JP2023513191A - 磁気共鳴ｃｅｓｔ結像周波数ドリフト補正方法、装置、媒体及び結像デバイス - Google Patents

磁気共鳴ｃｅｓｔ結像周波数ドリフト補正方法、装置、媒体及び結像デバイス Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法、装置、媒体及び結像デバイスを開示する。【解決手段】方法のステップは、まず、周波数ドリフト補正モジュールにおいて、小さいフリップ角の高周波パルスを利用して目標層面を励起し、単行の自由誘導減衰信号又は２行の非位相エンコード勾配エコー信号を収集する。次に、単行の自由誘導減衰信号又は２行の非位相エンコード勾配エコー信号の位相情報和収集時間に基づいて、それぞれ主磁場周波数ドリフト値を算出することができる。次いで、主磁場周波数ドリフト算出値に応じて気共鳴デバイスの中心周波数をリアルタイムに調整し、主磁場周波数ドリフトのリアルタイム補正を実現する。最後に、さらにＣＥＳＴ結像を行う。本発明は、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像における主磁場周波数ドリフト問題に対して、自由誘導減衰信号又は非位相エンコード勾配エコー信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づいて周波数ドリフトをリアルタイムに補正し、さらに磁気共鳴ＣＥＳＴ結像のロバスト性及び再現性を向上させることを提案する。【選択図】図１

Description

本願は、磁気共鳴技術分野に関し、特に磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正の分野に関する。
磁気共鳴ＣＥＳＴ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）結像は、新型の分子磁気共鳴結像技術であり、従来の磁気共鳴結像技術と比較して、当該技術は、内因性低濃度代謝産物の空間分布を間接に検知することができ、様々な疾患においてその臨床適用価値を検証した。ＣＥＳＴ結像は直接水サチュレーションなどの様々な干渉効果の影響を受けるため、臨床的に常に非対称性磁化分析法（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｔｉｏ Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ， ＭＴＲａｓｙｍ）を用いて他の干渉効果を除去して純粋なＣＥＳＴ効果を提供する。しかしながら、ＭＴＲａｓｙｍ分析法は主磁場周波数ドリフトに非常に敏感であり、主磁場周波数ドリフトはＭＴＲａｓｙｍ分析法がＣＥＳＴ効果に顕著な高推定又は低推定をもたらし、さらに磁気共鳴ＣＥＳＴ結像のロバスト性及び再現性に影響を与える。いくつかの研究者はいくつかの後処理方法により主磁場周波数ドリフトを補正することができるが、後処理方法は主磁場周波数による脂肪抑制効率が低下するという問題を解決することができず、ＣＥＳＴ図像に高い脂肪信号が出現し、ＣＥＳＴ図像の臨床基準価値を低下させる。自由誘導減衰信号又は勾配エコー信号に基づく周波数ドリフト補正モジュールの磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスは主磁場周波数ドリフトのリアルタイム補正だけでなく、脂肪信号の効果的な抑制をも確保することができ、これにより磁気共鳴ＣＥＳＴ結像ロバスト性及び再現性を向上させる。
本発明の目的は、自由誘導減衰信号又は勾配エコー信号に基づく周波数ドリフト補正モジュールの磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスを提供し、主磁場周波数ドリフトのリアルタイム補正を実現するとともに、脂肪信号の効果的な抑制を確保することで、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像ロバスト性及び再現性を向上させることにある。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術手段を用いて実現される。
第１の様態では、本発明は、以下のステップＳ１～Ｓ３を含む磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法を提供する。
ステップＳ１では、９０°未満のフリップ角で高周波パルスを発して目標層面を励起するように、ＣＥＳＴ結像システムを制御し、
ステップＳ２では、前記高周波パルスが発された後、単行の自由誘導減衰信号を収集してステップＳ２１を実行するか、又は２つの異なる時刻にそれぞれ１行の非位相エンコード勾配エコー信号を収集してステップＳ２２を実行し、
ステップＳ２１では、収集された自由誘導減衰信号を奇数行と偶数行に分割し、当該奇数行と偶数行との位相差をサンプリング周期で割り、主磁場周波数ドリフト値を取得し、
ステップＳ２２では、収集された２行の非位相エンコード勾配エコー信号の位相差を両方の信号収集時間差で割り、主磁場周波数ドリフト値を取得し、
ステップＳ３では、得られた主磁場周波数ドリフト値に応じて、磁気共鳴デバイスの中心周波数をリアルタイムに調整する。
好ましくは、前記ステップＳ２１における主磁場周波数ドリフト値の計算方法としては、
前記単行の自由誘導減衰信号を分割し、信号における奇数サンプル点データを奇数行とし、偶数サンプル点データを偶数行とし、奇数行と偶数行における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出して、奇数行と偶数行の行間位相差とし、さらに当該行間位相差とサンプリング周期とにより主磁場周波数ドリフト値を算出し、前記代表数が算術平均数、中央数を含み、
さらに、前記主磁場周波数ドリフト値
Figure 2023513191000002
の計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000003
 ここで、
Figure 2023513191000004
は、前記自由誘導減衰信号のサンプリング周期であり、
Figure 2023513191000005
は、奇数行と偶数行の行間位相差であり、計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000006
 ここで、
Figure 2023513191000007
は、奇数行のｉ番目のデータサンプル点と偶数行のｉ番目のデータサンプル点との間の位相差であり、
Figure 2023513191000008
は、偶数行又は奇数行信号におけるサンプル点数である。
好ましくは、前記ステップＳ２２における主磁場周波数ドリフト値の計算方法としては、
２行の非位相エンコード勾配エコー信号における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出し、２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差とし、さらに当該行間位相差と２行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル時間間隔により主磁場周波数ドリフト値を算出し、
さらに、主磁場周波数ドリフト値
Figure 2023513191000009
の計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000010
 ここで、
Figure 2023513191000011
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル時間間隔であり、
Figure 2023513191000012
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差であり、計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000013
 ここで、
Figure 2023513191000014
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号におけるそれぞれのｉ番目のデータサンプル点間の位相差であり、
Figure 2023513191000015
は、各行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル点数である。
好ましくは、前記ステップＳ１におけるフリップ角は、１０°未満である。
第２の様態では、本発明は、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正装置を提供し、ステップＳ１～Ｓ３を実行するための周波数ドリフト補正モジュールを備え、
ステップＳ１では、９０°未満のフリップ角で高周波パルスを発して目標層面を励起するように、ＣＥＳＴ結像システムを制御し、
ステップＳ２では、前記高周波パルスが発された後、単行の自由誘導減衰信号を収集してステップＳ２１を実行するか、又は２つの異なる時刻にそれぞれ１行の非位相エンコード勾配エコー信号を収集してステップＳ２２を実行し、
ステップＳ２１では、収集された自由誘導減衰信号を奇数行と偶数行に分割し、当該奇数行と偶数行との位相差をサンプリング周期で割り、主磁場周波数ドリフト値を取得し、
ステップＳ２２では、収集された２行の非位相エンコード勾配エコー信号の位相差を両方の信号収集時間差で割り、主磁場周波数ドリフト値を取得し、
ステップＳ３では、得られた主磁場周波数ドリフト値に応じて、磁気共鳴デバイスの中心周波数をリアルタイムに調整する。
好ましくは、前記ステップＳ２１における主磁場周波数ドリフト値の計算方法としては、
前記単行の自由誘導減衰信号を分割し、信号における奇数サンプル点データを奇数行とし、偶数サンプル点データを偶数行とし、奇数行と偶数行における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出して、奇数行と偶数行の行間位相差とし、さらに当該行間位相差とサンプリング周期とにより主磁場周波数ドリフト値を算出し、前記代表数が算術平均数、中央数を含み、
さらに、前記主磁場周波数ドリフト値
Figure 2023513191000016
の計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000017
 ここで、
Figure 2023513191000018
は、前記自由誘導減衰信号のサンプリング周期であり、
Figure 2023513191000019
は、奇数行と偶数行の行間位相差であり、計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000020
 ここで、
Figure 2023513191000021
は、奇数行のｉ番目のデータサンプル点と偶数行のｉ番目のデータサンプル点との間の位相差であり、
Figure 2023513191000022
は、偶数行又は奇数行信号におけるサンプル点数である。
好ましくは、前記ステップＳ２２における主磁場周波数ドリフト値の計算方法としては、
２行の非位相エンコード勾配エコー信号における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出し、２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差とし、さらに当該行間位相差と２行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル時間間隔により主磁場周波数ドリフト値を算出し、
さらに、主磁場周波数ドリフト値
Figure 2023513191000023
の計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000024
 ここで、
Figure 2023513191000025
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル時間間隔であり、
Figure 2023513191000026
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差であり、計算式は、下記の通りであり、
Figure 2023513191000027
 ここで、
Figure 2023513191000028
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号におけるそれぞれのｉ番目のデータサンプル点間の位相差であり、
Figure 2023513191000029
は、各行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル点数である。
好ましくは、前記ステップＳ１におけるフリップ角は、１０°未満である。
第３の様態では、本発明は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供し、前記記憶媒体には、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されたとき、上記第１の様態のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法が実現される。
第４の様態では、本発明は、磁気共鳴結像デバイスを提供し、磁気共鳴スキャナと制御ユニットとを備え、前記制御ユニットには、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムが実行されたとき、上記第１の様態のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法が実施され、磁気共鳴スキャナは補正後の中心周波数に基づいて磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を行う。
本発明では、磁気共鳴スキャナとは、磁気共鳴走査結像を行うことが可能なプラントを指す。磁気共鳴ＣＥＳＴ結像は、従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を使用することができ、従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスは、通常、ＣＥＳＴサチュレーション、スペクトルプレサチュレーション反転回復スバター、高速スピンエコー収集の３つのモジュールを含む。
従来の技術に対して、本発明は以下の優れた効果を有する。本発明は、周波数ドリフト補正モジュールにおいて単行の自由誘導減衰信号又は２行の非位相エンコード勾配エコー信号を収集し、自由誘導減衰信号奇数部分と偶数部分の位相差又は２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差を算出し、位相差を時間差で除算することにより、主磁場周波数ドリフト値を取得する。次いで、主磁場周波数ドリフト値に応じて磁気共鳴デバイスの中心周波数をリアルタイムに調整することにより、主磁場周波数ドリフトをリアルタイムに補正することができるだけでなく、脂肪信号の効果的な抑制を確保することができ、これにより、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像のロバスト性及び再現性を向上させ、後続のＣＥＳＴ図像の定量分析の信頼性に保障を提供し、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像の臨床利用価値を向上させる。
自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスブロック図である。 勾配エコー信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスブロック図である。 自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスと周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスとをそれぞれ用いて水模擬走査実験においてＣＥＳＴ図像の比較を行う。 自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスと周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスとをそれぞれ用いてヒト脳の脳走査実験におけるＣＥＳＴ図像の比較を行う。 自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスと周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスとをそれぞれ用いて人間の脳走査実験において得られたＣＥＳＴ図像上の関心領域のＣＥＳＴ平均値の比較である。
以下、図面及び実施形態を参照しながら本発明をさらに説明する。
本発明の好ましい実施例において、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法を提供し、当該補正方法は、従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像システムに適用することができ、ＣＥＳＴ結像結像を行う前にシステムの主磁場周波数ドリフトをリアルタイムに補正する。当該方法の具体的なステップは以下の通りである。
Ｓ１：まず、９０°（好ましくは１０°未満）のフリップ角で高周波（ＲＦ）パルスを発してターゲット層面を励起するように、ＣＥＳＴ結像システムに制御指令を送信して制御を行う。
Ｓ２：高周波パルスを発した後、直ちにその誘導信号を収集し、ここで、本発明は、２種の異なる信号を収集しかつそれぞれ特定の方法を利用して主磁場周波数ドリフト値を算出することができる。以下、２種の方法をそれぞれ説明する。
第１種の方法としては、高周波パルスを発した後、直ちに単行の自由誘導減衰信号を収集する。図１に示すように、単行の自由誘導減衰信号の収集時間をｔ０時刻と記す。次いで、収集された自由誘導減衰信号を奇数行と偶数行に分割し、当該奇数行と偶数行との位相差をサンプリング周期で割り、主磁場周波数ドリフト値を取得する。
なお、収集された自由誘導減衰信号は実際にタイミングを有する離散点データであるため、前記奇数行と偶数行は、実際にはこれらの離散点データをその順序に応じて奇数と偶数に分けたものである。すなわち、その具体的な方法としては、信号における奇数サンプル点データを奇数行として抽出し、偶数サンプル点データを偶数行として抽出し、これにより単行の信号を２行の信号に分割することができる。
また、２行の信号の間の位相差もそのサンプル点データを利用して算出される。本発明における奇数行と偶数行における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出して、奇数行と偶数行の行間位相差とし、さらに当該行間位相差とサンプリング周期により主磁場周波数ドリフト値を算出する。特に、本発明で言う代表数は、統計学的にサンプルの平均レベルを代表することができる指標を意味し、算術平均数、中央数等を含むが、これらに限定されない。サンプルの代表数を算出するとき、全てのサンプルにおけるサンプル点を選択することができ、それをサンプリングした後にサンプリングサンプルを利用して算出することもできる。しかし、方法の実現を容易にする観点から言えば、本発明は、全てのサンプル点の算術平均数を代表数として採用することを推奨する。したがって、主磁場周波数ドリフト値
Figure 2023513191000030
の計算式は、下記の通りである。
Figure 2023513191000031
ここで、
Figure 2023513191000032
は、自由誘導減衰信号のサンプリング周期であり、すなわち、２つの隣り合うサンプル点の間のサンプル時間間隔である。
Figure 2023513191000033
は、奇数行と偶数行の行間位相差であり、全てのサンプル点の算術平均数を用いて算出し、式は下記の通りである。
Figure 2023513191000034
ここで、
Figure 2023513191000035
は、奇数行のｉ番目のデータサンプル点と偶数行のｉ番目のデータサンプル点との間の位相差であり、
Figure 2023513191000036
は、偶数行又は奇数行の信号におけるサンプル点数である。
第２種の方法としては、高周波パルスを発した後、直ちに２つの異なる時刻にそれぞれ１行の非位相エンコード勾配エコー信号を収集する。図２に示すように、２つの信号収集時刻をそれぞれｔ１とｔ２と記する。次いで、収集された２行の非位相エンコード勾配エコー信号の位相差を２行の非位相エンコード勾配エコー信号の信号収集時間差で割り、主磁場周波数ドリフト値を取得する。
第１種の方法と類似し、非位相エンコード勾配エコー信号もタイミングを有する離散点データであるため、２行の信号の位相差も２行の非位相エンコード勾配エコー信号における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出し、２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差とし、さらに当該行間位相差と２行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル時間間隔により主磁場周波数ドリフト値を算出する必要がある。同様に、ここの代表数も算術平均数、中央数等を含むが、これらに限定されない。方法の実現を容易にする観点から言えば、本発明は全てのサンプル点の算術平均数を代表数として採用することを推奨する。したがって、主磁場周波数ドリフト値
Figure 2023513191000037
の計算式は、下記の通りである。
Figure 2023513191000038
ここで、
Figure 2023513191000039
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル時間間隔であり、すなわち、
Figure 2023513191000040
である。
Figure 2023513191000041
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号の行間位相差であり、全てのサンプル点の算術平均数を用いて算出し、式は下記の通りである。
Figure 2023513191000042
ここで、
Figure 2023513191000043
は、２行の非位相エンコード勾配エコー信号におけるそれぞれのｉ番目のデータサンプル点間の位相差であり、
Figure 2023513191000044
であり、
Figure 2023513191000045
は、２行目の非位相エンコード勾配エコー信号におけるｉ番目のデータサンプル点間の位相であり、
Figure 2023513191000046
は、１行目の非位相エンコード勾配エコー信号におけるｉ番目のデータサンプル点間の位相であり、
Figure 2023513191000047
は、各行の非位相エンコード勾配エコー信号のサンプル点数である。
Ｓ３：上記の２種の方法のうちのいずれか１種により主磁場周波数ドリフト値を取得した後、当該ドリフト値に応じて磁気共鳴ＣＥＳＴ結像の高周波パルス及データ収集器の中心周波数をリアルタイムに調整することができる。その後、調整後の高周波パルス中心周波数に応じて従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を行うことができる。
これにより、本発明は、自由誘導減衰信号又は勾配エコー信号を収集する周波数ドリフト補正方法を提供し、それは主磁場周波数ドリフトのリアルタイム補正を実現することができるだけでなく、さらに脂肪信号の効果的な抑制を確保することができ、これにより磁気共鳴ＣＥＳＴ結像ロバスト性及び再現性を向上させる。ここの磁気共鳴ＣＥＳＴ結像は、従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を採用することができ、本発明の重点ではないため、簡単に説明する。従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスは、ＣＥＳＴサチュレーション、スペクトルプレサチュレーション反転回復スバター、高速スピンエコー収集の３つのモジュールを含み、
（１）ＣＥＳＴサチュレーションモジュールについては、当該モジュールは、４つの矩形サチュレーションパルスを含み、各サチュレーションパルスの後に１つの破壊勾配を印加し、
（２）スペクトルプレサチュレーション反転回復スバターモジュールについては、当該モジュールは、フリップ角が９０度より大きい高周波パルスを含み、高周波パルスの後に層選択方向、位相エンコード方向、周波数エンコード方向にそれぞれ１つの破壊勾配を印加し、
（３）高速スピンエコー収集モジュールについては、当該モジュールは、主に１つの９０°の高周波励起パルスと複数個の１８０°の重集束パルスを含み、高周波励起パルスと重集束パルスを印加すると同時に層面選択エンコード勾配を印加し、各１８０°の重集束パルス後に位相エンコード勾配及び周波数エンコード勾配が続き、周波数エンコード勾配を印加する時にアナログデジタル変換器を利用してデータ収集を行う。
上記周波数ドリフト補正方法に対応し、さらに自由誘導減衰信号又は勾配エコー信号を収集する磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法を提供することができ、装置は、周波数ドリフト補正モジュールを含む。ここで、周波数ドリフト補正モジュールは、Ｓ１～Ｓ３（具体的には前記した通りであり、説明を省略する）を実行し、主磁場周波数ドリフトのリアルタイム補正を完了しかつ脂肪信号の効果的な抑制することを確保するために用いられる。主磁場周波数ドリフトのリアルタイム補正を完了した後、ＣＥＳＴ結像システムは、調整後の高周波パルス中心周波数に応じて従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を行うことを担当する。
当業者に分かるべであるとおり、本発明に係る各モジュール、機能は回路、他のハードウェア又は実行可能なプログラムコードにより完了することができ、対応する機能を実現することができればよい。コードを採用する場合、コードは記憶装置に記憶されることができ、かつ算出装置における対応する素子により実行される。本発明の実現は任意の特定のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせに限定されない。本発明における各ハードウェアモデルはいずれも市販の製品を採用することができ、実際のユーザニーズに応じて選択することができる。当然のことながら、磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンス及び装置において、必要な他のハードウェア又はソフトウェアと協力する必要があり、ここでは説明を省略する。
好ましい実施例において、上記Ｓ１～Ｓ３の周波数ドリフト補正方法は、ソフトウェアプログラムの形態でコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよい。コンピュータプログラムがプロセッサに呼び出されて実行される場合、Ｓ１～Ｓ３のステップに応じて磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正を実現することができる。
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、一般に、メモリハードウェアの形態で提供され、メモリは、ランダム・アクセス・メモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）を含んでもよいし、不揮発性メモリ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ、ＮＶＭ）、例えば少なくとも１つ磁気ディスクメモリを含んでもよい。
上記処理プログラムのプロセッサは、汎用プロセッサであってもよく、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、 ＣＰＵ）、ネットワークプロセッサ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＮＰ）等を含むが、さらにデジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＤＳＰ）、専用集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタ論理デバイス、ディスクリートハードウェアコンポーネントであってもよい。
当然のことながら、クラウドサーバの広範な適用に伴い、上記ソフトウェアプログラムはクラウドプラットフォームに搭載され、対応するサービスを提供することもできるため、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体はローカルハードウェアの形態に限定されない。
別の好ましい実施例において、上記Ｓ１～Ｓ３の周波数ドリフト補正方法を、周波数補正プログラムの形態で磁気共鳴結像デバイスの制御ユニットに集積することができる。磁気共鳴結像デバイスは、従来の磁気共鳴スキャナ及び制御ユニットを含むべきであり、制御ユニットに上記周波数補正プログラムの他に、ＣＥＳＴ結像を実現するために必要な結像シーケンス及び他のソフトウェアプログラムが記憶されている。当該磁気共鳴結像デバイスを利用して結像を行う前に、補正プログラムを実行し、磁気共鳴結像デバイスの中心周波数を補正し、次いでＣＥＳＴ結像シーケンスを呼び出し、磁気共鳴スキャナが補正後の中心周波数に基づいて磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を行う必要がある。磁気共鳴スキャナは従来の技術を用いて実現することができ、熟練した商業の製品に属するので、ここではその説明を省略する。上記周波数補正プログラムは制御ユニットを別途設けることなく、磁気共鳴スキャナの制御システムに直接集積されてもよい。
以下、上記方法に基づいて実施例を組み合わせてその具体的な技術効果を示すことにより、当業者は本発明の本質をよりよく理解することができる。
実施例
自由誘導減衰信号又は勾配エコー信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスと周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスをそれぞれ水模擬と１５例の被験者の脳の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像実験において比較テストを行った。具体的な方法は上記Ｓ１～Ｓ３を参照し、ここで説明を省略し、以下にここでの具体的なパラメータのみを説明する。本実施例において、フリップ角が３度の高周波パルスを用いて目標層面を励起し、それぞれｔ０＝６．９８ｍｓ時刻に単行の自由誘導減衰信号を収集し（図１に示すように）又はｔ１＝２．５２ｍｓ， ｔ２＝８．３３ｍｓの２つの時刻にそれぞれ２行の非位相エンコード勾配エコー信号を収集し（図２に示すように）、各行の自由誘導減衰信号又は非位相エンコード勾配エコー信号サンプル点数がｎ＝１２８である。
本実施例において、従来の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスの３つのモジュールは、具体的には以下の通りである。
（１）ＣＥＳＴサチュレーションモジュールについては、当該モジュールは、４つの矩形サチュレーションパルスを含み、サチュレーションパルス持続時間が２００ｍｓであり、幅度が２ｕＴであり、サチュレーションパルスの後に破壊勾配を印加し、破壊勾配の持続時間が５ｍｓであり、幅度が１５ｍＴ／ｍであり、
（２）スペクトルプレサチュレーション反転回復スバターモジュールについては、当該モジュールは、フリップ角が１１０度の高周波パルスを含み、高周波パルスの後に層選択方向、位相エンコード方向、周波数エンコード方向にそれぞれ１つの破壊勾配を印加し、破壊勾配持続時間が３．５ｍｓであり、幅度が８ｍＴ／ｍであり、
（３）高速スピンエコー収集モジュールについては、当該モジュールは、主に１つの９０°の高周波励起パルスと４２個の１８０°の重集束パルスを含み、高周波励起パルスと重集束パルスを印加すると同時に層面選択エンコード勾配を印加し、それぞれの１８０°の重集束パルス後に位相エンコード勾配及び周波数エンコード勾配が続き、周波数エンコード勾配を印加する時にアナログデジタル変換器を利用してデータ収集を行う。
本実施例において自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスと周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスの比較実験結果は、図３、図４、図５に示す通りである。
図３、図４から分かるように、水模擬でも健康な被試験脳磁気共鳴ＣＥＳＴ結像実験においても、主磁場周波数ドリフトにより、周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない従来の磁気共鳴ＣＥＳＴシーケンスで得られたＣＥＳＴ図像に大きな画像アーチファクトが存在する。自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスは、主磁場周波数ドリフトをリアルタイムに補正することができ、得られたＣＥＳＴ図像は相対的に安定し、本発明の有効性を証明する。
図５から分かるように、周波数ドリフト補正モジュールが印加されていない従来の磁気共鳴ＣＥＳＴシーケンスで得られたＣＥＳＴ図像上の関心領域のＣＥＳＴ平均値に激しい起伏が発生するのに対し、自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスで得られたＣＥＳＴ平均値はほとんど変化しておらず、これはさらに本発明の有効性を証明する。
なお、勾配エコー信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスと自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンスのテスト結果は、理論的に一致するため、当該実例において自由誘導減衰信号を収集する周波数ドリフト補正モジュールに基づく磁気共鳴ＣＥＳＴ結像シーケンス結果のみを示することにより、本発明に係る２つの解決手段がいずれも有効性を有することを証明する。
以上に記載の実施例は本発明の好ましい解決手段であるが、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変化及び変形を行うことができる。したがって、同等置換又は等価変換の方式を採用して得られた技術解決手段は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (8)

  1. 磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法であって、以下のステップＳ１～Ｓ３を含み、
    ステップＳ１では、９０°未満のフリップ角で高周波パルスを発して目標層面を励起するように、ＣＥＳＴ結像システムを制御し、
    ステップＳ２では、前記高周波パルスが発された後、単行の自由誘導減衰信号を収集し、前記単行の自由誘導減衰信号を分割し、信号における奇数サンプル点データを奇数行とし、偶数サンプル点データを偶数行とし、奇数行と偶数行における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出して、奇数行と偶数行の行間位相差とし、さらに当該行間位相差をサンプリング周期で割ることにより、主磁場周波数ドリフト値を算出し、前記代表数が算術平均数又は中央数を含み、
    ステップＳ３では、得られた主磁場周波数ドリフト値に応じて、磁気共鳴デバイスの中心周波数をリアルタイムに調整する
    ことを特徴とする磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法。
  2. 前記主磁場周波数ドリフト値
    Figure 2023513191000048
    の計算式は、下記の通りであり、
    Figure 2023513191000049
     ここで、
    Figure 2023513191000050
    は、前記自由誘導減衰信号のサンプリング周期であり、
    Figure 2023513191000051
    は、奇数行と偶数行の行間位相差であり、計算式は下記の通りであり、
    Figure 2023513191000052
     ここで、
    Figure 2023513191000053
    は、奇数行のｉ番目のデータサンプル点と偶数行のｉ番目のデータサンプル点との間の位相差であり、
    Figure 2023513191000054
    は、偶数行又は奇数行の信号におけるサンプル点数である
    ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法。
  3. 前記ステップＳ１におけるフリップ角は、１０°未満である
    ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法。
  4. 磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正装置であって、ステップＳ１～Ｓ３を実行するための周波数ドリフト補正モジュールを備え、
    ステップＳ１では、９０°未満のフリップ角で高周波パルスを発して目標層面を励起するように、ＣＥＳＴ結像システムを制御し、
    ステップＳ２では、前記高周波パルスが発された後、単行の自由誘導減衰信号を収集し、前記単行の自由誘導減衰信号を分割し、信号における奇数サンプル点データを奇数行とし、偶数サンプル点データを偶数行とし、奇数行と偶数行における対応するサンプル点の位相差の代表数を算出して、奇数行と偶数行の行間位相差とし、さらに当該行間位相差をサンプリング周期で割ることにより、主磁場周波数ドリフト値を算出し、前記代表数が算術平均数又は中央数を含み、
    ステップＳ３では、得られた主磁場周波数ドリフト値に応じて、磁気共鳴デバイスの中心周波数をリアルタイムに調整する
    ことを特徴とする磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正装置。
  5. 前記主磁場周波数ドリフト値
    Figure 2023513191000055
    の計算式は、下記の通りであり、
    Figure 2023513191000056
     ここで、
    Figure 2023513191000057
    は、前記自由誘導減衰信号のサンプリング周期であり、
    Figure 2023513191000058
    は、奇数行と偶数行の行間位相差であり、計算式は、下記の通りであり、
    Figure 2023513191000059
     ここで、
    Figure 2023513191000060
    は、奇数行のｉ番目のデータサンプル点と偶数行のｉ番目のデータサンプル点との間の位相差であり、
    Figure 2023513191000061
    は、偶数行又は奇数行信号におけるサンプル点数である
    ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正装置。
  6. 前記ステップＳ１におけるフリップ角は、１０°未満である
    ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正装置。
  7. コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
    前記記憶媒体には、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されたとき、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法が実施される
    ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
  8. 磁気共鳴結像デバイスであって、磁気共鳴スキャナと制御ユニットとを備え、
    前記制御ユニットには、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムが実行されたとき、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁気共鳴ＣＥＳＴ結像周波数ドリフト補正方法が実施され、磁気共鳴スキャナは補正後の中心周波数に基づいて磁気共鳴ＣＥＳＴ結像を行う
    ことを特徴とする磁気共鳴結像デバイス。
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