JP2015525604A - 改善された磁気共鳴収集のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

単一の磁気共鳴収集を使用する、物理的特性、Ｒ１およびＲ２の緩和速度、プロトン密度、ならびに見かけの拡散係数の同時測定のための、磁気共鳴イメージング方法および装置。【選択図】図４ａ

Description

本発明は、改善された磁気共鳴収集のための方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品に関する。特に本発明は、単一の磁気共鳴収集を使用する、物理的特性、Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、プロトン密度、ならびに見かけの拡散係数の同時測定のための、方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）は、（斜面を含む）任意の平面での断面画像を生成することが可能である。医用ＭＲＩは、水および脂肪中の励起された水素原子核（プロトン）の緩和特性に依拠することがきわめて多い。イメージングされることになる目的物が強力な均一な磁場内に配置されるとき、組織内部の非整数なスピン数を伴う原子核のスピンはすべて、磁場に平行または反平行のいずれかで整列する。ＭＲＩスキャンの出力結果は、１つのＭＲＩコントラスト画像、または一連のＭＲＩコントラスト画像である。

ＭＲＩコントラストを理解するために、ＲＦ励起に続く平衡状態を確立する緩和過程と関わりのある時定数をある程度理解することは重要である。励起されたプロトンが緩和し再整列する際、それらのプロトンはある速度でエネルギーを放出し、その速度が、それらのプロトンの周囲の状況に関する情報を提供するために記録される。磁場によるプロトン・スピンの再整列は縦緩和と称され、ある決まった割合の組織核が再整列するのに必要とされる速度（典型的には、約１ｓ^−１）は、「Ｒ_１緩和速度」またはＲ_１と称される。Ｔ２強調イメージングは、横エネルギー・パルスの付与に続くスピンの局所的なディフェージングに依拠するものであり、横緩和速度（典型的には、組織に対して＞１０ｓ^−１）は、「Ｒ_２緩和速度」またはＲ_２と称される。これらの緩和速度は、緩和時間Ｔ_１（＝１／Ｒ_１）およびＴ_２（＝１／Ｒ_２）とも表現される。全体の信号は、プロトンの数、またはプロトン密度ＰＤに依存する。全体の信号は、プロトンのランダム運動、大きな双極傾斜の付与により強化され得る過程に起因して減少し、運動するプロトンは位相差を帯び、そのことがさらなる信号損失につながる。信号損失は、水分子の拡散を指し示し、見かけの拡散係数ＡＤＣとして測定され得る。拡散が起こる方向の測定値は、異方性比率ＦＡと名付けられている。スキャナ・コンソール上で、エコー時間ＴＥ、繰り返し時間ＴＲ、フリップ角α、ならびに、プリパレーション・パルスおよび傾斜の付与（ならびに、多くのそれ以上のもの）などのすべての利用可能なパラメータが、ある決まった値にセットされる。パラメータの各々の特定のセットが、測定される組織の特質に応じて、結果として生じる画像内の個別の信号強度を生成する。

一般的にＭＲ画像は定性的な性格のものであり、絶対的な画像信号強度には重要性がなく、解釈されるのは信号強度差、コントラストである。このことが、画像の主観的な読み取り、固有の不正確さ、およびユーザ依存性につながる。他方でＭＲ定量化は、絶対スケール上での物理的特性の測定を目的とする。このことは、客観的測定量および自動組織認識に対する確かな基礎をもたらす。例は、認知症経過観察に関しての脳体積の、腫瘍学に関しての腫瘍体積の、および、多発性硬化症に関しての病変負荷（ｌｅｓｉｏｎ ｌｏａｄ）の測定である。

ＭＲイメージングにおいては、改善が絶えず求められている。したがって、Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣなどの物理的特性の測定値を得るための、改善された、およびより高速の方法を提供することが望ましいことになる。

上記で概説した課題の少なくとも一部に対処するための方法およびデバイスを提供することが、本発明の目的である。

この目的、および場合によっては他のものが、添付の特許請求の範囲で述べるような方法およびデバイスにより得られる。

本明細書で説明する実施形態によれば、単一の磁気共鳴収集を使用して、Ｒ_１およびＲ_２の緩和時間、プロトン密度ＰＤを推定するための方法が提供される。一部の実施形態によれば、見かけの拡散係数ＡＤＣがさらに、単一の磁気共鳴収集を使用して推定され得る。一部の実施形態によれば、セットアップがどのようであるかに応じて、Ｒ１−Ｒ２−ＰＤまたはＲ１−Ｒ２−ＰＤ−ＡＤＣが同時に推定され得る。

ＭＲＩでは、ＭＲ画像内の信号強度に影響を与える３つの主要な物理的特性がある。すなわち、縦Ｒ_１緩和速度（Ｔ_１緩和時間の逆数）、横Ｒ_２緩和速度（Ｔ_２緩和時間の逆数）、およびプロトン密度ＰＤである。これらの３つの特性は、量的なＭＲＩによって続けて測定され得る。相対画像強度スケールによる質的な画像が結果として生じる従来のＭＲイメージングとは違い、量的なＭＲＩスキャンは、絶対スケール上でのＲ_１、Ｒ_２、およびＰＤなどの物理的特性の測定値が結果として生じる。これらの値はスキャナ・セッティングに非依存的であり、ゆえに表層下の組織を直接反映する。したがって各々の組織タイプは、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤのその組織タイプ自体の特有の組み合わせを有する。例えば、脳内の白質に対する平均値は近似的に（Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ）＝（１．７ｓ^−１、１４ｓ^−１、６４％）であり、灰白質に対しては（１．０ｓ^−１、１２ｓ^−１、８５％）であり、脳脊髄液に対しては（０．２４ｓ^−１、１．５ｓ^−１、１００％）である（例えば、Ｗａｒｎｔｊｅｓら、Ｒａｐｉｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｂｒａｉｎ： Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｌｉｎｉｃａｌ ＵｓａｇｅＭａｇｎ Ｒｅｓｏｎ Ｍｅｄ ２００８；６０：３２０〜３２９を参照）。ＡＤＣに対する典型的な値は、それぞれ０．９、０．８、および４．０ １０^−３ｍｍ／ｓである。測定値のノイズおよびパーシャル・ボリューム効果を含めて、マルチ・パラメトリックＲ_１−Ｒ_２−ＰＤ−ＡＤＣ空間内の領域が、脳組織およびＣＳＦを内包するように指定され得る。これらの値は、例えば筋肉または脂肪とは異なる。

一部の実施形態によれば、ＭＲ特性は、Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、またはプロトン密度、または、Ｔ_１＝１／Ｒ_１およびＴ_２＝１／Ｒ_２である緩和時間の少なくとも１つに対応する。

本明細書で説明する実施形態によれば、単一のグラディエント・エコー収集タイプを使用して、複数の物理的パラメータを同時に推定する磁気共鳴イメージング方法が提供される。方法は、少なくとも３つの並列のセグメント化されたグラディエント・エコー収集を得るステップを含む。収集には、Ｒ_１鋭敏化フェーズ（ｓｅｎｓｉｔｉｚｉｎｇ ｐｈａｓｅ）、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、および遅延時間が差し挟まれ、Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、ならびにプロトン密度ＰＤに対する測定量が、少なくとも３つの収集から生成される。

一部の実施形態によれば、少なくとも３つの収集は２回実行され、少なくとも６つの収集が結果として生じ、収集には、少なくとも２つのＲ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、拡散鋭敏化フェーズ、および遅延時間が差し挟まれ、Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、プロトン密度ＰＤ、ならびに見かけの拡散係数ＡＤＣに対する測定量が、少なくとも６つの収集から生成される。

収集は、ターボ・フィールド・エコー、すなわちＴＦＥとも呼ばれるスポイルド・グラディエント収集であり得る。代替的な実施形態では収集は、バランスド・ターボ・フィールド・エコー、（ｂＴＦＥ）とも呼ばれるバランスド定常状態自由歳差運動収集（ｂＳＳＦＰ）であり得る。さらに別の実施形態では収集は、エコー・プラナー・イメージング収集（ＥＰＩ）である。収集タイプはさらに、ＴＦＥおよびＥＰＩ収集の組み合わせであり得る。

さらに収集は、２次元すなわち２Ｄスライス上で実行され得る。別の実施形態では収集は、３次元すなわち３Ｄボリューム上で実行される。

一部の実施形態によれば、Ｒ_１鋭敏化フェーズは、９０度ＲＦ飽和パルスからなる。別の実施形態によればＲ１鋭敏化フェーズは、１８０度ＲＦ反転パルスからなる。一部の実施形態によれば、Ｒ_２鋭敏化フェーズは、９０度ＲＦパルス、１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスからなる。一部の実施形態によれば、Ｒ_２鋭敏化フェーズは、９０度ＲＦパルス、複数の１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスからなる。

一部の実施形態によれば、拡散鋭敏化フェーズは、９０度ＲＦパルス、１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスからなり、１８０度リフォーカス・パルスの両側に傾斜がある（ｓｔｒａｄｄｌｅｄ）。

一部の実施形態によれば、Ｒ_１緩和速度は、Ｒ_１鋭敏化フェーズの後のすべての収集の画像信号強度を使用して推定される。

一部の実施形態によれば、Ｒ_２緩和速度は、Ｒ_２鋭敏化フェーズの前および後の収集の画像信号強度を使用して推定される。

一部の実施形態によれば、収集のために使用されるスキャナのＢ_１場は、Ｒ_１鋭敏化フェーズの前および後の収集の画像信号強度を使用して推定される。

一部の実施形態によれば、ＡＤＣは、Ｒ_２鋭敏化フェーズの前および後の、ならびに、拡散鋭敏化フェーズの前および後の収集の画像信号強度を使用して推定される。

本発明は、本明細書で説明するような方法を実行するように構成される、コンピュータ化されたイメージング・システムにも及ぶものであり、コンピュータにより実行されたときコンピュータに本明細書で説明するような方法を実行させるコンピュータ・プログラム命令／ソフトウェア・セグメントを記憶したデジタル記憶媒体にも及ぶ。

本明細書で説明する方法の利点は、とりわけ、患者の物理的特性が、非常に短い時間内に単一のシーケンスによって絶対スケール上で測定され得ることである。

次に本発明を、非限定的な例によって、および添付の図面を参照して、より詳細に説明する。

ＭＲシステムの概略図である。 Ｒ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、および単一の収集を伴うＭＲシーケンスの概略図であり、５つのイメージングボリュームが並列で得られる。 ２つの異なるＲ_２鋭敏化フェーズ（ａおよびｂ）および拡散鋭敏化フェーズ（ｃ）の概略図である。 Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣなどの物理的特性を推定するときに実行される一部のステップを示すフローチャートである。 Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣなどの物理的特性を推定するときに実行される一部のステップを示すフローチャートである。

以下に記述される特定の詳細は、説明を目的し、限定を目的とせずに、個別のアーキテクチャ、インターフェース、技法などを明らかにする。しかしながら、説明する技術が、これらの特定の詳細から逸脱する他の実施形態で実践され得ることが、当業者には明らかとなろう。すなわち当業者であれば、説明する技術の原理を実施する様々な構成を考案することが、たとえそれらの構成が本明細書で明示的に説明されなくても、または示されなくても可能になろう。一部の実例では、周知のデバイス、回路、および方法の詳細な説明は、不必要な詳細によって本発明の説明を不明瞭にしないように省略される。原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの具体例を詳述する本明細書のすべての記載は、それらの構造的均等物および機能的均等物の両方を網羅することが意図されている。加えて、そのような均等物が、現在知られている均等物および将来開発される均等物の両方、すなわち、構造に関係なく同じ機能を実行する、開発される任意の要素を含むことが意図されている。

したがって例えば、本明細書のブロック図は、技術の原理を実施する図の回路網の概念図を表すことは、当業者なら十分理解されよう。同様に、説明する様々なプロセスは、コンピュータ可読媒体の形で実質的に表され得るものであり、コンピュータまたはプロセッサにより実行され得ることが十分理解されよう。

機能性を含む様々な要素の機能は、専用ハードウェア、および、ソフトウェアを実行可能なハードウェアの使用によって提供され得る。コンピュータ・プロセッサが使用されるとき、機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、または、一部が共有もしくは分散され得る複数の個々のプロセッサにより提供され得る。さらに本明細書で説明するようなコントローラは、限定はしないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ＡＳＩＣハードウェア、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、および／または他の記憶媒体を含み得る。

図１では、ＭＲＩシステム１００のセットアップの全体図が図示されている。システム１００はＭＲスキャナ１０１を備える。ＭＲスキャナは、生きた目的物をスキャンすることによってＭＲＩデータを生成するように動作可能である。ＭＲスキャナは、スキャナ１０１により生成されるデータを処理するためのコンピュータ１０３にさらに接続される。コンピュータは、メモリと、データおよび情報を受信および出力するための、いくつかの入力および出力のポートとに結合される中央プロセッサ・ユニットを備える。コンピュータ１０３は、入力デバイス１０５により全体的に表される１つまたはいくつかの入力デバイスから入力コマンドを受信する。入力デバイスは、コンピュータ・マウス、キーボード、トラック・ボール、または任意の他の入力デバイスのうちの、１つまたは多くのものであり得る。コンピュータ１０３は、処理されたスキャナ・データをコントラスト画像として視覚化するためのスクリーン１０７にさらに接続される。特にコンピュータ１０３は、本明細書で説明するような方法を実行するように構成されるコントローラ・ユニット／イメージング回路網を備え得る。

ＭＲＩでは、ＭＲ画像内の信号強度に影響を与える３つの主要な物理的特性がある。すなわち、縦Ｒ_１緩和速度（Ｔ_１緩和時間の逆数）、横Ｒ_２緩和速度（Ｔ_２緩和時間の逆数）、およびプロトン密度ＰＤである。第４の物理的特性である拡散は、大きな双極傾斜の付与により得られ得る。いずれの運動するスピンも、傾斜に起因する位相差を帯びることになり、そのことが信号の損失につながる。ゆえに、高い拡散は高い信号損失に関連する。これらの４つの特性は、定量的ＭＲＩによって絶対スケール上で測定され得る。各々の組織は、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤのその組織自体の特有の組み合わせを有する。例えば、脳内の白質に対する平均値は近似的に（Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ）＝（１．７ｓ^−１、１４ｓ^−１、６４％）であり、灰白質に対しては（１．０ｓ^−１、１２ｓ^−１、８５％）であり、脳脊髄液に対しては（０．２４ｓ^−１、１．５ｓ^−１、１００％）である（例えば、Ｗａｒｎｔｊｅｓら、Ｒａｐｉｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｂｒａｉｎ： Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｌｉｎｉｃａｌ ＵｓａｇｅＭａｇｎ Ｒｅｓｏｎ Ｍｅｄ ２００８；６０：３２０〜３２９を参照）。ＡＤＣに対する典型的な値は、それぞれ０．９、０．８、および４．０ １０^−３ｍｍ／ｓである。測定値のノイズおよびパーシャル・ボリューム効果を含めて、マルチ・パラメトリックＲ_１−Ｒ_２−ＰＤ−ＡＤＣ空間内の領域が、脳組織およびＣＳＦを内包するように指定され得る。これらの値は、例えば筋肉または脂肪とは異なる。

ＭＲ定量化シーケンスの信号強度は、セグメント化されたグラディエント・エコー・シーケンス（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を使用して探索され、複数の画像が並列で収集される。収集は、スポイルド・グラディエント収集（ターボ・フィールド・エコー、ＴＦＥとも呼ばれる）、バランスド定常状態自由歳差運動収集（ｂＳＳＦＰ、バランスド・ターボ・フィールド・エコー、ｂＴＦＥとも呼ばれる）、エコー・プラナー・イメージング収集（ＥＰＩ）、または、ＴＦＥおよびＥＰＩ収集の組み合わせなどの、任意のグラディエント・エコー・タイプであり得る。セグメント化された収集に対しては、収集の一部のみが繰り返し時間ＴＲごとに実行される。完全な収集は、収集が完了するまでＴＲを繰り返すことにより得られる。次いで画像が、別々の画像の小さなセグメントの連続的な測定により並列で収集され得る。

一部の実施形態によれば、複数の撮像ボリュームが並列で収集され、複数の物理的パラメータを同時に測定するために、特定の鋭敏化フェーズおよび遅延時間を差し挟まれる。

１つの実施形態によれば、Ｒ_１の測定に対しては、２つ以上の収集が後に続くＲ_１鋭敏化フェーズが必要とされる。Ｒ_１鋭敏化フェーズは例えば、縦Ｍｚ磁化を０にセットするための９０度ＲＦ飽和パルスからなり得る。代替的な実装形態では、Ｒ１鋭敏化フェーズは、縦Ｍｚ磁化を反転させるための１８０度ＲＦ反転パルスからなり得る。Ｒ_２の測定に対しては、２つの収集が両側にあるＲ_２鋭敏化フェーズが必要とされる。Ｒ_２鋭敏化フェーズは例えば、Ｒ_２緩和とともに縦Ｍｚ磁化を鋭敏化させるための、９０度ＲＦパルス、１つまたは複数の１８０度ＲＦリフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスからなり得る。ＡＤＣに対しては、２つの収集が両側にある拡散鋭敏化フェーズが必要とされる。拡散鋭敏化フェーズはＲ_２鋭敏化フェーズと同様であり、１８０度リフォーカス・パルスの両側に傾斜がある。特にリフォーカス・パルスの両側には、傾斜（０次）のもとにある領域がスピンの（有意な）位相変化を引き起こすように、大きな傾斜があり得る。

Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤの混合測定のための例示的な方法が、図２に例示されている。５つの収集が、それらをセグメントに分割することにより並列で実行され、各々のセグメントは、図４ａの例示される核部分を通って走る。核部分は、収集が完了するまで各々のセグメントに対して繰り返される。図２の例示的な実施形態による核部分は第１の収集Ａｃｑ１からなり、その第１の収集の後にＲ_２鋭敏化フェーズＰ_Ｒ２が付与され、第２の収集Ａｃｑ２およびＲ_１鋭敏化フェーズＰ_Ｒ１が後に続く。最後に、遅延時間を伴う第３の収集が実行される。後の方の収集は、例では３回繰り返され得る（Ａｃｑ３ａ、Ａｃｑ３ｂ、およびＡｃｑ３ｃ）。

収集が磁化に影響を与えないと仮定すると、Ｒ_１およびＰＤは、Ｒ_１鋭敏化フェーズＰ_Ｒ１の後の信号強度、例では４つの収集Ａｃｑ３ａ、Ａｃｑ３ｂ、Ａｃｑ３ｃ、およびＡｃｑ１を使用して探り当てられ得るものであり、各々の収集ｉの磁化Ｍ_ｉは、次式のように、Ｐ_Ｒ１の後の遅延時間ｔ_ｉとともに増大する。

プロトン密度ＰＤはＭ_０に比例する。２つの変数があるので、２つの異なる遅延時間ｔ_ｉで少なくとも２つの収集ｉ（すなわち、少なくともＡｃｑ３ａおよびＡｃｑ１）が、Ｐ_Ｒ１の後に収集されなければならない。

ＭＲスキャナは不均質なＢ_１場を有し得るものであり、その場は、Ｒ_１鋭敏化フェーズＰ_Ｒ１の後と前との間の信号強度、例えばＡｃｑ３とＡｃｑ２との間の信号強度の比を使用して測定され得る。
Ｂ_１＝ａｃｏｓ（Ｍ_{ｐｏｓｔ−ＰＲ１}／Ｍ_{ｐｒｅ−ＰＲ１}）

Ｒ_２は、Ｒ_２鋭敏化フェーズＰ_Ｒ２の前と後との信号強度の比、例えばＡｃｑ１とＡｃｑ２との間の信号強度の比を使用して探り当てられ得る。

図３ａおよび３ｂでは、９０度ＲＦパルス、１つまたは複数の１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスを伴う、Ｒ_２鋭敏化フェーズの２つの例が表示されている。時間ΔＴＥは、２つの９０度ＲＦパルス間の時間差に対応する。収集の最小数は、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤ測定が混合され、その測定のために３である（Ａｃｑ１、Ａｃｑ２、およびＡｃｑ３ａ）。

Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣの混合測定に対しては、図４ａに加えて４ｂで例示されるような、より長い核部分が必要とされる。ここでは、図２の例は２回繰り返されなければならず、１つの実例では、図３ｂに略図で示されているようなＲ_２鋭敏化フェーズＰ_Ｒ２が使用され、１つの実例ではＰ_Ｒ２が、図３ｃに略図で示されているような拡散鋭敏化フェーズＰ_ｄｉｆｆに置換される。拡散に起因する減衰速度ＡＤＣは、次式のように算出され得る。

Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣ測定が混合され、その測定のために、収集の最小数は６である（Ａｃｑ１、Ａｃｑ２、Ａｃｑ３ａ、Ａｃｑ４、Ａｃｑ５、およびＡｃｑ６ａ）。空間内のすべての３つの方向を拡散に関して探索しなければならない場合、図２での例を４回繰り返さなければならない。その事例では１つのＰ_Ｒ２が付与され、拡散傾斜を伴う３つのＰ_ｄｉｆｆが、３つの異なる方向ｘ、ｙ、およびｚで付与され、ゆえに収集の最小数は１２である。

収集が磁化に影響を与える場合、ＴＲの間の磁化変化は数値的に算出され得るものであり、各々の磁化Ｍ_ｎ＋１は、時間ステップΔｔでの前の磁化Ｍ_ｎから導出され得る。ＲＦパルスがないときには、この磁化Ｍ_ｎ＋１は次式となる。
Ｍ_ｎ＋１＝Ｍ_０−（Ｍ_０−Ｍ_ｎ）ｅｘｐ（−Ｒ_１Δｔ）

フリップ角αを伴うＲＦ収集パルスがあるときには、この磁化Ｍ_ｎ＋１は次式となる。

ただしＲ_１ ^＊は実際の観測されるＲ_１であり、Ｍ_０ ^＊は実際の観測されるＭ_０である。

図２および３と連関して説明したステップのすべては、例えば、ただし次のことに限定されないが、デジタル記憶媒体上のコンピュータにロードされる、適したソフトウェア・プログラムを実行すること、および、コンピュータに上記のステップを実行させることにより、コンピュータで実装され得る。方法はさらに、例えばルックアップ・テーブルの形式で、異なるモデルおよびメモリと組み合わせた、適した画像回路網およびコントローラを備える、適したハードウェアを使用して実装され得る。

図４ａにおいて、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤに対する測定量を生成するときに実行される一部の例示的なステップを示すフローチャートである。最初にステップ４０１で、第１の収集が実行される。次にステップ４０３で、Ｒ_２鋭敏化フェーズが実行される。次いでステップ４０５で、第２の収集が実行される。次にステップ４０７で、Ｒ_１鋭敏化フェーズが実行される。次いでステップ４０９で、待機時間がある。次いでステップ４１１で、第３の収集が実行される。次いでステップ４１３で、待機時間がある。最後にステップ４１５で、測定量Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤが３つの収集に基づいて生成される。

図４ａでの例示的な実施形態では、順序は重要であるが、項目はループされ、そのため、どの項目が開始するかは問題ではない。Ｒ_１、Ｒ_２、およびＰＤに対する入力データ（ｉｎｄａｔａ）から、Ｒ_２が、第１の収集および第２の収集から算出される。Ｒ_１およびＰＤは、第１の収集および第３の収集から算出される。図４ａで指し示される随意のステップでは、第３の収集が、Ｒ_１およびＰＤのより確固たる算出のために１回または複数回繰り返される。

下記では、擬似コード例を、いくつかのセグメントに対するＲ_１、Ｒ_２、およびＰＤ測定量の同時生成のために使用され得るシーケンスに対して与える。
For segment = 1 until numberOfSegments （セグメント＝１として[セグメントの数]に達するまで）{
Perform acquisition 1（収集１を実行する）
Perform R₂ sensitizing phase（Ｒ_２鋭敏化フェーズを実行する）
Perform acquisition 2（収集２を実行する）
Perform R₁ sensitizing phase（Ｒ_１鋭敏化フェーズを実行する）
Wait delay time （遅延時間を待機する）
Perform acquisition 3 （収集３を実行する）
Wait delay time （遅延時間を待機する）
If needed then repeat acquisition 3 and delay time（必要であれば収集３および遅延時間を繰り返す）
}

代替的な実施形態では、図４ａのステップが、混合されたＲ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣの測定結果を生成するために若干の追加的なステップにより補足される。そのような追加的なステップが、図４ｂで示されている。最初に図４ａのステップが、ステップ４１３を含めてそのステップまで実行される。ステップ４１３の後で、図４ｂに示す以下のステップが実行され得る。ステップ４１７で、第４の収集が実行される。次にステップ４１９で、拡散鋭敏化フェーズが実行される。次いでステップ４２１で、第５の収集が実行される。次にステップ４２３で、Ｒ_１鋭敏化フェーズが実行される。次いでステップ４２５で、待機時間がある。次いでステップ４２７で、第６の収集が実行される。次いでステップ４２９で、待機時間がある。最後にステップ４３１で、測定量Ｒ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣが、６つの収集に基づいて生成される。一部の実施形態によれば、Ｒ_２は、第１および第２の収集から算出され、Ｒ_１およびＰＤは、第１、第３、第４、および第６の収集を使用して算出される。代替的な実施形態では、収集３および／または６は、図４ａおよび４ｂで指し示されるように、Ｒ_１およびＰＤのより確固たる算出のために繰り返される。ＡＤＣは、第１、第２、第４、および第５の収集を使用して算出され得る。

下記では、擬似コード例を、いくつかのセグメントに対するＲ_１、Ｒ_２、ＰＤ、およびＡＤＣ測定量の同時生成のために使用され得るシーケンスに対して与える。
For segment = 1 until numberOfSegments （セグメント＝１として[セグメントの数]に達するまで）{
Perform acquisition 1 （収集１を実行する）
Perform R₂ sensitizing phase （Ｒ_２鋭敏化フェーズを実行する）
Perform acquisition 2 （収集２を実行する）
Perform R₁ sensitizing phase （Ｒ_１鋭敏化フェーズを実行する）
Wait delay time （遅延時間を待機する）
Perform acquisition 3 （収集３を実行する）
Wait delay time （遅延時間を待機する）
If needed then repeat acquisition 3 and delay time （必要であれば収集３および遅延時間を繰り返す）
Perform acquisition 4 （収集４を実行する）
Perform diffusion sensitizing phase （拡散鋭敏化フェーズを実行する）
Perform acquisition 5 （収集５を実行する）
Perform R₁ sensitizing phase （Ｒ_１鋭敏化フェーズを実行する）
Wait delay time （遅延時間を待機する）
Perform acquisition 6 （収集６を実行する）
Wait delay time （遅延時間を待機する）
If needed then repeat acquisition 6 and delay time （必要であれば収集６および遅延時間を繰り返す）
}

本明細書で説明したような方法およびデバイスを使用することで、ＭＲＩスキャニングを改善することが可能である。特に患者の物理的特性が、非常に短い時間内に単一のシーケンスによって絶対スケール上で測定され得る。

Claims (21)

1. 単一のグラディエント・エコー収集タイプを使用して、複数の物理的パラメータを同時に推定する磁気共鳴イメージング方法であって、
   少なくとも３つの並列のセグメント化されたグラディエント・エコー収集を得るステップ（４０１、４０５、４１１）と、
   前記セグメント化されたグラディエント・エコー収集に、Ｒ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、および遅延時間を差し挟むステップ（４０３、４０７、４０９）と、
   Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、ならびにプロトン密度ＰＤに対する測定量を、前記少なくとも３つの収集から生成するステップ（４１５）と
   を含む、磁気共鳴イメージング方法。
2. 前記少なくとも３つの収集が２回実行され、少なくとも６つの収集が結果として生じ、前記収集には、少なくとも２つのＲ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、拡散鋭敏化フェーズ、および遅延時間が差し挟まれ、Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、ＰＤ、ならびに見かけの拡散係数ＡＤＣに対する測定量が、前記少なくとも６つの収集から生成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記収集が、スポイルド・グラディエント収集である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記収集が、バランスド定常状態自由歳差運動収集すなわちｂＳＳＦＰである、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記収集が、エコー・プラナー・イメージング収集すなわちＥＰＩである、請求項１または２に記載の方法。
6. 前記収集が、２次元すなわち２Ｄスライス上で実行される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記収集が、３次元すなわち３Ｄボリューム上で実行される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
8. 前記Ｒ_１鋭敏化フェーズが、９０度ＲＦ飽和パルスを含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 前記Ｒ_１鋭敏化フェーズが、１８０度ＲＦ反転パルスを含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
10. 前記Ｒ_２鋭敏化フェーズが、９０度ＲＦパルス、１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスを含む、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 前記Ｒ_２鋭敏化フェーズが、９０度ＲＦパルス、複数の１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスを含む、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
12. 前記拡散鋭敏化フェーズが、９０度ＲＦパルス、１８０度リフォーカス・パルス、および−９０度ＲＦパルスを含み、
    前記１８０度リフォーカス・パルスの両側に傾斜がある、
    請求項２から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記Ｒ_１緩和速度が、前記Ｒ_１鋭敏化フェーズの後のすべての収集の画像信号強度を使用して推定される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記Ｒ_２緩和速度が、前記Ｒ_２鋭敏化フェーズの前および後の収集の画像信号強度を使用して推定される、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記収集を得るためのスキャナのＢ_１場が、前記Ｒ_１鋭敏化フェーズの前および後の前記収集の画像信号強度を使用して推定される、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記ＡＤＣが、前記Ｒ_２鋭敏化フェーズの前および後の、ならびに、前記拡散鋭敏化フェーズの前および後の前記収集の画像信号強度を使用して推定される、請求項２から１５のいずれかに記載の方法。
17. 単一のグラディエント・エコー収集タイプを使用して、複数の物理的パラメータを同時に推定するための磁気共鳴イメージング・デバイス（１００）であって、
    少なくとも３つの並列のセグメント化されたグラディエント・エコー収集を取得し、
    前記セグメント化されたグラディエント・エコー収集に、Ｒ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、および遅延時間を差し挟む
    ように構成される、磁気共鳴イメージング・デバイス（１００）。
18. Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、ならびにプロトン密度（ＰＤ）に対する測定量を、前記少なくとも３つの収集から生成するようにさらに構成される、請求項１７に記載のデバイス。
19. 前記少なくとも３つの収集を２回実行し、少なくとも６つの収集が結果として生じるように、ならびに、前記収集に、少なくとも２つのＲ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、拡散鋭敏化フェーズ、および遅延時間を差し挟むように構成される、請求項１７または１８に記載のデバイス。
20. Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、ＰＤ、ならびに見かけの拡散係数ＡＤＣに対する測定量を、前記少なくとも６つの収集から生成するようにさらに構成される、請求項１９に記載のデバイス。
21. コンピュータにより実行されたとき前記コンピュータに、
    少なくとも３つの並列のセグメント化されたグラディエント・エコー収集を取得させ、
    前記セグメント化されたグラディエント・エコー収集に、Ｒ_１鋭敏化フェーズ、Ｒ_２鋭敏化フェーズ、および遅延時間を差し挟ませ、
    Ｒ_１およびＲ_２の緩和速度、ならびにプロトン密度ＰＤに対する測定量を、前記少なくとも３つの収集から生成させる
    コンピュータ・プログラム命令を記憶した非一時的デジタル記憶媒体。

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