JP6557710B2 - 核磁気共鳴(nmr)フィンガープリンティング - Google Patents
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Description
要な総データ量を減じるために信号のモデルを使用した圧縮センシングに関わるアプローチを提案した。同様に、Doneva(ドネヴァ)らは、圧縮センシングを実現するためにランダムアンダーサンプリングを提案した。Donevaのアプローチにおいて、ピクセルは、その真の信号展開プラス他のピクセルからのエイリアス信号を表す。ある実施形態でにおいて、エイリアシングは、ピクセルで付加ノイズとしてのみ現れる。ノイズは構造をもたず、真の信号展開に相関しない。Donevaのアプローチは、画像の再構成をサポートする正確な信号の解像に、直交マッチング追跡(OMP)などの比較的単純なプロセスを容易に行う。OMPは、期待信号展開の限定ディクショナリの存在を想定している。OMPは、受信した信号を信号のディクショナリと比較して、ピクセルに由来した可能性の最も高い信号を特定する。
ここで、
SEは信号展開(signal evolutuon)であり、
tは時間であり、
Txは信号緩和パラメータである。
SE=A+Be-t/C
ここで、Aは定数、Bは定数、tは時間、Cは信号緩和パラメータである。
Donevaのライブラリは、準備が固有であるために理想的な1つの緩和パラメータ曲線に制限され、Donevaが最終的には取得されるデータから画像を再構成するという事実によって制約される。したがって、tのあらゆる変化は一定または線形となると思われ、αのあらゆる変化も一定または線形になると思われる。
マッチングを含むことができるが、これらだけに限定されない。最適化は、最小二乗最適化、正則化(regularized)最小二乗最適化、基底追跡(basis pursuit)最適化、およびマッチング追跡最適化を含むことができるが、これらに限定されない。
る。受信される信号展開が既知の、シミュレートした、または予測した信号展開の閾値内に一致する、またはフィットすることができる場合、信号展開を生成した体積は、その一致またはフィットした信号展開を生成した体積と同じ数、種類および混合のスピンを保有する可能性が高い。フィットまたは一致した信号展開の物性または組織特性が入手できる場合、従来の特性判定を省略することができる。より一般的には、NMRフィンガープリンティング励起に応答して取得されるNMR信号に関連する第1の情報を、NMRフィンガープリンティング励起への基準の応答に関連する第2の情報と比較して、NMRフィンガープリンティング励起を受ける材料の特性を特徴づける。
以下の詳細な説明の一部は、メモリ内のデータビットの演算のアルゴリズムおよび記号表現に関して提示する。これらのアルゴリズム記述および表現は当業者がその作業の実体を他者に伝えるために使用する。アルゴリズムとは、ここで、また一般的に、結果を生成する演算のシーケンスとされる。演算は、物理的な量の物理的な操作を含むことができる。通常、必然ではないが、物理的な量は、論理などに格納、転移、組み合わせ、比較、およびその他操作することのできる電気信号または磁気信号の形態を取る。物理的な操作は、具体的で、有形で、有用な現実世界の結果を生む。
上記式において、
SEは信号展開であり、
Aは定数であり、
Bは定数であり、
tは時間であり、
Cは1つの緩和パラメータである。
SEは信号展開であり、
NAはシーケンスブロックの数であり、
NRFはシーケンスブロックにおけるRFパルスの数であり、
αはフリップ角であり、
Φは位相角であり、
Ri(α)はオフ共鳴による回転であり、
RRFij(α,Φ)はRFの差による回転であり、
R(G)は勾配による回転であり、
T1はスピン−格子緩和であり、
T2はスピン−スピン緩和であり、
Dは拡散緩和であり、
Ei(T1,T2,D)は磁化の変化に関する。
用語を採用している限りにおいて、請求項で移行語として採用されるときその用語がそのように解釈されるように、「備える(comprising)」という用語と同様に包括的であることが意図される。
24)(第2版、1995年)を参照されたい。
Claims (20)
- 対象の体積において核スピンを励起する方法であって、
無線周波数(RF)エネルギーを一連の少なくとも3つの異なる可変シーケンスブロックを含むシングルパルスシーケンスで前記体積に印加するように、核磁気共鳴(NMR)装置を制御するステップであって、可変シーケンスブロックが1つまたは複数の励起フェーズ、1つまたは複数の読み出しフェーズ、及び1つまたは複数の待機フェーズを含んでいる、ステップを含み、
可変シーケンスブロックの間に加えられるRFエネルギーによって、前記体積の核スピンを誘発してNMR信号を生成し、
前記一連の可変シーケンスブロックの構成要素が、少なくとも2つのシーケンスブロックパラメータにおいて前記一連の可変シーケンスブロックの少なくとも1つの他の構成要素と異なり、
前記シーケンスブロックパラメータが疑似ランダム又は非線形のうちの少なくとも1つで変わる
方法。 - 前記シングルパルスシーケンスが一連の少なくとも4つの異なる可変シーケンスブロックを含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記シングルパルスシーケンスが一連の少なくとも5つの異なる可変シーケンスブロックを含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記一連の可変シーケンスブロックの構成要素が、少なくとも3つのシーケンスブロックパラメータにおいて前記一連の可変シーケンスブロックの少なくとも1つの他の構成要素と異なっている、請求項1に記載の方法。
- 前記一連の可変シーケンスブロックの構成要素が、前記一連少なくとも4つのシーケンスブロックパラメータにおいて前記一連の可変シーケンスブロックの少なくとも1つの他の構成要素と異なっている、請求項1に記載の方法。
- 前記一連の可変シーケンスブロックの構成要素が、前記一連の少なくとも5つのシーケンスブロックパラメータにおいて前記一連の可変シーケンスブロックの少なくとも1つの他の構成要素と異なっている、請求項1に記載の方法。
- 前記シーケンスブロックパラメータがフリップ角を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記シーケンスブロックパラメータに、磁化、エコー時間、フリップ角、位相エンコーディング、拡散エンコーディング、フローエンコーディング、RFパルス振幅、RFパルスフェーズ、RFパルス数、シーケンスブロックの励起部分とシーケンスブロックの読み出し部分との間に印加される勾配の数、シーケンスブロックの活性部分とシーケンスブロックの読み出し部分との間の数、シーケンスブロックの読み出し部分とシーケンスブロックの励起部分との間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの読み出し部分とシーケンスブロックの励起部分との間に印加される勾配の数、シーケンスブロックの読み出し部分の間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの読み出し部分の間に印加される勾配の数、RFスポイリングの量、及び勾配スポイリングの量、が含まれる、請求項1に記載の方法。
- 前記シーケンスブロックパラメータが、磁化、エコー時間、フリップ角、位相エンコーディング、拡散エンコーディング、フローエンコーディング、RFパルス振幅、RFパルスフェーズ、RFパルス数、シーケンスブロックの励起部分とシーケンスブロックの読み出し部分との間に印加される勾配の数、シーケンスブロックの活性部分とシーケンスブロックの読み出し部分との間の数、シーケンスブロックの読み出し部分とシーケンスブロックの励起部分との間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの読み出し部分とシーケンスブロックの励起部分との間に印加される勾配の数、シーケンスブロックの読み出し部分の間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの読み出し部分の間に印加される勾配の数、RFスポイリングの量、及び勾配スポイリングの量、を含む群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記NMR装置を制御して、前記一連の可変シーケンスブロックにおけるシーケンスブロック間の時間量、可変シーケンスブロックにおけるシーケンスブロックのRFパルスの相対振幅、及び前記一連の可変シーケンスブロックにおけるシーケンスブロックのRFパルスの相対振幅の1つ又は複数を変更する、請求項1に記載の方法。
- 前記NMR装置を制御して、TrueFISPパルスシーケンス、FLASHパルスシーケンス、及びTSEパルスシーケンスの1つとして、前記一連の可変シーケンスブロックの構成要素を構成する、請求項1に記載の方法。
- 前記一連の可変シーケンスブロックの少なくとも1パーセントが固有である、請求項1に記載の方法。
- 前記一連の可変シーケンスブロックの少なくとも10パーセントが固有である、請求項1に記載の方法。
- 前記NMR装置を制御して、アンダーサンプリングレートRで前記対象をアンダーサンプリングするように構成された部分的なランダム取得計画に従って前記一連の可変シーケンスブロックの構成要素を適用する、請求項1に記載の方法。
- 前記レートRが2よりも大きい、請求項14に記載の方法。
- 前記NMR装置を制御して、前記NMR信号を取得するステップと、
前記NMR装置を制御して、前記体積の共鳴種を、前記取得したNMR信号を知られる信号展開と比較する機能として特徴付するステップであって、前記共鳴種と関連付けられるT1緩和、前記共鳴種に関連付けられるT2緩和、前記共鳴種に関連付けられるオフ共鳴緩和、及び前記共鳴種の拡散重み付け緩和のうちの少なくとも3つを同時に特定するステップを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記知られる信号展開が次に記述される信号のセットから選択された信号を含み、
SEは信号展開であり、
Nsは信号展開であり、
NAはシーケンスブロックの数であり、
NRFはシーケンスブロックにおけるRFパルス数であり、
αはフリップ角であり、
Φは位相角であり、
Ri(α)はオフ共鳴による回転であり、
RRFij(α,Φ)はRFの差による回転であり、
R(G)は勾配による回転であり、
T1はスピン−格子緩和であり、
T2はスピン−スピン緩和であり、
Dは拡散緩和であり、
Ei(T1,T2,D)は緩和差による崩壊であり、
Moは主磁界に配されたときスピンが整列するデフォルト又は自然の整列である、請求項16に記載の方法。 - 前記知られる信号展開が次に記述される信号のセットから選択された信号を含み、
S0はデフォルト又は平衡磁化であり、
Siは取得ブロックi中の磁化Mx,My、Mzの異なるコンポーネントを表わすベクトルであり、
Riは取得ブロックi中に起こる回転効果の組み合わせであり、
Eiは取得ブロックiに対する異なるステータスにおける磁化の量を変える効果の組み合わせである、請求項16に記載の方法。 - 前記知られた信号展開が次に記述される信号のセットから選択された信号を含み、
S0はデフォルト又は平衡磁化であり、
Nsはスピンの数であり、
Siは取得ブロックi中の磁化Mx,My、Mzの異なるコンポーネントを表わすベクトルであり、
Riは取得ブロックi中に起こる回転効果の合計であり、
Eiは取得ブロックiに対する異なるステータスにおける磁化の量を変える効果の合計である、請求項16に記載の方法。 - 核磁気共鳴(NMR)であって、
シングルパルスシーケンスを用いて対象に関連付けられた(k、t、E)空間を繰り返し可変的にサンプリングしてNMR信号のセットを取得するNMR論理であって、前記NMRのセットの数が前記(k、t、E)空間における異なる点に関連付けられ、ここでtが時間、Eが少なくともT1及びT2、及び他の1つの緩和パラメータを含み、T1がスピン格子緩和、及びT2がスピン−スピン緩和であり、t及びEのうちの1つ又は複数が非線形に変わる、NMR論理と、を備え、
前記シングルパルスシーケンスが、少なくとも3つの異なる可変シーケンスブロックを備え、可変シーケンスブロックが1つまたは複数の励起フェーズ、1つまたは複数の読み出しフェーズ、1つ又は複数の待機フェーズを含み、
可変シーケンスブロック中に印加される無線周波数(RF)エネルギーによって、サンプルに核スピンを誘発してNMR信号を生成し、
少なくとも3つの異なる可変シーケンスブロックの構成要素が、フリップ角及び少なくとも1つの他のシーケンスブロックパラメータで異なる、方法。
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