JP6258050B2 - Ｍｒデータの取得方法、ｂ１磁場の決定方法および相応に構成された磁気共鳴装置 - Google Patents

Description

本発明は、一方では、例えばＭＲ画像生成のためのＭＲデータの取得方法に関し、他方ではＢ１磁場の決定方法に関する。更に、本発明は、前記方法の一方または両方を実施するように構成されている磁気共鳴装置に関する。

被検体の検査領域内にあるＢ１磁場の正確な認識が、磁気共鳴トモグラフィの分野における多くの用途にとって、例えばマルチチャネル送信動作の際の高周波パルスの算定または定量的なＴ１検査にとって非常に重要である。被検体固有の伝導率および磁化率の変化に基づいて、高い静的なＢ０磁場（例えば、３テスラ以上）では、Ｂ１磁場の明確な位置関係性の変化が生じる。従って、調整された規定の送信出力において実際に存在する被検体固有のＢ１磁場を決定することが、多くの用途にとって不可欠である。

実際のＢ１磁場を決定するための実現可能性が、所謂ブロッホ・シーゲルト法によって提供される（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。この方法では、非共鳴高周波パルスにより生成される核スピンの位相シフトが測定される。その位相シフトの大きさに基づいて、非共鳴高周波パルスによって生成されたＢ１磁場のＢ１振幅が算定される。

実際のＢ１磁場を決定するための高速化された方法も公知である（例えば、非特許文献２参照）。

例えばＭＲ画像を生成する他の公知のＭＲ法の場合には、励起エコーが生成され、その励起エコーがＭＲデータの読み出し時に検出される。この場合には、前回のシーケンスにおいて準備された磁化が今回のシーケンスのために取得されるＭＲデータに不都合な影響もしくは質の悪化を生じるという問題が発生する。それによって、例えば、ＭＲデータから再構成されたＭＲ画像内にアーチファクトが発生する。励起エコーに基づくこのようなＭＲ法をＢ１磁場の決定のために使用する場合、不都合なことに、その問題によって、位相シフト、従ってＢ１磁場振幅の誤った決定がなされる。

独国特許出願公開第１０２０１００１７３１５号明細書

L.Sacolick et.al., "B1 mapping by Bloch-Siegert shift", Magn. Reason. Med. 2010; 63: p.1315-1322 K.Nehrke et.al., "Fast B1 Mapping using a STEAM-based Bloch-Siegert Preparation", Proc. Intl. Soc. Mag. Reason. Med. 19 (2011); p.4411

本発明の課題は、励起エコーに基づく一般的なＭＲ法および特にＢ１磁場の決定方法において、上記の問題を少なくとも軽減することにある。

本発明によれば、この課題は、請求項１記載のＭＲデータの取得方法によって、請求項７記載のＢ１磁場の決定方法によって、請求項１２記載の磁気共鳴装置によって、請求項１４記載のコンピュータプログラム製品によって、そして請求項１５記載の電子的に読取可能なデータ媒体によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましくて有利な実施形態を定義する。

本発明の範囲内において、磁気共鳴装置によりボリューム部分の内部のＭＲデータを取得する方法が提供される。この方法は，ＭＲデータを取得するために、次のステップａ）〜ｆ）を含むシーケンスを繰り返し使用する。
ａ）第１の共鳴高周波パルスが照射されるステップ、
ｂ）第２の共鳴高周波パルスが照射されるステップ、
ｃ）第１の共鳴高周波パルスの後でかつ第２の共鳴高周波パルスの前に印加されるディフェーズ用の第１の傾斜磁場が印加されるステップ、
ｄ）第２の共鳴高周波パルスの後に照射される第３の共鳴高周波パルスが照射されるステップ、
ｅ）第１の傾斜磁場によって準備された磁化成分の励起エコーをリフォーカスするために第３の共鳴高周波パルスの後に印加される第２の傾斜磁場が印加されるステップ（その際に特に、この第２の傾斜磁場は、第１の傾斜磁場に、例えば両傾斜磁場の極性が同じであるように合わされている。）、
ｆ）ＭＲデータが読み出されるステップ。

或る特定のシーケンス（以下において、第１のシーケンスまたは前回のシーケンスともいう）における第１の傾斜磁場および／または第２の傾斜磁場が、時間的にその或る特定のシーケンスの直ぐ後に続く他のシーケンス（以下において、第２のシーケンスまたは今回のシーケンスともいう）における第１もしくは第２の傾斜磁場とは異なる。換言するならば、第２のシーケンスの第１の傾斜磁場が第１のシーケンスの第１の傾斜磁場とは異なるか、第２のシーケンスの第２の傾斜磁場が第１のシーケンスの第２の傾斜磁場とは異なるか、第２のシーケンスの第１および第２の傾斜磁場が第１および第２の傾斜磁場とは異なるかのいずれかである。第１の傾斜磁場も第２の傾斜磁場も変化させる場合に、第１のシーケンスの第１の傾斜磁場によって生成される傾斜磁場モーメントと第２のシーケンスの第１の傾斜磁場によって生成される傾斜磁場モーメントとの間の差モーメントが、第１のシーケンスの第２の傾斜磁場によって生成される傾斜磁場モーメントと第２のシーケンスの第２の傾斜磁場によって生成される傾斜磁場モーメントとの間の差モーメントに等しいと有利である。

共鳴高周波パルスはフリップ角を有し、そのフリップ角だけ、殆ど高周波パルスに対応する周波数を有する核スピンの高周波パルスが偏向もしくは傾斜させられる。これに対して非共鳴高周波パルスはフリップ角を持たないので、非共鳴高周波パルスは核スピンの表示角に影響を及ぼさない。

傾斜磁場の印加とは、相応の傾斜磁場モーメントを生じることを意味する。傾斜磁場もしくは傾斜磁場モーメントは、１つの空間方向、２つの空間方向、または３つの全空間方向における成分を有し得る。換言するならば、第１の傾斜磁場も第２の傾斜磁場も全ての空間軸において適用されてよい。更に、第１の傾斜磁場モーメント（即ち、第１の傾斜磁場によって生成される傾斜磁場モーメント）も、第２の傾斜磁場モーメント（即ち、第２の傾斜磁場によって生成される傾斜磁場モーメント）も、その他の理由からシーケンスの構成要素である傾斜磁場モーメントに付け加えることができる。

相前後して続くシーケンスもしくは撮像において、第１の傾斜磁場つまり第１の傾斜磁場モーメントか、第２の傾斜磁場つまり第２の傾斜磁場モーメントかのいずれか一方または両方を異ならせて設定することによって、有利なことに、ＭＲデータの読み出し時に、同一のシーケンスもしくは撮像内で、（第１の傾斜磁場モーメントによって）準備された（縦方向の）磁化成分のエコーのみがリフォーカスされる。前回のシーケンスの（縦方向の）磁化成分は、異なったディフェージングを有し、今回のシーケンスの読み出し時には有利なことにリフォーカスされない。換言するならば、今回のシーケンスの読み出し時点では、当該シーケンスの準備部分において準備された（縦方向の）磁化成分に由来する励起エコーのみが検出される。従って、測定されるＭＲデータの質の悪化が防止または軽減され、それによって、有利なことに、ＭＲデータから作成されるＭＲ画像内の画像アーチファクトが同様に少なくとも低減される。

今回のシーケンスの読み出し時点で今回のシーケンスの期間中に準備された磁化成分に由来する励起エコーのみを検出するためには、第１の傾斜磁場つまり第１の傾斜磁場モーメントと、第２の傾斜磁場もしくは第２の傾斜磁場モーメントとが互いに合わされているか、もしくはある規定の関係を持たなければならない。一般には、第１の傾斜磁場モーメントの規定のパーセンテージだけの増大（縮小）が、第２の傾斜磁場モーメントの同じパーセンテージだけの増大（縮小）を生じることが重要である。両傾斜磁場モーメント間の関係は、例えばＭＲデータの読み出しの時間的長さに関係する。

本発明によれば、Ｂ１磁場を決定すべきボリューム部分が、１つのスライスを含むか、または１つのスライスからなるとよい。この場合に、第１の共鳴高周波パルスの期間中に、第２の共鳴高周波パルスの期間中に、そして第３の共鳴高周波パルスの期間中に、それぞれ１つのスライス選択傾斜磁場が印加され、従って共鳴高周波パルスは、主に、その１つのスライスの核スピンにのみ影響を及ぼす。

もちろん、本発明によれば、第１、第２、第３の共鳴高周波パルスが、それぞれ３次元のボリューム部分を励起することも可能である。

換言するならば、本発明は、２次元の、つまりスライスごとのＭＲデータ取得においても、３次元のＭＲデータ取得においても使用可能である。

好ましい本発明による実施形態によれば、第２の共鳴高周波パルスの後でかつ第３の共鳴高周波パルスの前に、横磁化成分をディフェーズするスポイラー傾斜磁場が印加される。

有利なことに、スポイラー傾斜磁場つまりスポイラー傾斜磁場モーメントによって、ＭＲデータの読み出し時に磁化の横方向成分がもはやほぼ信号につまり結果に影響しないように、その横磁化成分を強くディフェーズすることができる。

第１の共鳴高周波パルスおよび第２の共鳴高周波パルスが、それぞれ９０°のフリップ角を有するとよい。

９０°のフリップ角を有する第１の共鳴高周波パルスの使用によって、磁化が、（他のフリップ角に比べて）最適に強く（縦方向に対して垂直な）横方向平面に偏向させられる。似たようにして、９０°のフリップ角を有する第２の共鳴高周波パルスによって、磁化が再び縦方向に向けられる。第１の共鳴高周波パルスのフリップ角が９０°である場合には、元の磁化の最大の成分を、横方向平面へ偏向させて第１の傾斜磁場によりディフェーズすることができる。第２の共鳴高周波パルスのフリップ角が９０°である場合には、第１の傾斜磁場によってディフェーズされた、つまり準備された磁化全体が縦磁化成分に移行させられる（そして、第３の共鳴高周波パルスによって再び横磁化へ変換されるまでは、縦磁化成分の状態で、いわば記憶されている）。

しかし、例えば不均一性に基づいて、いつでも９０°のフリップ角が得られるとは限らない。従って、ここで明確に述べておくに、本発明は、第１および第２の共鳴高周波パルスが９０°のフリップ角を持たなければならないことを前提とするものではない。

両共鳴高周波パルスが９０°とは異なるフリップ角を有する場合には、各共鳴高周波パルスの照射前に存在する磁化成分の或る特定の割合が残る。９０°からの第１および第２の共鳴高周波パルスの実際のフリップ角の偏差が大きいほど、前回のシーケンスにおいて準備された磁化が、今回のシーケンスの励起エコーにますます大きく影響する。換言するならば、本発明は、実際のフリップ角の９０°からの偏差が大きければ大きいほど、一層重要である。

特に、第３の共鳴高周波パルスが照射されるステップと、第２の傾斜磁場が印加されるステップと、読み出しステップとが繰り返し（つまり複数回）実行される。

上述のステップを繰り返し（複数回）実行することによって、有利なことに、ｋ空間全体（または少なくともｋ空間の一部）が走査される。それによって、有利なことに、ボリューム部分の任意の個所のＭＲデータ（振幅および位相）が決定される。

本発明によれば、シーケンスの終端で（（最後の）ＭＲデータ読み出し後に）、相対的に大きいフリップ角（８０°〜９０°）を有する他の（最終の）共鳴高周波パルスを照射し、それに続いて他のスポイラー傾斜磁場を印加することもできる。他の共鳴高周波パルスは縦磁化を横磁化に変換し、それに続きその横磁化は他のスポイラー傾斜磁場によってディフェーズされるので、もはや後続のシーケンスにおいて測定信号に影響しない。

本発明において、磁気共鳴装置によりボリューム部分の内部のＢ１磁場を決定する方法も提供される。本発明によるＢ１磁場の決定方法は、非共鳴高周波パルスの照射によって生成される核スピンの回転運動の位相シフト（位相ずれ）を検出するために、本発明によるＭＲデータの取得方法を使用する。この位相シフトに応じて、Ｂ１磁場の決定方法はＢ１磁場の振幅を決定する。そのために、非共鳴高周波パルスは第１の共鳴高周波パルスの後でかつ第２の共鳴高周波パルスの前に照射される。当業者にとって、非共鳴高周波パルスが第１の傾斜磁場の前に照射されるか、第１の傾斜磁場の後に照射されるかのいずれかであることは自明である。非共鳴高周波パルスは、或る特定のシーケンス（第１のシーケンス）の期間中および／またはその直後に続く他のシーケンス（第２のシーケンス）の期間中に照射される。

換言するならば、本発明によるＢ１磁場の決定方法は、次の３つの実施形態を含む。
（１）非共鳴高周波パルスが、第１のシーケンスの期間中にも第２のシーケンスの期間中にも照射される。
（２）非共鳴高周波パルスが、第１のシーケンスの期間中にのみ照射され、第２のシーケンスの期間中には照射されない。
（３）非共鳴高周波パルスが、第１のシーケンスの期間中には照射されないが、第２のシーケンスの期間中に照射される。

非共鳴(non-resonant)高周波パルスが、第１のシーケンスの期間中にも第２のシーケンスの期間中にも照射される場合には、非共鳴高周波パルスは、有利なことに、第１のシーケンスにおいて第１の周波数を有し、他のシーケンスにおいて第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する。

位相シフトは、第１のシーケンスの期間中に取得されたＭＲデータに基づいて決定された位相値と、第２のシーケンスの期間中に取得されたＭＲデータに基づいて決定された位相値との差に基づいて算定される。換言するならば、実際のＢ１磁場を決定する位相シフトは、第１のシーケンスと第２のシーケンスとによって検出される２つの位相値の差に基づいて決定される。

この場合に、Ｂ１磁場は、位相シフトΦに関係して次式（１）により決定される。

上式において、ω_HFは所謂「オフレゾナンス角周波数（off-angular frequency）」に相当し、従ってスピン系の角周波数（system angular frequency）と非共鳴高周波パルスの角周波数との間の偏差に相当する。γは磁気回転比である。Ｔは、例えば４〜８ｍｓの範囲にある非共鳴高周波パルスの全パルス時間に相当する。

ここで言及しておくに、Ｂ₁（ｔ）はＢ１磁場の時間的経過に相当し、このＢ１磁場の時間的推移は（振幅を含めて）既知であると仮定される。というのは、非共鳴高周波パルスの適用されたパルス形状は既知であるからである。Ｂ１磁場の時間的経過の知識により上式（１）に基づいてＢ１振幅を求めることができる。

好ましい本発明による実施形態によれば、２つの相前後するシーケンスにおける非共鳴高周波パルスの周波数は、一方のシーケンスではスピン系の周波数を上回り、かつ他方のシーケンスではスピン系の周波数を下回る。

例えば、非共鳴高周波パルスの周波数ｆが、第１（第２）のシーケンスでは次式（２）に従って決定され、第２（第１）のシーケンスでは次式（３）に従って決定され、ここでは第２のシーケンスが第１のシーケンスの直後に実行されるものと仮定されている。
ｆ＝ｆ_sys＋ｆ_HF （２）
ｆ＝ｆ_sys−ｆ_HF （３）

上式（２）および（３）において、ｆ_sysはスピン系の周波数（system frequency：共鳴周波数に相当する）に相当し、ｆ_HFはスピン系の周波数に対する非共鳴高周波パルスの周波数ｆの差、従って所謂オフレゾナンス周波数（off-frequency）に相当する。例えばオフレゾナンス周波数ｆ_HFは２００〜８０００Ｈｚの範囲にある。

好ましい本発明による実施形態によれば、シーケンスが３回実行される。この場合に、非共鳴高周波パルスが、これらの３つのシーケンスのうち厳密に１つのシーケンスにおいて照射されず、従って３つのシーケンスのうち２つシーケンスにおいて照射される。この実施形態の場合にも非共鳴高周波パルスが照射される両シーケンスにおいて非共鳴高周波パルスの周波数を異ならせて設定することが重要である。

３つのシーケンスを用いてＢ１磁場を求める際に、３つのシーケンスのうち１つのシーケンスでは非共鳴高周波パルスの照射をしないことによって、有利なことに、Ｂ１磁場を２つのシーケンスのみで決定する他の本発明による実施形態の場合におけるよりも良好にシステム的なエラーを識別することができる。

複数の送信チャンネルまたは複数の高周波送信アンテナを有する磁気共鳴装置において、非共鳴高周波パルスが２つのシーケンスにおいてそれぞれ同一グループの送信チャンネルまたは高周波送信アンテナによって照射される。これは、それにより、このグループによって生成されるＢ１磁場を測定または決定するためである。当該グループは、１つのみの送信チャンネルまたは１つのみの高周波送信アンテナによって構成されていてもよい。

この方法によって、有利なことに、送信チャンネルの任意の配列に対して（例えば個別に各送信チャンネルに対して、または複数の送信チャンネルの任意の組み合わせに対して）Ｂ１磁場を決定することができる。

非共鳴高周波パルスの周波数が例えば一方のシーケンスではスピン系の周波数より低くなりかつ他方のシーケンスではスピン系の周波数より高くなるように選ばれているそれぞれ２つのシーケンスを含む本発明によるＢ１磁場の決定方法の場合に、例えばＮ個の送信チャンネル配列についてＢ１磁場を決定するためには、その方法をＮ回実行すればよい。非共鳴高周波パルスは、その都度、該当配列に対応する送信チャンネルのみに、または該当配列に対応する送信チャンネルグループのみに適用される。

従来技術によれば、このケースでは、本発明によって解消される問題が非常に顕著に発生する。何故ならば、１つのチャンネルグループによって準備される磁化がこのチャンネルグループの後に続くチャンネルグループの測定に影響を及ぼし、これが、不都合なことにＢ１磁場の決定の際に付加的な質の悪化を生じていたからである。

本発明において、ボリューム部分の内部のＭＲデータを取得する磁気共鳴装置も提供される。磁気共鳴装置は、静磁場磁石と、傾斜磁場システムと、少なくとも１つの高周波送信／受信アンテナと、少なくとも１つの受信コイル要素と、制御装置とを有する。その制御装置は、傾斜磁場システムおよび少なくとも１つの高周波送信／受信アンテナを制御するために使用される。更に、制御装置は、少なくとも１つの高周波送信／受信アンテナまたは少なくとも１つの受信コイル要素によって検出された測定信号を受信するように構成されている。磁気共鳴装置は、ＭＲデータを取得するために後続のシーケンスを繰り返し（つまり複数回）実行するように構成されている。そのために、磁気共鳴装置は、少なくとも１つの高周波アンテナにより、第１の共鳴高周波パルスおよび第２の共鳴高周波パルスを照射し、傾斜磁場システムにより、第１の共鳴高周波パルスの後でかつ第２の共鳴高周波パルスの前にディフェーズ用の第１の傾斜磁場を印加し、少なくとも１つの高周波アンテナにより、第２の共鳴高周波パルスの後に第３の共鳴高周波パルスを照射し、傾斜磁場システムにより、第１の傾斜磁場によって準備された磁化成分の励起エコーをリフォーカスする第２の傾斜磁場を第３の高周波パルスの後に印加し、そしてＭＲデータを読み出すように構成されている。更に、磁気共鳴装置は、第１のシーケンスの実行時の第１（第２）の傾斜磁場を、第２のシーケンスの実行時の第１（第２）の傾斜磁場とは異ならせて選定するように構成されている。この場合に、第２のシーケンスの実行は第１のシーケンスの実行の直ぐ後に続く。

更に、磁気共鳴装置は、磁気共鳴装置がＢ１磁場を決定する方法を実施するように構成されている。そのために、磁気共鳴装置は、第１のシーケンスの実行時に第１の周波数を有する非共鳴高周波パルスを照射し、第２のシーケンスの実行時に第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する非共鳴高周波パルスを照射するように構成されている。更に、磁気共鳴装置は、第１のシーケンスの実行時および第２のシーケンスの実行時に取得されるＭＲデータから決定される２つの位相値の差から位相シフトを決定し、その位相シフトに応じてＢ１磁場を決定するように構成されている。

本発明による磁気共鳴装置の利点は、殆ど、既に詳述した本発明による方法の利点に対応するので、ここで繰り返して説明することはしない。

更に、本発明は、磁気共鳴装置のプログラム可能な制御装置もしくは計算ユニットのメモリにロードすることができるコンピュータプログラム製品、特にプログラムまたはソフトウェアに関する。このコンピュータプログラム製品により、当該製品が制御装置にて作動するとき、本発明による方法の全てまたはさまざまの既述の実施形態が実施可能である。コンピュータプログラム製品は、方法の相応の実施形態を実現するために、場合によっては、プログラム手段、例えばライブラリおよび補助機能を必要とする。換言するならば、コンピュータプログラム製品に関する請求項により、特に、本発明による方法の上述の実施形態の１つを実施可能にするコンピュータプログラムまたはソフトウェア、またはこの実施形態を実施するコンピュータプログラムまたはソフトウェアが保護されるべきである。そのソフトウェアは、なおもコンパイルされて結合されるかまたは翻訳されさえすればよいソースコード（例えば、Ｃ＋＋）であってよいし、または実行するために相応の計算ユニットもしくは制御装置にロードするだけでよい実行可能なソフトウェアコードであってよい。

更に、本発明は、電子的に読取可能な制御情報、特にソフトウェア（上記参照）が記憶されている電子的に読取可能なデータ媒体、例えばＤＶＤ、磁気テープまたはＵＳＢスティックに関する。これらの制御情報（ソフトウェア）をデータ媒体から読み取って磁気共鳴装置の制御装置もしくは計算ユニットに格納すれば、上述の方法の全ての本発明による実施形態を実施することができる。

本発明によって、有利なことに、ＭＲデータ取得の際に、従ってＢ１磁場を求める際にも、不完全なＴ１緩和によってひき起こされるシステム的なエラーを低減することができる。本発明は、そのために、相前後するシーケンスの間、つまりシーケンスの実行の間において、完全なＴ１緩和を待たなくても、この測定誤差の低減を可能にし、それによって、有利なことに測定時間を短縮することができ、それにも拘らず画像アーチファクトを低減することができる。

本発明は、特に拡散イメージング法およびＢ１磁場の決定方法に適している。もちろん本発明はこの好ましい適用範囲に限定されない。というのは、本発明はＳＴＥＡＭ準備に基づくあらゆる方法に殆ど使用できるからである。ここにおいて、ＳＴＥＡＭは“Stimulated Echo Acquisition Mode”を表す。

以下において、図面を参照しながら本発明の実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は本発明による磁気共鳴装置を示す概略図である。 図２は本発明によるシーケンス図である。 図３は本発明によるシーケンスの第１の実行時および第２の実行時に生じる異なる磁化成分を示す図である。 図４は本発明によるＢ１磁場決定方法のフローチャートである。

図１は磁気共鳴装置５（磁気共鳴トモグラフィ装置もしくは核スピントモグラフィ装置）の概略図を示す。静磁場磁石１は、被検体テーブル２３上に寝かせられて磁気共鳴装置５内で検査される例えば人体の検査部位のような被検体Ｏのボリューム部分において核スピンを分極もしくは整列させるための時間的に一定の強い磁場を発生する。核スピン共鳴測定に必要な静磁場の高い均一性は、人体の検査部位が配置される一般に球形の測定ボリュームＭ内において規定されている。均一性要求を援助するために、かつ特に時間的に変化しない影響を除去するために、適切な個所に強磁性材料からなる所謂シム板が取り付けられる。時間的に変化する影響はシムコイル２によって除去される。

静磁場磁石１の中には３つの部分巻線からなる円筒状の傾斜磁場コイルシステム３が挿入されている。各部分巻線は、増幅器から、直交座標系の各方向に線形の（時間的にも可変の）傾斜磁場を発生するための電流を供給される。傾斜磁場システム３の第１の部分巻線はｘ方向の傾斜磁場Ｇ_xを発生し、第２の部分巻線はｙ方向の傾斜磁場Ｇ_yを発生し、第３の部分巻線はｚ方向の傾斜磁場Ｇ_zを発生する。各増幅器は、傾斜磁場パルスを時間正しく生成するためにシーケンス制御部１８によって制御されるディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）を含む。

傾斜磁場システム３内に１つ（または複数）の高周波アンテナ４がある。高周波アンテナ４は、高周波電力増幅器から送出される高周波パルスを、被検体Ｏもしくは被検体Ｏの検査領域の核を励起させて核スピンを整列させるための交番磁場に変換し、またはＭＲ信号の検出も行う。各高周波アンテナ４は、コンポーネントコイルのリング状の、特に直線状もしくはマトリックス状の配置形式で、１つまたは複数の高周波送信コイルおよび１つまたは複数の高周波受信コイルから構成されている。各高周波アンテナ４の高周波受信コイルによって、歳差運動する核スピンから出る交番磁場、即ち、一般に１つまたは複数の高周波パルスと1つまたは複数の傾斜磁場パルスとからなるパルスシーケンスによって生じる核スピンエコー信号が電圧（測定信号）に変換される。この電圧は増幅器７を介して高周波システム２２の高周波受信チャネル８に供給される。磁気共鳴装置５の制御装置１０の一部である高周波システム２２は、更に送信チャネル９を含み、この送信チャンネル９において、核磁気共鳴を励起させるための高周波パルスが発生される。各高周波パルスは、装置コンピュータ２０からシーケンス制御部１８に予め与えられるパルスシーケンスに基づいて、ディジタルで複素数列として表される。この複素数列は、実数部および虚数部としてそれぞれ１つの入力端１２を介して高周波システム２２内のディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）に供給され、そしてそのディジタル・アナログ変換器から送信チャネル９に供給される。送信チャネル９においては、パルスシーケンスが高周波キャリア信号に変調される。高周波キャリア信号は、中間周波数に相当する基本周波数を有する。

送信動作から受信動作への切換は送受信切換器６を介して行われる。１つまたは複数の高周波アンテナ４の高周波送信コイルは、核スピンを励起してＢ１磁場を発生させるための高周波パルス（共鳴および非共鳴の高周波パルス）を測定ボリュームＭへ照射する。その結果生じるエコー信号が１つまたは複数の高周波受信コイルを介して走査される。このようにして得られた核共鳴信号は、高周波システム２２の受信チャネル８’（第１の復調器）において中間周波数に位相敏感に復調され、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）においてディジタル化される。この信号は更に周波数０に復調される。周波数０への復調と、実数部および虚数部への分離とは、ディジタル化後に第２の復調器８内のディジル領域で行われる。画像コンピュータ１７により、そのようにして出力端１１を介して得られた測定データから、ＭＲ画像、即ち３次元画像データセットが再構成される。測定データ、画像データおよび制御プログラムの管理は装置コンピュータ２０を介して行われる。予め与えられた制御プログラムに基づいて、シーケンス制御部１８が、その都度所望されるパルスシーケンスの発生およびｋ空間の相応の走査を制御する。特に、シーケンス制御部１８は、傾斜磁場の時間正しい切り換えと、定められた位相および振幅を有する高周波パルスの送出と、核共鳴信号の受信とを制御する。高周波システム２２およびシーケンス制御１８のための時間基準にシンセサイザ１９が使用される。例えばＤＶＤ２１に記憶されたＭＲアンギオグラフィ画像の発生のための適切な制御プログラムの選択と、発生されたＭＲ画像の表示とが、キーボード１５、マウス１６および画面１４を含む端末装置１３を介して行われる。

図２には、Ｂ１磁場を決定するための本発明によるシーケンスの最も重要な構成要素が示されている。各シーケンスは、準備部分５１と、読み出し部分５２とに区分することができる。

準備部分５１においては、先ず、最善で９０°のフリップ角を有する第１の共鳴高周波パルス３１が照射され、この後に、同様に最善で９０°のフリップ角を有する第２の共鳴高周波パルスパルス３２が続く。両共鳴高周波パルス３１，３２の間では、第１の傾斜磁場モーメントを有する第１の傾斜磁場４１の印加によって、磁化がディフェーズされる。付加的に両共鳴高周波パルス３１，３２の間で非共鳴高周波パルス３４が照射される。この非共鳴高周波パルス３４は、一方でＢ１磁場を生じさせ、他方で各個所に存在するＢ１磁場強度に関係した位相シフトを引き起こさせる。ここで指摘しておくに、第１の傾斜磁場４１は、非共鳴高周波パルス３４の前にも後にも印加することができる。

第２の共鳴高周波パルス３２の後に存在する磁化は次の磁場成分に分かれている。
●準備されていない縦方向成分；これは準備されていない初期磁化に相当する、
●準備された縦方向成分；これは選択された傾斜磁場モーメントによって、つまり第１の傾斜磁場４１の印加によってディフェーズされた、従って準備された縦方向成分である。
●横方向成分。

これらの成分に対する磁化の相対的な配分は、主として、準備部分５１において両共鳴高周波パルス３１，３２によって発生される偏向角、即ちフリップ角に関係する。

磁化の横方向成分は、強いスポイラー傾斜磁場４３によって、その横磁化成分が後続の読み出し部分５２において信号もしくは結果（ＭＲデータの読み出し）に殆ど影響しないように強くディフェーズされるとよい。

ＭＲデータの読み出しのために、その都度、規定のフリップ角を有する第３の共鳴高周波パルス３３が照射され、この第３の共鳴高周波パルス３３の後に、リフェーズもしくはリフォーカスする第２の傾斜磁場４２が続き、この第２の傾斜磁場４２により規定の傾斜磁場モーメントが発生される。これに続いて、他の（読み出し）傾斜磁場４４が照射されている間、ＭＲデータが読み出される。

例えばｋ空間全体を読み出すためには、新たな準備部分５１を有する新たなシーケンスを実行する前に、第３の共鳴高周波パルス３３が照射されるステップと、第２の傾斜磁場４２の印加と、傾斜磁場４４の照射時のＭＲデータの読み出しとを相応に何回も繰り返せばよい。

ここで指摘しておくに、図２に示されている傾斜磁場４１〜４４に加えて、他の傾斜磁場、例えば位相エンコード傾斜磁場、スライス選択傾斜磁場または他のスポイラー傾斜磁場を、任意の方向において（例えばフロー補償のために）照射することができる。

図３には、特定の磁化成分と、それら磁化成分のディフェージングとが概略的に示されている。Ｚ₀は準備されてない初期状態、つまり元々存在する縦方向成分に相当し、Ｚ₁は準備部分５１によって準備された縦方向成分に相当する。傾斜磁場によって影響を及ぼされない縦磁化成分は、図３において水平方向に推移するように示されている。横磁化成分は、図３において斜めに推移し、それにより傾斜磁場のディフェージング作用が表されている。

第１の共鳴高周波パルス３１の照射によって横方向成分が発生され、続いてその横方向成分が第１の傾斜磁場モーメント４１によってディフェーズされ、従って準備される。第２の共鳴高周波パルス３２により、横方向成分の規定の割合が縦方向に傾斜させられ、つまり縦方向成分Ｚ₁に移行させられる。縦方向成分は傾斜磁場モーメントによって影響されないので、横方向成分のうち縦方向に傾斜させられた成分は、第２の高周波パルス３２の照射によって、少なくとも縦磁化の規定の部分が第３の共鳴高周波パルス３３により再び横磁化に変換されるまで、いわば記憶される。第２の傾斜磁場モーメント４２の印加によって規定の時点で励起エコーＳＥが生成され、ＭＲデータの読み出し時に読み出される。

非共鳴高周波パルス３４の照射によって、核スピンの回転運動において位相シフトが発生される。その位相シフトの大きさは、同様に照射された非共鳴高周波パルス３４によって発生される実際のＢ１磁場の強度に関係する。

本発明に従って、第２のシーケンス６２が時間的に第１のシーケンス６１の直後に実行されるとき、第１のシーケンス６１によって準備された縦方向成分５３はまだ減衰していない。第１の高周波パルス３１のフリップ角または励起角が９０°とは異なる場合には、第１のシーケンス６１において準備された縦磁化成分Ｚ１の一部が残っている。第２のシーケンス６２の読み出し部分５２において存在するＺ１成分は、このケースでは、本発明が使用されなかったならば、異なるシーケンス適用で（この例では、第１のシーケンス６１と第２のシーケンス６２とにより）準備された成分からなる。符号５３により第１のシーケンス６１に由来する磁化が示され、この磁化は、第１の共鳴高周波パルス３１および第２の共鳴高周波パルス３２によって少なくとも部分的に横方向成分および／または縦方向成分に変換される。

本発明によれば、第１のシーケンス６１における第１の傾斜磁場４１を第２のシーケンス６２における第１の傾斜磁場４１とは異ならせるか、第１のシーケンス６１における第２の傾斜磁場４２を第２のシーケンス６２における第２の傾斜磁場４２とは異ならせるかのいずれか一方または両方を選ぶことによって、第２のシーケンス６２の読み出し部分５２において励起エコーが第１のシーケンス６１の磁化成分によっても形成されることが回避される。相前後するシーケンス６１，６２において第１の傾斜磁場モーメント４１と第２傾斜磁場モーメント４２とのうちに一方または両方を異ならせて選ぶことにより、第２のシーケンス６２の読み出し部分５２における或る特定の時点で第２のシーケンス６２の準備部分５１においても準備された縦磁化成分のエコーのみがリフォーカスされる。前回のシーケンスの縦磁化成分は、傾斜磁場モーメント４１，４２の異なる選択によって異なるディフェージングを有するので、ＭＲデータ読み出し時に今回のシーケンス６２によっても準備された励起エコーのみが検出される。従って、取得されたＭＲデータの質の悪化が回避され、それによってＢ１磁場を本発明に従って決定する際に質の悪化のない位相を測定することができ、それゆえ正しいＢ１磁場を決定することができる。

そのために、好ましい本発明による実施形態によれば、第２のシーケンス６２の第１の傾斜磁場モーメント４１には、第１のシーケンス６１の第１の傾斜磁場４１に比べ、或る差モーメントが加算もしくは減算され、第２のシーケンス６２の第２の傾斜磁場４２にも、第１のシーケンス６１の第２の傾斜磁場４２に比べ、前記と同じ差モーメントが加算もしくは減算される。換言するならば、この実施形態では、１つのシーケンスの２つの傾斜磁場モーメントまたは傾斜磁場４１，４２が、直ぐ次のシーケンスに対して同じ差モーメントだけ変化させられる。

図４には、Ｂ１磁場を決定するための本発明による方法のフローチャートが示されている。

或る特定のもしくは任意のシーケンスの期間中に、第１のステップＳ１において第１の共鳴高周波パルス３１が照射され、次に第２のステップＳ２においてディフェーズ用の第１の傾斜磁場４１が印加される。第４のステップＳ４において第２の共鳴高周波パルス３２が照射される前に、第３のステップＳ３において非共鳴高周波パルス３４が照射され、この非共鳴高周波パルス３４が、一方で測定すべきＢ１磁場を発生し、他方で位相シフト（位相ずれ）を発生する。横磁化を消失させるために、第５のステップＳ５においてスポイラー傾斜磁場４３が印加される。ステップＳ１〜Ｓ４はシーケンス６１，６２の準備部分５１に属する。

シーケンス６１，６２の読み出し部分５２は、第３の共鳴高周波パルス３３が照射されるステップＳ６から始まる。次に、ステップＳ７において、第２の傾斜磁場４２が印加されて、励起エコーＳＥが生成される。この励起エコーＳＥはＭＲデータの読み出し時に検出される。ステップＳ６およびＳ７は、例えばｋ空間全体が読み出されるまで任意に何回も繰り返される。

ｋ空間全体の記入が終了したとき、取得されたＭＲデータに基づいて、ボリューム部分内部の任意の個所について位相値を決定することができる。Ｂ１磁場を決定する位相シフトは位相値同士の差からしか算定できないので、ある特定のシーケンス（前回のシーケンス）６１に直ぐ後に続いて他のシーケンス（今回のシーケンス）６２が実行される。今回のシーケンス６２における第１の傾斜磁場４１および第２の傾斜磁場４２は、本発明によれば、前回のシーケンス６１におけるのとは異なる傾斜磁場モーメントを発生することが、ステップＳ９によって識別できる。ステップＳ１〜Ｓ５（準備部分５１）が、今回のシーケンス６２について改めて実行され、それに続く読み出し部分５２においてステップＳ６およびＳ７が再び、例えばｋ空間全体が完全に読み出されるまで任意に何回も繰り返される。

両シーケンス６１，６２の実行後に、前回のシーケンス６１からの位相値と今回のシーケンス６２からの位相値との差から位相シフトを決定することができる（ステップＳ１０参照）。予め定められたボリューム部分内の任意の位置に関して算定された位相シフトから、ステップＳ１１で、この位置に関するＢ１振幅が算定される。

１ 静磁場磁石
２ シムコイル
３ 傾斜磁場システム
４ 高周波アンテナ
５ 磁気共鳴装置
６ 送受信切換器
７ 増幅器
８ 高周波受信チャネル（第２の復調器）
８’ 受信チャネル（第１の復調器）
９ 送信チャネル
１０ 制御装置
１１ 出力端
１２ 入力端
１３ 端末装置
１４ 画面
１５ キーボード
１６ マウス
１７ 画像コンピュータ
１８ シーケンス制御部
１９ シンセサイザ
２０ 装置コンピュータ
２１ ＤＶＤ
２２ 高周波システム
２３ 被検体テーブル
３１ 第１の共鳴高周波パルス
３２ 第２の共鳴高周波パルス
３３ 第３の共鳴高周波パルス
３４ 非共鳴高周波パルス
４１ 第１の傾斜磁場
４２ 第２の傾斜磁場
４３ スポイラー傾斜磁場
４４ 他の（読み出し）傾斜磁場
５１ 準備部分
５２ 読み出し部分
５３ 縦方向成分
６１ 第１のシーケンス
６２ 第２のシーケンス
Ｇ_x，Ｇ_y，Ｇ_z 傾斜磁場
Ｍ 測定ボリューム
Ｏ 被検体
Ｓ１〜Ｓ１１ ステップ
ＳＥ 励起エコー
Ｚ₀ 準備されていない縦磁化成分
Ｚ₁ 準備された縦磁化成分

Claims (15)

1. 磁気共鳴装置（５）によりボリューム部分の内部のＭＲデータを取得する方法であって、
   その方法が、次のステップａ）〜ｆ）、
   ａ）第１の共鳴高周波パルス（３１）が照射されるステップ、
   ｂ）第２の共鳴高周波パルス（３２）が照射されるステップ、
   ｃ）第１の共鳴高周波パルス（３１）の後でかつ第２の共鳴高周波パルス（３２）の前に印加されるディフェーズ用の第１の傾斜磁場（４１）が印加されるステップ、
   ｄ）第２の共鳴高周波パルス（３２）の後に第３の共鳴高周波パルス（３３）が照射されるステップ、
   ｅ）第１の傾斜磁場（４１）によって準備された磁化成分の励起エコー（ＳＥ）をリフォーカスするために第３の共鳴高周波パルス（３３）の後に第２の傾斜磁場（４２）が印加されるステップ、
   ｆ）ＭＲデータが読み出されるステップ、
   を含むシーケンス（６１，６２）により、繰り返しＭＲデータを取得し、
   第１のシーケンス（６１）の実行時に第１の傾斜磁場（４１）および第２の傾斜磁場（４２）の少なくとも一方が、第１のシーケンスの実行の直ぐ後に続く第２のシーケンス（６２）の実行時の第１の傾斜磁場（４１）もしくは第２の傾斜磁場（４２）とは異ならせて設定されている
   ＭＲデータの取得方法。
2. ボリューム部分が１つのスライスを含み、第１の共鳴高周波パルス（３１）の期間中、第２の共鳴高周波パルス（３２）の期間中および第３の共鳴高周波パルス（３３）の期間中に、それぞれ１つのスライス選択傾斜磁場が印加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 第１の共鳴高周波パルス（３１）により、第２の共鳴高周波パルス（３２）により、そして第３の共鳴高周波パルス（３３）により、それぞれ３次元のボリューム部分の全体が励起されることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 第２の共鳴高周波パルス（３２）の後でかつ第３の共鳴高周波パルス（３３）の前に、磁化の横方向成分をディフェーズするために、スポイラー傾斜磁場（４３）が印加されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 第１の共鳴高周波パルス（３１）および第２の共鳴高周波パルス（３２）が、それぞれ９０°のフリップ角を有することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. シーケンス（６１；６２）において第３の共鳴高周波パルス（３３）が照射されるステップと、第２の傾斜磁場（４２）が印加されるステップと、読み出しステップとが繰り返し実行されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. 磁気共鳴装置（５）によりボリューム部分の内部のＢ１磁場を決定する方法であって、
   核スピンの回転運動の位相シフトを検出するために請求項１乃至６の１つに記載の方法が使用され、
   その位相シフトが、第１のシーケンスおよび第２のシーケンスの少なくとも一方の実行中に非共鳴高周波パルス（３４）を照射することによって発生させられ、
   その位相シフトに応じてＢ１磁場の振幅が決定され、
   第１の共鳴高周波パルス（３１）の後でかつ第２の共鳴高周波パルス（３２）の前に、非共鳴高周波パルス（３４）が照射され、
   その位相シフトが、第１のシーケンス（６１）の実行時および第２のシーケンス（６２）の実行時に取得されるＭＲデータに関係して決定される２つの位相値の差から決定される
   Ｂ１磁場の決定方法。
8. 非共鳴高周波パルス（３４）が、第１のシーケンス（６１）の実行中にも第２のシーケンス（６２）の実行中にも生成され、
   第１のシーケンス（６１）の実行時に非共鳴高周波パルス（３４）が第１の周波数を有し、
   第２のシーケンス（６２）の実行時に非共鳴高周波パルス（３４）が第１の周波数とは異なる第２の周波数を有することを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 非共鳴高周波パルス（３４）の周波数が、２つの相前後するシーケンス（６１，６２）において、一方のシーケンスではスピン系の周波数を上回り、他方のシーケンスではスピン系の周波数を下回ることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. シーケンスが３回実行され、
    ３つのシーケンスのうち第１のシーケンスでは非共鳴高周波パルス（３４）が照射されず、
    ３つのシーケンスのうち第２および第３のシーケンスでは非共鳴高周波パルス（３４）が照射され、
    第２のシーケンスでの非共鳴高周波パルス（３４）の周波数が、第３のシーケンスでの非共鳴高周波パルス（３４）の周波数とは異なることを特徴とする請求項７記載の方法。
11. 複数の送信チャンネル（９）を有する磁気共鳴装置（５）において、少なくとも１つの送信チャンネル（９）によって生成されるＢ１磁場を決定するために、非共鳴高周波パルス（３４）が、２つのシーケンス（６１，６２）においてそれぞれ複数の送信チャンネル（９）のうち同じ少なくとも１つの送信チャンネルによって照射されることを特徴とする請求項７乃至１０の１つに記載の方法。
12. ボリューム部分の内部のＭＲデータを取得する磁気共鳴装置であって、
    磁気共鳴装置（５）が、静磁場磁石（１）と、傾斜磁場システム（３）と、少なくとも１つの高周波アンテナ（４）と、少なくとも１つの受信コイル要素と、傾斜磁場システム（３）および少なくとも１つの高周波アンテナ（４）を制御し、少なくとも１つの受信コイル要素によって収集された測定信号を受信し、それらの測定信号を評価しかつＭＲデータを生成するための制御装置（１０）とを含み、
    磁気共鳴装置（５）が、ＭＲデータを取得するシーケンス（６１；６２）を繰り返し実行するべく、シーケンス（６１；６２）ごとに、
    ａ）少なくとも１つの高周波アンテナ（４）により、第１の共鳴高周波パルス（３１）を照射し、
    ｂ）少なくとも１つの高周波アンテナ（４）により、第２の共鳴高周波パルス（３２）を照射し、
    ｃ）傾斜磁場システム（３）により、第１の共鳴高周波パルス（３１）の後でかつ第２の共鳴高周波パルス（３２）の前に、ディフェーズ用の第１の傾斜磁場（４１）を印加し、
    ｄ）少なくとも１つの高周波アンテナ（４）により、第２の共鳴高周波パルス（３２）の後に第３の共鳴高周波パルス（３３）を照射し、
    ｅ）傾斜磁場システム（３）により、第１の傾斜磁場（４１）によって準備された磁化成分の励起エコーをリフォーカスするために第３の共鳴高周波パルス（３３）の後に第２の傾斜磁場（４２）を印加し、
    ｆ）ＭＲデータを読み出す
    ように構成されており、かつ
    磁気共鳴装置（５）が、第１のシーケンス（６１）の実行時に第１の傾斜磁場（４１）および第２の傾斜磁場（４２）の少なくとも一方を、第１のシーケンス（６１）の実行の直ぐ後に続く第２のシーケンス（６２）の実行時の第１の傾斜磁場（４１）もしくは第２の傾斜磁場（４２）とは異ならせて設定するように構成されている
    磁気共鳴装置。
13. 磁気共鳴装置（５）が請求項１乃至１１の１つに記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気共鳴装置。
14. プログラムを含み、磁気共鳴装置（５）のプログラム可能な制御装置（１０）のメモリに直接にロード可能であり、プログラムが磁気共鳴装置（５）の制御装置（１０）において実行される際に請求項１乃至１１の１つに記載の方法の全てのステップを実行するためのプログラム手段を有するコンピュータプログラム。
15. 磁気共鳴装置（５）の制御装置（１０）内でのデータ媒体（２１）の使用時に請求項１乃至１１の１つに記載の方法を実行するように構成されている、電子的に読取可能な制御情報が記憶されている電子的に読取可能なデータ媒体。
    

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