JP6480952B2 - 低次高調波パルスシーケンスを用いる低ノイズの磁気共鳴撮像 - Google Patents

低次高調波パルスシーケンスを用いる低ノイズの磁気共鳴撮像 Download PDF

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Description

本発明は、低次高調波パルスシーケンスを用いる低ノイズの磁気共鳴撮像に関する。
一般に、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）検査は、一次磁場、高周波（ＲＦ）磁場、および経時的に変化する勾配磁場の、患者等の検査対象内の核スピンを有する磁気回転物質との相互作用に基づく。水分子の水素原子核等の、いくつかの磁気回転物質は、外部磁場に反応して、特徴的な挙動を有する。これらの原子核のスピンの歳差運動は、ＲＦ信号を生成するための磁場の操作によって影響を及ぼすことができ、ＲＦ信号は検出され処理されて、有用な画像を再構成するために用いることができる。
ＭＲＩシステムで画像を生成するのに用いられる磁場は、一次磁石によって生成される均一性の高い静磁場を含む。一連の勾配磁場は、対象物が置かれる撮像ボリューム（imaging volume）の周囲に配置された、１組の勾配磁場コイルによって生成される。勾配磁場は、個別の平面要素または体積要素（ピクセルまたはボクセル）の位置を、二次元または三次元でエンコードする。ＲＦコイルは、ＲＦ磁場を生成するために使用される。このＲＦ磁場は、いくつかの磁気回転原子核のスピンをその平衡方向から摂動させ、スピンにその平衡磁化の軸線周りの歳差運動を生じさせる。この歳差運動中に、ＲＦ磁場は、スピンによって放出され、原子核を歳差運動させ、同じ送信ＲＦコイルによって、または１つ以上の別のコイルによって検出される。これらの信号は、増幅され、フィルタリングされ、そしてデジタル化される。デジタル化された信号は、その後、有用な画像を再構成するために、１つ以上のアルゴリズムを用いて処理される。
実際には、勾配磁場コイルを駆動させることによって、使用される波形、およびこれらの波形が音響的に相互作用する様態が原因で、結果的にかなりの音響ノイズが生じる。低ノイズＭＲＩのための現行の手法の１つとして、非常に低い傾き角度の励起パルスを使用する場合があり、その結果、固有の陽子密度のコントラストが生じ、使用可能なその他のコントラストの使用が制約される。このような問題に対処するため、いくつかの手法では、使用可能なコントラストの範囲を拡張するために、スピン−プリパレーションシーケンス（ｓｐｉｎ−ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を採用しているが、このような手法では、複雑性およびスキャン時間が増加することになる。したがって、同じ制約に悩まされることのない、低ノイズＭＲＩの手法が必要とされている。
特開２００９−２７９２３８号公報
一実施形態において、磁気共鳴撮像システムの勾配磁場コイルを駆動させるための方法が提供される。この方法は、第１の正弦勾配波形を用いて、第１の勾配方向に関連する少なくとも１つの第１の勾配磁場コイルを駆動させ、かつ第２の正弦勾配波形を用いて、第２の勾配方向に関連する第２の勾配磁場コイルを駆動させるステップを含む。ＲＦパルスは、第１の正弦勾配波形および第２の正弦勾配波形がそのそれぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、１つ以上の公差事象で生成される。それぞれの読み出し信号は、各ＲＦパルスの後に取得される。画像は、取得された読み出し信号を用いて生成される。
別の実施形態において、プロセッサ実行可能なルーチンをエンコードする、１つ以上の有形の非一時的な機械可読媒体が提供される。このルーチンは、プロセッサによって実行されると、第１の正弦勾配波形を用いて、第１の勾配方向に関連する少なくとも１つの第１の勾配磁場コイルを駆動させ、かつ第２の正弦勾配波形を用いて、第２の勾配方向に関連する第２の勾配磁場コイルを駆動させることと、第１の正弦勾配波形および第２の正弦勾配波形が、そのそれぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、１つ以上の交差事象でＲＦパルスを生成することと、各ＲＦパルスの後に、それぞれの読み出し信号を取得することと、取得された読み出し信号を用いて、画像を生成することとを含む、行われるべき動作をもたらす。
別の実施形態において、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムが提供される。ＭＲＩシステムは、一次磁場磁石と、複数の勾配磁場コイルと、高周波（ＲＦ）送信コイルと、受信コイルのアレイと、勾配磁場コイル、ＲＦ送信コイル、および受信コイルのアレイに結合された制御回路とを備える。この制御回路は、第１の正弦勾配波形を用いて、第１の勾配方向に関連する少なくとも１つの第１の勾配磁場コイルを駆動させ、かつ第２の正弦勾配波形を用いて、第２の勾配方向に関連する第２の勾配磁場コイルを駆動させ、第１の正弦勾配波形および第２の正弦勾配波形が、そのそれぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、１つ以上の交差事象でＲＦパルスを生成し、各ＲＦパルスの後に、それぞれの読み出し信号を取得し、そして取得された読み出し信号を用いて、画像を生成するように構成される。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、全図面を通して同一の符号が同一の部品を表す添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されるであろう。
本開示の一態様による、ＭＲ画像を取得して本明細書で説明される画像補正技法を実行するように構成された、磁気共鳴（ＭＲ）撮像システムの実施形態の概略図である。 本開示の一態様による、オフセット正弦勾配波形を使用するパルスシーケンス図の実施形態を示す。 本開示の一態様による、図２Ａのパルスシーケンス図に対する軸線方向のｋ空間構成要素を示す。 本開示の一態様による、図２Ａのパルスシーケンス図に対する径方向のｋ空間軌跡の例を示す。 本開示の一態様による、正弦勾配波形を使用するパルスシーケンス図の実施形態を示す。 本開示の一態様による、図３Ａのパルスシーケンス図に対する軸方向のｋ空間構成要素を示す。 本開示の一態様による、図３Ａのパルスシーケンス図に対する径方向のｋ空間軌跡の例を示す。 本開示の一態様による、正弦勾配波形を使用するパルスシーケンス図の別の実施形態を示す。 本開示の一態様による、不連続な正弦勾配波形を使用するパルスシーケンス図の実施形態を示す。 本開示の一態様による、正弦波勾配ゼロ交差で矩形の励起パルスを印加する効果を示す。 本開示の一態様による、不連続な正弦波勾配ゼロ交差での矩形の励起パルスの印加を示す。
１つ以上の具体的な実施形態が以下で説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供する目的において、実際の実装の全ての特徴が本明細書に記載されていなくてもよい。任意の設計または設計プロジェクトに見られるような、このような実際の実装の開発においては、開発者の特定の目標を達成するために、システム関連およびビジネス関連の制約の遵守等の、多くの実装に特有の判断がなされる必要があり、これは、実装によって異なる場合があることが理解されるべきである。さらに、このような開発努力は、複雑で時間がかかる場合があるが、それにも関わらず、この開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造で日常的に行われるものとなることが理解されるべきである。
本発明の様々な実施形態の要素が紹介されるときの「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」という冠詞、および「前記（ｓａｉｄ）」は、１つ以上の要素の存在を意味することを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることを意図し、かつ記載されている要素以外に追加の要素が含まれ得ることを意味する。さらに、以下の考察における数値の例はいずれも限定的でないことを意図し、したがって、付加的な数値、範囲、および割合は、開示されている実施形態の範囲内である。
上述したように、現行のＭＲＩ手法は、特に音響ノイズが生じる勾配磁場コイルの駆動に伴い、比較的ノイズの大きい環境をもたらす場合がある。本明細書で述べられるように、少なくとも２本、または全部で３本の勾配軸で、純音の（またはほぼ純音の）勾配波形（例えば正弦波、または正弦波に近似した、交番極性で傾斜の長い台形）を使用する、様々な手法が開示される。使用されるパルスシーケンスによって異なり得る、指定された閾値よりも大きい繰り返し時間（ＴＲ）（すなわち、連続するＲＦパルスの時間間隔）で使用されると、結果として生じる基本周波数は、周囲音に対して、本質的に聞こえなくすることができる（例えば６０Ｈｚ以下）。例として、垂直オフセット勾配波形を使用する、いくつかの考えられる勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンスに対して、１０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数は、それぞれ１００ｍｓ〜１６．７ｍｓのＴＲに対応する。他の例では、勾配波形がオフセットされない、いくつかの考えられる勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンスに対して、１０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数は、５０ｍｓ〜８．３ｍｓのＴＲに対応する。さらに別の例では、勾配波形がオフセットされない、いくつかの考えられる多重エコーの勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンスに対して、１０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数は、それぞれ２００ｍｓ〜３３．３ｍｓのＴＲに対応する。
撮像に対して、ＲＦ励起パルスは、いくつかの実施形態では、勾配のゼロ交差で（例えばゼロ交差ごとに、またはゼロ交差１つおきに）印加することができ、現行の低ノイズ手法で可能な、より大きい傾き角度の印加（潜在的に９０度まで）が可能になる。信号は、他の実施形態では、１つおきの勾配ローブの間に、ＲＦパルスに続いてすぐにサンプリングすることができる。１つの実施形態では、勾配方向は、三次元（３Ｄ）で螺旋を描き、径方向のピンクッションｋ空間軌跡となる。使用されると、このような螺旋は、制限された高調波のみを導入する。
前述のことに留意して、ここに述べられる手法は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムで行うことができ、使用者（例えば放射線専門医）によって特定の撮像ルーチンが開始される。ＭＲＩシステムは、データの取得、データの構成、画像の再構成／合成、および画像処理を行うことができる。それに応じて、図１を参照すると、適切な磁気共鳴撮像システム１０の例が、スキャナ１２、スキャナ制御回路１４、およびシステム制御回路１６を備えるものとして概略的に示されている。システム１０は、画像保管および通信システム（ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ、ＰＡＣＳ）１８としてのリモートアクセス、ならびに記憶システムまたは装置、もしくは遠隔放射線機器等の他の装置をさらに含み、その結果、システム１０によって取得されたデータは、現場で、または現場から離れた場所でアクセスすることができる。ＭＲＩシステム１０は、任意適当なスキャナまたは検出器を備えることができるが、例示されている実施形態では、システム１０はさらに、ハウジング２０を有する全身スキャナ１２を備え、ハウジング２０を介して、ボア２２が形成される。テーブル２４は、患者２６の選択された解剖学的構造を撮像するため、患者２６を配置できるように、ボア２２の中へ移動可能である。選択された解剖学的構造は、以下で述べるように、患者の位置と、患者２６内の一定の磁気回転原子核の選択された励起と、スピンおよび歳差運動して励起した原子核からデータを受信するためにいくつかの機能を使用することとの組み合わせによって撮像することができる。
スキャナ１２は、撮像対象の解剖学的構造内の磁気回転物質を励起させる目的で、制御された磁場を生成するための一連の関連するコイルを含む。具体的には、一次磁場コイル２８は、通常はボア２２に位置合わせされる一次磁場を生成するために設けられる。一連の勾配磁場コイル３０、３２、および３４は、検査シーケンス中に、患者２６内の一定の磁気回転原子核を位置エンコードするために、制御された勾配磁場が生成されるようにする。高周波（ＲＦ）コイル３６は、患者内の一定の磁気回転原子核を励起させる高周波パルスを生成するために設けられかつ構成される。
スキャナ１２に固有であり得るコイルに加えて、システム１０は、患者２６に近接して（例えば接触して）配置するために構成された、別の組の受信コイル３８（例えばフェーズドアレイコイル）をさらに含む。受信コイル３８は、両面が囲まれた形状、および片面の形状を含め、任意の形状であってもよい。一例として、受信コイル３８は、頸部／胸部／腰部（ＣＴＬ）コイル、頭部コイル、片面の脊椎コイル等を含むことができる。通常、受信コイル３８は、弱い（スキャナコイルによって生成された、送信されたパルスに対して弱い）ＲＦ信号を受信するように、患者２６の近くに、または上に置かれ、弱いＲＦ信号は、患者２６内の一定の磁気回転原子核が緩和状態に戻る際に、これによって生成される。受信コイル３８は、スキャナコイルで生成された送信パルスを受信したり、これと共鳴したりしないようにスイッチを切ることができ、かつ緩和する磁気回転原子核によって生成されたＲＦ信号を受信したり、これと共鳴したりするようにスイッチを入れることができる。
システム１０の様々なコイルは、制御された状態で、所望の磁場およびパルスを生成するため、ならびに磁気回転物質からの放射を読み出すために、外部回路によって制御される。図示されている実施形態では、主電源４０が、一次磁場コイル２８に電力を供給する。駆動回路４２は、本明細書で述べるように、例えば波形およびパルスシーケンスを用いて、勾配磁場コイル３０、３２、および３４をパルス化するために設けられる。このような回路は、スキャナ制御回路１４によって出力された、デジタル化されたパルスシーケンスで定義された通りに電流をコイルに供給するための、増幅回路および制御回路を含んでいてもよい。別の制御回路４４は、ＲＦコイル３６の動作を調整するために設けられる。回路４４は、動作の活動モードと非活動モードとを交替させるための切り替え装置を含み、ＲＦコイル３６は、活動モードでは信号を送信し、非活動モードでは信号を送信しない。回路４４は、ＲＦパルスを生成するための増幅回路をさらに含む。同様に、受信コイル３８は、受信コイル３８を受信モードか非受信モードに切り替えられるスイッチ４６に接続され、その結果、受信コイル３８は、受信状態の間は、患者２６内の緩和する磁気回転原子核によって生成されたＲＦ信号と共鳴し、非受信状態の間は、望ましくない動作を防止するように、送信コイル（すなわちコイル３６）からのＲＦエネルギーとは共鳴しない。また、受信回路４８は、受信コイル３８によって検出されたデータを受信するために設けられ、１つ以上の多重化回路および／または増幅回路を含むことができる。
スキャナ制御回路１４は、勾配磁場コイル３０、３２、３４、およびＲＦコイル３６を駆動させるための信号を出力する、インターフェース回路５０を含む。また、インターフェース回路５０は、受信回路４８および／または受信コイル３８から、検査シーケンスで生成された磁気共鳴信号を表すデータを受信する。インターフェース回路５０は、制御回路５２に動作可能に接続される。制御回路５２は、システム制御回路１６を介して選択された定義済みのプロトコルに基づいて、回路４２および回路４４を駆動させるためのコマンドを実行する。制御回路５２は、ＲＦエネルギーの送信と受信とが同期するように、スイッチ４６にタイミング信号を供給するのにも役立つ。また、制御回路５２は、磁気共鳴信号を受信し、その後の処理を、データをシステム制御回路１６に送信する前に実行することができる。スキャナ制御回路１４は、１つ以上のメモリ回路５４をさらに含み、これは動作中に、構成パラメータ、パルスシーケンス記述、検査結果等を記憶する。いくつかの実施形態では、メモリ回路５４は、本明細書で説明される、少なくとも一部の画像処理技術を実施するための命令を記憶することができる。
インターフェース回路５６は、スキャナ制御回路１４とシステム制御回路１６との間でデータを交換するために、制御回路５２に結合される。このようなデータは、行われる特定の検査シーケンス、これらのシーケンスの構成パラメータ、および取得されたデータからの選択を含むことができ、これは、その後の処理、記憶、送信、および表示のために、スキャナ制御回路１４から、そのままの形態かあるいは処理済みの形態で送信することができる。
システム制御回路１６のインターフェース回路５８は、スキャナ制御回路１４からデータを受信し、スキャナ制御回路１４にデータおよびコマンドを返信する。インターフェース回路５８は、制御回路６０に結合され、制御回路６０は、多目的または特定用途向けのコンピュータまたはワークステーションの１つ以上の処理回路を含むことができる。制御回路６０は、メモリ回路６２に結合され、これは、ＭＲＩシステム１０の動作のためのプログラムコードを記憶し、いくつかの構成では、後で再構成、表示、および送信するための画像データを記憶する。付加的なインターフェース回路６４は、リモートアクセスおよび記憶装置１８等の外部システムの構成要素と、画像データ、構成パラメータ等を交換するために設けることができる。最後に、システム制御回路６０は、操作者インターフェースを容易にし、再構成された画像のハードコピーを生成する、様々な周辺装置を含むことができる。示されている実施形態では、このような周辺装置には、プリンタ６６、モニタ６８、およびキーボードやマウス等の機器を含むユーザインターフェース７０が含まれる。
本明細書で説明される取得の後で、システム１０は、近くから、および／または離れた所から後でアクセスするために、例えばメモリ回路（例えばメモリ５４、６２）に、取得されたデータを簡単に記憶できることに留意するべきである。したがって、近くから、および／または離れた所からアクセスしたときに、取得されたデータは、特定用途向けコンピュータ、または汎用コンピュータに含まれる１つ以上のプロセッサで操作することができる。１つ以上のプロセッサは、取得されたデータにアクセスでき、本明細書で説明される画像の取得、処理、および／または再構成のステップを含む複数の方法を実行するための命令を一括して記憶する、１つ以上の非一時的な機械可読媒体に記憶されたルーチンを実行することができる。
本明細書で述べられるように、本手法は、比較的純粋な音響的トーンを生成するように、勾配磁場コイル３０、３２、３４を駆動させるための、正弦勾配波形に基づいたパルスシーケンスの使用を含む。当該パルスシーケンスに応じて変化することができる、所与の閾値よりも大きい繰り返し時間（ＴＲ）で使用される場合は、関連する基本周波数は、約１０Ｈｚ〜６０Ｈｚ以下であって、これは、画像取得コンテキストでは、ほぼ聞き取れない。
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、経時的に勾配磁場コイル３０、３２、および３４を駆動させるために正弦波形２１０を利用する、静かな勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンス２００の実施形態の一部が示されている。パルスシーケンス２００のいくつかの実装において、例えば１０Ｈｚの周波数は、１００ｍｓのＴＲに対応し、６０Ｈｚの周波数は、１６．７ｍｓのＴＲに対応する（すなわち、周波数の逆元は、ミリ秒単位でＴＲに対応する）。図２Ａに示されているように、ほぼ正弦の波形２１０が、各勾配軸（すなわちＧｘ（２０４）、Ｇｙ（２０６）、およびＧｚ（２０８））上で展開されている。理解されるように、他の実施形態では、正弦波形２１０は、交番極性の傾斜の長い台形で近似されてもよい。
示されている例では、各正弦波形２１０は、ゼロ線の上の部分と下の部分（すなわちローブ）とが等しくならないように、各勾配軸に対して垂直にオフセットされる。例として、所与の勾配および正弦パルスシーケンスに対して、正のローブは対応する負のローブの領域の２倍（または他の何らかの適切な割合）であってもよく、その逆もまた可能である。示されている実装において、勾配波形２１０の垂直のオフセットは、図示されているように、音響レベルの増加がごくわずかでなければならない。特に、２つの関数Ａ（ｔ）およびＢ（ｔ）に対するフーリエ変換が線形であるため、この事例に当てはまると考えられる。したがって、ＦＦＴ（Ａ＋Ｂ）＝ＦＦＴ（Ａ）＋ＦＦＴ（Ｂ）である。この文脈において、関数Ａ（ｔ）は繰り返す正弦波形２１０であり、Ｂ（ｔ）は定数である。ＦＦＴ（Ｂ）は、ゼロ周波数でデルタ関数なので、これは、オフセットされない正弦波と同一であるべき音響レベルに大きく寄与することはない。
いくつかの実施形態では、正弦波は、交番極性の台形で近似されてもよい。このような実施形態では、台形の傾斜が十分に長い（例えば、対応する台形の頂部の約半分の長さである）場合は、台形は、正弦波の妥当な近似をもたらすことができ、したがって、制限された高調波のみを導入することができる。このような実施形態では、傾斜でのサンプリングが各データ読み出しに使用されてもよいが、径方向の再構成も使用することができる。
示されている例では、各第１のローブの前（例えば、それぞれの負のローブ２１４が始まる前）に、非選択的なＲＦパルス２２０が、勾配ゼロ交差で印加されている。示されている例では、読み出し間隔２２２中に信号がサンプリングされ、ここでは、所与の周期の第２のローブの頂点（例えば正のローブ２１６）を中心にセンタリングされて示されている。このような実装において、負のローブ２１４は、読み出しのプリフェーザ（ｐｒｅｐｈａｓｅｒ）と考えられてもよく、各エコーは、正のローブの頂点でセンタリングされて、ある程度のＴ２＊コントラストになる。
各読み出し間隔２２２は、ｋ空間の中心を通って、対応する直線２３０（図２Ｂ）をたどったものに対応する。勾配正弦波形２１０の各周期は、勾配Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚで異なる相対振幅を有し、各周期に対して、異なる向きの対応する直線２３０を生成する。結果として生じるｋ空間のサンプル２３２（図２Ｃ）は、三次元の放射状の直線からなり、全てがほぼｋ空間の起点を通過する。データサンプリング（すなわち読み出し２２２）は、一定でない勾配中に生じるため、ｋ空間の各直線２３０に沿ったサンプリング間隔は、均一ではない。三次元の画像再構成は、従来のグリッド技術を用いて、データ上で行うことができる。
図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、静かなＧＲＥパルスシーケンス３００の別の実施形態の詳細が示されており、勾配磁場コイル３０、３２、３４は、正弦波形２１０を用いて駆動される。この例では、ＲＦ励起パルス２２０は、勾配軸（すなわち直線Ｇｘ２０４、直線Ｇｙ２０６、および直線Ｇｚ２０８）に対して、正弦波形２１０の各ゼロ交差で印加される。パルスシーケンス３００のいくつかの実装において、例えば１０Ｈｚの周波数は、５０ｍｓのＴＲに対応し、６０Ｈｚの周波数は、８．３ｍｓのＴＲに対応する（すなわち、周波数の逆元の半分は、ミリ秒単位でＴＲに対応する）。１つの実装において、先の手法に対して、より大きい傾き角度（９０度まで）が適用されてもよい。前述の例とは異なり、示されている実装において、各正弦周期の第１の（すなわち負の）勾配ローブ３１４の下の領域は、それぞれの第２の（すなわち正の）勾配ローブ３１６の負の領域である。
この例では、読み出しは、読み出し間隔２２２の間に、各ＲＦパルス２２０の後に行われ、ｋ空間の非線形のサンプリングが生じる。各読み出し２２２は、ほぼｋ空間の中心で始まって外向きに放射する、対応する直線３３０（図３Ｂ）をたどったものに対応する。勾配正弦波形２１０の各周期は、勾配Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚで異なる相対振幅を有し、異なる向きの対応する直線３３０を生成する。結果として生じるｋ空間のサンプル３３２（図３Ｃ）は、三次元の放射状の直線からなり、全てがほぼｋ空間の起点で生じる。データサンプリング２２２は、一定でない勾配中に生じるため、ｋ空間の各直線３３０に沿ったサンプリング間隔は、均一ではない。三次元の画像再構成は、従来のグリッド技術を用いて、データ上で行うことができる。この実施形態では、短いＴ２＊信号が捕捉され、超短エコー時間（ＵＴＥ）シーケンスと考えられてもよい。
図４を参照すると、図３Ａのパルスシーケンスの多重エコーバージョンの別の実施を使用することができる。このような実施の一例が、図４に示されており、正弦波形２１０で勾配磁場コイル３０、３２、３４を駆動させるのに用いられる、静かなＧＲＥパルスシーケンス３５０の多重エコーバージョンの詳細を示す。パルスシーケンス３５０のいくつかの実装において、例えば、１０Ｈｚの周波数は、２００ｍｓのＴＲに対応し、６０Ｈｚの周波数は、３３．３ｍｓのＴＲに対応する（すなわち、周波数の逆元の２倍は、ミリ秒単位でＴＲに対応する）。このような実施形態では、ＲＦ励起パルス２２０は、各ＲＦ励起パルス２２０に対して、（読み出し間隔２２２で示されるように）取得されるｎ組のデータ（２組、３組等）を用いて、ｎ周期ごと（２周期ごと、３周期ごと等）にのみ印加される。１つのこのような実施形態では、取得されたデータの各組を用いて、別の画像が再構成される。
この例では、各組のデータは、異なるエコー時間で取得される。多重エコー時間データセットは、様々な用途に使用することができる。例えば、多重エコー時間データセットは、各ピクセルを介して時間曲線に適合することによって、質的な撮像に用いることができ、Ｔ２＊の推定値を取得することが可能になる。また、多重エコー時間データセットは、腱、半月板、軟骨等の、いくつかの解剖学的特徴を強調するのに用いることができる。例えば、ｎ＝２での実装において、第１のエコー時間画像から第２のエコー時間画像を取り去ると、急速に減衰するＴ２＊組織（短いＴ２＊組織）を強調した画像が生成され、これは、前述したように、固形状の組織になる傾向がある。
図５を参照すると、適切な、静かな光速スピンエコーパルスシーケンス４００の例の詳細が示されている。示されている例では、勾配磁場コイル３０、３２、３４を駆動させるために、不連続な正弦波形２１０が使用されている。この例では、中断または不連続性を伴って間欠的な全周期の正弦波形が、パルスシーケンス４００の一部として、各勾配磁場コイルに提供される。例えば、１つの実施形態では、各正弦波形２１０は、各周期間に一定の大きさの不連続性（周期的な平坦な区間４１０として示されている）を有する。示されている例では、ＲＦパルス２２０は、勾配磁場コイル３０、３２、および３４で、正弦波パルス間に生じる、一定の大きさのこのような平坦な区間４１０の間に印加される。ｋ空間の中心が、ＲＦ励起パルス（図５の２２０の第１のパルス）の後の時間ＴＥで横切られるように、Ｇｙ勾配２０６の位相エンコード波形の相対振幅が配置されている場合は、シーケンス４００のＴ２コントラストの度合いは、ＴＥを調節することによって調整することができる。あるいは、遅延時間ＴＩが後に続く非選択的な反転パルスが、パルスシーケンス４００の前に展開される場合は、Ｔ１コントラストは、ＴＩを調節することによって調整することができる。
図６を参照すると、図３の静かなＧＲＥパルスシーケンス３００からのパルスシーケンス５００の詳細が示されている。この詳細では、ブロッホ方程式を用いてモデル化された、勾配ゼロ交差５１０（ここではｘ勾配ゼロ交差）で矩形の励起パルス２２０を印加した効果が示されており、この事例では、tip＝π／２、ＰＷ＿ＲＦ１＝０．５ｍｓ、視野（ＦＯＶ）＝２４ｃｍ、ｔ−ｒｅａｄｏｕｔ＝８ｍｓ、ｎｓａｍｐ＝２５６である。
勾配波形２１０は、ＲＦパルス２２０が印加されるときに、時間間隔中に大きさが変化しているため、不均一なＭＲ励起が生じる。このような状況下で、励起された磁化の大きさ５１０は、読み出し視野にわたって均一であるが、位相５１２は変化している。特に、モデル化された例では、横磁化の大きさ（グラフ５１０）は、ＦＯＶにわたって１であったが、読み出し方向における正味の位相回転（net phase roll）（グラフ５１２）は、ＦＯＶにわたってπ／２をわずかに下回った。１つの実装において、これは、再構成における位相の調節によって、または反対方向の勾配傾斜を用いたｎｅｘ＝２の取得によって対処することができ、この場合、位相回転はゼロになるが、その大きさは、ＦＯＶの端部でわずかに影響を受ける場合がある。
あるいは、図７を参照すると、静かなＧＲＥパルスシーケンス６００の代替的な実施形態では、正弦勾配波形２１０の各ローブが、各ＲＦパルス２２０の印加中に、ゼロ勾配振幅の部分５１０でインターリーブされる。したがって、この実施形態では、ＲＦパルス２２０は、勾配波形２１０の大きさが変化しているときには適用されない。
本発明の技術的効果は、ＭＲＩシステムで勾配磁場コイルを駆動させるための、正弦勾配波形の使用を含む。正弦波勾配波形は、比較的純粋な音響的トーンを生成するために、３本全ての勾配軸に印加することができる。適切なＴＲで正弦波勾配波形を用いることによって、約１０Ｈｚ〜６０Ｈｚの基本周波数が生じ、これは、本質的には聞こえない。いくつかの実施形態では、勾配方向は、径方向のピンクッションｋ空間軌跡を生成するために、三次元で螺旋を描いてもよい。
ここに記載された説明は、最良の態様を含む本発明を開示するため、また、任意の装置またはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み合わせられた方法の実行を含み、当業者が本発明を実施できるようにするために例を用いる。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言とごくわずかしか異ならない同等の構成要素を含む場合は、特許請求の範囲内であることが意図される。
１０ 磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム
１２ スキャナ
１４ スキャナ制御回路
１６、６０ システム制御回路
１８ 記憶装置
２０ ハウジング
２２ ボア
２４ テーブル
２６ 患者
２８ 一次磁場コイル
３０、３２、３４ 勾配磁場コイル
３６ ＲＦコイル
３８ 受信コイル
４０ 主電源
４２ 駆動回路
４４、５２ 制御回路
４６ スイッチ
４８ 受信回路
５０、５６、５８、６４ インターフェース回路
５４、６２ メモリ回路
６６ プリンタ
６８ モニタ
７０ ユーザインターフェース
２００ 静かな勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンス
２０６ Ｇｙ勾配
２１０ 正弦波形
２１４ 負のローブ
２１６ 正のローブ
２２０ ＲＦパルス
２２２ 読み出し間隔
２３２、３３２ サンプル
３００ 静かな勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンス
３１４ 第１の（負の）勾配ローブ
３１６ 第１の（正の）勾配ローブ
３５０ 静かな勾配エコー（ＧＲＥ）パルスシーケンス
４００ 静かな光速スピンエコーパルスシーケンス
４１０ 平坦な区間
５００ パルスシーケンス
５１０ 勾配ゼロ交差
５１２ 位相
６００ 静かなＧＲＥパルスシーケンス

Claims (21)

  1. 第１の正弦勾配波形（２１０）を用いて、第１の勾配方向に関連する少なくとも１つの第１の勾配磁場コイル（３０）を駆動させ、かつ第２の正弦勾配波形（２１０）を用いて、第２の勾配方向に関連する第２の勾配磁場コイル（３２）を駆動させるステップと、
    前記第１の正弦勾配波形（２１０）、および前記第２の正弦勾配波形（２１０）が、それぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、１つ以上の交差事象でＲＦパルス（２２０）を生成するステップと、
    前記各ＲＦパルス（２２０）の後に、それぞれの読み出し信号（２２２）を取得するステップと、
    前記取得された読み出し信号（２２２）を用いて、画像を生成するステップとを含む、
    磁気共鳴撮像システム（１０）の勾配磁場コイル（３０、３２）を駆動させる方法。
  2. 第３の正弦勾配波形（２１０）で第３の勾配磁場コイル（３４）を駆動させるステップであって、前記第３の正弦勾配波形（２１０）が、それぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、同様に前記ＲＦパルス（２２０）が生成される、第３の勾配磁場コイル（３４）を駆動させるステップをさらに含む、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の正弦勾配波形（２１０）および前記第２の正弦勾配波形（２１０）が、前記正弦勾配波形（２１０）の正の部分（２１６）と負の部分（２１４）とに囲まれた各領域が等しくならないように垂直にオフセットされる、請求項１に記載の方法。
  4. 前記正弦勾配波形（２１０）の正の部分（２１６）の前記各領域が、前記正弦勾配波形（２１０）の前記負の部分（２１４）の前記各領域の約２倍である、請求項３に記載の方法。
  5. 前記ＲＦパルス（２２０）が、各ゼロ交差事象で生成される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ＲＦパルス（２２０）が、交互の交差事象で生成される、請求項１に記載の方法。
  7. 撮像シーケンス中に、前記勾配方向が三次元に螺旋を描く、請求項１に記載の方法。
  8. 前記読み出し信号（２２２）が、前記各ＲＦパルス（２２０）に続いてすぐに取得される、請求項１に記載の方法。
  9. 前記各読み出し信号が、前記各ＲＦパルス（２２０）および第１の正弦ローブ（３１４）に続く第２の正弦ローブ（３１６）中に取得される、請求項１に記載の方法。
  10. 前記第１の正弦勾配波形（２１０）または前記第２の正弦勾配波形（２１０）のうちの１つまたは両方が、平坦な勾配波形（４１０）でインターリーブされる、請求項１に記載の方法。
  11. 前記ＲＦパルス（２２０）が、前記正弦勾配波形（２１０）でインターリーブされる前記平坦な勾配波形（４１０）の間に生成される、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第１の勾配磁場コイル（３０）および前記第２の勾配磁場コイル（３２）が、前記第１の正弦勾配波形（２１０）および前記第２の正弦勾配波形（２１０）をそれぞれ用いて駆動されるときに、約１０Ｈｚ〜６０Ｈｚで動作する、請求項１に記載の方法。
  13. 繰り返し時間が、約８ｍｓよりも長い、請求項１に記載の方法。
  14. プロセッサ実行可能ルーチンをエンコードする、１つ以上の有形の非一時的な機械可読媒体であって、前記ルーチンは、プロセッサによって実行されると、
    第１の正弦勾配波形（２１０）を用いて、第１の勾配方向に関連する少なくとも１つの第１の勾配磁場コイル（３０）を駆動させ、かつ第２の正弦勾配波形（２１０）を用いて、第２の勾配方向に関連する第２の勾配磁場コイル（３２）を駆動させることと、
    前記第１の正弦勾配波形（２１０）および前記第２の正弦勾配波形（２１０）が、それぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、１つ以上の交差事象でＲＦパルス（２２０）を生成することと、
    前記各ＲＦパルス（２２０）の後に、それぞれの読み出し信号を取得することと、
    前記取得された読み出し信号を用いて、画像を生成することとを含む、
    行われるべき動作をもたらす、１つ以上の有形の非一時的な機械可読媒体。
  15. 前記第１の正弦勾配波形（２１０）および前記第２の正弦勾配波形（２１０）が、前記正弦勾配波形（２１０）の正の部分（２１６）と負の部分（２１４）との各領域が等しくならないように、垂直にオフセットされる、請求項１４に記載の１つ以上の有形の非一時的な機械可読媒体。
  16. 前記勾配方向が、撮像シーケンス中に三次元に螺旋を描く、請求項１４に記載の１つ以上の有形の非一時的な機械可読媒体。
  17. 前記第１の正弦勾配波形（２１０）または前記第２の正弦勾配波形（２１０）のうちの１つまたは両方が、平坦な勾配波形（４１０）でインターリーブされる、請求項１４に記載の１つ以上の有形の非一時的な機械可読媒体。
  18. 一次磁場磁石と、
    複数の勾配磁場コイル（３０、３２、３４）と、
    高周波（ＲＦ）送信コイル（３６）と、
    受信コイルのアレイ（３８）と、
    前記勾配磁場コイル（３０、３２、３４）、前記ＲＦ送信コイル（３６）、および前記受信コイルのアレイ（３８）に結合される制御回路（４４、５２、６０）とを備え、前記制御回路（４４、５２、６０）は、
    第１の正弦勾配波形（２１０）を用いて、第１の勾配方向に関連する少なくとも１つの第１の勾配磁場コイル（３０）を駆動させ、かつ第２の正弦勾配波形（２１０）を用いて、第２の勾配方向に関連する第２の勾配磁場コイル（３２）を駆動させ、
    前記第１の正弦勾配波形（２１０）および前記第２の正弦勾配波形（２１０）が、それぞれの勾配ゼロ線と交差するときに、１つ以上の交差事象でＲＦパルス（２２０）を生成し、
    前記各ＲＦパルス（２２０）の後に、それぞれの読み出し信号（２２２）を取得し、
    前記取得された読み出し信号（２２２）を用いて、画像を生成するように構成される、
    磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）。
  19. 前記第１の正弦勾配波形（２１０）および前記第２の正弦勾配波形（２１０）が、前記正弦勾配波形（２１０）の正の部分（２１６）と負の部分（２１４）との各領域が等しくならないように、垂直にオフセットされる、請求項１８に記載のＭＲＩシステム（１０）。
  20. 前記勾配方向が、撮像シーケンス中に三次元に螺旋を描く、請求項１８に記載のＭＲＩシステム（１０）。
  21. 前記第１の正弦勾配波形（２１０）または前記第２の正弦勾配波形（２１０）のうちの１つまたは両方が、平坦な勾配波形（４１０）でインターリーブされる、請求項１８に記載のＭＲＩシステム（１０）。
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