JP6385678B2 - Ｍｒデータの取得方法およびｂ１磁場の決定方法ならびに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、前記方法の一方又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又は定量的な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、非特許文献１に記載された所謂ＤＲＥＡＭ法（Dual Refocusing Echo Acquisition Mode）によって提供される。このＤＲＥＡＭ法においては、以下に更に詳しく説明するように、共鳴高周波パルスによって発生されたＢ１磁場のＢ１振幅が、励起エコーおよびグラジエントエコーの強度に関係して決定される。

例えばＭＲ画像を発生する他の公知のＭＲ法では、励起エコーが発生させられ、この励起エコーがＭＲデータの読み出しの際に検出される。この方法では、直前のシーケンスにおいて準備された磁化が、現在のシーケンスのために取得されたＭＲデータに不利な影響を及ぼし、もしくは誤差を生じるという問題が生じる。それにより、例えばＭＲデータから再構成されたＭＲ画像にアーチファクトが生じ得る。励起エコーに基づくこのようなＭＲ法がＢ１磁場を決定するために使用される場合、この問題によって、不都合なことに、特にグラジエントエコーの強度が誤差を生じ、より正確に言うならば増加され、それによってＢ１磁場の決定も誤差を生じる。

"Dream - A Novel Approach for Robust, Ultra-Fast, Multi Slice B1 Mapping", K.Nehrke et al, Magn. Reson. Med. 20 (2012), p605

従って、本発明の課題は、励起エコーに基づく一般的なＭＲ方法および特にＢ１磁場の決定方法において、上記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、請求項７記載のＢ１磁場の決定方法、請求項１２記載の磁気共鳴装置、請求項１４記載のコンピュータプログラム製品および請求項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明らかにする。

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）〜ｇ）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において第２の共鳴高周波パルスの前に印加されてディフェーズを行う第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（この場合に特に、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、
ｇ）ＭＲデータの読み出し後に縦磁化を低減するために照射される第４の共鳴高周波パルスが照射されるステップ。

傾斜磁場の印加とは、相応の傾斜磁場モーメントを形成することを意味する。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、又は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、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。

特に比較的大きい偏向角もしくはフリップ角（例えば８０°〜９０°）を有する第４の共鳴高周波パルスの照射によって、縦磁化が横磁化に変換される。それによって、直前の撮像によって残されたままの準備された縦磁化が低減される。それによって、有利なことに、後続の測定における誤差が低減され、又は完全に防止される。それによって、有利なことに、上述の画像アーチファクトに関する問題も抑制される。

換言するならば、相前後するシーケンスもしくは撮像において、各シーケンスの終端でその都度、第４の共鳴高周波パルスを照射することによって、有利なことに、ＭＲデータの読み出し時に、同一のシーケンス中もしくは撮像中に（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。換言するならば、現在のシーケンスの読み出し時点で、その現在のシーケンスに属するシーケンス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、測定されたＭＲデータの誤差が防止され、又は少なくとも低減され、それによって、有利なことに、ＭＲデータから作成されたＭＲ画像における画像アーチファクトが、同様に少なくとも低減される。

現在のシーケンスの読み出し時点で、現在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が検出されるためには、第１の傾斜磁場もしくは第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せられなければならず、もしくは定められた関係を持たなければならない（例えば、第２の傾斜磁場モーメントが、第１の傾斜磁場モーメントと同じ大きさであるか、又は第１の傾斜磁場モーメントよりも若干大きくなければならない）。一般に、第１の傾斜磁場モーメントの特定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一パーセンテージだけの増大（縮小）を生じることが必要である。両傾斜磁場モーメントの間の関係は、特に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、又は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、第３の共鳴高周波パルスの期間中に、そして第４の共鳴高周波パルスの期間中にも、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、第４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、ＭＲの２次元つまりスライスごとのデータ取得においても、ＭＲの３次元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において第３の共鳴高周波パルスの前に、磁化の横方向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によって、もしくはスポイラー傾斜磁場モーメントによって、磁化の横方向成分がＭＲデータの読み出し時にもはや殆ど信号に、つまり結果に影響しないように、その磁化の横方向成分を強くディフェーズすることができる。

同様の理由から、横磁化へ変換された縦磁化を、この縦磁化が次の撮像（ＭＲデータの取得）時に測定信号に影響しないようにディフェーズするために、第４の共鳴高周波パルスの後に（従って、後続のシーケンスの開始前に）、別の強いスポイラー傾斜磁場を印加すると有利である。

特に、第４の共鳴高周波パルスが照射される前に、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、ＭＲデータが読み出されるステップとが繰り返し実行される。

第１および第２の共鳴高周波パルスは、ＭＲデータを取得するために、それぞれ９０°のフリップ角を有するとよい。以下において更に詳細に説明するように、Ｂ１磁場を決定するためには、第１および／または第２の共鳴高周波パルスに対して、異なったフリップ角を使用すると有利である。

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）横方向平面へ偏向させられる。同様にして、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、直前のシーケンスにおいて準備された磁化が現在のシーケンスの励起エコーにますます大きく影響する。

本発明によれば、１つの特定のシーケンスにおける第１の傾斜磁場および／または第２の傾斜磁場が、時間的にその特定のシーケンスの後に続く他のシーケンスの第１もしくは第２の傾斜磁場と異なることもあり得る。換言するならば、他のシーケンスの第１の傾斜磁場が特定のシーケンスの第１の傾斜磁場と異なること、および／または他のシーケンスの第２の傾斜磁場が特定のシーケンスの第２の傾斜磁場と異なることもあり得る。第１の傾斜磁場も第２の傾斜磁場も変化される場合に、特定のシーケンスの第１の傾斜磁場によって発生された傾斜磁場モーメントと他のシーケンスの第１の傾斜磁場によって発生された傾斜磁場モーメントとの間の差モーメントが、特定のシーケンスの第２の傾斜磁場によって発生させられる傾斜磁場モーメントと他のシーケンスの第２の傾斜磁場によって発生させられる傾斜磁場モーメントとの差モーメントに等しいと有利である。

相前後するシーケンスつまり撮像（ＭＲデータの取得）において、第１の傾斜磁場もしくは第１の傾斜磁場モーメント、および／または第２の傾斜磁場もしくは第２の傾斜磁場モーメントが異なった設定をされることによって、ＭＲデータの読み出し時に、有利なことに同一のシーケンスもしくは撮像において（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。直前のシーケンスの（縦方向の）磁化成分が異なったディフェージングを有し、有利なことに現在のシーケンスの読み出し時にはリフォーカスされない。換言するならば、現在のシーケンスの読み出し時点で、現在のシーケンスに属したシーケンス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ことである。従って、測定されたＭＲデータの誤差が防止され、又は少なくとも低減され、それによって有利なことに、ＭＲデータから作成されたＭＲ画像における画像アーチファクトが同様に少なくとも低減される。

本発明の範囲内において、磁気共鳴装置を用いたボリューム部分の内部のＢ１磁場の決定方法も提供される。

本発明によるＢ１磁場の決定方法は、励起エコーの第１の信号強度と、グラジエントエコーつまり自由誘導減衰エコーの第２の信号強度とを決定するために、本発明によるＭＲデータの取得方法を使用する。そのために、励起エコーもグラジエントエコー（自由誘導減衰エコー）もリフォーカスするべく、第２の傾斜磁場の後に、その第２の傾斜磁場に対して反対の極性を有する第３の傾斜磁場が印加される。励起エコーの第１の信号強度およびグラジエントエコーの第２の信号強度は、ＭＲデータの読み出し時に決定される。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によって生成されるＢ１磁場の振幅は、第１の信号強度および第２の信号強度に関係して決定される。

励起エコーの第１の信号強度Ｉ₁とグラジエントエコーの第２の信号強度Ｉ₂との比から、次式（１）によって第１および第２の共鳴高周波パルスにより生じた偏向角αを算定することができる。

このようにして算定された偏向角αから、次式（２）によって当該第１又は第２の共鳴高周波パルスにより生じた磁場のＢ１振幅を算定することができる。

上式において、γは磁気回転比である。Ｂ₁（ｔ）は第１および第２の共鳴高周波パルスにより生じたＢ１磁場の時間的推移である。従って、両高周波パルスが既知のパルス波形の場合に、式（１）および（２）により、両高周波パルスにより生じたＢ１磁場のＢ１振幅を算定することができる。

本発明に従って、Ｂ１磁場の振幅を決定するために１つのシーケンスの終端で（２つのシーケンスの間で）、第４の共鳴高周波パルスを照射し、特にこれにスポイラー傾斜磁場が後続させることによって、有利なことに、このシーケンスにより残されたままの準備された縦磁化を低減し、それによって後続の測定もしくはシーケンスにおける誤差を低減又は防止することができる。

第１および第２の共鳴高周波パルスはそれぞれ両方とも同じ目標フリップ角、即ち目標偏向角を有し、その角度が４５°〜６５°の範囲内、最善で５５°にあると有利である。この範囲内では励起エコーおよび自由誘導減衰エコーの信号強度がほぼ等しい大きさである。

第１および第２の高周波パルスが同じフリップ角を生じる場合には、式（１）によりＢ１磁場を非常に簡単に算定することができる。両高周波パルスが異なるフリップ角を生じさせる場合にも、Ｂ１磁場を本発明に従って式（１）に基づいて決定することができる。式（１）から明らかのように、第１又は第２の共鳴高周波パルスの偏向角の一義的な算定は０°〜９０°の範囲に限られている。目標偏向角が上述の範囲内にあるならば、実際の偏向角の測定時における統計学的な誤差が最小である。ボリューム部分全体においてＢ１磁場が均一であるならば、目標偏向角は縦磁化が傾けられた角度に相当する。実際の偏向角は、例えば被検体固有のもしくは位置固有の伝導率および／または磁化率に基づいて、縦磁化が実際に傾けられる角度に一致する。換言するならば、目標偏向角もしくは目標フリップ角は、実際に達成されるもしくはひき起こされる偏向角もしくはフリップ角とは異なる。

第４の共鳴高周波パルスの目標偏向角又は目標フリップ角は、９０°の値に設定されると有利である。というのは、９０°の偏向角では縦磁化を完全に横磁化に変換することができ、この場合にはスポイラー傾斜磁場により完全にディフェーズ（スポイル）することができるからである。

しかし、局所的なＢ１変化によって、実際の偏向角が目標偏向角（つまり、前述の例では９０°）とは明らかに相違することがある。従って、第４の共鳴高周波パルスの目標偏向角が第１および第２の共鳴高周波パルスの目標偏向角に等しく、又はそれよりも少し大きく、第４の共鳴高周波パルスの目標偏向角を選ぶことを提案する。

第１および第２の共鳴高周波パルスの実際の偏向角が９０°の値に近づくほど、シーケンスによって準備されて第２の共鳴高周波パルスによって戻し変換される磁化の割合がますます大きくなる。換言するならば、第１および第２の共鳴高周波パルスの実際の偏向角が９０°の角度に近づくほど、本発明により解決すべき課題がますます重要となる。もちろん、第４の共鳴高周波パルスの目標偏向角が第１および第２の共鳴高周波パルスの目標偏向角に等しくか又はそれよりも少し大きく選ばれることによって、いわば、第４の共鳴高周波パルスの効果の増大により本発明により解決すべき課題が拡張される。

第１および第２の高周波パルスが９０°の偏向角を生じさせる場合に、このことが本発明による方法の精度に不利な影響を生じる。第１および第２の高周波パルスが８０°までの偏向角を生じる場合には、本発明による方法の精度への不利な影響はまだ我慢ができる。この場合に、９０°の励起角を有する最後の高周波パルスは、直前の撮像により残されたままの準備された縦磁化の除去に関して、なおも効果的な改善を提供する。

第１、第２および第３の傾斜磁場モーメントが互いに合わせられていると有利である。一般に、第１の傾斜磁場モーメントおよび第２の傾斜磁場モーメントの特定の割合の増大（縮小）が、第３の傾斜磁場モーメントの同じ割合の増大（縮小）を生じることが必要である。３つの傾斜磁場モーメントの間の関係は、例えばＭＲデータの読み出しの時間的長さにも関係する。もちろん、第１の傾斜磁場モーメントおよび／または第２の傾斜磁場モーメントが変化させられる場合に、第３の傾斜磁場モーメントが変化しないままであってもよい。更に、第１、第２および第３の傾斜磁場モーメントは、とりわけ同一の空間方向において作用する（同一の空間軸に関係する）。

本発明によれば、準備後に、準備された縦方向成分と準備されない縦方向成分とが存在することによって両磁化成分の信号を時間的に相前後してリフォーカスすることができ、その結果、各第３の共鳴高周波パルス（読み出し高周波パルス）後に、２つの時間的にずれたエコー（励起エコーおよびグラジエントエコー）が発生する。励起エコーもグラジエントエコーも、ただ１つの撮像（ＭＲデータの取得）においてリフォーカスされることによって、有利なことに、Ｂ１振幅を求めるのに、ただ１つの撮像（ＭＲデータの取得）しか必要でない。本発明による方法は、この高速のＢ１振幅決定のおかげで、有利なことに運動の影響を受けにくい。

複数の送信チャネル又は複数の高周波送信アンテナを有する磁気共鳴装置の場合には、シーケンスの高周波パルスがそれぞれ同一グループの送信チャネル又は高周波送信アンテナから照射され、それによってこのグループによって発生されたＢ１磁場を測定又は決定することができる。当該グループは１つのみの送信チャネル又は１つのみの高周波送信アンテナによって構成することもできる。読み出し部分における高周波パルスは、全ての送信チャネルから照射することができ、このことは原理的に最終の高周波パルスについても当てはまる。

この方法によって、有利なことに、送信チャネルの任意の構成について（例えば各送信チャネルついて個別に、又は複数の送信チャネルの任意の組合せについて）Ｂ１磁場を決定することができる。

例えば、Ｎ個の送信チャネル配列に対してＢ１磁場を決定するためには、Ｂ１磁場を決定する本発明による方法をＮ回実行するとよい。配列ごとに少なくとも１つのシーケンスが実行される。少なくとも１つのシーケンスの高周波パルスは、それぞれその配列に対応する送信チャネル、又はその配列に対応する送信チャネルグループにおいてのみ送出される。

従来技術によれば、このケースにおいて、本発明によって解決された課題が非常に顕著に現れる。というのは、１つのチャネルグループによって準備された磁化がこのチャネルグループの後に続くチャネルグループの測定に影響し、このことがＢ１磁場を決定する際に不都合なことに付加的な誤差を生じるからである。

本発明の範囲内において、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。この磁気共鳴装置は、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、制御装置とを含む。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用いられる。更に、制御装置は、少なくとも１つの高周波送信／受信アンテナ又は少なくとも１つの受信コイル要素によって捕捉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次のシーケンスを繰り返し実行もしくは出力するように構成されている。そのために磁気共鳴装置は次のように構成されている。即ち、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、ディフェーズを行う第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、第３の共鳴高周波パルスの後に第２の傾斜磁場を印加することにより、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傾斜磁場システムによりリフォーカスし、ＭＲデータを読み出し、ＭＲデータの読み出し後に少なくとも１つの高周波アンテナにより第４の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、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、励起エコーも自由誘導減衰エコーもリフォーカスするために、磁気共鳴装置が傾斜磁場システムにより第２の傾斜磁場の後に第２の傾斜磁場とは異なる極性を有する第３の傾斜磁場を印加することによって、励起エコーの第１の信号強度および自由誘導減衰エコー（グラジエントエコー）の第２の信号強度を決定するように構成されている。磁気共鳴装置は、励起エコーの第１の信号強度および自由誘導減衰エコーの第２の信号強度をＭＲデータの読み出し時に検出して、第１の信号強度および第２の信号強度に関係してＢ１磁場の振幅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、特にプログラム又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おいて作動するとき、本発明による方法の全ての又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つが実施可能である、又はこの実施形態を実施するコンピュータプログラム又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又は翻訳されさせすればよいソースコード（例えば、Ｃ＋＋）であるか、又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る。

更に、本発明は、電子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、磁気テープ又は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データの取得の際に、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系統的な誤差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およびＢ１磁場の決定に適している。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。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の適用時および第２の適用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のボリューム部分内に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（又は複数）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、又は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つ又は複数の高周波送信コイルおよび１つ又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つ又は複数の高周波パルスと1つ又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させられ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せられる。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つ又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つ又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内のディジタル領域で行われる。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、ディフェージング部分５３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５５°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５５°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。

第２の高周波パルス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；これは選択された第１の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。

これらの成分への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４４によって、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。

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照射する第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４３が照射されている間、ＭＲデータが読み出される。その読み出し期間中に、準備された縦方向成分のエコー（励起エコー）と、準備されたのではない縦方向成分のエコーとが、相次いで同一の読み出し部分５２においてリフォーカスされ、励起エコーの第１の信号強度Ｉ₁およびグラジエントエコー（自由誘導減衰）の第２の信号強度Ｉ₂として検出される。

例えばｋ空間全体を読み出すためには、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４３の投入時のＭＲデータの読み出しとを相応に何回も繰り返せばよい。各シーケンスの最後の読み出し部分５２が実行された後にはじめてそのシーケンスの終端で（最後の読み出し部分５２の後に）、準備部分５１の両共鳴高周波パルス３１，３２の偏向角よりも大きい偏向角を有する第４の（最後の）共鳴高周波パルス３４が照射される。この最後の高周波パルス３４に強いスポイラー傾斜磁場４５が続く。最後の共鳴高周波パルス３４は縦磁化を横磁化に変換し、その横磁化が後続の強いスポイラー傾斜磁場４５によってディフェーズされるので、その横磁化は次の撮像（ＭＲデータの取得）又はシーケンスにおいて測定信号に影響しない。

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又は他のスポイラーを、任意の方向において（例えばフロー補償のために）適用することができる。

図２には、読み出し方向の傾斜磁場４１〜４５が示されている。準備部分５１はＳＴＥＡＭ部分とも呼ばれ、このＳＴＥＡＭ部分は、ディフェージング部分５３と同様に、シーケンスごとにまさに１回しか実行することができない。これ対して、読み出し部分５２は任意に何回も繰り返すことができる。読み出し部分５２の繰り返し回数は、特に位相エンコードの所望のステップ数によって決定される。

図３には、概略的に定められた磁化成分と、それら磁化成分のディフェージングとが示されている。Ｚ₀は準備されてない初期状態、つまり元々存在する縦磁化成分に相当し、Ｚ₁は準備部分５１によって準備された縦磁化成分に相当する。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。磁化の横方向成分は、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第１の励起エコーＳＥ’が生成される。同じようにして、ＭＲデータ読み出し期間中に第３の傾斜磁場モーメント４３の印加によって、一方では以下において励起エコーＳＥと呼ぶ第２の励起エコーが信号強度Ｉ₁として検出され、他方では自由誘導減衰エコーＦＥが信号強度Ｉ₂として検出される。

第１のシーケンス６１のディフェージング部分５３においては、次のシーケンス６２での測定値の誤差を回避するために、又は少なくとも低減するために、第４の共鳴高周波パルス３４の照射と、それに続くスポイラー傾斜磁場（図３には示されていない）の印加とによって、現在のシーケンス６１で残された準備縦磁化Ｚ₁がディフェーズされ、従って低減される。

ここで、本発明に従って時間的に第１のシーケンス６１の直後に第２のシーケンス６２が導入される場合、第１のシーケンス６１によって準備されて第１のシーケンス６１のディフェージング部分５３によって除去できなかった縦方向成分がまだ減衰していない。このことが図３において第２のシーケンス６２の開始時に既に存在する準備された縦方向成分Ｚ₁として示されている。換言するならば、本発明によるディフェージング部分５３の狙いは、次のシーケンス６２の開始時に準備される縦方向成分Ｚ１を、準備されてない縦方向成分Ｚ₀に比べてできるだけ小さく保つことにある。

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。

特定のシーケンス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を行う第１の傾斜磁場４１が印加され、これに続いて第３のステップＳ３において第２の共鳴高周波パルス３２が照射される。横磁化を消失させるために、第４のステップＳ４においてスポイラー傾斜磁場４４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Ｓ５から始まる。次にステップＳ６において、第１の傾斜磁場４１と同一の極性を有する第２の傾斜磁場４２が印加される。ＭＲデータの読み出し中に、ステップＳ７において、第２の傾斜磁場４２とは反対の極性を有する第３の傾斜磁場４３が印加される。ＭＲデータの読み出しの際に、第１の信号強度Ｉ₁および第２の信号強度Ｉ₂が決定される。ステップＳ５〜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第１の信号強度Ｉ₁および第２の信号強度Ｉ₂を決定することができる。予め定められたボリューム部分における任意の位置について算定された信号強度Ｉ₁およびＩ₂から、既述の式（１）および（２）に基づいて、その位置に関するＢ１振幅を算定することができる。

次のシーケンス６２の測定値もしくは信号強度Ｉ₁，Ｉ₂に誤差を生じさせないように、現在のシーケンス６１の終了時にステップＳ８において第４の共鳴高周波パルス３４が照射され、次に、本発明による方法が、（ステップＳ１において）新たなシーケンス６２を続行する前に、ステップＳ９において他のスポイラー傾斜磁場４５が印加される。

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
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 第４（最後）の共鳴高周波パルス
４１ 第１の傾斜磁場
４２ 第２の傾斜磁場
４３ 他の傾斜磁場
４４ スポイラー傾斜磁場
４５ スポイラー傾斜磁場
５１ 準備部分
５２ 読み出し部分
５３ ディフェージング部分
６１ 第１のシーケンス
６２ 第２のシーケンス
ＦＥ 自由誘導減衰のエコー
Ｇ_x，Ｇ_y，Ｇ_z 傾斜磁場
Ｉ₁，Ｉ₂ 信号強度
Ｍ 測定ボリューム
Ｏ 被検体
Ｓ１〜Ｓ９ ステップ
ＳＥ’ 第１の励起エコー
ＳＥ 第２の励起エコー
Ｚ₀ 準備されていない縦方向成分
Ｚ₁ 準備された縦方向成分

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データを取得するために、
   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）の前に印加されてディフェーズを行う第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、
   ｇ）ＭＲデータの読み出し後に縦磁化を低減するために第４の共鳴高周波パルス（３４）が照射されるステップ
   を含むシーケンス（６１，６２）により繰り返してＭＲデータを取得する方法。
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、第３の共鳴高周波パルス（３３）の期間中および第４の共鳴高周波パルス（３４）の期間中に、それぞれ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、第３の共鳴高周波パルス（３３）により、そして第４の共鳴高周波パルス（３４）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（４４）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４の共鳴高周波パルス（３４）の後に、磁化の横方向成分をディフェーズするために、別のスポイラー傾斜磁場（４５）が印加され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. 第４の共鳴高周波パルス（３４）が照射される前に、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）が印加されるステップと、ＭＲデータが読み出される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. 励起エコー（ＳＥ）の第１の信号強度（Ｉ₁）および自由誘導減衰エコー（ＦＥ）の第２の信号強度（Ｉ₂）を決定するために、請求項１乃至６の１つに記載の方法が使用され、
   励起エコー（ＳＥ）および自由誘導減衰エコー（ＦＥ）をリフォーカスするために、第２の傾斜磁場（４２）の後に、その第２の傾斜磁場（４２）とは異なる極性を持つ第３の傾斜磁場（４３）が印加され、
   ＭＲデータの読み出し時に、励起エコー（ＳＥ）の第１の信号強度（Ｉ₁）および自由誘導減衰エコー（ＦＥ）の第２の信号強度（Ｉ₂）が決定され、
   第１の信号強度（Ｉ₁）および第２の信号強度（Ｉ₂）に関係してＢ１磁場の振幅が決定される、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。
8. 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）がそれぞれ同一のフリップ角を有することを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記フリップ角が４５°乃至６５°の範囲内に設定されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 第４の共鳴高周波パルス（３４）のフリップ角が９０°であることを特徴とする請求項７乃至９の１つに記載の方法。
11. 第４の共鳴高周波パルス（３４）のフリップ角が、第１の共鳴高周波パルス（３１）のフリップ角又は第２の共鳴高周波パルス（３２）のフリップ角に一致するか、又は、
    第４の共鳴高周波パルス（３４）のフリップ角が、第１の共鳴高周波パルス（３１）のフリップ角又は第２の共鳴高周波パルス（３２）のフリップ角よりも大きく選ば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ように構成され、
    各シーケンス（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）を前記ボリューム部分に照射し、
    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）を前記ボリューム部分に照射し、
    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、ディフェーズを行う第１の傾斜磁場（４１）を前記ボリューム部分に印加し、
    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）を前記ボリューム部分に照射し、
    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（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）を前記ボリューム部分に印加し、
    ｆ）前記ボリューム部分のＭＲデータを読み出し、
    ｇ）少なくとも１つの高周波アンテナ（４）により、ＭＲデータの読み出し後に第４の共鳴高周波パルス（３４）を前記ボリューム部分に照射する
    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）のメモリ内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）内で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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