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特許6876968ＭＲＩシステムでの定常状態グラジェントエコー取得のＩＨＭＴ感度を向上させるための方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6876968
(24)【登録日】2021年4月30日
(45)【発行日】2021年5月26日
(54)【発明の名称】ＭＲＩシステムでの定常状態グラジェントエコー取得のＩＨＭＴ感度を向上させるための方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/055 20060101AFI20210517BHJP
G01R 33/54 20060101ALI20210517BHJP
【ＦＩ】
A61B5/055 311
A61B5/055ZDM
G01R33/54
【請求項の数】12
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2018-555569(P2018-555569)
(86)(22)【出願日】2017年3月23日
(65)【公表番号】特表2019-513503(P2019-513503A)
(43)【公表日】2019年5月30日
(86)【国際出願番号】EP2017056978
(87)【国際公開番号】WO2017182229
(87)【国際公開日】20171026
【審査請求日】2020年3月23日
(31)【優先権主張番号】16166049.3
(32)【優先日】2016年4月19日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】516086347
【氏名又は名称】ユニバーシティ ド エクス‐マルセイユ
(73)【特許権者】
【識別番号】518369442
【氏名又は名称】センター ナショナル デ ラ リシェルシェ サイエンティフィック（シーエヌアールエス）
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ジラール，オリヴィエ，マチェイ
(72)【発明者】
【氏名】デュアメル，ギヨーム，ディディエ，デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】ムチンダ，サミラ
(72)【発明者】
【氏名】プレヴォ，ヴァレンティン，ユーゴー，ジョナス
【審査官】
後藤 順也
(56)【参考文献】
【文献】
O. M. Girard et al.，Whole Brain inhomogeneous MT using an ihMT prepared 3D GRE sequence at 1.5T，Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med.，２０１５年，p.3356
【文献】
G. Varma et al.，3D Acquisition of the Inhomogeneous Magnetization Transfer Effect for Greater White Matter Contrast，Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med.，２０１３年，p.4224
【文献】
G. Varma et al.，Assessing and Reducing the B1 Dependence of Inhomogeneous Magnetization Transfer，Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med.，２０１４年，p.3376
【文献】
V. H. Prevost et al. ，Magnetization Transfer from Inhomogeneously Broadened Lines (ihMT) :sequence optimization for preclinical investigation at very high magnetic field(11.75T)，Proc. Intl Soc. Mag. Reson. Med，２０１５年，p.1742
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ５／０５５
Ｇ０１Ｒ ３３／２０−３３／６４
ＰｕｂＭｅｄ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＭＲＩ画像を生成するための方法であって、以下のステップ：
連続する繰り返し時間（ＴＲ）において定常状態グラジェントエコーシーケンスを用いて解析下の体積のラインを取得するステップと、
各繰り返し時間において不均一磁化移動（ｉｈＭＴ）プレサチュレーションモジュール（ＴＭＴ）を適用するステップと、
を含む方法であり、
各繰り返し時間の持続時間が２０ミリ秒よりも長いことを特徴とする、方法。
連続する繰り返し時間（ＴＲ）において定常状態グラジェントエコーシーケンスを用いて解析下の体積のラインを取得するステップと、
各繰り返し時間において不均一磁化移動（ｉｈＭＴ）プレサチュレーションモジュール（ＴＭＴ）を適用するステップと、
を含む方法であり、
各繰り返し時間の持続時間が２０ミリ秒よりも長いことを特徴とする、方法。
【請求項2】
各繰り返し時間の持続時間が３０ミリ秒よりも長い、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
各繰り返し時間の持続時間が、プレサチュレーションモジュールの持続時間よりも少なくとも４倍長い、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記プレサチュレーションモジュールにおいて適用される無線周波数の強度（Ｂ１）が、前記繰り返し時間（ＴＲ）の実際の値に及び前記解析下の体積に適用される静磁場（Ｂ０）の振幅に基づいて、比吸収率（ＳＡＲ）の基準レベルを維持するべく調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
複数のラインが各繰り返し時間内に取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
各プレサチュレーションモジュールの持続時間が８および１６ミリ秒の間で含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
各プレサチュレーションモジュールの持続時間が１２ミリ秒に実質的に等しい、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
各プレサチュレーションモジュールが、等間隔のＨａｎｎ形無線周波数パルスを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
各プレサチュレーションモジュールが、１ミリ秒のピッチ間隔の１２の無線周波数パルスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
各プレサチュレーションモジュールが、画像内でフィルタするべく組織の双極子秩序緩和時間よりも長いピッチ間隔の無線周波数パルスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記無線周波数パルスが、２．５ミリ秒よりも長いピッチ間隔にあり、これにより、筋組織が画像内でフィルタされる、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記繰り返し時間が、７０ｍｓを上回る範囲から選択され、生成されるコントラスト値は、無線周波数の強度の変動の影響を実質的に受けない、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、特に、不均一磁化移動（ｉｈＭＴ）技術を用いる中枢神経系イメージングに関する。
【背景技術】
【0002】
シングルショットＭＲＩ技術は、解析下の体積をスライスで取得していくように設計される。スライスは、繰り返し時間ＴＲと呼ばれる連続するインターバルで取得される。このような技術は、通常は、各繰り返し時間において全体に利用可能な縦磁化Ｍ０を、信号読み出しの前に横断面へ９０°傾けることにより用いる。その意味で、磁化測定は破壊的であり、ゆえに、次の読み出しの前に縦磁化を再生するのに或る時間が必要とされる。繰り返し時間ＴＲは、顕著な回復を可能にするべく磁化の再生時間に基づいて調節され、数秒のオーダーの繰り返し時間につながる。
【0003】
対照的に、定常状態グラジェントエコーイメージング技術は、各読み出しで磁化を横断面の方へ数度だけ傾け、ゆえに、磁化は、毎回僅かにのみ減弱され、各繰り返し時間において印加される無線周波数パルス間で部分的に回復する。この手順は、或る数の繰り返し時間後に、磁化が集束し、定常状態に維持されることを可能にする。これらの技術は、１０ミリ秒のオーダーの顕著により短い繰り返し時間を使用し、したがって、三次元イメージングにより適しており、この場合、体積は、連続する繰り返し時間において任意のシーケンスの個々のラインにより取得され得る。
【0004】
図１は、例えば、［“３Ｄ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ Ｇｒｅａｔｅｒ Ｗｈｉｔｅ Ｍａｔｔｅｒ Ｃｏｎｔｒａｓｔ”， Ｇｏｐａｌ Ｖａｒｍａ ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２１ｓｔ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ（ＩＳＭＲＭ），２０１３年４月］で開示される場合の、不均一磁化移動（ｉｈＭＴ）にあてはまる定常状態グラジェントエコーイメージングシーケンスを例示するタイムダイアグラムである。
【0005】
シーケンスの各繰り返し時間ＴＲは、時間ＴＭＴにわたって持続するｉｈＭＴプレサチュレーションモジュールで始まる。４つの異なるプレサチュレーションモジュールが順次に用いられる。第１の及び第３の繰り返し時間において、＋５ＫＨｚ及び−５ＫＨｚのそれぞれの周波数オフセットを有する台形無線周波数パルスが印加される。第２の及び第４の繰り返し時間において、＋５ＫＨｚの周波数帯と−５ＫＨｚの周波数帯との両方が同時に励起されるように、オンレゾナンスのコサイン変調された台形パルスが印加される。
【0006】
プレサチュレーションモジュールに、普通はグラジェントエコー（ＧＲＥ）読み出しモジュールが後続し、これはオンレゾナンスの励起パルスαで始まり、次いで、通常はスライス、位相、及び周波数という名称の、空間エンコーディングのために用いられる３つの勾配コイル制御信号の組み合わせが後続する。
【0007】
スライス信号は、ｚ座標、すなわち、縦磁場Ｂ０に垂直な平面を選択する。この選択は、勾配パルスの振幅を通じてもたらされる。矢印で例示されるように、パルス振幅は、すべての可能なｚ位置を走査するべく、正の最大値と負の対称な値との間で変化し得る。同様の説明が、図１での位相ディメンションにあてはまる。
【0008】
普通は、繰り返し時間ＴＲ内で解析下の体積の大部分、例えばスライスにおけるすべてのライン又はｙ座標を読み出すには時間が不足する。ここでは一度に１つだけのラインが読み出される。現在ラインは、図示される場合の位相信号のパルスの対応する振幅により選択される。
【0009】
最後に、周波数信号波形は、エコー信号の形態で、選択されたラインにおけるすべてのｘ位置を抽出するように構成される。周波数信号が高レベルにある状態で、エコー信号が黒い長方形のＡＤＣで示すようにサンプリングされる。エコー信号がサンプリングされた後で、スライス信号及び位相信号のそれぞれは、例示される場合の最初の選択パルスとは反対の振幅の勾配パルスを印加することにより「リワインド」され得る。
【0010】
プレサチュレーションモジュールＴＭＴの及び繰り返し時間ＴＲの、それぞれ５及び１２ミリ秒の例示的な持続時間が括弧内に示され、これらは上記のＶａｒｍａらによるＩＳＭＲＭ論文で提案された値に対応する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ＭＲＩにより中枢神経系組織を検査するための有用なコントラストは、ｉｈＭＴＲと表記され、パーセントで表される、ｉｈＭＴ比である。このコントラストは、やや低い感度を有し、最良の場合に１０％に達する値をもたらす。感度を高めるための何らかの技術が非常に望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
ｉｈＭＴＲコントラスト感度を高めるための一般的方法であって、連続する繰り返し時間において定常状態グラジェントエコーシーケンスを用いて解析下の体積のラインを取得するステップと、各繰り返し時間において不均一磁化移動プレサチュレーションモジュールを適用するステップとを含む方法が本明細書で提供される。繰り返し時間の持続時間は、２０ミリ秒よりも長い、好ましくは３０ミリ秒よりも長い。
【0013】
繰り返し時間の持続時間は、さらに、プレサチュレーションモジュールの持続時間よりも少なくとも４倍長くてよい。
【0014】
プレサチュレーションモジュールにおいて適用される無線周波数の強度は、繰り返し時間の実際の値に及び解析下の体積に適用される静磁場の振幅に基づいて、比吸収率の基準レベルを維持するべく調節されてよい。
【0015】
繰り返し時間は、７０ｍｓを上回る範囲から選択されてよく、この場合、生成されるコントラスト値は、特に、より高い磁場強度（すなわち３Ｔ以上）で、通常はＲＦ伝搬の影響に関連する、空間にわたる無線周波数の強度の変動（所謂ＲＦ不均一）の影響を実質的に受けない。
【0016】
複数のラインが各繰り返し時間内に取得されてよい。
【0017】
プレサチュレーションモジュールの持続時間は、８および１６ミリ秒の間で含まれてよく、好ましくは１２ミリ秒に実質的に等しい。
【0018】
各プレサチュレーションモジュールは、等間隔のＨａｎｎ形無線周波数パルス、好ましくは１ミリ秒のピッチ間隔の１２個の無線周波数パルスを含んでよい。
【0019】
各プレサチュレーションモジュールは、画像内でフィルタするべく組織の双極子秩序緩和時間よりも長い、例えば２．５ミリ秒よりも長いピッチ間隔の無線周波数パルスを含んでよく、これにより、筋組織が画像内でフィルタされる。
【0020】
他の利点及び特徴は、例示の目的のためだけに提供され添付図に表される本発明の特定の実施形態の以下の説明からより明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】前述の、従来のｉｈＭＴにより作成された定常状態グラジェントエコーイメージングシーケンスを例示するタイムダイアグラムである。
【図2】ｉｈＭＴＲコントラストの感度を向上させる定常状態グラジェントエコーイメージングシーケンスを例示するタイムダイアグラムである。
【図5A】プレサチュレーションモジュールにおける異なる数のパルスを用いて得られる感度向上を示す実験結果グラフである。
【図5B】プレサチュレーションモジュールにおける異なる数のパルスを用いて得られる感度向上を示す実験結果グラフである。
【図6】プレサチュレーションモジュールにおけるパルス間隔の関数としての異なる双極子秩序緩和時間に伴う組織の感度の変動を例示するグラフである。
【図7A】経時的に積分したときの、しかし異なる繰り返し時間値を有する、プレサチュレーションモジュールにおいて伝達される同じ平均ＲＦパワーを用いる２つのイメージングシーケンスを概略で示す図である。
【図7B】経時的に積分したときの、しかし異なる繰り返し時間値を有する、プレサチュレーションモジュールにおいて伝達される同じ平均ＲＦパワーを用いる２つのイメージングシーケンスを概略で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図１に例示したような、ＭＲＩに関する不均一磁化移動（ｉｈＭＴ）定常状態グラジェントエコーシーケンスでは、繰り返し時間ＴＲをできる限り短くするのが通例である。この目的のために、繰り返し時間は、プレサチュレーションモジュールの持続時間ＴＭＴに超過してシングルライン読み出しシーケンスの持続時間を足すことにより、できる限り近接して選択される。この選択の第１の理由は、より短い繰り返し時間が、総取得時間を減少させることになり、したがって、モーション感度を低下させることである。第２の理由は、半固形物を特徴づけるのに用いられるｉｈＭＴモデルに由来する。
【0023】
白質及び灰白質などの半固形物は、双極子秩序β及び半固体ゼーマン秩序ＭＺＢと呼ばれる２つの相互接続された区画を含むプールによりモデル化される。これは双極子秩序を測定しようとするものであるが、直接測定することはできない。ｉｈＭＴ技術は、双極子秩序を表す磁化を、液体ゼーマン秩序ＭＺＡと呼ばれる区画により形成された液体プロトンプールへ移動するように設計され、この場合、値はＭＲＩを通じて直接取得することができる。
【0024】
双極子秩序は、各プレサチュレーションモジュールによる構築後に、灰白質及び白質に関して６〜１０ミリ秒のオーダーの短い寿命又は緩和時間（Ｔ１Ｄ）を有する。プレサチュレーションモジュールは、双極子秩序を完全に減衰する前に再生するべく、次々に十分に近接して繰り返されるべきであると考えられ、これが、なぜ繰り返し時間をできる限り短くするべきかの説明である。
【0025】
本発明者らは、この見解を疑い、対照的に、繰り返し時間を長くすることを提案する。実際には、本発明者らは、ｉｈＭＴ技術は、双極子秩序を直接測定しないが、液体プールに移動される場合のその影響に注目した。移動される影響は、実際には、１秒のオーダーのはるかにより長い緩和時間を有し、理論的には、１秒もの長さの繰り返し時間が、感度の僅かな損失を伴って用いられ得ることを意味する。
【0026】
本発明者らによって行われたシミュレーション及び実験は、より長い繰り返し時間が、以下に示すように感度をさらに高め得ることを証明する。
【0027】
図２は、ｉｈＭＴＲコントラストの感度をそのように向上させる定常状態グラジェントエコーイメージングシーケンスを例示するタイムダイアグラムである。このダイアグラムは、図１のダイアグラムに基づいており、異なる要素だけが示されている。本発明者らは、２０ミリ秒よりも長い繰り返し時間ＴＲが、ｉｈＭＴ信号の感度を改善し得ることを見出した。
【0028】
ｉｈＭＴ定常状態グラジェントエコーシーケンスにおいて慣習的に用いられる繰り返し時間は、２０ミリ秒よりも低く、例えば、前述のＶａｒｍａによる論文では１２ミリ秒である。論文［“Ｗｈｏｌｅ Ｂｒａｉｎ ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ＭＴ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｉｈＭＴ ｐｒｅｐａｒｅｄ ３Ｄ ＧＲＥ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｔ １．５Ｔ”， Ｏｌｉｖｉｅｒ Ｇｉｒａｒｄ ｅｔ ａｌ．， ＩＳＭＲＭ ２０１５］は、１９ミリ秒の繰り返し時間を提案する。
【0030】
本明細書でのすべてのシミュレーション及び実験は、強度Ｂ０＝１．５Ｔの静磁場で行った実験から導出されるＲＦエネルギー強度で行われる。検査した組織は、ＰＴと表記される錐体路という名称の白質線維束であり、これは従来の方法で１０％付近の最高ｉｈＭＴＲ値をもたらす組織である。プレサチュレーションモジュールは、変調されたパルスではなくＲＦパルストレインを含む。
【0031】
図３Ａでは、ｙ軸は、ｉｈＭＴＲコントラスト又は感度をパーセントで表す。実線の曲線は、繰り返し時間だけが変化している、すなわち、シミュレーションの全体を通して用いられるプレサチュレーションモジュールが同じ特徴、特に一定振幅を有する場合の、感度の推移を表す。プレサチュレーションモジュールは、実際は、上記のＧｉｒａｒｄらによるＩＳＭＲＭ論文で開示されたような、すなわち、それぞれ０．５ミリ秒の幅を有する、１ミリ秒のピッチ間隔の、６つのＨａｎｎ形パルスである。
【0032】
無線周波数パルス振幅Ｂ１は、シミュレーションでは、二乗平均平方根（ＲＭＳ）値が、１９ミリ秒の繰り返し時間にわたって５．４μＴを達成するように設定される。したがって、ＲＭＳ値は、ＴＲが１９ミリ秒を上回って増加するときに減少し、ＴＲが１９ミリ秒を下回って減少するときに増加する。
【0033】
感度は、低下しないが、２０から３０ミリ秒までの間のＴＲに関して１０％を超える最大へ、したがって、２０ミリ秒を下回る従来の繰り返し時間の範囲で達成されるよりも高い値へさらに高まることを特筆することができる。
【0034】
感度は、プレサチュレーションモジュールにより移動されるエネルギーに伴い或る程度まで高まることが知られている。実際には、伝達できるエネルギーは、患者の安全性を保証する認可された比吸収率（ＳＡＲ）に制限される。ＴＲ＝１９ｍｓに関して達成される上記の５．４μＴのＲＭＳ値は、例示的なＳＡＲの基準レベルに対応する。
【0035】
図３Ｂは、繰り返し時間に伴うＳＡＲの変動を例示する。ｙ軸上の値は、正規化したＳＡＲ因子である、すなわち、実際のＳＡＲ値と、ＴＲ＝１９ｍｓに関する５．４μＴのＲＭＳ Ｂ１値に関して得られる基準ＳＡＲレベルとの比である。実線の曲線は、図３Ａの一定振幅の曲線に対応する。ＳＡＲは、繰り返し時間に反比例して減少する。基準ＳＡＲ（１．０）が、ＴＲ＝１９ｍｓに達して１０％のｉｈＭＴＲ値（図３Ａにおいて）をもたらすのに対して、ＳＡＲは、同じｉｈＭＴＲ値をもたらすときＴＲ＝３０ｍｓに関してたったの０．６５である。この利用可能なＳＡＲのマージンは、個々に又は組み合わせて適用され得る２つのタイプの向上のための余地を残す。
【0036】
第１に、より高感度を追求するべく、利用可能なＳＡＲマージンを費やして、プレサチュレーションモジュールにおけるエネルギーを増加させてよい。
【0037】
第２に、ｉｈＭＴＲ感度を維持しながら、しかしより高い信号対ノイズ比を与えながら、同じくＳＡＲマージンを費やして、縦磁場Ｂ０を増加させてよい。
【0038】
図３Ａ及び図３Ｂでの「一定のＳＡＲ」と付された点線の曲線は、第１の選択肢に対応する。プレサチュレーションモジュールのパルス振幅Ｂ１は、パルスのＲＭＳ値が一定に維持されるようにＴＲに伴い増加する。図３Ｂに示すように、このＳＡＲは、したがって、このＴＲ範囲にわたって基準レベルで一定のままである。
【0039】
図３Ｂに示すように、感度は、ＴＲが２０ｍｓを超えて増加する際に迅速に増加し、３０ｍｓを超えるＴＲに関して以前は達成できなかった値に達する。６０から８０ｍｓまでの間のＴＲに関して１７％に近い最大に達する。
【0040】
さらなる措置なしでの繰り返し時間ＴＲの増加は、総取得時間を明らかに増加させる。従来の短い繰り返し時間では、毎回ラインを１つだけ取得することができた。しかしながら、２０ｍｓ以上もの長さの持続時間では、各繰り返し時間内に複数のラインを取得するのに十分な時間がある。
【0041】
図４は、複数のラインが１つの繰り返し時間ＴＲ内に取得される定常状態グラジェントエコーイメージングシーケンスを部分的に例示するタイムダイアグラムである。このダイアグラムは、プレサチュレーション位相ＴＭＴ及び第１のラインの取得に関して図１のダイアグラムと類似している。
【0042】
前述のＧｉｒａｒｄによるＩＳＭＲＭ論文で用いられたものに対応するプレサチュレーションモジュールがより詳細に例示されている。このプレサチュレーションモジュールは、それぞれ６ＲＦパルスのトレインを含む４つの可能なモジュールのうちの１つである。パルスは、Ｈａｎｎ形であってよく、０．５ミリ秒の幅を有し、１ｍｓのピッチ間隔にあってよい。図示されたモジュールは、例として、正のオフセットのパルスで始まる、交番する周波数オフセット±Δｆ、例えば±７ＫＨｚを伴うパルスを含む。他のモジュールは、異なる一連の周波数オフセットを伴うパルスを有する。
【0043】
点線の突起により示されるように、スライス信号、位相信号、及び周波数信号のうちの１つ又はいくつかは、残留横信号（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ ｓｉｇｎａｌｓ）を相殺するのに役立つ無線周波数パルスΔｆと時間においてインターリーブされる、所謂「スポイラー勾配」パルスを伝達し得る。
【0044】
プレサチュレーションモジュールの後に、いくつかのラインが読み出され、繰り返し時間ＴＲの終了までの残りの利用可能な時間を埋めてよい。各ラインは、図１のシングルラインの読み出しに関するシーケンスと類似した、すなわち、励起パルスαで始まり、スライス信号及び位相信号のそれぞれにおける振幅パルス、及び周波数信号のパターンが後続するシーケンスにおいて読み出されてよい。各読み出しシーケンスは、スライス信号及び位相信号のそれぞれにおいてリワインドパルスで終わってよい。
【0045】
位相パルス及びスライスパルスの振幅は、所望のライン取得シーケンス又は軌道を説明するために例示されるように１つの読み出しから次の読み出しで変化する。
【0046】
この手順では、より長い繰り返し時間の使用は、総取得時間を増加させない。実際には、図１のような従来のシーケンスでは各ラインに１つのプレサチュレーションモジュールが用いられるのに対して、複数のラインの読み出しに１つのプレサチュレーションモジュールが用いられるので、総取得時間がさらに減少し得る。
【0047】
プレサチュレーションモジュールは、慣習的には、単一のコサイン変調された台形パルス又は６周波数オフセットパルスのトレインのいずれかをそれぞれ用いる、５ミリ秒のオーダーの短さであった。
【0048】
図５Ａ及び図５Ｂは、変化するプレサチュレーションモジュール持続時間に基づく実験結果のｉｈＭＴＲ対ＴＲグラフである。変化する数のパルスのパルストレインで実験を行い、この場合、パルスは、同じ幅（０．５ｍｓ）を有し、同じピッチ間隔（１ｍｓ）である。パルス振幅は、５．４μＴの一定のＲＭＳ Ｂ１値を達成するべく変えることができる。同様の結果が、変化する幅のコサイン変調されたパルスで期待され得る。
【0049】
実際には、基準ＳＡＲを超えずに５．４μＴのＲＭＳ Ｂ１値を達成するために、さらなる最適化、所謂部分フーリエブースト技術が実施されてよい。このような技術は、取得される場合の読み出し信号が、解析下の体積のフーリエ変換を期せずして表すことに基づいている。空間フーリエ変換では、最も代表的なデータは中央に集中している。フーリエドメインにおいて或る程度まで周辺データを無視することは、逆変換後に満足のいく画像をもたらす。
【0050】
部分フーリエブースト技術は、解析下の体積の中心線の取得の際にのみＲＦエネルギーを印加する。最初に、これらの中心線が取得され、その後、プレサチュレーションモジュールにおけるゼロ振幅パルスを用いて残りの周辺ラインが取得され、これにより、ＳＡＲが低下する。
【0051】
図５Ａ及び図５Ｂに示された例では、部分フーリエブースト技術は、センターアウトスクエアスパイラル（ｃｅｎｔｅｒ−ｏｕｔ ｓｑｕａｒｅ ｓｐｉｒａｌ）取得軌道を用いて、位相（ｙ）ディメンションとスライス（ｚ）ディメンションとの両方において、５０％の真ん中のラインに適用される。
【0052】
図５Ａは、完全を期すためにＴｕｋｅｙ形パルスを考察する。実際は、パルスは慣習的にはＨａｎｎ形である。Ｔｕｋｅｙ形パルスは、より広く、したがって、より多くのエネルギーを伝達する。
【0053】
点線の曲線は６パルスに対応し、実線の曲線は１２パルスに対応する。６パルス曲線は、５０ｍｓ付近のＴＲに関して最大を呈し、一方、１２パルス曲線は、７５ｍｓ付近のＴＲに関して僅かにより大きい最大を呈する。したがって、６ではなく１２パルスの選択が、結果的に感度の認知できる向上をもたらす。
【0054】
少ない数の実験ポイントに起因する不正確さを念頭に置いて、１２パルス曲線の最大は、ＴＲ軸において６パルス曲線の最大よりもおよそ２倍遠くにあるように見える。また、１２パルス曲線は、６パルス曲線よりも２倍広いドーム形状を有するように見える。したがって、ドームの幅及び最大の位置は、パルスの数、又はより一般にはプレサチュレーションモジュールの長さＴＭＴと相関する。
【0055】
これらの発見は、良好な繰り返し時間ＴＲを選択するための、プレサチュレーションモジュールの長さから独立した、一般的ルールにつながる。７ＴＭＴにほぼ等しいＴＲが良好な結果をもたらすことが図５Ａから分かる。より一般には、ＴＲは、ＴＭＴの倍数であってよく、その倍率は、後述するようにプレサチュレーションモジュールの構成に依存する。
【0056】
図５Ｂは、より慣習的なＨａｎｎ形パルスを考察し、６、１２、及び１８パルスのプレサチュレーションモジュールに関して得られる曲線を示す。
【0057】
６パルス曲線は、図３Ａのシミュレーション条件に対応する実験条件で得られた（点線の曲線）。利用可能な実験ポイントは、シミュレートした結果よりも高い。
【0058】
１２パルス曲線は、ＴＲ≧５０ｍｓに関して最大値に達し、一方、１８パルス曲線は、７５ｍｓ付近のＴＲに関して最大値に達する。
【0059】
１２パルス曲線は、本明細書で報告される実験で達成される最高値、すなわち１５％以上に達する。したがって、図３Ｂは、６又は１８ではなく１２パルスのあたりで顕著な改善が達成されることを示す。これはＴｕｋｅｙ形パルス（図５Ａ）にも当てはまる。したがって、８〜１６パルスは、伝統的な６パルスよりも良好な感度結果を達成し得ることが予測できる。
【0060】
上記のパルスの数の説明は、他のタイプのプレサチュレーションモジュールに関する持続時間の観点で変換され得る。説明したパルスは１ｍｓのピッチ間隔及び０．５ｍｓの幅を有するので、８から１６までの間のパルスの数の選択は、７．５から１５．５ミリ秒、したがって、およそ８および１６ミリ秒の間のプレサチュレーションモジュール持続時間ＴＭＴの選択へ変換される。同様に、１２パルスの選択は、およそ１２ミリ秒のプレサチュレーションモジュールの選択へ変換される。
【0061】
パルス形状は最大の位置に対する影響を有することが図５Ａ及び図５Ｂから分かる。図５Ｂでは、ほとんどの実験ポイントを有する１８パルス曲線に基づいて、最適なデューティ比ＴＭＴ／ＴＲは、図５Ａでの１／７ではなく１／４のあたりであるように見える。実際には、最大の位置は、プレサチュレーションモジュール内のエネルギー分布と共に変化する。例えば、Ｔｕｋｅｙ形パルス（図５Ａ）は、Ｈａｎｎ形パルス（図５Ｂ）よりも、より広いがより低い振幅パルスで同じエネルギーを伝達し、ｉｈＭＴＲ曲線のドームがより広くなり、ドームの頂上がさらに遠くなる。
【0062】
プレサチュレーションモジュールに関するどのような構成が用いられても、２０ｍｓよりも長い、好ましくは３０ｍｓよりも長いＴＲ、及び１／４よりも小さいデューティ比ＴＭＴ／ＴＲの選択が、一般に、満足のいく結果をもたらすであろう。
【0063】
図６は、ここでは３つの異なる組織タイプ（筋Ｍｕ、皮質灰白質ｃＧＭ、及び被膜内（ｉｎｔｒａ−ｃａｐｓｕｌｅ）白質ＩＣ）に関する６つのＨａｎｎ形パルスを用いる、パルスに関する異なる間隔ピッチ値Δｔを考察する。０のΔｔは、単一のコサイン変調されたパルスに対応する。
【0064】
ｉｈＭＴＲ値はすべて、ピッチの増加に伴い減少する。短いΔｔ値に関して、筋組織感度Ｍｕは、灰白質感度ｃＧＭの近くで始まるが、感度Ｍｕは、感度ｃＧＭよりも速く低下することを特筆することができる。Δｔ＝２．５ｍｓで、感度Ｍｕは、その最初の振幅の半分に達した。実際には、２．５ｍｓは、おおよそ、筋組織における双極子秩序の緩和時間Ｔ１Ｄである。
【0065】
パルス間隔の増加に伴う全体的な感度の低下は、より短い繰り返し時間がより良好であったという従来の見解につながり得た別の理由である。実際に、より近い間隔の無線周波数パルスで達成されるより良好な結果は、より近い間隔のプレサチュレーションモジュールで期待されている良好な結果につながることができたが、これは上記で実証した場合に当てはまらない。
【0066】
従来の条件下（すなわち、０又は１ｍｓのΔｔ）では、筋から灰白質を区別することは、解析下の体積に両方が存在する場合、ｉｈＭＴＲ値が近接しているので難しい場合がある。このような状況下で灰白質をより良好に区別するために、筋組織の双極子秩序緩和時間、すなわち２．５ｍｓよりも長いΔｔを選択することにより、Ｍｕ信号をフィルタすることが提案される。
【0067】
より一般には、ピッチΔｔに関する所与の選択は、該ピッチよりも短い双極子緩和時間を有するすべての組織からの信号を減弱させる及び／又はフィルタすることになる。
【0068】
例えば図３Ａ及び図３Ｂに関連して前述したように、基準ＳＡＲが総じて重視されるようにプレサチュレーションモジュールの磁気ＲＦパルス振幅Ｂ１を選択することが望ましい。この制約を達成するために、プレサチュレーションモジュールの有効幅は通常は一定であることから、ＲＦパルス振幅が、用いられる繰り返し時間値ＴＲに伴い増加され得る。これは、両方とも全体としては同じ磁気ＲＦエネルギーを伝達する、以下で例示する２つのタイプのイメージングシーケンスにつながる。
【0069】
図７Ａでは、より低い範囲、例えば２０ｍｓ付近の繰り返し時間ＴＲが用いられ、所与の時間間隔にわたって分散した多くの低エネルギーＲＦパルス（黒色で例示される）につながる。このようなシーケンスは、「分散したＲＦエネルギー」シーケンスと呼ばれることになる。
【0070】
図７Ｂでは、より高い範囲、例えば１００ｍｓ付近の繰り返し時間ＴＲが用いられ、所与の時間間隔にわたって離間された少ない高エネルギーＲＦパルスにつながる。このようなシーケンスは、同じエネルギーが実質的により少ないパルスで伝達されることから、「集中したＲＦエネルギー」シーケンスと呼ばれることになる。
【0071】
これらの２つのタイプのシーケンスは、全体としては同じＲＦエネルギーを伝達するが、ＲＦパルス振幅の望ましくない変動に対するｉｈＭＴＲコントラストの感受性への異なる影響を有するように見える。
【0072】
図８は、例示的な分散したＲＦエネルギーシーケンス（太線）及び例示的な集中したＲＦエネルギーシーケンス（点線）に関するＲＭＳパルス振幅の関数としてのｉｈＭＴＲコントラストの変動を示すグラフである。分散したＲＦエネルギーシーケンスに関して２４ｍｓの繰り返し時間を用い、集中したＲＦエネルギーシーケンスに関して１４０ｍｓの繰り返し時間を用いた。パルスのＢ１ ＲＭＳ値は、Ｂ０＝１．５Ｔで取得したデータに関して２から５．５μＴまでの間で変化する。
【0073】
図示されるように、ｉｈＭＴＲコントラストは、分散したＲＦエネルギーシーケンスが用いられるときにＢ１ ＲＭＳ値に伴い実質的に直線的に変化する。集中したＲＦエネルギーシーケンスが用いられるとき、ｉｈＭＴＲコントラストはより高い値で開始し、この例ではＢ１ ＲＭＳがおよそ４μＴ ＲＭＳに達するとき、プラトーとなる傾向がある。
【0074】
結果として、十分なパワーをもつ集中したＲＦエネルギーシーケンスを用いるとき、ｉｈＭＴＲコントラストは、パルス振幅Ｂ１の望ましくない変動の影響を受けなくなる。
【0075】
この特性は、ＲＦ不均一の影響に対する感受性を軽減するべく任意の磁場強度で、特に、より高い静電場強度（例えば３Ｔ以上）で用いられ得る。２．２μＴの公称Ｂ１ ＲＭＳ値及び１９ｍｓの繰り返し時間（したがって、分散したＲＦエネルギーシーケンス）を用いてＢ０＝３Ｔ（これに関してより低いＢ１ ＲＭＳパワーが通常は用いられる）で実験を行った。これらの条件下で、サンプル脳画像における白質の平均ｉｈＭＴＲコントラストは、０．０５９の傾きで変化した。傾きは、本明細書では、公称Ｂ１ ＲＭＳ値の各パーセント変動に関するｉｈＭＴＲコントラストのユニットで表される。
【0076】
２６０ｍｓの繰り返し時間（したがって、集中したＲＦエネルギーシーケンス）を用いて、同じ条件で、０．００３５の傾きが得られ、これは、大きさが１桁以上小さく、パルス振幅Ｂ１の望ましくない変動に対する低減した感受性を実証する。
【0077】
前述の改善を与える「集中した」ＲＦエネルギーシーケンスを「分散した」ＲＦエネルギーシーケンスから区別する繰り返し時間閾値は、公称Ｂ１ ＲＭＳ値、静磁場強度Ｂ０、プレサチュレーションモジュールの幅、そしてまた所望のｉｈＭＴＲ感度利得などの、特定の用途のいくつかのパラメータに依存する。前述の例では、Ｂ１ ＲＭＳ＞４μＴに関してＢ０＝１．５Ｔで１４０ｍｓ及び２．２μＴ付近のＢ１ ＲＭＳに関してＢ０＝３Ｔで２６０ｍｓの繰り返し時間で良好な結果が達成されたが、或る場合には、７０ｍｓもの短さの繰り返し時間、すなわち、最良の感度利得が達成されるＴＲ値で明白な改善が達成され得る（図３Ａ）。
【0078】
普通は、公称Ｂ１ ＲＭＳ値は、静磁場強度Ｂ０に応じて基準ＳＡＲに関して調節されることになる。このような条件で、感度利得（ここでは７０ｍｓのあたりのより低い繰り返し時間）とパルス振幅Ｂ１（ここでは１４０ｍｓ以上のあたりの繰り返し時間）のスプリアス変動への耐性との間の妥協を達成するべく所望の繰り返し時間が実験的に求められ得る。