JP3168045B2 - コントラストを改善した短ｔ２ 種の磁気共鳴結像 - Google Patents
コントラストを改善した短ｔ２ 種の磁気共鳴結像Info
- Publication number
- JP3168045B2 JP3168045B2 JP00878592A JP878592A JP3168045B2 JP 3168045 B2 JP3168045 B2 JP 3168045B2 JP 00878592 A JP00878592 A JP 00878592A JP 878592 A JP878592 A JP 878592A JP 3168045 B2 JP3168045 B2 JP 3168045B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- slice
- short
- excitation
- gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/446—Multifrequency selective RF pulses, e.g. multinuclear acquisition mode
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/50—NMR imaging systems based on the determination of relaxation times, e.g. T1 measurement by IR sequences; T2 measurement by multiple-echo sequences
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【０００１】アメリカ合衆国政府は、開示された発明に
ついての権利を、スタンフォード大学に対する国立保健
研究所認可＃１Ｒ０１ＨＬ３４９６２に従って保有して
いる。
ついての権利を、スタンフォード大学に対する国立保健
研究所認可＃１Ｒ０１ＨＬ３４９６２に従って保有して
いる。
【０００２】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気共鳴結像（ＭＲ
Ｉと略記する）と分光学とに関し、特に本発明は短いス
ピン−スピン緩和時間（Ｔ2 と略記する）を有する種の
結像に関する。
Ｉと略記する）と分光学とに関し、特に本発明は短いス
ピン−スピン緩和時間（Ｔ2 と略記する）を有する種の
結像に関する。
【０００３】
【従来技術】核磁気共鳴（ＮＭＲ）結像は、磁気共鳴結
像（ＭＲＩ）とも呼ばれていて、物質を解析する非破壊
的方法であり、医療用結像のための新方法である。これ
は完全に非侵略的であって、イオン化する輻射を要しな
い。大雑把に言うと、核磁気モーメントは、局所磁場に
比例する特別のスピン歳差運動で励起される。これらの
スピンの歳差運動から生じる無線周波数信号は、ピック
アップ・コイルにより受信される。磁場を操作すること
により、異なる体積領域を表す信号のアレーが得られ
る。これらは、人体の核スピン密度の体積イメージを作
るために組み合わされる。
像（ＭＲＩ）とも呼ばれていて、物質を解析する非破壊
的方法であり、医療用結像のための新方法である。これ
は完全に非侵略的であって、イオン化する輻射を要しな
い。大雑把に言うと、核磁気モーメントは、局所磁場に
比例する特別のスピン歳差運動で励起される。これらの
スピンの歳差運動から生じる無線周波数信号は、ピック
アップ・コイルにより受信される。磁場を操作すること
により、異なる体積領域を表す信号のアレーが得られ
る。これらは、人体の核スピン密度の体積イメージを作
るために組み合わされる。
【０００４】ＮＭＲに関する一連の解説的論文が、『核
科学についてのＩＥＥＥトランザクション』の１９８０
年６月号ボリュームＮＳ−２７の第１２２０〜１２５５
ページ（the June 1980 issue of the IEEE Transactio
ns on Nuclear Science, Vol. NS-27, pp.1220-1255 ）
に見られる。基本的概念はＷ．Ｖ．ハウスによる指導的
論文『ＮＭＲの原理への入門』（Introduction to the
Principles of NMR)の第１２２０−１２２６ページに記
載されており、これは断層イメージを再構成するために
計算型断層撮影法を使用する。２次元及び３次元の結像
方法が解説されている。ＮＭＲの医療への応用が、『サ
イエンティフィック・アメリカン』誌の１９８２年５月
号の第７８−８８ページのピケット（Pykett) 著の『医
療におけるＮＭＲ結像』（NMR Imaging in Medicine)
と、１９８２年のアカデミック・プレスの、マンスフィ
ールド（Mansfield)及びモリス（Morris) 著の『生物医
学におけるＮＭＲ結像』（NMR Imaging in Biomedicin
e) に記載されている。
科学についてのＩＥＥＥトランザクション』の１９８０
年６月号ボリュームＮＳ−２７の第１２２０〜１２５５
ページ（the June 1980 issue of the IEEE Transactio
ns on Nuclear Science, Vol. NS-27, pp.1220-1255 ）
に見られる。基本的概念はＷ．Ｖ．ハウスによる指導的
論文『ＮＭＲの原理への入門』（Introduction to the
Principles of NMR)の第１２２０−１２２６ページに記
載されており、これは断層イメージを再構成するために
計算型断層撮影法を使用する。２次元及び３次元の結像
方法が解説されている。ＮＭＲの医療への応用が、『サ
イエンティフィック・アメリカン』誌の１９８２年５月
号の第７８−８８ページのピケット（Pykett) 著の『医
療におけるＮＭＲ結像』（NMR Imaging in Medicine)
と、１９８２年のアカデミック・プレスの、マンスフィ
ールド（Mansfield)及びモリス（Morris) 著の『生物医
学におけるＮＭＲ結像』（NMR Imaging in Biomedicin
e) に記載されている。
【０００５】要約すると、核の陽子及び／又は中性子の
数が奇数である原子、即ち、奇数のスピン角運動量と磁
気双極子モーメントとを有する原子、を一線に整列させ
るために強い静磁場が使われる。次に、第１のＲＦ磁場
に対して横向きに加えられた第２のＲＦ磁場を使って、
これらの核にエネルギーを注入し、これらを例えば９０
°又は１８０°はじく。励起後、核は徐々に該静磁場と
整列する状態に戻り、エネルギーを弱いけれども検出可
能な自由誘導崩壊（ＦＩＤ）の形で放出する。これらの
ＦＩＤ信号は、イメージを作るためにコンピューターに
より使われる。
数が奇数である原子、即ち、奇数のスピン角運動量と磁
気双極子モーメントとを有する原子、を一線に整列させ
るために強い静磁場が使われる。次に、第１のＲＦ磁場
に対して横向きに加えられた第２のＲＦ磁場を使って、
これらの核にエネルギーを注入し、これらを例えば９０
°又は１８０°はじく。励起後、核は徐々に該静磁場と
整列する状態に戻り、エネルギーを弱いけれども検出可
能な自由誘導崩壊（ＦＩＤ）の形で放出する。これらの
ＦＩＤ信号は、イメージを作るためにコンピューターに
より使われる。
【０００６】励起周波数、及びＦＩＤ周波数は、核の歳
差運動の角周波数ω0 は、磁場Ｂ0 と、各核種について
の基本的物理定数であるいわゆる磁気回転比γとの積で
あるというラーモアの関係により定義される： ω0 ＝Ｂ0 ・γ 従って、線型勾配磁場Ｂ＝ｚ・Ｇz を、例えばＺ軸を画
定する均一な正磁場Ｂ 0 に重ねることにより、選択され
たＸ−Ｙ平面内の核を、該Ｘ軸又はＹ軸に沿って加えら
れた横励起磁場の周波数スペクトルを適宜選ぶことによ
り励起することが出来る。同様に、該Ｘ−Ｙ平面におい
て、ＦＩＤ信号の検出時に勾配磁場を加えて、該平面内
のＦＩＤ信号を空間的に局在させることが出来る。ＲＦ
パルス励起に応じての核スピン・フリップの角度は、該
パルスの時間積分に比例する。
差運動の角周波数ω0 は、磁場Ｂ0 と、各核種について
の基本的物理定数であるいわゆる磁気回転比γとの積で
あるというラーモアの関係により定義される： ω0 ＝Ｂ0 ・γ 従って、線型勾配磁場Ｂ＝ｚ・Ｇz を、例えばＺ軸を画
定する均一な正磁場Ｂ 0 に重ねることにより、選択され
たＸ−Ｙ平面内の核を、該Ｘ軸又はＹ軸に沿って加えら
れた横励起磁場の周波数スペクトルを適宜選ぶことによ
り励起することが出来る。同様に、該Ｘ−Ｙ平面におい
て、ＦＩＤ信号の検出時に勾配磁場を加えて、該平面内
のＦＩＤ信号を空間的に局在させることが出来る。ＲＦ
パルス励起に応じての核スピン・フリップの角度は、該
パルスの時間積分に比例する。
【０００７】不均一磁場中で人体から磁気共鳴信号を得
る際にスピン・エコー技術が使われている。核スピンが
傾けられて、時間Ｔにわたって処理された後、１８０°
再焦点合わせＲＦ磁場を加えて核スピンを１８０°はじ
く（フリップさせる）。時間Ｔの後に、核スピンは再び
焦点が合い、この時に磁気共鳴信号が検出される。しか
し、在来のスライス選択的励起においては、横磁化の大
半が作られるときのＲＦ波形のピークと、データ収集が
始まることの出来る時の再焦点合わせローブの末端との
間には固有の遅延がある。結像されるべき或る種の核種
は、短いスピン−スピン緩和時間（Ｔ2 ）を有し、その
後に自由誘導信号が顕著に減衰する。結像されることの
出来る最小Ｔ2 核種は、この遅延時間の程度である。こ
の遅延は、オフセットＲＦ波形を使用し、再焦点合わせ
時間を短縮することによって幾分は短縮することが出来
る。
る際にスピン・エコー技術が使われている。核スピンが
傾けられて、時間Ｔにわたって処理された後、１８０°
再焦点合わせＲＦ磁場を加えて核スピンを１８０°はじ
く（フリップさせる）。時間Ｔの後に、核スピンは再び
焦点が合い、この時に磁気共鳴信号が検出される。しか
し、在来のスライス選択的励起においては、横磁化の大
半が作られるときのＲＦ波形のピークと、データ収集が
始まることの出来る時の再焦点合わせローブの末端との
間には固有の遅延がある。結像されるべき或る種の核種
は、短いスピン−スピン緩和時間（Ｔ2 ）を有し、その
後に自由誘導信号が顕著に減衰する。結像されることの
出来る最小Ｔ2 核種は、この遅延時間の程度である。こ
の遅延は、オフセットＲＦ波形を使用し、再焦点合わせ
時間を短縮することによって幾分は短縮することが出来
る。
【０００８】しかし、スライス・プロフィールに傷が付
く。本発明は、Ｔ2 の非常に短い核種の結像を可能にす
るスライス選択的励起の方法を提供することを目指して
いる。
く。本発明は、Ｔ2 の非常に短い核種の結像を可能にす
るスライス選択的励起の方法を提供することを目指して
いる。
【０００９】
【発明の概要】本発明の目的は、Ｔ2 の非常に短い核種
の結像を可能にするスライス選択的励起の方法及び装置
である。本発明の他の目的は、Ｔ2 の非常に短い核種の
結像のコントラストを改善することである。
の結像を可能にするスライス選択的励起の方法及び装置
である。本発明の他の目的は、Ｔ2 の非常に短い核種の
結像のコントラストを改善することである。
【００１０】本発明の特徴は、少なくとも二つの別々の
励起を行い、データを収集して、そのデータを合計し
て、所望のスライスについての信号を得ることである。
本発明の他の特徴は、二つの別々の励起を使い、その各
励起が在来のスライス選択的励起の半分に相当すること
である。本発明の他の特徴は、短Ｔ2 コントラスト調製
ＲＦパルス及び磁気勾配を使用することである。
励起を行い、データを収集して、そのデータを合計し
て、所望のスライスについての信号を得ることである。
本発明の他の特徴は、二つの別々の励起を使い、その各
励起が在来のスライス選択的励起の半分に相当すること
である。本発明の他の特徴は、短Ｔ2 コントラスト調製
ＲＦパルス及び磁気勾配を使用することである。
【００１１】要約すると、本発明の一実施例では、二つ
の励起を順次に加え、各励起後にデータ収集が行われ
る。この二つの励起は例えば同期パルスなどの在来のス
ライス選択的励起の半分に相当し、その半分の励起の各
々について同じ収集勾配が使用される。第２半分励起
は、第１半分励起についてのデータ収集が完了した後に
加えられる。次に所望のスライスについての信号を得る
ために各々の励起後のデータ収集が加え合わされる。
の励起を順次に加え、各励起後にデータ収集が行われ
る。この二つの励起は例えば同期パルスなどの在来のス
ライス選択的励起の半分に相当し、その半分の励起の各
々について同じ収集勾配が使用される。第２半分励起
は、第１半分励起についてのデータ収集が完了した後に
加えられる。次に所望のスライスについての信号を得る
ために各々の励起後のデータ収集が加え合わされる。
【００１２】この方法には幾つかの利点がある。第１
に、Ｔ2 の長い核種については、スライス・プロフィー
ルは在来のスライス選択についてのものと同じになる。
Ｔ2 の長い核種についてスライス・プロフィールを犠牲
にする必要はない。第２に、短Ｔ2 核種についてのスラ
イス・プロフィールは、Ｔ2 と勾配強度によってのみ限
定される。第２に、再焦点合わせローブは不要である。
データ収集は直に始まることが出来、ＲＦ送信機を停止
させるのに要する時間だけによって限定される。
に、Ｔ2 の長い核種については、スライス・プロフィー
ルは在来のスライス選択についてのものと同じになる。
Ｔ2 の長い核種についてスライス・プロフィールを犠牲
にする必要はない。第２に、短Ｔ2 核種についてのスラ
イス・プロフィールは、Ｔ2 と勾配強度によってのみ限
定される。第２に、再焦点合わせローブは不要である。
データ収集は直に始まることが出来、ＲＦ送信機を停止
させるのに要する時間だけによって限定される。
【００１３】短Ｔ2 核種のイメージのコントラストを高
めるために、デフェージング（dephasing ）勾配に続く
ことの出来るコントラスト調製パルスを使うことによ
り、長Ｔ2 核種の磁化を選択的に抑圧する。本発明と、
その目的及び特徴とは、図面と共に以下の詳細な解説と
特許請求の範囲の欄の記載内容とから一層容易に理解出
来るものである。
めるために、デフェージング（dephasing ）勾配に続く
ことの出来るコントラスト調製パルスを使うことによ
り、長Ｔ2 核種の磁化を選択的に抑圧する。本発明と、
その目的及び特徴とは、図面と共に以下の詳細な解説と
特許請求の範囲の欄の記載内容とから一層容易に理解出
来るものである。
【００１４】
【実施例】図面を参照すると、図１（Ａ）はＮＭＲ結像
システムにおけるコイル装置を示す一部断面斜視図であ
り、図１（Ｂ）−１（Ｄ）は図１（Ａ）の装置において
生成されることの出来る磁場勾配を示す。この装置は、
１９８３年３月のＩＥＥＥ会報、第７１巻、第３号、第
３３８〜３５０ページの、ヒンショー及びレントによる
『ＮＭＲ結像への入門：ブロッホ方程式から結像方程式
まで』において論じられている。簡単に言うと、均一な
静磁場Ｂ0 が、コイル対１０から成る磁石により生成さ
れる。勾配磁場Ｇx が、シリンダ１２に巻かれることの
出来る複雑な勾配コイル・セットにより生成される。Ｒ
Ｆ磁場Ｂ1 がサドル型コイル１４により生成される。結
像を受ける患者は、サドル型コイル１４内でＺ軸に沿っ
て置かれる。
システムにおけるコイル装置を示す一部断面斜視図であ
り、図１（Ｂ）−１（Ｄ）は図１（Ａ）の装置において
生成されることの出来る磁場勾配を示す。この装置は、
１９８３年３月のＩＥＥＥ会報、第７１巻、第３号、第
３３８〜３５０ページの、ヒンショー及びレントによる
『ＮＭＲ結像への入門：ブロッホ方程式から結像方程式
まで』において論じられている。簡単に言うと、均一な
静磁場Ｂ0 が、コイル対１０から成る磁石により生成さ
れる。勾配磁場Ｇx が、シリンダ１２に巻かれることの
出来る複雑な勾配コイル・セットにより生成される。Ｒ
Ｆ磁場Ｂ1 がサドル型コイル１４により生成される。結
像を受ける患者は、サドル型コイル１４内でＺ軸に沿っ
て置かれる。
【００１５】図１（Ｂ）にＸ勾配磁場が示されており、
これは静磁場Ｂ0 に平行で、Ｘ軸に沿って距離と共に線
型に変化するが、Ｙ軸やＺ軸に沿っては距離と共には変
化しない。図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）は、それぞれ、同
様のＹ勾配磁場及びＺ勾配磁場を示す。図２は、１９８
２年のゼネラル・エレクトリック・カンパニーの『ＮＭ
Ｒ−結像の見通し』（NMR-A Perspective on Imaging)
に開示されている結像装置の機能ブロック図である。コ
ンピューター２０は、ＮＭＲ装置の動作を制御し、それ
から検出されたＦＩＤ信号を処理する様にプログラムさ
れている。該勾配磁場は勾配増幅器２２によって付勢さ
れ、ＲＦ磁気モーメントをラーモア周波数で加えるため
のＲＦコイルは、送信機２４とＲＦコイル２６とによっ
て制御される。選択された核がフリップされた後、ＲＦ
コイル２６を使ってＦＩＤ信号を検出し、この信号は受
信機２８に送られ、次に、コンピューター２０による処
理のためにデジタイザ３０を通される。
これは静磁場Ｂ0 に平行で、Ｘ軸に沿って距離と共に線
型に変化するが、Ｙ軸やＺ軸に沿っては距離と共には変
化しない。図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）は、それぞれ、同
様のＹ勾配磁場及びＺ勾配磁場を示す。図２は、１９８
２年のゼネラル・エレクトリック・カンパニーの『ＮＭ
Ｒ−結像の見通し』（NMR-A Perspective on Imaging)
に開示されている結像装置の機能ブロック図である。コ
ンピューター２０は、ＮＭＲ装置の動作を制御し、それ
から検出されたＦＩＤ信号を処理する様にプログラムさ
れている。該勾配磁場は勾配増幅器２２によって付勢さ
れ、ＲＦ磁気モーメントをラーモア周波数で加えるため
のＲＦコイルは、送信機２４とＲＦコイル２６とによっ
て制御される。選択された核がフリップされた後、ＲＦ
コイル２６を使ってＦＩＤ信号を検出し、この信号は受
信機２８に送られ、次に、コンピューター２０による処
理のためにデジタイザ３０を通される。
【００１６】図３は、加えられた１８０°フリップ角の
ＲＦパルスと、９０°フリップ角ＲＦパルス、それに続
く『時間反転』１８０°ＲＦパルスと、該ＲＦパルスを
加えている際に加えられる随伴Ｚ軸磁場勾配とを示すグ
ラフである。図示のパルスは、前ローブと後ローブ、そ
の間の種ＲＦパルスとを有する在来の同期パルスであ
る。
ＲＦパルスと、９０°フリップ角ＲＦパルス、それに続
く『時間反転』１８０°ＲＦパルスと、該ＲＦパルスを
加えている際に加えられる随伴Ｚ軸磁場勾配とを示すグ
ラフである。図示のパルスは、前ローブと後ローブ、そ
の間の種ＲＦパルスとを有する在来の同期パルスであ
る。
【００１７】上記した様に、在来のスライス選択的スピ
ン−ワープ結像においては、横磁化の大半が生成される
時のＲＦ波形のピークと、受信される信号のエネルギー
の殆どが収集される時のエコーのピークとの間には固有
の遅延がある。この遅延は、エコー時間Ｔ2 と呼ばれ、
図１６に示されている。結像されることの出来る最小Ｔ
2 核種は、この遅延時間の程度である。
ン−ワープ結像においては、横磁化の大半が生成される
時のＲＦ波形のピークと、受信される信号のエネルギー
の殆どが収集される時のエコーのピークとの間には固有
の遅延がある。この遅延は、エコー時間Ｔ2 と呼ばれ、
図１６に示されている。結像されることの出来る最小Ｔ
2 核種は、この遅延時間の程度である。
【００１８】この遅延は、データ収集窓内でエコー偏心
（an echo off-center) を用い、減少した再焦点合わせ
ローブを伴うオフセットＲＦ波形を使用することにより
スライス選択的スピン−ワープ枠構造の中で短縮される
ことが出来る。該オフセット・エコーは、分析ｋ−空間
再構成を必要とするが、これは基本的問題ではない。減
少した再焦点合わせローブを有するオフセットＲＦパル
スは、劣化したスライス・プロフィールを生じさせる結
果となる。これは基本的である。
（an echo off-center) を用い、減少した再焦点合わせ
ローブを伴うオフセットＲＦ波形を使用することにより
スライス選択的スピン−ワープ枠構造の中で短縮される
ことが出来る。該オフセット・エコーは、分析ｋ−空間
再構成を必要とするが、これは基本的問題ではない。減
少した再焦点合わせローブを有するオフセットＲＦパル
スは、劣化したスライス・プロフィールを生じさせる結
果となる。これは基本的である。
【００１９】本発明は、ここで、上記ＴB を大いに小さ
くすることを可能にするスライス選択的結像のための方
法を提供する。基本的アイデアは、ＴB に寄与するパル
ス・シーケンスの部分を単に無くすることである。それ
は、スライス選択勾配の第２半分、再焦点合わせロー
ブ、位相エンコード・ローブ、デフェーザー・ローブ
（dephaser lobe)、及び読み出しローブの第１半分であ
る。図１６において、これは、破線間の全てのものを消
去することに相当する。このときＴB は、もしかすると
ゼロであるが、実際問題としては私達の1.５Ｔ ＧＥシ
グナ・システム（1.５Ｔ ＧＥ Signa System)ではＴB
は数百マイクロ秒に限定される。
くすることを可能にするスライス選択的結像のための方
法を提供する。基本的アイデアは、ＴB に寄与するパル
ス・シーケンスの部分を単に無くすることである。それ
は、スライス選択勾配の第２半分、再焦点合わせロー
ブ、位相エンコード・ローブ、デフェーザー・ローブ
（dephaser lobe)、及び読み出しローブの第１半分であ
る。図１６において、これは、破線間の全てのものを消
去することに相当する。このときＴB は、もしかすると
ゼロであるが、実際問題としては私達の1.５Ｔ ＧＥシ
グナ・システム（1.５Ｔ ＧＥ Signa System)ではＴB
は数百マイクロ秒に限定される。
【００２０】このパルス・シーケンスには二つの問題、
即ち、データ収集方法、及びスライス選択方法、があ
る。データ収集問題は、投射−再構成読み出し勾配を用
いることによって容易に解決される。このとき、低周波
データは常に直ちに収集される。スライス選択問題は、
この論文の主題である。本発明は、少なくとも二つの別
々の励起のシーケンスによってスライスを画定するもの
である。その各々は、在来のスライス選択的励起の半分
に相当する。これら二つの半分励起の各々について同じ
収集勾配が用いられ、信号が加え合わされる。得られる
信号は、所望の良く画定されたスライスのそれである。
即ち、データ収集方法、及びスライス選択方法、があ
る。データ収集問題は、投射−再構成読み出し勾配を用
いることによって容易に解決される。このとき、低周波
データは常に直ちに収集される。スライス選択問題は、
この論文の主題である。本発明は、少なくとも二つの別
々の励起のシーケンスによってスライスを画定するもの
である。その各々は、在来のスライス選択的励起の半分
に相当する。これら二つの半分励起の各々について同じ
収集勾配が用いられ、信号が加え合わされる。得られる
信号は、所望の良く画定されたスライスのそれである。
【００２１】このスライス選択モードは、幾つかの利点
を有する。第１に、Ｔ2 の長い核種については、スライ
ス・プロフィールは在来のスライス選択についてのそれ
と同じである。長Ｔ2 核種についてはスライス・プロフ
ィールを犠牲にする必要はない。第２に、短Ｔ2 核種に
ついてのスライス・プロフィールはＴ2 と勾配強度だけ
により限定される。第３に、再焦点合わせは不要であ
る。データ収集は直に始まることが出来、ＲＦ送信機を
停止させるのに要する時間によってのみ限定される。
を有する。第１に、Ｔ2 の長い核種については、スライ
ス・プロフィールは在来のスライス選択についてのそれ
と同じである。長Ｔ2 核種についてはスライス・プロフ
ィールを犠牲にする必要はない。第２に、短Ｔ2 核種に
ついてのスライス・プロフィールはＴ2 と勾配強度だけ
により限定される。第３に、再焦点合わせは不要であ
る。データ収集は直に始まることが出来、ＲＦ送信機を
停止させるのに要する時間によってのみ限定される。
【００２２】一つの欠点は、共鳴外れ効果に起因するあ
る程度のスライス・プロフィール劣化である。これは、
シミュレーションで知られる様に、普通は実際には顕著
な問題ではない。短Ｔ2 核種についてのスライス選択的励起 本提案によるパルスは、『磁気共鳴ジャーナル』（Jour
nal of Magnetic Resonance)１９８９年の第８１巻の第
４３〜５６ページにおいてパウリ、ニシムラ及びマコブ
スキーにより解説されているｋ−空間解析により容易に
理解されるものである。小チップ角度近似に基づいて、
選択的励起は、ｋ−空間における重み付き軌道と解釈さ
れる。スライス・プロフィールは、この重み付き軌道の
フーリエ変換である。新しい励起パルスは、ブロッホ方
程式の対称性の結果とも見ることの出来るものである。
このアプローチは、後の節において、大チップ角度パル
スが提示さるときに使われる。
る程度のスライス・プロフィール劣化である。これは、
シミュレーションで知られる様に、普通は実際には顕著
な問題ではない。短Ｔ2 核種についてのスライス選択的励起 本提案によるパルスは、『磁気共鳴ジャーナル』（Jour
nal of Magnetic Resonance)１９８９年の第８１巻の第
４３〜５６ページにおいてパウリ、ニシムラ及びマコブ
スキーにより解説されているｋ−空間解析により容易に
理解されるものである。小チップ角度近似に基づいて、
選択的励起は、ｋ−空間における重み付き軌道と解釈さ
れる。スライス・プロフィールは、この重み付き軌道の
フーリエ変換である。新しい励起パルスは、ブロッホ方
程式の対称性の結果とも見ることの出来るものである。
このアプローチは、後の節において、大チップ角度パル
スが提示さるときに使われる。
【００２３】在来のスライス選択的励起においては、ｋ
−空間軌道は、或るｋmin から始まり、ＲＦのピークに
おいてｋ−空間原点を通過し、ｋmax に行き、再焦点合
わせローブと共に原点に戻る。図４を見よ。本発明が提
供するパルス・シーケンスは、図５に示されている様
に、２個の半分となっているｋ−空間を走査する。第１
半分励起はｋmin から始まって、ちょうどＲＦのピーク
でｋ−空間原点で終わる。この点で、読み出し勾配を適
用しデータを収集することが出来る。次にｋmax から始
まって原点で終わる第２半分励起が適用される。これは
第１励起と同じであるが、負の勾配を持っている。同じ
読み出し勾配が適用されデータが収集される。この二つ
の得られた信号が加え合わされる。Ｔ2 減衰と化学的シ
フトが無ければ、得られる信号は在来のスライス選択的
励起から得られるのと同じである。
−空間軌道は、或るｋmin から始まり、ＲＦのピークに
おいてｋ−空間原点を通過し、ｋmax に行き、再焦点合
わせローブと共に原点に戻る。図４を見よ。本発明が提
供するパルス・シーケンスは、図５に示されている様
に、２個の半分となっているｋ−空間を走査する。第１
半分励起はｋmin から始まって、ちょうどＲＦのピーク
でｋ−空間原点で終わる。この点で、読み出し勾配を適
用しデータを収集することが出来る。次にｋmax から始
まって原点で終わる第２半分励起が適用される。これは
第１励起と同じであるが、負の勾配を持っている。同じ
読み出し勾配が適用されデータが収集される。この二つ
の得られた信号が加え合わされる。Ｔ2 減衰と化学的シ
フトが無ければ、得られる信号は在来のスライス選択的
励起から得られるのと同じである。
【００２４】しかし、数個の利点が得られている。再焦
点合わせは不要である。読み出しは、主ＲＦローブの半
分が適用された直後に行われる。これは、横磁化の大半
が生成されたときである。『エコー時間』即ちＴB は、
ＲＦ送信機停止時間の程度（私達のＧＥシグナ・システ
ムでは約２００μｓ）であることが出来る。今、短Ｔ 2
核種の可視性を限定する要因は、これはその核種につい
てのスライス・プロフィールの鮮鋭度を限定する励起時
の減衰と、与えられた読み出し勾配についてその核種を
結像出来る解像度を限定する読み出し時の減衰とだけで
ある。
点合わせは不要である。読み出しは、主ＲＦローブの半
分が適用された直後に行われる。これは、横磁化の大半
が生成されたときである。『エコー時間』即ちＴB は、
ＲＦ送信機停止時間の程度（私達のＧＥシグナ・システ
ムでは約２００μｓ）であることが出来る。今、短Ｔ 2
核種の可視性を限定する要因は、これはその核種につい
てのスライス・プロフィールの鮮鋭度を限定する励起時
の減衰と、与えられた読み出し勾配についてその核種を
結像出来る解像度を限定する読み出し時の減衰とだけで
ある。
【００２５】Ｔ2 に対するスライス・プロフィールの依
存性は、Ｔ2 項を上記のパウリ他の文献の解析に導入す
ることによって解析的に示すことが出来る。それは、概
念的により容易に見ることが出来る。高い空間周波数の
ｋ−空間重みは早期に該パルスに発生し、データ収集が
行われるまで時定数Ｔ2 で減衰する。このとき、実効Ｒ
Ｆは、指数Ｔ2 減衰により重み付けされた適用されるＲ
Ｆであり、数３で表される。
存性は、Ｔ2 項を上記のパウリ他の文献の解析に導入す
ることによって解析的に示すことが出来る。それは、概
念的により容易に見ることが出来る。高い空間周波数の
ｋ−空間重みは早期に該パルスに発生し、データ収集が
行われるまで時定数Ｔ2 で減衰する。このとき、実効Ｒ
Ｆは、指数Ｔ2 減衰により重み付けされた適用されるＲ
Ｆであり、数３で表される。
【００２６】
【数３】
【００２７】ここで励起は−Ｔから始まって０で終わ
る。小チップ角度体制では、スライス・プロフィールは
重み付きｋ−空間軌道のフーリエ変換である。これは、
短Ｔ2 核種のローレンツ線形状に巻きついた無限Ｔ2 ス
ライス・プロフィールとなる。非常に短いＴ2 の核種に
ついては、スライス・プロフィールはＴ2 減衰により支
配される。γＧはｋ−空間での速度であるので、γＧＴ
2 の積は、ｋ−空間重みが１／ｅに落ちている空間周波
数である。その逆数（γＧＴ2)-1は、与えられたＴ2 及
び勾配強度について達成可能な究極の３ｄＢスライス幅
である。
る。小チップ角度体制では、スライス・プロフィールは
重み付きｋ−空間軌道のフーリエ変換である。これは、
短Ｔ2 核種のローレンツ線形状に巻きついた無限Ｔ2 ス
ライス・プロフィールとなる。非常に短いＴ2 の核種に
ついては、スライス・プロフィールはＴ2 減衰により支
配される。γＧはｋ−空間での速度であるので、γＧＴ
2 の積は、ｋ−空間重みが１／ｅに落ちている空間周波
数である。その逆数（γＧＴ2)-1は、与えられたＴ2 及
び勾配強度について達成可能な究極の３ｄＢスライス幅
である。
【００２８】スライス・プロフィールに対するＴ2 の効
果を説明するために、図２に示されているパルスが、Ｔ
2 減衰無しで、成分パルス持続時間の１倍及び２倍に等
しいＴ2 でシミュレーションされた。スライス・プロフ
ィールが図６に描かれている。無限Ｔ2 スライス・プロ
フィールは（Ａ）に描かれている。成分パルスの長さが
２ｍｓであれば、プロット（Ｂ）及び（Ｃ）は２ｍｓ及
び１ｍｓのＴ2 に対応する。短Ｔ2 値の効果は、スライ
ス・プロフィールの鮮鋭度の低下と、信号の或る程度の
ロスとである。
果を説明するために、図２に示されているパルスが、Ｔ
2 減衰無しで、成分パルス持続時間の１倍及び２倍に等
しいＴ2 でシミュレーションされた。スライス・プロフ
ィールが図６に描かれている。無限Ｔ2 スライス・プロ
フィールは（Ａ）に描かれている。成分パルスの長さが
２ｍｓであれば、プロット（Ｂ）及び（Ｃ）は２ｍｓ及
び１ｍｓのＴ2 に対応する。短Ｔ2 値の効果は、スライ
ス・プロフィールの鮮鋭度の低下と、信号の或る程度の
ロスとである。
【００２９】短Ｔ2 スライス選択的パルスは、共鳴外れ
周波数に対して或る程度の感度を持っている。これは、
成分パルスを、共鳴外れ周波数の周期に対して相対的に
短く保つことによって最小にされる。例えば、1.５Ｔで
は、１ppm の異物から生じる周期は約１５ｍｓである。
殆どの成分パルスは、これより１０倍小さくて、問題を
生じない。3.６ppm 脂質シフトから生じる周期は約4.５
ｍｓである。殆どの成分パルスの長さは、これの１／２
ないし１／４である。その結果として、脂質周波数での
スライス・プロフィールは幾分劣化する。図６のプロッ
ト（Ｄ）は、成分パルスの持続時間中に１／２サイクル
共鳴外れにおける図２に図示のパルスから生じるスライ
ス・プロフィールである。これは、２ｍｓの持続時間の
成分パルスについて1.５Ｔで２５０Ｈz の共鳴外れ周波
数又は3.９ppm に対応する。スライス・プロフィールに
或る程度の適度の劣化がある。また、該プロットに示さ
れていない一定の位相シフトがある。大チップ角度パルスへの拡張 スライスを画定するために二つの別々の励起から得られ
たデータを加え合わせるという基本的アイデアは大チッ
プ角度パルスに拡張することが出来る。この場合には、
解析は、実際のパルスにより励起されるときのブロッホ
方程式の空間的対称性に基づく。実際の値のあるパルス
の空間的応答は、スキュー・エルミート型対称性
周波数に対して或る程度の感度を持っている。これは、
成分パルスを、共鳴外れ周波数の周期に対して相対的に
短く保つことによって最小にされる。例えば、1.５Ｔで
は、１ppm の異物から生じる周期は約１５ｍｓである。
殆どの成分パルスは、これより１０倍小さくて、問題を
生じない。3.６ppm 脂質シフトから生じる周期は約4.５
ｍｓである。殆どの成分パルスの長さは、これの１／２
ないし１／４である。その結果として、脂質周波数での
スライス・プロフィールは幾分劣化する。図６のプロッ
ト（Ｄ）は、成分パルスの持続時間中に１／２サイクル
共鳴外れにおける図２に図示のパルスから生じるスライ
ス・プロフィールである。これは、２ｍｓの持続時間の
成分パルスについて1.５Ｔで２５０Ｈz の共鳴外れ周波
数又は3.９ppm に対応する。スライス・プロフィールに
或る程度の適度の劣化がある。また、該プロットに示さ
れていない一定の位相シフトがある。大チップ角度パルスへの拡張 スライスを画定するために二つの別々の励起から得られ
たデータを加え合わせるという基本的アイデアは大チッ
プ角度パルスに拡張することが出来る。この場合には、
解析は、実際のパルスにより励起されるときのブロッホ
方程式の空間的対称性に基づく。実際の値のあるパルス
の空間的応答は、スキュー・エルミート型対称性
【００３０】
【数４】
【００３１】を有する。共鳴外れ効果を無視するなら
ば、元のスライスと、打ち消された勾配で得られたスラ
イスとの和は
ば、元のスライスと、打ち消された勾配で得られたスラ
イスとの和は
【００３２】
【数５】
【００３３】である。Ｍz 成分は観察されないので、Ｒ
Ｆ波形を設計するときには応答のＭy 成分だけを最適化
する必要がある。この観点から共鳴外れ効果を、２個の
成分スライスの整合外れと見なすことが出来る。共鳴外
れ周波数δはΔｚ＝δ／γＧの空間シフトに対応する。
これは、共鳴外れ効果が特定のパルスについて顕著とな
るか否かの他の尺度である。Δｚがスライス幅に比べて
小さければ、スライス・プロフィール劣化は最小となる
べきである。スライス・プロフィール劣化への原理的寄
与は、２個のパルスにより生成されるスライスのＭx 成
分の不完全な抹消である。これは、近似的に Ｍx(ｚ＋Δ）−Ｍx(ｚ−Δｚ）≒２Δｚｄ／ｄｚＭx(ｚ） で与えられる。
Ｆ波形を設計するときには応答のＭy 成分だけを最適化
する必要がある。この観点から共鳴外れ効果を、２個の
成分スライスの整合外れと見なすことが出来る。共鳴外
れ周波数δはΔｚ＝δ／γＧの空間シフトに対応する。
これは、共鳴外れ効果が特定のパルスについて顕著とな
るか否かの他の尺度である。Δｚがスライス幅に比べて
小さければ、スライス・プロフィール劣化は最小となる
べきである。スライス・プロフィール劣化への原理的寄
与は、２個のパルスにより生成されるスライスのＭx 成
分の不完全な抹消である。これは、近似的に Ｍx(ｚ＋Δ）−Ｍx(ｚ−Δｚ）≒２Δｚｄ／ｄｚＭx(ｚ） で与えられる。
【００３４】大チップ角度体制におけるパルス設計の新
しい面は、ブロッホ方程式の非線型性である。ブロッホ
方程式の非線型反転に利用出来る計算方法が幾つかあ
る。最も一般的な方法は、最適制御理論に基づいてい
る。ＲＦパルスが、Ｎ個の独立の値を有する各部分一定
の波形であり、ユーザーがパルスの適応度のスカラー尺
度（普通は、所望のスライス・プロフィールと、達成さ
れたスライス・プロフィールとの間の積分平方距離）を
画定しているとする。最適制御アルゴリズムは、所望の
タスクへのパルスの適応度の或るスカラー尺度の勾配の
速度（オーダーＮ）計算に対処する。該尺度の勾配が計
算されると、該パルスを、任意の数の非線型プログラミ
ング・ツールで繰り返し最適化することが出来る。私達
はソフトウェア・パッケージＮＰＳＯＬを使っている
が、これはＲＦの各点に関しての『良好性』尺度のヘシ
アン (Hessian)の近似値を計算する。ヘシアンは、２次
最適化アルゴリズムを近似するのに使われる。約２０回
の反復で収斂が達成される。
しい面は、ブロッホ方程式の非線型性である。ブロッホ
方程式の非線型反転に利用出来る計算方法が幾つかあ
る。最も一般的な方法は、最適制御理論に基づいてい
る。ＲＦパルスが、Ｎ個の独立の値を有する各部分一定
の波形であり、ユーザーがパルスの適応度のスカラー尺
度（普通は、所望のスライス・プロフィールと、達成さ
れたスライス・プロフィールとの間の積分平方距離）を
画定しているとする。最適制御アルゴリズムは、所望の
タスクへのパルスの適応度の或るスカラー尺度の勾配の
速度（オーダーＮ）計算に対処する。該尺度の勾配が計
算されると、該パルスを、任意の数の非線型プログラミ
ング・ツールで繰り返し最適化することが出来る。私達
はソフトウェア・パッケージＮＰＳＯＬを使っている
が、これはＲＦの各点に関しての『良好性』尺度のヘシ
アン (Hessian)の近似値を計算する。ヘシアンは、２次
最適化アルゴリズムを近似するのに使われる。約２０回
の反復で収斂が達成される。
【００３５】ここで説明する介在型励起問題についての
Ｍx およびＭz の柔軟性を利用するために、所望のスラ
イスからのＭy の偏差だけにペナルティーを課する良好
性の尺度を採用する。イン・スライスで私達はＭy が１
に近く、Ｍz とＭx とが０に近いことを希望するという
単純な例を考察する。或るパルスが、或る位置でＭx 及
びＭz の大きさ0.２の総合エラーで磁化プロフィールを
達成すると仮定する。磁化長さは保存されるので、Ｍy
成分は（１−0.２2)1/2 ≒0.９８でなければならない。
従って、この場合には、２成分の２０％エラーは、他の
成分の２％のエラーを意味するに過ぎない。私達はスラ
イス中のＭy 成分だけに関心があるので、この幾何学的
対称性は、介在型パルス設計で利用されるべきである。
Ｍx およびＭz の柔軟性を利用するために、所望のスラ
イスからのＭy の偏差だけにペナルティーを課する良好
性の尺度を採用する。イン・スライスで私達はＭy が１
に近く、Ｍz とＭx とが０に近いことを希望するという
単純な例を考察する。或るパルスが、或る位置でＭx 及
びＭz の大きさ0.２の総合エラーで磁化プロフィールを
達成すると仮定する。磁化長さは保存されるので、Ｍy
成分は（１−0.２2)1/2 ≒0.９８でなければならない。
従って、この場合には、２成分の２０％エラーは、他の
成分の２％のエラーを意味するに過ぎない。私達はスラ
イス中のＭy 成分だけに関心があるので、この幾何学的
対称性は、介在型パルス設計で利用されるべきである。
【００３６】考慮するべき最後の設計明細はバンド幅、
パルス持続時間、及びスライス・エッジ鮮鋭度である。
一定持続時間パルスについては、エネルギーとスライス
厚みとはバンド幅と共に増大するけれども、スライス・
プロフィールは改善する。私達は、該パルスの左辺の３
個の０を伴う同期パルスと同等の固有バンド幅を有する
折衷的解決策を決定した。最初のパルスはｋ−空間解析
により選ばれた。良好性の尺度では移行領域にはペナル
ティーを課さず、移行領域の幅を変化させた。最良のパ
ルスが図７に示されている。そのシミュレーションされ
た応答が図８に描かれている。Ｍy 成分だけが、結果と
してのスライスに寄与している。
パルス持続時間、及びスライス・エッジ鮮鋭度である。
一定持続時間パルスについては、エネルギーとスライス
厚みとはバンド幅と共に増大するけれども、スライス・
プロフィールは改善する。私達は、該パルスの左辺の３
個の０を伴う同期パルスと同等の固有バンド幅を有する
折衷的解決策を決定した。最初のパルスはｋ−空間解析
により選ばれた。良好性の尺度では移行領域にはペナル
ティーを課さず、移行領域の幅を変化させた。最良のパ
ルスが図７に示されている。そのシミュレーションされ
た応答が図８に描かれている。Ｍy 成分だけが、結果と
してのスライスに寄与している。
【００３７】実施 図５に示されている励起パルスは、実現し難い。勾配
は、ＲＦ波形の終わりに即座に０にならなければならな
い。実際には、最大勾配スルーレートは限られており、
私達のＧＥシグナ・システムでは２Ｇ／ｃｍ／ｍｓであ
る。実用的勾配はパルスの大部分の間一定であり、次に
スルーレート限界で０に下降する。ここで二つの選択肢
がある。一つは、ＲＦを勾配波形の定常部分に限定出来
ることである。このとき勾配下降傾斜はスライスをデフ
ォーカスし、小さな再焦点合わせローブで補償されなけ
ればならない。これにより、興味ある信号が減衰してい
る間に時間を無駄にする。もっと良い解決策は、下降傾
斜時にＲＦを働かすが、適切なｋ−空間重みがなお達成
されることを保証するためにＲＦ振幅を補正することで
ある。これは、単に、可変率原理又はＶＥＲＳＥ原理の
適用である。これは、私達がここで用いる解決策であ
る。ＲＦ波形とスライス選択勾配との両方が同じ時に終
わり、ＲＦ送信機が停止可能になると直ちにデータ収集
が始まることが出来る。
は、ＲＦ波形の終わりに即座に０にならなければならな
い。実際には、最大勾配スルーレートは限られており、
私達のＧＥシグナ・システムでは２Ｇ／ｃｍ／ｍｓであ
る。実用的勾配はパルスの大部分の間一定であり、次に
スルーレート限界で０に下降する。ここで二つの選択肢
がある。一つは、ＲＦを勾配波形の定常部分に限定出来
ることである。このとき勾配下降傾斜はスライスをデフ
ォーカスし、小さな再焦点合わせローブで補償されなけ
ればならない。これにより、興味ある信号が減衰してい
る間に時間を無駄にする。もっと良い解決策は、下降傾
斜時にＲＦを働かすが、適切なｋ−空間重みがなお達成
されることを保証するためにＲＦ振幅を補正することで
ある。これは、単に、可変率原理又はＶＥＲＳＥ原理の
適用である。これは、私達がここで用いる解決策であ
る。ＲＦ波形とスライス選択勾配との両方が同じ時に終
わり、ＲＦ送信機が停止可能になると直ちにデータ収集
が始まることが出来る。
【００３８】可変率勾配ＲＦパルスについてのＶＥＲＳ
Ｅ計算は、一般には数値的に行われる。この場合には、
勾配は充分に単純であるので、所要のＲＦ波形の計算は
容易に解析的に行われる。理想的には、ＲＦ波形Ｂ
1 （ｔ）は、振幅Ｇ0 の勾配の存在するときに働かされ
る。該勾配は、時刻０（即ち、パルスの終了時）に瞬間
的にオフに転換する。時間と空間周波数とは、数６で関
連付けられる。この理想的勾配については、時間と空間
周波数とは数７で線型に関連付けられ、特定の空間周波
数に対応するＲＦ重みはＢ（ｋ／γＧ0 ）である。
Ｅ計算は、一般には数値的に行われる。この場合には、
勾配は充分に単純であるので、所要のＲＦ波形の計算は
容易に解析的に行われる。理想的には、ＲＦ波形Ｂ
1 （ｔ）は、振幅Ｇ0 の勾配の存在するときに働かされ
る。該勾配は、時刻０（即ち、パルスの終了時）に瞬間
的にオフに転換する。時間と空間周波数とは、数６で関
連付けられる。この理想的勾配については、時間と空間
周波数とは数７で線型に関連付けられ、特定の空間周波
数に対応するＲＦ重みはＢ（ｋ／γＧ0 ）である。
【００３９】
【数６】
【００４０】
【数７】
【００４１】私達が使いたい勾配は、最初はＧ0 であ
り、スルーレート限界でに向かって下降し、時刻０で０
に達する。スルーレート限界がＳであれば、勾配は時刻
−Ｇ0 ／Ｓまでは一定で、その後に線型に下降する。勾
配を数８の様に書くことが出来る。時間の関数としての
空間周波数は数９で表される。今、新しいＲＦを、変数
の変化、即ち数１０として計算することが出来る。する
と、可変率ＲＦ波形は、数１１となる。
り、スルーレート限界でに向かって下降し、時刻０で０
に達する。スルーレート限界がＳであれば、勾配は時刻
−Ｇ0 ／Ｓまでは一定で、その後に線型に下降する。勾
配を数８の様に書くことが出来る。時間の関数としての
空間周波数は数９で表される。今、新しいＲＦを、変数
の変化、即ち数１０として計算することが出来る。する
と、可変率ＲＦ波形は、数１１となる。
【００４２】
【数８】
【００４３】
【数９】
【００４４】
【数１０】
【００４５】
【数１１】
【００４６】変化率勾配と、同期ｋ−空間重みを生じさ
せるＲＦ波形とが、理想的な実現不能の波形についての
対応する波形と共に図９に示されている。他の実用的留
意点は、磁気共鳴結像に使われる復調装置には、しばし
ば、直流バイアスエラーがあることである。一つおきの
励起でＲＦの符号を交代させると共に各対を減じること
によって、これを抑圧することが出来る。短Ｔ2 スライ
ス選択的パルスについて追加のコスト無しに、これを行
うことも出来る。第２の成分励起で勾配をただ反転させ
るのではなくて、ＲＦと勾配との両方を反転させる。こ
のときには２成分励起に対応するデータは、加え合わさ
れるのではなくて減じられる。実験的スライス・プロフィール この節では、私達は、短Ｔ2 選択的励起パルスの実験的
確認を提示する。これは幾つかのポイントを示す。第１
に、二つの成分励起は実際にはｋ−空間の半分だけを各
々カバーし、その二つの半分は相補的である。第２に、
可変率ＲＦと、前の節で得られた勾配とは、所望のｋ−
空間重みを生じさせる。最後に、得られるスライス・プ
ロフィールは、解析的に予期されるスライス・プロフィ
ールである。
せるＲＦ波形とが、理想的な実現不能の波形についての
対応する波形と共に図９に示されている。他の実用的留
意点は、磁気共鳴結像に使われる復調装置には、しばし
ば、直流バイアスエラーがあることである。一つおきの
励起でＲＦの符号を交代させると共に各対を減じること
によって、これを抑圧することが出来る。短Ｔ2 スライ
ス選択的パルスについて追加のコスト無しに、これを行
うことも出来る。第２の成分励起で勾配をただ反転させ
るのではなくて、ＲＦと勾配との両方を反転させる。こ
のときには２成分励起に対応するデータは、加え合わさ
れるのではなくて減じられる。実験的スライス・プロフィール この節では、私達は、短Ｔ2 選択的励起パルスの実験的
確認を提示する。これは幾つかのポイントを示す。第１
に、二つの成分励起は実際にはｋ−空間の半分だけを各
々カバーし、その二つの半分は相補的である。第２に、
可変率ＲＦと、前の節で得られた勾配とは、所望のｋ−
空間重みを生じさせる。最後に、得られるスライス・プ
ロフィールは、解析的に予期されるスライス・プロフィ
ールである。
【００４７】スライス・プロフィールを測定するために
使われるパルス・シーケンスは、単にｚ軸に沿って適用
される励起パルスであり、これにデフェーズ・ローブと
読み出し勾配ローブとが同じ軸に沿って続く。これは図
１０に示されている。このとき、得られた生のデータ
は、各成分励起パルスにより作られた空間周波数重みで
ある。該スライス・プロフィールは、２成分励起からの
データを加え合せ、その結果のフーリエ変換を計算する
ことによって得られる。
使われるパルス・シーケンスは、単にｚ軸に沿って適用
される励起パルスであり、これにデフェーズ・ローブと
読み出し勾配ローブとが同じ軸に沿って続く。これは図
１０に示されている。このとき、得られた生のデータ
は、各成分励起パルスにより作られた空間周波数重みで
ある。該スライス・プロフィールは、２成分励起からの
データを加え合せ、その結果のフーリエ変換を計算する
ことによって得られる。
【００４８】２成分励起からのサンプル・データが図１
１に示されている。各成分励起は、ｋ−空間の半分をカ
バーするに過ぎず、ｋ−空間原点で終わる。励起されな
い空間周波数では横磁化は殆ど生成されない。この実験
では、スライス選択勾配は２ｍｓの間0.１５Ｇ／cmに過
ぎないので、適度の振幅及び持続時間の読み出し勾配で
スライス・プロフィールを分解することが出来る。読み
出し勾配は2.６６ｍｓの間0.９Ｇ／cmである。データは
４８ｋＨz で収集され、収集毎に２５６サンプルが得ら
れる。ＲＦ振幅は、各成分パルスについて共鳴で３０°
のチップ角度を生じる様にスケーリングされた。実験
は、シールドされた勾配コイルを備えた1.５Ｔゼネラル
・エレクトリック・シグナ・システムで行われた。より
高速のデータ・レートを可能にするために、標準の偽信
号防止フィルターは交換されている。
１に示されている。各成分励起は、ｋ−空間の半分をカ
バーするに過ぎず、ｋ−空間原点で終わる。励起されな
い空間周波数では横磁化は殆ど生成されない。この実験
では、スライス選択勾配は２ｍｓの間0.１５Ｇ／cmに過
ぎないので、適度の振幅及び持続時間の読み出し勾配で
スライス・プロフィールを分解することが出来る。読み
出し勾配は2.６６ｍｓの間0.９Ｇ／cmである。データは
４８ｋＨz で収集され、収集毎に２５６サンプルが得ら
れる。ＲＦ振幅は、各成分パルスについて共鳴で３０°
のチップ角度を生じる様にスケーリングされた。実験
は、シールドされた勾配コイルを備えた1.５Ｔゼネラル
・エレクトリック・シグナ・システムで行われた。より
高速のデータ・レートを可能にするために、標準の偽信
号防止フィルターは交換されている。
【００４９】２成分励起からの、組み合わされたデータ
が図１２に示されており、ここで私達はｋ−空間の励起
された領域を拡大してある。また、収集されたデータの
幅と振幅とに合う様にスケーリングされた理論的同期ｋ
−空間重みも示されている。一致は極めて良い。実験に
よるスライス・プロフィールは、図１２の得られたデー
タのフーリエ変換を行うことによって得られた。結果
は、同期重みのフーリエ変換と共に図１３に示されてい
る。この場合にも一致は極めて良好である。半振幅での
スライス幅は2.７cmである。該パルスの通過帯域のリッ
プルは、同期ＲＦパルスの選択に起因する。他のＲＦ波
形も代用出来る。実験的な短Ｔ2 イメージ 前の節で私達は、提案したスライス選択方法が、期待さ
れるスライス・プロフィールを生じさせることを示し
た。ここでは、私達は、短Ｔ2 核種を結像するためにそ
れが役立つことを実証する。
が図１２に示されており、ここで私達はｋ−空間の励起
された領域を拡大してある。また、収集されたデータの
幅と振幅とに合う様にスケーリングされた理論的同期ｋ
−空間重みも示されている。一致は極めて良い。実験に
よるスライス・プロフィールは、図１２の得られたデー
タのフーリエ変換を行うことによって得られた。結果
は、同期重みのフーリエ変換と共に図１３に示されてい
る。この場合にも一致は極めて良好である。半振幅での
スライス幅は2.７cmである。該パルスの通過帯域のリッ
プルは、同期ＲＦパルスの選択に起因する。他のＲＦ波
形も代用出来る。実験的な短Ｔ2 イメージ 前の節で私達は、提案したスライス選択方法が、期待さ
れるスライス・プロフィールを生じさせることを示し
た。ここでは、私達は、短Ｔ2 核種を結像するためにそ
れが役立つことを実証する。
【００５０】この節で使われるパルス・シーケンスは、
提案されたスライス選択的励起パルスであり、これに投
射−再構成収集勾配シーケンスが続く。投射−再構成シ
ーケンスを用いる理由は、データを低周波から初めて直
ちに収集出来ることである。収集時の的殿Ｔ2 減衰は解
像度を低下させるが、短Ｔ2 核種の結像信号レベルを低
下させない。
提案されたスライス選択的励起パルスであり、これに投
射−再構成収集勾配シーケンスが続く。投射−再構成シ
ーケンスを用いる理由は、データを低周波から初めて直
ちに収集出来ることである。収集時の的殿Ｔ2 減衰は解
像度を低下させるが、短Ｔ2 核種の結像信号レベルを低
下させない。
【００５１】励起勾配についてそうであった様に、読み
出し勾配は即座にレベルを変化させることが出来ない。
ルーレートを勾配増幅器の能力の範囲内に維持するため
に勾配の傾斜を導入しなければならない。この場合に、
勾配は０から始まり、所望の読み出しレベルへ上昇す
る。スルーレートは、読み出し勾配が勾配軸の一つに沿
って降下するときにスルーレート限界に達するように選
ばれる。
出し勾配は即座にレベルを変化させることが出来ない。
ルーレートを勾配増幅器の能力の範囲内に維持するため
に勾配の傾斜を導入しなければならない。この場合に、
勾配は０から始まり、所望の読み出しレベルへ上昇す
る。スルーレートは、読み出し勾配が勾配軸の一つに沿
って降下するときにスルーレート限界に達するように選
ばれる。
【００５２】低周波データは、読み出し勾配の上向き傾
斜で収集される。これはｋ−空間の不均一サンプリング
に相当する。再構成アルゴリズムは、この不均一サンプ
リングと、投射−再構成データ収集に固有の極−矩形マ
ッピングとの両方を補償する。再構成されたイメージに
ついて、再構成アルゴリズムは、単に、所望の矩形グリ
ッド内の各点を、得られた投射再構成データにマッピン
グし、補間を行ってデータ値を見出すことから成る。そ
の結果としての矩形データ・グリッドを変換してイメー
ジを作る。
斜で収集される。これはｋ−空間の不均一サンプリング
に相当する。再構成アルゴリズムは、この不均一サンプ
リングと、投射−再構成データ収集に固有の極−矩形マ
ッピングとの両方を補償する。再構成されたイメージに
ついて、再構成アルゴリズムは、単に、所望の矩形グリ
ッド内の各点を、得られた投射再構成データにマッピン
グし、補間を行ってデータ値を見出すことから成る。そ
の結果としての矩形データ・グリッドを変換してイメー
ジを作る。
【００５３】パルス・シーケンスが図１４に示されてい
る。励起パルスの終わりと読み出し勾配の始まりとの間
には遅延がある。特別のＴ2 重みを導入するために、こ
れを調節することが出来る。図１５のイメージは、Ｔ2
の異なるＭｎＣｌ溶液を各々内蔵する６本の試験管の断
面である。Ｔ2 は、２０ｍｓ、１０ｍｓ、５ｍｓ、３ｍ
ｓ、２ｍｓ、及び１ｍｓであり、下右側に図示の様に配
置されている。スライス厚みは７mm、視野は２４cm、デ
ータ収集は４８ｋＨz の割合で持続時間が1.５８ｍｓで
ある。該イメージは、２５６×２５６グリッド上で再構
成され、１mmより僅かに良好な解像度を有する。イメー
ジの中央部１２cmだけが示されている。上の２個のイメ
ージは、ＲＦパルスの終わりと、読み出し勾配及びデー
タ収集の始まりとの間の二つの異なる遅延時間（上側左
のイメージは２５０μｓ、上側左のイメージは７５０μ
ｓ）を使って収集された。両方のイメージが全ての異な
るＴ2 解像度を明らかに示す。１ｍｓ解像度だけが信号
強度の顕著な低下を示す。
る。励起パルスの終わりと読み出し勾配の始まりとの間
には遅延がある。特別のＴ2 重みを導入するために、こ
れを調節することが出来る。図１５のイメージは、Ｔ2
の異なるＭｎＣｌ溶液を各々内蔵する６本の試験管の断
面である。Ｔ2 は、２０ｍｓ、１０ｍｓ、５ｍｓ、３ｍ
ｓ、２ｍｓ、及び１ｍｓであり、下右側に図示の様に配
置されている。スライス厚みは７mm、視野は２４cm、デ
ータ収集は４８ｋＨz の割合で持続時間が1.５８ｍｓで
ある。該イメージは、２５６×２５６グリッド上で再構
成され、１mmより僅かに良好な解像度を有する。イメー
ジの中央部１２cmだけが示されている。上の２個のイメ
ージは、ＲＦパルスの終わりと、読み出し勾配及びデー
タ収集の始まりとの間の二つの異なる遅延時間（上側左
のイメージは２５０μｓ、上側左のイメージは７５０μ
ｓ）を使って収集された。両方のイメージが全ての異な
るＴ2 解像度を明らかに示す。１ｍｓ解像度だけが信号
強度の顕著な低下を示す。
【００５４】短Ｔ2 核種について選択的であるイメージ
は、これら２個のイメージを減じることによって形成す
ることが出来る。結果が下側左のイメージに示されてい
る。１ｍｓ試験管が最も明るく、１０ｍｓ及び２０ｍｓ
の試験管は殆ど見えない。この方法は、対象が単一のス
ペクトル成分を持っているときにだけ役立つ。水や脂質
の様に、２以上のスペクトル成分では、種々の成分から
の信号は、二つの異なる遅延時間で別様に干渉する。こ
れは、Ｔ2 減衰が無くても差イメージに寄与する。この
場合には、もっと複雑なアプーチが必要である。イメージのコントラスト 上記結像方法に伴う問題、数百マイクロ秒より長いＴ2
を有する全ての核種が等しい強度を示すことであり、Ｔ
2 コントラストが無い。私達は、主として短Ｔ 2 核種の
イメージが好ましい。これは、新しい短Ｔ2 結像方法に
より見える様にされる構造の識別を可能にし、これらの
核種を直接結像する能力は、医療における診断に相当役
立つ。可能で興味ある組織は、骨、脳を頭蓋骨から分離
する硬膜、神経の被膜を形成して脳白質中に多量に存在
するミエリン、及び、アテローム鞏膜班の繊維成分など
である。
は、これら２個のイメージを減じることによって形成す
ることが出来る。結果が下側左のイメージに示されてい
る。１ｍｓ試験管が最も明るく、１０ｍｓ及び２０ｍｓ
の試験管は殆ど見えない。この方法は、対象が単一のス
ペクトル成分を持っているときにだけ役立つ。水や脂質
の様に、２以上のスペクトル成分では、種々の成分から
の信号は、二つの異なる遅延時間で別様に干渉する。こ
れは、Ｔ2 減衰が無くても差イメージに寄与する。この
場合には、もっと複雑なアプーチが必要である。イメージのコントラスト 上記結像方法に伴う問題、数百マイクロ秒より長いＴ2
を有する全ての核種が等しい強度を示すことであり、Ｔ
2 コントラストが無い。私達は、主として短Ｔ 2 核種の
イメージが好ましい。これは、新しい短Ｔ2 結像方法に
より見える様にされる構造の識別を可能にし、これらの
核種を直接結像する能力は、医療における診断に相当役
立つ。可能で興味ある組織は、骨、脳を頭蓋骨から分離
する硬膜、神経の被膜を形成して脳白質中に多量に存在
するミエリン、及び、アテローム鞏膜班の繊維成分など
である。
【００５５】短Ｔ2 コントラストを有するイメージを作
るとき、長Ｔ2 核種からの磁化を選択的に抑圧する初期
コントラスト調製パルスが使われる。これに、上記の短
Ｔ2 結像シーケンスが続く。基本的パルス・シーケンス
が図１７に示されている。短Ｔ2 コントラスト・イメー
ジを生成するための上記の一方法は、２個のイメージを
使い、一つは励起と収集との間に付加的遅延を伴う。こ
後縁は、短Ｔ2 核種が幾分減衰することを可能にする。
この２イメージを減じると、この遅延中に減衰した核種
を示すイメージが生じる。この方法にはいくつかの問題
がある。長Ｔ2 核種を抑圧するために、遅延は相当短く
なければならない（１ｍｓ以下）。この結果として短Ｔ
2 核種も顕著に抑圧されることになるが、それは全く望
ましくない。また、該減算方法は、対象の運動に対して
敏感である。多数の化学成分（水及び脂質の様な物）が
ヴォクセル (voxel)内にあるときにも、これには問題が
ある。それは、Ｔ2 減衰として出現するそれらの信号間
の破壊的干渉に起因する。
るとき、長Ｔ2 核種からの磁化を選択的に抑圧する初期
コントラスト調製パルスが使われる。これに、上記の短
Ｔ2 結像シーケンスが続く。基本的パルス・シーケンス
が図１７に示されている。短Ｔ2 コントラスト・イメー
ジを生成するための上記の一方法は、２個のイメージを
使い、一つは励起と収集との間に付加的遅延を伴う。こ
後縁は、短Ｔ2 核種が幾分減衰することを可能にする。
この２イメージを減じると、この遅延中に減衰した核種
を示すイメージが生じる。この方法にはいくつかの問題
がある。長Ｔ2 核種を抑圧するために、遅延は相当短く
なければならない（１ｍｓ以下）。この結果として短Ｔ
2 核種も顕著に抑圧されることになるが、それは全く望
ましくない。また、該減算方法は、対象の運動に対して
敏感である。多数の化学成分（水及び脂質の様な物）が
ヴォクセル (voxel)内にあるときにも、これには問題が
ある。それは、Ｔ2 減衰として出現するそれらの信号間
の破壊的干渉に起因する。
【００５６】本発明によるイメージ・コントラストは、
これらの問題のすべてを回避する。短Ｔ2 成分は、短Ｔ
2 コントラスト調製パルスによって殆ど完全に抑圧され
ない。抑圧の程度は、後述する様にＴ2 の関数である。
短Ｔ2 核種の完全な磁化を結像のために利用可能であ
る。それは減算に基づいていないので、対象の運動によ
る影響を受けない。コントラスト調製パルスを適宜設計
することにより、この方法は化学種の如何なる組合せで
も働くことが出来る。
これらの問題のすべてを回避する。短Ｔ2 成分は、短Ｔ
2 コントラスト調製パルスによって殆ど完全に抑圧され
ない。抑圧の程度は、後述する様にＴ2 の関数である。
短Ｔ2 核種の完全な磁化を結像のために利用可能であ
る。それは減算に基づいていないので、対象の運動によ
る影響を受けない。コントラスト調製パルスを適宜設計
することにより、この方法は化学種の如何なる組合せで
も働くことが出来る。
【００５７】短Ｔ2 コントラスト調製パルスの背後にあ
る基本的アイデアは、長Ｔ2 核種を励起するのは容易だ
が短Ｔ2 核種を励起するのは難しいということである。
これは図１８及び１９に示されている。図１８は、長Ｔ
2 の核種の場合を示す。長い、低振幅の励起パルスが、
長Ｔ2 核種を、＋ｚ軸に沿う初期位置からｘｙ平面内へ
回転させる。横平面内に入ると、該磁化が大きなデフェ
ージング勾配によって抑圧される。該磁化はなお存在す
るが、干渉的に加わり合って信号を生じさせないだけで
ある。図１９は、短Ｔ2 核種の場合を示す。短Ｔ2 核種
は、長い低振幅励起パルスに加えて迅速なＴ2 緩和を被
る。横磁化が減衰する速度が、それが該励起パルスによ
り生成される速度より速いならば、磁化ベクトルは＋Ｚ
軸から決して離れない。その結果として、短Ｔ2 磁化は
該調製パルスにより不変に保たれる。横磁化成分は無い
ので、後のデフェージング勾配は、短Ｔ2 磁化に対して
何の効果も示さない。
る基本的アイデアは、長Ｔ2 核種を励起するのは容易だ
が短Ｔ2 核種を励起するのは難しいということである。
これは図１８及び１９に示されている。図１８は、長Ｔ
2 の核種の場合を示す。長い、低振幅の励起パルスが、
長Ｔ2 核種を、＋ｚ軸に沿う初期位置からｘｙ平面内へ
回転させる。横平面内に入ると、該磁化が大きなデフェ
ージング勾配によって抑圧される。該磁化はなお存在す
るが、干渉的に加わり合って信号を生じさせないだけで
ある。図１９は、短Ｔ2 核種の場合を示す。短Ｔ2 核種
は、長い低振幅励起パルスに加えて迅速なＴ2 緩和を被
る。横磁化が減衰する速度が、それが該励起パルスによ
り生成される速度より速いならば、磁化ベクトルは＋Ｚ
軸から決して離れない。その結果として、短Ｔ2 磁化は
該調製パルスにより不変に保たれる。横磁化成分は無い
ので、後のデフェージング勾配は、短Ｔ2 磁化に対して
何の効果も示さない。
【００５８】Ｔ2 の関数としてのコントラストの選択性
は、該調製パルスに使われるパルスの形状に依存する。
一般に、Ｔ2 感度プロフィールは、数値的に計算されな
ければならない。しかし、感度プロフィールを解析的に
計算することの出来る興味あるパルスがある。即ち、矩
形パルスについて。大きなデフェージング勾配が後に続
く矩形π／２ＲＦパルスにより生成されるコントラスト
についての解析的解決策を考察する。私達は、全てのＭ
xy磁化が後にデフェーズされると仮定しているので、私
達は、残留Ｍz 磁化にだけ興味がある。この場合につい
ての回転フレーム・ブロッホ方程式は、Ｔ1 を無視する
と、数１２である。
は、該調製パルスに使われるパルスの形状に依存する。
一般に、Ｔ2 感度プロフィールは、数値的に計算されな
ければならない。しかし、感度プロフィールを解析的に
計算することの出来る興味あるパルスがある。即ち、矩
形パルスについて。大きなデフェージング勾配が後に続
く矩形π／２ＲＦパルスにより生成されるコントラスト
についての解析的解決策を考察する。私達は、全てのＭ
xy磁化が後にデフェーズされると仮定しているので、私
達は、残留Ｍz 磁化にだけ興味がある。この場合につい
ての回転フレーム・ブロッホ方程式は、Ｔ1 を無視する
と、数１２である。
【００５９】
【数１２】
【００６０】Ｍx 方程式は他の二つと結合されず、無視
することが出来る。ω1 ＝γＢ1 、ｓ2 ＝１／Ｔ2 と定
義すれば、数１３と書くことが出来る。
することが出来る。ω1 ＝γＢ1 、ｓ2 ＝１／Ｔ2 と定
義すれば、数１３と書くことが出来る。
【００６１】
【数１３】
【００６２】私達は、Ｍz についての解にだけ興味があ
る。これを計算すると数１４となる。ここで、数１５の
関係があり、Ｔは矩形パルスの長さである。長Ｔ2 核種
は、π／２の角度だけ回転させられるので、ＲＦ振幅は
数１６となる。
る。これを計算すると数１４となる。ここで、数１５の
関係があり、Ｔは矩形パルスの長さである。長Ｔ2 核種
は、π／２の角度だけ回転させられるので、ＲＦ振幅は
数１６となる。
【００６３】
【数１４】
【００６４】
【数１５】
【００６５】
【数１６】
【００６６】方程式１１及び１２を方程式１０に代入
し、簡単化すると、数１７が得られる。
し、簡単化すると、数１７が得られる。
【００６７】
【数１７】
【００６８】この式は、Ｔ2 ／Ｔの関数として図２０に
プロットされている。このプロットは、パルス長さの１
／１０未満のＴ2 を有する核種は該パルスによる影響を
受けないけれども、パルス長さ程度以上のＴ2 は著しく
抑圧されることを示している。短Ｔ2 コントラスト調製
パルスの有効性を実証するために実験が行われた。結果
が図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示されている。図１
７のパルス・シーケンスが、１２ｍｓ矩形短Ｔ2 コント
ラスト調製パルスで、及び同パルス無しで、使用され
た。映像は、イメージ平面に対して垂直に向けられた４
本の試験管から成り、該新刊は断面図で結像される。該
試験管には、１ｍｓ、１０ｍｓ、２０ｍｓ、及び２００
ｍｓのＴ2 までＣｕＳＯ4 を添加した蒸留水が満たされ
ている。コントラスト調製パルス無しのイメージが図２
１（Ａ）に示されている。１ｍｓ試験管からの信号は、
或る信号減衰が２５０μｓ遅延時に励起と収集との間で
発生するので、他の信号より小さい。短Ｔ2 コントラス
ト調製パルスでのイメージが図２１（Ｂ）に示されてい
る。２００ｍｓ試験管は、殆ど完全に抑圧されるが、１
ｍｓ試験管は、殆ど全く影響を受けない。コントラスト
調製パルスでの強度とコントラスト調製パルス無しでの
強度との比率が図２０のプロット上に円としてプロット
されている。予測されたデータと実験データとの一致は
良好である。
プロットされている。このプロットは、パルス長さの１
／１０未満のＴ2 を有する核種は該パルスによる影響を
受けないけれども、パルス長さ程度以上のＴ2 は著しく
抑圧されることを示している。短Ｔ2 コントラスト調製
パルスの有効性を実証するために実験が行われた。結果
が図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示されている。図１
７のパルス・シーケンスが、１２ｍｓ矩形短Ｔ2 コント
ラスト調製パルスで、及び同パルス無しで、使用され
た。映像は、イメージ平面に対して垂直に向けられた４
本の試験管から成り、該新刊は断面図で結像される。該
試験管には、１ｍｓ、１０ｍｓ、２０ｍｓ、及び２００
ｍｓのＴ2 までＣｕＳＯ4 を添加した蒸留水が満たされ
ている。コントラスト調製パルス無しのイメージが図２
１（Ａ）に示されている。１ｍｓ試験管からの信号は、
或る信号減衰が２５０μｓ遅延時に励起と収集との間で
発生するので、他の信号より小さい。短Ｔ2 コントラス
ト調製パルスでのイメージが図２１（Ｂ）に示されてい
る。２００ｍｓ試験管は、殆ど完全に抑圧されるが、１
ｍｓ試験管は、殆ど全く影響を受けない。コントラスト
調製パルスでの強度とコントラスト調製パルス無しでの
強度との比率が図２０のプロット上に円としてプロット
されている。予測されたデータと実験データとの一致は
良好である。
【００６９】本発明のコントラスト法での一つの大切な
考慮事項は、長励起パルスが狭いバンド幅を有すること
である。実際には、該パルスのバンド幅は、主磁場の不
均一性に起因する周波数変動より大きくなる様に選択さ
れるべきである。それは、恐らく、水と脂質成分との両
方の励起を保証するのに充分な程度に広くはないであろ
う。一般に、これら成分の両方の長Ｔ2 核種が抑圧され
るべきである。これは、２個の連続する調製パルスで、
又は両方のスペクトル成分を同時に励起する様に設計さ
れた１個のパルスにより、行われることが出来る。例え
ば、矩形パルスについては、水及び脂肪の両方を励起す
るたのＲＦ波形は数１８で表わされることになるが、こ
こで励起は水周波数であり、ωf は脂質（又は脂肪）化
学シフトである。これは、実効的には、一つは水周波数
で一つは脂肪周波数で同時に働かされる２個の矩形ＲＦ
パルスである逐次法又は同時法で、短Ｔ2 核種は実際上
両方のパルスを見るので、或る注意を行わなければなら
ず、２種類の独立の抑圧の産物である抑圧を被る。
考慮事項は、長励起パルスが狭いバンド幅を有すること
である。実際には、該パルスのバンド幅は、主磁場の不
均一性に起因する周波数変動より大きくなる様に選択さ
れるべきである。それは、恐らく、水と脂質成分との両
方の励起を保証するのに充分な程度に広くはないであろ
う。一般に、これら成分の両方の長Ｔ2 核種が抑圧され
るべきである。これは、２個の連続する調製パルスで、
又は両方のスペクトル成分を同時に励起する様に設計さ
れた１個のパルスにより、行われることが出来る。例え
ば、矩形パルスについては、水及び脂肪の両方を励起す
るたのＲＦ波形は数１８で表わされることになるが、こ
こで励起は水周波数であり、ωf は脂質（又は脂肪）化
学シフトである。これは、実効的には、一つは水周波数
で一つは脂肪周波数で同時に働かされる２個の矩形ＲＦ
パルスである逐次法又は同時法で、短Ｔ2 核種は実際上
両方のパルスを見るので、或る注意を行わなければなら
ず、２種類の独立の抑圧の産物である抑圧を被る。
【００７０】
【数１８】
【００７１】結び スライス・プロフィールにペナルティーを伴わずに且つ
コントラストを向上させて非常にＴ2 の短い核種を結像
することを可能にする新しいスライス選択的励起パルス
を本発明は提供する。実験イメージは、スライス・プロ
フィールが在来のスライス選択的励起についてのそれと
同じこと、並びに、１ｍｓ程度のＴ2 核種を市販の結像
システムで簡単に結像出来ること、の両方を示してい
る。本発明を特別の実施例を参照して説明したけれど
も、この説明は発明を解説するものであって、発明を限
定するものと解されてはならない。当業者は、特許請求
の範囲の欄の記載内容により定義される発明の範囲から
逸脱せずに種々の変形及び応用に想到するであろう。
コントラストを向上させて非常にＴ2 の短い核種を結像
することを可能にする新しいスライス選択的励起パルス
を本発明は提供する。実験イメージは、スライス・プロ
フィールが在来のスライス選択的励起についてのそれと
同じこと、並びに、１ｍｓ程度のＴ2 核種を市販の結像
システムで簡単に結像出来ること、の両方を示してい
る。本発明を特別の実施例を参照して説明したけれど
も、この説明は発明を解説するものであって、発明を限
定するものと解されてはならない。当業者は、特許請求
の範囲の欄の記載内容により定義される発明の範囲から
逸脱せずに種々の変形及び応用に想到するであろう。
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は従来のＭＲＩ装置の構成と、
その中に生じる磁場とを示す。
その中に生じる磁場とを示す。
【図２】ＭＲＩ結像装置の機能ブロック図である。
【図３】結像のための従来の基本的パルス・シーケンス
を示す。
を示す。
【図４】（Ａ）は従来のスライス選択的励起を示し、
（Ｂ）は従来のスライス選択的励起のｋ−空間解釈を示
す。
（Ｂ）は従来のスライス選択的励起のｋ−空間解釈を示
す。
【図５】本発明による励起パルスである。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は短Ｔ2 スライス選択的パルス
のスライス・プロフィールに対するＴ2 減衰と共鳴外れ
周波数との効果を示す。
のスライス・プロフィールに対するＴ2 減衰と共鳴外れ
周波数との効果を示す。
【図７】チップ角度が９０°となるように設計されてい
る、数値的に最適化された短Ｔ 2 パルスについてのＲＦ
波形を示す。
る、数値的に最適化された短Ｔ 2 パルスについてのＲＦ
波形を示す。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は図７のパルスについてのスラ
イス・プロフィールを示す。
イス・プロフィールを示す。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は理想勾配及びＲＦ波形と、こ
れに対応する、ｋ−空間の同じ同期重みを生じさせる可
変レート波形とを示す。
れに対応する、ｋ−空間の同じ同期重みを生じさせる可
変レート波形とを示す。
【図１０】短Ｔ2 スライス選択的パルスのスライス・プ
ロフィールを測定するためのパルス・シーケンスを示
す。
ロフィールを測定するためのパルス・シーケンスを示
す。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）はチップ角度が３０°の２個
の半分ｋ−空間励起から得られたデータを示す。
の半分ｋ−空間励起から得られたデータを示す。
【図１２】図１１（Ａ）及び（Ｂ）の２個のデータを加
えることから得られるデータのプロット（実線プロット
及び破線プロット）を示す。
えることから得られるデータのプロット（実線プロット
及び破線プロット）を示す。
【図１３】図１２のデータ（実線プロット及び破線プロ
ット）を変換することにより得られるスライス・プロフ
ィールを示す。
ット）を変換することにより得られるスライス・プロフ
ィールを示す。
【図１４】短Ｔ2 核種を結像するのに使用されるパルス
・シーケンスを示す。この場合には、提案される選択的
励起パルスの直後に投射−再構成収集勾配が続く。
・シーケンスを示す。この場合には、提案される選択的
励起パルスの直後に投射−再構成収集勾配が続く。
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は２０ｍｓ、２０ｍｓ、５ｍ
ｓ、３ｍｓ、２ｍｓ、及び１ｍｓのＴ2 を伴うＭｎＣｌ
溶液を内蔵する６個の試験管の断層イメージである。
ｓ、３ｍｓ、２ｍｓ、及び１ｍｓのＴ2 を伴うＭｎＣｌ
溶液を内蔵する６個の試験管の断層イメージである。
【図１６】従来のスライス選択的スピン−ワープ結像の
パルス・シーケンスである。
パルス・シーケンスである。
【図１７】短Ｔ2 結像の前の短Ｔ2 コントラスト調製パ
ルス及びデフェージング勾配の使用と、それによるイメ
ージのコントラストの向上を示す。
ルス及びデフェージング勾配の使用と、それによるイメ
ージのコントラストの向上を示す。
【図１８】図１７のコントラスト調製パルス及びデフェ
ージング勾配を使用する長Ｔ2 核種のＺ軸磁化の抑圧と
そのデフェージングとを示す。
ージング勾配を使用する長Ｔ2 核種のＺ軸磁化の抑圧と
そのデフェージングとを示す。
【図１９】図１７のコントラスト調製パルス及びデフェ
ージング勾配を使用する短Ｔ2 核種のＺ軸磁化の抑圧の
欠如を示す。
ージング勾配を使用する短Ｔ2 核種のＺ軸磁化の抑圧の
欠如を示す。
【図２０】パルス長Ｔにより正規化されたＴ2 の関数と
して矩形π／２パルスについての短Ｔ2 コントラスト選
択性のグラフである。
して矩形π／２パルスについての短Ｔ2 コントラスト選
択性のグラフである。
【図２１】（Ａ）はコントラスト調製パルス無しで取ら
れた異なるＴ2 核種を有する核種のイメージを示し、
（Ｂ）はコントラスト調製パルスで取られた異なるＴ2
核種を有する核種のイメージを示す。
れた異なるＴ2 核種を有する核種のイメージを示し、
（Ｂ）はコントラスト調製パルスで取られた異なるＴ2
核種を有する核種のイメージを示す。
フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン エム コノリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94025 メンロ パーク ２ ローブル アベニュー 843 (72)発明者 ドワイト ジョージ ニシムラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト カレッジ アベ ニュー 285 アパートメント エイ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (5)
- 【請求項１】 短Ｔ2 核種を結像するためのスライス選
択的磁気共鳴信号を得る装置であって、 (a) 静磁場（Ｂ0 ）を人体に加えて核スピンを整列させ
る手段と、 (b) 長Ｔ2 核種を励起するのには充分であるが短Ｔ2 核
種を励起するには不十分な振幅を有するＲＦパルスを前
記人体に加えること、 (c) 変調された磁気勾配（Ｇ（ｔ））を前記人体に加え
る手段と、 (d) 第１ＲＦ励起パルス（Ｂ1 （ｔ））を前記人体に加
えて前記核スピンを傾かせる手段と、 (e) 前記人体から第１磁気共鳴信号を検出する手段と、 (f) 第２ＲＦ励起パルス（Ｂ1 （ｔ））を前記人体に加
えて前記核スピンを傾かせる手段であって、前記第１Ｒ
Ｆ励起パルスと前記第２ＲＦ励起パルスとは、各々、在
来のスライス選択的パルスの半分である手段と、 (g) 前記人体から第２磁気共鳴信号を検出する手段と、 (h) 前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とを
結合させる手段とから成ることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記ＲＦ励起パルスの各々はスルーレー
トＳで０へ旋回させられ、前記の変調された磁気勾配
は、前記ＲＦ励起パルスの各々が０へ旋回させられると
きに０に旋回させられることを特徴とする請求項１に記
載の装置。 - 【請求項３】 前記の変調された磁気勾配は、 【数１】 であり、前記ＲＦ励起パルスの各々は、 【数２】 であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
- 【請求項４】 前記(b) の手段は、長Ｔ2 核種を１軸か
ら離間させて傾け、短Ｔ2 核種は前記１軸に沿って整列
した状態に止まらせることを特徴とする請求項１に記載
の装置。 - 【請求項５】 前記ＲＦパルスが前記人体に加えられた
後に前記１軸に沿って磁気勾配を加えることにより長Ｔ
2 核種をデフェージングさせる手段を更に含むことを特
徴とする請求項４に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/645859 | 1991-01-25 | ||
| US07/645,859 US5150053A (en) | 1989-07-28 | 1991-01-25 | Magnetic resonance imaging of short T2 species with improved contrast |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05176908A JPH05176908A (ja) | 1993-07-20 |
| JP3168045B2 true JP3168045B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=24590774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00878592A Expired - Fee Related JP3168045B2 (ja) | 1991-01-25 | 1992-01-22 | コントラストを改善した短ｔ２ 種の磁気共鳴結像 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5150053A (ja) |
| EP (1) | EP0496501B1 (ja) |
| JP (1) | JP3168045B2 (ja) |
| DE (1) | DE69229008T2 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250898A (en) * | 1991-08-09 | 1993-10-05 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method and means for magnetic resonance imaging and spectroscopy using pulsed saturation transfer contrast |
| US5280245A (en) * | 1992-07-27 | 1994-01-18 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior Unversity | Magnetic resonance apparatus employing delayed self-refocusing RF excitation |
| US6275040B1 (en) * | 1999-05-18 | 2001-08-14 | Yuval Zur | Designing spectral-spatial pulses |
| US6804384B2 (en) | 2001-06-12 | 2004-10-12 | Mclean Hospital Corporation | Color magnetic resonance imaging |
| US6879156B1 (en) | 2002-05-17 | 2005-04-12 | The General Hospital Corporation | Reducing dead-time effect in MRI projection |
| WO2004060156A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Hitachi Medical Corporation | 磁気共鳴イメージング装置 |
| US6856134B1 (en) * | 2003-05-23 | 2005-02-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Magnetic resonance imaging with fat-water signal separation |
| US6956374B2 (en) * | 2003-07-02 | 2005-10-18 | General Electric Company | Method and apparatus to reduce RF power in high field MR imaging incorporating multi-phase RF pulse flip angles |
| WO2005026748A2 (en) * | 2003-09-08 | 2005-03-24 | The Regents Of The University Of California | Magnetic resonance imaging with ultra short echo times |
| US20060155186A1 (en) * | 2005-01-12 | 2006-07-13 | James Timothy W | Bone health assessment using spatial-frequency analysis |
| US7622922B2 (en) * | 2005-02-11 | 2009-11-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic resonance imaging with short echo times |
| US20080068014A1 (en) * | 2005-02-11 | 2008-03-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic Resonance Imaging With Adjustment for Magnetic Resonance Decay |
| US7288936B2 (en) * | 2005-03-28 | 2007-10-30 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | RF pulses for long T2 suppression in MRI |
| CN101336380B (zh) * | 2005-11-27 | 2013-01-30 | 精锐医药有限公司 | 利用空间频率分析对诸如骨骼之类的结构的评估 |
| US20080012561A1 (en) * | 2006-04-21 | 2008-01-17 | Virtualscopics, Llc | System and method for assessing contrast response linearity for DCE-MRI images |
| WO2010043997A1 (en) | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Flow insensitive magnetization preparation pulse for t2* contrast |
| WO2010074059A1 (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | 株式会社 日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置及び読み出し傾斜磁場誤差補正方法 |
| WO2010074057A1 (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | 株式会社 日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置及びパルスシーケンス調整方法 |
| US8798340B2 (en) * | 2009-11-10 | 2014-08-05 | Regents Of The University Of Minnesota | Dipole matched filter for MRI |
| US10534056B2 (en) * | 2012-06-27 | 2020-01-14 | Siemens Healthcare Gmbh | System for simultaneous dual-slab acquisition of MR images with asymmetric and time-reversed asymmetric, concatenated pulses |
| US9339239B2 (en) * | 2013-09-10 | 2016-05-17 | Ohio State Innovation Foundation | Methods and devices for optimization of magnetic resonance imaging protocols |
| US10444311B2 (en) | 2015-03-11 | 2019-10-15 | Ohio State Innovation Foundation | Methods and devices for optimizing magnetic resonance imaging protocols |
| JP6804228B2 (ja) * | 2016-08-01 | 2020-12-23 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| CN107945475A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-04-20 | 安徽康迈德电力保护设备有限公司 | 控制2.4g信号穿透超高压外部电晕层的装置及方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4625169A (en) * | 1984-08-10 | 1986-11-25 | The General Hospital Corporation | Flow imaging by means of nuclear magnetic resonance |
| US4684891A (en) * | 1985-07-31 | 1987-08-04 | The Regents Of The University Of California | Rapid magnetic resonance imaging using multiple phase encoded spin echoes in each of plural measurement cycles |
| US4752734A (en) * | 1985-08-06 | 1988-06-21 | The General Hospital Corporation | Flow imaging by means of nuclear magnetic resonance |
| US4728892A (en) * | 1985-08-13 | 1988-03-01 | Shell Oil Company | NMR imaging of materials |
| US4698592A (en) * | 1985-08-16 | 1987-10-06 | The Regents Of The University Of California | MRI of chemical shift spectra within limited inner volume |
| US4698593A (en) * | 1985-09-30 | 1987-10-06 | The Regents Of The University Of California | Apparatus and method for T1 NMR imaging using spin echo NMR responses elicited by initial excitation pulses of differing nutation values |
| US4746863A (en) * | 1985-11-07 | 1988-05-24 | The Regents Of The University Of California | Contiguous slices in multi-slice MRI |
| US4709212A (en) * | 1986-01-03 | 1987-11-24 | General Electric Company | Method of enhancing image signal-to-noise ratio by combining NMR images of differing pulse sequence timing |
| US4680546A (en) * | 1986-01-27 | 1987-07-14 | General Electric Company | Methods of, and pulse sequences for, the supression of undesired resonances by generation of quantum coherence in NMR imaging and spectroscopy |
| US4748410A (en) * | 1986-08-06 | 1988-05-31 | Stanford University | Rapid NMR imaging system |
| US4988947A (en) * | 1987-03-27 | 1991-01-29 | Regents Of The University Of Minnesota | Amplitude and frequency/phase modulated pulses to achieve plane rotations of nuclear spin magnetization vectors with inhomogeneous B1 |
| US4914392A (en) * | 1987-03-27 | 1990-04-03 | Reagents Of The University Of Minnesota | Amplitude and frequency/phase modulated pulses to achieve plane rotations of nuclear spin magnetization vectors with inhomogeneous B1 |
| US4837513A (en) * | 1988-04-14 | 1989-06-06 | The Regents Of The University Of California | MRI using asymmetric RF nutation pulses and asymmetric synthesis of complex conjugated SE data to reduce TE and T2 decay NMR spin echo responses |
| US4901020A (en) * | 1988-05-30 | 1990-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Pulse sequence for operating a nuclear magnetic resonance tomography apparatus for producing images with different T2 contrast |
| NL8801588A (nl) * | 1988-06-22 | 1990-01-16 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting voor het volumeselectief bepalen van een nmr-spectrum door middel van selectieve polarisatieoverdracht-pulssequenties. |
| US5025216A (en) * | 1989-07-28 | 1991-06-18 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Magnetic resonance imaging of short T2 species |
-
1991
- 1991-01-25 US US07/645,859 patent/US5150053A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-09 EP EP92300178A patent/EP0496501B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-09 DE DE69229008T patent/DE69229008T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-01-22 JP JP00878592A patent/JP3168045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05176908A (ja) | 1993-07-20 |
| US5150053A (en) | 1992-09-22 |
| EP0496501B1 (en) | 1999-04-28 |
| EP0496501A2 (en) | 1992-07-29 |
| EP0496501A3 (en) | 1993-03-03 |
| DE69229008D1 (de) | 1999-06-02 |
| DE69229008T2 (de) | 1999-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3168045B2 (ja) | コントラストを改善した短ｔ２ 種の磁気共鳴結像 | |
| US6603989B1 (en) | T2 contrast in magnetic resonance imaging with gradient echoes | |
| EP0091008B1 (en) | Method of three-dimensional nmr imaging using selective excitation | |
| US5243284A (en) | Method of magnetic resonance reconstruction imaging from projections using partial data collected in k-space | |
| US6459922B1 (en) | Post data-acquisition method for generating water/fat separated MR images having adjustable relaxation contrast | |
| US5270653A (en) | Selective three dimensional excitation for magnetic resonance applications | |
| US5025216A (en) | Magnetic resonance imaging of short T2 species | |
| JPH0222647B2 (ja) | ||
| US5899858A (en) | MR imaging with enhanced sensitivity of specific spin motion | |
| US4549139A (en) | Method of accurate and rapid NMR imaging of computed T1 and spin density | |
| NL7905614A (nl) | Werkwijze en inrichting voor het optekenen van lijnen van nucleaire dichtheid binnen een voorwerp onder gebruikmaking van nucleaire magnetische resonantie. | |
| JPH0224135B2 (ja) | ||
| JPS61181950A (ja) | 磁界勾配の影響をなくす方法と装置 | |
| US4731583A (en) | Method for reduction of MR image artifacts due to flowing nuclei by gradient moment nulling | |
| EP2526440B1 (en) | Susceptibility gradient mapping | |
| JPS6047945A (ja) | Ｎｍｒ方法 | |
| US4985677A (en) | Magnetic resonance imaging and spectroscopy using an excitation pulse for multiple-dimensional selectivity | |
| JPH0287050A (ja) | 結合スピンを含む新陳代謝物質によるｎｍｒ信号の二次元スペクトルを作る方法と装置 | |
| US20100016708A1 (en) | Mri rf encoding using multiple transmit coils | |
| US4868501A (en) | Method and means for magnetic resonance spin-echo imaging using an adiabatic three pi pulse sequence | |
| JPH0332756B2 (ja) | ||
| US5189371A (en) | Method and means for magnetic resonance imaging and spectroscopy using two-dimensional selective adiabatic PI pulses | |
| US5499629A (en) | Slice profile stabilization for segmented k-space magnetic resonance imaging | |
| EP0280515B1 (en) | Method of, and apparatus for, magnetic resonance imaging | |
| JPH0213430A (ja) | 結合ピストンを含む新陳代謝物質による局在化スペクトルのｎｍｒ信号を発生する方式 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010213 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |