JP6553723B2 - 構造的空間周波数を評価するための選択的サンプリング磁気共鳴ベースの方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年9月1日出願のSELECTIVE SAMPLING MAGNETIC RESONANCE−BASED METHOD FOR ASSESSING STRUCTURAL SPATIAL FREQUENCIESという名称の米国仮特許出願第62/044,321号明細書、2014年10月15日出願の同じ名称の米国仮特許出願第62/064,206号明細書、および2015年1月25日出願のmicro−Texture Characterization by MRIという名称の米国仮特許出願第62/107,465号明細書の優先権に依拠している。
180°逆パルス 組織領域におけるスピンを反転させて、MR信号をリフォーカスすることができるようにするRFパルス。
180°パルス 正味の磁場ベクトルをB0に対して逆平行に傾けるRFパルス
90°パルス 正味の磁場ベクトルをB0に対する横断面へと傾けるRFパルス
3T 3テスラ
A/D アナログ・ディジタル変換器
AD アルツハイマー病
ADC 拡散強調画像法で測定された平均拡散係数
断熱パルス励起 断熱パルスは、B1不均質性および周波数オフセット効果に対して比較的感度の低い、振幅および周波数変調されたRFパルスの種類である。
AWGN 加法性白色ガウス雑音加法性白色ガウス雑音(AWGN)は、自然に発生する多くのランダム処理の効果を擬態するために情報理論において使用される基本雑音モデルである。
生検 生検は、より詳しく検査するために体から採取された組織のサンプルである。
C/N コントラスト対ノイズ、信号レベル全体ではなく、構造要素間の信号の違いに基づく画質の測定値
CAWGN 複素数値加法性白色ガウス雑音
CBF 脳血流
化学シフト MR信号に寄与する核の異なる分子環境に起因する、MR共振周波数のわずかな変化。
CJD クロイツフェルト・ヤコブ病
クラッシャー傾斜 パルスの不完全性によって生成されるスプリアス信号を減少させるために、180°RFリフォーカススライス選択パルスの両側に適用された傾斜。
CSF 脳脊髄液
DEXA 二重エネルギーX線吸収法は、2つの異なるエネルギーのX線ビームを使用して骨塩量密度を測定する手段である。
DSC 動的磁化率コントラスト
DTI 拡散テンソル画像法
DWI 拡散強調画像法
エコー 90°励起パルスに180°リフォーカスパルスが続いて、エコー時に場の不均質性および化学シフトの影響をなくす、RFパルスシーケンス。
周波数エンコード MRIにおける空間位置の周波数エンコーディングが、機械傾斜コイルによって誘発される補助的磁場を使用することによって達成される
ガウス雑音 ガウス雑音は、ガウス分布としても公知の正規分布の確率密度関数と等しい確率密度関数(PDF)を有する統計ノイズである。
傾斜パルス k値のエンコードを変更するための機械磁場傾斜のパルシング
傾斜セット 信号を空間的にエンコードするために、または選択した方向に特定の位相ラップを設定するために、主に使用されるMRスキャナーのボアの周りのコイルの組
GRE 傾斜リコールドエコー
インターリーブ取得 単一のTR内で連続的に励起される多数のVOIからの信号取得
アイソクロマット(Isochromat) 同じ周波数で共振する微視的スピン群。
k空間 MR画像の2次元または3次元のフーリエ変換。
k値係数 フーリエ級数におけるそれぞれの特定のk値の相対荷重を反映するフーリエ級数または変換の係数。
k空間 MR画像の2次元または3次元のフーリエ変換。
k値 テクスチャー場にある構造要素のスペーシングを反映するk空間内の点の1つ。
k値選択パルス サンプリングされた方向に沿って特定のk値エンコードを選択するために使用される傾斜パルス
k空間値のライブラリー 組織の特徴付けのために組織の特定の領域において取得されたk空間係数の正味の集まり
機械傾斜 MRスキャナーにおいて傾斜コイルの組を使用することによって課すことができる磁場傾斜
MRE 磁気共鳴エラストグラフィ − 音響せん断波を使用し、かつMRIを使用してそれらの伝播を画像化して、軟組織のスティフネスを測定する画像化技術。
MRI 磁気共鳴画像法
MS 多発性硬化症
ノイズフロア 信号の理論上、ノイズフロアは、ノイズ源の全てと測定システム内にある不要な信号との和から生じた信号の測定である
PET 陽電子放射断層撮影法は、陽電子放射性の放射性トレーサを使用して体内の機能プロセスの三次元画像を生じる機能的画像化技術である。
位相コヒーレンス(空間的) 共通のVOI内での複数の測定値または複数のk値に言及するとき、サンプルが測定基準系に対して同じ位置を有することを示す
位相エンコード 横方向磁化ベクトルに特定の位相角を与えるために位相エンコードが使用される。特定の位相角は、位相エンコーディング傾斜内の横方向磁化ベクトルの位置、傾斜の大きさ、および傾斜適用の持続期間に依存する。
位相ラップ 位相エンコードされたサンプルに沿った横方向磁化の位相のヘリカル状摂動
ピッチ スクリューのピッチに関して、k値エンコードの方向に沿った位相ラップのタイトネス
プロファイル 信号強度の一次元プロット
RF 無線周波数電磁信号
半結晶質テクスチャー 1つ以上の方向に沿って規則的なスペーシングを示すテクスチャー
スライス(スラブ) 非ゼロの厚さの平面部を示すために区別せずに使用される
スライス選択的リフォーカシング RFパルスの帯域幅が傾斜の方向に沿って厚さを選択し、およびRFパルスが正味の磁化ベクトルをその平衡位置から傾けるような、スライス選択的傾斜とRFパルスとの組み合わせによる、スピンのリフォーカシング。RFパルスと同じ周波数で処理するスピンのみが影響を受ける。
SE スピンエコー
SNR 信号対雑音比
スポイラー傾斜 クラッシャー傾斜を参照
T2 原子または分子レベルでの自然な相互作用から生じる横方向磁化の減衰に対する時定数と定義される。
T2* いずれかの実際のNMRの実験において、横方向磁化が、自然の原子および分子機構によって予測されるよりも遥かに早く減衰する。この率は、T2*(「T2−アスタリスク」)で示される。T2*は、「観察された」または「実効」T2とみなされ得るが、第1のT2は、撮像される組織の「自然の」または「真の」T2とみなされ得る。T2*は、常に、T2以下である。
TBS 海綿骨スコアは、骨の健康を評価するために、DEXA信号中に骨の微細構造と相関させるためのテクスチャーパターンを探す技術である
TE スピンエコーシーケンスは、2つのパラメータを有する。エコー時間(TE)は、90°RFパルスと、最大のエコーに対応するMR信号サンプリングとの間の時間である。180°RFパルスは、時間TE/2に適用される。繰り返し時間は、2つの励起パルス間の時間(2つの90°RFパルス間の時間)である。
テクスチャー周波数 テクスチャーにおける単位長さ当たりのテクスチャー波長の繰り返し数
テクスチャー波長 テクスチャーにおける構造要素間の特徴的なスペーシング
TR スピンエコーシーケンスは、2つのパラメータを有する。エコー時間(TE)は、90°RFパルスと、最大のエコーに対応するMR信号サンプリングとの間の時間である。180°RFパルスは、時間TE/2に適用される。繰り返し時間は、2つの励起パルス間の時間(2つの90°RFパルス間の時間)である。
ベクトル結合傾斜 傾斜コイルの組の任意のベクトル結合の結果生じる磁場傾斜
VOI 関心体積
窓関数 信号処理では、窓関数(アポディゼイション関数またはテーパリング関数としても公知)は、いくつかの選択した間隔外でゼロ値である数学的関数である
X線回折 X線回折は、結晶の原子および分子構造を特定するために使用されるツールである。
Y(2πk):=S(2πK)[1+e−j2πkd]/2 (0.1)
(式中、S(2πk)は、複素数値信号であり、およびY(2πk)は、2つの取得の平均を表す)
を生じる。
Y(2πk):=S(2πK)e−jπkdcos(πkd) (0.2)
と表わされ得、これは、変位dに起因する振幅の減衰および位相シフトの両方を示す。大きさの減衰をフロア値aに制限することにより(ここでは0<a<1)、dを
に制限する。
(式中、σ2は、雑音分散を表し、|A|2は、1つまたは複数の関心アイソクロマットの振幅二乗を表し、および0<ε<1は、推定値の許容可能な誤差を表す)
と概算され得る。さらに、雑音は、ほとんどが生物学的サンプルから供給されると仮定すると、これはさらに、
(式中、NFeffは、受信機の実効雑音指数であり、kBは、ボルツマン定数であり、Tは、生物学的サンプルのケルビン温度であり、およびBは、受信機の帯域幅である)
と概算され得る。この場合、Nは、合理的な推定値を生じるために所与の取得データ内で取得される必要があるサンプル数のガイドとして使用され得る。
Claims (18)
- 磁気共鳴(MR)を使用してテクスチャーを評価するための選択的なサンプリング方法であって、
第1のスライス選択に選択された第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信するステップと;
前記第1のスライスと第2のスライスとの交点によって規定された領域において、スライス選択的リフォーカシングに選択された第2の傾斜が適用された第2のRFパルスを送信するステップと;
選択された傾斜パルスを用いて特定のk値をエンコードするステップと;
活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信するステップであって、前記第3の傾斜は、スライス選択的リフォーカシングに適合され、前記第1のスライスと前記第2のスライスとの前記交点および第3のスライス選択によって規定された領域を規定して、関心体積(VOI)を規定する、ステップと
全ての傾斜をオフにするステップと;
単一のTRにおいて、前記特定のk値によってエンコードされたRF信号の複数のサンプルを記録するステップと
を含み、
エンコードする前記ステップが、
エンコーディング傾斜パルスを適用して位相ラップを誘発し、前記特定のk値および向きのための空間的エンコードを作成するステップと;
を含む、方法。 - 選択されたベクトル結合傾斜でk値選択パルスを発して、第2のk値を決定するステップと;
前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
前記TRにおいて、前記第2のk値で前記RF信号の複数のサンプルを記録するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 選択されたベクトル結合傾斜において、予め決められた複数のパルスのために追加的なk値選択パルスを適用するステップであって、各k値選択パルスが次のk値を決定する、ステップと;
各パルス後に前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
前記TRにおいて、各k値選択パルスによって決定された前記次のk値で前記RF信号の複数のサンプルを記録するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - リフォーカシングRFパルスを送信するステップと;
前記ベクトル結合傾斜で複数のk値選択パルスを発するステップであって、各パルスが新しいk値を決定する、ステップと;
各パルス後に前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
前記TRにおいて、各k値選択パルスによって決定された前記次のk値で前記RF信号の複数のサンプルを記録するステップと
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 第2のリフォーカシングRFパルスを送信するステップと;
前記ベクトル結合傾斜で複数のk値選択パルスを発するステップであって、各パルスが新しいk値を決定する、ステップと;
各パルス後に前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
前記TRにおいて、各k値選択パルスによって決定された前記次のk値で前記RF信号の複数のサンプルを受信するステップと
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記第1、第2または第3の傾斜のうちの1つでリフォーカシング傾斜を適用するステップと;
前記ベクトル結合傾斜で複数のk値選択パルスを発するステップであって、各パルスが新しいk値を決定する、ステップと;
各パルス後に前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
前記TRにおいて、各k値選択パルスによって決定された前記次のk値で前記RF信号の複数のサンプルを受信するステップと
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記ベクトル結合傾斜での前記複数のk値選択パルスのそれぞれに続く各新しいk値におけるサンプル数が、予測されるSNR、病状、組織コントラスト、テクスチャーサイズまたはテクスチャー帯域幅に基づいて選択される、請求項3に記載の方法。
- 前記関心体積が、交差するスライス選択的リフォーカシング、適切な傾斜と組み合わせてフェーズドアレイ送信を使用する選択的励起、関心領域外の組織からの信号をスクランブルするための断熱パルス励起、外部体積抑制シーケンス、および関心組織を物理的に隔離することを含む、内部体積内でスピンを選択的に励起する他の方法の組を使用して選択される、請求項1に記載の方法。
- 第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信する前記ステップ、第2の傾斜を備える第2のRFパルスを送信する前記ステップ、特定のk値をエンコードする前記ステップ、活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信する前記ステップ、全ての傾斜をオフにする前記ステップ、および前記特定のk値でRF信号のサンプルを記録する前記ステップが、続いて起こるTRにおいて複数回繰り返されて、振幅パワースペクトルを構築し、各TRの前記特定のk値は、各TRの前記関心体積内に制約されている場合、介在する動きとは無関係である、請求項1に記載の方法。
- 第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信する前記ステップ、第2の傾斜を備える第2のRFパルスを送信する前記ステップ、特定のk値をエンコードする前記ステップ、活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信する前記ステップ、全ての傾斜をオフにする前記ステップ、および前記特定のk値でRF信号のサンプルを記録する前記ステップが、前記関心体積の変動を伴って、続いて起こるTRにおいて複数回繰り返され、それにより、テクスチャーデータを取得して、器官または解剖学的構造内のまたはそれにわたるテクスチャー変動を評価する、請求項1に記載の方法。
- 第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信する前記ステップ、第2の傾斜を備える第2のRFパルスを送信する前記ステップ、特定のk値をエンコードする前記ステップ、活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信する前記ステップ、全ての傾斜をオフにする前記ステップ、および前記特定のk値でRF信号のサンプルを記録する前記ステップが、前記選択された傾斜パルスのための選択されたベクトル結合傾斜の変化を伴って、続いて起こるTRにおいて複数回繰り返されて、特徴のサイズを評価する、請求項1に記載の方法。
- 第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信する前記ステップ、第2の傾斜を備える第2のRFパルスを送信する前記ステップ、特定のk値をエンコードする前記ステップ、活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信する前記ステップ、全ての傾斜をオフにする前記ステップ、および前記特定のk値でRF信号のサンプルを記録する前記ステップが、前記TRにおいて複数回繰り返され、第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信する前記ステップ、第2の傾斜を備える第2のRFパルスを送信する前記ステップ、活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信する前記ステップは、前記TRにおけるいずれの以前のVOIとも重なり合わない、新しい組織における励起用の追加的なVOIを規定するために、代替的な値を有する第1の傾斜を少なくとも有するそれぞれの繰り返し毎に設定された傾斜によって達成される、請求項1に記載の方法。
- 前記エンコーディング傾斜パルスがゼロに設定される、請求項1に記載の方法。
- 前記TRで得られた前記第1、第2および次のk値の組み合わせを選択するステップと;
それに続くTRのための前記選択された組み合わせに基づいて、前記関心体積の選択を再登録するステップと
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記特定のk値および前記第2のk値が、前記特定のk値および第2のk値の少なくとも一方が低くなるように選択され、および前記方法が、第2のTRにおいて、
エンコーディング傾斜パルスによって前記特定のk値をエンコードするステップと;
全ての傾斜をオフにするステップと;
前記特定のk値でエンコードされたRF信号の第2の組の複数のサンプルを記録するステップと;
前記第2のk値のための前記選択されたベクトル結合傾斜でk値選択パルスを発するステップと;
前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
前記第2のk値で前記RF信号の第2の組の複数のサンプルを記録するステップと;
前記特定のk値および第2のk値の低い方に関するデータの相関に基づいて、前記特定のk値における前記RF信号の前記記録された複数のサンプル、および前記特定のk値における前記RF信号の前記第2の組の記録された複数のサンプル、および前記第2のk値における前記RF信号の前記記録された複数のサンプル、および前記第2のk値における前記RF信号の前記第2の組の記録された複数のサンプルを再登録するステップと
をさらに含む、請求項2に記載の方法。 - 狭帯域幅を選択して、高められたk値に対して1種類の信号取得を可能にするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 磁気共鳴(MR)を使用してテクスチャーを評価するための選択的なサンプリング方法であって、
第1のスライス選択に選択された第1の傾斜を備える第1のRFパルスを送信するステップと;
前記第1のスライスと第2のスライスとの交点によって規定された領域において、スライス選択的リフォーカシングに選択された第2の傾斜を適用した第2のRFパルスを送信するステップと;
エンコーディング傾斜パルスを適用して位相ラップを誘発し、特定のk値および向きに対する空間的なエンコードを作成するステップと;
活性化された第3の傾斜を備える第3のRFパルスを送信するステップであって、前記第3の傾斜は、スライス選択的リフォーカシングに適合され、前記第1のスライスと前記第2のスライスとの前記交点および第3のスライス選択によって規定された領域を規定して、関心体積(VOI)を規定する、ステップと;
全ての傾斜をオフにするステップと;
前記特定のk値でエンコードされたRF信号の複数のサンプルを記録するステップと;
選択されたベクトル結合傾斜でk値選択パルスを発して、第2のk値を決定するステップと;
前記ベクトル結合傾斜をオフにするステップと;
単一のTRにおいて、前記第2のk値で前記RF信号の複数のサンプルを記録するステップと
を含む、方法。 - 前記エンコーディング傾斜パルスがゼロに設定される、請求項17に記載の方法。
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