JPH11322A - 磁気共鳴映像法（ｍｒｉ）における横方向緩和速度への可逆性寄与分測定方法 - Google Patents
磁気共鳴映像法（ｍｒｉ）における横方向緩和速度への可逆性寄与分測定方法Info
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- JPH11322A JPH11322A JP10100886A JP10088698A JPH11322A JP H11322 A JPH11322 A JP H11322A JP 10100886 A JP10100886 A JP 10100886A JP 10088698 A JP10088698 A JP 10088698A JP H11322 A JPH11322 A JP H11322A
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/50—NMR imaging systems based on the determination of relaxation times, e.g. T1 measurement by IR sequences; T2 measurement by multiple-echo sequences
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）における新たな方
法を提案すること。 【解決手段】 Ｒ2’の小さな値に対する高い感度を維
持しながら、１回の走査において可逆及び不可逆の位相
ずれ速度Ｒ2及びＲ2’を測定する。実効位相ずれ速度の
関係であるＲ2＊＝Ｒ2＋Ｒ2’を用いて、ＮＭＲ測定か
ら、Ｒ2とＲ2’との両方が抽出することができる。
法を提案すること。 【解決手段】 Ｒ2’の小さな値に対する高い感度を維
持しながら、１回の走査において可逆及び不可逆の位相
ずれ速度Ｒ2及びＲ2’を測定する。実効位相ずれ速度の
関係であるＲ2＊＝Ｒ2＋Ｒ2’を用いて、ＮＭＲ測定か
ら、Ｒ2とＲ2’との両方が抽出することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは、磁気共鳴
画像化（ＭＲＩ）及びＭＲ分光学の分野に属し、更に詳
しくは、横方向磁化（transverse magnetization）の可
逆的な位相ずれ（dephasing）に対する速度定数（rate
constant）Ｒ2’を、脈管内のヘモグロビンの酸化状態
の変化や、ブレイン・アイロン（brain iron、脳内の鉄
分）や、海綿質骨（cancellous bone）などから生じる
磁場の不均質から、正確に測定する技術に関する。
画像化（ＭＲＩ）及びＭＲ分光学の分野に属し、更に詳
しくは、横方向磁化（transverse magnetization）の可
逆的な位相ずれ（dephasing）に対する速度定数（rate
constant）Ｒ2’を、脈管内のヘモグロビンの酸化状態
の変化や、ブレイン・アイロン（brain iron、脳内の鉄
分）や、海綿質骨（cancellous bone）などから生じる
磁場の不均質から、正確に測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】実効
（effective）な核磁気共鳴（ＮＭＲ）の横方向緩和速
度（transverse relaxation rate）Ｒ2＊（≡１／Ｔ
2＊）は、通常、２つの別個の寄与分に分解できる。す
なわち、速度定数Ｒ2（≡１／Ｔ2）と共に生じる可逆的
な位相ずれから生じるものと、速度定数Ｒ2’（≡１／
Ｔ2’）と共に生じる可逆的な位相ずれから生じるもの
と、である。Ｒ2’を測定する１つの方法は、同じエコ
ー時間を有する２つのイメージ、すなわち、グラジエン
ト（gradient）エコーを用いて取得するイメージとスピ
ン・エコーを用いて取得するイメージとの２つのイメー
ジを取得することである。すると、Ｒ2’は、定義によ
って、２つのイメージのピクセル対ピクセルの比率から
直接に得ることができる。しかし、このアプローチで
は、２つの別々の走査が不可避的に必要となる。Ｒ2’
を測定するもう１つの別のアプローチとして、これもま
た、２つの別々の走査を必要とするのであるが、２つの
論文、Wismer et al., "Susceptibility-Induced MR Li
ne Broadening: Applications to Brain Iron Mappin
g", J. Comput. Assist. Tomogr., Vol. 12,page 259
(1988)及びMajumdar et al., "In Vivo Relationship B
etween Marrow T2* and Trabecular Bone Density Dete
rmined With a Chemical Shift-Selective Asymmetric
Spin-Echo Sequence", J. Magn. Reson. Imaging, Vol.
2, page 209 (1992)に記載されたものがある。これら
の論文には、エコー・オフセットの方法が記載されてお
り、その方法によると、スピン・エコーにおける位相反
転ＲＦパルスが、信号がｅｘｐ（−２ΔτＲ2’）とし
て変化し得る場合に、増分Δτにおいてオフセットされ
る。
（effective）な核磁気共鳴（ＮＭＲ）の横方向緩和速
度（transverse relaxation rate）Ｒ2＊（≡１／Ｔ
2＊）は、通常、２つの別個の寄与分に分解できる。す
なわち、速度定数Ｒ2（≡１／Ｔ2）と共に生じる可逆的
な位相ずれから生じるものと、速度定数Ｒ2’（≡１／
Ｔ2’）と共に生じる可逆的な位相ずれから生じるもの
と、である。Ｒ2’を測定する１つの方法は、同じエコ
ー時間を有する２つのイメージ、すなわち、グラジエン
ト（gradient）エコーを用いて取得するイメージとスピ
ン・エコーを用いて取得するイメージとの２つのイメー
ジを取得することである。すると、Ｒ2’は、定義によ
って、２つのイメージのピクセル対ピクセルの比率から
直接に得ることができる。しかし、このアプローチで
は、２つの別々の走査が不可避的に必要となる。Ｒ2’
を測定するもう１つの別のアプローチとして、これもま
た、２つの別々の走査を必要とするのであるが、２つの
論文、Wismer et al., "Susceptibility-Induced MR Li
ne Broadening: Applications to Brain Iron Mappin
g", J. Comput. Assist. Tomogr., Vol. 12,page 259
(1988)及びMajumdar et al., "In Vivo Relationship B
etween Marrow T2* and Trabecular Bone Density Dete
rmined With a Chemical Shift-Selective Asymmetric
Spin-Echo Sequence", J. Magn. Reson. Imaging, Vol.
2, page 209 (1992)に記載されたものがある。これら
の論文には、エコー・オフセットの方法が記載されてお
り、その方法によると、スピン・エコーにおける位相反
転ＲＦパルスが、信号がｅｘｐ（−２ΔτＲ2’）とし
て変化し得る場合に、増分Δτにおいてオフセットされ
る。
【０００３】１回の走査によってＲ2’を測定する方法
は、Pelc et al., "A Method For Mapping of T2' and
For Improved T2 Measurements", Proc. Magn. Reson.
Med.,Seventh Annual Meeting San Francisco, Vol. 2,
p. 746 (1988)及び本発明の発明者らによる"Method Fo
r Image-Based Measurement of the Reversible andIrr
eversible Contribution to the Transverse Relaxatio
n Rate", J. Magn. Reson. Ser. B, Vol. 111, pp. 61-
69 (1996)に記載されている。これらの方法では、９０
°−τ−１８０°−τのパルス対の印加の後の信号は２
つの異なる緩和速度定数（第１のτ周期に対するＲ2＊
＝Ｒ2＋Ｒ2’と、第２のτ周期に対するＲ2−＝Ｒ2−Ｒ
2’）を伴って変化するという事実を用いる。不運なこ
とに、この方法では、Ｒ2’がＲ2よりもはるかに小さ
く、Ｒ2＊とＲ2−とがほとんど等しくなる場合には、感
度が非常に限定されてしまう。小さなＲ2’の導出に対
して改善された感度を提供する方法が、望まれる。
は、Pelc et al., "A Method For Mapping of T2' and
For Improved T2 Measurements", Proc. Magn. Reson.
Med.,Seventh Annual Meeting San Francisco, Vol. 2,
p. 746 (1988)及び本発明の発明者らによる"Method Fo
r Image-Based Measurement of the Reversible andIrr
eversible Contribution to the Transverse Relaxatio
n Rate", J. Magn. Reson. Ser. B, Vol. 111, pp. 61-
69 (1996)に記載されている。これらの方法では、９０
°−τ−１８０°−τのパルス対の印加の後の信号は２
つの異なる緩和速度定数（第１のτ周期に対するＲ2＊
＝Ｒ2＋Ｒ2’と、第２のτ周期に対するＲ2−＝Ｒ2−Ｒ
2’）を伴って変化するという事実を用いる。不運なこ
とに、この方法では、Ｒ2’がＲ2よりもはるかに小さ
く、Ｒ2＊とＲ2−とがほとんど等しくなる場合には、感
度が非常に限定されてしまう。小さなＲ2’の導出に対
して改善された感度を提供する方法が、望まれる。
【０００４】Ordidge et al.による論文"Simultaneous
T2 and T2*-Weighted MRI Using aNew Form of Stimula
ted Echo", Proc. Soc. Magn. Reson., Third Annual M
eeting Nice, Vol. 1, p. 670 (1995)に記載されている
ように、Ｔ2及びＴ2＊への依存性は、１回の走査におい
て収集された、修正された形式の誘導エコー（stimulat
ed echoes）で示すことができる。しかし、Ordidge et
al.による論文に記載されている方法は、マルチスライ
スの取得との互換性がなく、誘導エコーの使用に起因し
て、信号対雑音比が悪い。これらの制限のないＴ2及び
Ｔ2＊測定方法が望まれる。
T2 and T2*-Weighted MRI Using aNew Form of Stimula
ted Echo", Proc. Soc. Magn. Reson., Third Annual M
eeting Nice, Vol. 1, p. 670 (1995)に記載されている
ように、Ｔ2及びＴ2＊への依存性は、１回の走査におい
て収集された、修正された形式の誘導エコー（stimulat
ed echoes）で示すことができる。しかし、Ordidge et
al.による論文に記載されている方法は、マルチスライ
スの取得との互換性がなく、誘導エコーの使用に起因し
て、信号対雑音比が悪い。これらの制限のないＴ2及び
Ｔ2＊測定方法が望まれる。
【０００５】特に、シングル・パス及びマルチスライス
・モードにおいて、Ｔ2＊及びＴ2重み付けイメージを発
生することができ、そこから、ＢＯＬＤ（blood's oxyg
enation level dependent、血液の酸素化レベル依存）
ベースの機能的画像化、ブレイン・アイロン濃度の特性
付け、筋肉の組織酸素化の研究、磁化率（susceptibili
ty）エージェントによる灌流（perfusion）などの領域
に適用する場合に、高い感度をもって厳密にＴ2’のイ
メージを計算することができるような方法が望まれる。
・モードにおいて、Ｔ2＊及びＴ2重み付けイメージを発
生することができ、そこから、ＢＯＬＤ（blood's oxyg
enation level dependent、血液の酸素化レベル依存）
ベースの機能的画像化、ブレイン・アイロン濃度の特性
付け、筋肉の組織酸素化の研究、磁化率（susceptibili
ty）エージェントによる灌流（perfusion）などの領域
に適用する場合に、高い感度をもって厳密にＴ2’のイ
メージを計算することができるような方法が望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｒ2’の小さ
な値に対する高い感度を維持しながら、１回の走査にお
いて可逆及び不可逆の位相ずれ速度（dephasing rate
s）Ｒ2及びＲ2’を測定することによって、この技術分
野における上述した必要性に対処する。本発明による方
法では、実効な位相ずれ速度の関係であるＲ2＊＝Ｒ2＋
Ｒ2’を用いて、ＮＭＲ測定から、Ｒ2とＲ2’との両方
が抽出される。本発明は、最初のＲＦパルスの時間τだ
け後に与えられた非１８０°の再合焦（refocusing）パ
ルスの場合には、横方向の磁化は、２つの異なるスピン
構成に分けられるという観察に基づいている。２つのス
ピン構成の一方は、時間τと時間２τとの間には速度定
数Ｒ2−Ｒ2’で変化し、時間２τにおいてスピン・エコ
ーを形成し、その後に、速度定数Ｒ2＋Ｒ2’で減衰す
る。他方のスピン構成は、あたかも再合焦パルスが印加
されなかったかのように、速度定数Ｒ2＋Ｒ2’で変化す
る。これら２つのスピン構成は、再合焦パルスの亘って
印加されるグラジエントの対に対して異なる応答を有
し、従って、スピン構成は、グラジエントの配列をうま
く選択することによって、別々に測定することができ
る。
な値に対する高い感度を維持しながら、１回の走査にお
いて可逆及び不可逆の位相ずれ速度（dephasing rate
s）Ｒ2及びＲ2’を測定することによって、この技術分
野における上述した必要性に対処する。本発明による方
法では、実効な位相ずれ速度の関係であるＲ2＊＝Ｒ2＋
Ｒ2’を用いて、ＮＭＲ測定から、Ｒ2とＲ2’との両方
が抽出される。本発明は、最初のＲＦパルスの時間τだ
け後に与えられた非１８０°の再合焦（refocusing）パ
ルスの場合には、横方向の磁化は、２つの異なるスピン
構成に分けられるという観察に基づいている。２つのス
ピン構成の一方は、時間τと時間２τとの間には速度定
数Ｒ2−Ｒ2’で変化し、時間２τにおいてスピン・エコ
ーを形成し、その後に、速度定数Ｒ2＋Ｒ2’で減衰す
る。他方のスピン構成は、あたかも再合焦パルスが印加
されなかったかのように、速度定数Ｒ2＋Ｒ2’で変化す
る。これら２つのスピン構成は、再合焦パルスの亘って
印加されるグラジエントの対に対して異なる応答を有
し、従って、スピン構成は、グラジエントの配列をうま
く選択することによって、別々に測定することができ
る。
【０００７】本発明の好適実施例によると、αパルスと
磁場グラジエントとが、最初に、サンプルに与えられ
る。歳差（precession）周波数ωは局所的な磁場に依存
するので、磁場グラジエントは、スピンの位相をずら
す。次に、磁場グラジエントは反転され、グラジエント
・エコーが生じる。グラジエントが時間Δの間与えられ
る場合には、グラジエント・エコーの振幅は、当初の信
号のｅｘｐ（−Ｒ2＊Δ）に減衰する。次に、βパルス
と磁場グラジエントとが、時間τにおいて与えられる。
先の場合のように、βパルスが、スピン構成の一方に再
度位相を与え（rephase）、時間２τにおいて、振幅ｅ
ｘｐ（−２Ｒ2τ）のスピン・エコーを生じる。望むよ
うに磁場グラジエント特性を選択することによって、他
方のスピン構成は、別個にリコールされてグラジエント
・エコーを形成し、Ｒ2及びＲ2’の両方の決定を可能に
する。特に、βパルスと共に磁場グラジエントを印加す
ることによって、時間２τ＋Δにおいて、振幅ｅｘｐ
（−Ｒ2＊（２τ＋Δ））を有するグラジエント・エコ
ーが生じる。結果として生じるエコー信号の適切な比と
積とを形成することによって、Ｒ2とＲ2’とが、独立し
て測定される。
磁場グラジエントとが、最初に、サンプルに与えられ
る。歳差（precession）周波数ωは局所的な磁場に依存
するので、磁場グラジエントは、スピンの位相をずら
す。次に、磁場グラジエントは反転され、グラジエント
・エコーが生じる。グラジエントが時間Δの間与えられ
る場合には、グラジエント・エコーの振幅は、当初の信
号のｅｘｐ（−Ｒ2＊Δ）に減衰する。次に、βパルス
と磁場グラジエントとが、時間τにおいて与えられる。
先の場合のように、βパルスが、スピン構成の一方に再
度位相を与え（rephase）、時間２τにおいて、振幅ｅ
ｘｐ（−２Ｒ2τ）のスピン・エコーを生じる。望むよ
うに磁場グラジエント特性を選択することによって、他
方のスピン構成は、別個にリコールされてグラジエント
・エコーを形成し、Ｒ2及びＲ2’の両方の決定を可能に
する。特に、βパルスと共に磁場グラジエントを印加す
ることによって、時間２τ＋Δにおいて、振幅ｅｘｐ
（−Ｒ2＊（２τ＋Δ））を有するグラジエント・エコ
ーが生じる。結果として生じるエコー信号の適切な比と
積とを形成することによって、Ｒ2とＲ2’とが、独立し
て測定される。
【０００８】
【発明の実施の態様】以下では、本発明の好適実施例に
従って、Ｔ2’及び／又はＲ2’を１回の走査において測
定する方法を、図１ないし図５を参照して説明する。当
業者には明らかなことであろうが、添付の図面を参照し
てここで行う説明は、単に例示的なものであり、いかな
る意味においても、発明の範囲を限定する意図はない。
発明の技術的範囲に関することは、冒頭の特許請求の範
囲の記載によって決定されるものである。
従って、Ｔ2’及び／又はＲ2’を１回の走査において測
定する方法を、図１ないし図５を参照して説明する。当
業者には明らかなことであろうが、添付の図面を参照し
てここで行う説明は、単に例示的なものであり、いかな
る意味においても、発明の範囲を限定する意図はない。
発明の技術的範囲に関することは、冒頭の特許請求の範
囲の記載によって決定されるものである。
【０００９】図１は、本発明による方法に従って可逆及
び不可逆の横方向緩和速度Ｒ2及びＲ2’をそれぞれ測定
するようにプログラムすることができる、従来型の磁気
共鳴画像化装置のブロック図である。図示されているよ
うに、この磁気共鳴画像化装置は、サンプル又は患者の
周囲に磁場を生じさせる磁石１０と、グラジエント・コ
イル１２と、ＲＦコイル１４と、送信機１６と、ＲＦ電
力増幅器１８と、患者の身体又はサンプルの選択された
スライスに印加するためのパルス・シーケンスを発生す
るグラジエント増幅器２０と、を備えている。結果的に
生じるＭＲ信号は、信号受信機２２によって受信され、
デジタイザによってデジタル化されてコンピュータ２６
に与えられ、本発明の方法に従って、処理される。次
に、処理された信号は、ディスプレイ動作インターフェ
ース２８と、走査動作インターフェース３０と、及び／
又はイメージ表示ターミナル（端末）３２と、を介し
て、ディスプレイ装置上に表示される。望むのであれ
ば、カメラ３４と、データ・メモリ３６とを備えること
も可能である。
び不可逆の横方向緩和速度Ｒ2及びＲ2’をそれぞれ測定
するようにプログラムすることができる、従来型の磁気
共鳴画像化装置のブロック図である。図示されているよ
うに、この磁気共鳴画像化装置は、サンプル又は患者の
周囲に磁場を生じさせる磁石１０と、グラジエント・コ
イル１２と、ＲＦコイル１４と、送信機１６と、ＲＦ電
力増幅器１８と、患者の身体又はサンプルの選択された
スライスに印加するためのパルス・シーケンスを発生す
るグラジエント増幅器２０と、を備えている。結果的に
生じるＭＲ信号は、信号受信機２２によって受信され、
デジタイザによってデジタル化されてコンピュータ２６
に与えられ、本発明の方法に従って、処理される。次
に、処理された信号は、ディスプレイ動作インターフェ
ース２８と、走査動作インターフェース３０と、及び／
又はイメージ表示ターミナル（端末）３２と、を介し
て、ディスプレイ装置上に表示される。望むのであれ
ば、カメラ３４と、データ・メモリ３６とを備えること
も可能である。
【００１０】当業者であれば理解することであるが、図
１におけるそれぞれの構成要素は、SR-230ハイパワー・
グラジエントを備えたSigna(TM)1.5Tの全身スキャナな
どの市販のＭＲ画像化装置における標準的な装置であ
る。しかし、後により詳細に説明するのであるが、この
ような装置におけるコンピュータ２６は、グラジエント
・パルスを分解しＲ2及びＲ2’に異なる影響を与えＲ2
及びＲ2’を独立に測定することを可能にする特別のパ
ルス・シーケンスを発生するようにプログラムされてい
る。後に定義する特性を有するパルス・シーケンスを発
生させるためのソフトウェア技術は、当業者には広く知
られているので、そのようなパルス発生技術に関して
は、これ以上の説明は行わないことにする。
１におけるそれぞれの構成要素は、SR-230ハイパワー・
グラジエントを備えたSigna(TM)1.5Tの全身スキャナな
どの市販のＭＲ画像化装置における標準的な装置であ
る。しかし、後により詳細に説明するのであるが、この
ような装置におけるコンピュータ２６は、グラジエント
・パルスを分解しＲ2及びＲ2’に異なる影響を与えＲ2
及びＲ2’を独立に測定することを可能にする特別のパ
ルス・シーケンスを発生するようにプログラムされてい
る。後に定義する特性を有するパルス・シーケンスを発
生させるためのソフトウェア技術は、当業者には広く知
られているので、そのようなパルス発生技術に関して
は、これ以上の説明は行わないことにする。
【００１１】当業者であれば知っているように、局所的
な磁場の非均質性は、実効的な横方向緩和時間Ｔ2＊の
測定から推定することができる。Ｔ2＊は、磁場ΔＢに
おける拡がりとの間に、Ｔ2＊＝１／Ｔ2＋γΔＢの関係
を有する。ここで、γは、磁気回転比を表し、１／Ｔ2
は、内在的な横方向磁化速度を表し、γΔＢは、サンプ
ルを横断する磁場の拡がりによって生じる実効横方向緩
和速度への寄与分である。ΔＢによって生じるスピン位
相ずれは位相反転ＲＦパルス（スピン・エコー）によっ
て反転可能であるから、その効果は、スピン・エコーに
おいては、知覚不可能である。
な磁場の非均質性は、実効的な横方向緩和時間Ｔ2＊の
測定から推定することができる。Ｔ2＊は、磁場ΔＢに
おける拡がりとの間に、Ｔ2＊＝１／Ｔ2＋γΔＢの関係
を有する。ここで、γは、磁気回転比を表し、１／Ｔ2
は、内在的な横方向磁化速度を表し、γΔＢは、サンプ
ルを横断する磁場の拡がりによって生じる実効横方向緩
和速度への寄与分である。ΔＢによって生じるスピン位
相ずれは位相反転ＲＦパルス（スピン・エコー）によっ
て反転可能であるから、その効果は、スピン・エコーに
おいては、知覚不可能である。
【００１２】時間間隔τによって隔てられた２つのＲＦ
パルスの効果を考える場合には、第１のＲＦパルスα
（典型的には、９０°に、ｘ軸に沿って設定されてい
る）は、便宜的に、横方向の磁化Ｍτ（０）＝１を発生
するものと仮定される。フリップ角度β＝１８０°であ
る第２のＲＦパルスは、当業者には広く知られているよ
うに、時間ｔ−２τにおいて、大きさがｅｘｐ（−２Ｒ
2τ）のスピン・エコーを生じる。しかし、１８０°と
は異なるフリップ角度βが選択される場合には、ＲＦ励
起パルスによって生じる横方向磁化は、時間τにおいて
２つの異なる構成に分けられるように示すことができ、
条件τ＜ｔ＜２τ及びｔ＞２τに対する時間依存性は、
次の数式１及び数式２によって、それぞれ与えられる。
パルスの効果を考える場合には、第１のＲＦパルスα
（典型的には、９０°に、ｘ軸に沿って設定されてい
る）は、便宜的に、横方向の磁化Ｍτ（０）＝１を発生
するものと仮定される。フリップ角度β＝１８０°であ
る第２のＲＦパルスは、当業者には広く知られているよ
うに、時間ｔ−２τにおいて、大きさがｅｘｐ（−２Ｒ
2τ）のスピン・エコーを生じる。しかし、１８０°と
は異なるフリップ角度βが選択される場合には、ＲＦ励
起パルスによって生じる横方向磁化は、時間τにおいて
２つの異なる構成に分けられるように示すことができ、
条件τ＜ｔ＜２τ及びｔ＞２τに対する時間依存性は、
次の数式１及び数式２によって、それぞれ与えられる。
【００１３】
【数１】
【数２】 本発明の発明者らによる上述の論文に記載されているよ
うに、数式１及び数式２の第１項は、同じ速度定数Ｒ2
＊と相対ウェイト（１＋ｃｏｓβ）／２とを有する常に
減衰する構成を表す。数式１及び数式２の第１項は、
は、図２の＃３として図解されている。図２は、αパル
ス（必ずというわけはないが、典型的には、９０°であ
り、ｘ軸に沿っている）によって生じる横方向磁化信号
の変化を、時間の関数として、図解している。他方で、
第２の項（相対ウェイト（１−ｃｏｓβ）／２を有す
る）に対する指数のＲ2’部分は、ｔ＝２τにおいて符
号が変わり、（１／２）（１−ｃｏｓβ）ｅｘｐ（−２
Ｒ2τ）の振幅を有するエコーとなる。数式１及び数式
２の第２項は、図２では、＃２として図解されている
が、＃２は、ｔ＝２τにおいて不連続である。αを与え
た後での減衰信号は、図２において＃１として図解され
ている。
うに、数式１及び数式２の第１項は、同じ速度定数Ｒ2
＊と相対ウェイト（１＋ｃｏｓβ）／２とを有する常に
減衰する構成を表す。数式１及び数式２の第１項は、
は、図２の＃３として図解されている。図２は、αパル
ス（必ずというわけはないが、典型的には、９０°であ
り、ｘ軸に沿っている）によって生じる横方向磁化信号
の変化を、時間の関数として、図解している。他方で、
第２の項（相対ウェイト（１−ｃｏｓβ）／２を有す
る）に対する指数のＲ2’部分は、ｔ＝２τにおいて符
号が変わり、（１／２）（１−ｃｏｓβ）ｅｘｐ（−２
Ｒ2τ）の振幅を有するエコーとなる。数式１及び数式
２の第２項は、図２では、＃２として図解されている
が、＃２は、ｔ＝２τにおいて不連続である。αを与え
た後での減衰信号は、図２において＃１として図解され
ている。
【００１４】本発明の発明者らが上述の論文で説明して
いるように、βパルスの両側に対してグラジエントを印
加すると、横方向磁化の２つの構成Ｔ2及びＴ2’に対し
て異なる効果を生じる。βパルスの極性が等しくゼロ番
目のモーメント（時間積分が消滅する時間に依存するグ
ラジエントＧ（ｔ）として定義される）が等しい１対の
グラジエントが第２の構成の位相に影響しない間は、こ
のグラジエント対は、第１の構成の位相ずれを生じさせ
ない。同様にして、ゼロ番目のモーメントが等しいが極
性が逆である１対のグラジエントを印加すると、第１の
構成の位相を変化させずに、第２の位相を位相ずれさせ
る。結果的には、２つの構成を選択的にリコールするグ
ラジエントの賢明な配列を見つけることができ、これ
が、異なる時定数Ｔ2及びＴ2＊と共に変化する。
いるように、βパルスの両側に対してグラジエントを印
加すると、横方向磁化の２つの構成Ｔ2及びＴ2’に対し
て異なる効果を生じる。βパルスの極性が等しくゼロ番
目のモーメント（時間積分が消滅する時間に依存するグ
ラジエントＧ（ｔ）として定義される）が等しい１対の
グラジエントが第２の構成の位相に影響しない間は、こ
のグラジエント対は、第１の構成の位相ずれを生じさせ
ない。同様にして、ゼロ番目のモーメントが等しいが極
性が逆である１対のグラジエントを印加すると、第１の
構成の位相を変化させずに、第２の位相を位相ずれさせ
る。結果的には、２つの構成を選択的にリコールするグ
ラジエントの賢明な配列を見つけることができ、これ
が、異なる時定数Ｔ2及びＴ2＊と共に変化する。
【００１５】次に、横方向磁化（transverse magnetiza
tion）が、図３（ａ）に示されている回転座標系におけ
るｘ軸の周囲に印加されたフリップ角度αのＲＦパルス
によって生じたと仮定する。不均質な磁場に露出された
後で、磁化を生じさせるスピンは、あるものは遅くある
ものは速く、異なる速度で歳差運動する。ある時間τで
は、それらの位相は、図３（ｂ）に示されるように、拡
がっている。ｙ軸の周囲に印加されたＲＦパルスは、成
分１及び５には影響せず、これらの成分は、ＲＦパルス
が印加されなかったかのように、回転（変化）する。対
照的に、成分２、４、６、８は、βパルスに影響され、
ｘｙ平面の外へ回転し、結果的には、図３（ｃ）にβ＝
９０°の場合が示されているように、ｘｙ射影を生じ
る。時間ｔ＝２τでは、様々な成分が同相で更に変化
し、図３（ｄ）に示されているエコーに至る。本発明に
従って、位相反転ＲＦパルスによって影響された構成
と、位相反転ＲＦパルスに影響されなかった構成とが、
検出される。
tion）が、図３（ａ）に示されている回転座標系におけ
るｘ軸の周囲に印加されたフリップ角度αのＲＦパルス
によって生じたと仮定する。不均質な磁場に露出された
後で、磁化を生じさせるスピンは、あるものは遅くある
ものは速く、異なる速度で歳差運動する。ある時間τで
は、それらの位相は、図３（ｂ）に示されるように、拡
がっている。ｙ軸の周囲に印加されたＲＦパルスは、成
分１及び５には影響せず、これらの成分は、ＲＦパルス
が印加されなかったかのように、回転（変化）する。対
照的に、成分２、４、６、８は、βパルスに影響され、
ｘｙ平面の外へ回転し、結果的には、図３（ｃ）にβ＝
９０°の場合が示されているように、ｘｙ射影を生じ
る。時間ｔ＝２τでは、様々な成分が同相で更に変化
し、図３（ｄ）に示されているエコーに至る。本発明に
従って、位相反転ＲＦパルスによって影響された構成
と、位相反転ＲＦパルスに影響されなかった構成とが、
検出される。
【００１６】磁場グラジエントに露出されたときにスピ
ンによって取得される位相φは、次の数式３によって、
表される。
ンによって取得される位相φは、次の数式３によって、
表される。
【００１７】
【数３】 ただし、ここで、γは、磁気回転比であり、Ｇ（ｔ）
は、不均衡な時間依存性の磁場グラジエントである（図
３（ｅ）を参照）。数式３は、位相がグラジエント・時
間曲線の下側の面積に比例することを意味している。し
かし、エコーの観測には、グラジエントの均衡がとれて
いること、すなわち、すべての位相積分の和が図３
（ｆ）に示されているように、消滅しなければならない
ことが要求される。更に、広く知られているように、Ｒ
Ｆパルスは、位相の符号を反転させる性質を有してい
る。従って、極性が等しく、ＲＦパルスによって分離さ
れている２つのグラジエントは、結果として、図３
（ｇ）が示しているように、ゼロ位相を生じさせる。次
に説明するように、これらの特性は、グラジエントを配
列して、異なる緩和定数を有する２つの異なるスピン構
成を選択的にリコールするのに用いることができる。
は、不均衡な時間依存性の磁場グラジエントである（図
３（ｅ）を参照）。数式３は、位相がグラジエント・時
間曲線の下側の面積に比例することを意味している。し
かし、エコーの観測には、グラジエントの均衡がとれて
いること、すなわち、すべての位相積分の和が図３
（ｆ）に示されているように、消滅しなければならない
ことが要求される。更に、広く知られているように、Ｒ
Ｆパルスは、位相の符号を反転させる性質を有してい
る。従って、極性が等しく、ＲＦパルスによって分離さ
れている２つのグラジエントは、結果として、図３
（ｇ）が示しているように、ゼロ位相を生じさせる。次
に説明するように、これらの特性は、グラジエントを配
列して、異なる緩和定数を有する２つの異なるスピン構
成を選択的にリコールするのに用いることができる。
【００１８】図４には、本発明による方法に従って、Ｒ
2’を選択的に測定するために印加するＲＦ及びグラジ
エント・パルス・シーケンスの実施例が図解されてい
る。図４（ａ）は、時間τだけ離れているα及びβＲＦ
パルスを示しており、図４（ｂ）は、グラジエント・ス
ライス選択パルスとグラジエント・パルスｇｚｒｆ２及
びｇｚ１を示している。ここで、ｇｚｒｆ２及びｇｚ１
は、同じ面積が、連続的にスピン構成の位相ずれを生じ
させる全体的な均衡したグラジエントを提供するように
選択される。図４（ｃ）は、オプショナルな位相エンコ
ード・グラジエントを図解しており、図４（ｄ）は、第
１の実施例において結果的に生じる信号を図解してい
る。
2’を選択的に測定するために印加するＲＦ及びグラジ
エント・パルス・シーケンスの実施例が図解されてい
る。図４（ａ）は、時間τだけ離れているα及びβＲＦ
パルスを示しており、図４（ｂ）は、グラジエント・ス
ライス選択パルスとグラジエント・パルスｇｚｒｆ２及
びｇｚ１を示している。ここで、ｇｚｒｆ２及びｇｚ１
は、同じ面積が、連続的にスピン構成の位相ずれを生じ
させる全体的な均衡したグラジエントを提供するように
選択される。図４（ｃ）は、オプショナルな位相エンコ
ード・グラジエントを図解しており、図４（ｄ）は、第
１の実施例において結果的に生じる信号を図解してい
る。
【００１９】図４（ｄ）では、エコー＃１及び＃２は従
来型のグラジエント・エコーであり、これらは、ｔ＝Δ
及び２Δにおいて形成され、従って、ｅｘｐ（−Ｒ2＊
Δ）及びｅｘｐ（−２Ｒ2＊Δ）の振幅を有している。
他方で、ｔ＝２τにおけるエコー＃３は、数式１及び数
式２の第２の項に対応するＲＦエコーであり、（１／
２）（１−ｃｏｓβ）ｅｘｐ（−２Ｒ2τ）の振幅を有
している。エコー＃４は、連続的に減衰する構成（数式
１及び数式２の第１の項）から形成されるが、これは、
ｔ＝２τ＋Δにおいて、（１／２）（１＋ｃｏｓβ）ｅ
ｘｐ（−Ｒ2＊（２τ＋Δ））の振幅を有する。２つの
異なるスピン構成の間での干渉は回避されるが、それ
は、βパルスの側面に位置するグラジエントｇｘ１ｌ及
びｇｘ１ｒとｇｚｒｆ２の第１及び第２の半分（前半及
び後半）とによって異なる影響を受けるからである。更
に、ｘ及びｚ軸上のグラジエントは、次の数式４のよう
に、エコー＃４を形成する信号に対して、ｔ＝２τ＋Δ
においてゼロであるゼロ番目のモーメントを有する。
来型のグラジエント・エコーであり、これらは、ｔ＝Δ
及び２Δにおいて形成され、従って、ｅｘｐ（−Ｒ2＊
Δ）及びｅｘｐ（−２Ｒ2＊Δ）の振幅を有している。
他方で、ｔ＝２τにおけるエコー＃３は、数式１及び数
式２の第２の項に対応するＲＦエコーであり、（１／
２）（１−ｃｏｓβ）ｅｘｐ（−２Ｒ2τ）の振幅を有
している。エコー＃４は、連続的に減衰する構成（数式
１及び数式２の第１の項）から形成されるが、これは、
ｔ＝２τ＋Δにおいて、（１／２）（１＋ｃｏｓβ）ｅ
ｘｐ（−Ｒ2＊（２τ＋Δ））の振幅を有する。２つの
異なるスピン構成の間での干渉は回避されるが、それ
は、βパルスの側面に位置するグラジエントｇｘ１ｌ及
びｇｘ１ｒとｇｚｒｆ２の第１及び第２の半分（前半及
び後半）とによって異なる影響を受けるからである。更
に、ｘ及びｚ軸上のグラジエントは、次の数式４のよう
に、エコー＃４を形成する信号に対して、ｔ＝２τ＋Δ
においてゼロであるゼロ番目のモーメントを有する。
【００２０】
【数４】 ただし、グラジエントは、エコー＃３を形成する信号に
対しては、時間ｔ＝２τで均衡している。βパルスによ
って生じる横方向磁化は、グラジエントｇｘ１ｒとｇｚ
ｒｆ２の後半とによって、除去される。必要であれば、
付加的なグラジエント・クラッシャ（gradient crusher
s）をｚ軸（図４には示されていない）上に与えること
ができ、又は、Ma et al., "Fast 3D Large-Angle Spin
-Echo Imaging (3D FLASE)", Magn. Reson. In Medicin
e, Vol. 35, pp. 903-910 (1996)に記載されている方法
を用いて、β位相の位相変更によってこれを行うことも
できる。これは、この信号が位相エンコードされていな
いからである。
対しては、時間ｔ＝２τで均衡している。βパルスによ
って生じる横方向磁化は、グラジエントｇｘ１ｒとｇｚ
ｒｆ２の後半とによって、除去される。必要であれば、
付加的なグラジエント・クラッシャ（gradient crusher
s）をｚ軸（図４には示されていない）上に与えること
ができ、又は、Ma et al., "Fast 3D Large-Angle Spin
-Echo Imaging (3D FLASE)", Magn. Reson. In Medicin
e, Vol. 35, pp. 903-910 (1996)に記載されている方法
を用いて、β位相の位相変更によってこれを行うことも
できる。これは、この信号が位相エンコードされていな
いからである。
【００２１】また、図４（ｅ）に図解されている別のパ
ルス実施例では、グラジエントｇｘ１ｌ及びｇｘ１ｒ
を、エコー＃３を生じさせる負のリードアウト・グラジ
エントを印加するために、除去することができる。この
場合には、ｇｚ１は、エコー＃４に対するスライス選択
グラジエントｇｚｒｆ２（及び、存在する場合には、ｚ
クラッシャ）をキャンセルし、エコー＃３を形成する信
号がエコー＃４を破壊することを防止するために、依然
として必要である。その理由は、ｘ軸上のグラジエント
は、両方のエコー時間における両方の構成に対するゼロ
・モーメントを有するからである。
ルス実施例では、グラジエントｇｘ１ｌ及びｇｘ１ｒ
を、エコー＃３を生じさせる負のリードアウト・グラジ
エントを印加するために、除去することができる。この
場合には、ｇｚ１は、エコー＃４に対するスライス選択
グラジエントｇｚｒｆ２（及び、存在する場合には、ｚ
クラッシャ）をキャンセルし、エコー＃３を形成する信
号がエコー＃４を破壊することを防止するために、依然
として必要である。その理由は、ｘ軸上のグラジエント
は、両方のエコー時間における両方の構成に対するゼロ
・モーメントを有するからである。
【００２２】当業者であれば理解することであるが、Ｒ
2’重み付けされたイメージを形成するのに必要なエコ
ーは３つだけであるので、エコー＃２は厳密には必要で
はない。しかし、次に説明するように、Ｒ2’を計算す
るには、エコー＃２がある方が望ましい。
2’重み付けされたイメージを形成するのに必要なエコ
ーは３つだけであるので、エコー＃２は厳密には必要で
はない。しかし、次に説明するように、Ｒ2’を計算す
るには、エコー＃２がある方が望ましい。
【００２３】数式１及び数式２から、エコー＃３
（Ｓ3）及びエコー＃４（Ｓ4）からの２つの大きさ（ma
gnitude）イメージのピクセルごとの比率は、次の数式
５によって表現される。
（Ｓ3）及びエコー＃４（Ｓ4）からの２つの大きさ（ma
gnitude）イメージのピクセルごとの比率は、次の数式
５によって表現される。
【００２４】
【数５】 数式５にエコー＃１（Ｓ1）からの大きさイメージをピ
クセルごとに乗算することによって、数式５におけるＲ
2＊Δへの従属を除去することができる。条件Ｒ2＊Δ＜
＜２Ｒ2’τは、Δ＜＜２τであれば成立し、後者はリ
ードアウト・タイミングを適切に選択すれば得られるか
ら、較正の訂正は、必要ではない。いずれにしても、当
業者であれば、数式５（又は、Ｓ1を乗算することによ
ってＲ2’Δの項を訂正した後に）が非常に感度のよい
Ｒ2’（又は、Ｔ2’）重み付けされたイメージを与える
ことを理解するはずである。これは、ＳＮＲが許せば、
２τを任意に長くすることができるからである。
クセルごとに乗算することによって、数式５におけるＲ
2＊Δへの従属を除去することができる。条件Ｒ2＊Δ＜
＜２Ｒ2’τは、Δ＜＜２τであれば成立し、後者はリ
ードアウト・タイミングを適切に選択すれば得られるか
ら、較正の訂正は、必要ではない。いずれにしても、当
業者であれば、数式５（又は、Ｓ1を乗算することによ
ってＲ2’Δの項を訂正した後に）が非常に感度のよい
Ｒ2’（又は、Ｔ2’）重み付けされたイメージを与える
ことを理解するはずである。これは、ＳＮＲが許せば、
２τを任意に長くすることができるからである。
【００２５】実効信号時間変化ｆ＊（ｔ）が不可逆的な
減衰ファクタｆ（ｔ）とその可逆的な対応物ｆ’（ｔ）
との積によって特徴付けられるのであれば、次の数式６
が成立することに注意すべきである。
減衰ファクタｆ（ｔ）とその可逆的な対応物ｆ’（ｔ）
との積によって特徴付けられるのであれば、次の数式６
が成立することに注意すべきである。
【００２６】
【数６】 ただし、ｔ＝２τからｔ＝２τ＋ΔまでのΔ間隔の間の
余分な減衰をエコー＃４に対して無視できることが必要
である。不可逆的な位相ずれは指数的なプロセスによっ
て特徴付けられるとは限らないので、このことは重要で
ある。
余分な減衰をエコー＃４に対して無視できることが必要
である。不可逆的な位相ずれは指数的なプロセスによっ
て特徴付けられるとは限らないので、このことは重要で
ある。
【００２７】また、当業者であれば理解することである
が、エコー＃３及びエコー＃４からのイメージに対する
相対強度（relative intensity）は、エコー＃４が後に
リコールされエコー＃３の場合のＲ2とは別のＲ2’によ
って重み付けがなされる場合でも、フリップ角度βをチ
ューニングすることによって、任意に調節できる。
が、エコー＃３及びエコー＃４からのイメージに対する
相対強度（relative intensity）は、エコー＃４が後に
リコールされエコー＃３の場合のＲ2とは別のＲ2’によ
って重み付けがなされる場合でも、フリップ角度βをチ
ューニングすることによって、任意に調節できる。
【００２８】図４（ｄ）のパルス・シーケンスは、既に
図１との関係で説明したように、SR-230ハイパワー・グ
ラジエント（１５０μｓの上昇時間、２３ｍＴ／ｍの最
大振幅）を有するSigna(TM)1.5T全身スキャナ上に実現
された。パルス・シーケンスは、模型を用いて、及び、
正常なボランティアの脳に関して評価がなされた。
Ｒ2’マップが、４つのエコーＳ1〜Ｓ4から、次の数式
７に示すように発生された。
図１との関係で説明したように、SR-230ハイパワー・グ
ラジエント（１５０μｓの上昇時間、２３ｍＴ／ｍの最
大振幅）を有するSigna(TM)1.5T全身スキャナ上に実現
された。パルス・シーケンスは、模型を用いて、及び、
正常なボランティアの脳に関して評価がなされた。
Ｒ2’マップが、４つのエコーＳ1〜Ｓ4から、次の数式
７に示すように発生された。
【００２９】
【数７】 長いＴ2（α＝β＝９０゜、２τ＝１５０ｍｓ、Δ＝１
０ｍｓ）を用いて模型から得られたイメージによって、
エコー＃３及びエコー＃４の異なる性質が明らかになっ
た。エコー＃１及びエコー＃２は、それらの比較的短い
エコー時間に起因して、本質的にねじれのない（undist
orted）グラジエント・エコー・イメージを生じさせ
る。エコー＃３からのイメージは、ねじれがなく、スピ
ン・エコー型であるのに対して、エコー＃４〜のイメー
ジは、ＴＥ＝１６０ｍｓに対するＴ2＊がかなり大きい
ことの証拠を与えている。後者の２つのエコーの異なる
性質は、フリップ角度βを０に設定することによって
（この場合には、エコー＃４だけが現れる）、更に確か
められる。対照的に、フリップ角度βが１８０゜に設定
されると、エコー＃３だけが存在する。
０ｍｓ）を用いて模型から得られたイメージによって、
エコー＃３及びエコー＃４の異なる性質が明らかになっ
た。エコー＃１及びエコー＃２は、それらの比較的短い
エコー時間に起因して、本質的にねじれのない（undist
orted）グラジエント・エコー・イメージを生じさせ
る。エコー＃３からのイメージは、ねじれがなく、スピ
ン・エコー型であるのに対して、エコー＃４〜のイメー
ジは、ＴＥ＝１６０ｍｓに対するＴ2＊がかなり大きい
ことの証拠を与えている。後者の２つのエコーの異なる
性質は、フリップ角度βを０に設定することによって
（この場合には、エコー＃４だけが現れる）、更に確か
められる。対照的に、フリップ角度βが１８０゜に設定
されると、エコー＃３だけが存在する。
【００３０】図５は、本発明に従ってブレイン・アイロ
ンをマッピングする方法の生体への応用を図解してい
る。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、図４
（ｄ）におけるエコー＃３及びエコー＃４に対応するイ
メージである。図５（ａ）のイメージは、Ｔ2重み付け
され、図５（ｂ）のイメージは、同様のエコー時間を用
いてＴ2＊重み付けされている。図５（ｃ）は、数式７
に従って計算されたＲ2’イメージを示している。特
に、淡蒼球（globus pallidus）の後／主要側の左側に
おけるブレイン・アイロンの集中が、イメージの強調
（エンハンスメント）として明らかになっている（図５
（ｃ）における矢印）。もちろん、肝臓などのそれ以外
の臓器における鉄分の濃度も、本発明の方法を用いて同
様に測定することができる。
ンをマッピングする方法の生体への応用を図解してい
る。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、図４
（ｄ）におけるエコー＃３及びエコー＃４に対応するイ
メージである。図５（ａ）のイメージは、Ｔ2重み付け
され、図５（ｂ）のイメージは、同様のエコー時間を用
いてＴ2＊重み付けされている。図５（ｃ）は、数式７
に従って計算されたＲ2’イメージを示している。特
に、淡蒼球（globus pallidus）の後／主要側の左側に
おけるブレイン・アイロンの集中が、イメージの強調
（エンハンスメント）として明らかになっている（図５
（ｃ）における矢印）。もちろん、肝臓などのそれ以外
の臓器における鉄分の濃度も、本発明の方法を用いて同
様に測定することができる。
【００３１】本発明によるパルス・シーケンスは、従っ
て、次のことを示すことになる。すなわち、２つのＲＦ
パルスに続く両方の磁気スピン較正の存在により、１回
の走査における同様のエコー時間に対応するＲＦ及びグ
ラジエント・エコー・イメージを取得することが可能で
ある。ＳＮＲはまた、別個のスピン・グラジエント・エ
コーから得ることができるものに対して、半分になる。
て、次のことを示すことになる。すなわち、２つのＲＦ
パルスに続く両方の磁気スピン較正の存在により、１回
の走査における同様のエコー時間に対応するＲＦ及びグ
ラジエント・エコー・イメージを取得することが可能で
ある。ＳＮＲはまた、別個のスピン・グラジエント・エ
コーから得ることができるものに対して、半分になる。
【００３２】本発明の実施例を以上で詳細に説明した
が、当業者であれば理解するように、本発明の新規な教
示及び効果から実質的に逸脱することなしに、多くの追
加的な修正がこれらの実施例において可能である。当業
者であれば、第２のＲＦパルス（例えば、βパルス）を
横切る任意の１又は複数の軸上の任意のグラジエント対
を２つのスピン構成の選択のために用いることができる
ことを理解するはずである。バイポーラ・グラジエント
対がグラジエント・エコー構成を選択することができ、
他方で、ユニポーラ対がスピン・エコー構成を選択する
ことができる。例えば、図４に関して上述した両方の実
施例においてなされるように連続的に減衰するスピン構
成の前に再位相スピン構成をリコールするのとは対照的
に、当業者にとっては、連続的に減衰するスピン構成が
再位相構成の前にリコールされるように他のグラジエン
ト配列を設計するのが、直接的であろう。更に、本発明
による方法は、ＭＲ画像化にだけ限定される必要はな
く、分光学及び干渉法にも応用できるし、また、無機物
である対象物やそれ以外の対象にも応用可能である。更
には、当業者であれば、τが充分に長くＳ3及びＳ4がほ
ぼ同じ時間に生じる限りは、Ｒ2’を評価するのにエコ
ー信号Ｓ1及びＳ2は必要ではないことを理解するはずで
ある。従って、これらすべての修正は、冒頭の特許請求
の範囲によって定義される本発明の技術的範囲の中にあ
る。
が、当業者であれば理解するように、本発明の新規な教
示及び効果から実質的に逸脱することなしに、多くの追
加的な修正がこれらの実施例において可能である。当業
者であれば、第２のＲＦパルス（例えば、βパルス）を
横切る任意の１又は複数の軸上の任意のグラジエント対
を２つのスピン構成の選択のために用いることができる
ことを理解するはずである。バイポーラ・グラジエント
対がグラジエント・エコー構成を選択することができ、
他方で、ユニポーラ対がスピン・エコー構成を選択する
ことができる。例えば、図４に関して上述した両方の実
施例においてなされるように連続的に減衰するスピン構
成の前に再位相スピン構成をリコールするのとは対照的
に、当業者にとっては、連続的に減衰するスピン構成が
再位相構成の前にリコールされるように他のグラジエン
ト配列を設計するのが、直接的であろう。更に、本発明
による方法は、ＭＲ画像化にだけ限定される必要はな
く、分光学及び干渉法にも応用できるし、また、無機物
である対象物やそれ以外の対象にも応用可能である。更
には、当業者であれば、τが充分に長くＳ3及びＳ4がほ
ぼ同じ時間に生じる限りは、Ｒ2’を評価するのにエコ
ー信号Ｓ1及びＳ2は必要ではないことを理解するはずで
ある。従って、これらすべての修正は、冒頭の特許請求
の範囲によって定義される本発明の技術的範囲の中にあ
る。
【図１】本発明による方法に従って可逆及び不可逆の横
方向緩和速度Ｒ2及びＲ2’をそれぞれ測定するようにプ
ログラムすることができる従来型の磁気共鳴画像化装置
のブロック図である。
方向緩和速度Ｒ2及びＲ2’をそれぞれ測定するようにプ
ログラムすることができる従来型の磁気共鳴画像化装置
のブロック図である。
【図２】α−βパルス対によって生じる横方向磁化信号
の時間の関数としての変化を図解している。
の時間の関数としての変化を図解している。
【図３】図３は、図３（ａ）〜図３（ｇ）によって構成
されている。図３（ａ）は、回転フレームにおけるｘ軸
の周囲に印加されたフリップ角度αのＲＦパルスによっ
て生じた横方向の磁化を図解している。図３（ｂ）は、
位相が拡大したあとのある時間τにおける（ａ）の横方
向の磁化を図解している。図３（ｃ）は、α＝９０°の
場合に、横方向磁化のある成分は、ｙ軸の周囲に時間τ
において印加された１８０°のパルスによって影響さ
れ、ｘｙ平面の外へ回転し、結果としてｘｙ射影を生じ
ることを図解している。図３（ｄ）は、様々な成分の位
相が更に変化した後で、時間τ＝２τにおいて図３
（ｃ）の横方向磁化がエコーに到達する様子を図解して
いる。図３（ｅ）は、不均衡の時間に依存する磁場グラ
ジエントを図解している。図３（ｆ）は、スピン構成を
連続的に位相ずれさせるが、スピン構成に再度位相を与
えるように不均衡である均衡した時間依存性の磁場グラ
ジエントを図解している。図３（ｇ）は、極性が等しく
ＲＦパルスによって分離されている２つのグラジエント
が結果的にゼロ位相を、従って、再位相スピン構成のた
めの均衡した時間依存性の、しかし、連続的に位相ずれ
を生じさせるスピン構成に対しては不均衡である磁場グ
ラジエントを生じることを図解している。
されている。図３（ａ）は、回転フレームにおけるｘ軸
の周囲に印加されたフリップ角度αのＲＦパルスによっ
て生じた横方向の磁化を図解している。図３（ｂ）は、
位相が拡大したあとのある時間τにおける（ａ）の横方
向の磁化を図解している。図３（ｃ）は、α＝９０°の
場合に、横方向磁化のある成分は、ｙ軸の周囲に時間τ
において印加された１８０°のパルスによって影響さ
れ、ｘｙ平面の外へ回転し、結果としてｘｙ射影を生じ
ることを図解している。図３（ｄ）は、様々な成分の位
相が更に変化した後で、時間τ＝２τにおいて図３
（ｃ）の横方向磁化がエコーに到達する様子を図解して
いる。図３（ｅ）は、不均衡の時間に依存する磁場グラ
ジエントを図解している。図３（ｆ）は、スピン構成を
連続的に位相ずれさせるが、スピン構成に再度位相を与
えるように不均衡である均衡した時間依存性の磁場グラ
ジエントを図解している。図３（ｇ）は、極性が等しく
ＲＦパルスによって分離されている２つのグラジエント
が結果的にゼロ位相を、従って、再位相スピン構成のた
めの均衡した時間依存性の、しかし、連続的に位相ずれ
を生じさせるスピン構成に対しては不均衡である磁場グ
ラジエントを生じることを図解している。
【図４】図４は、図４（ａ）〜図４（ｅ）によって構成
されている。図４（ａ）は、時間τによって分離されて
いるα及びβＲＦパルスを図解している。図４（ｂ）
は、グラジエント・スライス選択パルスとグラジエント
・パルスｇｚｒｆ２及びｇｚ１を図解している。ここ
で、ｇｚｒｆ２及びｇｚ１は、同じ面積を有し、エコー
＃４と称される連続的に減衰する構成に対する全体的な
均衡したグラジエントを提供するように選択されてい
る。図４（ｃ）は、オプショナルな位相エンコード・グ
ラジエントを図解している。図４（ｄ）は、エコー＃３
及びエコー＃４として図解されている図４（ａ）〜図４
（ｃ）のパルス・シーケンスによって生じる２つの結果
的に生じるエコー信号の読み出し（リードアウト）を図
解している。図４（ｅ）は、本発明による別のパルス・
シーケンスを図解しており、再位相スピン構成が、負の
リードアウト・グラジエントと共に、エコー＃３として
リードアウトされている。
されている。図４（ａ）は、時間τによって分離されて
いるα及びβＲＦパルスを図解している。図４（ｂ）
は、グラジエント・スライス選択パルスとグラジエント
・パルスｇｚｒｆ２及びｇｚ１を図解している。ここ
で、ｇｚｒｆ２及びｇｚ１は、同じ面積を有し、エコー
＃４と称される連続的に減衰する構成に対する全体的な
均衡したグラジエントを提供するように選択されてい
る。図４（ｃ）は、オプショナルな位相エンコード・グ
ラジエントを図解している。図４（ｄ）は、エコー＃３
及びエコー＃４として図解されている図４（ａ）〜図４
（ｃ）のパルス・シーケンスによって生じる２つの結果
的に生じるエコー信号の読み出し（リードアウト）を図
解している。図４（ｅ）は、本発明による別のパルス・
シーケンスを図解しており、再位相スピン構成が、負の
リードアウト・グラジエントと共に、エコー＃３として
リードアウトされている。
【図５】図５は、図５（ａ）〜図５（ｃ）によって構成
されているが、これらの図は、生体において本発明の方
法のブレイン・アイロンのマッピングへの応用を図解し
ている。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、エコー＃３及び
エコー＃４にそれぞれ対応するイメージであり、図５
（ｃ）は、α＝β＝９０°、ＴＲ＝２ｓ、２τ＝６０ｍ
ｓ、Δ＝８ｍｓとして、数式７に従って計算されたＲ
２’イメージを示している。
されているが、これらの図は、生体において本発明の方
法のブレイン・アイロンのマッピングへの応用を図解し
ている。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、エコー＃３及び
エコー＃４にそれぞれ対応するイメージであり、図５
（ｃ）は、α＝β＝９０°、ＴＲ＝２ｓ、２τ＝６０ｍ
ｓ、Δ＝８ｍｓとして、数式７に従って計算されたＲ
２’イメージを示している。
フロントページの続き (72)発明者 フェリックス・ホウェーリ アメリカ合衆国ペンシルバニア州19004, バラ・シンウイド，コンショホッケン・ス テイト・ロード 424
Claims (27)
- 【請求項１】 横方向磁化の２つの異なるスピン構成を
測定する方法であって、それから、磁気共鳴画像化装置
を用いた目的物の１回の走査の間に、可逆的な位相ずれ
速度定数Ｒ2’を計算することができる方法において、 第１の時間に、フリップ角度αの第１のＲＦパルスを与
え、前記目的物において横方向磁化を発生させるステッ
プと、 前記目的物における所定の方向に沿って第１の磁場グラ
ジエントを与えるステップと、 前記第１の時間のτ秒後の第２の時間にフリップ角度β
の第２のＲＦパルスを与え、前記横方向磁化を、異なる
速度定数で減衰し相互に分離可能である第１及び第２の
磁気スピン構成に分けるステップと、 第２の磁場グラジエントを、前記第１の磁場グラジエン
トと同じ所定の方向に沿って与えるステップと、 前記第１の時間の２τ秒後の第３の時間に、前記第２の
ＲＦパルスによって再合焦された前記第１の磁気スピン
構成から生じるスピン・エコーを検出するステップと、 前記第２の磁気スピン構成から生じるグラジエント・エ
コーを検出するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記第１
及び第２の磁気スピン構成の関数としてＲ2’を計算す
る追加的なステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記計算
するステップは、Ｓ1及びＳ2を前記第１の磁場グラジエ
ントのグラジエント・エコーとし、Ｓ3を前記第１の磁
気スピン構成から生じる前記スピン・エコーとし、Ｓ4
を前記第２の磁気スピン構成から生じる前記スピン・エ
コーとして、Ｒ2’を、Ｒ2’＝（１／２τ）ｌｎ（Ｓ3
Ｓ2／Ｓ4Ｓ1）として計算するステップを含むことを特
徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の方法において、前記グラ
ジエント・エコーＳ1は前記第１の時間のΔ秒後である
第４の時間において生じ、前記グラジエント・エコーＳ
2は前記第１の時間の２Δ秒後である第５の時間におい
て生じ、前記スピン・エコーＳ3は前記第１の時間の２
τ後である前記第３の時間において生じ、前記グラジエ
ント・エコーＳ4は前記第１の時間の２τ＋Δ秒後であ
る第６の時間において生じることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の方法において、前記第２
の磁場グラジエントは、前記第２のＲＦパルスの両側に
おいてゼロ番目のモーメントの等しい１対のグラジエン
トをフリップ角度βで含むことを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、前記第２
のＲＦパルスの両側の前記１対のグラジエントは、等し
い極性を有することを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項５記載の方法において、前記第２
のＲＦパルスの両側の前記１対のグラジエントは、反対
の極性を有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項５記載の方法において、前記スピ
ン・エコーと前記グラジエント・エコーとは、前記１対
のグラジエントによって異なる影響を受けることを特徴
とする方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の方法において、前記第１
の磁気スピン構成はＴ2と共に減衰し、前記第２の磁気
スピン構成はＴ2＊と共に減衰することを特徴とする方
法。 - 【請求項１０】 請求項１記載の方法において、前記第
２の磁場グラジエントは、前記グラジエント・エコーを
生じさせる負のリードアウト・グラジエントを含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１記載の方法において、位相エ
ンコード・グラジエントを与える更なるステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項１記載の方法において、前記目
的物は、患者の脈管構造又は筋肉であり、Ｒ2’は、前
記患者の脈管構造又は筋肉におけるミオグロビン酸素の
変化を表すことを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項１記載の方法において、前記目
的物は、患者の器官であり、前記患者の器官に対するＲ
2’及びＲ2は、前記患者の器官における鉄の濃度を表す
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項１記載の方法において、前記目
的物は患者の海綿質骨であり、Ｒ2’は、小柱骨（trabe
cular bone）の濃度及び構造を、従って、骨質を反映す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 磁気共鳴画像化装置を用いて目的物の
１回の走査においてＴ2＊及びＴ2重み付けされたイメー
ジを発生する方法において、 第１の時間に、フリップ角度αの第１のＲＦパルスを与
え、前記目的物において横方向磁化を発生させるステッ
プと、 前記目的物における所定の方向に沿って第１の磁場グラ
ジエントを与えるステップと、 前記第１の時間のτ秒後の第２の時間にフリップ角度β
の第２のＲＦパルスを与え、前記横方向磁化を、異なる
速度定数で減衰し相互に分離可能である第１及び第２の
磁気スピン構成に分けるステップと、 第２の磁場グラジエントを、前記第１の磁場グラジエン
トと同じ所定の方向に沿って与えるステップと、 前記第１の時間の２τ秒後の第３の時間に、前記第２の
ＲＦパルスによって再合焦された前記第１の磁気スピン
構成から生じるスピン・エコーを検出するステップと、 前記第２の磁気スピン構成から生じるグラジエント・エ
コーを検出するステップと、 前記Ｔ2＊及びＴ2重み付けされたイメージを、前記スピ
ン・エコー及びグラジエント・エコーから形成されたイ
メージの関数として発生させるステップと、を含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項１６】 磁気共鳴画像化装置であって、 目的物の周囲に磁場を発生する磁石と、 前記目的物にグラジエント・パルスを与えるグラジエン
ト・コイルと、 前記目的物に無線周波数（ＲＦ）パルスを与える無線周
波数コイルと、 前記グラジエント及び無線周波数コイルを駆動する駆動
回路と、 前記グラジエント及び無線周波数パルスを与える際に前
記磁場における前記目的物から信号を受信する受信回路
と、 前記受信した信号を表示するディスプレイ装置と、 前記無線周波数コイルを制御する処理装置であって、第
１の時間にフリップ角度αの第１のＲＦパルスを与えて
前記目的物において横方向磁化を発生させ、前記第１の
時間のτ秒後の第２の時間にフリップ角度βの第２のＲ
Ｆパルスを与えて前記横方向磁化を異なる速度定数で減
衰し相互に分離可能である第１及び第２の磁気スピン構
成に分け、前記グラジエント・コイルを制御して前記目
的物における所定の方向に沿って第１及び第２の磁場グ
ラジエントを発生させ与え、（１）前記第１の時間の２
τ秒後の第３の時間に前記受信回路によって検出され
る、前記第２のＲＦパルスによって再合焦された前記第
１の磁気スピン構成から生じるスピン・エコーのイメー
ジ、及び／又は、（２）前記第２の磁気スピン構成から
生じるグラジエント・エコーのイメージを発生する、処
理装置と、 を備えていることを特徴とする画像化装置。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の画像化装置におい
て、前記処理装置は、更に、前記第１及び第２の磁気ス
ピン構成の関数としてＲ2’を計算することを特徴とす
る画像化装置。 - 【請求項１８】 請求項１７記載の画像化装置におい
て、前記処理装置は、Ｓ1及びＳ2を前記第１の磁場グラ
ジエントのグラジエント・エコーとし、Ｓ3を前記第１
の磁気スピン構成から生じる前記スピン・エコーとし、
Ｓ4を前記受信回路によって検出された前記第２の磁気
スピン構成から生じる前記スピン・エコーとして、
Ｒ2’を、Ｒ2’＝（１／２τ）ｌｎ（Ｓ3Ｓ2／Ｓ4Ｓ1）
として計算することを特徴とする画像化装置。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の画像化装置におい
て、前記グラジエント・エコーＳ1は前記第１の時間の
Δ秒後である第４の時間において前記受信回路によって
検出され、前記グラジエント・エコーＳ2は前記第１の
時間の２Δ秒後である第５の時間において前記受信回路
によって検出され、前記スピン・エコーＳ3は前記第１
の時間の２τ後である前記第３の時間において前記受信
回路によって検出され、前記グラジエント・エコーＳ4
は前記第１の時間の２τ＋Δ秒後である第６の時間にお
いて前記受信回路によって検出されることを特徴とする
画像化方法。 - 【請求項２０】 請求項１６記載の画像化装置におい
て、前記処理装置は、前記グラジエント・コイルを制御
して、前記第２の磁場グラジエントを、前記無線周波数
コイルによって発生されたフリップ角度βを有し、前記
第２のＲＦパルスの両側においてゼロ番目のモーメント
の等しい１対のグラジエントとして与えることを特徴と
する画像化装置。 - 【請求項２１】 請求項２０記載の画像化装置におい
て、前記第２のＲＦパルスの両側の前記１対のグラジエ
ントは、等しい極性を有することを特徴とする画像化装
置。 - 【請求項２２】 請求項２０記載の画像化装置におい
て、前記第２のＲＦパルスの両側の前記１対のグラジエ
ントは、反対の極性を有することを特徴とする画像化装
置。 - 【請求項２３】 請求項２０記載の画像化装置におい
て、前記スピン・エコーと前記グラジエント・エコーと
は、前記グラジエント・コイルによって前記目的物に与
えられた前記グラジエント対によって異なる影響を受け
ることを特徴とする画像化装置。 - 【請求項２４】 請求項２０記載の画像化装置におい
て、前記グラジエント対は、前記グラジエント・コイル
によって発生され、それによって、前記第１の磁気スピ
ン構成をＴ2で減衰させ、前記第２の磁気スピン構成を
Ｔ2＊で減衰させることを特徴とする画像化装置。 - 【請求項２５】 請求項１６記載の画像化装置におい
て、前記処置装置は前記グラジエント・コイルを制御し
て、負のリードアウト・グラジエントを前記第２の磁場
グラジエントとして発生し、前記受信回路は、前記負の
リードアウト・グラジエントによってエンコードされた
周波数である前記グラジエント・エコーを検出すること
を特徴とする画像化装置。 - 【請求項２６】 請求項１６記載の画像化装置におい
て、前記処置装置は前記グラジエント・コイルを制御し
て、前記目的物の画像化の間に、位相エンコード・グラ
ジエントを前記目的物に与えることを特徴とする画像化
装置。 - 【請求項２７】 磁気共鳴画像化装置であって、 目的物の周囲に磁場を発生する磁石と、 前記目的物にグラジエント・パルスを与えるグラジエン
ト・コイルと、 前記目的物に無線周波数（ＲＦ）パルスを与える無線周
波数コイルと、 前記グラジエント及び無線周波数コイルを駆動する駆動
回路と、 前記グラジエント及び無線周波数パルスを与える際に前
記磁場における前記目的物から信号を受信する受信回路
と、 前記受信した信号を表示するディスプレイ装置と、 前記無線周波数コイルを制御する処理装置であって、第
１の時間にフリップ角度αの第１のＲＦパルスを発生さ
せ与えて前記目的物において横方向磁化を発生させ、前
記第１の時間のτ秒後の第２の時間にフリップ角度βの
第２のＲＦパルスを与えて前記横方向磁化を異なる速度
定数で減衰し相互に分離可能である第１及び第２の磁気
スピン構成に分け、前記グラジエント・コイルを制御し
て前記目的物における所定の方向に沿って第１及び第２
の磁場グラジエントを発生させ与え、前記第１の時間の
２τ秒後の第３の時間に前記受信回路によって検出され
る、前記第２のＲＦパルスによって再合焦された前記第
１の磁気スピン構成から生じるスピン・エコーのイメー
ジのＴ2及びＴ2＊重み付けされたイメージと、前記第２
の磁気スピン構成から生じるグラジエント・エコーのイ
メージとを発生する、処理装置と、 を備えていることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US843011 | 1997-04-11 | ||
| US08/843,011 US5860921A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Method for measuring the reversible contribution to the transverse relaxation rate in magnetic resonance imaging |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11322A true JPH11322A (ja) | 1999-01-06 |
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ID=25288827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5860921A (ja) |
| EP (1) | EP0871038A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11322A (ja) |
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- 1998-04-09 EP EP98302832A patent/EP0871038A1/en not_active Ceased
- 1998-04-13 JP JP10100886A patent/JPH11322A/ja active Pending
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