JP2023117380A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脳脊髄液や硬膜リンパ液を含む体液の灌流の振る舞いを、非造影で、かつ、リアルタイムで観測できるようにする。【解決手段】一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、被検体にＲＦパルスを照射するＷＢコイルとを備えるスキャナと、処理回路と、を備る。処理回路は、前記スキャナに、前記被検体の老廃物の除去を担う体液であって、Neurofluidを含む体液の灌流経路を含む組織を第１の撮像法で撮像させ、前記第１の撮像法による撮像によって収集された第１のデータから、前記組織の解剖学的画像を生成し、前記スキャナに、前記体液の灌流の振る舞いを、非造影の灌流撮像法を用いた第２の撮像法で、リアルタイムで撮像させ、前記第２の撮像法による撮像によって収集された第２のデータから、前記体液の灌流の振る舞いを示す灌流画像を生成し、前記解剖学的画像と前記灌流画像とを合成して、融合画像を生成する。【選択図】 図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

近年、抹消臓器において組織液を吸収し、老廃物などを除去する機能を有するリンパ系に相当するグリンファティック（Glymphatic system）が中枢神経系において存在し、脳脊髄液（CSF: cerebrospinal fluid）や脳組織間液（ISF: interstitial fluid）がリンパ液の代用として働いているのではないかと考えられるようになってきた。

これまで、脳脊髄液や脳組織間液は脳室内の脈絡叢で生産され、脳室内からくも膜下腔（SAS: subarachnoid space）に流出し、最終的に、上矢状静脈洞（SSS: superior sagittal sinus）にあるくも膜顆粒（AG: arachnoid granulation）にて吸収され、静脈系に入ると考えられてきた。

これに対して、ガドリニウム系の造影剤（トレーサとも呼ばれる）を用いたＭＲＩ画像の解析に基づく近年の研究では、上矢状静脈洞の溝の側壁に沿うようにして存在する傍矢状洞硬膜（PSD: parasagittal dura）内の硬膜リンパ管（dural lymphatic vessels 又は meningeal lymphatic vessels）を流れる硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）が、脳の老廃物の運搬役であるとの示唆が示されている。なお、脳脊髄液や脳組織間液、或いは、硬膜リンパ液などの脳神経系の周囲にある液体は、Neurofluidと呼ばれている。

脳脊髄液や硬膜リンパ液などの体液による老廃物除去機能（clearance）は、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋委縮性側索硬化症（ALS: amyotrophic lateral sclerosis）等の神経変形性疾患（neurodegenerative disease）に対して極めて重要な結果をもたらすことが知られている。このため、脳脊髄液や硬膜リンパ液などの体液の脳内の灌流のメカニズムをより詳細に解明することは、人の脳や組織の健康にとって非常に重要である。

上述したように、従来は、ガドリニウム系のトレーサ（即ち造影剤）を、脊髄から髄腔内投与（intrathecal injection）し、脳内おけるトレーサをＭＲ撮像することによって、脳内における硬膜リンパ液の灌流の振る舞いを観察していた。

トレーサが脊髄から頭頂部の上矢状静脈洞の近傍まで到達するのには数時間程度の時間を要する。また、脳内に滞留したトレーサが、代謝によって消失するまでの時間も、１２時間、２４時間、４８時間といった長い時間を要する。

このため、被験者は、脊髄からのトレーサ注入といった侵襲的な行為による負担に加えて、トレーサの信号強度の変化を観察するために、ＭＲＩ装置による撮像を、例えば、１２時間毎に繰り返さなければならないといった負担も受けることになる。

一方、トレーサを用いた従来の手法は、脳脊髄液や硬膜リンパ液の灌流を直接観測するものではなく、トレーサを介して脳脊髄液や硬膜リンパ液の灌流を間接的に観測するものである。トレーサは人体にとって異物であり、人体は異物を排除しようとする。このため、トレーサを介した脳脊髄液や硬膜リンパ液の間接的な観察では、異物の混入のない自然な（natural）な状態での、脳脊髄液や硬膜リンパ液の灌流の振る舞いが必ずしも観測されていない。言い換えると、従来のトレーサを用いた手法は、外因性の観察であるため、内因性の自然な観察ではない。

また、上述したように、トレーサを用いた従来の撮像では、トレーサからの信号強度を１２時間、２４時間、４８時間といった長時間のスパンで観察することになる。このため、従来の手法は、脳脊髄液や硬膜リンパ液の灌流の振る舞いをリアルタイムで観察しているとは言い難い。

米国特許第９,５４５,２０６号明細書

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、脳脊髄液や硬膜リンパ液を含む体液の灌流の振る舞いを、非造影で、かつ、リアルタイムで観測できるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限らない。後述する各実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、被検体にＲＦパルスを照射するＷＢ（Whole Body）コイルとを備えるスキャナと、処理回路と、を備える。処理回路は、前記スキャナに、前記被検体の老廃物の除去を担う体液であって、Neurofluidを含む体液の灌流経路を含む組織を第１の撮像法で撮像させ、前記第１の撮像法による撮像によって収集された第１のデータから、前記組織の解剖学的画像を生成し、前記スキャナに、前記体液の灌流の振る舞いを、非造影の灌流撮像法を用いた第２の撮像法で、リアルタイムで撮像させ、前記第２の撮像法による撮像によって収集された第２のデータから、前記体液の灌流の振る舞いを示す灌流画像を生成し、前記解剖学的画像と前記灌流画像とを合成して融合画像を生成する。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成例を示す構成図。 第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置のブロック図。 第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の動作例を示すフローチャート。 （ａ）－（ｃ）は、磁気共鳴イメージング装置で生成される典型的な解剖学的画像の例を示す図。 （ａ）はタグオンパルスシーケンスの一例を示す図、（ｂ）はタグオフパルスシーケンスの一例を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、タグオンパルスシーケンスにおける、タグ領域と撮像領域とを模式的に示す図。 （ａ）はタグオフ画像、（ｂ）はタグオン画像、（ｃ）は灌流画像をそれぞれ模式的に示す図。 図３のステップＳＴ１００からステップＳＴ１０７までの全体の処理の概念を示す説明図。 （ａ）－（ｄ）は、複数の異なる遅延時間ＴＩを設定して、異なる遅延時間ＴＩ毎にタグオンデータを収集するタグオンパルスシーケンスの例を示す図。 複数の遅延時間ＴＩに対するいくつかの模式的な融合画像の拡大図を例示する図。 （ａ）－（ｃ）は、第１の実施形態の第１の変形例を説明する図。 （ａ）－（ｃ）は、第１の実施形態の第２の変形例を説明する図。 第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置のブロック図。 第２の実施形態で行われる解析処理の一例を説明する概念図。 灌流画像から硬膜リンパ液（または、硬膜内血管のPerivascular SpaceのNeurofluid）の流速を算出する例を模式的に示した図。 Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法を用いて２次元の灌流画像等を生成するパルスシーケンスの例を示す図。 Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法を用いて２次元の灌流画像等を生成するパルスシーケンスの例を示す図。 Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法を用いて３次元の灌流画像等を生成するパルスシーケンスの例を示す図。 （a）は同期信号からタグパルスまでの時間をdelay timeとして規定し、このdelay timeを一定にしてタグオンデータを収集するパルスシーケンスを例示する図（図１６のパルスシーケンスの上段と同じ図）、（ｂ）は、同期信号からタグオンデータの収集開始までの時間をdelay timeとして規定し、このdelay timeを一定にしてタグオンデータを収集するパルスシーケンスを例示する図。 遅延時間ＴＩを、隣接する２つの同期信号の間隔よりも長く設定する場合における時相一定パルスシーケンスを例示する図。 （ａ）は、非同期撮像で収集したデータから算出した生データと灌流曲線を示す図、（ｂ）は、ＰＰＧ同期撮像で収集したデータから算出した生データと灌流曲線を示す図、（ｃ）は、呼吸同期撮像で収集したデータから算出した生データと灌流曲線を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１を、添付図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００等を備えて構成される。

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＷＢ（Whole Body）コイル１２等を有しており、これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。また、磁気共鳴イメージング装置１は、被検体に近接して配設されるアレイコイル２０を有している。

制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体（例えば、患者）の撮像領域であるボア（即ち、静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。なお、静磁場磁石１０を永久磁石として構成しても良い。

傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。

寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向に移動可能であり、撮像前に天板５１に載った被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮影時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。

ＷＢコイル１２は、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する一方、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。

アレイコイル２０はＲＦコイルであり、被検体から放出される磁気共鳴信号を被検体に近い位置で受信する。アレイコイル２０は、例えば、複数の要素コイルから構成される。アレイコイル２０は、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用など種々のタイプがあるが、図１では胸部用のアレイコイル２０を例示している。

ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＷＢコイル１２にＲＦパルスを送信する。一方、ＲＦ受信器３２は、ＷＢコイル１２やアレイコイル２０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンスコントローラ３４に送る。

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３およびＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。そして、シーケンスコントローラ３４は、スキャンを行ってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、その生データをコンソール４００に送る。

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力Ｉ／Ｆ４３を有するコンピュータとして構成されている。

記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。

入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。

処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）やＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。

これらの各構成品によって、コンソール４００は、磁気共鳴イメージング装置１全体を制御する。具体的には、検査技師等の操作者による、マウスやキーボード等（入力Ｉ／Ｆ４３）の操作によって撮像条件その他の各種情報や指示を受け付ける。そして、処理回路４０は、入力された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ３４にスキャンを実行させる一方、シーケンスコントローラ３４から送信された生データに基づいて画像を再構成する。再構成された画像はディスプレイ４２に表示され、或いは記憶回路４１に保存される。
図２は、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１のブロック図であり、特に、処理回路４０で実現する機能に焦点を当てた機能ブロック図である。

なお、図２では、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４０以外の構成品、即ち、制御キャビネット３００、磁石架台１００及び寝台５００の総称をスキャナ６００として記載している。

図２に示すように、磁気共鳴イメージング装置１の処理回路４０は、撮像条件設定機能Ｆ０１、解剖学的画像生成機能Ｆ０２、タグオン画像生成機能Ｆ０３、タグオフ画像生成機能Ｆ０４、灌流画像生成機能Ｆ０５の、融合画像生成機能Ｆ０６、及び、表示制御機能Ｆ０７の各機能を実現する。

撮像条件設定機能Ｆ０１は、医師や撮像技師などのユーザが、入力Ｉ／Ｆ４３を介して、入力した撮像に関する各種のデータやパラメータに基づいて、スキャナ６００のシーケンスコントローラ３４に対して、各種の撮像条件を設定する。本実施形態では、後述する第１の撮像法や第２の撮像法に関する撮像条件を、シーケンスコントローラ３４に設定する。

シーケンスコントローラ３４は、設定された撮像条件に対応するパルスシーケンスを実行し、磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を収集する。具体的には、第１の撮像法に対応するパルスシーケンスで収集されたＭＲ信号と、第２の撮像法に対応するパルスシーケンスで収集されたＭＲ信号を収集する。

第１の撮像法で収集されたＭＲ信号は、処理回路４０の解剖学的画像生成機能Ｆ０２に送られる。解剖学的画像生成機能Ｆ０２は、第１の撮像法で収集されたＭＲ信号にフーリエ変換処理等の再構成処理を施し、解剖学的画像を生成する。ここで、解剖学的画像とは、被検体の器官や組織の解剖学的な形態が描出された画像のことである。

一方、第２の撮像法で収集されたＭＲ信号は、処理回路４０のタグオン画像生成機能Ｆ０３と、タグオフ画像生成機能Ｆ０４に送られる。第２の撮像法では、タグオンパルスシーケンスと、タグオフパルスシーケンスの２つのパルスシーケンスを用いる。

タグオンパルスシーケンスでは、所定のタグ領域にタグパルスを印加し、タグパルスの印加から所定の遅延時間（delay time）ＴＩだけ遅延させて、所定の撮像領域からタグオンデータを収集する。タグオン画像生成機能Ｆ０３は、タグオンデータを再構成して、タグオン画像を生成する。
タグパルスとは、データ収集用のパルスシーケンスに先立って、所定のタグ領域に印加されるＲＦパルスである。データ収集用のパルスシーケンスの種類は特に問わない。タグパルスの印加によってタグ領域の縦磁化の大きさが変化するため、タグパルスの印加によって、例えば、タグ領域から撮像領域に流れてくる流体を識別化することができる。

なお、撮像対象が流体の場合、タグパルスの印加からデータ収集までの遅延時間ＴＩは、流体が移動する時間に相当する。このため、遅延時間（delay time）ＴＩを、走行時間（traveling time）ＴＩと呼んでもよい。

タグオフパルスシーケンスでは、タグパルスを印加せずに、所定の撮像領域（即ち、タグオンデータの収集領域と同じ領域）からタグオフデータを収集する。タグオフ画像生成機能Ｆ０４は、タグオフデータを再構成して、タグオフ画像を生成する。

灌流画像生成機能Ｆ０５は、タグオン画像とタグオフ画像とを用いて、灌流画像を生成する。融合画像生成機能Ｆ０６は、灌流画像と解剖学的画像とを合成して融合画像を生成する。灌流画像生成機能Ｆ０５及び融合画像生成機能Ｆ０６の詳細な動作は後述する。
生成された融合画像は、表示制御機能Ｆ０７によって、ディスプレイ４２に表示するための表示用画像に加工され、ディスプレイ４２に表示される。

図３は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の動作例を示すフローチャートである。以下、図３のフローチャートと、図４乃至図１２を用いて、磁気共鳴イメージング装置１の動作をより詳しく説明する。

まず、図３のステップＳＴ１００では、第１の撮像法による撮像を実行して第１のデータを収集する。そして、ステップＳＴ１０１では、第１のデータを再構成して、解剖学的画像を生成する。
図４（ａ）は、磁気共鳴イメージング装置１で生成される典型的な解剖学的画像の例を示す図であり、被検体の頭部のコロナル画像である。

前述したように、解剖学的画像は、被検体の器官や組織の解剖学的な形態が描出された画像のことである。実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、被検体の老廃物の除去を担う体液の灌流の振る舞いを、第２の撮像法である非造影の灌流撮像法で撮像し、可視化することを狙っている。第２の撮像法による撮像で生成される灌流画像では、灌流する体液自体は良好に描出されるものの、背景が抑圧された状態で描出されるため、灌流する体液の位置は、必ずしも明瞭に特定できるわけではない。このため、解剖学的画像は、解剖学的画像と灌流画像とを位置合わせして合成することによって、灌流する体液の位置を明瞭に特定するために用いられている。

したがって、解剖学的画像の撮像領域と灌流画像の撮像領域とは概ね一致しているのが好ましい。つまり、第２の撮像法である非造影の灌流撮像法の撮像対象が、被検体の老廃物の除去を担う体液の灌流である場合は、解剖学的画像には、この体液の灌流経路を含む組織を含む領域が描出される。

特に、第２の撮像法である非造影の灌流撮像法の撮像対象が、頭頂部のくも膜下腔（SAS: subarachnoid space）から上矢状静脈洞の壁（wall of the superior sagittal sinus: SSSw）や上矢状静脈洞の壁近傍にある傍矢状洞硬膜（PSD: parasagittal dura）へ流出する、或いは、上矢状静脈洞の壁を介して上矢状静脈洞（SSS）へ流出する硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）、又は、脳脊髄液（CSF）である場合には、解剖学的画像は、図４（ｂ）に示すように、くも膜下腔（SAS）、上矢状静脈洞（SSS）、上矢状静脈洞の壁、及び、前記上矢状静脈洞の壁の近傍にある傍矢状洞硬膜（PSD）が含まれる領域が描出された画像であることが好ましい。

なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す解剖学的画像の頭頂部の拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の頭頂部の拡大図に対応する領域における人体組織の構造を概念的に示す説明図である。

第１の撮像法におけるパルスシーケンスの種類は、特に限定するものではなく、例えば、３Ｄ－ＭＶＯＸ（multi-voxel）や３Ｄ－ＦＡＳＥ（fast asymmetric spin echo）などの３次元のＳＳ（single shot）ＦＳＥ（fast spin echo）のパルスシーケンスを用いることができる。

ただし、上矢状静脈洞（SSS）や上矢状静脈洞の壁の近傍にある傍矢状洞硬膜（PSD）の位置を特定する観点から、これらの組織の近傍にあるくも膜下腔（SAS）内に存在する体液である脳脊髄液（ＣＳＦ）を高信号で（hyperintensely）描出可能なパルスシーケンスが好ましい。

図３に戻り、ステップＳＴ１０２では、第２の撮像法におけるタグオンパルスシーケンスとタグオフシーケンスとを実行して、タグオンデータとタグオフデータとを夫々収集する。タグオンデータとタグオフデータは、ほぼ同時に、又は、実質的に同時に収集される。

図５（ａ）は、タグオンパルスシーケンスの一例を示す図である。タグオンパルスシーケンスは、タグパルスを含むパルスシーケンスである。タグオンパルスシーケンスは、例えば、領域非選択ＩＲパルスに続いて、領域選択ＩＲパルスとしてのタグパルスが印加され、タグパルスから遅延時間ＴＩ（或いは、走行時間ＴＩ）後に、タグオンデータ収集シーケンスが印加される。

一方、図５（ｂ）は、タグオフパルスシーケンスの一例を示す図である。タグオフパルスシーケンスは、背景抑圧などの観点から、タグオンパルスシーケンスと同じ領域非選択ＩＲパルスが印加されるものの、タグパルスを含まないシーケンスである。タグオフデータ収集シーケンスは、タグオンデータ収集シーケンスと同じ遅延時間となるようなタイミングで印加される。
タグオンパルスシーケンスとタグオフパルスシーケンスとを続けて被検体に印加することにより、タグオンデータをタグオフデータとを１回で収集することができる。

図６（ａ）、（ｂ）は、タグオンパルスシーケンスにおける、タグ領域（即ち、タグパルスが印加される領域）と撮像領域（即ち、タグオンデータ収集シーケンスが印加される領域）とを模式的に示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の上部の白四角で囲った領域の拡大図である。

実施形態の灌流撮像法は、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法とＦｌｏｗ－Ｉｎ法とに大別される。Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法は、タグ領域からタグ領域の外部に流出する体液を描出する撮像法であり、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法は、タグ領域外からタグ領域に流入してくる体液を描出する撮像法である。図６（ａ）、（ｂ）に示すタグ領域は、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法に対応するものである。

図６（ｂ）の拡大図に示すように、実施形態のＦｌｏｗ－Ｏｕｔ法では、体液が流出する（flow out）と想定される領域を、注目流出領域（”efflux region of interest”）として設定し、体液が流れる（flow through）領域であって、注目流出領域に近接し、かつ、注目流出領域を含まない領域を、タグ領域として設定する。このようなタグ領域の設定により、灌流画像を、タグ領域から注目流出領域への体液の流出（efflux）が描出されたフローアウト画像（Flow-Out image）として生成することができる。

特に、撮像対象が硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）の場合には、硬膜リンパ液は、硬膜（dura matter）から上矢状静脈洞の壁（SSSw）に流れ、さらに、上矢状静脈洞の壁（SSSw）内のくも膜顆粒（AG）を経由して上矢状静脈洞（SSS）に流出すると想定されている。この場合には、図６（ｂ）の拡大図に示すように、注目流出領域を、上矢状静脈洞（SSS）及び傍矢状洞硬膜（PSD）を含み、くも膜下腔（SAS）をできるだけ含まない領域として設定するのが好ましい。
タグ領域は、例えば、コロナル面の断面が図６（ａ）に示す長方形となり、紙面に直交する方向に奥行をもつ直方体形状の３次元領域である。

一方、撮像領域は、図６（ａ）に示すように、脳のコロナル断面の全体が含まれる２次元のスライス領域でもよいし、脳のコロナル断面の全体が含まれ、かつ、紙面に直交する方向に所定の厚みを有する３次元のスラブ領域でもよい。

タグオフデータ収集シーケンスとタグオンデータ収集シーケンスの種類は、基本的には同じ種類が好ましいが、具体的なシーケンス種は特に限定するものではない。撮像領域が２次元のスライス領域の場合には、シーケンス種は、例えば、２Ｄ－ＦＳＥでもよいし、２Ｄ－ＥＰＩでもよい。また、撮像領域が３次元のスラブ領域の場合には、シーケンス種は、例えば、３Ｄ－ＦＳＥでもよいし、３Ｄ－ＥＰＩでもよい。

図３に戻り、ステップＳＴ１０３では、収集したタグオンデータを再構成してタグオン画像を生成する。また、ステップＳＴ１０４では、収集したタグオフデータを再構成してタグオフ画像を生成する。

そして、ステップＳＴ１０５では、互いに対応する画素位置において、タグオン画像の画素値とタグオフ画像の画素値との差の絶対値を、タグオフ画像の画素値の絶対値で除算して正規化し、正規化された画素値を用いて、灌流画像を生成する。

図７（ａ）－図７（ｃ）は、ステップＳＴ１０３からステップＳＴ１０５までの処理の概念を示す説明図である。図７（ａ）はステップＳＴ１０４で生成されるタグオフ画像を模式的に示す図、図７（ｂ）はステップＳＴ１０３で生成されるタグオン画像を模式的に示す図、図７（ｃ）はステップＳＴ１０５で生成される灌流画像を模式的に示す図である。

ここで、互いに対応する画素位置において、タグオフ画像の各画素値をＩＭ（OFF）とし、タグオン画像の各画素値をＩＭ（ON）とすると、灌流画像の各画素値ＩＭ（perfusion）は、図７の下部に示すように、以下の（式１）、
ＩＭ（perfusion）＝|ＩＭ（OFF）－ＩＭ（ON）|／|ＩＭ（OFF）| （式１）
で算出される。

タグ領域の外部の動きのない領域では、タグオフ画像とタグオン画像の画素値はほぼ同じ値となるため、両者の差分として生成される灌流画像では、タグオン領域の外部は小さな画素値となる。したがって、図７（ｃ）に示す灌流画像では、タグ領域の外側は黒く描出される。

一方、タグパルスの印加時刻から遅延時間ＴＩが経過するまでの間にタグ領域が流出した体液の画素値は、タグオフ画像とタグオン画像との差分によっても相殺されない。このため、灌流画像では、図７（ｃ）の上部に小さく例示したように、明るく描出されることになる。
次に、ステップＳＴ１０６では、体液が流出すると想定される注目流出領域を、マスク領域として設定する。

そして、ステップＳＴ１０７では、解剖学的画像からマスク領域が除去されたマスキング後の解剖学的画像（即ち、修正解剖学的画像）と、灌流画像からマスク領域のみが抽出されたマスキング後の灌流画像（即ち、修正灌流画像）とを合成して融合画像を生成する。

図８は、上述したステップＳＴ１０６とステップＳＴ１０７の処理を含めた、ステップＳＴ１００からステップＳＴ１０７までの全体の処理の概念を示す説明図である。図８の上段では、第１の撮像で得られた解剖学的画像からマスク領域が除去されたマスキング後の解剖学的画像が生成される処理の流れを示している。

一方、図８の下段では、第２の撮像で得られたタグオン画像とタグオフ画像とから灌流画像が生成され、さらに、灌流画像からマスク領域以外の領域が除去されたマスキング後の灌流画像が生成される処理の流れを示している。
そして、図８の最右部分には、マスキング後の解剖学的画像とマスキング後の灌流画像とを合成して生成される融合画像とその拡大図を模式的に示している。

融合画像では、タグ領域から流出した体液と、その体液が流れ込んでいる注目流出領域とその周辺領域の組織構造との両方が明瞭に描出される。このため、例えば、注目流出領域を、傍矢状洞硬膜（PSD）を含む領域に設定することにより、タグ領域から流れ出て、傍矢状洞硬膜（PSD）の内部を流れて流出すると想定される硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）の灌流の振る舞いを、流出位置と共に明瞭に描出することができる。

ここまでの説明は、１つの遅延時間ＴＩに対する灌流画像の生成処理の流れであったが、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、複数の異なる遅延時間ＴＩに対して複数の灌流画像を生成することができる。

図９（ａ）－図９（ｄ）は、複数の異なる遅延時間ＴＩを設定して、異なる遅延時間ＴＩ毎にタグオンデータを収集するタグオンパルスシーケンスの例を示している。これらにそれぞれ対応する複数のタグオフパルスシーケンス（図示を省略）によって、異なる遅延時間ＴＩに対応する複数のタグオフデータも収集される。

そして、収集した複数のタグオンデータとタグオフデータとを用いて、複数の異なる遅延時間ＴＩにそれぞれ対応する複数の灌流画像を生成することができる。また、生成した複数の灌流画像と、既に生成されている１つの解剖学的画像とを合成して、複数の異なる遅延時間ＴＩにそれぞれ対応する複数の融合画像を生成することができる。

図３のステップＳＴ１０９では、遅延時間ＴＩの更新判定を行っている。遅延時間ＴＩは、予め決定されている複数の遅延時間ＴＩを用いて更新してもよいし、予め決定されているステップ間隔で、初期値の遅延時間ＴＩから順次増加させていってもよい。

設定していた全ての遅延時間ＴＩに対してステップＳＴ１０２からステップＳＴ１０７までの処理を繰り返すことで、全ての遅延時間ＴＩに対する融合画像が生成される。

図１０（ａ）、（ｂ）は、複数の遅延時間ＴＩ、例えば、遅延時間ＴＩが２５０ｍｓから３０００ｍｓまで、２５０ｍｓのステップ増分で増加するように設定された複数の遅延時間ＴＩ、に対するいくつかの模式的な融合画像の拡大図を例示する図である。

図１０（ａ）に示したように、硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）は、硬膜（dura matter）から上矢状静脈洞の壁（SSSw）に流れ、さらに、上矢状静脈洞の壁（SSSw）内のくも膜顆粒（AG）を経由して上矢状静脈洞（SSS）に流出すると想定されている。図１０（ｂ）は、このような硬膜リンパ液の灌流の振る舞いを可視化することを狙って生成されたものである。

図１０（ｂ）では、タグ領域から流れ出た硬膜リンパ液の量（或いは、硬膜リンパ液からの信号の強度）が、例えば、遅延時間ＴＩ＝２５０ｍｓから遅延時間ＴＩの経過と共に徐々に増加し、遅延時間ＴＩ＝１０００ｍｓを超えたあたりで最大となり、その後、徐々に減少していくといった硬膜リンパ液の灌流の振る舞いが例示されている。

このように、上述した第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１では、従来は、トレーサ（造影剤）を用いた侵襲的な撮像で、かつ、１２時間、２４時間、４８時間といった長い時間をかけて得られていた硬膜リンパ液などの体液の灌流の振る舞いを、トレーサ（造影剤）を用いることのない非侵襲的な撮像法で、かつ、リアルタイムで可視化することが可能となる。

（第１の実施形態の変形例）
図１１（ａ）－（ｃ）は、第１の実施形態の第１の変形例を説明する図である。第１の変形例では、図１１（ｃ）に示すように、複数のタグ領域（例えば、タグ１領域とタグ２領域の２つのタグ領域）を設定している。そして、このような設定により、上述した注目流出領域に複数のタグ領域から複数方向で流出する体液が描出された灌流画像を生成することができる。この撮像法では、タグ領域から流出した体液が描出される。したがって、この撮像法は、前述した第１の実施形態と同様にＦｌｏｗ－Ｏｕｔ法に属し、この撮像法で生成された灌流画像は、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ画像となる。

複数のタグ領域は、図１１（ａ）に示されるように、非選択ＩＲパルスの直後に印加される複数の（例えば２つの）タグパルスの印加領域を夫々異ならせることによって設定される。

図１２（ａ）－（ｃ）は、第１の実施形態の第２の変形例を説明する図である。ここまでの第１の実施形態、及び、第１の実施形態の第１の変形例では、注目流出領域の外側にタグ領域を設定してた。これに対して、第２の変形例では、図１１（ｃ）に示すように、傍矢状洞硬膜（PSD）を含む注目流出領域にタグ領域を設定するようにしている。

第２の変形例では、タグ領域の外側から、注目流出領域であるタグ領域へ流入する体液が描出される。したがって、この撮像法は、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法と呼ばれ、この撮像法で生成された灌流画像は、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ画像となる。
Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法のタグ領域は、図１２（ａ）に示されるように、領域選択的なＩＲパルスのタグパルスの印加領域によって設定される。

なお、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法における灌流画像の各画素値ＩＭ（perfusion）は、上述した（式１）と実質的に同じ、以下の（式２）によって算出される。
ＩＭ（perfusion）＝|ＩＭ（ON）－ＩＭ（OFF）|／|ＩＭ（OFF）| （式２）

ここで、互いに対応する画素位置において、灌流画像の各画素値をＩＭ（perfusion）、タグオフ画像の各画素値をＩＭ（OFF）、タグオン画像の各画素値をＩＭ（ON）、としている。

（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１のブロック図である。第１の実施形態との相違点は、第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１が、解析機能Ｆ０８を有している点である。

図１４は、解析機能Ｆ０８で行われる解析処理の一例を説明する概念図である。この解析処理では、図１４（ａ）に示す遅延時間ＴＩの異なる複数の融合画像（又は複数の灌流画像）において、例えば、上矢状静脈洞の壁（SSSw）を含む注目流出領域内の特定の画素値を抽出する。そして、抽出した複数の特定の画素値と、各画素値に対応する複数の遅延時間ＴＩとから、図１４（ｂ）に示すような灌流曲線（perfusion curve）を算出する。

灌流曲線は、抽出した複数の特定の画素値と、各画素値に対応する複数の前記遅延時間ＴＩとを、所定の曲線にカーブフィッティングすることにより算出することができる。
ここで、上記の所定の曲線は、例えば、
y = p1・(TI)^p2・exp[-(TI)/p3] + p4 （式３）
で表されるガンマ変量関数（gamma variate function）によって規定される曲線である。
なお、（式３）において、TIは、遅延時間ＴＩであり、p1, p2, p3, 及び p4は、それぞれ定数である。

上記の所定の曲線をカーブフィッティングによって算出するには、例えば、少なくとも４つの異なる遅延時間ＴＩと、これらに対応する少なくとも４つの画素値とを用いるのが好ましい。

特に、灌流の振る舞いを観察する対象の体液が硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）である場合には、灌流曲線のピーク位置は、典型的には、遅延時間ＴＩが略１．２秒の位置であると想定されている。このため、カーブフィッティングに用いられる複数の遅延時間ＴＩは、灌流曲線の立ち上がり領域と想定される０．４秒から０．６秒の間と、０．８秒から１．１６秒の間の２点、立ち下り後と想定される２．５秒以降の２点、ピーク近傍の１．２秒から１．５秒の間と、１．５秒から２．０秒の間の２点、の合計６点の位置として設定するのが好ましい。

図１４（ｂ）に灌流曲線は、横軸は遅延時間ＴＩであり、縦軸は、正規化された信号強度（normalized signal intensity）である。正規化された信号強度は、（式１）または（式２）によって算出される相対的な値であり、この値の“１”が１００％に相当することになる。
解析機能Ｆ０８は、このようにして推定された灌流曲線から、さらにいくつかの有用な灌流に関する指標を算出することができる。

例えば、灌流する体液が硬膜リンパ液の場合において、推定された灌流曲線から、曲線のピークの大きさを示すピーク高ＰＨ（peak height）、タグパルスの印加時刻からピークに到達するまでの時間、即ち到達ピーク時刻ＴＴＰ（time to peak）、灌流する硬膜リンパ液の平均通過時間ＭＴＴ（mean transition time）、灌流する硬膜リンパ液の相対的液量を示すｒＤＬＦＶ（relative dural lymphatic fluid volume）、及び、灌流する硬膜リンパ液の相対的流量を示すｒＤＬＦＦ（relative dural lymphatic fluid flow）の少なくとも１つを算出することができる。

硬膜リンパ液の相対的液量（ｒＤＬＦＶ）は、灌流曲線とベースラインとの間の領域の面積を算出することで決定することができる。また、硬膜リンパ液の相対的流量（ｒＤＬＦＦ）は、硬膜リンパ液の相対的液量を平均通過時間ＭＴＴで除算することで決定することができる。算出された各指標により、硬膜リンパ液の灌流の振る舞いを、定量的に求めることができる。
なお、上記の灌流曲線は、２次元画像としての灌流画像、及び、３次元画像としての灌流画像のどちらからでも算出することができる。

解析機能Ｆ０８が実施する他の解析の例として、硬膜リンパ液などの体液の仮想的な流速を算出する処理を挙げることができる。例えば、基準となる１つの遅延時間ＴＩの灌流画像（または融合画像）と、遅延時間ＴＩが異なる複数の灌流画像（または融合画像）との差分によって複数の差分画像を求め、差分画像に描出された体液の領域の広がりの変化（Δｘ）と、遅延時間ＴＩの増分（ΔＴＩ）とから、体液の仮想的な流速を算出することができる。或いは、遅延時間ＴＩが隣接する２つ灌流画像（または融合画像）の差分を、遅延時間ＴＩ毎に算出した複数の差分画像を求めてもよい。

図１５は、遅延時間ＴＩが異なる複数の灌流画像から、硬膜リンパ液の流速を算出する例を模式的に示した図である。図１５では、遅延時間ＴＩ＝４１８ｍｓ、６１８ｍｓ、及び、８１８ｍｓの３つの遅延時間ＴＩで取得した、頭頂部の灌流画像を例示している。各画像において、破線の円で囲んだ高輝度部分がタグパルスによって標識化された硬膜リンパ液に該当する。例えば、遅延時間ＴＩ＝４１８ｍｓに相当する図１５の左側の画像と、遅延時間ＴＩ＝８１８ｍｓに相当する図１５右側の画像とから、遅延時間ＴＩの増分ΔＴ（＝４００ｍｓ）に対応する高輝度部分の移動量Δｘが１８ｍｍであると求められる。この場合において、高輝度部分の移動速度、即ち、硬膜リンパ液の流速Ｖを、Ｖ＝１８ｍｍ／４００ｍｓ＝４５ｍｍ／秒、と推定することができる。

（パルスシーケンスの具体例）
上述した解析を実施するためには、複数の異なる遅延時間ＴＩにそれぞれ対応する複数の灌流画像または融合画像（以下、灌流画像等と呼ぶ）を生成する必要がある。図１６乃至図１８は、複数の異なる遅延時間ＴＩにおいて、灌流画像等を生成するために必要な、タグオンデータとタグオフデータを収集するパルスシーケンスのいくつかの例を示す図である。

図１６は、前述したＦｌｏｗ－Ｏｕｔ法を用いて２次元のデータを収集し、２次元の灌流画像等を生成する際に用いるパルスシーケンスの例を示す図である。図１６のシーケンスダイヤグラムに示す「同期信号」は、同期撮像に用いるための同期用の信号である。例えば、ECG gating撮像やPPG gating撮像などの心電同期撮像では、同期信号として、ＥＣＧ（electrocardiographic gating）信号や、ＰＰＧ（peripheral pulse gating）信号が用いられる。ここで、心電同期撮像とは、心臓を含む循環器系に基づく同期撮像のことである。また、Respiratory （RESP）gatingなどと呼ばれる呼吸同期撮像では、呼吸センサ等で検出した呼吸信号が同期信号として用いられる。

図１６は、複数の異なる遅延時間ＴＩで、タグオンデータとタグオフデータを収集するシーケンスダイヤグラムを例示している。図１６では、図の簡略化の観点から、３つの遅延時間ＴＩ_１、ＴＩ_２、ＴＩ_３に対応するシーケンスダイヤグラムを例示しているが、遅延時間の数は特に限定するものではなく、一般的には、遅延時間ＴＩ_１からＴＩ_ｎまでの任意のｎ個の遅延時間ＴＩを設定することができる。
タグオンデータを収集するときには、同期信号から所定のdelay時間後に、領域非選択ＩＲパルス（non-selective IR pulse）が印加され、その直後にタグパルス（即ち、領域選択ＩＲパルス（selective IR pulse）される。図１６では、領域非選択ＩＲパルスとタグパルスとを併せて太い実線の矢印で表記している。そして、領域非選択ＩＲパルスとタグパルスの印加から、遅延時間ＴＩ_ｎ（ｎ＝１～３）後に、タグオンデータの収集シーケンスが開始される。

一方、タグオフデータを収集するときには、同期信号から所定のdelay時間後に、領域非選択ＩＲパルス（non-selective IR pulse）のみが印加される。図１６では、領域非選択ＩＲパルスを細い破線の矢印で表記している。そして、領域非選択ＩＲパルスの印加から遅延時間ＴＩ_ｎ（ｎ＝１～３）後に、タグオフデータの収集シーケンスが開始される。

タグオンデータとタグオフデータの収集の順序としては、シーケンシャル（Sequential）収集の順序と、インターリーブ（Interleave）収集の順序が考えられる。シーケンシャル収集では、全てのタグオンデータを各遅延時間ＴＩ_ｎ（ｎ＝１～３）に対して収集し、その後に、全てのタグオフデータを各遅延時間ＴＩ_ｎ（ｎ＝１～３）に対して収集する。図１６では、シーケンシャル収集の収集順序を、丸で囲んだ数字で示している。

一方、インターリーブ収集では、遅延時間毎に、タグオンデータとタグオフデータとを交互に収集していく。図１６では、インターリーブ収集の収集順序を、四角で囲んだ数字で示している。

なお、タグオンデータやタグオフデータの収集を、心電同期信号や呼吸同期信号を用いることなく、非同期撮像（Ungated imaging）で収集することも可能である。この場合、データ収集の繰り返し時間ＴＲ（Repetition Time）は、所定の一定の時間に設定されることになる。

図１７は、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法を用いて２次元のデータを収集し、２次元の灌流画像等を生成する際に用いるパルスシーケンスの例を示す図である。図１６に示したＦｌｏｗ－Ｏｕｔ法とのシーケンスダイヤグラム上の相違点は以下の通りである。

まず、タグオンデータの収集においては、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法では、同期信号から所定のdelay時間後に、領域非選択ＩＲパルス（non-selective IR pulse）とタグパルス（即ち、領域選択ＩＲパルス（selective IR pulse）の２つのＩＲパルスを印加してるのに対して、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法では、タグパルス（即ち、領域選択ＩＲパルス（selective IR pulse）のみを印加している点である。

また、タグオフデータの収集においては、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法では、同期信号から所定のdelay時間後に、領域非選択ＩＲパルス（non-selective IR pulse）の１つのＩＲパルスを印加してるのに対して、Ｆｌｏｗ－Ｉｎ法では、ＩＲパルスを印加しない点である。
上記の２点を除き、図１７に示すＦｌｏｗ－Ｉｎ法のシーケンスダイヤグラムは、図１６に示すＦｌｏｗ－Ｏｕｔ法のシーケンスダイヤグラムと同じであり、説明を省略する。

図１８は、前述したＦｌｏｗ－Ｏｕｔ法を用いて複数の遅延時間ＴＩごとに３次元のデータを収集し、３次元の灌流画像等を複数の遅延時間ＴＩごとに生成する際に用いるパルスシーケンスの例を示す図である。

３次元の灌流画像等では、複数のスライスの夫々から、タグオンデータとタグオフデータを収集する。図１８では、図の簡略化の観点から、スライス＃１からスライス＃３までの３つのスライスから各データを収集するシーケンスダイヤグラムを例示しているが、スライスの数は３に限定されない。

３次元のデータの収集においても、タグオンデータとタグオフデータの収集の順序としては、シーケンシャル（Sequential）収集の順序と、インターリーブ（Interleave）収集の順序が考えられる。シーケンシャル収集では、スライス＃１に対してタグオンデータを各遅延時間ＴＩ_ｎ（ｎ＝１～３）で収集し、これをスライス＃２、スライス＃３に対して繰り返す。次に、スライス＃１に対してタグオフデータを各遅延時間ＴＩ_ｎ（ｎ＝１～３）で収集し、これをスライス＃２、スライス＃３に対して繰り返す。このようにして、全ての遅延時間ＴＩで、全てのスライスに対して、タグオンデータとタグオフデータを収集する。図１８においても、シーケンシャル収集の収集順序を、丸で囲んだ数字で示している。

一方、インターリーブ収集では、遅延時間ＴＩ_１で、スライス＃１に対してタグオンデータとタグオフデータを収集し、さらに、スライス＃２、スライス＃３に対してもタグオンデータとタグオフデータとを順次収集する。次に、遅延時間を遅延時間ＴＩ_２に変更して、スライス＃１、スライス＃２、スライス＃３に対して、タグオンデータとタグオフデータとを順次収集する。さらに、遅延時間を遅延時間ＴＩ_３に変更し、同様に、スライス＃１、スライス＃２、スライス＃３に対して、タグオンデータとタグオフデータとを順次収集する。このようにして、全ての遅延時間ＴＩで、全てのスライスに対して、タグオンデータとタグオフデータを収集する。図１８においても、インターリーブ収集の収集順序を、四角で囲んだ数字で示している。

上述した各パルスシーケンスによれば、複数の遅延時間ＴＩに対する２次元、又は、３次元のタグオンデータ及びタグオフデータを、実質的に１回の撮像で、かつ、短時間で収集することが可能となる。

なお、シーケンシャル収集とインターリーブ収集のどちらを採用するかの選択や、遅延時間ＴＩの設定は、入力Ｉ／Ｆ４３とディスプレイ４２を介したＧＵＩ（Graphical User Interface）によって、ユーザが適宜行うことができる。

上述した図１６乃至図１８は、同期信号から一定のdelay time後にタグパルスを印加し、その後、タグパルスからの遅延時間ＴＩを変えながら、複数のタグオンデータを順次収集するパルスシーケンスを示している。タグオフデータも、それぞれのタグオンデータと同じタイミングで収集される。

これに対して、図１９の下段に示すパルスシーケンスでは、同期信号からタグオンデータの収集開始までの時間をdelay timeとして規定し、このdelay timeを一定にしてタグオンデータを収集するものとしている。図示を省略しているが、タグオフデータもタグオンデータと同じタイミングで収集される。

なお、図１９の上段に示すパルスシーケンスは、図１９の下段に示すパルスシーケンスと比較のために、図１６に示したパルスシーケンスのうち、タグオンデータ収集のパルスシーケンスを再掲したものである。

ここで、同期信号は、ＥＣＧ信号やＰＰＧ信号などの心電同期信号や、呼吸同期信号である。したがって、図１９の下段に示すパルスシーケンスは、同一の心時相、或いは、同一の呼吸時相で、タグオンデータとタグオフデータが収集されるというメリットを有している。図１９の下段に示すパルスシーケンスを、以下、時相一定パルスシーケンスと呼ぶものとする。

タグパルスから遅延時間ＴＩを変えながら複数のタグオンデータ（及びタグオフデータ）を順次収集する点に関しては、時相一定パルスシーケンスは、前述の図１６乃至図１８に示したパルスシーケンスと同様である。時相一定パルスシーケンスでは、同期信号からタグパルスまでの時間は、遅延時間ＴＩに応じて変化することになる。

図１９の下段に示した時相一定パルスシーケンスは、全ての遅延時間ＴＩが、隣接する２つの同期信号の間隔よりも短くなっている。

これに対して、図２０は、遅延時間ＴＩを、隣接する２つの同期信号の間隔よりも長く設定する場合における時相一定パルスシーケンスの例を示す図である。図２０に示す例では、同期信号Ｓ３から一定のdelay time 後に、全てのタグオンデータ（及びタグオフデータ）が収集される。その一方で、いくつかのタグオンパルスは、同期信号Ｓ３より前に到来する同期信号Ｓ２や同期信号Ｓ１よりも前に印加される。このようなタグオンパルスの印加タイミングとタグオンデータ（及びタグオフデータ）の収集タイミングにより、このパルスシーケンスでは、複数の同期信号を含む長い時間に亘る遅延時間ＴＩを設定することができる。

図２０に示すパルスシーケンスでは、例えば、心周期のゆらぎによって同期信号の間隔がゆらぎ、この結果、各遅延時間ＴＩの増分ΔＴが必ずしも同一にならないことが起こり得る。しかしながら、各タグパルスからタグオンデータ（及びタグオフデータ）の収集開始までの時間、即ち、実際の遅延時間ＴＩの値は、遅延時間ＴＩ毎に装置で認識可能である。したがって、灌流曲線の生成に際しては、実際の遅延時間ＴＩを用いて灌流曲線をプロットすることができる。

（灌流解析の他の例）
前述したように、遅延時間ＴＩと、遅延時間ＴＩに対する灌流画像（或いは融合画像）の画素値との関係から灌流曲線を算出することが可能である。そして、算出した灌流曲線から、到達ピーク時刻ＴＴＰ、平均通過時間ＭＴＴ、相対的液量ｒＤＬＦＶ、及び、相対的流量ｒＤＬＦＦの、硬膜リンパ液等の体液の灌流に関するパラメータを求めることも可能である。

さらに、本発明者らは、遅延時間ＴＩに対する灌流画像（或いは融合画像）の画素値と、算出した灌流曲線とを用いた解析によって、硬膜リンパ液等のNeurofluidの灌流が何によって引き起こされるか、即ち、Neurofluidの灌流の駆動力（driving force）が何であるかに関する知見を得ることができることを示した。

図２１（ａ）－（ｃ）は、図１６乃至図１８に示したパルスシーケンスのいずれかによって取得したデータから、硬膜内を灌流する硬膜リンパ液の灌流曲線を算出してプロットしたグラフである。より具体的には、図２１（ａ）－（ｃ）の各図は、硬膜内の特定の画素位置における硬膜リンパ液の正規化画素値を複数の遅延時間ＴＩに対して求め、求めた正規化画素値を生データ（raw data）として黒い四角のドットで示すと共に、これらの生データを、（式３）に示したガンマ変量関数によって規定される曲線でカーブフィッティングすることによって算出した灌流曲線を実線で示す図である。

これらの図のうち、図２１（ａ）は、非同期撮像（Ungated imaging）で収集したデータから算出した生データと灌流曲線を示す図である。図２１（ｂ）は、心電同期撮像、特に、ＰＰＧ信号を用いたＰＰＧ同期撮像（PPG gating imaging)で収集したデータから算出した生データと灌流曲線を示す図である。ＰＰＧ同期撮像に替えて、ＥＣＧ同期撮像によって収集したデータから生データと灌流曲線を生成した場合にも、図２１（ｂ）と同様のグラフが生成されるものと考えられる。図２１（ｃ）は、呼吸同期撮像（RESP gating imaging）で収集したデータから算出した生データと灌流曲線を示す図である。

これらの図のうち、非同期撮像に対応する図２１（ａ）と、呼吸同期撮像に対応する図２１（ｃ）は、生データと灌流曲線との乖離が非常に大きく、ガンマ変量関数によるカーブフィッティングが不適正であることを示している。これに対して、心電同期撮像に対応する図２１（ｂ）は、生データと灌流曲線との乖離が小さく、ガンマ変量関数によるカーブフィッティングが最も適正に行われていることを示している。

この解析結果から、硬膜リンパ液((または、硬膜血管周りのPerivascular Spaceの Neurofluid)の灌流が、心電同期に対応する駆動力によって駆動されていると推定することができる。言い換えると、硬膜リンパ液の灌流の駆動源は、心拍によって送り出される血液であると推定することができる。

一方、複数の異なる駆動源に対応する同期方法（例えば、呼吸同期法と心電同期法）で取得された生データと、その生データから求めた灌流曲線のフィッティングカーブの一致の程度から、対象とする体液の灌流の駆動源を推定することが可能である。例えば、図２１に示した例とは逆に、呼吸同期撮像で取得されたる体液の生データと、その生データから求めた灌流曲線のフィッティングカーブの方が心電同期法よりも一致している場合には、その体液の灌流の駆動力は呼吸動であると推定することができる。

なお、上述した第２の撮像法である非造影の灌流撮像法には、図５に示したパルスシーケンスに基づく撮像法の他、図９、図１１、図１２、図１６、図１７、図１８、図１９、及び、図２０の各図に示したパルスシーケンスに基づく撮像法も含まれることに留意されたい。

以上説明してきたように、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、脳脊髄液や硬膜リンパ液を含む体液の灌流の振る舞いを、非造影で、かつ、リアルタイムで観測することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 磁気共鳴イメージング装置
４０ 処理回路
４１ 記憶回路
４２ ディスプレイ
４３ 入力Ｉ／Ｆ
４００ コンソール
６００ スキャナ
Ｆ０１ 撮像条件設定機能
Ｆ０２ 解剖学的画像生成機能
Ｆ０３ タグオン画像生成機能
Ｆ０４ タグオフ画像生成機能
Ｆ０５ 灌流画像生成機能
Ｆ０６ 融合画像生成機能

Claims (20)

1. 静磁場を発生する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、被検体にＲＦパルスを照射するＷＢ（Whole Body）コイルとを備えるスキャナと、
   処理回路と、を備え、
   前記処理回路は、
   前記スキャナに、前記被検体の老廃物の除去を担う体液であって、Neurofluidを含む体液の灌流経路を含む組織を第１の撮像法で撮像させ、
   前記第１の撮像法による撮像によって収集された第１のデータから、前記組織の解剖学的画像を生成し、
   前記スキャナに、前記体液の灌流の振る舞いを、非造影の灌流撮像法を用いた第２の撮像法で、リアルタイムで撮像させ、
   前記第２の撮像法による撮像によって収集された第２のデータから、前記体液の灌流の振る舞いを示す灌流画像を生成し、
   前記解剖学的画像と前記灌流画像とを合成して、融合画像を生成する、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記被検体の老廃物の除去を担う体液は、上矢状静脈洞（SSS）の壁内部を流れて流出すると想定される硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）であり、
   前記第１の撮像法は、前記体液を高信号で描出する撮像法であり、
   前記解剖学的画像は、くも膜下腔（SAS: subarachnoid space）、上矢状静脈洞（SSS: superior sagittal sinus）、前記上矢状静脈洞の壁（wall of the superior sagittal sinus）、及び、傍矢状洞硬膜（PSD: parasagittal dura）が含まれる領域が描出された画像である、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記第２の撮像法は、所定のタグ領域にタグパルスを印加し、前記タグパルスの印加から所定の遅延時間ＴＩだけ遅延させて、所定の撮像領域からタグオンデータを収集する一方、タグパルスを印加せずに、前記所定の撮像領域からタグオフデータを収集する撮像法であり、
   前記処理回路は、前記タグオンデータから生成したタグオン画像と、前記タグオフデータから生成したタグオフ画像を用いて、前記灌流画像を生成する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記処理回路は、
   前記体液が流出すると想定される領域を、注目流出領域として設定し、前記体液が流れる領域であって、前記注目流出領域に近接し、かつ、前記注目流出領域を含まない領域を、前記タグ領域として設定し、
   前記灌流画像を、前記タグ領域から前記注目流出領域への前記体液の流出が描出されたフローアウト画像として生成する、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記処理回路は、
   前記注目流出領域を、上矢状静脈洞（SSS: superior sagittal sinus）、前記上矢状静脈洞の壁（wall of the superior sagittal sinus）、及び、傍矢状洞硬膜（PSD: parasagittal dura）を含み、くも膜下腔（SAS: subarachnoid space）を含まない領域として設定する、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記処理回路は、
   複数のタグ領域を前記タグ領域として設定し、
   前記灌流画像を、前記複数のタグ領域から前記注目流出領域に複数方向から流出する前記体液が描出されたフローアウト画像として生成する、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記処理回路は、
   前記体液が流出すると想定される領域を、注目流出領域として設定し、
   前記注目流出領域を前記タグ領域として設定し、
   前記灌流画像を、前記タグ領域の外側から前記注目流出領域である前記タグ領域への前記体液の流入が描出されたフローイン画像として生成する、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記処理回路は、互いに対応する画素位置において、前記タグオン画像の画素値と前記タグオフ画像の画素値との差の絶対値を、前記タグオフ画像の画素値の絶対値で除算して正規化し、前記正規化された画素値を用いて、前記灌流画像を生成する、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記処理回路は、互いに対応する画素位置において、前記タグオン画像の画素値と前記タグオフ画像の画素値との差の絶対値を、前記タグオフ画像の画素値の絶対値で除算して正規化し、前記正規化された画素値を用いて、前記灌流画像を生成する、
   請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記処理回路は、
    前記体液が流出すると想定される領域を、注目流出領域として設定し、
    前記注目流出領域に対応するマスク領域を設定し、
    前記解剖学的画像から前記マスク領域が除去された修正解剖学的画像と、前記灌流画像から前記マスク領域のみが抽出された修正灌流画像とを合成して、前記融合画像を生成する、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記処理回路は、
    複数の異なる遅延時間ＴＩで収集した前記第２のデータを用いて、前記複数の異なる遅延時間ＴＩにそれぞれ対応する複数の灌流画像を生成し、
    前記複数の灌流画像と前記解剖学的画像とを合成して、前記複数の異なる遅延時間ＴＩにそれぞれ対応する複数の融合画像を生成する、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記処理回路は、互いに対応する画素位置において、タグオン画像の画素値とタグオフ画像の画素値との差の絶対値を、タグオフ画像の画素値の絶対値で除算して正規化し、前記正規化された画素値を用いて、前記複数の灌流画像を生成する、
    請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記処理回路は、
    前記複数の灌流画像のそれぞれに対して、前記体液が流出すると想定される領域を、注目流出領域として設定し、
    前記注目流出領域内の特定の画素値を前記複数の灌流画像のそれぞれから抽出し、
    抽出した複数の特定の画素値と、各画素値に対応する複数の前記遅延時間ＴＩとから、灌流曲線を算出する、
    請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 前記処理回路は、
    抽出した前記複数の特定の画素値と、各画素値に対応する複数の前記遅延時間ＴＩとを、所定の曲線にカーブフィッティングすることにより、前記灌流曲線を算出する、
    請求項１３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. 前記所定の曲線は、
    y = p1・(TI)^p2・exp[-(TI)/p3] + p4
    で表されるガンマ変量関数によって規定される曲線であり、ここで、TIは、前記遅延時間であり、p1, p2, p3, 及び p4は、それぞれ定数である、
    請求項１４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
16. 前記灌流曲線は、少なくとも４つの異なる前記遅延時間ＴＩと、対応する少なくとも４つの前記画素値と、を用いたカーブフィッティングによって算出される、
    請求項１４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
17. 前記被検体の老廃物の除去を担う体液は、上矢状静脈洞（SSS）の壁の内部を流れて流出すると想定される硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）であり、前記硬膜リンパ液の灌流曲線のピーク位置は、典型的には、遅延時間ＴＩが略１．２秒の位置であると想定されており、
    この場合において、前記複数の遅延時間ＴＩは、前記灌流曲線の立ち上がり領域と想定される０．４秒から０．６秒の間と、０．８秒から１．１６秒の間の２点、立ち下り後と想定される２．５秒以降の２点、ピーク近傍の１．２秒から１．５秒の間と、１．５秒から２．０秒の間の２点、の合計６点の位置として設定される、
    請求項１６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
18. 前記被検体の老廃物の除去を担う前記体液は、上矢状静脈洞（SSS）の壁の内部を流れて流出すると想定される硬膜リンパ液（dural lymphatic fluid）であり、
    前記処理回路は、算出された前記灌流曲線から、ＰＨ（peak height ピーク高）、ＭＴＴ（mean transition time 平均通過時間）、ＴＴＰ（time to peak 到達ピーク時刻）、ｒＤＬＦＶ（relative dural lymphatic fluid volume 相対的硬膜リンパ液量）、及び、ｒＤＬＦＦ（relative dural lymphatic fluid flow 相対的硬膜リンパ液流量）の少なくとも１つの灌流に関する指標を算出する、
    請求項１３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
19. 前記灌流曲線は、２次元画像としての前記灌流画像、及び、３次元画像としての前記灌流画像のどちらからでも算出することができる、
    請求項１３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
20. 前記処理回路は、
    前記複数の灌流画像を差分することによって、前記複数の遅延時間ＴＩに対応する複数の差分画像を生成し、前記複数の差分画像に描出された前記体液の領域の広がりの変化から、前記体液の仮想的な移動速度を算出する、
    請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。