JP2023510031A - 振動勾配準備の３ｄ勾配スピンエコーイメージング方法及び機器 - Google Patents

振動勾配準備の３ｄ勾配スピンエコーイメージング方法及び機器 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法及び機器を開示する。【解決手段】該イメージング方法は、まず、グローバル飽和モジュールを使用してこの前に残留した横磁化を破壊するステップと、続いて、拡散符号化モジュールによって一対の台形コサイン振動勾配を９０°ｘ－１８０°ｙ－９０°－ｘＲＦパルスに組み込み、拡散符号化と信号収集を分離するステップと、次に、脂肪飽和モジュールを使用して脂肪信号を抑制するステップと、最後に、勾配スピンエコーの読み出し方式を使用して信号を収集し、多重化感度符号化再構成によって複数回の励起間の位相誤差を補正するステップと、を含む。３Ｔ臨床システムで使用される２Ｄプラナーエコーに基づく振動勾配拡散シーケンスに比べて、３Ｄ振動勾配準備の勾配スピンエコーシーケンスはイメージング時間及び信号対雑音比を効果的に向上させ、時間依存性の拡散ＭＲＩ技術の臨床的変換に寄与する。【選択図】図１

Description

本願は磁気共鳴の技術分野に関し、特に拡散磁気共鳴イメージングの分野に関する。
拡散ＭＲＩ（ｄＭＲＩ）は微細構造環境における生体組織内の水分子の制限された拡散の状況に基づいて組織の微細構造を検出することができる。拡散符号化スキームを変更することによって、多次元ｄＭＲＩ信号を収集することができ、該信号の強度は拡散の方向及びｂ値だけでなく、拡散時間及び緩和時間にも依存している。具体的には、拡散時間は異なる空間スケールでの微細構造の特徴に対するｄＭＲＩの感度を決める。異なる拡散時間でｄＭＲＩ信号を測定すると、水分子拡散の時間依存性を取得でき、時間依存性曲線は、たとえば、細胞サイズ、細胞内画分、及び表面積と体積との比などの重要な微細構造特性を反映する。従来のパルス勾配ｄＭＲＩ（ＰＧ－ｄＭＲＩ）シーケンスを使用することに比べて、振動勾配ｄＭＲＩ（ＯＧ－ｄＭＲＩ）に基づく収集技術は、より短い拡散時間（＜５ｍｓ）を実現する可能性があり、拡散パラメータの短時間測定により有利である。
振動符号化勾配は、複数のサイクルのコサイン又は台形のコサイン波形からなり、現在、動物イメージングシステムにおける動物及び水ファントムの時間依存性ｄＭＲＩに対する研究に幅広く使用されている。しかしながら、該技術を臨床応用に変換する際の主な課題は、非常に強い振動勾配を必要とすることである。ＯＧ波形のｂ値はその振動周波数の３乗に反比例するため、最大勾配が８０ｍＴ／ｍのハイエンド臨床スキャナーを使用するとしても、最高振動周波数は４０－６０Ｈｚに制限され、対応するｂ値は約３００－５００ｓ／ｍｍ２である。その結果、臨床スキャナーで実現可能な短拡散時間が制限され、且つ信号のコントラスト対ノイズ比が低い。また、通常のＯＧ－ｄＭＲＩシーケンスには、画像の品質を低下させＯＧ－ｄＭＲＩの臨床的変換を妨げるほかの問題がまだある。一方では、臨床スキャナーで適切なｂ値を達成するには、通常、複数のサイクルの長い振動勾配が必要であり、従って、画像の収集には長いエコー時間（ＴＥ）が必要であり、さらに信号対雑音比（ＳＮＲ）が低い問題を引き起こしてしまう。他方では、２Ｄマルチスライス（ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ）の収集では、各スライスに対して強い振動勾配を繰り返して応用する必要があり、従って、デューティサイクル及びシステムの発熱量が高くなる。以上のように、ＰＧ－ｄＭＲＩに比べて、ＯＧ－ｄＭＲＩはデューティサイクルを低減させるには長い繰り返し時間（ＴＲｓ）が必要であり、その結果、総収集時間が長くなる。
従来のシーケンスの欠陥を克服するために、本発明は振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーシーケンス（ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥ）を提案し、それによって上記言及された２つのＯＧ－ｄＭＲＩシーケンスの問題を解決し、ｄＭＲＩイメージング性能を向上させる。
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段によって実現される。
第１態様によれば、本発明は振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法を提供し、
シーケンスの開始位置にグローバル飽和モジュールを追加して、この前に残留した横磁化を破壊し、次に飽和後遅延（ＰＳＤ）時間待って縦磁化ベクトルを回復させるステップＳ１と、
飽和後遅延（ＰＳＤ）の後に拡散準備モジュールを追加し、一対の台形コサイン振動勾配又はパルス勾配を９０°ｘ－１８０°ｙ－９０°－ｘＲＦパルスに組み込むことによって、拡散符号と信号収集の分離を実現するステップＳ２と、
拡散準備モジュールの後に脂肪飽和モジュールを追加し、脂肪信号を抑制するステップＳ３と、
脂肪飽和モジュールの後に、勾配スピンエコーシーケンスモジュールを使用して３Ｄ Ｋ空間に対して信号収集を行うステップＳ４と、
多重化感度符号化再構成（ＭＵＳＥ）モジュールを使用して複数回の励起間に存在する位相誤差を補正するステップＳ５と、を含む。
上記第１態様のスキームに基づいて、各ステップはさらに以下の好適な実現形態を提供することができる。ただし、各好適な形態における技術的特徴は矛盾しない限り、相互に組み合わせることができる。勿論、これらの好適な形態は同じ技術的効果を実現できる形態によっても実現でき、これについて制限しない。
好適には、前記ステップＳ１におけるグローバル飽和モジュールの構築方法は、
ＲＦパルスを１回印加するごとに、Ｘ、Ｙ、及びＺの３つの方向に勾配を同時に印加し、前回の信号収集時に残留した横磁化を完全に除去し、ＲＦパルスを３回印加した後に、飽和度モジュールと拡散符号化モジュールとの間の時間間隔である飽和後遅延（ＰＳＤ）時間待つことである。
好適には、前記ステップＳ２における拡散準備モジュールの構築方法は、
まず、Ｘ軸方向に沿ってフリップ角９０°のスライス非選択的ハードパルス励起を行い、次に、拡散設定方向に沿って台形コサイン振動勾配を印加し、続いて、Ｙ軸方向に沿ってフリップ角１８０°のスライス非選択的断熱タンジェントパルスを行い、次に完全に同じ台形コサイン振動勾配を印加し、その後、Ｚ軸方向に沿ってスタビライザー勾配（Ｇｓｔｂ）を印加し、最後に、－Ｘ軸方向に沿ってフリップ角９０°のスライス非選択的方形ハードパルス励起を行い、横磁化ベクトルを縦磁化ベクトルに変換することである。
好適には、前記ステップＳ３における脂肪飽和モジュールの構築方法は、
フリップ角１１０°の周波数選択的ガウスパルスを印加し、脂肪の縦磁化ベクトルのｃｏｓ（１１０°）部分を反転してＴ１＊ｌｎ（２）時間待った後に０に設定し、Ｚ軸方向の勾配を同時に印加し、脂肪の横磁化ベクトルを完全に除去し、Ｔ１は脂肪の縦緩和時間である。
好適には、前記ステップＳ４における勾配スピンエコーシーケンスモジュールの構築方法は、
Ｙ方向においてエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）符号化を行い、Ｚ方向においてターボスピンエコー（ＴＳＥ）符号化を行うことによって３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しを実現し、スピンエコーの数をＮＳＥに設定し、勾配エコーの数をＮＥＰＩに設定し、ＥＰＩ方向に沿ってセグメント別の読み取りを実行できるが、ＴＳＥ方向に沿って中心符号化を強制的に実行し、各セグメントのＥＰＩを読み出す前後にＺ軸方向に沿ってスタビライザー勾配を印加することである。
好適には、前記ステップＳ５における多重化感度符号化再構成モジュールの構築方法は、
まず、通常の感度符号化（ＳＥＮＳＥ）技術を使用してモーションによる複数のＥＰＩセグメント間の位相変化を推定し、次にすべてのインターリーブＥＰＩにおいてエイリアシングボクセルの振幅信号を同時に共同で計算することである。
第２態様によれば、本発明は磁気共鳴イメージング機器を提供し、磁気共鳴スキャナー及び制御ユニットを含み、前記制御ユニットにはイメージングシーケンスが記憶されており、前記イメージングシーケンスは実行されると、上記第１態様のいずれかの解決手段に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法を実現することに用いられる。
従来技術に比べて、本発明は、以下の特徴を有する。３Ｄ振動勾配準備の勾配スピンエコーシーケンスを提案し、初めて振動勾配拡散符号化シーケンスと勾配スピンエコーシーケンスとを組み合わせる。従来の臨床スキャナーでＯＧ－ｄＭＲＩシーケンスによって行われる２Ｄ－ＥＰＩ収集に比べて、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスは画像の走査時間を短縮するだけでなく、信号対雑音比を向上させる。ＰＧとＯＧ－ｄＭＲＩによる成人脳のイメージングの結果を比較したところ、ＧＲＡＳＥ又はＥＰＩ読み出しシーケンスを使用するかにかかわらず、ヒト脳の灰白質及び白質はいずれも明らかな拡散時間依存性を示すことがわかった。
図１は３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスのタイミング図である。 図２はそれぞれ２回励起されたＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥとＰＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスを使用してＭＵＳＥ再構成を行う前後の結果の比較である。 図３はＯＧ－ｄＭＲＩがそれぞれ２Ｄ ＥＰＩと３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスを使用する走査時間及び信号対雑音比の比較結果である。 図４はＯＧ－ｄＭＲＩがそれぞれ２Ｄ ＥＰＩと３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスを使用して、見かけ拡散係数マップ、異方性画分マップ、及び拡散方向符号化カラーマップのＤＴＩの定量的指標を比較する結果である。 図５はＯＧ－ｄＭＲＩがそれぞれ２Ｄ ＥＰＩと３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスを使用して得たＤＴＩの定量的指標の拡散時間依存性の比較結果である。
図１を参照して、以下、本発明によって提案されている方法に基づいて実施例と併せてその具体的な技術的効果を示し、それによって当業者は本発明の趣旨をよりよく理解できる。
図１に示すように、本発明の好ましい実現形態による振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーシーケンス（３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥ）を示し、該シーケンスは新規な振動勾配場拡散磁気共鳴三次元イメージングシーケンスである。以下、該シーケンスの具体的な方法が以下のステップを含むことについて詳細な説明を行う。
ステップ１では、シーケンスの開始位置にグローバル飽和モジュールを追加して、この前に残留した横磁化を破壊する。グローバル飽和モジュールの具体的な動作は、シーケンスのタイミングが開始すると、まず、Ｂ１ＲＦパルスを印加し、ＲＦパルスを１回印加するごとに、Ｘ、Ｙ、及びＺの３つの方向に勾配を同時に印加し、３つの勾配の振幅は完全に同じである。ＲＦパルスを３回印加した後に、前回の信号収集時に残留した横磁化を完全に除去したと考えられる。その後、飽和後遅延（ＰＳＤ）と呼ばれる時間待ち、縦磁化ベクトルの回復を待つ。本発明では、飽和度モジュールと拡散符号化モジュールとの間の時間間隔をＰＳＤとする。
ステップ２では、ＰＳＤの直後に拡散準備モジュールがあり、一対の台形コサイン振動勾配又はパルス勾配を９０°ｘ－１８０°ｙ－９０°－ｘＲＦパルスに組み込むことで、拡散符号化と信号収集の分離を実現する。拡散準備モジュールの具体的な動作は、まず、Ｘ軸方向に沿ってフリップ角９０°のスライス非選択的ハードパルス励起を送信し、次に、拡散設定方向に沿って台形コサイン振動勾配を印加し、勾配の振幅の大きさは設定されたｂ値に関連付けられ、続いて、Ｂ１磁場に対する断熱タンジェントパルスの感度が低いため、Ｙ軸方向に沿ってフリップ角１８０°の断熱タンジェントパルス励起を行い、散乱した横磁化ベクトルを再集束し、次に、この前に印加した振幅、形状、継続時間などと完全に同じ台形コサイン振動勾配を印加し、その後、Ｚ軸方向に沿ってスタビライザー勾配（Ｇｓｔｂ）を印加することで、位相誤差に関連する信号変調を軽減させ、勾配振幅をＧＲＡＳＥ読み出しモジュールのクラッシャー勾配（ｃｒｕｓｈｅｒ）と同じ振幅に設定する。最後に、－Ｘ軸方向に沿ってフリップ角９０°のスライス非選択的ハードパルス励起を送信し、再集束した横磁化ベクトルを縦磁化ベクトルに変換することである。拡散準備モジュールにおけるエコー時間はＴＥ１で表される。
ステップ３では、拡散準備モジュールの後に脂肪飽和モジュールを追加し、脂肪信号を抑制する。脂肪飽和モジュールの具体的な動作は、フリップ角１１０°の周波数選択的ガウスパルスを印加し、脂肪の縦磁化ベクトルのｃｏｓ（１１０°）部分を反転し、Ｔ１＊ｌｎ（２）時間待ち、反転後に回復する磁化ベクトルが０になると、ステップ４のイメージングモデルを印加すると同時に、Ｚ軸方向の勾配を印加し、脂肪の横磁化ベクトルを完全に除去することである。
ステップ４では、脂肪飽和モジュールの後に、勾配スピンエコーシーケンスモジュールを使用して３Ｄ Ｋ空間に対して信号収集を行う。勾配スピンエコーシーケンスモジュールの具体的な動作は、Ｙ方向においてエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）符号化を行い、Ｚ方向においてターボスピンエコー（ＴＳＥ）符号化を行うことによって３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しを実現することである。ＥＰＩ方向における位相コードの数はＮＥＰＩで表され、ＴＳＥ方向における位相コードの数はＮＳＥで表され、すなわち、スピンエコーの数はＮＳＥ、勾配エコーの数はＮＥＰＩである。ＥＰＩ方向に沿ってセグメント別の読み取りを実行することができ、ここでは、セグメント別の読み取りは、ＥＰＩ方向に沿ってＮＥＰＩに対してセグメント全体又はセグメント別の収集を行うことであり、ＴＳＥ方向に沿って中心符号化を強制的に実行し、すなわち、パルスを１回目集束した後のＥＰＩが信号を読み取る方式はｋｚ方向においてｋ－ｓｐａｃｅの中心を充填する。スタビライザー勾配はＺ軸方向に沿って各セグメントのＥＰＩを読み出す前後に再集束されたパルスの傍らのクラッシャー勾配と同時に印加される。ＧＲＡＳＥモジュールにおけるエコー時間はＴＥ２で表され、その後でＴＳＥ方式で信号収集を行うエコー間隔（ＥＳＰ）に等しい。従って、取得した信号の総エコー時間はＴＥ１＋ＴＥ２である。
ＥＰＩ方向の位相コードをＮセグメントに分割して信号収集を行う場合、各セグメントに対する信号収集にはステップ１～ステップ４を繰り返す必要があり、このように、通常の収集方式に比べて、セグメント別の収集方式はＮＥＰＩが減少し、毎回の読み出し時間が短く、信号減衰が小さく、画像解像度を向上させ、ＥＰＩの変形効果を軽減させることができるが、収集時間が元のＮ倍になるとともに、モーションに敏感であり、各セグメント間のモーション誤差を修正する必要がある。一方、画像の信号対雑音比を大幅に向上させる。
ステップ５では、多重化感度符号化（ＭＵＳＥ）再構成モジュールを使用して複数回の励起間に存在する位相誤差を補正する。つまり、ステップ４では、ＥＰＩ方向に沿ってセグメント別の信号を使用して収集を行う場合、ＭＵＳＥ再構成によって各セグメントで収集した信号間のモーション誤差を修正する必要がある。ＭＵＳＥ再構成を行う際に、まず、通常の感度符号化（ＳＥＮＳＥ）技術を使用してモーションによる複数のＥＰＩセグメント間の位相変化を推定し、次にすべてのインターリーブＥＰＩにおいてエイリアシングボクセルの振幅信号を同時に共同で計算する。通常のＳＥＮＳＥ方法に比べて、ＭＵＳＥ方法は行列反転条件を大幅に改善し、従って信号対雑音比のより高い画像を得ることができる。
以上からわかるように、上記ステップ１～５によって、本発明における３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスは、画像の走査時間を短縮するだけでなく、信号対雑音比を向上させる。該動作の効果をさらに示すために、本発明はさらに以下のステップを行う。
ステップ６では、ステップ１～５の処理を行った後に、後処理を行って見かけ拡散係数（ＡＤＣ）、異方性画分（ＦＡ）、及び拡散方向符号化カラーマップ（ＤＥＣ）のＤＴＩの定量的指標を得る。後処理の方法は以下の通りである。取得したＸ、Ｙ、及びＺの３つの方向に沿って拡散勾配の異なるｂ値を印加した画像を取り出し、それぞれＸ、Ｙ、及びＺの３つの方向における画像の各ピクセルの拡散値Ｄｘｘ、Ｄｙｙ、Ｄｚｚを計算し、三者の平均値を取ってＡＤＣ値を得ることができ、任意の１つの方向の拡散値Ｄを計算する一般式は、以下の通りである。
Figure 2023510031000002
 式中、Ｓ１とＳ２はそれぞれ現在の計算方向における２つの異なるｂ値の画像ピクセル値である。
また、拡散の計算式によって６つの方向のＤ値（Ｄの下付き文字は方向を表す）を求め、６つの方向のＤ値は行列Ｄを構築できる。
Figure 2023510031000003
行列Ｄの３つの固有ベクトル及び３つの固有値
Figure 2023510031000004
を求め、さらに以下の式によって画像の各ボクセルのＦＡ値を求める。
Figure 2023510031000005
３つの固有値のうちの最大固有値
Figure 2023510031000006
に対応する固有ベクトルを拡散の主方向とし、異なる三次元空間方向に従って拡散方向符号化カラーマップを描画する。
以下、上記方法のステップ１～６に基づいて、実施例と併せてその技術的効果を示し、それによって当業者は本発明の趣旨をよりよく理解できる。
実施例
上記３Ｄ振動勾配準備の勾配スピンエコーシーケンス方法は７名の健康な若い男性ボランティアでテストされ、以下、ここでの具体的なパラメータを説明する。核磁気共鳴走査はシーメンスＰｒｉｓｍａ ３．０Ｔスキャナーを使用し、すべての走査は６４チャンネルヘッドコイルを使用して最大勾配８０ｍＴ／ｍで行われた。本実施例では２組の実験を行った。
実験１では、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥと２Ｄ ＯＧ－ＥＰＩシーケンスの走査時間及び画像の信号対雑音比を比較するために、５０Ｈｚの振動勾配、ｂ ＝ ５００ ｓ／ｍｍ２、１２個の方向、２回繰り返し、ＦＯＶ ＝ ２２０×２２０ｍｍ、解像度２．７５×２．７５ ｍｍ２、及びスライス厚さ３ｍｍ（３Ｄ ＧＲＡＳＥは２．７５×２．７５×３ ｍｍ３）という条件でＯＧ－ｄＭＲＩ走査を実行し、以下のスキームを使用した。
（１）１回励起されたＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスは、ＮＥＰＩ ＝ ８０、ＮＳＥ ＝ １０、ｔｕｒｂｏファクター＝ １２、ＥＰＩファクター＝ ６３、スライスオーバーサンプリング＝ ２０％、部分フーリエファクター＝ ６１％、帯域幅＝２，５００ Ｈｚ、ＴＥ１／ＴＥ２／ＴＲ ＝ １２４／３３．６／３０００ｍｓ、走査時間＝１．５ｍｉｎであり、それに対応する２Ｄ－ＥＰＩ読み出しシーケンスは、１０個のスライスを走査し、部分フーリエファクター＝ ６／８、帯域幅＝１，６９０Ｈｚ、ＴＥ／ＴＲ ＝ １５８／４２００ｍｓ（最小ＴＲ）、走査時間＝２．０ｍｉｎであった。
（２）２回励起されたＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスは、ＮＥＰＩ ＝８０、ＮＳＥ＝２０、ｔｕｒｂｏファクター＝２４、ＥＰＩファクター＝２７、ＴＥ１／ＴＥ２／ＴＲ＝１２４／２２．９／３０００ｍｓ、走査時間＝２．９ｍｉｎであり、ほかのパラメータは１回励起されたＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスのパラメータと同様であり、それに対応する２Ｄ－ＥＰＩ読み出しシーケンスは、２０個のスライスを走査し、部分フーリエファクター＝ ６／８、ＴＥ／ＴＲ ＝１４７／８４００ｍｓ（最小ＴＲ）、走査時間＝４．０ｍｉｎであり、ほかのパラメータは１回励起に対応する２Ｄ－ＥＰＩと同じであった。
（３）３回励起されたＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスは、ＮＥＰＩ ＝８０、ＮＳＥ＝３０、ｔｕｒｂｏファクター＝３６、ＥＰＩファクター＝２１、ＴＥ１／ＴＥ２／ＴＲ＝１２４／２０．２／３０００ｍｓ、走査時間４．３ｍｉｎであり、ほかのパラメータは１回励起されたＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスのパラメータと同様であり、それに対応する２Ｄ－ＥＰＩ読み出しシーケンスは、２０個のスライスを走査し、部分フーリエファクター＝ ６／８、ＴＥ／ＴＲ＝１４４／１２６００ｍｓ（最小ＴＲ）、走査時間＝６．０ｍｉｎであり、ほかのパラメータは１回励起に対応する２Ｄ－ＥＰＩと同じであった。
実験２では、異なる拡散時間での拡散係数の測定に対する本発明におけるシーケンスの信頼性をテストするために、２５Ｈｚ及び５０Ｈｚの振動周波数、ｂ ＝ ６００ｓ／ｍｍ２、６つの方向、ＴＥ１／ＴＥ２／ＴＲ＝８４／３２／３０００ｍｓという条件で、１回励起されたＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスを実行し、行列サイズ＝ ８０×８０×１０、イメージング解像度＝２．７５×２．７５×５ｍｍであり、ＰＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスは、δ＝２０ｍｓ、Δ＝３０及び６０ｍｓであり、ほかのパラメータはＯＧｐｒｅｐシーケンスと同様であった。比較として、さらに２５Ｈｚ、５０Ｈｚの振動勾配、δ＝ ２０ｍｓ、Δ＝ ３０ ／ ６０ｍｓのパルス勾配、及びｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥ走査と同様なほかのパラメータで２Ｄ ＥＰＩデータを収集した。最後に１組の被験者の２回励起されたＰＧ－ｄＭＲＩとＯＧ－ｄＭＲＩを収集することで、モーションアーティファクト補正に対する多重化感度符号化（ＭＵＳＥ）再構成アルゴリズムの有効性をテストした。
図２はＭＵＳＥ再構成前後にＯＧ－とＰＧ－ｐｒｅｐａｒｅｄ ＧＲＡＳＥシーケンスを使用して収集した画像を示す。図からわかるように、２回励起されたＧＲＡＳＥ収集方式の場合、モーションアーティファクトはＯＧ－ｄＭＲＩ画像では明らかではないが、ＰＧ－ｄＭＲＩ画像では明らかであり、そして、ＭＵＳＥはモーションによる位相誤差を大幅に修正できる。
図３は実験１の１０スライスと２０スライスに対する収集プロトコルを示し、２Ｄ ＥＰＩシーケンスに比べて、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥの走査速度はそれぞれ１．３４及び１．３８倍向上した。１０スライスプロトコルの場合、ＧＲＡＳＥとＥＰＩシーケンスは類似する画像の信号対雑音比を示したが、スライス数が２０スライスに増えると、３Ｄ ＧＲＡＳＥシーケンスの画像の信号対雑音比は１倍増加したが、２Ｄ ＥＰＩデータの画像の信号対雑音比は変化しなかった。
図４はＯＧ－ｄＭＲＩがそれぞれ２Ｄ ＥＰＩと３Ｄ ＧＲＡＳＥの読み出しデータを使用して拡散テンソル再構成を行って得た見かけ拡散係数（ＡＤＣ）、異方性（ＦＡ）及び方向符号化カラーマップ（ＤＥＣ）の指標の結果である。画像からわかるように、１０、２０及び３０スライスプロトコルの２Ｄ ＥＰＩデータではノイズ点が観察された。１０スライスの３Ｄ ＧＲＡＳＥデータでは、ノイズはＥＰＩデータと類似したが、スライス数が２０及び３０に増加するに伴って、画像が徐々に鮮明になった。３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しシーケンスでは信号対雑音比のより高い画像を収集したことを示した。
ＯＧ－ｄＭＲＩ（５０Ｈｚ及び２５Ｈｚ）とＰＧ－ｄＭＲＩ（３０ｍｓ及び６０ｍｓ）の３Ｄ ＧＲＡＳＥと２Ｄ ＥＰＩシーケンスイメージングによって得られた画像では、それぞれヒト脳の皮質下白質及び深部灰白質におけるＡＤＣデータを求めた。図５に示すように、２つのシーケンスからのＡＤＣ値は白質及び灰白質領域の両方で明らかな時間依存性（ｐ＜０．０００１）を示し、また、双方向のＡＮＯＶＡテストを行ったところ、明らかなシーケンスの差異は見られず、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスはＡＤＣの時間依存性を効果的に測定でき、結果が普通の２Ｄ ＥＰＩシーケンスと同様であったことを示した。
以上からわかるように、３Ｔ臨床システムで使用されている２Ｄプラナーエコーに基づく振動勾配拡散シーケンスに比べて、本発明の３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスはイメージング時間及び信号対雑音比を効果的に向上させ、時間依存性の拡散ＭＲＩ技術の臨床的変換に寄与する。
上記３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスに基づいて、ほかの実施例では、磁気共鳴イメージング機器をさらに提供でき、磁気共鳴スキャナー及び制御ユニットを含み、制御ユニットにはイメージングシーケンス、すなわち、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスが記憶されている。該イメージングシーケンスは実行されると、上記ステップ１～５における振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法を実現することに用いられる。
ただし、ここでの磁気共鳴スキャナー及び制御ユニットのハードウェア構造は通常の磁気共鳴イメージングシステムを使用して実現され得る。磁気共鳴スキャナーは磁石部分及び磁気共鳴分光計部分を含むべきであり、制御ユニットはイメージングに必要なデータ処理及び画像再構成ソフトウェアを含むべきであり、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスは制御ユニットによって読み取られてもよく、磁気共鳴スキャナーを制御することに用いられる。つまり、３Ｄ ＯＧｐｒｅｐ－ＧＲＡＳＥシーケンスは対応する磁気共鳴イメージング機器に直接適用できる。
なお、上記実施例は単に本発明の好ましい解決手段であり、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、種々の変更や変形を行うことができる。従って、同等置換や等価変換によって得られるいかなる技術的解決手段は本発明の保護範囲に属する。

Claims (7)

  1. 振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法であって、以下のステップＳ１～Ｓ５を含み、
    前記ステップＳ１では、シーケンスの開始位置にグローバル飽和モジュールを追加して、この前に残留した横磁化を破壊し、次に飽和後遅延（ＰＳＤ）の時間待って縦磁化ベクトルを回復させ、
    前記ステップＳ２では、飽和後遅延（ＰＳＤ）の後に拡散準備モジュールを追加し、一対の台形コサイン振動勾配又はパルス勾配を９０°ｘ－１８０°ｙ－９０°－ｘＲＦパルスに組み込むことによって、拡散符号と信号収集の分離を実現し、
    前記ステップＳ３では、拡散準備モジュールの後に脂肪飽和モジュールを追加し、脂肪信号を抑制し、
    前記ステップＳ４では、脂肪飽和モジュールの後に、勾配スピンエコーシーケンスモジュールを使用して３Ｄ Ｋ空間に対して信号収集を行い、
    前記ステップＳ５では、多重化感度符号化再構成モジュールを使用して複数回の励起間に存在する位相誤差を補正する
    ことを特徴とする振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法。
  2. 前記ステップＳ１におけるグローバル飽和モジュールの構築方法は、
    ＲＦパルスを１回印加するごとに、Ｘ、Ｙ、及びＺの３つの方向に勾配を同時に印加し、前回の信号収集時に残留した横磁化を完全に除去し、ＲＦパルスを３回印加した後に、飽和度モジュールと拡散符号化モジュールとの間の時間間隔である飽和後遅延（ＰＳＤ）の時間待つ
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法。
  3. 前記ステップＳ２における拡散準備モジュールの構築方法は、
    まず、Ｘ軸方向に沿ってフリップ角９０°のスライス非選択的ハードパルス励起を行い、次に、拡散設定方向に沿って台形コサイン振動勾配を印加し、続いて、Ｙ軸方向に沿ってフリップ角１８０°のスライス非選択的断熱タンジェントパルスを行い、次に完全に同じ台形コサイン振動勾配を印加し、その後、Ｚ軸方向に沿ってスタビライザー勾配（Ｇｓｔｂ）を印加し、最後に、－Ｘ軸方向に沿ってフリップ角９０°のスライス非選択的方形ハードパルス励起を行い、横磁化ベクトルを縦磁化ベクトルに変換する
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法。
  4. 前記ステップＳ３における脂肪飽和モジュールの構築方法は、
    フリップ角１１０°の周波数選択的ガウスパルスを印加し、脂肪の縦磁化ベクトルのｃｏｓ（１１０°）部分を反転してＴ１＊ｌｎ（２）時間待った後に０に設定し、Ｚ軸方向の勾配を同時に印加し、脂肪の横磁化ベクトルを完全に除去し、Ｔ１は脂肪の縦緩和時間である
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法。
  5. 前記ステップＳ４における勾配スピンエコーシーケンスモジュールの構築方法は、
    Ｙ方向においてエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）符号化を行い、Ｚ方向においてターボスピンエコー（ＴＳＥ）符号化を行うことによって３Ｄ ＧＲＡＳＥ読み出しを実現し、スピンエコーの数をＮＳＥに設定し、勾配エコーの数をＮＥＰＩに設定し、ＥＰＩ方向に沿ってセグメント別の読み取りを実行できるが、ＴＳＥ方向に沿って中心符号化を強制的に実行し、各セグメントのＥＰＩを読み出す前後にＺ軸方向に沿ってスタビライザー勾配を印加する
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法。
  6. 前記ステップＳ５における多重化感度符号化再構成モジュールの構築方法は、
    まず、通常の感度符号化（ＳＥＮＳＥ）技術を使用してモーションによる複数のＥＰＩセグメント間の位相変化を推定し、次にすべてのインターリーブＥＰＩにおいてエイリアシングボクセルの振幅信号を同時に共同で計算する
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法。
  7. 磁気共鳴イメージング機器であって、磁気共鳴スキャナー及び制御ユニットを含み、
    前記制御ユニットにはイメージングシーケンスが記憶されており、前記イメージングシーケンスは実行されると、請求項１～６のいずれか一項に記載の振動勾配準備の３Ｄ勾配スピンエコーイメージング方法を実現することに用いられる
    ことを特徴とする磁気共鳴イメージング機器。
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