JP5908878B2 - 磁気共鳴装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プロトンの磁化交換が発生する部位のデータを収集する磁気共鳴装置、およびこの磁気共鳴装置に適用されるプログラムに関する。

従来より、プロトンの磁化交換（Magnetization Transfer）の現象を検出するためのＣＥＳＴ（Chemical Exchange Saturation Transfer）法が知られている（特許文献１参照）。

特表２０１２−５１３２３９号公報

図１８は、ＣＥＳＴ法で使用されているシーケンスの一例を示す図である。
図１８に示すシーケンスでは、プリパレーションパルスが繰り返し実行される。プリパレーションパルスは、ＲＦパルスＸと、縦磁化の定常状態を達成するためのキラー勾配パルスＫとを含んでいる。プリパレーションパルスを繰り返し実行し、ｎ回目のプリパレーションパルスが実行された後に、シングルショット法によりデータを収集するためのデータ収集シーケンスＤＡＱが実行される。そして、データ収集シーケンスＤＡＱを実行することにより得られたデータに基づいて、周波数と信号値との関係を表すｚ-スペクトルが作成される。図１９に、ファントムとして生卵の白身を用いたときに得られたｚ-スペクトルの例を概略的に示す。図１９は、ＲＦパルスＸのフリップ角αをα＝９０°に設定したときに得られたｚ-スペクトルである。ｚ-スペクトルの横軸は周波数、縦軸は信号値である。尚、ｚ-スペクトルの横軸の周波数は、ＭＲスペクトロスコピー（spectroscopy）の概念を踏襲し、高周波側が左に示されており、低周波側が右に示されている。

図１８に示すシーケンスでは、ｚ-スペクトルのサイドローブを低減するために、ＲＦパルスＸは、ガウス分布やBlackman filter（三角関数＋定数）のような形状を有するように設定されている。図１９のｚ-スペクトルを見ると、単一の信号低下ピークが現れており、サイドローブは十分に低減されていることが分かる。また、ｚ-スペクトルは静磁場不均一の影響を受けて中心周波数にずれが生じるので、中心周波数のずれを補正する必要があるが、図１９に示すように、単一の信号低下ピークが現れていれば、中心周波数のずれを容易に補正することもできる。

しかし、図１９のｚ-スペクトルでは、ＣＥＳＴ効果を見たいプロトンの周波数ｆcestに信号低下ピークがほとんど現れず、ＣＥＳＴ効果を認識することが難しい場合がある。この問題に対処する方法として、ＲＦパルスのフリップ角αを大きくすることが考えられる（図２０参照）。

図２０に、ＲＦパルスＸのフリップ角αをα＝３６０°に設定したときに得られたｚ−スペクトルを示す。

図２０では、ＲＦパルスＸのフリップ角αをα＝３６０°にしたことによって、ＣＥＳＴ効果を見たいプロトンの周波数ｆcestの位置に、ある程度の信号低下が見られる。したがって、ＣＥＳＴ効果による信号低下を認識することができる。しかし、ＲＦパルスＸのフリップ角αを大きくすると、ｚ-スペクトルのサイドローブが目立ってしまい、中心周波数付近に、複数の信号低下ピークが現れる。このように、複数の信号低下ピークが現れると、中心周波数の位置を見つけにくいので、中心周波数のずれを補正することが難しいという問題がある。

したがって、ＣＥＳＴ効果による信号低下を十分に確認することができるとともに、サイドローブが低減されたｚ-スペクトルを得るための技術が望まれている。

本発明の第１の観点は、プロトンの磁化交換を発生させるための複数のＲＦパルスと、プロトンの磁化交換が発生した部位からデータを収集するためのデータ収集シーケンスとを含むパルスシーケンスを複数回実行する磁気共鳴装置であって、
前記複数のＲＦパルスのうちのｐ番目のＲＦパルスの位相とｐ＋１番目のＲＦパルスの位相との位相差が前記パルスシーケンスごとに異なるように、前記複数のＲＦパルスの位相をサイクルさせ、前記パルスシーケンスを複数回実行するスキャン手段と、
前記パルスシーケンスを複数回実行することにより得られたデータに基づいて、前記部位から得られた信号の信号強度と前記位相差との関係を表すスペクトルを求める手段とを有する磁気共鳴装置である。

本発明の第２の観点は、プロトンの磁化交換を発生させるための複数のＲＦパルスと、プロトンの磁化交換が発生した部位からデータを収集するためのデータ収集シーケンスとを含むパルスシーケンスを複数回実行する磁気共鳴装置であって、前記複数のＲＦパルスのうちのｐ番目のＲＦパルスの位相とｐ＋１番目のＲＦパルスの位相との位相差が前記パルスシーケンスごとに異なるように、前記複数のＲＦパルスの位相をサイクルさせ、前記パルスシーケンスを複数回実行する磁気共鳴装置に適用されるプログラムであって、
前記パルスシーケンスを複数回実行することにより得られたデータに基づいて、前記部位から得られた信号の信号強度と前記位相差との関係を表すスペクトルを求める処理を計算機に実行させるためのプログラムである。

ＲＦパルスの位相差がパルスシーケンスごとに異なるようにＲＦパルスの位相をサイクルさせている。したがって、ガウス分布やBlackman filterのような形状のＲＦパルスの代わりに矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを用いて、スペクトルを作成することができる。矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを用いることによって、ＲＦパルスの時間間隔を短くすることができるので、１つのＲＦパルスのフリップ角が小さくても、単位時間当たりのフリップ角を大きくすることができる。したがって、個々のＲＦパルスのフリップ角が小さくても、ＣＥＳＴ効果を十分に検出することができる。更に、１つのＲＦパルスのフリップ角を小さくすることができるので、サイドローブが低減されたスペクトルを得ることができる。

本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。 本形態で実行されるスキャンの説明図である。 本形態におけるパルスシーケンスＳＥ_ｋを具体的に示す図である。 ｎ＝１６の場合のパルスシーケンスの例を示す図である。 式（２）により求められた各パルスシーケンスにおける位相差Δφ（１）〜Δφ（１６）の値を示す図である。 １回目のパルスシーケンスＳＥ_１においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。 ２回目のパルスシーケンスＳＥ_２においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。 ９回目のパルスシーケンスＳＥ_９においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。 １６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。 ＣＥＳＴ画像を作成するときのフローを示す図である。 パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６を実行することにより得られたスライスＳＬの１６個の画像Ｄ１〜Ｄ１６を概略的に示す図である。 ｚ-スペクトルを示す図である。 位相差を周波数に変換した後のｚスペクトルを示す図である。 中心周波数のずれΔｆを補正することにより得られたｚ-スペクトルｗ′を示す図である。 ＣＥＳＴ画像の作成方法を示す図である。 ｑ＝４に設定した理由を説明するための図である。 マルチショット法でデータを収集する例を示す図である。 ＣＥＳＴ法で使用されているシーケンスの一例を示す図である。 ファントムとして生卵の白身を用いたときに得られたｚ-スペクトルの例を概略的に示す図である。 ファントムとして生卵の白身を用いたときに得られたｚ-スペクトルの例を概略的に示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。

マグネット２は、被検体１１が収容されるボア２１を有している。また、マグネット２に、超伝導コイル、勾配コイル、およびＲＦコイルなどが内蔵されている。

テーブル３は、被検体１１を支持するクレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１１はボア２１に搬送される。

受信コイル４は、被検体１１に取り付けられている。受信コイル４は、被検体１１からの磁気共鳴信号を受信する。

ＭＲ装置１００は、更に、送信器５、勾配磁場電源６、受信器７、制御部８、操作部９、および表示部１０などを有している。

送信器５はＲＦコイルに電流を供給し、勾配磁場電源６は勾配コイルに電流を供給する。受信器７は、受信コイル４から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を実行する。尚、マグネット２、受信コイル４、送信器５、勾配磁場電源６、受信器７を合わせたものが、スキャン手段に相当する。

制御部８は、表示部１０に必要な情報を伝送したり、受信コイル４から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。制御部８は、画像作成手段８１、スペクトル作成手段８２、およびＣＥＳＴ画像作成手段８３などを有している。

画像作成手段８１は、後述するパルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６（図１１参照）により得られたデータに基づいて画像を作成する。
スペクトル作成手段８２は、画像作成手段８１により得られた画像に基づいて、ｚ-スペクトルを作成する。
ＣＥＳＴ画像作成手段８３は、ｚ-スペクトルに基づいてＣＥＳＴ画像を作成する。

尚、制御部８は、画像作成手段８１、スペクトル作成手段８２、およびＣＥＳＴ画像作成手段８３を構成する一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。

操作部９は、オペレータにより操作され、種々の情報を制御部８に入力する。表示部１０は種々の情報を表示する。
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。

図２は本形態で実行されるスキャンの説明図である。
スキャンＳＣは、ＣＥＳＴ法を用いてスライスの画像を取得するためのスキャンである。スキャンＳＣでは、スライスの画像Ｄ_ｋを取得するためのパルスシーケンスＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）が実行される。本形態では、パルスシーケンスＳＥ_ｋはｎ回実行されるので、スキャンＳＣを実行することにより、ｎ個の画像Ｄ_１〜Ｄ_ｎを取得することができる。

図３は、本形態におけるパルスシーケンスＳＥ_ｋを具体的に示す図である。
ｋ回目のパルスシーケンスＳＥ_ｋは、第１〜第ｍのパルスセットSet１〜Setｍ、キラー勾配パルス、およびデータ収集シーケンスＤＡＱを有している。以下では、先ず、第１〜第ｍのパルスセットSet１〜Setｍについて説明する。尚、第１〜第ｍのパルスセットSet１〜Setｍは同じ構成であるので、第１〜第ｍのパルスセットSet１〜Setｍの説明に当たっては、代表して第１のパルスセットSet１を取り上げて説明する。

図３には、第１のパルスセットSet１が拡大して示されている。
第１のパルスセットSet１は、プロトンの磁化交換を発生させるためのｎ個のＲＦパルスＸ１〜Ｘｎを有している。ＲＦパルスＸ１〜Ｘｎは、正のＲＦパルスと負のＲＦパルスが交互に現れるように構成されている。ＲＦパルスＸ１〜Ｘｎは、一定の時間間隔Ｔ_iterで印加される。時間間隔Ｔ_iterの具体的な値の決め方については後述する。符号「Ｘ１」〜「Ｘｎ」の下に記載されている「φ１」〜「φｎ」は、ＲＦパルスの位相を表している。

次に、ｎ個のＲＦパルスＸ１〜Ｘｎの位相φ１〜φｎについて説明する。先ず、ｎ個のＲＦパルスＸ１〜Ｘｎの中で、ｐ番目のＲＦパルスＸpと、ｐ＋１番目のＲＦパルスＸp+1について考える（尚、ｐは、１≦ｐ≦ｎ−１である）。ｐ番目のＲＦパルスＸpの位相を「φp」で表し、ｐ＋１番目のＲＦパルスＸp+1の位相を「φp+1」で表すと、ｋ回目のパルスシーケンスＳＥ_ｋにおけるＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）＝φp+1−φpは、以下の式を満たすように設定されている。

ここで、ｎはパルスシーケンスを実行する回数である。式（１）から、位相差Δφ（ｋ）は、ｋの値に応じて変化するように設定されていることが分かる。ｋの値に応じて、位相差Δφ（ｋ）がどのように変化するかについては、後で詳細に説明する。

図３では、第１のパルスセットSet１について示されているが、第２〜第ｍのパルスセットSet２〜Setｍも、第１のパルスセットSet１と同じ構成である。したがって、どのパルスセットも、ｎ個のＲＦパルスＸ１〜Ｘｎを有しており、ＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）は式（１）を満たすように設定されている。

第１〜第ｍのパルスセットSet１〜Setｍを印加した後、横磁化を消失させるためのキラー勾配パルスを印加する。そして、キラー勾配パルスを印加した後、ＣＥＳＴ効果を見たいプロトンの周波数のデータを収集するためのデータ収集シーケンスＤＡＱが実行される。ここでは、データ収集シーケンスＤＡＱは、シングルショット法でデータを収集するとする。

ｋ回目のパルスシーケンスＳＥ_ｋは、上記のように構成されている。本形態では、パルスシーケンスＳＥ_ｋがｎ回実行される。尚、実行されるパルスシーケンスの回数ｎが多いほど、周波数分解能の高いｚ-スペクトルが得られるので、ｎはある程度大きい値であることが望ましい。一般的には、ｎ＝１６〜３２に設定することが考えられる。図４に、ｎ＝１６の場合のパルスシーケンスの例について示す。ｎ＝１６の場合、パルスシーケンスは１６回実行され、各パルスシーケンスに含まれるパルスセットは１６個のＲＦパルスを有するように構成される。ｎ＝１６の場合、ｋ回目のパルスシーケンスＳＥ_ｋにおけるＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）は、式（１）にｎ＝１６を代入することによって求められる。

次に、ＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）がｋの値に応じてどのように変化するかについて説明する。尚、以下では、理解を容易にするため、ｎ＝１６、即ち、図４に示すパルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６を実行する場合を考える。したがって、位相差Δφ（ｋ）は、式（２）で表されるとする。

ｎ＝１６の場合、ｋが取り得る値は、１〜１６の整数である。したがって、式（２）のｋに、１〜１６の値を代入することによって、１回目のパルスシーケンスＳＥ_１〜１６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６におけるＲＦパルスの位相差Δφ（１）〜Δφ（１６）を求めることができる。図５に、式（２）により求められた各パルスシーケンスにおける位相差Δφ（１）〜Δφ（１６）の値を示す。図５から、位相差Δφ（１）〜Δφ（１６）は異なる値であることが分かる。

本形態では、位相差Δφ（１）〜Δφ（１６）に基づいて、各パルスシーケンスのＲＦパルスの位相をサイクルさせている。以下に、ＲＦパルスの位相をどのようにサイクルさせているかについて説明する。

図６は、１回目のパルスシーケンスＳＥ_１においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。
１回目のパルスシーケンスＳＥ_１では、ＲＦパルスの位相差Δφ（１）は、Δφ（１）＝０（rad）である。したがって、１回目のパルスシーケンスＳＥ_１では、位相差が０となるように、位相φ１〜φ１６をサイクルさせている。図６の右下に、円を用いて、位相φ１〜φ１６をサイクルさせるときの様子を示す。円の円周上の点ｓが、位相０（rad）の位置を表している。点ｓから時計方向に移動するに従って位相の値は大きくなり、円を一周すると、位相は０に戻る。説明の便宜上、本形態では、位相φ１は、φ１＝０（rad）に設定されているとする。したがって、位相φ１＝０から位相が０ずつ増加する（つまり、位相が変化しない）ように位相をサイクルさせることによって、位相φ１〜φ１６を求めることができる。位相は変化しないので、位相φ１〜φ１６は同じ位相（つまり、０）に設定される。

次に、２回目のパルスシーケンスＳＥ_２においてＲＦパルスの位相をどのようにサイクルさせているかについて説明する（図７参照）。

図７は、２回目のパルスシーケンスＳＥ_２においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。
２回目のパルスシーケンスＳＥ_２では、ＲＦパルスの位相差Δφ（２）は、Δφ（２）＝π／８である。したがって、２回目のパルスシーケンスＳＥ_２では、位相差がπ／８となるように、位相φ１〜φ１６をサイクルさせている。図７の右下に、円を用いて、位相φ１〜φ１６をサイクルさせるときの様子を示す。本形態では、位相φ１は、φ１＝０に設定されているので、位相φ１＝０から位相がπ／８ずつ増加するように位相をサイクルさせることによって、位相φ１〜φ１６を求めることができる。

３回目のパルスシーケンスＳＥ_３〜１６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６についても、図５に示す位相差Δφ（ｋ）だけ位相が増加するように位相φ１〜φ１６をサイクルさせることによって、位相φ１〜φ１６を求めることができる。図８には、９回目のパルスシーケンスＳＥ_９においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるやり方が示されている。

９回目のパルスシーケンスＳＥ_９では、ＲＦパルスの位相差Δφ（９）は、Δφ（９）＝πである。したがって、９回目のパルスシーケンスＳＥ_９では、位相差がπとなるように、位相φ１〜φ１６をサイクルさせている。図８の右下に、円を用いて、位相φ１〜φ１６をサイクルさせるときの様子を示す。本形態では、位相φ１は、φ１＝０に設定されているので、位相φ１＝０から位相がπずつ増加するように位相をサイクルさせることによって、位相φ１〜φ１６を求めることができる。

最後に、１６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６においてＲＦパルスの位相をどのようにサイクルさせているかについて説明する（図９参照）。

図９は、１６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６においてＲＦパルスの位相をサイクルさせるときの説明図である。
１６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６では、ＲＦパルスの位相差Δφ（１６）は、Δφ（１６）＝１５π／８である。したがって、１６回目のパルスシーケンスＳＥ_１６では、位相差が１５π／８となるように、位相φ１〜φ１６をサイクルさせている。図９の右下に、円を用いて、位相φ１〜φ１６をサイクルさせるときの様子を示す。本形態では、位相φ１はφ１＝０に設定されているので、位相φ１＝０から位相が１５π／８ずつ増加するように位相をサイクルさせることによって、位相φ１〜φ１６を求めることができる。

本形態では、複数のＲＦパルスＸ１〜Ｘ１６の位相をサイクルさせながらパルスシーケンスを実行している。したがって、従来法で使用していたＲＦパルス（ガウス分布やBlackman filterのような形状のＲＦパルス）の代わりに、矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを使用することができる。矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを使用することによって、ＲＦパルスの時間間隔Ｔ_iter（図４参照）を短くすることができるので、１つのＲＦパルスのフリップ角αが小さくても、単位時間当たりのフリップ角を大きくすることができる。したがって、個々のＲＦパルスのフリップ角が小さくても、ＣＥＳＴ効果を高めることができる。本形態では、ＲＦパルスＸ１〜Ｘ１６のフリップ角αは、α＝５°であるとする。

本形態では、上記の条件を満たすようにＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）が設定されたパルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６実行し、パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_ｎにより得られたデータに基づいて、ＣＥＳＴ画像を作成している。以下に、ＣＥＳＴ画像を作成するときのフローについて説明する。

図１０は、ＣＥＳＴ画像を作成するときのフローを示す図である。
ステップＳＴ１では、パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６を実行する。画像作成手段８１（図１参照）は、パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６により得られたデータに基づいて、パルスシーケンスごとにスライスＳＬの画像を作成する。図１１に、パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６を実行することにより得られたスライスＳＬの１６個の画像Ｄ１〜Ｄ１６を概略的に示す。パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６のＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）は互いに異なる値に設定されているので、パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６を実行することにより、ＲＦパルスの位相差Δφ（ｋ）を１６通りに変化させたときの画像Ｄ１〜Ｄ１６を得ることができる。パルスシーケンスＳＥ_１〜ＳＥ_１６を実行した後、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、スペクトル作成手段８２（図１参照）がｚ-スペクトルを作成する。図１２に、ｚ-スペクトルを示す。スペクトル作成手段８２は、画像Ｄ１〜Ｄ１６の同じ位置のピクセルを抽出し、位相差Δφ（ｋ）と信号値との関係を表すｚ-スペクトルを作成する。図１２では、画像Ｄ１〜Ｄ１６の同じ位置のピクセルｇ１におけるｚ-スペクトルが示されているが、他のピクセルにおけるｚ-スペクトルも作成する。
ｚ-スペクトルを作成した後、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、スペクトル作成手段８２が、ｚ-スペクトルの横軸の位相差Δφ（ｋ）を周波数（ｐｐｍ）に変換する。以下に、位相差Δφ（ｋ）を周波数（ｐｐｍ）に変換する方法について説明する。周波数ｆは、以下の式で求めることができる。

ここで、本形態では、Ｂ０＝１．５（Ｔ）、γ＝４２．５８ＭＨｚ／Ｔである。したがって、式（３）は、以下の式（４）で表すことができる。

また、ＣＥＳＴ効果を見たい水素の周波数をｆcest（ppm）とすると、時間間隔Ｔ_iterは、以下の式で表される。

したがって、式（５）のｆcestおよびｑが決まれば、ＲＦパルスの時間間隔Ｔ_iterを決めることができる。尚、以下の説明では、ｑ＝４とする。ｑ＝４とした理由については、後述する。ｑ＝４とすると、式（５）は以下の式（６）で表される。

したがって、ＣＥＳＴ効果を見たい水素の周波数ｆcest（ppm）の値を式（６）に代入することによって、ＲＦパルスの時間間隔Ｔ_iterを求めることができる。本形態では、ｆcest＝３．５ｐｐｍ（アミノ基のプロトン）であるとする。ｆcest＝３．５ｐｐｍを式（６）に代入することにより、以下に示すように。Ｔ_iterを求めることができる。

Ｔ_iter＝１．１１８ｍｓを式（４）に代入することにより、以下の式が得られる。

式（８）より、周波数ｆ（ｐｐｍ）は、Δφ（ｋ）の変数で表されるので、位相差φ（ｋ）を周波数ｆに変換することができる。図１３に、位相差φ（ｋ）を周波数ｆに変換した後のｚ-スペクトルを示す。

尚、ｚ-スペクトルは、静磁場不均一の影響を受けて中心周波数がずれることがある。図１３では、中心周波数がΔｆだけずれている様子が示されている。そこで、中心周波数のずれΔｆを補正するために、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、スペクトル作成手段８２が、ｚ-スペクトルｗの中心周波数のずれΔｆを補正する。図１４に、中心周波数のずれΔｆを補正することにより得られたｚ-スペクトルｗ′を示す。図１４では、中心周波数のずれΔｆを補正する前のｚ-スペクトルｗが破線で示されており、中心周波数のずれΔｆを補正した後のｚ-スペクトルｗ′が実線で示されている。

本形態では、ＲＦパルスＸ１〜Ｘ１６のフリップ角αは十分に小さい値（本形態では、α＝５°）に設定されているので、ｚ-スペクトルに発生するサイドローブを十分に小さくすることができる。したがって、本形態の方法により得られたｚ-スペクトルには、従来法のｚ-スペクトルに見られる複数の低信号ピーク（図２０参照）は現れにくくなるので、中心周波数のずれΔｆを容易に補正することができる。
ｚ-スペクトルの中心周波数のずれを補正した後、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、ＣＥＳＴ画像を作成する。以下に、ＣＥＳＴ画像の作成方法について、図１５を参照しながら説明する。

ＣＥＳＴ画像作成手段８３（図１参照）は、先ず、補正後のｚ-スペクトルｗ′の０ｐｐｍ〜−７ｐｐｍの信号値を、０ｐｐｍを中心にして、ｚ-スペクトルｗ′の正の周波数側に反転させる。図１５（ａ）は、０ｐｐｍ〜−７ｐｐｍの信号値を反転させる前のｚ-スペクトルｗ′を示し、図１５（ｂ）は、０ｐｐｍ〜−７ｐｐｍの信号値を正の周波数側に反転させた後のｚ-スペクトルｗ′を示す。図１５（ｂ）では、反転させる前の０ｐｐｍ〜−７ｐｐｍの信号値を表すデータＶ１を破線で示し、０ｐｐｍ〜−７ｐｐｍの信号値を反転させることにより得られたデータＶ２を実線で示してある。信号値を反転させた後、ＣＥＳＴ画像作成手段８３は、反転により得られたデータＶ２と、７ｐｐｍ〜０ｐｐｍの信号値を表すデータＶ３との差分を計算する。図１５（ｃ）に、データＶ２とデータＶ３との差分を表す差分データＤＩＦを示す。差分データＤＩＦは、ＣＥＳＴ効果により発生する信号の低下量を表している。差分データＤＩＦを求めた後、ＣＥＳＴ画像作成手段８３は、差分データＤＩＦの特徴量ｒを求める。図１５（ｄ）に、差分データＤＩＦの特徴量ｒの一例を示す。例えば、差分データＤＩＦの３．５ｐｐｍにおける信号値ｖや、差分データＤＩＦの面積Ｓを、特徴量ｒとすることができる。このようにして求められた差分データＤＩＦの特徴量ｒが、ＣＥＳＴ画像のピクセルｇ１におけるピクセル値ｒとしてとして用いられる。図１５（ｅ）にＣＥＳＴ画像を概略的に示す。

図１２〜図１５では、ＣＥＳＴ画像のピクセルｇ１のピクセル値を求める例について示されているが、ＣＥＳＴ画像の他のピクセルのピクセル値も、図１２〜図１５に示す手順に従って求めることができる。
ＣＥＳＴ画像を作成したら、フローを終了する。

本形態では、複数のＲＦパルスの位相をサイクルさせながらパルスシーケンスを実行している。したがって、従来法で使用していたＲＦパルス（ガウス分布やBlackman filterのような形状のＲＦパルス）の代わりに、矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを使用することができる。矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを使用することによって、ＲＦパルスの時間間隔Ｔ_iterを短くすることができるので、１つのＲＦパルスのフリップ角が小さくても、単位時間当たりのフリップ角を大きくすることができる。したがって、個々のＲＦパルスのフリップ角が小さくても、十分にＣＥＳＴ効果を検出することができる。

尚、上記のフローのステップＳＴ３では、式（５）に含まれるｑを、ｑ＝４に設定している。以下に、ｑ＝４に設定した理由について説明する。

図１６は、ｑ＝４に設定した理由を説明するための図である。
図１６では、理解を容易にするため、便宜上、ｑ＝１．２、ｑ＝２、ｑ＝４、ｑ＝８の４つの場合に分けて説明する。

図１６（ａ）は、ｑ＝１．２の場合のｚスペクトルを概略的に示す図である。
ｑ＝１．２の場合、式（５）は以下の式で表される。

式（９）から、時間間隔Ｔ_iterは、ｆ_CESTの１．２倍の周波数に相当することがわかる。したがって、式（９）の時間間隔Ｔ_iterでＲＦパルスを印加することによって、周波数帯域幅Ｗ＝１．２ｆ_CEST（周波数範囲０．６ｆcest〜−０．６ｆcest）のｚ-スペクトルａが得られる。ただし、ｚ-スペクトルａでは、周波数ｆcestにおける信号は、周波数範囲（０．６ｆcest〜−０．６ｆcest）の外側に位置している。したがって、本来は周波数ｆcestに現れるはずの信号低下ピークＰａは、折り返しにより、周波数ｆ_CESTの位置から１．２ｆ_CESTだけずれた位置（つまり、−０．２ｆ_CESTの位置）に現れる。このため、ｑ＝１．２では、ＣＥＳＴ効果が現れる周波数の位置を正しく同定することができないという問題がある。
次に、ｑ＝２の場合について考える。

図１６（ｂ）は、ｑ＝２の場合のｚ-スペクトルを概略的に示す図である。
ｑ＝２の場合、式（５）は以下の式で表される。

式（１０）から、時間間隔Ｔ_iterは、ｆ_CESTの２倍の周波数に相当することがわかる。したがって、式（１０）の時間間隔Ｔ_iterでＲＦパルスを印加することによって、周波数帯域幅Ｗ＝２ｆ_CEST（周波数範囲ｆcest〜−ｆcest）のｚ-スペクトルｂが得られる。尚、図１６（ｂ）では、周波数ｆ_CESTに現れるはずの信号低下ピークＰｂは、折り返しにより、周波数ｆ_CESTの位置から２ｆ_CESTだけずれた位置（つまり、−ｆcestの位置）に現れる。ただし、信号低下ピークＰｂは、一定の半値幅を持っているので、信号低下ピークＰｂのうち、周波数ｆcestよりも高周波側に現れる信号成分のみが、折り返しにより、周波数−ｆcestの位置に現れる。信号低下ピークＰｂのうち、周波数ｆcestよりも低周波側に現れる信号成分は、折り返しの影響は受けずに、周波数ｆcestに現れるピークとして残る。

したがって、ｑ＝２の場合、周波数ｆcestにピークが現れるので、ＣＥＳＴ効果が現れる周波数の位置を知ることが可能となる。しかし、周波数ｆcestに現れるピークＰｂの一部が、折り返しの影響を受けて周波数−ｆcestの位置に現れるので、本来はＣＥＳＴ効果が生じない周波数−ｆcestの位置にＣＥＳＴ効果のピークの信号成分が現れるという問題がある。そこで、本形態では、ｑ＝４に設定している。以下に、ｑ＝４について考える。

図１６（ｃ）は、ｑ＝４の場合のｚ-スペクトルを概略的に示す図である。
ｑ＝４の場合、式（５）は式（６）で表される。式（６）から、時間間隔Ｔ_iterは、ｆ_CESTの４倍の周波数に相当することがわかる。したがって、式（６）の時間間隔Ｔ_iterでＲＦパルスを印加することによって、周波数帯域幅Ｗ＝４ｆ_CEST（周波数範囲２ｆcest〜−２ｆcest）のｚ-スペクトルｃが得られる。図１６（ｃ）では、周波数ｆ_CESTは、ｚ-スペクトルｃの周波数範囲２ｆcest〜−２ｆcestに含まれているので、周波数ｆ_CESTに現れる信号低下ピークＰｃは、折り返しの影響を受けずに、本来の周波数ｆ_CESTの位置に残る。したがって、ＣＥＳＴ効果が現れる周波数の位置を正しく認識することができる。

このような理由から、本形態では、ｑ＝４に設定している。尚、本発明において、ｑ＝４に限定されることはなく、折り返しの影響を十分に小さくすることができるのであれば、ｑは４より小さくてもよい。ただし、ｑを４よりも小さくしすぎると、図１６（ａ）および（ｂ）で説明したような問題点が発生するので、ｑは４又は４に近い値に設定することが望ましい。

また、上記の説明では、ｑ≦４の場合について説明したが、ｑ＞４に設定してもよい。図１６（ｄ）には、ｑ＝８の場合のｚ-スペクトルｄが示されている。図１６（ｄ）では、周波数ｆ_CESTはｚ-スペクトルｄの周波数範囲４ｆcest〜−４ｆcestに含まれているので、周波数ｆ_CESTに現れる信号低下ピークＰｄは、折り返しの影響を受けずに、本来の周波数ｆ_CESTの位置に残る。したがって、ｑ＝８としても、ｑ＝４の場合と同様に、ＣＥＳＴ効果が現れる周波数の位置を正しく認識することができる。

ただし、ｑ＝８にすると、ｑ＝４のときよりもｚ-スペクトルの周波数範囲が２倍に広がる。したがって、ｑ＝８の場合、ｑ＝４のときよりも、周波数ｆcestの位置が中心周波数の位置に近くなる。このため、周波数ｆcestに現れる信号低下ピークＰｄの半値幅が広い場合、中心周波数に現れる信号低下ピークＰｅに重なってしまい、ＣＥＳＴ効果を見ることが難しくなることがある。

したがって、図１６（ａ）〜（ｄ）に示されたｚ-スペクトルを比較すると、信頼性の高いＣＥＳＴ効果の情報を得るためには、ｑ＝４（又はｑ＝４に近い値）が好ましいことが分かる。このような理由から、ｑ＝４に設定している。

ｑ＝４の場合、時間間隔Ｔ_iterは１．１１８ｍｓである。したがって、１個のＲＦパルスの印加時間が長くなってしまうと、１．１１８ｍｓの間隔でＲＦパルスを印加することができない。そこで、本形態では、矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを使用している。矩形波（又は矩形波に近い形状）のＲＦパルスを使用することによって、１．１１８ｍｓの間隔でＲＦパルスを印加することができる。また、ＲＦパルスの時間間隔Ｔ_iterを短くすることができるので、１つのＲＦパルスのフリップ角が小さくても、単位時間当たりのフリップ角を大きくすることができる。したがって、個々のＲＦパルスのフリップ角が小さくても、ＣＥＳＴ効果を高めることができる。

尚、本形態は、ｎ個のＲＦパルスを有するパルスセットをｍ回実行している（図３参照）。パルスセットを実行する回数ｍは１回でもよいし、２回以上でもよい。更に、第ｍのパルスセットSetｍを実行した後、キラー勾配パルスを印加する前に、１個〜ｎ−１個のＲＦパルスを印加してもよい。

また、上記のパルスシーケンスで使用されているパルスセットは、正のＲＦパルスと負のＲＦパルスが交互に現れるように構成されている。しかし、正のＲＦパルスのみを用いてパルスセットを構成してもよいし、負のＲＦパルスセットのみを用いてパルスセットを構成してもよい。

更に、上記のパルスシーケンスで使用されているデータ収集シーケンスＤＡＱは、シングルショット法でデータを収集している。しかし、データ収集シーケンスＤＡＱは、シングルショット法に限定されることはなく、別の収集方法を使用することができる。例えば、マルチショット法でデータを収集してもよい。図１７に、マルチショット法でデータを収集するときのパルスシーケンスの一例を示す。

図１７は、マルチショット法でデータを収集する例を示す図である。
ｋ回目のパルスシーケンスＳＥ_ｋは、第１〜第ｚのパルスシーケンスＪ１〜Ｊｚを有している。

第１のパルスシーケンスＪ１では、第１のパルスセットSet１〜第ｄのパルスセットSetｄが実行され、キラー勾配パルスを印加した後、ｋ空間の一部の領域のデータを収集するためのデータ収集シーケンスＤＡＱが実行される。

第２のパルスシーケンスＪ２〜第ｚのパルスシーケンスＪｚでも、第１のパルスシーケンスＪ１と同様に、第１のパルスセットSet１〜第ｄのパルスセットSetｄが実行され、キラー勾配パルスを印加した後、データ収集シーケンスＤＡＱが実行される。

マルチショット法では、第１のパルスシーケンスＪ１〜第ｚのパルスシーケンスＪｚを実行することによって、画像再構成に必要なｋ空間のデータを収集する。このように、本発明では、ｋ空間のデータの収集方法は種々の方法を用いることができる。

尚、本形態では、シングルスライス法でデータを収集する例について説明されている。しかし、本発明は、マルチスライス法でデータを収集する場合にも適用することができる。マルチスライス法でデータを収集する場合、図１７に示す第１〜第ｚのシーケンスＪ１〜Ｊｚを用いることにより、ｚ枚のスライスのデータを収集することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ 送信器
６ 勾配磁場電源
７ 受信器
８ 制御部
９ 操作部
１０ 表示部
１１ 被検体
２１ ボア
８１ 画像作成手段
８２ スペクトル作成手段
８３ ＣＥＳＴ画像作成手段
１００ ＭＲ装置

Claims (12)

1. プロトンの磁化交換を発生させるための複数のＲＦパルスと、プロトンの磁化交換が発生した部位からデータを収集するためのデータ収集シーケンスとを含むパルスシーケンスを複数回実行する磁気共鳴装置であって、
   前記複数のＲＦパルスのうちのｐ番目のＲＦパルスの位相とｐ＋１番目のＲＦパルスの位相との位相差が前記パルスシーケンスごとに異なるように、前記複数のＲＦパルスの位相をサイクルさせ、前記パルスシーケンスを複数回実行するスキャン手段と、
   前記パルスシーケンスを複数回実行することにより得られたデータに基づいて、前記部位から得られた信号の信号強度と前記位相差との関係を表すスペクトルを求める手段とを有する磁気共鳴装置。
2. 前記複数のＲＦパルスの時間間隔は、磁化交換が発生するプロトンの共鳴周波数に基づいて設定されている、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
3. 前記複数のＲＦパルスの時間間隔は、磁化交換が発生するプロトンの共鳴周波数の４倍の周波数に基づいて設定されている、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
4. 前記スペクトルを求める手段は、
   前記パルスシーケンスを複数回実行することにより得られたデータに基づいて、前記パルスシーケンスごとに前記部位の画像を作成する画像作成手段と、
   前記画像作成手段により作成された複数の画像に基づいて前記スペクトルを作成するスペクトル作成手段とを有する、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
5. 前記スペクトル作成手段は、前記スペクトルの前記位相差を周波数に変換する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
6. 前記スペクトル作成手段は、前記スペクトルの中心周波数を補正する、請求項４又は５に記載の磁気鳴装置。
7. 前記中心周波数が補正されたスペクトルに基づいてＣＥＳＴ画像を作成するＣＥＳＴ画像作成手段を有する、請求項６に記載の磁気共鳴装置。
8. ｋ回目のパルスシーケンスにおける前記複数のＲＦパルスの位相差は、以下の式で設定されている、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
   
9. 前記パルスシーケンスは、
   前記複数のＲＦパルスを含むパルスセットを１個以上有している、請求項８に記載の磁気共鳴装置。
10. 前記スキャン手段は、シングルショット法又はマルチショット法によりデータが収集されるように、前記データ収集シーケンスを実行する、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
11. 前記スキャン手段は、シングルスライス法又はマルチスライス法によりデータが収集されるように、前記データ収集シーケンスを実行する、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
12. プロトンの磁化交換を発生させるための複数のＲＦパルスと、プロトンの磁化交換が発生した部位からデータを収集するためのデータ収集シーケンスとを含むパルスシーケンスを複数回実行する磁気共鳴装置であって、前記複数のＲＦパルスのうちのｐ番目のＲＦパルスの位相とｐ＋１番目のＲＦパルスの位相との位相差が前記パルスシーケンスごとに異なるように、前記複数のＲＦパルスの位相をサイクルさせ、前記パルスシーケンスを複数回実行する磁気共鳴装置に適用されるプログラムであって、
    前記パルスシーケンスを複数回実行することにより得られたデータに基づいて、前記部位から得られた信号の信号強度と前記位相差との関係を表すスペクトルを求める処理、
    を計算機に実行させるためのプログラム。