JPH11128205A - 磁気共鳴による拡散検出方法 - Google Patents
磁気共鳴による拡散検出方法Info
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- JPH11128205A JPH11128205A JP10231511A JP23151198A JPH11128205A JP H11128205 A JPH11128205 A JP H11128205A JP 10231511 A JP10231511 A JP 10231511A JP 23151198 A JP23151198 A JP 23151198A JP H11128205 A JPH11128205 A JP H11128205A
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- 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
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
- G01R33/563—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution of moving material, e.g. flow contrast angiography
- G01R33/56341—Diffusion imaging
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 拡散測定を有するＭＲパルスシーケンスを、
撮像の擾乱が避けられるように構成する。 【解決手段】 第１の高周波パルスＲＦ１による核共鳴
信号の励起および少なくとも２つの別の高周波パルスＲ
Ｆ２、ＲＦ３による再焦点合わせにより読出し時間窓Ａ
Ｑ内でスピンエコー信号が得られ、また高周波パルスＲ
Ｆ１〜ＲＦ３の間および読出し窓ＡＱの前で勾配パルス
ＧＤ１〜ＧＤ４がスイッチされ、その際にこれらの勾配
パルスＧＤ１〜ＧＤ４の極性が勾配パルスから勾配パル
スへと交替し、その際に励起から読出し窓ＡＱまでの勾
配‐時間積分が零である磁気共鳴による拡散検出方法に
おいて、少なくとも２つの勾配パルスＧＤ１〜ＧＤ４の
勾配‐時間積分が相い異なっている。
撮像の擾乱が避けられるように構成する。 【解決手段】 第１の高周波パルスＲＦ１による核共鳴
信号の励起および少なくとも２つの別の高周波パルスＲ
Ｆ２、ＲＦ３による再焦点合わせにより読出し時間窓Ａ
Ｑ内でスピンエコー信号が得られ、また高周波パルスＲ
Ｆ１〜ＲＦ３の間および読出し窓ＡＱの前で勾配パルス
ＧＤ１〜ＧＤ４がスイッチされ、その際にこれらの勾配
パルスＧＤ１〜ＧＤ４の極性が勾配パルスから勾配パル
スへと交替し、その際に励起から読出し窓ＡＱまでの勾
配‐時間積分が零である磁気共鳴による拡散検出方法に
おいて、少なくとも２つの勾配パルスＧＤ１〜ＧＤ４の
勾配‐時間積分が相い異なっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴（短縮して
ＭＲ）による拡散検出方法に関する。
ＭＲ）による拡散検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Stejskal/Tanner によりThe Journal of
Chemical Physics 、第４２巻、第１号、第２８８〜２
９２頁、１９６５年１月１日に、スピンエコー法により
１８０°高周波パルスの前および後の等極性の勾配パル
スと結び付けて拡散測定を実行することが提案された。
核共鳴信号を拡散に対して敏感にするこのような勾配パ
ルスは以下では短縮して“拡散勾配”と呼ばれる。最初
の提案の際にはＭＲ実験の際にまだ位置分解は実行され
なかった。後にStejskal/Tanner による方法は撮像ＭＲ
と結び付けても応用された。すなわちStejskal/Tanner
による拡散勾配に追加して、得られた核共鳴信号の位置
コーディングをするための勾配もスイッチオンされた。
しかし、これまでに知られているパルスシーケンスの際
には拡散勾配の応用はしばしば撮像に関する問題に通じ
た。たとえば、いわゆるエコープレーナー法（ＲＰＩ）
の際に像の高さの１０％のオーダーの歪みが生ずる。脂
肪飽和の作用が強く損なわれる。
Chemical Physics 、第４２巻、第１号、第２８８〜２
９２頁、１９６５年１月１日に、スピンエコー法により
１８０°高周波パルスの前および後の等極性の勾配パル
スと結び付けて拡散測定を実行することが提案された。
核共鳴信号を拡散に対して敏感にするこのような勾配パ
ルスは以下では短縮して“拡散勾配”と呼ばれる。最初
の提案の際にはＭＲ実験の際にまだ位置分解は実行され
なかった。後にStejskal/Tanner による方法は撮像ＭＲ
と結び付けても応用された。すなわちStejskal/Tanner
による拡散勾配に追加して、得られた核共鳴信号の位置
コーディングをするための勾配もスイッチオンされた。
しかし、これまでに知られているパルスシーケンスの際
には拡散勾配の応用はしばしば撮像に関する問題に通じ
た。たとえば、いわゆるエコープレーナー法（ＲＰＩ）
の際に像の高さの１０％のオーダーの歪みが生ずる。脂
肪飽和の作用が強く損なわれる。
【０００３】ＭＲＩの将来方向に関するＳＭＲワークシ
ョップ、１９９０年６月７〜８日、Bethesda/MD におけ
るD.FeinbergおよびP.Jakob の論文“Microcirculation
anddiffusion studies in humans using FT velocity
distribution, line scansand echo planar imaging ”
から拡散測定のためのパルスシーケンスとして、１つの
９０°励起パルスに２つの１８０°再焦点合わせパルス
が続くパルスシーケンスは知られている。実施例では９
０°励起パルスと第１の１８０°再焦点合わせパルスと
の間に第１の勾配パルスが、両１８０°再焦点合わせパ
ルスの間に双極性の勾配パルスが、また第２の１８０°
再焦点合わせパルスと読出し時間窓との間に別の勾配パ
ルスがスイッチされる。勾配パルスは拡散への敏感さを
生じさせるようにディメンジョニングをされている。考
察されているすべての勾配パルスにわたる勾配‐時間積
分は零であり、それゆえ静止しているスピンはデフェー
ジング（Dephasierung) されない。
ョップ、１９９０年６月７〜８日、Bethesda/MD におけ
るD.FeinbergおよびP.Jakob の論文“Microcirculation
anddiffusion studies in humans using FT velocity
distribution, line scansand echo planar imaging ”
から拡散測定のためのパルスシーケンスとして、１つの
９０°励起パルスに２つの１８０°再焦点合わせパルス
が続くパルスシーケンスは知られている。実施例では９
０°励起パルスと第１の１８０°再焦点合わせパルスと
の間に第１の勾配パルスが、両１８０°再焦点合わせパ
ルスの間に双極性の勾配パルスが、また第２の１８０°
再焦点合わせパルスと読出し時間窓との間に別の勾配パ
ルスがスイッチされる。勾配パルスは拡散への敏感さを
生じさせるようにディメンジョニングをされている。考
察されているすべての勾配パルスにわたる勾配‐時間積
分は零であり、それゆえ静止しているスピンはデフェー
ジング（Dephasierung) されない。
【０００４】しかし、このパルスシーケンスにおいて
は、１８０°再焦点合わせパルスにより刺激されたエコ
ーが発生され、それらが他のエコーと重畳して像アーテ
ィファクトを生ずるという問題がある。
は、１８０°再焦点合わせパルスにより刺激されたエコ
ーが発生され、それらが他のエコーと重畳して像アーテ
ィファクトを生ずるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、拡散測定を有するＭＲパルスシーケンスを、撮像の
擾乱が避けられるように構成することである。
は、拡散測定を有するＭＲパルスシーケンスを、撮像の
擾乱が避けられるように構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、請求項１の特徴により解決される。勾配‐時間積
分のこの相違により、読出し時間窓内でリフェージング
（Rephasierung) 条件がもはや満足されておらず、従っ
てこれらが擾乱となるような仕方でＭＲ信号に影響しな
いことが達成される。
れば、請求項１の特徴により解決される。勾配‐時間積
分のこの相違により、読出し時間窓内でリフェージング
（Rephasierung) 条件がもはや満足されておらず、従っ
てこれらが擾乱となるような仕方でＭＲ信号に影響しな
いことが達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜１
４により一層詳細に説明する。
４により一層詳細に説明する。
【０００８】図１〜４による従来の拡散実験の際には最
初に図４による層選択勾配ＧＳの作用のもとに９０°高
周波パルスＲＦ１が照射される。それによって、公知の
仕方で核スピンが検査対象の層内に励起される。その後
に拡散勾配ＧＤの第１の正の部分パルスＧＤ１が続き、
その際にこれはこの例では読出し勾配ＧＲの方向に位置
している。さらに層選択勾配ＧＳの負の部分パルスによ
り、正の部分パルスにより生ぜしめられたデフェージン
グが再びリセットされる。すぐ次の時間間隔で１８０°
高周波パルスＲＦ２が続き、この高周波パルスＲＦ２は
第１の高周波パルスＲＦ１により励起された核スピンを
再焦点合わせし、こうして取得窓ＡＱ内にスピンエコー
が生ずる。取得窓ＡＱの前に、第１の部分パルスＧＤ１
と同一の極性を有する拡散勾配ＧＤの第２の部分パルス
ＧＤ２もスイッチされる。さらに位相コーディング方向
の位置分解のために取得窓ＡＱの前に位相コーディング
勾配がスイッチされる。読出し勾配の周波数コーディン
グのために取得窓ＡＱの前に負のプリフェージング（Vo
rphasierung)パルスＧＲーが読出し方向にスイッチさ
れ、また取得窓の間は読出し勾配ＧＲがスイッチオンさ
れている。公知の仕方で核共鳴信号は取得窓ＡＱの間に
走査され、ディジタル化され、また位相ファクタに従っ
て並べられて生データマトリックスの行に書き入れられ
る。実験は、Ｋ空間全体が覆われるまで、相い異なる位
相コーディング勾配ＧＰによりＮ回繰り返される。こう
して得られたマトリックスから二次元のフーリエ変換に
より像が得られる。これはＭＲ撮像に一般的に用いられ
ている再構成方法であるから、ここではこの方法にこれ
以上に詳細には立ち入らない。
初に図４による層選択勾配ＧＳの作用のもとに９０°高
周波パルスＲＦ１が照射される。それによって、公知の
仕方で核スピンが検査対象の層内に励起される。その後
に拡散勾配ＧＤの第１の正の部分パルスＧＤ１が続き、
その際にこれはこの例では読出し勾配ＧＲの方向に位置
している。さらに層選択勾配ＧＳの負の部分パルスによ
り、正の部分パルスにより生ぜしめられたデフェージン
グが再びリセットされる。すぐ次の時間間隔で１８０°
高周波パルスＲＦ２が続き、この高周波パルスＲＦ２は
第１の高周波パルスＲＦ１により励起された核スピンを
再焦点合わせし、こうして取得窓ＡＱ内にスピンエコー
が生ずる。取得窓ＡＱの前に、第１の部分パルスＧＤ１
と同一の極性を有する拡散勾配ＧＤの第２の部分パルス
ＧＤ２もスイッチされる。さらに位相コーディング方向
の位置分解のために取得窓ＡＱの前に位相コーディング
勾配がスイッチされる。読出し勾配の周波数コーディン
グのために取得窓ＡＱの前に負のプリフェージング（Vo
rphasierung)パルスＧＲーが読出し方向にスイッチさ
れ、また取得窓の間は読出し勾配ＧＲがスイッチオンさ
れている。公知の仕方で核共鳴信号は取得窓ＡＱの間に
走査され、ディジタル化され、また位相ファクタに従っ
て並べられて生データマトリックスの行に書き入れられ
る。実験は、Ｋ空間全体が覆われるまで、相い異なる位
相コーディング勾配ＧＰによりＮ回繰り返される。こう
して得られたマトリックスから二次元のフーリエ変換に
より像が得られる。これはＭＲ撮像に一般的に用いられ
ている再構成方法であるから、ここではこの方法にこれ
以上に詳細には立ち入らない。
【０００９】得られた核共鳴信号は拡散勾配ＧＤに基づ
いてスピン密度の空間的な分布に関する情報だけでな
く、スピンの拡散に関する情報をも含んでいる。拡散勾
配に対しては次の特徴が必要である。−静止しているス
ピンに対する勾配積分は、リフェージング条件が満足さ
れるようにするために、核共鳴信号の読出し時点で０で
なければならない。−拡散感度が存在していなければな
らない。
いてスピン密度の空間的な分布に関する情報だけでな
く、スピンの拡散に関する情報をも含んでいる。拡散勾
配に対しては次の特徴が必要である。−静止しているス
ピンに対する勾配積分は、リフェージング条件が満足さ
れるようにするために、核共鳴信号の読出し時点で０で
なければならない。−拡散感度が存在していなければな
らない。
【００１０】第１の条件は、Stejskal/Tanner による実
験の際には、拡散勾配ＧＤの第２の部分パルスＧＤ２が
１８０°高周波パルスＲＦ２により反転されたスピンポ
ピュレーションに基づいて核スピンの位相に関して拡散
勾配ＧＤの第１の部分パルスＧＤ１と反対に作用するこ
とにより満足される。部分パルスＧＤ１およびＧＤ２の
面積は等しい。
験の際には、拡散勾配ＧＤの第２の部分パルスＧＤ２が
１８０°高周波パルスＲＦ２により反転されたスピンポ
ピュレーションに基づいて核スピンの位相に関して拡散
勾配ＧＤの第１の部分パルスＧＤ１と反対に作用するこ
とにより満足される。部分パルスＧＤ１およびＧＤ２の
面積は等しい。
【００１１】それによって静止しているスピンに対する
勾配時間積分は核共鳴信号の読出し時点で０である。
勾配時間積分は核共鳴信号の読出し時点で０である。
【００１２】一般的に言って、核共鳴信号の読出し時点
Ｔでのリフェージング条件は下式で表される：
Ｔでのリフェージング条件は下式で表される：
【数１】 ここでｖ（τ）は下記のように定義されている： −そのつどの積分間隔内の核共鳴信号がＦＩＤ（Free I
nduction Decay）信号である場合、または励起の後に偶
数の１８０°パルスが生じた場合、ｖ＝１。この条件は
結局、核共鳴信号が反転されていないことを示す。 −そのつどの積分間隔内の核共鳴信号が励起後の奇数の
１８０°パルスにより反転された場合、ｖ＝−１。 −そのつどの積分間隔内の核共鳴信号がまさに刺激され
たエコーである場合、ｖ＝０。すなわち、この場合ｋ空
間軌道は勾配により影響されない。
nduction Decay）信号である場合、または励起の後に偶
数の１８０°パルスが生じた場合、ｖ＝１。この条件は
結局、核共鳴信号が反転されていないことを示す。 −そのつどの積分間隔内の核共鳴信号が励起後の奇数の
１８０°パルスにより反転された場合、ｖ＝−１。 −そのつどの積分間隔内の核共鳴信号がまさに刺激され
たエコーである場合、ｖ＝０。すなわち、この場合ｋ空
間軌道は勾配により影響されない。
【００１３】上記のリフェージング条件はすべての空間
方向に対して成り立たなければならず、その際に読出し
間隔内の核共鳴信号には位置コーディングのための位相
応答のみが強い影響を残している。
方向に対して成り立たなければならず、その際に読出し
間隔内の核共鳴信号には位置コーディングのための位相
応答のみが強い影響を残している。
【００１４】上記のリフェージング条件は静止している
スピンに対してのみ成り立つ。運動しているスピン（こ
の意味で拡散も運動として理解すべきものとする）は位
相応答とそのつどの勾配との間の他の関係の影響下にあ
る。拡散測定または拡散重み付けられたＭＲ像に対して
は相応にスイッチされた（たとえばStejskal/Tannerに
よる）勾配により、拡散が静止している材料にくらべて
のＭＲ信号を減衰させることが達成される。ＭＲシーケ
ンスのこの信号減衰を決定する拡散感度はその拡散重み
付けテンソルｂにより与えられている：
スピンに対してのみ成り立つ。運動しているスピン（こ
の意味で拡散も運動として理解すべきものとする）は位
相応答とそのつどの勾配との間の他の関係の影響下にあ
る。拡散測定または拡散重み付けられたＭＲ像に対して
は相応にスイッチされた（たとえばStejskal/Tannerに
よる）勾配により、拡散が静止している材料にくらべて
のＭＲ信号を減衰させることが達成される。ＭＲシーケ
ンスのこの信号減衰を決定する拡散感度はその拡散重み
付けテンソルｂにより与えられている：
【数２】
【００１５】その際にテンソル要素は下記のように定義
されている：
されている：
【数３】
【００１６】ここでも位相展開は再び上記で定義された
量ｖ（τ）に関係する。
量ｖ（τ）に関係する。
【００１７】知られているように、材料に関係する拡散
は拡散テンソルＤの形式で下記のように定義される：
は拡散テンソルＤの形式で下記のように定義される：
【数４】 ここでＤijはそのつどの方向の平均的な二乗の通過距離
／ｓを代表している。
／ｓを代表している。
【００１８】材料に関係する拡散テンソルＤおよびＭＲ
パルスシーケンスに関係する拡散重み付けテンソルｂに
基づいてＭＲ実験の際の拡散に基づく信号減衰が下記の
ように得られる：
パルスシーケンスに関係する拡散重み付けテンソルｂに
基づいてＭＲ実験の際の拡散に基づく信号減衰が下記の
ように得られる：
【数５】 拡散重み付け有りおよび無しで得られた信号振幅の比較
により十分な数の測定の後に拡散、一層正確に言うと試
料内の拡散テンソルＤを決定することができる。定性的
には拡散を信号減衰に基づいて得られるコントラスト挙
動によっても検出することができる。
により十分な数の測定の後に拡散、一層正確に言うと試
料内の拡散テンソルＤを決定することができる。定性的
には拡散を信号減衰に基づいて得られるコントラスト挙
動によっても検出することができる。
【００１９】説明されたStejskal/Tanner によるパルス
シーケンスにより高い拡散敏感度を達成することができ
るが、撮像の際に冒頭にあげた問題が生ずる。これらの
問題は渦電流に起因することが見い出された。渦電流は
スイッチされた勾配によって、ＭＲシステムの勾配コイ
ルに隣接している伝導性部分内に誘導作用により生ず
る。超伝導磁石の場合にはたとえば渦電流は主としてタ
ンク内および磁石のクライオシールド内に誘導作用によ
り生ずる。特に勾配パルスの継続時間のオーダーおよび
それ以上の半値時間を有する渦電流は拡散測定の際に磁
界の基本成分Ｂ0のシフトにより、また磁界の不均一性
により擾乱を生ずると認められる。強い像歪みはたとえ
ば、読出しシーケンスとしてエコープレーナーシーケン
スを使用する場合に生ずる。脂肪飽和パルスも特に敏感
に基本磁界の擾乱に反応する。なぜならば、これらは非
常に狭い帯域幅を有し、それによって基本磁界のシフト
に関して特に敏感であるからである。
シーケンスにより高い拡散敏感度を達成することができ
るが、撮像の際に冒頭にあげた問題が生ずる。これらの
問題は渦電流に起因することが見い出された。渦電流は
スイッチされた勾配によって、ＭＲシステムの勾配コイ
ルに隣接している伝導性部分内に誘導作用により生ず
る。超伝導磁石の場合にはたとえば渦電流は主としてタ
ンク内および磁石のクライオシールド内に誘導作用によ
り生ずる。特に勾配パルスの継続時間のオーダーおよび
それ以上の半値時間を有する渦電流は拡散測定の際に磁
界の基本成分Ｂ0のシフトにより、また磁界の不均一性
により擾乱を生ずると認められる。強い像歪みはたとえ
ば、読出しシーケンスとしてエコープレーナーシーケン
スを使用する場合に生ずる。脂肪飽和パルスも特に敏感
に基本磁界の擾乱に反応する。なぜならば、これらは非
常に狭い帯域幅を有し、それによって基本磁界のシフト
に関して特に敏感であるからである。
【００２０】Ｂ0 磁界の局部的なシフトは線形の非時変
性の渦電流挙動を仮定すると勾配Ｇの時間的導関数Ｇド
ットの畳込みにより表され得る。
性の渦電流挙動を仮定すると勾配Ｇの時間的導関数Ｇド
ットの畳込みにより表され得る。
【数６】
【００２１】畳込みの第２項Ｈは次の多重指数関数モデ
ルにより近似される。
ルにより近似される。
【数７】 ここでλi は勾配により惹起される渦電流の種々の対数
デクレメントを代表している。すなわち勾配により相い
異なる半値符号を有する相い異なる強さの渦電流が惹起
される。
デクレメントを代表している。すなわち勾配により相い
異なる半値符号を有する相い異なる強さの渦電流が惹起
される。
【００２２】渦電流効果は、核共鳴信号の読出し時点Ｔ
でＢ０シフトが消滅するならば、または核共鳴信号のｋ
空間軌道の間に増される位相が０であるならば、見るこ
とができない。
でＢ０シフトが消滅するならば、または核共鳴信号のｋ
空間軌道の間に増される位相が０であるならば、見るこ
とができない。
【数８】 または
【数９】 その際に、式８が優位に立つか式９が優位に立つかは核
共鳴信号の読出し位相内のそれぞれ応用されるパルスシ
ーケンスに関係する。
共鳴信号の読出し位相内のそれぞれ応用されるパルスシ
ーケンスに関係する。
【００２３】式８および９による条件はStejskal/Tanne
r によるパルスシーケンスの場合には、拡散勾配が符号
を全く交替しないので、満足されない。
r によるパルスシーケンスの場合には、拡散勾配が符号
を全く交替しないので、満足されない。
【００２４】しかし、式８および／または９による条件
および同時に式１によるリフェージング条件は、双極性
の勾配パルスを使用するときに満足すべきであることが
認識された。その際に勾配パルス列の部分パルスにより
誘導作用により生ずる渦電流はそれぞれ反転された極性
を有する後続の部分パルスにより広範囲に補償される。
および同時に式１によるリフェージング条件は、双極性
の勾配パルスを使用するときに満足すべきであることが
認識された。その際に勾配パルス列の部分パルスにより
誘導作用により生ずる渦電流はそれぞれ反転された極性
を有する後続の部分パルスにより広範囲に補償される。
【００２５】図５〜９には本発明の実施例として、この
条件が満足されているパルスシーケンスが示されてい
る。この場合、拡散勾配ＧＤは交替する極性の４つの部
分パルスＧＤ１ないしＧＤ４から成っている。パルスシ
ーケンスは通常のように層選択する９０°高周波パルス
ＲＦ１で開始し、その後に拡散勾配ＧＤの第１の部分パ
ルスＧＤ１ならびに第１の１８０°高周波パルスＲＦ２
が続き、それによりスピンが反転される。さらにその後
に拡散勾配ＧＤの負の部分パルスＧＤ２および正の部分
パルスＧＤ３が続く。最後にスピンは別の１８０°高周
波パルスＲＦ２によりもう一回反転され、その後に拡散
勾配ＧＤの負の部分パルスＧＤ４が続く。その後に、図
１〜４による実施例の際のように、読出しシーケンスが
続く。その際に強調すべきこととして、ここでは任意の
読出しシーケンス、たとえばＥＰ１シーケンスも応用さ
れ得る。
条件が満足されているパルスシーケンスが示されてい
る。この場合、拡散勾配ＧＤは交替する極性の４つの部
分パルスＧＤ１ないしＧＤ４から成っている。パルスシ
ーケンスは通常のように層選択する９０°高周波パルス
ＲＦ１で開始し、その後に拡散勾配ＧＤの第１の部分パ
ルスＧＤ１ならびに第１の１８０°高周波パルスＲＦ２
が続き、それによりスピンが反転される。さらにその後
に拡散勾配ＧＤの負の部分パルスＧＤ２および正の部分
パルスＧＤ３が続く。最後にスピンは別の１８０°高周
波パルスＲＦ２によりもう一回反転され、その後に拡散
勾配ＧＤの負の部分パルスＧＤ４が続く。その後に、図
１〜４による実施例の際のように、読出しシーケンスが
続く。その際に強調すべきこととして、ここでは任意の
読出しシーケンス、たとえばＥＰ１シーケンスも応用さ
れ得る。
【００２６】示されているパルスシーケンスは拡散に関
してStejskal/Tanner によるシーケンスとほぼ同じ感度
を示している。しかし、渦電流挙動ははるかに望まし
い。なぜならば、拡散勾配ＧＤの部分パルスＧＤ１〜Ｇ
Ｄ３により励起された渦電流がそれに続く反対の極性の
部分パルスＧＤ２〜ＧＤ４により広範囲に補償されるか
らである。その際に注意を喚起すべきこととして、１８
０°高周波パルスＲＦ１およびＲＦ２は確かに核スピン
に逆向きに作用するが、渦電流に関しては影響を有して
いない。
してStejskal/Tanner によるシーケンスとほぼ同じ感度
を示している。しかし、渦電流挙動ははるかに望まし
い。なぜならば、拡散勾配ＧＤの部分パルスＧＤ１〜Ｇ
Ｄ３により励起された渦電流がそれに続く反対の極性の
部分パルスＧＤ２〜ＧＤ４により広範囲に補償されるか
らである。その際に注意を喚起すべきこととして、１８
０°高周波パルスＲＦ１およびＲＦ２は確かに核スピン
に逆向きに作用するが、渦電流に関しては影響を有して
いない。
【００２７】図５〜９によるシーケンスにより式８およ
び／または９による条件だけでなく、式１によるリフェ
ージング条件も満足し得る。高周波パルスＲＦ１および
ＲＦ２の逆向きの作用も考慮に入れて、リフェージング
条件は、部分勾配ＧＤ１およびＧＤ２の勾配面積が部分
勾配ＧＤ３およびＧＤ４の勾配面積に等しい場合に満足
される。冒頭にあげたFeinbergおよびJakob の論文にも
既に双極性パルスを有する拡散重み付けされたパルスシ
ーケンスが提案された。しかしながら、そこでは渦電流
の問題への注意喚起はされていない。さらに、そこに説
明されているシーケンスには、再焦点合わせパルスによ
り先に励起されたスピンがリフェーズするだけでなく、
それ自体も再び励起パルスとして作用し、さらに刺激さ
れたエコーを惹起するという問題がある。条件１および
８および／または９を満足するための部分パルスＧＤ１
〜ＧＤ４の長さおよび振幅のディメンジョニングの際に
なおそれ以上の自由度が得られる。これらは本発明によ
り、読出し時間窓ＡＱの間に本来望まれるスピンエコー
へのＦＩＤ信号および刺激されたエコーの重畳を避ける
ために利用される。勾配パルスＧＤ１〜ＧＤ４のディメ
ンジョニングは、エコー時点Ｔでリフェージング条件が
スピンエコーに対してのみ満足され、ＦＩＤ信号および
刺激されたエコーに対しては満足されないように行われ
る。このことは、具体的な実施例では、勾配パルスＧＤ
１ないしＧＤ４の面積または勾配‐時間積分が等しくて
はならないことを意味する。実施例ではたとえば最初の
両勾配パルスＧＤ１およびＧＤ２は＋２５％または−２
５％の面積を有し、第３の勾配パルスＧＤ３は３０％の
面積を有し、第４の勾配パルスＧＤ４は−２０％の面積
を有する。その際に１００％は拡散重み付けのために有
効な面積全体を代表する。図５ないし９の考察からわか
るように、それによって読出し時間窓ＡＱ内で、第１の
高周波パルスＲＥ１により励起されたスピンに対するリ
フェージング条件が、そのスピンが静止しているスピン
であるかぎり、満足されている。しかしＦＩＤ信号と、
後続の再焦点合わせパルスＲＦ２およびＲＦ３に惹起さ
れる刺激されたエコーとは読出し時間窓ＡＱ内でデフェ
ーズされている。なぜならば、これらの信号に対する読
出し方向ＧR の勾配‐時間積分が零に等しくないからで
ある。それによってこれらの信号は読出し時間窓ＡＱ内
で測定された信号に影響せず、従って像アーティファク
トが避けられる。個々の勾配パルスの勾配‐時間積分は
相い異なる継続時間または相い異なる振幅に基づいて相
違し得る。しかし拡散勾配に対しては典型的にいずれに
せよ最大限に可能な勾配振幅が使用されるので、継続時
間が変更されると好ましい。図７にはパルスシーケンス
に対する相応のタイミングが示されており、その際に個
々の位相の継続時間はたとえば２５ｍｓ、５５ｍｓおよ
び２０ｍｓである。短い高周波パルスおよび勾配ランプ
の仮定のもとに取得窓の中心（典型的にｋ空間のコント
ラストを決定する中央の部分に相当する）は望ましい時
点に、すなわち１０ｍｓまたは勾配パルス列の継続時間
全体の１０％だけ最後の勾配パルスＧＤ４の後に位置し
ている。
び／または９による条件だけでなく、式１によるリフェ
ージング条件も満足し得る。高周波パルスＲＦ１および
ＲＦ２の逆向きの作用も考慮に入れて、リフェージング
条件は、部分勾配ＧＤ１およびＧＤ２の勾配面積が部分
勾配ＧＤ３およびＧＤ４の勾配面積に等しい場合に満足
される。冒頭にあげたFeinbergおよびJakob の論文にも
既に双極性パルスを有する拡散重み付けされたパルスシ
ーケンスが提案された。しかしながら、そこでは渦電流
の問題への注意喚起はされていない。さらに、そこに説
明されているシーケンスには、再焦点合わせパルスによ
り先に励起されたスピンがリフェーズするだけでなく、
それ自体も再び励起パルスとして作用し、さらに刺激さ
れたエコーを惹起するという問題がある。条件１および
８および／または９を満足するための部分パルスＧＤ１
〜ＧＤ４の長さおよび振幅のディメンジョニングの際に
なおそれ以上の自由度が得られる。これらは本発明によ
り、読出し時間窓ＡＱの間に本来望まれるスピンエコー
へのＦＩＤ信号および刺激されたエコーの重畳を避ける
ために利用される。勾配パルスＧＤ１〜ＧＤ４のディメ
ンジョニングは、エコー時点Ｔでリフェージング条件が
スピンエコーに対してのみ満足され、ＦＩＤ信号および
刺激されたエコーに対しては満足されないように行われ
る。このことは、具体的な実施例では、勾配パルスＧＤ
１ないしＧＤ４の面積または勾配‐時間積分が等しくて
はならないことを意味する。実施例ではたとえば最初の
両勾配パルスＧＤ１およびＧＤ２は＋２５％または−２
５％の面積を有し、第３の勾配パルスＧＤ３は３０％の
面積を有し、第４の勾配パルスＧＤ４は−２０％の面積
を有する。その際に１００％は拡散重み付けのために有
効な面積全体を代表する。図５ないし９の考察からわか
るように、それによって読出し時間窓ＡＱ内で、第１の
高周波パルスＲＥ１により励起されたスピンに対するリ
フェージング条件が、そのスピンが静止しているスピン
であるかぎり、満足されている。しかしＦＩＤ信号と、
後続の再焦点合わせパルスＲＦ２およびＲＦ３に惹起さ
れる刺激されたエコーとは読出し時間窓ＡＱ内でデフェ
ーズされている。なぜならば、これらの信号に対する読
出し方向ＧR の勾配‐時間積分が零に等しくないからで
ある。それによってこれらの信号は読出し時間窓ＡＱ内
で測定された信号に影響せず、従って像アーティファク
トが避けられる。個々の勾配パルスの勾配‐時間積分は
相い異なる継続時間または相い異なる振幅に基づいて相
違し得る。しかし拡散勾配に対しては典型的にいずれに
せよ最大限に可能な勾配振幅が使用されるので、継続時
間が変更されると好ましい。図７にはパルスシーケンス
に対する相応のタイミングが示されており、その際に個
々の位相の継続時間はたとえば２５ｍｓ、５５ｍｓおよ
び２０ｍｓである。短い高周波パルスおよび勾配ランプ
の仮定のもとに取得窓の中心（典型的にｋ空間のコント
ラストを決定する中央の部分に相当する）は望ましい時
点に、すなわち１０ｍｓまたは勾配パルス列の継続時間
全体の１０％だけ最後の勾配パルスＧＤ４の後に位置し
ている。
【００２８】図５〜９に示されているパルスシーケンス
に対する典型的な渦電流挙動は図１４に示されている。
その際に横軸には渦電流の半値時間とパルス長さとの比
が、また縦軸には渦電流成分の誤り経過が％で示されて
いる。ここで１００％は最後の個別パルスの誤りを代表
する。認識されるように、全継続時間の１．４１４％の
半値時間を有する渦電流は完全に消去されている。より
短い半値時間を有する渦電流は最後の勾配パルスと等し
い符号を有する誤りを生じ、より長い渦電流‐半値時間
は渦電流誤りを反対向きにする。長い渦電流‐半値時間
の場合誤りは再び零に向かう。いま、特にコントラスト
を決定する中央のｋ空間行が渦電流によりほぼ影響され
ずにとどまるようにタイミングを選ぶことができる。誤
りが特に大きくなる極端に短い渦電流‐半値時間は実際
にはいずれにしてもほとんど擾乱を生じない。なぜなら
ば、測定は拡散重み付けされた勾配パルスの最後のエッ
ジの直後では開始しないからである。
に対する典型的な渦電流挙動は図１４に示されている。
その際に横軸には渦電流の半値時間とパルス長さとの比
が、また縦軸には渦電流成分の誤り経過が％で示されて
いる。ここで１００％は最後の個別パルスの誤りを代表
する。認識されるように、全継続時間の１．４１４％の
半値時間を有する渦電流は完全に消去されている。より
短い半値時間を有する渦電流は最後の勾配パルスと等し
い符号を有する誤りを生じ、より長い渦電流‐半値時間
は渦電流誤りを反対向きにする。長い渦電流‐半値時間
の場合誤りは再び零に向かう。いま、特にコントラスト
を決定する中央のｋ空間行が渦電流によりほぼ影響され
ずにとどまるようにタイミングを選ぶことができる。誤
りが特に大きくなる極端に短い渦電流‐半値時間は実際
にはいずれにしてもほとんど擾乱を生じない。なぜなら
ば、測定は拡散重み付けされた勾配パルスの最後のエッ
ジの直後では開始しないからである。
【００２９】図１０〜１３によるパルスシーケンスによ
り渦電流補償がさらに改善される。なぜならば、この場
合には２つの渦電流‐半値時間に対する完全な補償が達
成され、その際に長い渦電流‐半値時間に対する誤りが
同じく再び零に向かうからである。このパルスシーケン
スは図１０に相応して同じく９０°高周波パルスＲＦ１
により開始するが、それにこの場合には４つの１８０°
再焦点合わせパルスＲＦ２ないしＲＦ５が続く。すべて
の高周波パルスＲＦ１ないしＲＦ５は図１３による層選
択勾配ＧＳの作用のもとに層選択性である。拡散敏感度
を生じさせる勾配パルスは下記のように分配される。 −正の勾配パルスＧＤ１が高周波パルスＲＦ１とＲＦ２
との間に、 −負の勾配パルスＧＤ２が高周波パルスＲＦ２とＲＦ３
との間に、 −反対向きの符号の２つの勾配パルスＧＤ３およびＧＤ
４が、正の勾配パルスＧＤ３で開始して、高周波パルス
ＲＦ３とＲＦ４との間に、 −正の勾配パルスＧＤ５が高周波パルスＲＦ４とＲＦ５
との間に、最後に −負の勾配パルスＧＤ６が高周波パルスＲＦ５と読出し
時間窓ＡＱとの間に分配される。
り渦電流補償がさらに改善される。なぜならば、この場
合には２つの渦電流‐半値時間に対する完全な補償が達
成され、その際に長い渦電流‐半値時間に対する誤りが
同じく再び零に向かうからである。このパルスシーケン
スは図１０に相応して同じく９０°高周波パルスＲＦ１
により開始するが、それにこの場合には４つの１８０°
再焦点合わせパルスＲＦ２ないしＲＦ５が続く。すべて
の高周波パルスＲＦ１ないしＲＦ５は図１３による層選
択勾配ＧＳの作用のもとに層選択性である。拡散敏感度
を生じさせる勾配パルスは下記のように分配される。 −正の勾配パルスＧＤ１が高周波パルスＲＦ１とＲＦ２
との間に、 −負の勾配パルスＧＤ２が高周波パルスＲＦ２とＲＦ３
との間に、 −反対向きの符号の２つの勾配パルスＧＤ３およびＧＤ
４が、正の勾配パルスＧＤ３で開始して、高周波パルス
ＲＦ３とＲＦ４との間に、 −正の勾配パルスＧＤ５が高周波パルスＲＦ４とＲＦ５
との間に、最後に −負の勾配パルスＧＤ６が高周波パルスＲＦ５と読出し
時間窓ＡＱとの間に分配される。
【００３０】通常のように核スピンは読出し時間窓ＡＱ
の前で位相コード化パルスＧｐにより位相コード化され
る。読出し時間窓ＡＱの間に読出し勾配ＧＲがスイッチ
されている。
の前で位相コード化パルスＧｐにより位相コード化され
る。読出し時間窓ＡＱの間に読出し勾配ＧＲがスイッチ
されている。
【００３１】図５〜９によるパルスシーケンスの際のよ
うに、ここでも読出し時点で静止しているスピンに対す
るリフェージング条件が満足されていなければならな
い。すなわち、すべての勾配‐時間積分が零でなければ
ならない。さらに、ここでも個々の勾配パルスＧＤ１な
いしＧＤ６の相い異なる勾配‐時間面積により刺激され
たエコーはデフェーズされる。
うに、ここでも読出し時点で静止しているスピンに対す
るリフェージング条件が満足されていなければならな
い。すなわち、すべての勾配‐時間積分が零でなければ
ならない。さらに、ここでも個々の勾配パルスＧＤ１な
いしＧＤ６の相い異なる勾配‐時間面積により刺激され
たエコーはデフェーズされる。
【００３２】強調すべきこととして、本発明は準備位相
の形式の拡散重み付けのみに関する、すなわち読出し位
相に対しては任意の知られているシーケンス、たとえば
前記のＥＰＩシーケンスが使用され得る。本発明の基本
思想は、渦電流効果を補償するために、交互の符号の勾
配パルスを使用することにある。個々の勾配パルスの間
に位置している１８０°パルスにより、生じている核ス
ピン信号をスピンエコーとして読出しまたそれが拡散感
度として定義されることが達成される。勾配パルスの相
い異なる勾配‐時間面積により、刺激されたエコーはデ
フェーズされる。
の形式の拡散重み付けのみに関する、すなわち読出し位
相に対しては任意の知られているシーケンス、たとえば
前記のＥＰＩシーケンスが使用され得る。本発明の基本
思想は、渦電流効果を補償するために、交互の符号の勾
配パルスを使用することにある。個々の勾配パルスの間
に位置している１８０°パルスにより、生じている核ス
ピン信号をスピンエコーとして読出しまたそれが拡散感
度として定義されることが達成される。勾配パルスの相
い異なる勾配‐時間面積により、刺激されたエコーはデ
フェーズされる。
【図１】問題設定を説明するためにStejskal/Tanner に
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
【図２】問題設定を説明するためにStejskal/Tanner に
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
【図３】問題設定を説明するためにStejskal/Tanner に
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
【図４】問題設定を説明するためにStejskal/Tanner に
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
よる従来の拡散勾配を有するパルスシーケンス図。
【図５】本発明による双極性の拡散勾配を有するパルス
シーケンス図。
シーケンス図。
【図６】本発明による双極性の拡散勾配を有するパルス
シーケンス図。
シーケンス図。
【図７】本発明による双極性の拡散勾配を有するパルス
シーケンス図。
シーケンス図。
【図８】本発明による双極性の拡散勾配を有するパルス
シーケンス図。
シーケンス図。
【図９】本発明による双極性の拡散勾配を有するパルス
シーケンス図。
シーケンス図。
【図１０】本発明による双極性の拡散勾配を有するパル
スシーケンス図。
スシーケンス図。
【図１１】本発明による双極性の拡散勾配を有するパル
スシーケンス図。
スシーケンス図。
【図１２】本発明による双極性の拡散勾配を有するパル
スシーケンス図。
スシーケンス図。
【図１３】本発明による双極性の拡散勾配を有するパル
スシーケンス図。
スシーケンス図。
【図１４】渦電流成分の誤り経過を示す概略図。
ＡＱ 読出し時間窓 ＧＤ 拡散勾配 ＧＤ１〜ＧＤ６ 拡散勾配の部分パルス ＧＰ 層コーディング勾配 ＧＲ 読出し勾配 ＧＳ 層選択勾配 ＲＦ１〜ＲＦ５ 高周波パルス
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の高周波パルス（ＲＦ１）による核
共鳴信号の励起および少なくとも２つの別の高周波パル
ス（ＲＦ２、ＲＦ３）による再焦点合わせにより読出し
時間窓（ＡＱ）内でスピンエコー信号が得られ、高周波
パルス（ＲＦ１〜ＲＦ３）の間および読出し窓（ＡＱ）
の前で勾配パルス（ＧＤ１〜ＧＤ４）がスイッチされ、
その際にこれらの勾配パルス（ＧＤ１〜ＧＤ４）の極性
が勾配パルスから勾配パルスへと交替し、またその際に
励起から読出し窓（ＡＱ）までの勾配‐時間積分が零で
ある磁気共鳴による拡散検出方法において、少なくとも
２つの勾配パルス（ＧＤ１〜ＧＤ４）の勾配‐時間積分
が相い異なっていることを特徴とする磁気共鳴による拡
散検出方法。 - 【請求項２】第１の高周波パルス（ＲＦ１）と第２の高
周波パルス（ＲＦ２）との間に第１の極性の勾配パルス
（ＧＤ１）がスイッチされ、第２の高周波パルス（ＲＦ
２）と第３の高周波パルス（ＲＦ３）との間に第１の極
性と反対の極性で開始して相い異なる極性の２つの勾配
パルス（ＧＤ２、ＧＤ３）がスイッチされ、第３の高周
波パルス（ＲＦ３）と読出し窓（ＡＱ）との間に第１の
極性の別の勾配パルス（ＧＤ４）がスイッチされること
を特徴とする請求項１記載の拡散検出方法。 - 【請求項３】 スピンエコー信号が読出し時間窓（Ａ
Ｑ）の前の位相コーダー勾配（ＧＰ）および読出し時間
窓（ＡＱ）の間の読出し勾配（ＧＲ）により位置コード
化されることを特徴とする請求項１または２記載の拡散
検出方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19735684.2 | 1997-08-19 | ||
| DE19735684 | 1997-08-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11128205A true JPH11128205A (ja) | 1999-05-18 |
| JP4128663B2 JP4128663B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=7839258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23151198A Expired - Lifetime JP4128663B2 (ja) | 1997-08-19 | 1998-08-18 | 磁気共鳴による拡散検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6265872B1 (ja) |
| JP (1) | JP4128663B2 (ja) |
| DE (1) | DE19834698C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001258863A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-25 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｍｒイメージング方法およびｍｒｉ装置 |
| USRE48347E1 (en) | 2000-12-21 | 2020-12-08 | University Of Virginia Patent Foundation | Method and apparatus for spin-echo-train MR imaging using prescribed signal evolutions |
| USRE45725E1 (en) | 2000-12-21 | 2015-10-06 | University Of Virginia Patent Foundation | Method and apparatus for spin-echo-train MR imaging using prescribed signal evolutions |
| DE10109511C2 (de) * | 2001-02-28 | 2003-03-27 | Max Planck Gesellschaft | Verfahren und Gerät zum Gewinnen von Daten für diffusionsgewichtete Magnetresonanz-Bildgebung |
| US6650115B2 (en) * | 2001-10-12 | 2003-11-18 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Variable density fourier velocity encoding MR imaging |
| US7078897B2 (en) * | 2002-01-16 | 2006-07-18 | Washington University | Magnetic resonance method and system for quantification of anisotropic diffusion |
| US6724190B2 (en) * | 2002-05-15 | 2004-04-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Retrospective selection and various types of image alignment to improve DTI SNR |
| US6670812B1 (en) * | 2002-09-13 | 2003-12-30 | Ge Medical Systems Global Technology, Llc | B-value calculation and correction using a linear segment gradient waveform model |
| US6815952B1 (en) * | 2003-05-12 | 2004-11-09 | The University Of Queensland | Magnetic resonance diffusion imaging with eddy-current compensation |
| DE102005053269B3 (de) * | 2005-11-08 | 2007-04-12 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines diffusionsgewichteten Bildes |
| US7355407B1 (en) * | 2006-12-03 | 2008-04-08 | Toshiba Medical Systems Corp. | Methods and apparatus for single-shot magnetic resonance imaging with optimized isotropic diffusion weighting |
| SE531190C2 (sv) * | 2007-05-31 | 2009-01-13 | Colloidal Resource Ab | Metod, system, datoravläsbart medium och användning för magnetisk resonanstomografi |
| US9360545B2 (en) * | 2012-06-26 | 2016-06-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetic resonance system and operating method for flow artifact reduction in slab selective space imaging |
| DE102012217992A1 (de) * | 2012-10-02 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Magnetresonanzanlage zur Erfassung von MR-Daten mit Diffusionsinformation |
| JP6113522B2 (ja) * | 2013-02-19 | 2017-04-12 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置 |
| CN105980876B (zh) * | 2014-02-10 | 2019-05-17 | Cr发展公司 | 用于定量样品中的各向同性弥散和/或各向异性弥散的方法 |
| CN115656900B (zh) * | 2022-11-02 | 2023-06-23 | 佛山瑞加图医疗科技有限公司 | 一种用于降低***误差对磁共振成像影响的方法及装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4595879A (en) * | 1983-11-14 | 1986-06-17 | Technicare Corporation | Nuclear magnetic resonance flow imaging |
| US4780674A (en) * | 1986-01-29 | 1988-10-25 | Thomson-Cgr | Process for imaging by nuclear magnetic resonance |
| JPH0632643B2 (ja) | 1986-04-11 | 1994-05-02 | 株式会社日立メディコ | 核磁気共鳴イメ−ジング装置 |
| IL86231A (en) | 1988-04-29 | 1991-07-18 | Elscint Ltd | Correction for eddy current caused phase degradation |
| EP0595391B1 (en) | 1992-10-26 | 2001-01-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Eddy current compensation in magnetic resonance imaging |
| WO1995004940A1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-02-16 | The Government Of The United States Of America, Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Method and system for measuring the diffusion tensor and for diffusion tension imaging |
| US5436562A (en) | 1993-12-29 | 1995-07-25 | General Electric Company | Methods for the simultaneous detection of multiple components of motion in moving fluids |
| US5671741A (en) * | 1995-08-04 | 1997-09-30 | The Regents Of The University Of California | Magnetic resonance imaging technique for tissue characterization |
-
1998
- 1998-07-31 DE DE19834698A patent/DE19834698C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-18 JP JP23151198A patent/JP4128663B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-18 US US09/135,165 patent/US6265872B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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