JP7138636B2 - 複数状態磁気共鳴フィンガープリンティング - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴撮像、特に磁気共鳴フィンガープリンティングに関する。

磁気共鳴フィンガープリンティング（ＭＲＦ）は、時間的に分散された複数のＲＦパルスが、異なる型の組織からの信号に、測定される磁気共鳴（ＭＲ）信号に対して固有の寄与を持たせるように印加される技術である。特定の型又は組成の組織を識別する一群の又は一定数の組織パラメータからの事前に計算された寄与の限られた辞書が、測定されたＭＲ信号と比較され、単一ボクセル内で該測定されたＭＲ信号を生じさせた型又は組成の組織を識別するパラメータを決定することができる。例えば、或るボクセルが水、脂肪及び筋組織のみを含むことが分かる場合、これら３つの物質及び斯かる物質の組成を識別する組織パラメータの寄与しか考慮されることが必要とされず、該ボクセルの組織の組成のパラメータを正確に決定するために極僅かなＲＦパルスしか必要とされない。

磁気共鳴フィンガープリンティング技術は、Ｍａ他による雑誌文献“Magnetic Resonance Fingerprinting”, Nature, vol. 495, pp. 187～193 (2013) において紹介された。磁気共鳴フィンガープリンティング技術は、米国特許出願公開第2013/0271132号及び同第2013/0265047号にも記載されている。

本発明は、独立請求項における磁気共鳴撮像システム、コンピュータプログラム製品及び方法を提供する。実施態様は従属請求項に示されている。

磁気共鳴（ＭＲ）データとは、ここでは、磁気共鳴撮像スキャンの間において磁気共鳴装置のアンテナを用いた原子スピンにより放出されるラジオ波信号の記録された測定値であると定義される。磁気共鳴データは、医療画像データの一例である。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）画像とは、ここでは、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの再構成された二次元又は三次元視覚化であると定義される。この視覚化はコンピュータを用いて実行することができる。

従来のパラメータマッピング法（例えば、従来のＴ１及びＴ２マッピング技術）の場合、幾つかの完全にサンプリングされる画像が、Ｔ１マッピングに関しては異なる反転時間で、又はＴ２マッピングに関しては異なるエコー時間で次から次へと取得される。Ｔ１マップデータのための緩和時間及びＴ２マップデータのための減衰時間は、Ｔ１及びＴ２の変化から各々生じる各ボクセルの複数の値を用いた指数関数当てはめを適用することにより決定される。

しかしながら、この従来の定量的ＭＲＩ方法は、一度に１つのパラメータしか測定されないので、極めて時間が掛かるという欠点を有している。幾つかの画像に関する磁気共鳴データは、各画像に対して１つの特定の取得パラメータが変化される一方、全ての他のパラメータは一定に維持されながら取得される。取得されたＭＲＩデータは、次いで、緩和時間（Ｔ１）又は信号減衰時間（Ｔ２）等の１つの関心取得パラメータを推定するために数学的モデルに当てはめられる。２以上の取得パラメータに関する情報を得るために、上述した処理は、各関心パラメータに対して繰り返されねばならない。しかしながら、ＭＲＩ技術の臨床的採用のためには、迅速で正確な定量化に対する大きな必要性が存在する。

Ｍａ他による前記Natureの記事は、磁気共鳴フィンガープリンティングの基本的思想及び該技術を説明するために使用される辞書（dictionary）等の用語を紹介しており、該用語は磁気共鳴フィンガープリンティング辞書を指すものと理解される。

磁気共鳴フィンガープリンティング（法）において、組織パラメータはボクセルに関する信号の進展（evolution：展開）に基づいて取得される。当該信号を取得するための取得パラメータは変化され、測定されたＭＲ信号を生じさせる組織の型又は組成の“フィンガープリント（指紋）”とも称される結果的な信号進展曲線が記録される。例えば、各ボクセルの取得された信号進展を最も良く表す辞書エントリを見付けるためにパターン認識アルゴリズムが使用される。該辞書における各フィンガープリントは、関連する組織のＭＲ関連識別特徴を指し示す。

一態様において、本発明は測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得する磁気共鳴撮像システムを提供する。この磁気共鳴撮像システムは、該磁気共鳴撮像システムを制御するためのプロセッサを有する。該磁気共鳴撮像システムは、更に、マシン実行可能な命令を記憶するメモリを有する。該メモリは、更に、パルスシーケンスコマンド及び辞書を記憶するためのものである。上記パルスシーケンスコマンドは、当該磁気共鳴撮像システムを複数の定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを取得するように制御するよう構成される。該パルスシーケンスコマンドは、更に、当該磁気共鳴撮像システムを上記複数の定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って取得するように制御するよう構成される。

上記辞書は、複数の組織パラメータ組を有する。これら組織パラメータ組の各々には、複数のＳＳＦＰ状態に関して事前に計算された信号進展データが割り当てられる。

前記マシン実行可能な命令の実行は、前記プロセッサに、複数のボクセルに関する前記複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従うパルスシーケンスコマンドで当該磁気共鳴撮像システムを制御することにより取得させる。更に、該取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップが再構成される。各ボクセルに関して、前記辞書により供給される該取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最良に合致する事前に計算された信号進展データが識別され、該最良に合致する事前に計算された共鳴信号進展データが、対応するボクセルに割り当てられる。

本発明の実施態様によれば、前記パルスシーケンスコマンドは当該磁気共鳴撮像システムを繰り返し時間当たり複数の定常状態歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを取得するように制御するよう構成され、前記プロセッサは、複数のボクセルに関して繰り返し時間当たり複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを、当該磁気共鳴撮像システムを前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従うパルスシーケンスコマンドで制御することにより、取得するようにされる。

ＳＳＦＰは、例えば、Schefflerによる雑誌記事“A Pictorial Description of Steady-States in Rapid Magnetic Resonance Imaging”, Concepts in Magnetic Resonance, vol. 11(5), pp. 291～304 (1999) に記載されている。また、Wiegel, Ｍによる文献“Extended phase graphs: Dephasing, RF pulses, and Echoes - Pure and Simple”, Journal of magnetic resonance imaging, vol. 41 pp. 266～295 (2015) も当該思想の説明を行っている。

各励起パルス後の複数のＳＳＦＰ状態の取得は、パルスシーケンスコマンドにより発生される読出勾配の印加を延長及び拡大することにより実現することができる。異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは、順次に、即ち同一の繰り返しの間における異なる時点で取得することができる。読出勾配を適切に調整することにより、異なるＳＳＦＰ状態の各々の磁気共鳴データが取得される時点が得られる。読出勾配の印加を延長及び拡張することにより複数のＳＳＦＰ状態の数を制御することは、例えば、Mizumoto他による雑誌記事“Multiple Echo SSFP Sequences”, Magnetic resonance in medicine, vol. 18, pp. 244～250 (1991) に概略記載されている。このようなパルスシーケンスは、更に、例えばＦＡ、ＲＦ位相及びＴＲ等のシーケンスパラメータを、当該取得全体を通して変化させることにより変更することができる。Heule他による文献“Triple Echo Steady-State (TESS) Relaxometry”, Magnetic resonance in medicine, vol. 71, pp 230～237 (2014)は、複数のＳＳＦＰ状態を取得するためにパルスシーケンスはどの様になりそうかを示している。各励起パルス後に複数のＳＳＦＰ状態を取得することにより、既知のＭＲＦ法と比較して、同一の測定時間内で大幅に多くの情報を得ることができる。従って、本発明の実施態様は効率、精度及び／又は正確さを改善することができる。

磁気共鳴フィンガープリンティング（ＭＲＦ）は、Ｔ１及びＴ２等の組織パラメータの高速且つ正確な定量化を提供することができる。ＭＲＦは、取得の間におけるフリップ角（ＦＡ）等のシーケンスパラメータの連続的変化に依存し、これにより、基となる組織の特徴であると仮定される信号進展曲線を生成する。次いで、取得された信号の、可能性のある信号進展曲線の事前に計算されたデータベースに対する後続する照合（即ち、辞書エントリ）が、所望の組織パラメータを生じる。

ＭＲＦは、単一の時間効率的取得法を用いて、例えば、Ｔ１、Ｔ２、相対スピン密度（Ｍ_０）、Ｂ_０不均一さ等の複数の取得パラメータの同時的測定を行うことができる。

複数の取得パラメータは、各組織又は組織の組み合わせが固有の信号進展を生じるように慎重に（例えば、擬似ランダムに）変化される。加えて、信号進展データは、第１原理から、多種多様な組織パラメータの組み合わせに関する異なる物理モデル用いてシミュレーションすることができる。このシミュレーションされた信号進展データは、辞書に収集される。データ取得の後に、各ボクセルの各信号進展に関して、対応する信号進展を最も良く表す辞書エントリを見付けるためにパターン認識アルゴリズムを適用することができる。次いで、各ボクセルに関して、当該ボクセルから取得された信号進展に関して識別された最良に合致する辞書エントリをシミュレーションするために使用されたパラメータが、該ボクセルに割り当てられる。取得された信号進展は、各組織に対して固有であり、識別されるべき収集されたフィンガープリント（指紋）と見ることができる。辞書における各フィンガープリントは、例えば、Ｔ１、Ｔ２、Ｍ_０、Ｂ_０、拡散等の関連する組織のＭＲ関連識別特徴を指し示す。

普通に使用される磁気共鳴フィンガープリンティングシーケンスの場合、符号化能力は、通常、Ｔ２よりもＴ１に対して一層高い。従って、採用されるフリップ角（ＦＡ）パターンの、従って全体の測定の最小長は、Ｔ２推定の精度により主に決まる。殆どのＭＲＦシーケンスの場合、Ｔ２推定は正確なＴ２推定値を得るために相当に長い信号進展時間を必要とするので、相対的に長いＦＡパターンが採用されねばならない。

実施態様は、必要とされる取得時間を低減するという利点を有し得る。このことは、繰り返し時間当たり複数のＳＳＦＰ状態を取得することによりＴ２に対する符号化能力を増加させることによって達成することができる。Ｔ２に対する斯様な高い符号化能力は、必要とされる取得時間を劇的に減少させることができる。

実施態様によれば、前記組織パラメータ組の各々に関する事前に計算された信号進展データは、複数の事前に計算された信号進展曲線のデータを有する。該事前に計算された信号進展曲線の各々は、前記複数のＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられ、対応するＳＳＦＰ状態の信号進展を特徴付ける。取得された複数のＳＳＦＰ状態磁気共鳴データに最良に合致する事前に計算された信号進展データの識別は、更に、同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた事前に計算された信号進展曲線及び取得された信号進展曲線の各比較に関する合致係数を決定するステップ、並びに該合致係数を最良に合致する事前に計算された信号進展データを識別するために使用するステップを有する。

これら実施態様は、取得された複数のＳＳＦＰ状態磁気共鳴データを生じさせる組織型又は組織型の組み合わせを最良に記述する組織パラメータ組を効率的に識別することができるという有益な効果を有することができる。複数の事前に計算された信号進展曲線に関する照合は、各辞書エントリ、即ち組織パラメータ組に対して実行されるので、測定エラーによる誤照合の確率を低減することができる。この結果、標準的ＭＲＦ方法と比較して測定エラーに対する強さが改善され、かくして、ＭＲＦプロトコルに従って採用される変化パターンを短縮することにより全体の取得時間の低減を可能にすることができる。

実施態様によれば、前記合致係数を決定する動作は、更に、各組織パラメータ組の事前計算された信号進展データに関する平均合致係数を計算する動作を有する。最良の平均合致係数を持つ事前計算された信号進展データは、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データであるとして識別される。

これら実施態様は、複数の事前計算された信号進展曲線のために複数の合致判断（照合）手順を効率的に考慮するという有益な効果を有し得る。

実施態様によれば、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの前記事前計算された信号進展データとの照合は、正規化された取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた正規化された信号進展曲線との間の内積を決定する動作を有する。最良の平均合致は、前記内積のうちの最高の平均内積により与えられる。

これら実施態様は、最も良く合致する事前計算された信号進展データを識別するために内積を使用することにより強力な演算を提供するという有益な効果を有し得る。内積を使用する分析は、アンダーサンプリングによる低ＳＮＲの場合においてさえも又は限られた量の動きアーチファクトが存在する場合においてさえも、組織パラメータ組、即ち取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの基となる組織を正しく分類することができる。

取得された複数状態ＳＳＦＰ信号の分析のために、含まれる各組織パラメータ組に関し、採用されるＭＲＦシーケンスに対して全ての採用されるＳＳＦＰ状態の特徴的信号進展データを含む固有の辞書を計算することができる。該辞書に含まれる、例えばＴ１／Ｔ２組み合わせ等の各組織パラメータ組には、複数の異なるＳＳＦＰ信号曲線を割り当てることができる。取得された信号、即ち取得された信号進展曲線は、当該辞書における同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた信号曲線の各々と照合することができる。正規化された取得された複数ＳＳＦＰ信号によりｎ個の異なるＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉが含まれる場合、各々の正規化された辞書エントリ、即ち組織パラメータ組に関して、ｎ個の異なる内積θ_ｉ（ベクトルドット積とも称される）、即ちｉがＳＳＦＰ状態の次数を示すとして各ＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉに対して１つの内積θ_ｉ、を計算することができる。当該正規化は、例えば、対応する量の各々が同一の二乗振幅和（sum squared magnitude）を持つようなものとすることができる。最適組織パラメータ組（例えば、Ｔ１／Ｔ２組み合わせ）は、最高の平均内積、即ち、

を生じるものとして識別することができる。複数の合致判定手順が各辞書エントリに対して実行されるので、ノイズ等の測定エラーによる誤照合の確率は大幅に低減することができる。従って、ここに記載される複数状態ＳＳＦＰ ＭＲＦ方法は、標準的ＭＲＦ方法と比較して測定エラーに対する改善された強さを示すことができる。このことは、例えば、ＦＡパターン等の採用される変化パターンを短縮することにより全取得時間の低減を可能にする。

実施態様によれば、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データの識別は、更に、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データと個々の事前計算された信号進展との比較の結果を、重み係数を用いて重み付けする動作を有する。これら実施態様は、個々の事前計算された信号進展曲線、即ちＳＳＦＰ状態の異なる品質及び／又は重要さを考慮に入れるという有益な効果を有し得る。

実施態様によれば、より高次のＳＳＦＰ状態に割り当てられた事前計算された信号進展曲線の比較の結果に、より低次のＳＳＦＰ状態に割り当てられた信号進展との比較の結果より小さな重み係数が割り当てられる。

実施態様によれば、異なるＳＳＦＰ状態の典型的な信号対雑音比（ＳＮＲ）についての知得情報を当該照合処理に組み込むことができる。即ち、最適な組織パラメータ組を識別するために算術手段を使用する代わりに、異なる内積の重み付け：

を導入することができ、ここで、ｗ_ｉはＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉの内積θ_ｉの重み係数である。例えば、ｉ＝２，３，４又はそれ以上等の一層高次のＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉ（但し、|ｉ|＞１）は、一層低いＳＮＲを有し得るので、全体のＳＮＲを改善するために、該全体のＳＮＲに対するＳＮＲ寄与度を低減するために一層小さな重み係数で重み付けすることができる。より高次のＦ_ｉは、最も強いＦ_０状態と比較して強く減少される（即ち、ｉの関数として指数関数的に減少される）強度を有する。磁気共鳴データ取得におけるノイズは当該次数のＳＳＦＰ状態には依存しないので、高次のＦ_ｉに関するＳＮＲは低次Ｆ_ｉと比較して劇的に（即ち、指数関数的に）減少される。

実施態様によれば、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは、３以上の（例えば、５、７、９等の）ＳＳＦＰ状態を有する。実施態様によれば、該取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは、中央のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを有する。

実施態様によれば、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは、以下のＳＳＦＰ状態：即ち、Ｆ_-2、Ｆ_-1、Ｆ_０、Ｆ_１及びＦ_２の磁気共鳴データを有する。

これらの実施態様は、効率的且つ効果的なデータ分析のための適切な基礎を提供するという有益な効果を有し得る。|ｉ|＜１の場合の低次ＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉの強度は、強度がｉに伴い指数関数的に減少する|ｉ|＞１の場合の高次ＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉと比較して高い。しかしながら、高次ＳＳＦＰ状態（即ち、Ｆ_-2及びＦ_２）は、一層顕著なＴ２依存性を示す。このように、高次ＳＳＦＰ状態を考慮に入れることは、Ｔ２推定値の精度を増加させることができ、取得時間を減少させることを可能にする。

実施態様によれば、前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従った前記複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの取得は、該複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの取得の間において以下のパラメータ：即ち、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間のうちの１以上を変化させる動作を有する。実施態様によれば、これらパラメータは独立に変化される。例えば、当該パラメータを変化させるために１以上の擬似ランダムパターンを用いることができる。他の実施態様によれば、他のパターンを用いることができる。

当該取得の全体にわたりラジオ波励起角（フリップ角又はＦＡとも称される）の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、繰り返し時間（ＴＲ）を変化させて、異なる組織パラメータ及び異なるＳＳＦＰ状態に関する相関されていない進展信号を取得することができる。これらの相関されていない進展信号は、基となる組織型又は組織型の組み合わせを認識するために使用することができる固有のフィンガープリント（指紋）となる。

異なるＳＳＦＰ状態に関してエコー時間を変化させることは、追加のＴ２強調を導入するために当該スキャンを通して読出勾配を変更することにより実現することができる。この変化は、前記辞書の計算において考慮することができる。

実施態様によれば、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記辞書の信号進展データを事前に計算させ、その場合において前記複数のＳＳＦＰ状態に関する信号進展データは前記辞書の各組織パラメータ組に関して事前に計算されるようにすると共に、該事前に計算された信号進展データを前記メモリに記憶させる。例えば、当該辞書は、ブロッホ方程式を解くことにより又は拡張位相グラフ計算を実行することにより計算することができる。

実施態様によれば、前記信号進展データの前記事前の計算は、前記複数のＳＳＦＰ状態の各状態に関して信号進展データを下記のパラメータ：即ち、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間のうちの１以上の変化を用いてモデル化するステップを有する。

実施態様によれば、前記辞書は、該辞書が組織パラメータ組を有する予め決定された組織の各々を、拡張位相グラフ定式化を用いてモデル化することにより発生することができる。拡張位相グラフ定式化は、例えば、Weigelによる文献“Extended phase graphs: Dephasing, RF pulses, and echoes - pure and simple”, Journal of Magnetic Resonance Imaging, vol. 41, pp. 266～295, (2015) に記載されていると共に、Schefflerによる文献“A Pictorial Description of Steady-States in Rapid Magnetic Resonance Imaging”, Concepts in Magnetic Resonance, vol. 11(5), pp. 291～304 (1999)にも記載されている。

実施態様によれば、１以上の磁気共鳴画像が、前記組織パラメータマップを用いて再構成される。

これら実施態様は、例えばＴ１強調画像又はＴ２強調画像等の、異なる組織パラメータ、即ち取得パラメータを表す測定ゾーン内の被検体の磁気共鳴画像を再構築することを可能にするという有益な効果を有し得る。Ｔ１強調撮像においては、Ｔ２緩和効果が最小化される。例えば白質等の高脂肪含有量を持つ組織は明るく見える一方、例えば脳脊髄液（ＣＳＦ）等の水で満たされた隔室は暗く見える。このようなコントラスト選択性は、解剖構造を表すのに有益であり得る。Ｔ２強調撮像において、Ｔ１緩和効果は最小化される。例えばＣＳＦ隔室等の水で満たされた隔室は明るく見える一方、例えば白質等の高脂肪含有量を持つ組織は暗く見える。Ｔ２強調画像は、例えば殆どの病変は水含有量の増加に関連するので、病理学にとり有益であり得る。

他の態様において、本発明は、測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するために磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサにより実行するためのマシン実行可能な命令を有するコンピュータプログラム製品を提供する。前記マシン実行可能な命令の実行は、前記プロセッサに、磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従う複数のボクセルに関する繰り返し時間当たり複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを、前記磁気共鳴撮像システムをパルスシーケンスコマンドにより制御することにより取得させる。該パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴撮像システムを前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って繰り返し毎に前記複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御するよう構成される。

前記マシン実行可能な命令の実行は、更に、前記プロセッサに前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップを再構成させる。該再構成は、各ボクセルに関して前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する辞書により供給される事前計算された信号進展データを識別することと該最も良く合致する事前計算された信号進展データの組織パラメータ組を対応するボクセルに割り当てることとを有する。前記辞書は、各組織パラメータ組に複数のＳＳＦＰ状態に関して事前計算された信号進展データが割り当てられた複数の組織パラメータ組を有する。

当該コンピュータプログラム製品は、磁気共鳴撮像システムを前述した実施態様の何れかを実施するように制御するよう構成されたプロセッサにより実行するためのマシン実行可能な命令を有することができる。

他の態様において、本発明は、測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するために前記磁気共鳴撮像システムを動作させる方法を提供する。該方法は、磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って複数のボクセルに関する繰り返し時間当たり複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを、前記磁気共鳴撮像システムをパルスシーケンスコマンドにより制御することにより取得するステップを有する。前記パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴撮像システムを前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って繰り返し当たり複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御するよう構成される。

該方法は、更に、前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップを再構成するステップを有する。該再構成は、各ボクセルに関して前記取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する辞書により供給される事前計算された信号進展データを識別することと、該最も良く合致する事前計算された信号進展データの組織パラメータ組を対応するボクセルに割り当てることとを有する。前記辞書は、各組織パラメータ組に複数のＳＳＦＰ状態に関して事前計算された信号進展データが割り当てられた複数の組織パラメータ組を有する。

該方法は、前記磁気共鳴撮像システムを前述した実施態様の何れかを実施するように動作させるよう構成することができる。

このように、本発明の上述した実施態様は：
－ ＴＲ当たり複数のＳＳＦＰ状態を取得するＭＲフィンガープリンティングシーケンス；
－ 全ての取得されたＳＳＦＰ状態の特徴的信号進展データを含む辞書を計算する方法；
－ 前記複数状態辞書に対する照合を実行する、即ち組織パラメータマップを再構成する方法；
を提供することができる。

本発明の上述した実施態様の１以上は、組み合わされる実施態様が互いに排他的でない限り、組み合わせることができると理解される。

当業者により理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明の態様は、全体的にハードウェアの実施態様、全体的にソフトウェアの実施態様（ファームウエア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又はソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせる実施態様の形態をとることができ、これらは、ここでは、全て一般的に“回路”、“モジュール”又は“システム”と称することができる。更に、本発明の態様は、具現化されたコンピュータ実行可能なコードを有する１以上のコンピュータ読取可能な媒体（又は複数の媒体）に具現化されたコンピュータプログラム製品の形をとることもできる。

１以上のコンピュータ読取可能な媒体の任意の組み合わせも、利用することができる。コンピュータ読取可能な媒体は、コンピュータ読取可能な信号媒体又はコンピュータ読取可能な記憶媒体とすることができる。ここで使用される“コンピュータ読取可能な記憶媒体”は、コンピュータ装置のプロセッサにより実行可能な命令を記憶することができる如何なる有形記憶媒体も含むものである。コンピュータ読取可能な記憶媒体は、コンピュータ読取可能な非一時的記憶媒体と称することができる。コンピュータ読取可能な記憶媒体は、有形のコンピュータ読取可能な媒体と称することもできる。幾つかの実施態様において、コンピュータ読取可能な記憶媒体は、コンピュータ装置のプロセッサによりアクセスすることが可能なデータを記憶することもできる。コンピュータ読取可能な記憶媒体の例は、これらに限定されるものではないが、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、固体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢメモリ（USB thumb drive）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク及びプロセッサのレジスタファイルを含む。光ディスクの例は、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＷ又はＤＶＤ－Ｒディスクを含む。コンピュータ読取可能な記憶媒体なる用語は、ネットワーク又は通信リンクを介して当該コンピュータ装置によりアクセスすることが可能な種々のタイプの記録媒体も指す。例えば、データはモデムを介して、インターネットを介して又はローカルエリアネットワークを介して取り出すことができる。コンピュータ読取可能な媒体上に具現化されたコンピュータ実行可能なコードは、これらに限定されるものではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等、又はこれらの何らかの適切な組み合わせを含む如何なる適切な媒体を用いて伝送することもできる。

コンピュータ読取可能な信号媒体は、コンピュータ実行可能なコードが内部に（例えば、ベースバンド内に又は搬送波の一部として）具現化された伝搬されるデータ信号を含むことができる。このような伝搬される信号は、これらに限定されるものではないが、電磁的、光学的又はこれらの何らかの適切な組み合わせのものを含む種々の形態の何れかをとることができる。コンピュータ読取可能な信号媒体は、コンピュータ読取可能な記憶媒体ではなく、且つ、命令実行システム、装置若しくはデバイスにより又はこれらに関連して使用するためのプログラムを通知、伝搬又は伝送することができる如何なるコンピュータ読取可能な媒体とすることもできる。

“コンピュータメモリ”又は“メモリ”は、コンピュータ読取可能な記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な如何なるメモリでもある。“コンピュータ記憶部”又は“記憶部”は、コンピュータ読取可能な記憶媒体の他の一例である。コンピュータ記憶部は、如何なる不揮発性コンピュータ読取可能な記憶媒体でもある。幾つかの実施例において、コンピュータ記憶部はコンピュータメモリとすることもでき、その逆も同様である。

ここで使用される“プロセッサ”とは、プログラム又はマシン実行可能な命令若しくはコンピュータ実行可能なコードを実行することができる電子部品を含む。“プロセッサ”を有するコンピュータ装置を参照する場合、２以上のプロセッサ又は処理コアを可能性として含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコア・プロセッサであり得る。プロセッサは、単一のコンピュータシステム内の又は複数のコンピュータシステムの間に分散された一群のプロセッサを指すこともできる。計算装置（コンピュータ装置）なる用語は、各々がプロセッサ若しくは複数のプロセッサを有するコンピュータ装置の集合又はネットワークを可能性として指すとも解釈されるべきである。コンピュータ実行可能なコードは、同一のコンピュータ装置内にあり得る又は複数のコンピュータ装置の間に分散さえもされ得る複数のプロセッサにより実行することができる。

コンピュータ実行可能なコードは、プロセッサに本発明の一態様を実行させるマシン実行可能な命令又はプログラムを有し得る。本発明の態様に関する処理を実行するためのコンピュータ実行可能なコードは、１以上のプログラミング言語の如何なる組み合わせで書くこともでき、これらプログラミング言語は、ジャバ、スモールトーク、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語、及び“Ｃ”プログラミング言語又は同様のプログラミング言語等でマシン実行可能な命令にコンパイルされる従来の手続型プログラミング言語を含む。幾つかの事例において、コンピュータ実行可能なコードは、高レベル言語の形態又は事前にコンパイルされた形態であり得ると共に、実行しながらマシン実行可能な命令を発生するインタープリタと一緒に使用することもできる。

上記コンピュータ実行可能なコードは、単独型ソフトウェアパッケージとして全体的にユーザのコンピュータ上で若しくは部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で且つ部分的に遠隔コンピュータ上で、又は全体として遠隔コンピュータ上若しくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオにおいて、遠隔コンピュータはユーザのコンピュータにローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む何らかのタイプのネットワークを介して接続することができ、又は該接続は外部コンピュータに対してなすことができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いることによりインターネットを介して）。

本発明の態様は、本発明の実施態様による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート、説明図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、説明図及び／又はブロック図における各ブロック又はブロックの一部は、適用可能な場合は、コンピュータ実行可能なコードの形態のコンピュータプログラム命令により実施化することができると理解される。更に、互いに排他的でない場合、異なるフローチャート、説明図及び／又はブロック図におけるブロックは組み合わせることもできると理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又はマシンを生成する他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに対して、上記コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行する上記命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック又は複数のブロックにおいて特定される機能／動作を実施するための手段を生成するように、供給することができる。

コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置又は他のデバイスに特定の態様で機能するように指令することができる斯かるコンピュータプログラム命令は、コンピュータ読取可能な媒体に記憶することもでき、かくして、該コンピュータ読取可能な媒体に記憶された上記命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック又は複数のブロックにおいて特定される機能／動作を実施する命令を含む製品を形成するようにする。

上記コンピュータプログラム命令は、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置又は他のデバイスにロードされ、一連の処理ステップが該コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置又は他のデバイス上で実行されて、コンピュータで実施する処理が形成され、かくして、上記コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行する命令が、前記フローチャート及び／又はブロック図のブロック又は複数のブロックにおいて特定される機能／動作を実施するための処理をもたらすようにすることもできる。

ここで使用される“ユーザインターフェース”とは、ユーザ又は操作者がコンピュータ又はコンピュータシステムと対話することを可能にするインターフェースである。“ユーザインターフェース”は、“ヒューマンインターフェース装置”と称することもできる。ユーザインターフェースは、情報若しくはデータを操作者に供給し、及び／又は操作者から情報若しくはデータを受信することができる。ユーザインターフェースは、操作者からの入力がコンピュータにより受信されることを可能にし得ると共に、コンピュータからユーザに出力を供給することができる。言い換えると、ユーザインターフェースは操作者がコンピュータを制御又は操作することを可能にし得ると共に、該インターフェースはコンピュータが操作者の制御又は操作の効果を示すことを可能にし得る。ディスプレイ又はグラフィックユーザインターフェース上でのデータ又は情報の表示は、操作者への情報の供給の一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ウエブカム、ヘッドセット、ワイヤグローブ、リモコン及び加速度計を介してのデータの受信は、全て操作者からの情報又はデータの受信を可能にするユーザインターフェースの構成部品の例である。

ここで使用される“ハードウェアインターフェース”は、コンピュータシステムのプロセッサが外部計算デバイス及び／又は装置と対話し、及び／又は斯かる計算デバイス及び／又は装置を制御することを可能にするインターフェースを含む。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが外部計算デバイス及び／又は装置に制御信号又は命令を送信することを可能にし得る。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが外部計算デバイス及び／又は装置とデータを交換することも可能にし得る。ハードウェアインターフェースの例は、これらに限定されるものではないが、汎用直列バス、IEEE 1394ポート、パラレルポート、IEEE 1284ポート、直列ポート、RS-232ポート、IEEE 488ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、TCP/IP接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェース、MIDIインターフェース、アナログ入力インターフェース及びデジタル入力インターフェースを含む。

ここで使用される“ディスプレイ”又は“表示装置”は、画像又はデータを表示するように構成された出力装置又はユーザインターフェースを含む。ディスプレイは、視覚、音響及び／又は触覚データを出力することができる。ディスプレイの例は、これらに限定されるものではないが、コンピュータモニタ、テレビジョンスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、バイステーブルディスプレイ、電子ペーパ、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、プロジェクタ及びヘッドマウント（頭部装着）ディスプレイを含む。

図１は、例示的磁気共鳴撮像システムの概略図を示す。 図２は、図１の例示的磁気共鳴撮像システムを用いる方法を解説したフローチャートを示す。 図３は、典型的な組織パラメータに関する例示的なシミュレーションされたＳＳＦＰ信号を示す。 図４Ａは、フィンガープリンティングプロトコルを用いた典型的な組織パラメータに関するＳＳＦＰ信号曲線の依存性を示す。 図４Ｂは、フィンガープリンティングプロトコルを用いた典型的な組織パラメータに関するＳＳＦＰ信号曲線の依存性を示す。 図４Ｃは、フィンガープリンティングプロトコルを用いた典型的な組織パラメータに関するＳＳＦＰ信号曲線の依存性を示す。 図５は、本発明の実施態様によるＭＲＩシステムにより取得することができるＭＲフィンガープリンティング取得ブロックを概略的に示す。

以下、本発明の好ましい実施態様を、例示のみとして、図面を参照して説明する。

これらの図における同様の符号の要素は、等価な要素であるか、又は同一の機能を果たす。前に説明された要素は、当該機能が等価であれば、必ずしも後の図において説明されるものではない。

図１は、磁石１０４を備えた磁気共鳴撮像システム１００の一例を示す。磁石１０４は、ボア１０６を備えた円筒型超伝導磁石１０４である。異なるタイプの磁石の使用も可能である。例えば、分割円筒状磁石及び所謂開放型磁石の両者を用いることも可能である。分割円筒状磁石は、当該磁石の等角面へのアクセスを可能にするために低温槽が２つの区域に分割されていることを除き、標準の円筒状磁石と同様のものであり、斯様な磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療に関連して使用することができる。開放型磁石は、被検体（被検者）を収容するのに十分なほど大きな空間を挟んで上下に配置された２つの磁石部分を有し、これら２つの部分の配置はヘルムホルツコイルのものと類似している。開放型磁石は、被検体が余り制限されないので一般的である。円筒状磁石の低温槽内には、一群の超伝導コイルが存在する。円筒状磁石１０４のボア１０６内には、磁気共鳴撮像を実施するのに十分なほど磁場が強く且つ均一な撮像ゾーン（撮像区域）１０８が存在する。

上記磁石のボア１０６内には一組の勾配磁場コイル１１０も存在し、該勾配磁場コイルは磁石１０４の撮像ゾーン１０８内の磁気スピンを空間的にエンコードすべく磁気共鳴データの取得のために使用される。勾配磁場コイル１１０は、勾配磁場コイル電源１１２に接続される。該勾配磁場コイル１１０は代表的なものとする。典型的に、該勾配磁場コイル１１０は３つの直交する空間方向に空間的にエンコードするための３つの別個の組のコイルを含んでいる。勾配磁場コイル電源は、当該勾配磁場コイルに電流を供給する。該勾配磁場コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜され及び／又はパルス状にすることができる。

撮像ゾーン１０８に隣接するものは、該撮像ゾーン１０８内の磁気スピンの向きを操作すると共に、該撮像ゾーン１０８内のスピンからのラジオ伝送を受信するためのラジオ波コイル１１４である。該ラジオ波コイル（アンテナ）は複数のコイルエレメントを含むことができる。ラジオ波コイル１１４は、ラジオ波送受信器１１５に接続される。ラジオ波コイル１１４及びラジオ波送受信器１１５は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信器及び受信器に置換することもできる。ラジオ波コイル１１４及びラジオ波送受信器１１５は代表的なものであると理解される。ラジオ波コイル１１４は、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナを表そうとするものでもある。同様に、送受信器１１５は別個の送信器及び受信器を表すこともできる。ラジオ波コイル１１４は複数の受信／送信エレメントを有することもでき、ラジオ波送受信器１１５は複数の受信／送信チャンネルを有することができる。

被検体サポート１２０がオプションとしてのアクチュエータ１２２に取り付けられ、該アクチュエータは当該被検体サポート及び被検体（被検者）１１８を、撮像ゾーン１０８を介して移動させることができる。このようにして、被検体１１８の大部分又は被検体１１８全体を撮像することができる。送受信器１１５、勾配磁場コイル電源１１２及びアクチュエータ１２２は、全て、コンピュータシステム１２６のハードウェアインターフェース１２８に接続されるように図示されている。コンピュータ記憶部１３４は、磁気共鳴フィンガープリンティング技術を実行するためのパルスシーケンスコマンド１４０を含むように図示されている。

パルスシーケンスコマンド１４０は、当該磁気共鳴システムに磁気共鳴データを磁気共鳴フィンガープリンティング技術に従って取得させる。該パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴データ１４２を、取得パラメータを変化させながら繰り返し取得するためのパルスシーケンスを指定することができる。該パルスシーケンスは、繰り返し時間が割り当てられたデータ取得ステップ（即ち、シーケンスステップ）に各々が対応する複数のラジオ波パルス（例えば、２５０個のＲＦパルス～１０００個のＲＦパルス）を有することができる。該パルスシーケンスにより定義される取得パラメータは、取得ステップから取得ステップへと（即ち、繰り返し時間毎に）変化することができる。このように、磁気共鳴データは、各シーケンスステップにおいて異なる取得パラメータを用いて取得することができる。更に、繰り返し時間毎に（即ち、シーケンスステップ毎に）複数のＳＳＦＰ状態を取得することができる。このような繰り返し時間当たり複数のＳＳＦＰ状態の取得は、各ラジオ波パルス後の読出勾配の印加を延長及び拡大することにより実現することができる。この目的のために、パルスシーケンスコマンド１４０は、少なくとも１つの方向における勾配磁場の印加を前記勾配磁場コイル組に対する供給電流を制御することにより指定することができる。このように、当該複数のＳＳＦＰの各々に関して磁気共鳴データ１４２を各シーケンスステップにおいて取得することができ、その場合において、取得パラメータは取得ステップ毎に変化する。各繰り返し時間の間において異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２は異なる時点で取得され得るので、該異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２はデインターリブされたもの又は解きほぐれたものであり得、結果として、各々が個別のＳＳＦＰ状態に関して取得された複数の異なる信号進展曲線が得られる。例えば、当該パルスシーケンスの以下の取得パラメータ：即ち、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間、の１以上は、取得ステップ毎に変化させることができる。このように、例えば、当該パルスシーケンスにより供給されるラジオ波パルスの分布は、磁気スピンを或る分布のフリップ角まで回転させ得る。繰り返し時間当たりに、即ち同一のデータ取得動作に間において複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２を取得することは、所望の品質の磁気共鳴画像を再構成するために十分な磁気共鳴データ１４２を取得するために必要とされる取得時間を大幅に減少させることを可能にする。特に、顕著なＴ２依存度を有する一層高次のＳＳＦＰ状態を考慮に入れることは、結果としてＴ２に関する一層高い符号化能力を生じさせる。従って、十分な磁気共鳴データ１４２を取得するための所要の取得時間は、既知の方法と比較してＴ２に関し特に低減され得る。

コンピュータ記憶部１３４は、更に、磁気共鳴撮像システム１００を制御するためのパルスシーケンスコマンド１４０を用いて取得された磁気共鳴データ１４２を格納するものとして示されている。コンピュータ記憶部１３４は、更に、磁気共鳴フィンガープリンティング辞書１４４を含むものとして示されている。該コンピュータ記憶部は、更に、磁気共鳴データ１４２及び磁気共鳴フィンガープリンティング辞書１４４を用いて再構成された磁気共鳴画像１４６を格納するものとして示されている。

コンピュータメモリ１３６は制御モジュール１５０を格納し、該制御モジュールは、プロセッサ１３０が磁気共鳴撮像システム１００の動作及び機能を制御することを可能にするオペレーティングシステム又は他の命令等のコードを含む。コンピュータメモリ１３６は、更に、磁気共鳴フィンガープリント辞書発生モジュール１５２を含むものとして示されている。該フィンガープリント発生モジュール１５２は、磁気共鳴フィンガープリンティング辞書１４４を構築するために各ボクセルに関しブロッホ方程式を用いて１以上のスピンをモデル化することができる。フィンガープリンティング辞書１４４は、複数の組織パラメータ組を有することができる。各組織パラメータ組には、複数の事前計算された信号進展曲線のデータを有する事前計算された信号進展データが割り当てられ得る。事前に計算された信号進展曲線の各々は、前記複数のＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられ、対応するＳＳＦＰ状態の取得ステップ毎の取得パラメータの変化（例えば、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び／又は繰り返し時間の変化）による信号進展を特徴付ける。コンピュータメモリ１３６は、更に、磁気共鳴画像１４６を再構成するために磁気共鳴データ１４２及び磁気共鳴フィンガープリンティング辞書１４４を使用する画像再構成モジュール１５４を含むものとして示されている。画像１４６の再構成のために、各ボクセルには組織パラメータの組が割り当てられる。各組織パラメータは、取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２に最も良く合致する事前に計算された信号進展データを決定して識別することができる。各組織パラメータ組の各事前計算された信号進展データが、各々が異なるＳＳＦＰ状態に関して計算された複数の事前に計算された信号進展曲線のデータを有する場合、各組織パラメータ組に対して、各正規化された取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた組織パラメータ組における事前に計算された正規化された信号進展曲線との間の内積を決定することができる。最良の平均合致組織パラメータ組（例えば、個々の曲線の内積のうちの最高の平均内積が計算される組織パラメータ）を、対応するボクセルに割り当てることができる。各ボクセルに組織パラメータ組を割り当てて、組織パラメータマップを再構成することができる。この組織パラメータマップは、各々が組織パラメータの割り当てられた組に含まれる組織パラメータのうちの１以上示す画像１４６を再構成するために使用することができる。例えば、磁気共鳴画像１４６は、被検体１１８を経る二次元スライスのレンダリングであり得る。

コンピュータ記憶部１３４及びコンピュータメモリ１３６の内容は互いに複製することができ、又は何れかの内容は交換することができる。

図２は、図１の磁気共鳴撮像システム１００を動作させる方法の一例を説明したフローチャートを示す。ブロック２００において、各組織パラメータ組に関して信号進展データが事前に計算される。各組織パラメータ組の該事前に計算された信号進展データは、各々が異なるＳＳＦＰ状態に関して計算された複数の事前に計算された信号進展曲線を有することができる。言い換えると、各組織パラメータ組に関して、複数の事前に計算される信号進展曲線を事前に計算することができる。これらの事前に計算された信号進展曲線の各々は、対応する組織パラメータ及び対応するＳＳＦＰ状態に関する信号進展を予測する。当該複数のＳＳＦＰ状態の各状態に関して事前に計算された信号進展曲線を事前に計算する場合、該信号進展データは、組織パラメータを用いると共に、以下のパラメータ：即ち、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間の１以上を変化させてモデル化することができる。

ブロック２０２において、繰り返し時間当たり複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２が、磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って取得される。例えば、５つの中央のＳＳＦＰ状態F_-2, F_-1, F₀, F₁及びF₂の磁気共鳴データ１４２が取得される。例えば、該複数のＳＳＦＰ状態磁気共鳴データ１４２の取得の間において、以下のパラメータ：即ちフリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間のうちの１以上が、例えば擬似ランダムに変化される。異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２は１つの繰り返しの間において異なる時点で取得され得るので、異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２はデインターリブされたもの又は解きほぐされたものとなり得、結果として、複数の取得された信号進展曲線が生じ、その場合、取得された各信号進展曲線は当該複数のＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられたものとなる。

ブロック２０４において、上記の取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２に関する組織パラメータマップが再構成される。各ボクセルに関して、前記事前計算された信号進展データが該取得された複数ＳＳＦＰ状態磁気共鳴データに最も良く合致する組織パラメータの組が識別される。各組織パラメータ組の事前計算された各信号進展データが、各々が異なるＳＳＦＰ状態（例えば、F_-2, F_-1, F₀, F₁又はF₂）に関して計算された複数の事前計算された信号進展曲線を有する場合、最も良く合致する事前計算された信号進展データは、例えば、内積にわたる加重和：

を用いて決定することができる。ここで、ｗ_ｊは重み係数とすることができ、θ_ｊは同一の（即ち、ｊ番目の）ＳＳＦＰ状態Ｆ_ｊに割り当てられた正規化された事前計算された信号進展曲線による正規化された取得された信号進展曲線の内積であり得る。全ＳＮＲを改善するために、例えばｉ＝２，３，４又はそれ以上等の、｜ｉ｜＞１の一層高次のＳＳＦＰ状態Ｆ_ｉを一層小さな重み係数で重み付けし、これらの全ＳＮＲに対するＳＮＲ寄与度が低減されるようにすることができる。最も大きな加重和が算出される事前計算された信号進展データを、最も良く合致する事前計算された信号進展データとして識別することができる。このようにして、ここで評価された取得された複数のＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データ１４２のボクセルに、該最も良く合致する事前計算された信号進展データを割り当てることができる。かくして、組織パラメータを各ボクセルに割り当てることができ、組織パラメータマップを発生する。より高次のＳＳＦＰ状態を考慮に入れる結果、Ｔ２に対する一層高い符号化能力が得られる。従って、十分な磁気共鳴データ１４２を取得するために要する取得時間を、大幅に低減することができる。

ブロック２０６において、上記の再構成された組織パラメータマップは、１以上の磁気共鳴画像を再構成するために使用される。再構成される画像のタイプは、当該組織パラメータマップに含まれる組織パラメータのタイプに依存し得る。例えば、Ｔ１強調又はＴ２強調画像を再構成することができる。更に、例えば、相対スピン密度Ｍ_０又はＢ_０の画像を再構成することができる。

図３は、典型的な組織パラメータ、即ちＴ１＝９５０ms及びＴ２＝１００msに関するシミュレーションされたＳＳＦＰ信号を、３つの中央ＳＳＦＰ状態Ｆ_-1３０２、Ｆ_０３００及びＦ_１３０４に関しフリップ角の関数として示す。異なるＳＳＦＰ状態Ｆ_-1３０２、Ｆ_０３００及びＦ_１３０４の各々は、フリップ角に対する固有の依存性を示す。このように、フリップ角を変化させることにより、ＳＳＦＰ状態の各々に関して固有の信号進展曲線３００、３０２、３０４を取得することができる。

図４Ａは、図４Ｂに示されるシミュレーションされた信号進展曲線を計算するために使用された例示的フリップ角（ＦＡ）パターン４００を示す。この例においては、ＴＲ＝１５msなる固定された繰り返し時間が採用された。

図４Ｂは、図４ＡのＦＡパターン４００に対する例示的なシミュレーションされた信号進展曲線を示す。図示されたものは、典型的な組織パラメータ（この例では、Ｔ１＝９５０ms及びＴ２＝１００ms）に対する、５つの中央ＳＳＦＰ状態F_-2, F_-1, F₀, F₁及びF₂に関する信号である。全ての信号曲線は既に正規化されていることに注意されたい。上記組織パラメータＴ１＝９５０ms及びＴ２＝１００msは、当該辞書の単一の組織パラメータ組を表している。図４Ｂから、５つの全てのＳＳＦＰ状態F_-2, F_-1, F₀, F₁及びF₂に関して固有の信号曲線が得られ得ることが明らかとなる。

図４Ｃは、図３のＦＡパターンに対するＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２の例示的なシミュレーションされた信号進展曲線を、Ｔ１＝９５０ms並びに２つの異なるＴ２値、即ち、Ｔ２＝１００ms及びＴ２＝１５０msに関して示す。図４Ｃから、付加的に取得された高次ＳＳＦＰ状態、即ち、Ｆ_-2及びＦ_２の顕著なＴ２依存性が明らかとなる。このように、これらの高次ＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２を考慮に入れる結果、組織パラメータとしてＴ２を有する最も良く合致する組織パラメータ組の一層効率的な識別がなされ得る。固有の値のＴ２を有する各組織パラメータ組には、異なる値のＴ２を有する他の組織パラメータ組のＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２の事前計算された信号進展曲線とは大幅に相違するようなＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２の事前計算された信号進展曲線を割り付けることができる。このように、より高次のＳＳＦＰ状態を考慮に入れることは、異なる値のＴ２を持つ組織パラメータ組の一層効率的な区別を可能にする、即ち、Ｔ２に関する一層高い符号化能力を提供することができる。従って、十分な磁気共鳴データ１４２を取得するために必要とされる取得時間を大幅に低減することができる。ＭＲＦシーケンスの符号化能力は、通常、Ｔ２よりもＴ１に対して大幅に高い。従って、適用されるべき変化パターンの、従って全体の測定の最小長は、主にＴ２推定値の精度により決まる。しかしながら、Ｔ２に対する一層高い符号化能力によれば、必要とされる取得時間を大幅に低減することができる。

より高次のＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２を考慮に入れるステップは、例えば、これらＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２の各々に関する磁気共鳴データ１４２を各シーケンスステップにおいて、即ち各繰り返し時間の間に取得するステップを有することができる。最も良く合致する事前計算された信号進展データを識別するステップは、取得された信号進展曲線及び当該ＳＳＦＰ状態Ｆ_-2及びＦ_２に割り当てられた事前計算された信号進展曲線を比較するステップを有することができる。これらの比較（例えば、前述したような内積を用いた）の結果は、異なる値のＴ２を持つ組織パラメータ組の区別を容易にし、かくして、組織パラメータマップの再構成を加速及び簡単化させる。

図５は、本発明の実施態様によるＭＲＩシステムにより取得することができるＭＲフィンガープリンティング取得ブロック５０１を概略的に示す。該ＭＲフィンガープリンティングシーケンスにおいて、フリップ角は絶えず変化され、これが、α_(n)びα_(n+1)により示されている。この取得ブロックにより、Ｆ_１、Ｆ_０及びＦ_-1状態又は前のＲＦパルス後のスピン系を記述する基底関数に対応する３つのエコーが取得されるであろう。

以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、このような図示及び説明は解説的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施態様に限定されるものではない。

開示された実施態様に対する他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、本開示及び添付請求項の精査から理解し、実施することができるものである。尚、請求項において、“有する”なる文言は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載された幾つかの項目の機能を満たすことができる。また、特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組合せを有利に使用することができないということを示すものではない。また、コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に若しくは他のハードウェアの一部として供給される固体媒体等の適切な媒体により記憶／分配することができるのみならず、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等のように他の形態で分配することもできる。また、請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。

１００ 磁気共鳴撮像システム
１０４ 磁石
１０６ 磁石のボア
１０８ 測定ゾーン又は撮像ゾーン
１１０ 勾配磁場コイル
１１２ 勾配磁場コイル電源
１１４ ラジオ波コイル
１１６ 送受信器
１１８ 被検体（被検者）
１２０ 被検体サポート
１２２ アクチュエータ
１２６ コンピュータシステム
１２８ ハードウェアインターフェース
１３０ プロセッサ
１３２ ユーザインターフェース
１３４ コンピュータ記憶部
１３６ コンピュータメモリ
１４０ パルスシーケンスコマンド
１４２ 磁気共鳴データ
１４４ 磁気共鳴フィンガープリンティング辞書
１４６ 磁気共鳴画像
１５０ 制御命令
１５２ 磁気共鳴フィンガープリント辞書発生命令
１５４ 画像再構成命令
２００ 信号進展データを事前に計算し、記憶する
２０２ 磁気共鳴データを取得する
２０４ 組織パラメータマップを再構成する
２０６ 磁気共鳴画像を再構成する

Claims (12)

1. 測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得する磁気共鳴撮像システムであって、
   当該磁気共鳴撮像システムを制御するためのプロセッサと、
   マシン実行可能な命令、パルスシーケンスコマンド及び辞書を記憶するメモリと、
   を有し、前記パルスシーケンスコマンドは当該磁気共鳴撮像システムを複数の異なる定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを取得するように制御し、前記パルスシーケンスコマンドは、更に、当該磁気共鳴撮像システムを磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御し、前記辞書は各組織パラメータ組に複数の異なるＳＳＦＰ状態に関する事前計算された信号進展データが割り当てられた複数の組織パラメータ組を有し、
   前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、
   複数のボクセルに関する前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを、当該磁気共鳴撮像システムを前記パルスシーケンスコマンドにより前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って制御することにより取得させ、及び
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップを再構成させ、該再構成が、各ボクセルに関して前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する前記辞書により供給される事前計算された信号進展データを識別する動作、及び該最も良く合致する事前計算された信号進展データの組織パラメータを対応するボクセルに割り当てる動作を含み、
   前記パルスシーケンスコマンドは当該磁気共鳴撮像システムを繰り返し時間毎に複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御するよう構成され、前記プロセッサが、当該磁気共鳴撮像システムを前記パルスシーケンスコマンドにより前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って制御することにより、複数のボクセルに関して繰り返し時間毎に前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データが取得され、
   前記組織パラメータ組の各々に関して前記事前計算された信号進展データは複数の事前計算された信号進展曲線のデータを有し、これら事前計算された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられると共に対応するＳＳＦＰ状態の信号進展を特徴付け、
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは複数の取得された信号進展曲線のデータを有し、これら取得された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられ、
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データの識別が、取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた事前計算された信号進展曲線との各比較に関する合致係数を決定する動作、及び前記最も良く合致する事前計算された信号進展データを識別するために該合致係数を使用する動作を含み、
   前記合致係数を決定する動作が、更に、各組織パラメータ組の事前計算された信号進展データに関する平均合致を計算する動作、及び最良の平均合致を持つ事前計算された信号進展データを前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データであるとして識別する動作を有する、磁気共鳴撮像システム。
2. 前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの前記事前計算された信号進展データとの合致判定は、正規化された取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた正規化された信号進展曲線との間の内積を決定する動作を有し、
   前記最良の平均合致が前記内積のうちの最高の平均内積により与えられる、
   請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
3. 測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得する磁気共鳴撮像システムであって、
   当該磁気共鳴撮像システムを制御するためのプロセッサと、
   マシン実行可能な命令、パルスシーケンスコマンド及び辞書を記憶するメモリと、
   を有し、前記パルスシーケンスコマンドは当該磁気共鳴撮像システムを複数の異なる定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを取得するように制御し、前記パルスシーケンスコマンドは、更に、当該磁気共鳴撮像システムを磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御し、前記辞書は各組織パラメータ組に複数の異なるＳＳＦＰ状態に関する事前計算された信号進展データが割り当てられた複数の組織パラメータ組を有し、
   前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、
   複数のボクセルに関する前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを、当該磁気共鳴撮像システムを前記パルスシーケンスコマンドにより前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って制御することにより取得させ、及び
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップを再構成させ、該再構成が、各ボクセルに関して前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する前記辞書により供給される事前計算された信号進展データを識別する動作、及び該最も良く合致する事前計算された信号進展データの組織パラメータを対応するボクセルに割り当てる動作を含み、
   前記パルスシーケンスコマンドは当該磁気共鳴撮像システムを繰り返し時間毎に複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御するよう構成され、前記プロセッサが、当該磁気共鳴撮像システムを前記パルスシーケンスコマンドにより前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って制御することにより、複数のボクセルに関して繰り返し時間毎に前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データが取得され、
   前記組織パラメータ組の各々に関して前記事前計算された信号進展データは複数の事前計算された信号進展曲線のデータを有し、これら事前計算された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられると共に対応するＳＳＦＰ状態の信号進展を特徴付け、
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは複数の取得された信号進展曲線のデータを有し、これら取得された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられ、
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データの識別が、取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた事前計算された信号進展曲線との各比較に関する合致係数を決定する動作、及び前記最も良く合致する事前計算された信号進展データを識別するために該合致係数を使用する動作を含み、
   前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データの識別が、更に、前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データと個々の信号進展との比較の結果に重み係数を用いて重み付けする動作を有する、磁気共鳴撮像システム。
4. より高次のＳＳＦＰ状態に割り当てられた信号進展曲線の比較の結果に、より低次のＳＳＦＰ状態に割り当てられた信号進展との比較の結果より小さな重み係数が割り当てられる、請求項３に記載の磁気共鳴撮像システム。
5. 前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データが以下のＳＳＦＰ状態：即ち、Ｆ－２、Ｆ－１、Ｆ０、Ｆ１及びＦ２の磁気共鳴データを有する、請求項１から４の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
6. 前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従う前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの取得が、該複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データの取得の間において以下のパラメータ：即ち、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間のうちの１以上を変化させる動作を有する、請求項１から５の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
7. 前記パラメータが１以上の擬似ランダムパターンを用いて独立に変化される、請求項６に記載の磁気共鳴撮像システム。
8. 前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、前記辞書の信号進展データを事前に計算させ、その場合において前記複数の異なるＳＳＦＰ状態に関する信号進展データは前記辞書の各組織パラメータ組に関して事前に計算されるようにすると共に、該事前に計算された信号進展データを前記メモリにおける前記辞書内に記憶させる、請求項１から７の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
9. 前記信号進展データの前記事前の計算が、前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の各状態に関して信号進展データを下記のパラメータ：即ち、フリップ角の絶対値、ラジオ波位相、勾配磁場、エコー時間及び繰り返し時間のうちの１以上の変化を用いてモデル化するステップを有する、請求項８に記載の磁気共鳴撮像システム。
10. 前記組織パラメータマップを用いて１以上の磁気共鳴画像が再構成される、請求項１から９の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
11. 測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するために磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサにより実行するためのマシン実行可能な命令を有するコンピュータプログラムであって、
    前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、
    磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従う複数のボクセルに関する繰り返し時間当たり複数の異なる定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを、前記磁気共鳴撮像システムを、該磁気共鳴撮像システムを磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御するパルスシーケンスコマンドにより制御することにより取得させ、並びに
    前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップを再構成させ、その場合において、該再構成は、各ボクセルに関して前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する辞書により供給される事前計算された信号進展データを識別することと、該最も良く合致する事前計算された信号進展データの組織パラメータ組を対応するボクセルに割り当てることとを有し、前記辞書が各組織パラメータ組に複数の異なるＳＳＦＰ状態に関して事前計算された信号進展データが割り当てられた複数の組織パラメータ組を有し、
    前記組織パラメータ組の各々に関して前記事前計算された信号進展データは複数の事前計算された信号進展曲線のデータを有し、これら事前計算された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられると共に対応するＳＳＦＰ状態の信号進展を特徴付け、
    前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは複数の取得された信号進展曲線のデータを有し、これら取得された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられ、
    前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データの識別が、取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた事前計算された信号進展曲線との各比較に関する合致係数を決定すること、及び前記最も良く合致する事前計算された信号進展データを識別するために該合致係数を使用することを含み、
    前記合致係数を決定することが、更に、各組織パラメータ組の事前計算された信号進展データに関する平均合致を計算すること、及び最良の平均合致を持つ事前計算された信号進展データを前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データであるとして識別することを含む、コンピュータプログラム。
12. 測定ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するために磁気共鳴撮像システムを動作させる方法であって、
    磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って複数のボクセルに関する複数の異なる定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）状態の磁気共鳴データを、前記磁気共鳴撮像システムを、該磁気共鳴撮像システムを前記磁気共鳴フィンガープリンティングプロトコルに従って前記複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データを取得するように制御するパルスシーケンスコマンドにより制御することにより取得するステップと、
    前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに関して組織パラメータマップを再構成するステップであって、各ボクセルに関して前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する辞書により供給される事前計算された信号進展データを識別することと、該最も良く合致する事前計算された信号進展データの組織パラメータ組を対応するボクセルに割り当てることとを有する再構成するステップとを有し、前記辞書が各組織パラメータ組に複数の異なるＳＳＦＰ状態に関して事前計算された信号進展データが割り当てられた複数の組織パラメータ組を有し、
    前記組織パラメータ組の各々に関して前記事前計算された信号進展データは複数の事前計算された信号進展曲線のデータを有し、これら事前計算された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられると共に対応するＳＳＦＰ状態の信号進展を特徴付け、
    前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データは複数の取得された信号進展曲線のデータを有し、これら取得された信号進展曲線の各々は前記複数の異なるＳＳＦＰ状態のうちの１つのＳＳＦＰ状態に割り当てられ、
    前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データの識別が、取得された信号進展曲線と同一のＳＳＦＰ状態に割り当てられた事前計算された信号進展曲線との各比較に関する合致係数を決定するステップ、及び前記最も良く合致する事前計算された信号進展データを識別するために該合致係数を使用するステップを含み、
    前記合致係数を決定するステップが、更に、各組織パラメータ組の事前計算された信号進展データに関する平均合致を計算するステップ、及び最良の平均合致を持つ事前計算された信号進展データを前記取得された複数の異なるＳＳＦＰ状態の磁気共鳴データに最も良く合致する事前計算された信号進展データであるとして識別するステップを含む、方法。

Images