JP6496311B2 - 温度マッピングを伴うｍｒイメージング - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングの分野に関する。本発明は、対象のＭＲイメージング方法に関する。本発明は更に、ＭＲ装置及びＭＲ装置上で実行されるコンピュータプログラムに関する。

磁界と核スピンの間の相互作用を利用して２次元又は３次元画像を形成する画像形成ＭＲ方法は、それらが、軟組織のイメージングの場合、多くの点で他のイメージングより優れ、イオン化放射線を必要とせず、通常は侵襲性でないという理由で、特に医療診断の分野において今日広く使用されている。

一般にＭＲ方法によれば、検査されるべき患者の身体が、強い一様な磁界（Ｂ_０磁界）中に配置され、かかる磁界の方向は、同時に、測定の基礎をなす座標系の軸（通常ｚ軸）を規定する。磁界は、磁界強度に依存して、個別の核スピンについて異なるエネルギーレベルを生成し、核スピンは、規定された周波数（いわゆるラーモア周波数又はＭＲ周波数）の交番電磁界（ＲＦ磁界、Ｂ_１磁界とも呼ばれる）の印加によって励起されることができる（スピン共鳴）。巨視的観点から、個別の核スピンの分布が、全体の磁化を生成し、全体の磁化は、磁界がｚ軸に垂直に延在する間、適当な周波数（ＲＦパルス）の電磁パルスの印加によって平衡状態からずらされることができ、それにより、磁化は、ｚ軸を中心に歳差運動を行う。歳差運動は、開きの角度がフリップ角と呼ばれる円錐の表面を示す。フリップ角の大きさは、印加される電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。いわゆる９０°パルスの場合、スピンは、ｚ軸から横方向の平面（フリップ角９０°）まで倒される。

ＲＦパルスの終了後、磁化は緩和し、元の平衡状態へ戻る。ｚ方向の磁化は、第１の時定数Ｔ_１（スピン格子又は縦緩和時間）で再び構築され、ｚ方向に対し垂直な方向の磁化は、第２の時定数Ｔ_２（スピン−スピン又は横緩和時間）で緩和する。磁化の変化は、１又は複数の受信ＲＦコイルによって検出されることができ、受信コイルは、磁化の変化がｚ軸に垂直な方向で測定されるように、ＭＲ装置の検査ボリューム内に配置され、方向付けられる。例えば、横方向磁化の崩壊は、同位相を有する秩序ある状態から、すべての位相角が不均一に分散される状態（ディフェージング）への核スピンの遷移（局所的な磁界不均一性によって誘導される）によって、９０°パルスの印加後に起こる。ディフェージングは、リフォーカシングパルス（例えば１８０°パルス）によって補償されることができる。これは、受信コイルにエコー信号（スピンエコー）を生成する。

身体中の空間解像度を実現するために、３つの主軸に沿って延在する線形の勾配磁界が、一様な磁界に重ね合わせられ、スピン共鳴周波数の線形の空間依存性をもたらす。受信コイルにおいて拾われる信号は、身体内の異なる位置に関連付けられることができる異なる周波数成分を含む。ＲＦコイルを通じて得られたＭＲ信号データは、空間周波数ドメインに対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは、通常、異なる位相符号化によって取得される複数ラインを含む。各ラインは、複数のサンプルを収集することによってデジタル化される。ｋ空間データの組は、フーリエ変換によってＭＲ画像に変換される。

多くのＭＲガイドされる診断及び治療プロシージャにおいて、組織温度の測定は、特に重要である。従って、例えば組織が超音波エネルギーの集束された照射によって局所的に加熱され破壊されるＭＲ−ＨＩＦＵ（"magnetic resonance-guided high intensity focused ultrasound"、ＭＲガイドされる高密度焦点式超音波」）アプリケーションにおいて、温度分布の局所変化は、プロシージャの間、目標が定めながら超音波の照射を制御することが可能であるように監視される必要がある。加熱レジメは、破壊されるターゲット（例えば悪性腫瘍）が十分に加熱される間、健康組織の局所的温度上昇を許容マージン内に保つように適応されなければならない。ＭＲ−ＨＩＦＵの他にも、温度変化の空間分布が関心事項であって監視される必要がある多くの他の治療プロシージャ及び診断及び機能ＭＲスタディがある。

最も感度の高いＭＲベースの温度マッピングアプローチの１つは、知られているプロトン共鳴周波数シフト（ＰＲＦ）方法である（Rieke et al, Magnetic Resonance in Medicine, volume 51, pages 1223-1231）。水プロトンの磁気共鳴周波数は、温度の関数として変化する。温度変化は、水分子のプロトンの間の結合角度のわずかなバリエーションを引き起こし、その結果、電子シールドのバリエーションをもたらし、化学シフトの小さいバリエーションを生じさせる。２つの異なる温度で所与のエコー時間に実施される勾配エコー取得の場合、信号位相の局所変化が、観察されることができる。欠点は、ＰＲＦ方法が最適感度のためにかなり長いエコー時間（Ｔ_２ ^＊のオーダー）を必要とすることである。従って、リアルタイムの温度マッピングを可能にするために、一般にスパイラル又はＥＰＩベースの高速ＭＲ信号読み出しが使用されるが、それはさまざまな種類の画像アーチファクト（ゴースト、ブラーリング、画像歪み、化学シフトに関連するアーチファクト、その他）に影響される傾向がある。更に、従来のＰＲＦ方法によって取得される温度マップは、患者／器官の動き、システム全体のドリフト（ＲＦ、主磁界、勾配コイルの加熱、等）、渦電流等の、ＭＲ信号位相に影響を与えるさまざまな種類の効果によって引き起こされるエラーを有しやすい。更に、ＰＲＦ方法は、取得されたＭＲ画像の各個別のボクセル内の信号組成によって損なわれることがある。脂肪はＰＲＦ効果を示さない。これは、脂肪プロトン及び水プロトンの両方が単一ボクセル内のＭＲ信号に寄与する場合に、誤った温度変化算定を生じさせることがある。ＭＲ−ＨＩＦＵは、一般に多量の内蔵脂肪が存在しうる腹腔に適用されるので、これは、ＭＲ−ＨＩＦＵの状況において特に問題である。最後に、フロー関連の位相アーチファクトがＰＲＦシフト測定の正確さを低下させうるので、フローは、ＰＲＦ方法において問題を呈する。

欧州特許出願第2615470号明細書は、位相情報を符号化するために刺激エコー取得準備シーケンスが用いられることを開示する。このアプローチは、Ｂ_１磁界分布が局所フリップ各から導出される該局所フリップ角を符号化するために用いられる。

前述の説明から、改善されたＭＲベースの温度マッピング方法が必要とされていることが容易に理解される。

本発明により、ＭＲ装置の検査ボリュームに配置される対象のＭＲイメージングの方法が開示される。方法は、ＲＦパルス及びスイッチングされる勾配磁界のイメージングシーケンスに対象をさらすステップであって、イメージングシーケンスが、ａ）準備期間の間、対象へ向けて放射される少なくとも２つの準備ＲＦパルス、及びｂ）準備期間の後に続く取得期間の間に、対象へ向けて放射される１又は複数の読み出しＲＦパルス、を含む刺激エコーシーケンスである、ステップと、取得期間の間、少なくとも２つのＭＲ信号を取得するステップであって、２つのＭＲ信号が、（ｉ）ＦＩＤ信号及び刺激エコー信号、又は（ｉｉ）２つの刺激エコー信号、のいずれかである、ステップと、取得された少なくとも２つのＭＲ信号から、対象内の温度の空間分布を示す温度マップを導出するステップと、を含む。

本発明の要旨は、ＰＲＦシフトを測定するためのイメージングシーケンスとして刺激エコーシーケンスを使用することである。イメージングシーケンスは、ＰＲＦシフト測定に合わせて簡単に適応されることができる。ＰＲＦシフトは、準備期間の間に、すなわち刺激エコー準備の間に、ほぼ完全に符号化されることができ、ＭＲ信号は、取得期間の間、数ミリ秒の短い反復時間を有する非常に高速且つロバストな勾配エコーパルストレインにおいて取得されることができる。更に、最適温度感度を得るために２つの準備ＲＦパルスの間の時間間隔のみが適応されればよいので、刺激エコー準備におけるＰＲＦシフトの符号化は、本発明のシーケンスを、さまざまな異なる主磁界強度に対して非常に柔軟性の高いものにする。

本発明の刺激エコーを利用する温度マッピング技法は、温度マップが、約１００ｍｓの持続時間の刺激エコーシーケンスの単一ショットにおいて取得されることを可能にし、それにより、原則的にこのアプローチをリアルタイムに実現可能なものにする。

温度マップは、本発明に従ってイメージングシーケンスの単一の反復によって取得されることができるので、ＰＲＦ方法の他の知られている実現例と比べて、動きに対して一層ロバストである。

フローにより引き起こされる位相エラーは、刺激エコーの低いフロー感度のため、本発明のアプローチにより自動的に低減される。しかしながら、非常に強いフローの場合、流れるスピンが適切に抑制されるようなやり方で、提案されるシーケンスの印加の前に縦磁化を準備するように予防措置が講じられることができる。これは、既知のフロー感受性のある又はいわゆる「black-blood」磁化準備シーケンスのすべての種類によって容易に達成されることができる。

ＰＲＦシフト方法の原理のため、本発明の意味において「温度マップ」という語は、必ずしも空間座標の関数としての絶対温度のマップをさすわけではないことに注意されたい。温度マップは、例えば２つの連続する測定の間に生じる温度シフトを示す相対温度値のマップをさしてもよい。

概して、刺激エコーシーケンスは３つのＲＦパルス（例えば６０°又は９０°）を有し、最初の２つのＲＦパルスは準備パルスである。第１の準備ＲＦパルスは、縦方向の核磁化を、横方向の核磁化に変換する。第２の準備ＲＦパルスは、縦軸に沿って、ディフェーズされた横方向の核磁化の一部を「記憶する」。９０°ＲＦパルスの場合、この一部は、ディフェーズされた横方向磁化のほぼ半分である。第３のＲＦパルスは、準備期間の後に続く取得期間の間に印加される。第３のＲＦパルス（「読み出しＲＦパルス」）は、記憶された縦方向の核磁化を、再び横方向の核磁化に変換し、それにより、いわゆる刺激エコーを生成する。他のＲＦリフォーカスされたエコーが、この３ＲＦパルスシーケンスによって生成されるが、それらは、ここでは関心がなく、適当な勾配スイッチングによって抑制されることができる。刺激エコーＭＲ信号及びＦＩＤ信号（同様に第３のＲＦパルスによって生成される）が、本発明によって取得されることができ、温度マッピングのために使用されることができる。刺激エコーに基づくＭＲイメージングは、第３のＲＦパルスを、低フリップ角の読み出しＲＦパルスのトレインによって置き換えることによって加速されることができ、その場合、各々の読み出しＲＦパルスは、準備期間後に記憶された縦方向の核磁化のわずかな一部のみをリフォーカスする。

ｚ軸に沿って磁化を記憶するために使用される少なくとも２つの準備ＲＦパルスは、同じ種類又はフリップ角である必要はないことを述べておく必要がある。しかしながら、測定データを評価するために必要な数学的処理に関して、同一のＲＦパルス及びフリップ角の選択が、数学的処理をかなり簡単にする。

適当な位相符号化を有する複数のＦＩＤ信号及び／又は刺激エコー信号が、完全な温度マップを生成するために取得される必要がある。ＥＰＩ、パラレルイメージング又は圧縮センシングのような効果的なサンプリングスキームが、この目的のために、本発明と組み合わせて有利に利用されることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、ＦＩＤ及び／又は刺激エコー信号が、勾配リコールエコー信号として取得される。

本発明の好適な実施形態において、温度マップは、取得された２つのＭＲ信号のボクセルごとの位相差から導出される。例えば、取得されたＦＩＤ信号から再構成されるＭＲ画像は、使用されるＭＲ装置の送信／受信チェーンから生じるすべての位相シフトを除去するための基準として役立つことができる。ボクセルごとの温度誘導された位相シフトは、取得されたＭＲ信号の１つと、複素共役の他方のＭＲ信号との積から決定されることができる。

本発明の別の好適な実施形態によれば、水スピンからの信号寄与及び脂肪スピンからの信号寄与が、別個の水画像及び脂肪画像の再構成を可能にするような態様で、取得されたＭＲ信号において重なり合うように、イメージングシーケンスのパラメータ（例えばエコー時間、勾配強度）が選択される。これは、脂肪スピンからの信号寄与を除去することを可能にし、導出された温度マップにおける化学シフト誘導されたエラーに対して技法をロバストにする。水スピン及び脂肪スピンから信号寄与は、２点又はマルチポイントＤｉｘｏｎ技法を使用して分離されることができる。取得されたＭＲ信号全体に対する、それぞれ異なる化学種（例えば水及び脂肪）の相対的な寄与が、計算されることができる。それぞれ異なるエコー時間に取得された２又はそれより多くのエコー信号からの情報が、本発明のアプローチにより利用可能である。この種の化学シフト符号化は、ＭＲ信号全体に対する水及び脂肪の寄与の分離に利用される場合、しばしばＤｉｘｏｎタイプの測定と呼ばれる。その最も簡単な形において、「同位相の」及び「位相がずれている」データセットの加算又は減算によって水画像及び脂肪画像が生成されるように、エコー時間が選択される。水寄与及び脂肪寄与の分離の後、本発明により、温度マップが、取得されたＭＲ信号内の水スピンからの信号寄与のみから導出されることができる。このようにして、ＰＲＦシフトの「脂肪汚染」が回避されることができる。更に、脂肪信号が、温度誘導されたＰＲＦシフトを、例えば主磁界強度のドリフトから区別するための基準として使用されることができる。

別の実施形態において、ＰＲＦシフトの脂肪汚染の問題は、刺激エコーシーケンスの準備ＲＦパルスの前に、１又は複数の脂肪飽和準備ＲＦパルスを印加することによって、本発明によって対処されることができる。代替として、刺激エコーシーケンス自体が、水信号のみを符号化するようにスペクトル選択的なものにされることができる。これは、ＲＦエネルギーを水種のみに印加するために、例えば準備ＲＦパルスのうち少なくとも１つ（好適には第２のもの）を、スペクトル選択的なＲＦパルスと置き換えることによって、達成されることができる。原則的に、刺激エコー準備ＲＦパルス及び取得期間の間に放射されるＲＦパルス（効率的でないが）は、脂肪信号寄与を抑制するために化学シフト選択的にされることができる。

本発明の他の好適な実施形態によれば、少なくとも２つの準備ＲＦパルスは、各々４５°−９０°のフリップ角を有する。このようにして、取得された刺激エコー信号の振幅が最大にされ、これは、信号対雑音に関して有利である。

本発明の別の好適な実施形態によれば、複数のＦＩＤ及び／又は刺激エコーＭＲ信号が、複数の連続的な読み出しＲＦパルスによって生成され、各々の読み出しパルスは、９０°未満、より好適には４５°未満、最も好適には３０°未満のフリップ角を有する。すでに前述したように、小さいフリップ角を有する読み出しＲＦパルスのトレインが、ＦＩＤ信号及び／又は刺激エコー信号の複数の高速な読み出しを達成するために使用されることができる。

本発明の更に別の好適な実施形態によれば、２つの刺激エコー信号、好適には直接の刺激エコー信号及び共役の刺激エコー信号が、取得期間の間に取得される。このようにして、刺激エコーを利用したＰＲＦ測定の感度が一層増大されることができる。２つの刺激エコー信号は、それぞれ異なるエコー時間に取得されることができ、刺激エコー及び共役の刺激エコーは、２つの準備ＲＦパルスによって生成される核磁化のそれぞれ異なるコヒーレンスからリフォーカスされる。好適には、直接の刺激エコー信号及び共役の刺激エコー信号は、勾配リコールエコー信号として取得される。本発明のこの実施形態は、特に長く効果的なＰＲＦ符号化時間に温度マップを導出することを可能にする。

ここに記述される本発明の方法は、検査ボリューム内に一様な定常磁場を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、検査ボリューム内のそれぞれ異なる空間方向に、スイッチングされる磁界勾配を生成する複数の勾配コイルと、検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し、及び／又は検査ボリュームに位置付けられる患者の身体からＭＲ信号を受信する、少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及びスイッチングされる磁界勾配の時間的な連続を制御する制御ユニットと、受信されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、を有するＭＲ装置によって実行されることができる。本発明の方法は、好適には、ＭＲ装置の再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実現される。

本発明の方法は、今日の臨床的な使用におけるほとんどのＭＲ装置で有利に実施されることができる。このために、コンピュータプログラムが本発明の上記で説明された方法の各ステップを実施するようにＭＲ装置が制御される該コンピュータプログラムを利用することが単に必要とされる。コンピュータプログラムは、ＭＲ装置の制御ユニットへのインストールのためにダウンロードされるように、データ担体に存在し又はデータネットワークに存在することができる。

添付の図面は、本発明の好適な実施形態を開示する。しかしながら、図面は、例示のためにのみ設計され、本発明の制限を規定するものとして設計されたものではないことが理解されるべきである。

本発明の方法を実施するＭＲ装置を概略的に示す図。 本発明によるイメージングシーケンスを示す概略図。 直接の及び共役の刺激エコー信号が取得される本発明の他の実施形態によるイメージングシーケンスを示す概略図。

図１を参照して、ＭＲ装置１が示されている。装置は、実質的に一様且つ時間的に一定の主磁界Ｂ_０が検査ボリューム全体にｚ軸に沿って生成されるように、超電導又は抵抗性の主磁石コイル２を有する。装置は、（第１、第２及び該当する場合には第３の）のシムコイル２'の組を更に有し、組２'の個別のシムコイルを通る電流は、検査ボリューム内のＢ_０の偏りを最小にするように制御可能である。

磁気共鳴生成及び操作システムは、一連のＲＦパルス及びスイッチングされる磁界勾配を印加して、核磁気スピンを反転させ又は励起し、磁気共鳴を誘起し、磁気共鳴をリフォーカスし、磁気共鳴を操作し、空間的に及び他のやり方で磁気共鳴を符号化し、スピンを飽和させ、及びＭＲイメージングを実施するための他の処理を行う。

最も具体的には、勾配パルス増幅器３は、検査ボリュームのｘ、ｙ及びｚ軸に沿って全身勾配コイル４、５及び６の選択されたものに電流パルスを印加する。デジタルＲＦ周波数送信器７は、検査ボリュームにＲＦパルスを送信するために、送信／受信スイッチ８を通じて身体ＲＦコイル９にＲＦパルス又はパルスパケットを送信する。一般的なＭＲイメージングシーケンスは、短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットで構成され、それらのパルス及び印加される任意の磁界勾配を利用して、核磁気共鳴の選択された操作を達成する。ＲＦパルスが、飽和させ、共鳴を励起し、磁化を反転させ、共鳴をリフォーカスし、又は共鳴を操作し及び検査ボリュームに位置付けられる身体１０の一部を選択するために、使用される。ＭＲ信号は、身体ＲＦコイル９によって更に拾われる。

パラレルイメージングによる身体１０の制限された領域のＭＲ画像の生成のために、局所アレイＲＦコイル１１、１２、１３の組が、イメージングのために選択される領域に隣接して配置される。アレイコイル１１、１２、１３は、身体コイルからのＲＦ送信によって誘起されるＭＲ信号を受信するために使用されることができる。パラレル送信アプリケーションにおいて、アレイＲＦコイル１１、１２、１３は更に、例えばＲＦシミングのためのｓＲＦ送信のために使用されることができる。

結果的に得られるＭＲ信号は、身体ＲＦコイル９によって及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３によって拾われ、好適にはプリアンプ（図示せず）を有する受信器１４によって復調される。受信器１４は、送信／受信スイッチ８を通じてＲＦコイル９、１１、１２及び１３に接続される。

ホストコンピュータ１５は、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）、エコーボリュームイメージング、勾配及びスピンエコーイメージング、高速スピンエコーイメージング等の複数のＭＲイメージングシーケンスのいずれかを生成するために、シムコイル２'並びに勾配パルス増幅器３及び送信器７を流れる電流を制御する。選択されたシーケンスについて、受信器１４は、各ＲＦ励起パルスの後にすぐに続いて単一又は複数のＭＲデータラインを受信する。データ取得システム１６は、受信された信号のアナログデジタル変換を実施し、各ＭＲデータラインを他の処理に適したデジタル形式に変換する。今日のＭＲ装置において、データ取得システム１６は、生画像データの取得に特化した別個のコンピュータである。

最後に、デジタル生画像データは、フーリエ変換又は他の適当な再構成アルゴリズム（例えばＳＥＮＳＥ又はＳＭＡＳＨ）を適用する再構成プロセッサ１７によって画像表現に再構成される。ＭＲ画像は、患者を通る平面スライス、パラレル平面スライスのアレイ、３次元ボリューム等を表現することができる。画像は、画像メモリに記憶され、画像メモリは、画像表現のスライス、投影又は他の部分を、例えばビデオモニタ１８を通じた視覚化のために適当なフォーマットに変換するためにアクセスされることができ、かかる視覚化は、結果的に得られるＭＲ画像の人間可読の表示を提供する。

図２は、本発明によるイメージングシーケンスを表す図を示す。図示されるイメージングシーケンスは、準備期間２１及び取得期間２２に細分される刺激エコーシーケンスである。αのフリップ角を有する２つの準備ＲＦパルスが、準備期間２１の間に印加される。２つの準備ＲＦパルスは、時間間隔Ｔ_Ｅによって隔てられている。ディフェーズ勾配磁界Ｇ_ｍｃ２が、２つの準備ＲＦパルスの間に印加される。フリップ角βを有する読み出しＲＦパルスのシーケンスが、準備期間２１の後に続く取得期間２２の間に生成される。ＦＩＤ信号Ｉ_１及び刺激エコー信号Ｉ_２が、勾配リコールエコーとして各々の読み出しパルスの後に取得される。

準備シーケンス２１の直後の縦磁化は、以下によって与えられる：

上式で、Ｍ_ｚ１及びＭ_ｚ２は、準備されていない（すなわち同じ位相である）縦磁化及び刺激エコーにより準備された（すなわちディフェーズされた）縦磁化を示す。本発明によれば、Ｍ_ｚ１から生成されるＦＩＤ信号Ｉ_１及びＭ_ｚ２から生成される刺激エコー信号Ｉ_２は、それぞれ異なる時間Ｔ_Ｅ１及びＴ_Ｅ１＋ΔＴに取得される。２つのエコー信号Ｉ_１、Ｉ_２の間の遅延ΔＴは、以下の関係によって決定される：

上式で、Ａ_ｍｃ２は、ディフェーズ勾配磁界Ｇ_ｍｃ２の勾配時間領域を示し、Ｇ_ｍは、読み出し勾配磁界の強度を示す。Ｔ_１効果及びＴ_２効果を無視すると、２つの取得されたエコー信号Ｉ_１及びＩ_２は、以下によって与えられる：

上式で、Ｓは、エコー信号Ｉ_１及びＩ_２の両方に関して等しい複素システム定数を表し、例えば所与のボクセルの送信及び受信コイル感度によって決定される。βは、読み出しＲＦパルスの公称フリップ角度である。Ｃは、ＰＲＦシフトによる所与のボクセルの信号ディフェージングを示す：

上式で、ρ及びρωは、それぞれ、プロトン密度及び温度誘導される周波数オフセット（ＰＲＦシフト）を示す。積分は、所与のボクセルにわたる合計を示す。本発明による温度マッピングのために、温度誘導される位相シフトが、ＦＩＤ信号Ｉ_１及び複素共役の刺激エコー信号Ｉ_２ ^＊の積から決定されることができる：

ここで、効果的なＰＲＦシフト符号化時間ｔ_{ＰＲＦ，ｅｆｆ}は以下の通りである：

局所的温度シフトはＰＲＦ位相シフトに比例するので、温度マップは、各ボクセルごとにＰＲＦ方法に従って導出されることができる：

ここで、γは、磁気回転比であり、Ｂ_０は、主磁界の強度である。

刺激エコーベースのＰＲＦシフト測定の感度は、図３に示すようなトリプルエコー取得を使用することによって増大されることができる。

図３は、本発明の他の実施形態によるイメージングシーケンスを表す図を示す。図は、イメージングシーケンス（下）を示すとともに、静的な感度関連の勾配（上）、及びスイッチングされる勾配（中央）のコヒーレンス経路を表す位相グラフを示す。読み出しＲＦパルスシーケンスは、準備期間２１及び取得期間２２からなる。読み出しＲＦパルスβは、別個の勾配リコールエコーＩ_ＦＩＤ、Ｉ_ＳＴＥ及びＩ_ＳＴＥ＊として取得されるＦＩＤ信号、刺激エコーＳＴＥ及び共役の刺激エコーＳＴＥ^＊を生成する。取得順序は、ディフェーズ勾配Ｇ_ｍ２によって決定される。３つの勾配エコーのタイミングは、スイッチングされる勾配Ｇ_ｍ１、Ｇ_ｍ（下側の位相グラフΦ_Ｇｒによって示される）によって制御される。上側の位相グラフΦ_ｏｆｆｒは、静磁場の不均一性及びゆえに信号のスペクトル符号化の影響を示す。

刺激エコー準備期間２１の直後、縦方向の核磁化は、以下によって与えられる：

ここで、Ｍ_{ｚ，ＦＩＤ}は、準備されてない（すなわち同じ位相の）縦磁化を示し、Ｍ_{ｚ，ＳＴＥ}及びＭ_{ｚ，ＳＴＥ＊}は、２つのミラーされる刺激エコーにより準備された（すなわちディフェーズされた）縦磁化の寄与を示す。横方向の磁化成分（すなわち第１のＲＦパルスαからのＦＩＤ、第２のＲＦパルスαからのＦＩＤ及びスピンエコー）は、強いクラッシャ勾配によって損なわれるので、更には考慮されない。それゆえ、イメージングシーケンスの読み出しＲＦパルスβは、３つの横方向の信号寄与を生成する：

ここで、Ｓは、例えば所与のボクセルの送信及び受信コイル感度を含む複素システム定数を表し、βは、読み出しＲＦパルスの公称フリップ角である。ここでも、Ｃは、ＰＲＦシフトによる所与のボクセルの信号ディフェージングを示す：

ここで、ρ及びωは、それぞれプロトン密度及び温度誘導される周波数オフセットを示し、積分は、所与のボクセルにおける合計を表す。

本発明による温度マッピングのために、温度誘導される位相シフトは、本実施形態において、共役の刺激エコー信号Ｉ_ＳＴＥ＊及び複素共役の刺激エコー信号Ｉ^＊ _ＳＴＥの積から決定されることができる：

有効なＰＲＦシフト符号化時間ｔ_{ＰＲＦ，ｅｆｆ}は以下の通りである：

温度マップは、ΔＴについての上述の式を使用することによって、この基礎に基づいてＰＲＦ方法に従って導出されることができる。

使用されるＭＲ装置の送信／受信チェーンからの擬似位相シフトは、これらの計算において相殺される。同じ起点から生じるＳＴＥ及びＳＴＥ^＊信号は同じ振幅を有するが、位相が異なることが有利である。温度情報は、ＳＴＥ及びＳＴＥ^＊信号の位相差のみから導出される。それゆえ、ＦＩＤ信号は、図２に示される実施形態のような基準信号としてもはや必要とされない。しかしながら、短いエコー時間に取得されるＦＩＤ信号は、解剖学的画像を再構成するために及び／又は動き検知のための基準として、なお役立つものでありうる。

ＰＲＦシフトの脂肪汚染の問題は、準備期間２１の前に脂肪飽和準備パルスを印加することによって、本発明の上述の実施形態において対処されることができる。代替として、刺激エコーシーケンス自体は、水信号のみを符号化するようにスペクトル選択的にされることができる。これは、ＲＦエネルギーを水種だけに印加するために、準備ＲＦパルスのうちの１つ（好適には第２のもの）をスペクトル選択的なＲＦパルスと置き換えることによって達成されることができる。準備ＲＦパルス及び効率的でないが取得期間２２のＲＦパルスの両方が、脂肪信号寄与を抑制するように化学シフト選択的にされることもできる。

ＳＴＥ信号Ｉ_ＳＴＥが刺激エコーとしてリフォーカスする間、ＳＴＥ^＊信号Ｉ_ＳＴＥ＊は、一層ディフェーズし、従って、従来の刺激エコー実験においては一般に捨てられる。しかしながら、図３に示されるイメージングシーケンスは、意図的に選ばれたエコー時間に別個のリコール勾配エコーとしてすべての３つの信号寄与を取得するために適応されるスイッチングされる磁界勾配を用いる。取得順序（ＳＴＥ−ＦＩＤ−ＳＴＥ^＊又はＳＴＥ^＊−ＦＩＤ−ＳＴＥ）は、刺激エコーディフェーズ勾配Ｇ_ｍ２の極性によって決定される。例えば取得帯域幅又はＲＦ及び勾配パワー制限から生じる一般的なシーケンスタイミング制約の中で、勾配エコー時間（すなわち勾配エコー上部の時間）は、それぞれ異なるエコーについて所望のスペクトル符号化を得るために独立して選択されることができる。例えば、化学シフト効果は、２つの異なるＳＴＥ及びＳＴＥ^＊エコー信号に符号化されることができる。従って、柔軟性のあるエコー時間を有する２点Ｄｉｘｏｎアプローチ（Eggers et al., "Dual-echo Dixon imaging with flexible choice of echo times", MRM 2011, 65, 96-107及びBerglund et al., "Two-point dixon method with flexible echo times", MRM 2011, 65, 994-1004を参照）が、水信号及び脂肪信号を分離するために、ＳＴＥ^＊及びＳＴＥ信号から再構成されるＭＲ画像に適用されることができる。従来の２点Ｄｉｘｏｎ方法と同様に、ほぼ同位相／逆位相の符号化時間が、アプローチの安定性を最適化するために好適に選ばれる。しかしながら、従来のＤｉｘｏｎシーケンスと異なり、勾配の極性の変更は必要とされず、これは、より短いシーケンスをもたらし、奇／偶関数の渦電流に関連する位相エラーを低減する。水寄与及び脂肪寄与の隔たりの後、温度マップは、取得されたＳＴＥ^＊及びＳＴＥ信号に対する水スピンから信号寄与のみから導出される。

Claims (13)

1. ＭＲ装置の検査ボリュームに配置される対象をＭＲイメージングする方法であって、
   ＲＦパルス及びスイッチングされる勾配磁界のイメージングシーケンスを前記対象に適用するステップであって、前記イメージングシーケンスが、ａ）準備期間の間に前記対象へ向けて放射される少なくとも２つの準備ＲＦパルスと、ｂ）前記準備期間の後に続く取得期間の間に前記対象へ向けて放射される１又は複数の読み出しＲＦパルスと、を有する刺激エコーシーケンスである、ステップと、
   前記取得期間の間に少なくとも２つのＭＲ信号を取得するステップであって、前記２つのＭＲ信号が、（ｉ）ＦＩＤ信号及び共役刺激エコー信号又は（ｉｉ）刺激エコー信号及び共役刺激エコー信号のいずれかである、ステップと、
   前記取得された少なくとも２つのＭＲ信号から、プロトン共鳴周波数シフトを使用して前記対象内の温度の空間分布を示す温度マップを導出するステップと、
   を含む方法。
2. 前記少なくとも２つの準備ＲＦパルスが、各々４５°から９０°のフリップ角を有する、請求項１に記載の方法。
3. ＦＩＤ信号及び／又は刺激エコー信号の複数が、対応する複数の連続的な読み出しＲＦパルスによって生成され、各読み出しＲＦパルスは、９０°未満のフリップ角を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ＦＩＤ信号及び刺激エコー信号が、勾配リコールエコー信号として取得される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記温度マップが、前記取得された２つのＭＲ信号のボクセルごとの位相差から導出される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 別個の水画像及び脂肪画像の再構成を可能にするように、水スピンからの信号寄与及び脂肪スピンからの信号寄与が前記取得されたＭＲ信号内で重なり合うように、前記イメージングシーケンスのパラメータが選択される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 直接の刺激エコー信号及び共役の刺激エコー信号が、前記取得期間の間、それぞれ異なるエコー時間に取得される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記取得されたＭＲ信号における水スピンからの信号寄与及び脂肪スピンから信号寄与が、２点又はマルチポイントＤｉｘｏｎ技法を使用して分離される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記温度マップは、前記取得されたＭＲ信号中の水スピンからの信号寄与のみから導出される、請求項８に記載の方法。
10. 前記イメージングシーケンスの少なくとも１つのＲＦパルスは、水スピンのＭＲ共鳴周波数に対しスペクトル選択的である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 少なくとも１つの脂肪飽和準備ＲＦパルスが、前記刺激エコーシーケンスの少なくとも２つの準備ＲＦパルスの前に、前記対象に向けて放射される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 検査ボリューム内に一様な定常磁界を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、
    前記検査ボリューム内のそれぞれ異なる空間方向にスイッチングされる勾配磁界を生成する複数の勾配コイルと、
    前記検査ボリューム内にＲＦパルスを生成し、及び／又は前記検査ボリュームに位置付けられる対象からＭＲ信号を受信する、少なくとも１つのＲＦコイルと、
    時間的に連続するＲＦパルス及びスイッチングされる磁界勾配を制御する制御ユニットと、
    前記受信されるＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットと、
    を有するＭＲ装置であって、前記ＭＲ装置は、
    ＲＦパルス及びスイッチングされる磁界勾配のイメージングシーケンスを前記対象に適用するステップであって、前記イメージングシーケンスが、ａ）準備期間の間に前記対象へ向けて放射される少なくとも２つの準備ＲＦパルスと、ｂ）前記準備期間の後に続く取得期間の間に前記対象へ向けて放射される１又は複数の読み出しＲＦパルスと、を有する刺激エコーシーケンスである、ステップと、
    前記取得期間の間に少なくとも２つのＭＲ信号を取得するステップであって、前記２つのＭＲ信号が、（ｉ）ＦＩＤ信号及び共役刺激エコー信号又は（ｉｉ）刺激エコー信号及び共役刺激エコー信号のいずれかである、ステップと、
    前記取得された少なくとも２つのＭＲ信号からプロトン共鳴周波数シフトを使用して前記対象内の温度の空間分布を示す温度マップを導出するステップと、
    を実行する、ＭＲ装置。
13. ＭＲ装置において実行されるコンピュータプログラムであって、
    ＲＦパルス及びスイッチングされる勾配磁界のイメージングシーケンスを生成するステップであって、前記イメージングシーケンスが、ａ）準備期間の間に放射される少なくとも２つの準備ＲＦパルスと、ｂ）前記準備期間の後に続く取得期間の間に放射される１又は複数の読み出しＲＦパルスと、を有する刺激エコーシーケンスである、ステップと、
    前記取得期間の間に少なくとも２つのＭＲ信号を取得するステップであって、前記２つのＭＲ信号は、（ｉ）ＦＩＤ信号及び共役刺激エコー信号又は（ｉｉ）刺激エコー信号及び共役刺激エコー信号のいずれかである、ステップと、
    前記取得された少なくとも２つのＭＲ信号から、プロトン共鳴周波数シフトを使用して対象内の温度の空間分布を示す温度マップを導出するステップと、
    をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

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