）、（１５）において必要な位相補正マップ

および

が取得されたデータから計算できるかがフローダイアグラムで示されている。

このためまずステップＩ.ａで第１エコー群の生データセットＳ_1a（ｋ_x、ｋ_y）が、ステップＩ.ｂで第２のエコー群の生データセットＳ_1b（ｋ_x、ｋ_y）がコピーされる。一方のコピーからそれぞれ、従来の標準再構成法におけるように、ステップＩＩＩ．２ａもしくはＩＩＩ．２ｂで二次元の複素フーリエ変換により複素画像Ｉ_1a（ｘ、ｙ）もしくはＩ_1b（ｘ、ｙ）が得られる。

他方のコピーはそれぞれステップＩＩ.aもしくはＩＩ.ｂで低域フィルタ（Low pass）でフィルタリングされる。続いてフィルタリングされた第１エコー群の生データセット

もしくは第２エコー群の生データセット

がステップＩＩＩ．１ａもしくはＩＩＩ．１ｂで二次元フーリエ変換で画像空間に変換され、空間的に低く分解された画像

もしくは

が得られる。

求められた位相補正マップ

および

は空間的に低く分解された画像から式

および

により直接位相抽出により計算できるであろう。計算上はしかし一般に、空間的に低く分解された画像

もしくは

の各画素を複素共役(conjugate complexly)させ、その強度により割ることが有利である。このようにして得られた補正マップに次いでステップＩＶ.aもしくはＩＶ.ｂでピクセル毎に空間的に高く分解された画像Ｉ_1a（ｘ、ｙ）もしくはＩ_1b（ｘ、ｙ）で乗算し、直接的に式（１４）および（１５）から位相補正された画像

もしくは

に達するようにする。次いでステップＶで式（１６）による複素加算が行われ、該当スライスの組み合わせ画像

に至ることができる。

ここで言及すべきことは、「完全生データセット」という概念は本発明においては従来技術において画像を再構成できるデータセットを指称することである。これはすなわちたとえば迅速なフーリエ変換による画像再構成のために必要とされる個々の生データ行が取得されずにたとえば平行的な再構成技術によりなお置換しなければならないデータセットを含む。

さらに完全生データセットは図３Ａ、３Ｂに示すように唯一のエコートレインで、または図３Ａ、３Ｂに示すシーケンスの複数回の繰り返しにより取得でき、この際種々の繰り返しにおいて一般に種々のｋ空間行が取得される。第１のやり方は従来のターボスピンエコー技術のいわゆるシングル・ショット法ＨＡＳＴＥまたはＲＡＲＥに、第２のやり方はいわゆるマルチ・ショット法に相当し、それぞれ利点も欠点もある。

本発明によるシーケンスは最も重要でカーテシアンｋ空間共役、たとえばいわゆる「プロペラシ−ケンス」、スパイラルシーケンス、同心的なリングを有するシーケンスまたはラジアルシーケンスと両立できる。

プロペラ−シーケンス(PROPELLER-Sequence)は非特許文献４により公知のターボ・スピンエコーシーケンスであり、これは各エコートレインにより１つのスライスのｋ空間中心を含むカーテシアンｋ空間セグメントを検出するものである。本発明によるパルスシーケンスのプロペラ法は各エコートレインでｍ個の同時にリフォーカスされるスライスのそれぞれに対してそれぞれｋ空間中心を含む２つのカーテシアンｋ空間セグメントを検出する。種々のエコートレインで検出されたｋ空間セグメントはそれぞれｋ空間中心を中心に互いに回転させられる。

プロペラ／ブレード(PROPELLER/BLADE)法では両エコー群の上述の複素数的な組み合わせは有利にはセグメント状に実施される。「セグメント」とはこの場合唯一の励起パルス後に読み取りされたデータを意味する。プロペラ／ブレード法では各ｋ空間セグメントは上述のアルゴリズムが直接応用されるカーテシアンサブ空間である。この補正プロペラ再構成法は第１スライスに対して図７のフローダイアグラムに示されている。ほかのスライスに対しても再構成は同様にして行われる。この場合従来のプロペラ再構成法に対する変更はそれぞれ破線で示した枠でマークされている。

従来技術と同様に種々の相が互いに無関係に再構成される。すなわち個別スライスの再構成が示されている。従来技術とは異なりスライスのプロペラブレードの一部は種々のエコー群において二重に取得される。再構成を変更することの目的は、二重に取得されたプロペラブレードを複数の工程により同じ方向に組み合わせることにあり、従来技術のように方向毎に丁度１つのセグメントデータセットがあり、残りの工程は従来通りに実施することができる。

プロペラ再構成は通常それぞれ１つのセグメントのデータのみに関与する若干数の工程で開始する。

複数の受信コイルを有する並列的な再構成技術が利用される限り、工程Ｐ．Ｉａ、Ｐ．Ｉｂにおいてセグメントデータセットのそれぞれまだ取得されていない行がコイル校正データ（たとえば個別コイルのコイルセンシティヴィティ）の助けにより置換される。最も簡単な場合この工程は従来のプロペラ再構成法における対応工程とは異なってない。オプション的にはデータセットの二重存在は、たとえば良好な信号・雑音比の達成のため、残存するアーチファクトの減少のためまたは計算容量の節約のために有利に利用される。

同じ回転角を有し２つの読み取り窓で二重に検出された１つの規定されたスライスのプロペラブレードは、続いて（画像空間において緩慢に変化する位相が計算上工程Ｐ．ＩIａもしくはＰ．ＩＩｂで除去された後に）複素数値的に工程Ｐ．ＩＩＩで組み合わせることができる。工程ＰＩＩａ、Ｐ．ＩＩｂおよびＰ．ＩＩＩの詳細は図６により上述した方法から明らかである。ここで唯一の相違点は、演算が個々のセグメントデーターセットにおいて行われ、１つのスライスの二重に取得された完全なｋ空間データセットではないことである。

二重に取得されたプロペラブレードの複素数値的な組み合わせ後に方向毎に完全にされ位相補正されたプロペラブレードセグメントデータセットＢｌ_xが（プロペラブレードの回転角）毎に生じる。残りの工程はしたがって従来のプロペラ再構成法で実施される。この残りの工程にはここではオプション的な運動検出（工程Ｐ．ＩＶ）、密度補償（たとえば工程Ｐ．Ｖにおいて）並びに最後にｋ空間における種々の位置調整付きプロペラブレードの組み合わせ、画像空間への最終的な二次元的フーリエ変換および場合によってはたとえばフィルタ演算などのほかのオプション的な工程が含まれる（すべての工程は工程プＰ．ＶＩのブロックにまとめられている）。種々の位置調整を有するプロペラブレードの組み合わせは通常いわゆるグリッディング(gridding)演算として履行される。オプション的にはこの工程はまたたとえば特許文献３に記載されているように回転とこれに続く蓄積として履行される。従来のプロペラ再構成の詳細は前述の非特許文献４に記載されている。

密度補償は、ｋ空間の中央範囲が種々のプロペラブレードによって何回も検出されるのに対し、周辺範囲は通常１回だけ検出されるので有利である。

以下にほかの有利な実施形態を説明する。

ターボスピンエコー画像形成では短いエコー間隔が一般に画像品質に正に作用する。本発明方法では２ｍ個のリフォーカスパルス毎の読み取り窓の数は、図２に示すようにリフォーカスパルス毎に１つの読み取り窓だけを有する古典的な１スライスターボスピンエコーシーケンスに対して高められる。それにもかかわらず短いエコー間隔を実現するためには、本発明によるパルスシーケンスは、検出すべきｋ空間を読み出し方向にできるだけ短い時間で通過するために大きな読み出し傾斜磁場で使用されると有利である。しかし最大傾斜磁場振幅Ａ_maxは磁気共鳴設備の傾斜磁場システムにより技術的に限定される。さらに本発明によるパルスシーケンスでは２つの連続するスライス励起パルスα₁、α₂の間の時間Ｔαにおいて同一の傾斜磁場モーメントＣ＝Ｔα・Ａ_GROが２つの連続するエコー信号間のように読み出し方向に投入される。このために与えられる時間はしかし時間期間Ｔαよりもスライス励起パルスα₁、α₂の期間だけ短い。最大読み出し傾斜磁場はしたがって常に傾斜磁場システムの最大振幅Ａ_maxよりも低く、励起パルスα₁、α₂の期間が短ければ短いほど最大振幅Ａ_maxに近くに選ばれる。それゆえ有利な実施形態ではスライス励起パルスα₁、α₂の期間は磁気共鳴トモグラフィシステムの高周波送出システムにより実現される最大Ｂ₁振幅を考慮しておよびＳＡＲ限界を考慮してできるだけ短く選ばれる。励起パルスα₁、α₂により実現される９０°の傾斜角は一般にリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζの傾斜角よりも小さいので、高周波送出システムの所定の最大Ｂ₁振幅では一般に、励起パルスα₁、α₂の期間を特にリフォーカスパルスβ、γ、δ、ε、ζの期間よりも短く選ぶことが可能である。

最後に再度指摘すべきことは上記に詳述した方法および構成は実施例にすぎないことおよび原理は請求項に記載された本発明の範囲を逸脱せずに広範囲にわたって当業者により変更可能であることである。

たとえば、交番する振幅を有する一連の読み出し傾斜磁場によりエコー群毎のＥＰＩシーケンスのように複数のエコーを発生しこれをたとえば非特許文献４に記載されているＧＲＡＳＥ(Gradient- and Spin-Echo)法のように取得時間の減少のため別々に位相をエンコードすることが可能である。代替的にこの場合１つのエコー群の読み出し傾斜磁場の時間間隔は、所望の位相シフトが読み取りされた信号の水および脂肪成分の間に達成されるように選ばれる。このようにして得られた１つのエコー群の種々の画像から次いでいわゆるディクソン再構成法を用いて画像を、検査された組織のそれぞれ脂肪成分だけをもしくは水成分だけを示すように再構成することができる。

本発明によるパルスシーケンスはまた、リフォーカスパルスのフリップ角が１８０°より十分に減ぜられれば、迅速Ｔ２に強調された画像形成のため十分に長いエコートレインを維持する状態にある。これは特に３テスラ以上の静磁場を有する高周波システムに利用する際に有利であり、そこではモデラートなスライス数ｍ（そしてエコー間隔のモデラートな延長）においてＳＡＲ負荷の十分な減少に至る。ＳＡＲ減少の理由からそれゆえ本発明によるシーケンスはむしろしばしばリフォーカスパルスの傾斜角の減少により有利に使用される。図にはすべてのリフォーカスパルスが同じように示されているが、特に種々のリフォーカスパルスはたとえばβ＝１８０°、γ＝１５０°、δ＝１２０°、ε＝１２０°などの種々の傾斜角を持つことも可能である。

このシーケンスはまた、高周波パルスのピーク振幅を相応するＳＩＮＣパルスに比較して減少することにより入射されるＨＦエネルギーの減少が達成されるいわゆる変数率（ＶＲ）もしくは変数率選択性刺激（ＶＥＲＳＥ）パルスと両立可能である。

完全を期すためにしてきすべきことは、不定冠詞"ein"もしくは"eine"の利用は該当する特徴が無数回存在し得るこをを除外するものではない。同様に用語"Einheit"は、場合によっては空間的に分布可能な複数のコンポーネントから成ることを除外するものではない。

１ 磁気共鳴断層撮影システム
２ 磁気共鳴スキャナ
３ 検査空間
４ 静磁場磁石システム
５ 高周波送信アンテナシステム
６ 傾斜磁場システム
７ 高周波受信アンテナシステム
８ ベッド
９ 表示ユニット
１０ 入力ユニット
１３ 中央制御ユニット
１４ シーケンス制御ユニット
１５ 高周波送信装置
１６ 傾斜磁場システムインターフェース
１７ 高周波受信装置
１８ 再構成ユニット
１９ メモリ
２０ データ組み合わせユニット
Ｏ 検査対象物
Ｐ 制御プロトコル
ＰＳ パルスシーケンス
ＳＤ 制御データ

Claims (15)

1. 検査対象物（Ｏ）の磁気共鳴画像データを作成するための磁気共鳴断層撮影システムの作動法において、シーケンスモジュールで実施される以下の工程、すなわち
   一連の空間選択性の高周波励起パルス（α₁、α₂）のうちそれぞれ１つの高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）により第１の時間間隔（Ｔα）において検査対象物（Ｏ）内の複数のスライスを励起する、
   最後の励起パルス（α₂）後にプレパレーションブロック（π）を実施する、その際プレパレーションブロック（π）は少なくとも１つの高周波リフォーカスパルス（β）を有し、各スライスに対しそれぞれ１つのエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b）を発生するように形成され、２つの連続するエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b）の時間間隔が第１の時間間隔（Ｔα）と等しいものとする、
   プレパレーションブロック（π）により発生された最後のエコー信号（Ｅ_1a）から第２の時間間隔（Ｔγ）において第２の高周波リフォーカスパルス（γ）を送出する、その際第２のリフォーカスパルス（γ）は各スライスに対しそれぞれ別の１つのエコー信号（Ｅ_1b、Ｅ_2b）を発生するように形成され、２つの連続するエコー信号（Ｅ_1b、Ｅ_2b）の時間間隔が第１の時間間隔（Ｔα）と等しいものとする、
   高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）毎にそれぞれ複数の時間的に離れたエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）を作成するために、少なくとも１つの別の高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）をそれぞれ先行する高周波リフォーカスパルス（γ、δ、ε）の後の第３の時間間隔（Ｔδ）において送出する、その際第３の時間間隔（Ｔδ）は高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）毎のエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）の数が励起されたスライスの数の２倍になるように選ばれるものとする
   工程を有することを特徴とする磁気共鳴断層撮影システムの作動方法。
2. 高周波リフォーカスパルス（β、γ、δ、ε、ζ）毎の複数のエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）が読み出し傾斜磁場のもとに相応する数の読み取り窓（ＡＱ）において読み取りされ、その際それぞれ１つの傾斜磁場パルス列（ＧＲＯ₀）が読み出し方向に２つの連続する高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）の間に投入され、その０次モーメントが、該当するスライスの２つの連続するエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）の間にこの時間中に読み出し方向に投入された傾斜磁場パルス列（ＧＲＯ₁、ＧＲＯ₂、ＧＲＯ₃）に基づき蓄積される０次モーメントと強度的に等しいことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ２つの連続する高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）のアイソディレイ点の間にスライス選択方向に投入されたすべての傾斜磁場パルス（ＧＳ_1,1、ＧＳ_2,1、ＧＳ_1,2）の蓄積された０次モーメントがゼロであることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 最後の励起パルス（α₂）とプレパレーションブロック（π）との間に傾斜磁場パルス列（ＧＲＰ）が読み出し方向に投入され、このパルス列が、最後に励起されたスライスのスピンがプレパレーションブロック（π）の開始とプレパレーションブロック（π）後のこのスライスの最初のエコー信号（Ｅ_2a）との間に蓄積する０次モーメントを読み出し方向に正確に補償するようにし、
   プレパレーションブロック（π）により発生された最後のエコー信号（Ｅ_1a）と第２の高周波リフォーカスパルス（γ）との間に傾斜磁場パルス列（ＧＲＰ）が読み出し方向に投入され、このパルス列が、最初に励起されたスライスのスピンが第２のリフォーカスパルス（γ）のアイソディレイ点と第２の高周波リフォーカスパルス（γ）後に最初に励起されたスライスの最初のエコー信号（Ｅ_1b）との間に蓄積する０次モーメントを読み出し方向に正確に補償するようにする
   ことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
5. 高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）の時間的期間が高周波リフォーカスパルス（β、γ、δ、ε、ζ）の時間的期間より短いことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
6. プレパレーションブロック（π）が、このブロックにより検出された組織範囲において横磁化を組織の拡散特性に関連して弱めることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
7. スライスの走査すべきｋ空間がそれぞれ１つのシーケンスモジュールの唯一のエコートレインで検出されることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の方法。
8. スライスのそれぞれ走査すべきｋ空間が複数のシーケンスモジュールを有するパルスシーケンスにより検出され、各シーケンスモジュールのエコートレインによりエコー信号を基にしてスライス毎に２つのセグメントの生データが取得されることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の方法。
9. ｋ空間のセグメント化がプロペラトラジェクトリにより行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 以下の工程、すなわち
    請求項１から９の１つに記載の方法を使用して磁気共鳴断層撮影システム（１）によりシーケンスモジュールで高周波リフォーカスパルス（β、γ、δ、ε、ζ）に属する種々の読み取り窓（ＡＱ）において取得された生データを用意する、
    種々の読み取り窓（ＡＱ）からの生データに対し別々の強度画像を計算する、
    同一のスライスに属する強度画像をこのスライスの唯一のスライス画像にするために好適には二乗和法により組み合わせる
    ことを特徴とする検査対象物の磁気共鳴画像データの作成方法。
11. 検査対象物の磁気共鳴画像データを作成する方法において、以下の工程、すなわち
    請求項１から９の１つに記載の方法を使用して磁気共鳴断層撮影システム（１）によりシーケンスモジュールで高周波リフォーカスパルス（β、γ、δ、ε、ζ）に属する種々の読み取り窓（ＡＱ）において取得された生データを用意する、
    好適には画像空間において空間的に緩慢に変化する位相が計算的に除去された後に、生データが種々の読み取り窓（ＡＱ）で取得された特定のスライスの画像データを複素数値的に組み合わせる、
    ことを特徴とする磁気共鳴画像データの作成方法。
12. 少なくとも１つのシーケンスモジュールを有する検査対象物（Ｏ）の磁気共鳴画像データを作成するための磁気共鳴断層撮影システム（１）の制御用のパルスシーケンスにおいて、シーケンスモジュールが少なくとも以下のパルスシーケンスを有すること、すなわち
    それぞれ１つの高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）により検査対象物（Ｏ）内の複数のスライスを励起するために互いに第１の時間間隔（Ｔα）において空間選択性の高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）の列、
    高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）の列の最後の励起パルス（α₂）後の時間間隔におけるプレパレーションブロック（π）であって、このプレパレーションブロック（π）は、少なくとも１つの高周波リフォーカスパルス（β）を有するとともに、各スライスに対してパルスシーケンスの送出時にそれぞれ１つのエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_2a）が発生され、２つの連続するエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_2a）の時間間隔が第１の時間間隔（Ｔα）と等しいように形成されていること、
    パルスシーケンスの送出時にプレパレーションブロック（π）により発生される最後のエコー信号（Ｅ_1a）からの第２の時間間隔（Ｔγ）における第２の高周波リフォーカスパルス（γ）であって、この第２の高周波リフォーカスパルス（γ）は、各スライスに対してパルスシーケンスの送出時にそれぞれ別の１つのエコー信号（Ｅ_1b、Ｅ_2b）が発生され、２つの連続するエコー信号（Ｅ_1b、Ｅ_2b）の時間間隔が第１の時間間隔（Ｔα）と等しいように形成されていること、
    高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）毎にそれぞれ複数の時間的に離れたエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）を作成するためにそれぞれ先行する高周波リフォーカスパルス（γ、δ、ε）後のそれぞれ第３の時間間隔（Ｔδ）における少なくとも１つの別の高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）であって、第３の時間間隔（Ｔδ）が、高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）毎のエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）の数が励起されたスライスの数の２倍であるように選ばれる
    ことを特徴とするパルスシーケンス。
13. 磁気共鳴断層撮影システム（１）の制御装置（１３）であって、磁気共鳴断層撮影システム（１）をパルスシーケンスにより検査対象物（Ｏ）の磁気共鳴画像データを作成するための動作中に次のように制御すること、すなわち
    検査対象物（Ｏ）内の複数のスライスが第１の時間間隔（Ｔα）において一連の空間選択性の高周波スライス励起パルス（α₁、α₂）のそれぞれ１つにより励起される、
    プレパレーションブロック（π）が最後の励起パルス（α₂）の後で実施され、このプレパレーションブロック（π）は、少なくとも１つの高周波リフォーカスパルス（β）を有するとともに、各スライスに対してそれぞれ１つのエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_2a）が発生され、２つの連続するエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_2a）の時間間隔が第１の時間間隔（Ｔα）と等しいように形成されていること、
    第２の高周波リフォーカスパルス（γ）がプレパレーションブロック（γ）により発生された最後のエコー信号（Ｅ_1Aa）から第２の時間間隔（Ｔγ）において送出され、この第２の高周波リフォーカスパルス（γ）は、各スライスに対してそれぞれ別の１つのエコー信号（Ｅ_1b、Ｅ_2b）が発生され、２つの連続するエコー信号（Ｅ_1b、Ｅ_2b）の時間間隔が第１の時間間隔（Ｔα）と等しいように形成されていること、
    高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）毎にそれぞれ複数の時間的に離れたエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）を作成するために、少なくとも１つの別の高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）がそれぞれ先行する高周波リフォーカスパルス（γ、δ、ε）後の第３の時間間隔（Ｔδ）において送出され、その際第３の時間間隔（Ｔδ）は、高周波リフォーカスパルス（δ、ε、ζ）毎のエコー信号（Ｅ_1a、Ｅ_1b、Ｅ_2a、Ｅ_2b）の数が励起されたスライスの数の２倍であるように選ばれる
    ことを特徴とする制御装置。
14. 磁気共鳴断層撮影システム（１）であって、以下の構成要素、すなわち
    静磁場磁石システム（４）、
    高周波送信アンテナシステム（５）、
    傾斜磁場システム（６）、
    高周波受信アンテナシステム（７）、
    請求項１３による制御装置（１３）
    を備えることを特徴とする磁気共鳴断層撮影システム。
15. プログラムが制御装置（１３）において実行されるときに請求項１から１１の１つによる方法における全工程を実施するために、プログラムコード部分を備え、磁気共鳴断層撮影システム（１）用のプログラミング可能な制御装置（１３）のメモリに直接にロード可能であるコンピュータプログラム製品。

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