JP2014504937A

JP2014504937A - 偏極移行を使用する高静磁場（ｂ０）における広帯域幅磁気共鳴分光法

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Publication number: JP2014504937A
Application number: JP2013553051A
Authority: JP
Inventors: バオリエンヤン; デヴィッドレスリーフォクソール
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Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2014-02-27
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Abstract

５テスラ以上の静磁場Ｂ０を生成する磁気共鳴ＭＲコントローラは、対象の選択された空間的領域において１Ｈ偏極を励起するようにＭＲスキャナにより生成された前記静磁場Ｂ０内に配置された前記対象に対して励起／局所化サブシーケンス３０を実行することと、前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された１Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行するように偏極移行サブシーケンス３２を実行することと、前記対象の前記選択された空間的領域において前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行することとを含むＭＲシーケンス１４を実行するように前記ＭＲスキャナを制御する。前記偏極移行サブシーケンスは、前記選択された種の非陽子核に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対を含む。

Description

以下は、磁気共鳴分野、磁気共鳴分光法分野、磁気共鳴撮像分野、医療撮像分野、及び関連する分野に関する。

磁気共鳴（ＭＲ）は、医療診断、獣医の仕事、法医科学、及び考古学等において有用である既知の技術である。最も一般的には、ＭＲ画像は、¹Ｈ磁気共鳴信号を励起、空間符号化、及び読み出しすることにより生成される。より多くの情報は、ＭＲ応答のスペクトルが取得され、分析される磁気共鳴分光法（ＭＲＳ）によって得られることができる。医療又は獣医学的応用に対して、ＭＲＳ信号が単一のボクセル（ＳＶＭＲＳ）に局所化（localized）されるか、又は空間的にボクセルの二又は三次元のグリッド（磁気共鳴分光イメージング又はＭＲＳＩ）に符号化される局所化インビボＭＲＳを実行することが望ましい。更に、一部のＭＲＳ応用は¹Ｈスペクトルをプローブするが、他の核をプローブすることも有用な情報を解明することができる。例えば、¹³ＣＭＲＳは、大きな化学シフト分散を提供し、局所化された生物学的な代謝をプローブするのに有用である。

しかしながら、局所化されたインビボ¹³Ｃスペクトルを得ることは難しい。¹³Ｃ核の広い化学シフト分布は、スペクトル的に広い¹³ＣＭＲＳスペクトルに対応し、これは、広帯域励起パルスを要求する。この問題は、より高いＢ０磁場において増大する。例えば、７テスラＢ０磁場の場合に、前記励起パルスは、１６ｋＨｚの帯域幅を持つべきである。このような励起に対する合計無線周波数（ＲＦ）パワーは、生成するのが難しく、適用可能な比吸収率（ＳＡＲ）制限を潜在的に超過するような安全性の問題を引き起こしうる。

局所化されたインビボ¹³ＣＭＲＳの他の困難は、有用な"薄い"スライス又は十分に局所化された単一ボクセル若しくはグリッドボクセルを選択するのに高い磁場勾配強度を使用することを要求することである。この問題は、広い¹³Ｃスペクトルの異なる部分に対して異なるスライス局所化を生じる広い化学シフト分布及び必要な広帯域励起と相互関係を持つ。高解像度で空間的局所化を得るこの困難は、空間的局所化に対する磁場勾配の有効性を低減させる¹³Ｃ核の低いジャイロメトリック（gyrometric）比により増大される。

局所化されたインビボ¹³ＣＭＲＳの他の困難は、断熱ＲＦパルスにより引き起こされる¹³ＣＭＲＳスペクトルの位相歪である。高いＢ０磁場において、振幅及び位相の両方が変調される断熱励起パルスは、Ｂ１磁場変化及び周波数オフセットに対するロバスト性を提供するのに使用される。断熱ＲＦパルス励起は、¹³Ｃスペクトルの大きな帯域幅に対するロバスト性を提供するので、¹³ＣＭＲＳに対して特に有用である。しかしながら、断熱ＲＦパルス励起の使用は、データ処理及び分析を複雑化させる位相歪を引き起こす。

これらの困難の観点から、¹Ｈ→¹³Ｃ偏極移行（polarization transfer）の使用が、¹³ＣＭＲＳに対して提案されている。Klomp et al., "Polarization transfer for sensitivity enhanced MRS using a single radio frequency transmit channel", NMR Biomed. vol. 21 pp. 444 452 (2007)を参照する。このアプローチは、¹Ｈ磁気共鳴を励起し、空間的に局所化し、空間的に局所化された¹Ｈ偏極を¹³Ｃ核に移行するのにＪ結合を使用する。ＭＲパルスシーケンスは、¹Ｈスピンに対して作用する画像選択インビボ分光（ＩＳＩＳ）による空間的局所化、及び後に続く偏極移行の歪なし強調（ＤＥＰＴ）による¹Ｈ→¹³Ｃ偏極移行を含む。前記シーケンスのＤＥＰＴ部分において、断熱又は"半断熱"ＢＩＲ４パルスが、¹³Ｃ核操作に使用された。Klomp et al.は、３テスラのＢ０磁場における結果を報告している。

以下は、ここに開示される新しい改良された装置及び方法を提供する。

開示された一態様によると、方法は、対象の選択された空間領域において局所化された¹Ｈ偏極を励起するように前記対象に対して励起／局所化サブシーケンスを実行することと、前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された¹Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行するように偏極移行サブシーケンスを実行することであって、前記偏極移行サブシーケンスが、前記選択された種の非陽子核に対して作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対を含むことと、前記対象の前記選択された空間領域における前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行することとを含む磁気共鳴（ＭＲ）シーケンスを実行することを有する。

他の開示された態様によると、装置は、５テスラ又はそれより高い静磁場（Ｂ０）を生成する磁気共鳴（ＭＲ）スキャナと、対象の選択された空間領域において¹Ｈ偏極を励起するように前記ＭＲスキャナにより生成された前記静磁場（Ｂ０）内に配置された前記対象に対して励起／局所化サブシーケンスを実行することと、前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された¹Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行するように偏極移行サブシーケンスを実行することと、前記対象の前記選択された空間領域における前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行することとを含むＭＲシーケンスを実行するように前記ＭＲスキャナを制御するＭＲコントローラとを有する。

他の開示された態様によると、記憶媒体は、対象の選択された空間領域において局所化された¹Ｈ偏極を励起するように前記対象に対して励起／局所化サブシーケンスを実行することと、前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された¹Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行するように偏極移行サブシーケンスを実行することであって、前記偏極移行サブシーケンスが、前記選択された種の非陽子核に対して作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対を含むことと、前記対象の前記選択された空間領域における前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行することとを含む磁気共鳴（ＭＲ）シーケンスを実行するように磁気共鳴（ＭＲ）スキャナを制御するようにプロセッサにより実行可能な命令を記憶する。

１つの利点は、高磁場（例えば、Ｂ０＝５テスラ以上、又はＢ０＝７テスラ以上）で¹³Ｃ又は他の非陽子ＭＲＳを提供することにある。

他の利点は、改良されたスペクトル帯域幅で偏極移行により¹³Ｃ又は他の非陽子ＭＲＳを提供することにある。

他の利点は、低減された位相歪で偏極移行により¹³Ｃ又は他の非陽子ＭＲＳを提供することにある。

他の利点は、以下の詳細な説明を読み、理解すると当業者に明らかである。

ここに開示される磁気共鳴分光法（ＭＲＳ）を実行する磁気共鳴（ＭＲ）システムを概略的に示す。図１のＭＲシステムにより使用されるＭＲＳ取得シーケンスに対するパルスシーケンス図を概略的に示す。広帯域デカップリングなしで取得される¹³ＣＭＲＳスペクトルをプロットする。広帯域デカップリングを用いて取得される¹³ＣＭＲＳスペクトルをプロットする。

図１を参照すると、磁気共鳴システムは、図示されたAchieva（登録商標）ＭＲスキャナ（オランダ、アインドーフェン、Koninklijke Philips Electronics N.V.から市販されている）又はIntera（登録商標）若しくはPanorama（登録商標）ＭＲスキャナ（両方ともKoninklijke Philips Electronics N.V.から市販されている）のような磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ１０、若しくは他の市販されているＭＲスキャナ、又は非営利ＭＲスキャナ等を含む。典型的な実施例において、前記ＭＲスキャナは、静磁場（Ｂ₀）を生成する超伝導又は抵抗主磁石と、前記静磁場に選択された磁場勾配を重畳する磁場勾配コイル巻線のセットと、磁気共鳴（典型的には¹Ｈ磁気共鳴であるが、他の磁気共鳴核又は複数の磁気共鳴核の励起も考えられる）を励起するように選択された周波数で無線周波数（Ｂ₁）磁場を生成する無線周波数励起システムと、前記対象から発せられる磁気共鳴信号を検出する、無線周波数受信コイルアレイ又は複数の受信コイルを含む無線周波数受信システムとを含む。

図１を参照し続けると、ＭＲスキャナ１０は、磁気共鳴（ＭＲ）制御モジュール１２の制御下で、¹Ｈ偏極を励起及び局所化し、当該偏極の少なくとも一部を¹³Ｃ核に移行することにより動作するＭＲパルスシーケンス１４を使用して磁気共鳴分光法（ＭＲＳ）を実行するように動作する。ＭＲパルスシーケンス１４は、¹Ｈ核を操作する陽子部分１４Ｈと、¹³Ｃ核を操作する炭素部分１４Ｃとを含む。ＭＲパルスシーケンス１４は、参照により全体的にここに組み込まれるKlomp et al., "Polarization transfer for sensitivity enhanced MRS using a single radio frequency transmit channel", NMR Biomed. vol. 21 pp. 444 452 (2007) (以下、"Klomp")のものと同様であり、陽子部分１４Ｈによる¹Ｈ核の励起及び空間的局所化、及び後に続く陽子部分１４Ｈ及び炭素部分１４Ｃの動作的結合による¹Ｈ→¹³Ｃ偏極移行に基づいて動作する。しかしながら、ここに開示されるように、KlompのＭＲパルスシーケンスは、より高い磁場、例えばＢ０＞３テスラにおいて有効性を低減させる又は全体的に除去する特定の欠陥を持つ。ここに開示されるＭＲパルスシーケンス１４は、他方で、より高い磁場、例えばＢ０＝５テスラ又はＢ０＝７テスラで有効に作用することができる。ＭＲパルスシーケンス１４は、ＭＲ分光イメージング（ＭＲＳＩ）又は単一ボクセル（ＳＶ）取得に対して適切に使用される。

ＭＲデータメモリ１６は、ＭＲパルスシーケンス１４により取得されたデータを蓄積する。ＭＲＳデータ分析及び提示モジュール１８は、有用な情報を生成するように前記ＭＲＳデータを処理する。例えば、ＭＲＳデータ分析及び提示モジュール１８は、周波数（又は波数又は他のスペクトル計量）の関数としてボクセルに対する取得された¹³Ｃスペクトルを適切にプロットし、画素又はボクセル強度が関心のあるＭＲＳスペクトルピークのピーク値に対応する画像を表示する、又は機能的情報を抽出するように時間に対して単一のボクセルに対する関心のあるＭＲＳスペクトルピークのピーク値をプロットする。

様々な計算又はメモリコンポーネント１２、１６、１８は、ＭＲパルスシーケンス１４を使用することを含むＭＲＳデータ取得をＭＲスキャナ１０に実行させるように、マルチコアプロセッサ若しくは他の並列プロセッサ、シングルコアプロセッサ、グラフィック処理ユニット、すなわちＧＰＵ等を使用し、ＭＲスキャナ１０との通信バス又は他の動作接続を持つ説明用のコンピュータ２０又は他のデジタル処理装置により適切に実施される。前記デジタル処理装置は、デジタルプロセッサを使用するが、前記デジタル処理装置が、アナログ又はハイブリッドデジタル／アナログ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような何らかのアナログ回路を含む又はアクセスを持つことも考えられる。開示されたＭＲＳ技術は、デジタル処理装置２０のプロセッサにより実行される場合に開示された動作を実行する命令を記憶する記憶媒体としても実施されうる。例えば、前記記憶媒体は、ハードドライブ、光学ドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、又は他の静電メモリ、これらの様々な組み合わせ、又は他の適切な記憶媒体を有しうる。これらのタイプの記憶媒体は、ＭＲデータメモリ１６として使用されることもできる。実際に、実施例によっては、共通の記憶媒体（例えば、前記コンピュータのハードディスクドライブ）は、ＭＲデータメモリ１６を実施すること、及びデジタル処理装置２０のプロセッサにより実行される場合に開示された動作を実行する命令を記憶することの両方を行うことができる。前記ＭＲシステムは、典型的には、前記ＭＲＳ取得、データ処理、及び／又はデータ提示を開始及び制御するためにユーザがコマンド又はパラメータ等を入力する説明用のキーボード２２又は他のユーザ入力装置（例えば、マウス、トラックボール、又は他のポインティングデバイス）をも含む。ＭＲＳスペクトル、ＭＲＳデータ分析及び提示モジュール１８により出力されるＭＲＳＩ画像又は他のＭＲＳデータ提示は、説明用のコンピュータ２２の説明用の表示装置２４のような表示装置に適切に表示される。様々な処理コンポーネント１２、１８、データメモリ１６、及びユーザインタフェースコンポーネント２２、２４が、単一の説明用のコンピュータ２０に一体化又は結合されて図示されるが、これらの様々なコンポーネント及び／又はメモリは、代わりに異なるコンピュータ、ネットワークサーバ、インターネットベースプロセッサ、又はクラウドコンピューティングネットワークのコンポーネント等により様々に実施されることができる。

ＭＲパルスシーケンス１４は、ＭＲコントローラ１２と一体化されて示されている。例えば、ＭＲパルスシーケンス１４は、ＭＲコントローラ１２のメモリ又は記憶媒体に記憶されることができる。代替的なアプローチにおいて、ＭＲＳパルスシーケンス１４は、ＭＲコントローラ１２とは異なるが、動作的に通信する記憶媒体に記憶されてもよい。ＭＲＳパルスシーケンス１４は、ＭＲコントローラ１２により実行される命令として、又はＭＲコントローラ１２により操作されるデータとして記憶されることができる。後者の例として、各パルスは、ＭＲＳパルスシーケンス１４においてソース（例えば、無線周波数コイル、磁場勾配コイル、又は他の発生器）及びパルス振幅、持続時間又は周波数等のようなパルスパラメータにより表されることができる。

図２を参照すると、説明用のＭＲパルスシーケンス１４は、追加のラベルを用いて拡大図で示される。図２は、ここに記載される目立ったフィーチャを含むＭＲＳパルスシーケンス１４の概略的表現を示すと理解されるべきである。ＭＲＳパルスシーケンス１４は、図２に示されていない追加の又は他のパルスを含むことができる。例えば、ＭＲＳＩ取得に使用される場合、ＭＲＳパルスシーケンス１４は、典型的には、図２に示されていない適切な空間符号化磁場勾配パルスを含む。

ＭＲパルスシーケンス１４は、以下のコンポーネントを含む。¹Ｈ励起／局所化サブシーケンス３０は、¹Ｈ磁気共鳴を励起及び局所化するのに使用される。Klompのアプローチに従って、説明用の例における¹Ｈ励起／局所化サブシーケンス３０は、画像選択インビボ分光法（ＩＳＩＳ）による空間的局所化を含むが、しかしながら、他の励起及び空間的局所化パルス（サブ）シーケンスが採用されてもよい。概略的な図２において、¹Ｈ励起／局所化サブシーケンス３０は、ＲＦ振幅−時間プロットにおける概略的ボックスとして示されているが、しかしながら、¹Ｈ励起／局所化サブシーケンス３０は、空間的局所化を提供する様々な空間的勾配を含むことができると理解されるべきである。

¹Ｈ励起／局所化サブシーケンス３０の後に、¹Ｈ→Ｘ偏極移行サブシーケンス３２が続く。この表記において、シンボル"Ｘ"は、¹Ｈ偏極が、偏極移行サブシーケンス３２によりＪ結合によって移行される目標非陽子同位体を示す。説明用の実施例において、"Ｘ"は、¹³Ｃ同位体であるが、しかしながら、他の実施例において、"Ｘ"は、¹⁵Ｎ又は³¹Ｐ等のような他の種の非陽子核であってもよい。Ｘ＝¹³Ｃである説明用の例は、¹³ＣＭＲＳが脳、筋肉、肝臓又は他の関心のあるインビボ組織に関する代謝情報を提供することができる限りにおいて、大きな医学的及び獣医学的関心がある。

再びKlompに従って、説明用の偏極移行サブシーケンス３２は、偏極移行の歪なし強調（ＤＥＰＴ）を採用する。しかしながら、偏極移行サブシーケンス３２は、ここに開示される特定の改良を含む。KlompのＤＥＰＴシーケンスにおいて、断熱又は"半断熱"ＢＩＲ４パルスは、¹³Ｃ核操作に対して使用された。このようなパルスは、３テスラにおいて満足のいく性能を提供することがKlompにおいて報告されている。しかしながら、ここに開示されるように、これらのＢＩＲ４パルスのブロッホシミュレーションは、約±２ｋＨｚ（すなわち、約４ｋＨｚ帯域幅）のみにわたり一定のフリップ角を提供することを示す。対照的に、７テスラのＢ０磁場において、¹³Ｃスペクトルは、約１６ｋＨｚの帯域幅を持つ。ここで、ＢＩＲ４パルスの帯域幅制限が位相歪の結果であり、これは、ＢＩＲ４パルスが約４ｋＨｚより大きい帯域幅に対して一様なフリップ角を提供することを防ぐことが、認識される。

ここに開示されるように、位相歪問題は、１８０°リフォーカスパルスを、位相歪が相殺する２つのリフォーカスパルスに分割することにより克服されることができる。結果的に、説明用の偏極サブシーケンス３２は、陽子部分１４Ｈにおいて２つの１８０°リフォーカスパルス３４、３５を含み、炭素部分１４Ｃ（又は、より一般的に、非陽子"Ｘ"部分）において２つの１８０°リフォーカスパルス３６、３７を含む。

位相歪相殺を提供するのに加えて、リフォーカスパルス３４、３５、３６、３７は、断熱的であり、大きな帯域幅、例えば一部の実施例において１６ｋＨｚにわたり一定のフリップ角を提供するようにも設計される。ＢＩＲ４パルスの複雑な形状とは対照的に、これらの断熱的及び広帯域幅性能の目的は、単純な台形形状の対にされたリフォーカスパルス３４、３５、３６、３７で達成される。オフセット独立台形（ＯＩＴ）断熱反転パルスとしてのリフォーカスパルス３４、３５、３６、３７の適切な設計は、以下の通りである。

リフォーカスパルス３４、３５、３６、３７の設計において、周波数変調が、断熱スピン反転を作成するのに使用される。このプロセスの便利な記載は、周波数が前記パルス中の瞬間的ＲＦ周波数とマッチする第２の回転フレームを使用する。このフレームにおいて、磁化ベクトルは、＋Ｚ軸に沿って出発し、スピンを、前記ＲＦ振幅及び前記ＲＦ周波数の変調により作成された瞬間的に印加された磁場に閉じ込める。前記ＲＦ振幅を０→ω₁→０に変調しながら前記ＲＦ周波数をある値＋ω₀から−ω₀までスイープすることは、磁化が効果磁場ω_eに沿ってスピンロックされたままであることを可能にするように十分にゆっくりと前記変調が実行されるという条件で、−ω₀≦Ω≦＋ω₀の範囲の周波数領域の一部にわたりスピン反転を作成する。αが、ω_eが＋Ｚ軸に作る角度である場合、以下の条件、

は、スピンロックが共鳴周波数Ωを持つスピンのグループに対して維持されることを保証する。ここで、

である。関数Ｆ₁(ｔ)及びＦ₂(ｔ)は、パルス間隔中に加えられた振幅及び周波数変調の正規化された時間依存性を記述する。任意のＲＦ振幅変調Ｆ₁(ｔ)に対する明確に定義された周波数範囲、すなわち−ω₀≦Ω≦＋ω₀に対する完全なスピン反転を実行するためのＦ₁(ｔ)とＦ₂(ｔ)との間の関係は、

である（例えば、Tannus et al., J. Magn. Reson, 120, 133 -137 (1996)を参照）。

低い最大ＲＦ磁場強度（ω₁）を用いる幅広い周波数スイープ（ω₀）をカバーするスピン反転は、＋ω₀から−ω₀まで前記周波数をスイープしながら一定のＲＦ磁場を印加することにより提供される（すなわち、線形チャープ）。このアプローチは、ほとんど如何なる所望の範囲の共鳴オフセット（Ω）をもカバーすることができる。更に、前記設計が、前記ＲＦ磁場の強度（ω₁）により制限される場合、この方法は、このような反転を実行するのに効率的な方法であることができる。Ωの増加する値が、前記スイープの終了時に断熱条件を破たんさせるので、この線形スイープ方法は、スライス選択的ではない。ＯＩＴパルスは、前記ＲＦ振幅が、線形周波数スイープが開始する前に増加され、前記線形スイープが終了した後に減少されることを可能にすることにより、この問題を防ぐ。前記断熱条件は、ＲＦ傾斜及び周波数スイープ動作の両方の間、維持される。前記ＯＩＴパルスの中心間隔（Ｔｃ）において、前記ＲＦ振幅は一定であり（Ｆ₁(ｔ)＝１）、前記間隔のある点において、関数、すなわち、(ω₀Ｆ₂(ｔ)−Ω)＝０である。線形周波数スイープに対して、スピンロック状態は、

に帰着する。Ωにおいて共鳴するスピンに対するこの点において、スピンロック磁場の強度は、最小値まで落ち、すなわち、ω_e＝ω₁である。最大周波数スイープレートが選択される場合、前記スピンロック状態は、この点において等式になり、台形反転パルスに対する中心間隔は、
Ｔｃ≧ω₀／(２ω₁ ²)
であるように選択されることができる。前記ＲＦパルスの開始時に、前記ＲＦ周波数は一定に保たれるのに対し、前記ＲＦ振幅は、間隔（Ｔｒ）にわたり増加される。前記スピンロック状態は、
ω₁／(Ｔｒ(ω₀−Ω)²)<<１
になる。前記パルスが、領域、

にわたり信号を一様に反転することが望ましく、ここで、

は、スライスプロファイルに対する台形ゾーンの周波数幅を表す。前記スピンロック状態は、

の場合に決定的になる。スライス遷移ゾーンの幅を最大ＲＦ振幅に比例するように選択し、すなわち、

である。前記スピンロック状態は、単純化されることができ、傾斜間隔は、
Ｔｒ＝１／(ｋ²ω₁)
であるように選択される。ＯＩＴパルスに対して選択されるｋの値は√２である。間隔Ｔｒ及びＴｃの情報は、ここで、前記ＯＩＴパルスを完全に規定するように直接的に関数Ｆ₁(ｔ)及びＦ₂(ｔ)の構築を可能にする。このような設計アプローチを使用して、¹³Ｃ（又は、より一般的に、種Ｘの非陽子核）に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルス３６、３７の対は、少なくとも１０ｋＨｚの帯域幅にわたり、より好ましくは¹³Ｃ核の場合に１６ｋＨｚの帯域幅にわたり、一定のフリップ角を提供するように設計されることができる。

１８０°リフォーカスパルス３４、３５、３６、３７が、ここに記載されたようにＯＩＴパルスであるのに対し、¹Ｈ及び¹³Ｃに対する９０°及びα°励起パルスは、適切にブロックＲＦパルスである。

説明用の偏極移行サブシーケンス３２は、ＤＥＰＴを使用する。しかしながら、断熱的及び広帯域幅性能を提供するように対にされたＯＩＴパルスを再び組み込む、偏極移行により強調された非感知核（ＩＮＥＰＴ）のような、他の偏極移行アプローチが使用されることができる。

偏極移行サブシーケンス３２の後に、ＭＲパルスシーケンス１４の炭素部分１４Ｃは、磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンス４０を含む。オプションとして、ＭＲパルスシーケンス１４の陽子部分１４Ｈは、陽子共鳴を¹³Ｃ（又は、より一般的に、Ｘ）磁気共鳴から分離するように読み出しサブシーケンス４０と同時に使用される¹Ｈ−¹³Ｃデカップリング（又は、より一般的に、¹Ｈ−Ｘデカップリング）サブシーケンス４２を含むことができる。一部の実施例において、¹Ｈ−¹³Ｃデカップリングサブシーケンス４２は、ＷＡＬＴＺ１６シーケンスである。

¹³ＣＭＲＳは、ＭＲパルスシーケンス１４を使用して実行されている。前記¹³ＣＭＲＳは、４０ｍＴ／ｍの最大磁場勾配強度及び２００ｍＴ／ｍ／ｓｅｃのスルーレート、４ｋＷの最大ＲＦ出力を持つ２つの広帯域ＲＭ増幅器、（２０μＴの¹Ｈ励起に対するＢ₁磁場及び１８６μＴの¹³Ｃ励起に対するＢ₁磁場を生成する）デュアルチューン¹Ｈ／¹³Ｃ部分体積コイルを持つフィリップス７Ｔ全身ＭＲスキャナで実行された。炭素部分１４Ｃに対するパラメータは以下の通りであり、９０°パルス長は０．１２８ｍｓであり、励起帯域幅は７８１２Ｈｚであり、１８０°ＯＩＴパルスは４．９ｍｓの長さ及び２１７７７Ｈｚの帯域幅を持つ。陽子部分１４Ｈに対するパラメータは以下の通りであり、９０°パルス長は０．３２６ｍｓであり、励起帯域幅は３０６３Ｈｚであり、１８０°ＯＩＴパルスは、４．２ｍｓの長さ及び２３２５Ｈｚの帯域幅を持つ。図２におけるＭＲパルスシーケンス１４に対して示される遅延時間τ₁、τ₂、τ₃は、それぞれ２．８ｍｓ、３．７５ｍｓ及び２．７５ｍｓである。ＭＲパルスシーケンス１４において使用される他のスキャンパラメータは、１０ｓｅｃのＴＲ、１３ｍｓｅｃのＴＥ、１６ｋＨｚの取得帯域幅及び１０２４のデータ点を含む。ＷＡＬＴＺ１６パルストレイン４２は、¹Ｈデカップリングに対して使用され、Ｂ₁値は、１００％のデューティサイクルで１８μＴであった。

図３は、陽子ＩＳＩＳ及びデュアルエコーＤＥＰＴでのファントム（８００ｍＬＨ２Ｏ、３．０ｇ／ＬＮａＬ、１００ｍＬＤＭＳＯ、１００ｍＬＤ６−アセトンを有するフィリップス７Ｔ炭素ＳＮＲファントム）スキャンの結果を示す。信号強調は約２であり、ゼロ次位相補正のみが使用された。ＣＤ₃の信号は、位相循環により全て取り除かれる。

図４は、図３と類似しているが、広帯域デカップリング（ＷＡＬＴＺ１６パルストレイン４２）をオンにされた結果を示す。

開示されたＭＲＳ技術は、如何なる有生又は無生対象にも適用可能である。一部の応用において、前記対象は、医療患者、又は生きている獣医学的対象等のようなインビボ対象である。他の応用において、前記対象は、考古学的ミイラ、又は考古学的人工物等のような無生対象であることができる。

本出願は、１つ又は複数の好適な実施例を記載している。修正例及び変更例は、先行する詳細な説明を読み、理解すると他者が思いつきうる。本出願は、添付の請求項又はその同等物の範囲内に入る限り、全てのこのような修正例及び変更例を含むと解釈されることを意図される。

Claims

対象の選択された空間的領域において局所化された¹Ｈ偏極を励起するように前記対象に対して励起／局所化サブシーケンスを実行するステップと、
前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された¹Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行するように偏極移行サブシーケンスを実行するステップであって、前記偏極移行サブシーケンスが前記選択された種の非陽子核に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対を含むステップと、
前記対象の前記選択された空間的領域において前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行するステップと、
を含む磁気共鳴（ＭＲ）シーケンスを実行するステップ、
を有する方法。
前記選択された種の非陽子核が¹³Ｃである、請求項１に記載の方法。
前記対象がインビボ人間又は獣医学的対象である、請求項１ないし２のいずれか一項に記載の方法。
前記励起／局所化サブシーケンスが、画像選択インビボ分光（ＩＳＩＳ）による空間的局所化を含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
前記偏極移行サブシーケンスが、偏極移行の歪なし強調（ＤＥＰＴ）を使用する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
前記選択された種の非陽子核に作用する前記位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対が、少なくとも１０ｋＨｚの帯域幅にわたり前記選択された種の非陽子核に対して一定のフリップ角を提供する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
前記選択された種の非陽子核に作用する前記位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対が、台形リフォーカスパルスを有する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
前記選択された種の非陽子核に作用する前記位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対が、オフセット独立台形（ＯＩＴ）断熱反転パルスを有する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
前記偏極移行サブシーケンスが、¹Ｈ核に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対を含む、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
前記¹Ｈ核に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対が、少なくとも６ｋＨｚの帯域幅にわたり¹Ｈに対して一定のフリップ角を提供する、請求項９に記載の方法。
前記¹Ｈ核に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対が、台形リフォーカスパルスを有する、請求項９ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
前記¹Ｈ核に作用する位相歪相殺１８０°リフォーカスパルスの対が、オフセット独立台形（ＯＩＴ）断熱反転パルスを有する、請求項９ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
前記磁気共鳴（ＭＲ）シーケンスが、５テスラ以上の強度を持つ静磁場（Ｂ０）において前記対象に対して実行される、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
前記磁気共鳴（ＭＲ）シーケンスが、７テスラ以上の強度を持つ静磁場（Ｂ０）において前記対象に対して実行される、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
前記磁気共鳴（ＭＲ）シーケンスが、前記選択された種の非陽子核の偏極から¹Ｈ偏極を分離するように前記読み出しサブシーケンスと同時に使用されるデカップリングサブシーケンスを実行することを含む、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
前記対象の前記選択された空間的領域内の前記選択された種の非陽子核に対する前記取得されたＭＲＳデータから磁気共鳴分光（ＭＲＳ）スペクトル及び磁気共鳴分光イメージング（ＭＲＳＩ）画像の少なくとも１つを生成するステップと、
前記ＭＲＳスペクトル又はＭＲＳＩ画像を表示するステップと、
を有する、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
５テスラ以上の静磁場（Ｂ０）を生成する磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ、及び
対象の選択された空間的領域において局所化された¹Ｈ偏極を励起するように前記ＭＲスキャナにより生成された前記静磁場（Ｂ０）内に配置された前記対象に対して励起／局所化サブシーケンスを実行することと、
前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された¹Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行する偏極移行サブシーケンスを実行することと、
前記対象の前記選択された空間的領域において前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行することと、
を含むＭＲシーケンスを実行するように前記ＭＲスキャナを制御するＭＲコントローラ、
を有する装置。
前記ＭＲスキャナが、７テスラ以上の静磁場（Ｂ０）を生成する、請求項１７に記載の装置。
前記偏極移行サブシーケンスが、前記選択された種の非陽子核に作用する台形リフォーカスパルスを含む、請求項１７ないし１８のいずれか一項に記載の装置。
前記偏極移行サブシーケンスが、前記選択された種の非陽子に作用する台形断熱反転パルスの対を含む、請求項１７ないし１８のいずれか一項に記載の装置。
対象の選択された空間的領域において局所化される¹Ｈ偏極を励起するように前記対象に対して励起／局所化サブシーケンスを実行することと、
前記励起／局所化サブシーケンスにより生成された局所化された¹Ｈ偏極を選択された種の非陽子核に移行するように偏極移行サブシーケンスを実行することであって、前記偏極移行サブシーケンスが前記選択された種の非陽子核に作用する少なくとも１つの台形１８０°リフォーカスパルスを含むことと、
前記対象の前記選択された空間的領域において前記選択された種の非陽子核に対するＭＲＳデータを取得するように磁気共鳴分光（ＭＲＳ）読み出しサブシーケンスを実行することと、
を含むＭＲシーケンスを実行するように磁気共鳴（ＭＲ）スキャナを制御するようにプロセッサにより実行可能な命令を記憶する記憶媒体。
前記偏極移行サブシーケンスが、前記選択された種の非陽子核に作用する台形１８０°リフォーカスパルスの対を含む、請求項２１に記載の記憶媒体。