JP2021520951A - 磁化の反転状態の評価を伴う動脈スピンラベリング法 - Google Patents
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Abstract
Description
・被検体のMR信号を収集するよう構成されたMR信号収集ユニット、
但し、該MR信号収集ユニットは、
・被検体内の血液の磁化を配向させる(方向付ける)主磁界(主磁場)を生成し、
・a)血流に関し撮像されるべき部分の上流側に位置する第1領域において磁化を反転する第1反転RF(無線周波数)パルス(複数)が生成される反転状態、及び、b)該第1領域において磁化を反転させない第1非反転RFパルス(複数)が生成される非反転状態において作動され、ここに、該第1反転RFパルス(複数)及び該第1非反転RFパルス(複数)は、該第1領域から該撮像されるべき部分へ流れる反転磁化を有する反転血液ボーラス及び非反転磁化を有する非反転血液ボーラスの所定のシーケンス(複数)が生成されるよう、生成され、該第1反転無線周波数パルス(複数)による磁化への影響によって生じる第1反転磁気共鳴信号(複数)が収集され及び/又は該第1非反転無線周波数パルス(複数)による磁化への影響によって生じる第1非反転磁気共鳴信号(複数)が収集され、そして
・反転血液ボーラス及び非反転血液ボーラスの前記シーケンス(複数)が前記第1領域から前記撮像されるべき部分へ流された後、該撮像されるべき部分において撮像MR信号を収集する
よう、構成されており、
・収集された前記撮像MR信号(複数)及び前記所定のシーケンス(複数)に基づき、前記撮像されるべき部分のMR画像を生成するよう構成された画像生成ユニット、及び、
・収集された前記第1反転MR信号(複数)及び/又は収集された前記第1非反転MR信号に基づき、前記第1領域における磁化の反転を評価することにより評価結果を生成するよう構成された評価ユニット
を含む。
(1つの)第1非反転磁気共鳴信号を収集するために、1つの信号リードアウトが2つの第1非反転無線周波数パルスの間に時間的に配される。かくして、既述のように、第1反転磁気共鳴信号及び第1非反転磁気共鳴信号の収集は、第1反転無線周波数パルス(複数)の生成間及び第1非反転無線周波数パルス(複数)の生成の間で、夫々実行される。
・MR信号収集ユニットを用いて、被検体の内部の血液の磁化を配向させる主磁界を生成すること、
・a)血流に関し撮像されるべき部分の上流側に位置する第1領域において磁化を反転する第1反転RFパルスが生成される反転状態、及び、b)第1領域において磁化を反転させない第1非反転RFパルスが生成される非反転状態において、MR信号収集ユニットを作動すること、ここに、第1反転RFパルス及び第1非反転RFパルスは、第1領域から撮像されるべき部分へ流れる反転磁化を有する反転血液ボーラス及び非反転磁化を有する非反転血液ボーラスの所定のシーケンスが生成されるよう、生成され、第1反転RFパルスによる磁化への影響によって生じる第1反転磁気共鳴信号が収集され及び/又は第1非反転無線周波数パルスによる磁化への影響によって生じる第1非反転磁気共鳴信号が収集されること、
・収集された第1反転MR信号及び/又は収集された[第1]非反転MR信号に基づき、第1領域における磁化の反転を評価ユニットによって評価することにより評価結果を生成すること、
・反転血液ボーラス及び非反転血液ボーラスのシーケンスが第1領域から撮像されるべき部分へ流された後、MR信号収集ユニットによって、撮像されるべき部分において撮像MR信号を収集すること、
・収集された撮像MR信号及び所定のシーケンスに基づき、画像生成ユニットによって、撮像されるべき部分のMR画像を生成すること
を含む。
ここに、λは脳/血液分配係数(単位はml/g)、SIcontrol及びSIlabelは夫々コントロール画像及びラベル画像における時間平均信号強度、T1,bloodは血液の縦緩和(縦方向緩和)時間(単位は秒)、αはラベリング効率、SIPDはプロトン密度強調画像の信号強度、Tはラベル期間(時間)である。ラベリング後遅延時間PLDはラベリングの終了と画像収集の間に経過する時間である。係数6000は単位をml/g/sからml/(100g)/minに変換するものであるが、これは生理学の文献においては一般的なものである。かくして、ラベリング効率を知ることによって、各ボクセルにおける灌流を決定することができ、従って、質が改善された灌流画像を生成することができる。
Δρ = γ・Gave・(z2-z1)・TRpCASL
を生成する。ここで、γは磁気回転比を表す。
α = (SIcontrol - SIlabel) / (2・SIcontrol)
として計算される。ここで、SIcontrol とSIlabel は夫々非反転合成信号及び反転合成信号である。また、SIcontrol は熱的平衡状態における縦磁化を、即ち血液磁化に対するASLパルスの効果(作用)がないことを表すことが想定されている。
M(t)=M0・(1−exp(−t/T1))
としてモデル化することができる。
Claims (17)
- 被検体の一部分の磁気共鳴画像を生成するための磁気共鳴撮像システムであって、該磁気共鳴撮像システムは、
・被検体(103)の磁気共鳴信号を収集するよう構成された磁気共鳴信号収集ユニット(101)、
但し、該磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、
・被検体(103)内の血液の磁化を配向させる主磁界を生成し、
・a)血流に関し撮像されるべき部分(102)の上流側に位置する第1領域(200)において磁化を反転する第1反転無線周波数パルスが生成される反転状態、及び、b)該第1領域(200)において磁化を反転させない第1非反転無線周波数パルスが生成される非反転状態において作動され、ここに、該第1反転無線周波数パルス及び該第1非反転無線周波数パルスは、該第1領域(200)から該撮像されるべき部分(102)へ流れる反転磁化を有する反転血液ボーラス及び非反転磁化を有する非反転血液ボーラスの所定のシーケンスが生成されるよう、生成され、該第1反転無線周波数パルスによる磁化への影響によって生じる第1反転磁気共鳴信号が収集され及び/又は該第1非反転無線周波数パルスによる磁化への影響によって生じる第1非反転磁気共鳴信号が収集され、そして
・反転血液ボーラス及び非反転血液ボーラスの前記シーケンスが前記第1領域(200)から前記撮像されるべき部分(102)へ流された後、該撮像されるべき部分(102)において撮像磁気共鳴信号を収集する
よう、構成されており、
・収集された前記撮像磁気共鳴信号及び前記所定のシーケンスに基づき、前記撮像されるべき部分の磁気共鳴画像を生成するよう構成された画像生成ユニット(106)、及び、
・収集された前記第1反転磁気共鳴信号及び/又は収集された前記第1非反転磁気共鳴信号に基づき、前記第1領域における磁化の反転を評価することにより評価結果を生成するよう構成された評価ユニット(108)
を含む、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記画像生成ユニット(106)は、前記磁気共鳴画像を生成するために前記評価結果を更に考慮するよう適合化されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1又は2に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記評価ユニット(108)は、前記評価結果として反転効率を決定するよう構成されていること、但し、該反転効率は、前記第1領域(200)における前記非反転磁化に対する前記反転磁化の比を示すこと
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜3の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、複数の前記第1反転無線周波数パルスが同じ位相を有しかつ複数の前記第1非反転無線周波数パルスの位相が非反転無線周波数パルスから非反転無線周波数パルスへ180°だけ変化するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項4に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニットは、被検体(103)内の血流に関し前記第1領域(200)の下流側に位置する第2領域(201)における磁化を示す第2磁気共鳴信号を、前記第2領域(201)における磁化に影響を及ぼす第2無線周波数パルスを生成することによって及び該第2無線周波数パルスによる磁化に対する影響により生じる第2磁気共鳴信号を収集することによって、収集するよう構成されており、
前記評価ユニットは、前記第1磁気共鳴信号及び前記第2磁気共鳴信号に基づいて前記評価結果を生成するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項5に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、前記第1領域と前記第2領域との間の距離が、反復時間(TR期間)当たり90°の前記第1磁気共鳴信号の付加的位相シフトをもたらすよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項6に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニットは、複数の前記第2無線周波数パルスが同じ位相を有するか又は時間的に隣り合う第2無線周波数パルスが180°の位相シフトを有するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項7に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記評価ユニット(108)は、1つおきのTR期間からの前記第1反転磁気共鳴信号と前記第2磁気共鳴信号を加え合わせ、それによって、反転合成信号を生成すると共に、1つおきのTR期間からの前記第1非反転磁気共鳴信号と前記第2磁気共鳴信号を加え合わせ、それによって、非反転合成信号を生成するよう、そして、これらの合成信号に基づいて前記評価結果を生成するよう、適合化されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項3及び8に記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記評価ユニット(108)は、
a)各反転合成信号を、被検体(103)の組織によって生じる組織磁気共鳴信号と反転された磁化によって生じる反転血液磁気共鳴信号の合成としてモデル化する反転モデルを提供するよう、但し、該血液磁気共鳴信号は、前記反転効率と、前記非反転磁化を配向させる生成された前記磁界に依存する最大可能反転磁化との積に依存し、
b)各非反転合成信号を、被検体の組織によって生じる前記組織磁気共鳴信号と非反転磁化によって生じる非反転血液磁気共鳴信号の合成としてモデル化する非反転モデルを提供するよう、但し、該非反転血液磁気共鳴信号は該非反転磁化を配向させる生成された前記磁界に依存する前記最大可能非反転磁化に依存し、
c)前記反転効率を、i)前記非反転合成信号及び前記反転合成信号とii)前記反転モデル及び前記非反転モデルから得られる対応するモデル化信号との間の偏差が減少される、とりわけ最小化されるように、決定するよう、
構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜9の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記評価ユニット(108)は、前記反転効率を繰り返し決定するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜10の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、前記第1磁気共鳴信号を収集する空間分解能を増大するために空間エンコード勾配を使用するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜11の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、前記第1磁気共鳴信号を収集するためにフロー補償又はフローエンコーディングを使用するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜12の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記評価ユニット(108)は、磁化を反転する質が増大されるように前記磁気共鳴信号の収集を補正するよう適合化されている前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)に前記評価結果を提供するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜13の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、前記第1反転磁気共鳴信号と前記第1非反転磁気共鳴信号の収集のために、隣り合う第1磁気共鳴パルス間の完全なギャップを使用するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 請求項1〜14の何れかに記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、
前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)は、被検体の血流に関し前記第1領域(200)の上流側に位置する第3領域における磁化を示す第3磁気共鳴信号を、該第3領域における磁化に影響を及ぼすために第3無線周波数パルスを生成することによって及び該第3無線周波数パルスによる磁化に対する影響により生じる磁気共鳴信号を収集することによって、収集するよう、構成されており、
前記評価ユニット(108)は、収集された前記第1磁気共鳴信号、収集された前記第2磁気共鳴信号及び収集された前記第3磁気共鳴信号に基づいて、前記評価結果を生成するよう、構成されていること
を特徴とする、磁気共鳴撮像システム。 - 被検体の一部分の磁気共鳴画像を生成するための磁気共鳴撮像方法であって、
該磁気共鳴撮像方法は、
・磁気共鳴信号収集ユニット(101)を用いて、被検体(103)の内部の血液の磁化を配向させる主磁界を生成すること、
・a)血流に関し撮像されるべき部分(102)の上流側に位置する第1領域(200)において磁化を反転する第1反転無線周波数パルスが生成される反転状態、及び、b)該第1領域(200)において磁化を反転させない第1非反転無線周波数パルスが生成される非反転状態において、前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)を作動すること、ここに、該第1反転無線周波数パルス及び該第1非反転無線周波数パルスは、該第1領域(200)から該撮像されるべき部分(102)へ流れる反転磁化を有する反転血液ボーラス及び非反転磁化を有する非反転血液ボーラスの所定のシーケンスが生成されるよう、生成され、該第1反転無線周波数パルスによる磁化への影響によって生じる第1反転磁気共鳴信号が収集され及び/又は該第1非反転無線周波数パルスによる磁化への影響によって生じる第1非反転磁気共鳴信号が収集されること、
・収集された前記第1反転磁気共鳴信号及び/又は収集された前記第1非反転磁気共鳴信号に基づき、前記第1領域における磁化の反転を評価ユニット(108)によって評価することにより評価結果を生成すること、
・反転血液ボーラス及び非反転血液ボーラスの前記シーケンスが前記第1領域(200)から前記撮像されるべき部分(102)へ流された後、前記磁気共鳴信号収集ユニット(101)によって、該撮像されるべき部分(102)において撮像磁気共鳴信号を収集すること、
・収集された前記撮像磁気共鳴信号及び前記所定のシーケンスに基づき、画像生成ユニット(106)によって、前記撮像されるべき部分の磁気共鳴画像を生成すること
を含むこと、
を特徴とする磁気共鳴撮像方法。 - 請求項1に記載の磁気共鳴撮像システムに請求項16に記載の磁気共鳴撮像方法の各工程を実行させるプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムは該磁気共鳴撮像システムを制御するコンピュータで実行されること
を特徴とするコンピュータプログラム。
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