JPH1066685A - 磁気共鳴画像装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エコー時間を延ばすことが無く、測定可能な流
速範囲が広い磁気共鳴方法とその方法。 【解決手段】メモリー（５２）に格納された基準勾配形
状Ｇ₁ とメモリー（５６）に格納された運動感知化勾配
形状Ｇ₂ は、選択された運動感度と選択された一つの視
界またはスライス厚さとに従って選択された重み付け関
数α₁ 、α₂ により重み付けされる（６０、６２）。重
み付けされた形状は、選択された運動感度、視界または
スライス厚さを有する運動感知化勾配を発生するよう
に、結合される（６４）。結合された重み付け勾配形状
と基準勾配形状が画像シーケンスに使用されて、基準と
運動感知化データ列（８２、８４）を形成し、これら
は、基準画像表示と運動感知化画像表示とへ再構成され
る（８６）。移動する組織のみの画像表示も得ることが
できる（８８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴画像装置
（ＭＲＩ）に関し、特に、移動物体の磁気共鳴画像装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】血液の流速を位相写像により映像し、測定
することに関連した特別の応用が発見され、それを個々
に引用して説明する。しかし、本発明は、また、画像ま
たは位相写像、速度測定、加速測定、および、他の解剖
学的移動、非生物学的流体の流量、一つの気体、流体、
半流体、固体、またはほかの構成要素が他の構成要素に
対し移動する多数の構成要素系などへも適用される。磁
気共鳴画像装置は、臨床および他の環境において造影と
測定の非侵入手段を備えている。このような技術により
提供された多くの重要な適用の中には、磁気共鳴流動測
定および磁気共鳴血管造影がある。磁気共鳴（ＭＲ）流
量走査は、血液の流動を測定することにより幾つかの病
気を診断するために使用される。参照、プリアント・デ
ー・ジェイ、ペイン・ジェイ・デー、ファーミン・デー
・エヌ、およびロングモア・デー・ピー著、コンピュー
タ支援断層法誌、８号、５８８頁（１９８４年）；アン
ダーウッド・エス・アール、ファーミン・デー・エヌ・
クリップスタイン・アール・エッチ、リーズ・アール・
エス、およびロングモア・デー・ピー著、英国心臓誌、
５７号、４０４頁（１９８７年）；クリップスタイン・
アール・エッチ、ファーミン・デー・エヌ、アンダーウ
ッド・エス・アール、リーズ・アール・エス、およびロ
ングモア・デー・ピー著、英国心臓誌５８号、３１６頁
（１９８７年）。同様に、磁気共鳴流量法は、脳脊髄液
流量パターンを識別することにより病気を診断するため
に使用される。参照、クエンサー・アル・エムほか著、
神経放射線医学３２（１９９０年）。

【０００３】現在まで、磁気共鳴画像の患者は、選択さ
れた双極子が磁界と好適に整列されるように、時間的に
一定の磁界に置かれていた。ラジオ周波数パルスが、加
えられ、好適に整列された双極子が、特有の共振ラジオ
周波数の磁気共鳴信号と共鳴して、これを発信する。共
鳴双極子からのラジオ周波数磁気共鳴信号は、画像表示
へ再構成するため読み取られる。フーリエ変換画像法に
おいて、読み取られた勾配は、エコーの読み出しの間、
読み取り軸に沿って周波数コード化のため送られ、位相
コード化勾配は、エコーの間の位相コード軸に沿って位
相コード化するステップへパルス化される。この方法に
おいて、各エコーは、データの線をｋ空間に発生する。
データ線の相対的位相コード化は、ｋ空間のそれらの相
対的位置を制御する。従来では、ゼロ位相コード化のデ
ータ線は、ｋ空間を越えて伸張する。段階的に漸進する
正のステップにステップ化された位相コード化勾配のあ
るデータ線は、一般に、ｋ空間の中心線の上方にあるよ
うに示されており；段階的負のステップのデータ線は、
ｋ空間の下方にあるように示されている。この方法にお
いて、２５６×２５６または５１２×５１２などのマト
リックスの、ｋ空間におけるデータ値のマトリックスが
発生される。これらの値のフーリエ変換は、従来の磁気
共鳴画像を生成する。

【０００４】受信された磁気共鳴信号を強めるために、
自由誘導減衰磁気共鳴信号が、一般に、エコーへ再集中
する。これは、磁界または勾配エコーを誘起するため、
磁界の勾配の極性を逆転することにより行われる。同様
に、１８０°ラジオ周波数逆転パルスが、ラジオ周波数
励起パルスに続いて、スピンエコーとして信号を再集中
する。さらに、磁界勾配の逆転を反復することにより、
一連の勾配エコーが発生され、各ラジオ周波数励起パル
スに続く。同様に、一連のスピンエコーが発生され、各
ラジオ周波数励起パルスに、一連の１８０°ラジオ周波
数再集中パルスが続く。また他の選択として、単一ラジ
オ周波数励起パルスに、スピンと勾配エコーとの組み合
せが続く。参照、例えば、ホーランド他の米国特許No.
4,８３3,４０８。

【０００５】磁気共鳴実験により、流動を測定する既知
の方法がいくつかある。磁気共鳴画像により血液または
脳脊髄液の流速を測定するために、画像または一組の複
合画像が、それらにコード化された流動情報により得ら
れる。広範囲の非侵入的方法が、流動を測定するために
使用される。これらの方法は、三つの主な範疇に要約さ
れる；流入／流出；飛行時間／および流れ位相転位。流
入／流出法は、画像面における励起されたスピン運動と
励起されないスピン運動により起こった画像強度変調に
基づいている。すなわち、共鳴励起中に画像面にあった
組織は、画像面から流出し、共鳴励起中に画像面外にあ
った組織により置き換えられる。流れが速くなればなる
ほど、励起とエコーとの間にある励起されない組織によ
る、励起された組織の置き換えは完全になる。

【０００６】飛行時間は、ＲＦ励起とデータ読み出しと
の間の時間間隔の画像面における静止スピンに対する、
標識付き流動中のスピンの物理的変位に基づいている。
すなわち、共鳴は、スピンを標識付けするために、選択
された位置で流動中の組織において励起される。エコー
が発生されたすぐ後に標識付けされた組織の位置は、書
き留められる。変位と時間の測定により、流動が示され
る。流動位相転位法は、流量コード化勾配パルスにより
最終画像において特別複合パルスとして、流量をコード
化する。参照、プリアント・デー・ジェイ、ペイン・ジ
ェイ・デー、ファーミン・デー・エヌ、およびロングモ
ア・デー・ピー著、コンピュータ支援断層法誌、８号、
５８８頁（１９８４年）；アンダーウッド・エス・アー
ル、ファーミン・デー・エヌ・クリップスタイン・アー
ル・エッチ、リーズ・アール・エス、およびロングモア
・デー・ピー著、英国心臓誌、５７号、４０４頁（１９
８７年）；クリップスタイン・アール・エッチ、ファー
ミン・デー・エヌ、アンダーウッド・エス・アール、リ
ーズ・アール・エス、およびロングモア・デー・ピー
著、英国心臓誌５８号、３１６頁（１９８７年）。流動
コード化パルスは、しばしば、流動をコード化するため
に読み出し収集前に配置された、分離された双極子また
は多極勾配パルスから成っている。参照、ドウモーリン
他著、磁気共鳴画像、５号、２３８頁（１９８７）。参
照、双極子を有するＭＲＩシーケンス説明図を示す図
１。双極子パルスは、三つの画像勾配、読み取る、位
相、およびスライスのいずれか一つに沿って配置され
る。

【０００７】磁気共鳴勾配がある場合の位相対比磁気共
鳴画像に関して、勾配の方向に沿って速度値を有する運
動スピンは、下に示されているように、それらの静止ス
ピンに関し特別の複合位相を得る：

【０００８】

【数３】 ここで：γは磁気回転比；Ｇ（ｆ）は、スピンがすべて
位相にあるとき、ＲＦ励起パルス干渉中心から測定され
た時間ｔにおける、重要な画像勾配磁界であり；φ
_O は、静止スピンの背景位相である。流れの加速度ａと
脈動性ｐは、それらの位相の寄与が無視されるように、
小さいと考える。磁気勾配がある場合の位相異常のこの
現象は、生体の生物学系における流速を測定するため、
磁気共鳴画像シーケンス（磁界エコーまたはスピンエコ
ー）の勾配波形設計に使用される。２点コード化法に関
し、双極子勾配の二つの異なる極性は、二つのデータ収
集において流速をコード化するために使用され、これは
行われて、相互に差し込まれる。基準収集と感知化され
た収集の流動の生のデータは、それぞれ、フーリェ変換
され、位相が再構成される。感知化された位相画像と基
準位相画像との間の位相差は、理想的に、流速（位相差
画像の背景位相がゼロと仮定して）と比例する、すなわ
ち：

【０００９】

【数４】 位相差画像は、流速マップＶへ直接に変換され、その画
像強度は、ｃｍ／ｓｅｃまたは他の単位である。

【００１０】

【数５】 ここで、φは位相差画像（度）であり、および△ｍ
₁ は、二組のシーケンスの流速感知化差（ＲＡＤｓｅｃ
／ｃｍ）である。理想的には、さらに、自己遮蔽された
勾配／装置の位相修正がなく、背景（静止組織）強度は
ゼロでなければならない（流れがない）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】分離された双極子流動
コード化パルス法は、不利である。読み出しの前に分離
された双極子流動コード化勾配パルスを配置すると、シ
ーケンスの反復時間ＴＲを延ばし、エコー時間ＴＥを延
ばす。流動コード化勾配を空間コード化勾配と単に統合
することによる解決は、ＴＥとＴＲの減少となる。しか
し、この解決は、望ましくない空間視界ＦＯＶまたは流
動コード化から独立したスライス厚さをもたらす。さら
に、これらのタイプのシーケンスの感度は、離散値しか
とらない。さらに、実際に、測定されるある流動の十分
な動的範囲を維持することは困難である。流速が統合さ
れたパルスの有効な範囲外にあるならば、その結果は、
位相が２π一回りしてエイリアシングの問題を呈示す
る。このような問題を避けるため、異なる流動感度を有
する多くの流動シーケンスは、望まれる流速範囲を網羅
するように設計されなければならない。各流動シーケン
スは、異なる速度範囲で使用される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、比検査体が一
時的に一定の磁界内に配置される磁気共鳴画像の方法を
提供するもので、磁気共鳴が励起され、続いて、スライ
スまたはスラブの勾配、位相コード化勾配、および読み
取り勾配が生成され、それら勾配の少なくとも一つを動
的に調節して、視界(field of view) とスライス厚さの
少なくとも一方及び運動感知化を同時に調節するステッ
プを有する。本発明のさらに限定された面に従って、本
方法はさらに、基準勾配形状と運動感知化勾配形状とを
引き出すことにより特徴づけられる。基準勾配形状と運
動感知化の勾配形状は、共通の視界とスライス厚さ特性
とを有する。運動感度は選択される。基準形状と運動感
知化の形状は、選択された運動感度に従って重み付けさ
れる。重み付けされた形状は組み合わされ、組み合わせ
られた勾配形状を形成する。画像シーケンスは組み合わ
された勾配形状を使用して行われる。

【００１３】本発明のさらに他の限定された面に従っ
て、本方法はさらに、視界を選択することにより特徴づ
けられる。さらに、基準勾配形状と運動感知化の勾配形
状は、選択された視界と選択された運動感度とにより重
み付けされる。本発明はまた、磁気共鳴画像装置を提供
し、この装置は、被検査体が配置される、一時的に一定
磁界を発生する手段、スライスまたはスラブ勾配、位相
コード化勾配、および読み取り勾配の付加が続く磁気共
鳴励起の手段を含んでおり、勾配の少なくとも一つを動
的に調節して、視界とスライス厚さの少なくとも一方及
び運動感知化とを同時に調節する回路を有する。本発明
の他の面により、磁気共鳴画像装置が提供され、装置
は、一時的に一定の磁界を検査領域に生成する磁石；ラ
ジオ周波数パルス制御器とラジオ周波数共振信号が発生
されるように双極子を検査領域に誘起して、共振する送
信器と；勾配磁界コイルと検査領域を横切って直角方向
へ少なくとも位相と読み磁界勾配パルスとを発生する勾
配磁界制御器と；読み勾配の各逆転の後に一連のデータ
線を生成するように、ラジオ周波数磁気共鳴信号を受信
し、復調する受信器；再構成された画像表示を格納する
画像メモリー；少なくとも一つの磁界勾配を動的に調節
して、磁界とスライス厚さの少なくとも一方及び運動感
知化を調節する回路を有する装置を有する。

【００１４】本発明の限定された面により、装置は、最
小運動感知化と少なくとも一つの最小視界と最小スライ
ス厚さを有する基準勾配形状を格納する第一メモリー；
および同じ少なくとも一つの最小視界と最小スライス厚
さとを有する運動感知化勾配形状を格納する第二メモリ
ー；を有する。さらに、装置は、第一メモリーからの基
準勾配形状を第一重み付け係数により調節する第一重み
付け係数調節回路から成っている。なおさらに、装置
は、第二メモリーからの運動感知化勾配形状を第二重み
付け係数により調節する第二重み付け係数調節回路から
成っている。その上、装置は、第一と第二の重み付け係
数調節回路からの重み付けされた第一と第二の勾配形状
を結合する結合回路を有する。本発明による磁気共鳴画
像装置と磁気共鳴画像の方法が、付属図面を参照して、
実施例により説明されるであろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に関し、ほぼ一様で、時間的
に一定の磁界が、検査領域１４においてｚ軸に沿って生
成されるように、主磁界１０が超伝導性または抵抗性磁
石１２を制御する。磁気共鳴エコー手段が、磁気共鳴画
像と分光シーケンスを発生するために、一連のラジオ周
波数（ＲＦ）と磁界勾配パルスを送り、磁気スピンを逆
転するか、または励起し、磁気共鳴を誘起し、磁気共鳴
を再集中し、磁気共鳴を操作し、空間でおよび他の状態
で磁気共鳴をコード化し、スピンを飽和するなどする。
詳細には、勾配パルス増幅器２０は、連続パルスを数個
のまたは数組の全身勾配コイル２２へ送り、検査領域の
ｘ、ｙおよびｚ軸に沿って磁界勾配を形成する。ディジ
タルラジオ周波数送信器２４は、検査領域へＲＦパルス
を送るため、ラジオ周波数パルスまたはパルスパケット
を全身ＲＦコイル２６へ送る。

【００１６】典型的ラジオ周波数パルスは、一緒に取り
入れられかつ印加された勾配が選択された磁気共鳴操作
を行う、短い持続時間のすぐ隣接した複数のパルスセグ
メントのパケットから構成している。ＲＦパルスは、試
験領域の選択された部分において、スピンを飽和し、磁
気共鳴を励起し、磁化を極性逆転し、磁気共鳴を再集中
し、または磁気共鳴を操作する。全身への適用に関して
は、共鳴信号が、一般に、全身ＲＦコイル２６により取
りあげられる。シーケンス制御器３０は、勾配パルス増
幅器２０と送信器２４を制御して、エコー平面画像、エ
コー立体画像、勾配とスピンエコー画像、高速スピンエ
コー画像などから成る複数の多数エコーシーケンスのす
べてを発生する。詳細に好適実施態様に関しては、シー
ケンス制御器３０は、スライス勾配制御器、位相勾配制
御器、読み取り勾配制御器、およびＲＦ送信器の働きを
統合することにより、２次元的勾配エコー磁気共鳴画像
シーケンスを発生する。

【００１７】引き続いて図１に関し、さらに図２に関
し、シーケンス制御器３０は、位相コード化勾配制御器
３２を制御する。位相コード化勾配制御器３２により、
勾配増幅器２０は、複数の位相コード化勾配増幅ステッ
プの一つにより初期位相コード化勾配３４を形成する。
先行の位相コード化の合計に等しく、かつ逆の、位相が
一回りしていない（unwrap) 勾配パルス３６は、正味の
位相コード化が各次のＲＦパルス３８の印加前にゼロに
されるように、位相コード化勾配パルスによって送られ
る。シーケンス制御器３０は、スライス選択勾配制御器
４０を制御し、制御器４０は、勾配増幅器２０を制御し
て、スライス選択勾配パルスをＲＦ励起と磁気勾配再集
中パルスと共に同時に発生する。スライス選択勾配は、
単一または多数スライス検査手順に使用され、励起を単
一スライスに限定する。あるいは、スラブ選択パルス
は、一枚になっている数枚のスライスであるスラブへ励
起を制限するように、送られる。スラブは、位相と読み
取り勾配との組み合わせで３次元にコード化される。

【００１８】シーケンス制御器３０はさらに、読み取り
勾配制御器４４を制御する。この読み取り制御器によ
り、反対極性読み取り勾配部分４８を形成するように逆
転された第一極性読み取り勾配部分４６を発生する。勾
配の逆転は、磁界または勾配エコー５０を誘起する。シ
ーケンス制御器３０は、また、生成された基準および流
動コード化された図またはデータ列に関する波形を形成
する流動コード化回路５２も制御する。詳細には、一組
の勾配メモリー５４、５６は、最小視界と運動感知化勾
配Ｇ₂ 、また最小視界と共に、基準勾配Ｇ₁ を格納す
る。示された実施態様において、勾配Ｇ ₁ 、Ｇ₂ は、読
み取り勾配である。しかし、運動感度は、一つ以上のす
べての軸に沿って、すなわち、読み取り、スライス選
択、または位相コード化の方向へ同様にコード化され
る。代表的基準読み取り勾配が、図３に示されており、
代表的運動感知化読み取り勾配が、図４に示されてい
る。運動感知化勾配は、組み込まれた二形態感知化パル
スを有する。

【００１９】基準勾配形状と運動感知化勾配形状は重み
付けされ、結合されて、実際に送られる読み取り勾配を
生成する。詳細には、乗算器６０は第一勾配形状Ｇ₁ に
第一重み付け係数α₁ を掛け算する。第二乗算器６２は
第二勾配形状Ｇ₂ に第二重み付け係数α₂ を掛け算す
る。二つの形状を一点ずつ加算する加算器などの結合回
路６４は、二つの重み付けられた勾配形状を結合する。
読み取り勾配制御器４４は、適切な基準勾配と運動感知
化の読み取り勾配を、勾配メモリー５８から勾配形状メ
モリー５４、５６へロードする。前に詳細に説明したよ
うに、重み付け係数α₁ とα₂ は、視界および／または
運動感度を調節するように調節される。詳細には、視界
選択器７０は、望みの視界を選択するようにオペレータ
により操作される。さらに詳細には、基準視界ＦＯＶ_O
の選択された視界ＦＯＶに対する比は、二つの重み付け
係数α₁ とα₂ の合計に等しく、その関係はメモリー７
２に格納されている。従って、以降に詳細に説明するよ
うに、視界選択は、重み付け係数を最大重み付け係数を
有する最小視界により、例えば、ＦＯＶ_O ＝ＦＯＶ、α
₁ ＋α₂ ＝１に関し縮尺される。同様に、運動感知化選
択器７４により、オペレータは相対的運動感知化量を選
択することが出来る。すなわち、基準形状Ｇ₁ により形
成された運動感度と運動感知化形状により形成された運
動感度との間の差である。好適な実施態様において、基
準形状Ｇ₁ は、それが運動感度を持っていないように選
択される。以降に詳細に説明するように、選択された運
動感度ｍ₁ ⁰ は、第一勾配形状Ｇ₁ の運動感度ｍ₁ ^ref
と第二勾配形状Ｇ₂ の運動感度ｍ₁ ^sen の重み付けられ
た合計に等しい。この関係は、メモリー７６に格納され
る。プロセッサ７８は、メモリー７２、７６に格納され
た関係を解いて、選択された磁界と運動感度とに関する
適切な関係係数α₁ とα ₂ を決定する。

【００２０】再び図２に関し、二つのデータ列が、ｋ空
間の各位相コード化ステップについて発生され、その一
つは基準流量が感知化され、もう一つは、その流動感知
化が基準シーケンスの流動感知化と選択された量だけ異
なる。流動が読み取り勾配に沿って感知化される実施態
様において、ラジオ周波数励起パルス３８は、スライス
選択勾配４２の存在において送られ、共鳴を選択された
スライスに励起する。この共鳴は、位相コード化ステッ
プ３４の一つにより位相−コード化され、読み取り勾配
形状４６、４８が送られる。詳細には、重み付け係数α
₁ により重み付けされた勾配形状Ｇ₁ は、この繰り返し
に適用されて、選択された磁界により基準データ列を形
成する。このシーケンスは、同じスライス選択勾配４２
の存在において他のラジオ周波数パルス３８を送ること
により繰り返される。励起された共鳴は、同じ位相コー
ド化勾配ステップ３４によりコード化され、勾配形状加
算器６４により出力された結合読み取り勾配（参照、図
１、即ち、勾配α₁ Ｇ₁ ＋α₂ Ｇ₂ ）の存在において読
み出される。この方法において、基準データ線が基準エ
コー５０から引き出され、運動感知化データ線が運動感
知化エコー５０’から引き出される。

【００２１】再び図１に関し、受信器２８は、基準エコ
ーと運動感知化エコーを対応する基準データ列と運動感
知化データ列へ変換する。これらはソートされ８０、か
つ基準データ列メモリー８２と運動感知化データ列メモ
リー８４に格納される。再構成プロセッサ８６は、基準
と運動感知化画像を格納されたデータ列から再構成す
る。画像結合回路８８は、基準画像と運動感知化画像と
の間で減算をして、流動している素材だけで画像を形成
する。画像プロセッサ９０は、人間が読むことが出来る
モニターに表示するために、基準、運動のみ、運動感知
化画像の一つ以上を適切なフォーマットへ変換する。各
種表示オプションが考えられている。例えば、流動して
いる組織だけの画像は、表示される。流れている組織を
解剖標識と関係づけるのを容易にするため、基準画像
（好適には、運動感度がない）が、同時に表示され、黒
及び白、または低減された強度で重ねられ、それを画像
だけの流れと識別する。

【００２２】本発明の原理を明確に説明するため、一般
に、図１、２および３〜５に関し、すべての勾配形状
が、基準画像と流量感知化のために、二つの基本形状Ｇ
₁ とＧ ₂ を線形的に結合することにより生成される。結
合された勾配パルス形状Ｇは、二つの基本勾配形状から
得られ、これは、ＦＯＶ_O およびＳＬＴＫ_O で示された
磁界とスライス厚さなどの、一般の最小空間変数につい
て定義される。結合された勾配形状は次のように表され
る：

【００２３】

【数６】 ここで、α₁ とα₂ は、α₁ ＋α₂ ＝１を好適に満足す
る二つの正の混合効率である。これらの二つの勾配形状
は、読み取り、位相コード化およびスライス選択のすべ
ての方向に沿った二つの勾配である。基本勾配の波形
は、任意の形状を取ることが出来る。原始勾配形状のそ
れぞれは、最大勾配振幅範囲と最大勾配変化速度を超え
ない。このように、二つの形状が線形的に結合される場
合、結合された形状もまた、最大勾配振幅範囲と最大勾
配変化速度を超えない。図３は、代表的基準勾配形状Ｇ
₁ を示し、図４は、脳脊髄液流量感知化の流動感知化さ
れた、または補償された勾配形状Ｇ₂ を示す。図３は、
二つの形状または波形Ｇの異なって重み付けされた統合
を示す。第一統合された読み取り勾配形状１００は、基
準勾配Ｇ₁ の７５％に、流量感知化勾配Ｇ₂ の２５％に
重み付けされている。第二の統合された形状１０２は、
基準勾配Ｇ₁ の５０％に、流量感知化勾配Ｇ₂ の５０％
に重み付けされている。第三の統合された形状１０４
は、基準勾配Ｇ₁ の２５％に、流量感知化勾配Ｇ₂ の７
５％に重み付けされている。

【００２４】時間Ｇ（ｔ）における勾配パルス形状の一
次モーメントｍ１は、次のように定義される：

【００２５】

【数７】 ここで、γは回転磁気（磁気回転）比で、一般に水素に
ついて４２５７Ｈz ／ガウスであり；Ｇ（ｔ）は勾配強
度（Ｈz ／ｃｍ）であり；およびｔは時間変数（ｓｅ
ｃ）である。モーメントｍ１は、ラジアン／ｃｍ／ｓｅ
ｃである。完全に流動が補償された勾配パルスに関し、
勾配波形の、対応する一次の一時的モーメントは、ゼロ
である（ｍ₁ ＝０）。このような勾配パルスを使用する
シーケンスは、勾配モーメントがゼロである方向の運動
に対し完全に感知化しない。基準勾配一次モーメントｍ
₁ ^ref と感知化された勾配一次モーメントｍ₁ ^senとの
間の一次モーメントの差△は、流量感度または一組のシ
ーケンスの感知化の尺度であり、これは次のように書く
ことが出来る：

【００２６】

【数８】 一組の流量シーケンスのエイリアシング速度（Ｖ_s ）
は、２πラジアンの位相偏倚を発生することに相当する
速度として定義される。すなわち、

【００２７】

【数９】 エイリアシング速度は、空間寸法の磁界（ＦＯＶ）に似
ている。これは、速度寸法の磁界として考えられる。Ｖ
_s より速い速度は、回りを包まれ、流動画像またはマッ
プにおいて遅い速度として見える。結合された勾配波形
Ｇの一次モーメントは次のように表される：

【００２８】

【数１０】 一次モーメントは、勾配強度Ｇと直線的に関係がある。
すべての勾配形状に関し、視界（ＦＯＶ）またはスライ
ス厚さ（ＳＬＴＫ）が変化すると、対応する勾配の一次
モーメントが直線的に変化する。Ｇ₁ とＧ₂ は、流動感
知化勾配と補償された勾配とをそれぞれ示す。流動感度
に関し、その変数が次のように定義される：

【００２９】

【数１１】 ＦＯＶとＳＬＴＫを変化することなく、混合効率の関数
としての全流動感知化は、次の式で与えられる：

【００３０】

【数１２】 ここで、係数α₂ は０と１の間である。流動シーケンス
の速度感度は、画像データ収集中に使用された視界とス
ライス厚さとに依存する。この速度感知化をＦＯＶ／Ｓ
ＬＴＫの変化を受けないようにするために、混合係数α
₁ とα₂ は、次の条件を満足するように選択される：

【００３１】

【数１３】 ここで、空間変数ｆは、最小または基準の視界（ＦＯ
Ｖ）またはスライス厚さ（ＳＬＴＫ）の、選択された視
界（ＦＯＶ）またはスライス厚さ（ＳＬＴＫ）に対する
比である。すなわち、ｆ＝ＦＯＶ_O ／ＦＯＶ（またはＳ
ＬＴＫ_O ／ＳＬＴＫ）＜１であり、ここで、二つの一次
モーメントｍ₁ ^ref ＜ｍ₁ ^sen である。式（１１ａ）と
（１１ｂ）を解くと、二つの混合効率が次のように得ら
れる：

【００３２】

【数１４】 一組の正の結合係数に関し、結合された勾配に関するｍ
₁ の可能な範囲は次の式で与えられる：

【００３３】

【数１５】 ＦＯＶ／スライス厚さ変化と見なされる混合係数として
の一組のシーケンスの全流量感知化は、次の式により与
えられる：

【００３４】

【数１６】 数組の流動シーケンスの対応するエイリアシング速度
（または速度範囲）は次の式で表される：

【００３５】

【数１７】 このような結合された勾配形状の最大振幅と変化速度
は、二つの原始基本勾配形状の最大振幅｜Ｇ｜および変
化速度ｄＧ／ｄｔより小さい：

【００３６】

【数１８】 本発明に適した多数の勾配形状結合の構成がある。この
ような勾配形状結合構成の二つは、全体的勾配形状結合
と部分的勾配形状結合である。全体的勾配形状結合法に
おいて、すべての軸についての全勾配形状が、基準画像
形状と流動感知化形状を結合することにより、生成され
る。流動感度の範囲を拡大するため、すなわち、ＦＯＶ
／ＳＬＴＫと流動感度との間の相互作用を除去するた
め、ソフトウェアの同じフレームワークにおいて、結合
係数と流動感知化、ソフトウェアの同じフレームワーク
において、全勾配形状の結合効率は、僅かに異なって計
算される。全体的勾配形状結合法において、二つの勾配
形状（完全に補償され、感知化される）は、次を満足す
るように設計される： １）それぞれが変化速度と振幅の条件を満足し、すべて
のセグメントが相互にぴったりと整合し； ２）二つの末端の形状（Ｇ₁ 、Ｇ₂ ）の差の勾配形状の
タイミングも、変化速度と振幅の条件を満たし； ３）差の形状が、補償された形状に対し反対側の勾配突
出部を有する。

【００３７】このようにして、速度感知化範囲は、次の
ように拡大される：

【００３８】

【数１９】 ここで、△ｍ₁ ⁰ は必要な流動感度である。 最小視界ＦＯＶ_O 、スライス厚さＳＬＴＫ、および速度
感度Ｖ_O について設計された一組のＰＣＡ／ＦＬＯＷシ
ーケンスに関し、基準と感知化された形状の結合効率
が、ユーザー選択の速度Ｖ（Ｖ＞Ｖ_O ）に関し次のよう
に計算される： １）結合された基準形状は次式で表される：

【００３９】

【数２０】 ２）結合された感知化形状は次式で表される：

【００４０】

【数２１】 ここで、画像視界比ｆ＝ＦＯＶ_O ／ＦＯＶ（またはＳＬ
ＴＫ_O ／ＳＬＴＫ）＜１、および二つの一次モーメント
ｍ₁ ^ref ＜ｍ₁ ^sen 。式（２０ａ）と（２０ｂ）を解く
と、二つの結合効率は次式になる：

【００４１】

【数２２】 ここで、ｆ＝ＦＯＶ_O ／ＦＯＶまたはＳＬＴＫ_O ／ＳＬ
ＴＫ。

【００４２】 部分的勾配形状結合法は、勾配形状結合構成の単純化さ
れた変形である。この部分的法において、全勾配形状の
準領域だけが、結合されるのが必要とされる。勾配形状
の追加の他の制約により、統合された流動シーケンス
は、ＦＯＶおよびスライス厚さの変化の影響を完全に受
けない。全体的結合法と同様に、二つの勾配形状
（Ｇ₁ 、Ｇ₂ ）は、各画像軸に関して使用される。Ｇ₁
は、流動補償された勾配であり、Ｇ₂ は、次の変数を有
する流動感知化双極子勾配である：

【００４３】

【数２３】 原始形状が下記の制約に従って設計される限り、結合さ
れた勾配形状は、旋回速度と振幅の条件を満足するよう
に生成される。補償された勾配形状は、交番極性の三つ
の突出部を有する。双極子勾配形状の二つの突出部は、
対応して、補償された勾配形状の二つの突出部と時間で
整合している。 結合された勾配形状は、これらの二つの勾配パルス形
状、すなわち、最小磁界（ＦＯＶ_O ）について設計され
た完全補償された双極子勾配（Ｇ_compとＧ_bp）、スライ
ス厚さ（ＳＬＴＫ_O ）、および流動感度（Ｖ_O ）から得
られる。結合された勾配形状は次のように表される：

【００４４】

【数２４】 ここで、α₁ とα₂ は、α₁ ＝ｆ＜１、α₂ ＝＜１を満
足する二つの正の混合効率である。これらの二つの勾配
形状は、読み取り、位相コード化、およびスライス選択
の軸のすべての軸にある。このような直線的に結合され
た勾配形状は、容易に示され、原始形状が超えない限
り、許容された最大勾配振幅と最大勾配変化速度とを超
えない。基準の（完全に補償されたｍ₁ ＝０）勾配およ
び感知化された勾配は、流動感度または一対のシーケン
スの感知化の尺度であり、これは次のように書くことが
出来る：

【００４５】

【数２５】 ２πラジアン位相シフトに対する一組の基本流動シーケ
ンスの速度値（Ｖ₀ ）は次のように定義される：

【００４６】

【数２６】 結合された勾配形状の一次モーメントは次式で表され：

【００４７】

【数２７】 かつ一次モーメントは、勾配強度Ｇと直線的に関係があ
る。視界（ＦＯＶ）、スライス厚さ（ＳＬＴＫ）および
流動感度（Ｖ）が変化すると、対応する勾配一次モーメ
ントは、線形で変化する。変化するＦＯＶまたはＳＬＴ
Ｋ有りまたは無しの混合係数の関数としての全流動感知
化は、次式によりあたえられる：

【００４８】

【数２８】 混合係数は次のように選択される：

【００４９】

【数２９】 ここで、

【００５０】

【数３０】 ＦＯＶ／ＳＬＴＫの基準化と速度の基準化との完全分離
も、達成される。この二つの方法は、理論において基本
的に同等である。下に、異なる感度方向（釣り合ってい
ない）の結合係数の表が示されている。これらは、２Ｄ
と３Ｄのシーケンスを両方使用している。

【００５１】 ここで、ｆ＝ＦＯＶ_O ／ＦＯＶまたはＳＬＴＫ₂ ／ＳＬ
ＴＫ 上記方法に代わるより単純な方法において、勾配波形
は、単に、一組の台形、シヌソイド形またはほかの形の
パルスである。これらの分離されたパルスのゼロ交点
は、基準と感知されたシーケンスにおいて同じである。

【００５２】基本波形は、単純なＭＡＳＴ計算に基づい
た自動計算、または進行中のＭＲＩ流動シーケンスの数
組のモーメントの最適化により形成される。結合法は、
全体的および部分的勾配形状、および１、２および３画
像勾配形状、すなわち、読み取り、位相および収集へ適
用される。同じ考えが、拡散重み付けられた収集などの
他の同じようなシーケンスへ適用される。統合された勾
配形状と連続的調整可能な流量による、上記位相感知磁
気共鳴法の一つの利点は、それが、多様な流動パターン
と速度の磁気共鳴データの収集を容易にすることであ
る。他の利点は、それが、ハードウェアの品質向上の必
要もなく、すべての標準ＭＲＩにおいて容易に、簡単に
実行されることである。他の利点は、それが、特に位相
の包み込みおよびエイリアシングを最小にすることによ
り画像品質を改善することである。他の利点は、この方
法が走査時間を低減することである。他の利点は、短縮
されたエコー時間を有するシーケンスを送ることであ
る。さらに他の利点は それが勾配形状を統合すること
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気共鳴画像装置の説明図であ
る。

【図２】代表的勾配エコー画像シーケンスの反復を示
す。

【図３】代表的基準読み取り勾配を示す。

【図４】代表的運動感知された読み取り勾配を示す。

【図５】図３と４の勾配の多様な重み付けられた結合を
示す。

【符号の説明】

１０ 主磁界制御器 １２ 超伝導または抵抗性磁石 １４ 検査領域 ２０ 勾配パルス増幅器 ２２ 全身勾配コイル ２４ ディジタルラジオ周波数送信器 ２６ 全身ラジオ周波数コイル ３０ シーケンス制御器 ３２ 位相コード化勾配制御器 ３４ 初期位相コード化勾配 ３６ 位相が一回りしていない勾配パルス ３８ 励起された磁気共鳴パルス ４０ スライス選択勾配制御器 ４２ スライス勾配 ４４ 読み取り勾配制御器 ４６、４８ 読み取り勾配 Ｇ₁ 基準勾配形状 Ｇ₂ 運動感知化勾配形状 Ｇ 結合された勾配形状

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール エム マーゴシアン アメリカ合衆国 オハイオ州 44107 レ イクウッド ベル アベニュー 1270 (72)発明者 ヤンスン スー アメリカ合衆国 オハイオ州 44092 ウ ィロービー ヒルズ ビショップ パーク ドライヴ 27500−505ダブリュー

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体が一時的に一定の磁界内に配置され
   る磁気共鳴画像法において：磁気共鳴が励起され（３
   ８）、続いて、スライスまたはスラブの勾配（４２）、
   位相コード化勾配（３４）、および読み取り勾配（４
   ６、４８）が生成され、前記勾配の少なくとも一つを動
   的に調節して（５２）、視界とスライス厚さの少なくと
   も一方及び運動感知化の両方を同時に調節することを特
   徴とするする前記方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において；基準勾
   配形状（Ｇ₁ ）を引き出し、かつ運動感知化勾配形状
   （Ｇ₂ ）を引き出し、前記基準信号発生器と運動感知化
   形状が共通の視界とスライス厚さの特性を有し；運動感
   度（７４）を選択し；選択された運動感度に従って基準
   勾配形状と運動感知化形状に重み付けし（６０、６
   ２）、この重み付けされた形状（α、Ｇ₁ 、Ｇ₂ ）を結
   合して（６４）、結合された勾配形状（Ｇ）を形成し；
   および結合された勾配形状を使用して画像シーケンスを
   行う、少なくとも一つの勾配に対する他のステップを含
   んでいることを特徴とする前記方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法におい
   て；視界を選択し（７０）；基準と運動感知化の勾配形
   状に選択された視界と選択された運動感度の両方に従っ
   て重み付けする（６０、６２）ステップを含んでいるこ
   とを特徴とする前記方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１つの請求項に記
   載の方法において：スライス厚さを選択し（７０）；基
   準勾配形状と運動感知化の勾配形状に選択されたスライ
   ス厚さと選択された運動感度とに従って重み付けする
   （６０、６２）ステップを含んでいることを特徴とする
   前記方法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の方法において：基準と
   運動感知化勾配形状が読み取り勾配形状であることを特
   徴とする前記方法。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の方法において：基準勾
   配形状（Ｇ₁ ）に重み付けするステップを有し、基準勾
   配形状が次式に従って重み付けされ（α、Ｇ ₂ ）； 【数１】 さらに、運動感知化勾配形状に重み付けするステップを
   有し（Ｇ₂ ）、運動感知化勾配形状が次式に従って重み
   付けされ（α、Ｇ₂ ）； 【数２】 ここで、Ｍ₁ ^sen が運動感知化勾配形状の一次モーメン
   トであり、ｍ₁ ^c が結合された勾配形状の選択された運
   動感度であり、ｍ₁ ^ref が基準勾配形状の一次モーメン
   トであり、ｆが選択された視界またはスライス厚さの、
   基準勾配形状と運動感知化勾配形状の視界またはスライ
   ス厚さとの比であることを特徴とする前記方法。
7. 【請求項７】 磁気共鳴画像装置において：物体が配置
   される一時的に一定の磁界を生成する手段（１０、１
   ２）と、磁気共鳴を励起し、これに続いて、スライスま
   たはスラブ勾配（４２）、位相コード化勾配（３４）、
   および読み取り勾配（４６、４８）が生成される手段
   （２０、２２、２４、２６）とを含み、視界とスライス
   厚さの少なくとも一方及び運動感知化の両方を同時に調
   節するように、少なくとも一つの勾配を動的に調節する
   回路（５２）を有することを特徴とする前記磁気共鳴画
   像装置。
8. 【請求項８】 磁気共鳴画像装置において：一時的に一
   定の磁界を検査領域（１４）に生成する磁石（１２）
   と、ラジオ周波数信号（５０、５０’）が発生されるよ
   うに励起するため双極子を検査領域に誘起するラジオ周
   波数パルス制御器と送信器（２４）と、少なくともパル
   ス（３４、３６）および磁界勾配パルス（４６、４８）
   を検査領域を横切って直角方向へ生成する勾配磁界コイ
   ルおよび勾配磁界制御器（４０、３２、４４）と、一連
   のデータ線を形成するように各読み取り勾配が逆転した
   後ラジオ周波数磁気共鳴信号を受信し、かつ復調する受
   信器と、再構成された画像表示を格納する画像メモリー
   （８８）とを含んでおり、視界とスライス厚さの少なく
   とも一方及び運動感知化の両方を同時に調節するように
   少なくとも一つの磁界を動的に調節する回路（５２）を
   有することを特徴とする前記磁気共鳴画像装置。
9. 【請求項９】 請求項７または８に記載の磁気共鳴画像
   装置において：さらに、最小視界と最小スライス厚さと
   の少なくとも一方及び最小運動感知化を有する基準勾配
   形状（Ｇ₁ ）を格納する第一メモリー（５４）と；最小
   視界と最小スライス厚さの少なくとも同じ一方を有する
   運動感知化勾配形状（Ｇ₂ ）を格納する第二メモリー
   （５６）と；第一メモリーからの基準勾配形状を第一重
   み付け係数（α₁ ）により調節する第一重み付け係数調
   節回路（６０）と；第二メモリーからの運動感知化勾配
   形状を第二重み付け係数（α₂ ）により調節する第二重
   み付け係数回路（６２）と；第一と第二の重み付け係数
   調節回路からの重み付けされた第一と第二の勾配形状を
   結合する結合回路（６４）とを含んでいることを特徴と
   する前記磁気共鳴画像装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の磁気共鳴画像装置に
    おいて：第一と第二の重み付け係数を選択された運動感
    知化に従って調節する回路（７４、７６、７８）を含ん
    でいることを特徴とする前記磁気共鳴画像装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の磁気共鳴画像装置に
    おいて：第一と第二の重み付け係数回路（６０、６２）
    がさらに、第一と第二の重み付け係数を選択された視界
    と選択されたスライス厚さの少なくとも一方に従って調
    節することを特徴とする前記磁気共鳴画像装置。