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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024098497
(43)【公開日】2024-07-23
(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置
(51)【国際特許分類】
A61B 5/055 20060101AFI20240716BHJP
【ＦＩ】
A61B5/055 311
A61B5/055 376
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023221437
(22)【出願日】2023-12-27
(31)【優先権主張番号】P 2023001834
(32)【優先日】2023-01-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2023082316
(32)【優先日】2023-05-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹島 秀則
【テーマコード（参考）】
4C096
【Ｆターム（参考）】
4C096AA13
4C096AA14
4C096AB41
4C096AD12
4C096BA05
4C096DA30
(57)【要約】
【課題】ＭＲスペクトロスコピーにおける注目信号のコントラストを向上すること。
【解決手段】 シーケンス制御回路は、複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている。
【選択図】 図２
【解決手段】 シーケンス制御回路は、複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、前記第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて前記測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する収集部、を具備し、
前記複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、前記複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている、
磁気共鳴イメージング装置。
前記複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、前記複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項2】
前記第１の周波数選択手段は、特定の周波数に対して第１レゾナンスの第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの第２の周波数選択パルスとを含み、
前記第２の周波数選択手段は、前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの前記第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第１レゾナンスの前記第２の周波数選択パルスとを含む、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記第２の周波数選択手段は、前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの前記第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第１レゾナンスの前記第２の周波数選択パルスとを含む、
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項3】
前記第１の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスの反転パルスに後続する周波数選択パルスであり、
前記第２の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスに先行するプリパルスである、
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記第２の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスに先行するプリパルスである、
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項4】
前記基本シーケンスは、ＰＲＥＳＳ、ＳＴＥＡＭ、ＬＡＳＥＲ、ｓｅｍｉ－ＬＡＳＥＲ、ＳＰＥＣＩＡＬ又はＩＳＩＳであり、
前記第１の周波数選択パルスは、ＭＥＧＡパルス、ＳＬＯＷパルス又はＢＡＳＩＮＧパルスである、
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記第１の周波数選択パルスは、ＭＥＧＡパルス、ＳＬＯＷパルス又はＢＡＳＩＮＧパルスである、
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項5】
前記第１の周波数選択パルスと前記第２の周波数選択パルスとは、フリップアングルが異なる、請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項6】
前記収集部は、繰り返し実行する前記第１のＭＲＳパルスシーケンス及び前記第２のＭＲＳパルスシーケンスについて、エコー時間、繰り返し時間及び傾斜磁場パルスを同一条件に維持する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項7】
前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記特定の周波数とは異なる他の周波数の情報を可視化した可視化情報を生成する生成部を更に備える、請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項8】
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとの差分データに基づいて前記可視化情報を生成する、請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項9】
前記生成部は、前記可視化情報として、ＭＲＳスペクトル及び／又はＣＳＩ画像を生成する、請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項10】
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記可視化情報として、前記測定対象に含まれる代謝物の分類名又は前記測定対象が呈する疾患の分類名を推定する、請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項11】
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記可視化情報として、前記測定対象に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値を推定する、請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項12】
前記可視化情報を表示機器に表示する表示制御部を更に備える、請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項13】
励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる第１のモード、又は前記時間ｔＪ及び前記エコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている第２のモードとを選択するための画面を表示機器に表示する表示制御部を更に備える、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項14】
前記画面は、前記第１のモード又は前記第２のモードを選択するためのＧＵＩ部品の他、前記時間ｔＪの入力欄、前記エコー時間ｔＴＥの入力欄を含む、請求項１３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項15】
前記画面は、前記第１の周波数選択パルスの種類を選択するためのＧＵＩ部品を含む、請求項１３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＭＲスペクトロスコピー（ＭＲＳ：Magnetic Resonance Spectroscopy）は、収集されたスペクトルから生体内の代謝物の種類を分析することができる。ＭＲＳでは、全帯域を励起するＲＦパルスが印加されるため、微弱信号成分が支配的な信号成分に埋もれてしまう。スペクトルに含まれる種々の信号成分を分解する手法としてエディッティングＭＲＳ（Editing MRS）が知られている。エディッティングＭＲＳに使用されるパルスシーケンスの一つとしてＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳ法が知られている。
【0003】
ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳ法は、ＭＥＧＡパルスと呼ばれる周波数選択パルス有りのＰＲＥＳＳ及び周波数選択パルス無しのＰＲＥＳＳ各々でデータ収集を行い、両データの差分スペクトルを得ることにより、周波数選択パルスの有り及び無しの相違に基づく微弱信号成分を抽出する。しかし、周波数選択パルスによる抑制対象の周波数の信号成分は、差分スペクトルにおいて残存することとなる。当該信号成分は解析の妨げになり得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Harris AD, Saleh MG, Edden RA. “Edited 1 H magnetic resonance spectroscopy in vivo: Methods and metabolites” Magn Reson, Med 2017; 77(4):1377-1389
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ＭＲスペクトロスコピーにおける注目信号のコントラストを向上することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、収集部を有する。収集部は、複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について説明する。
【0009】
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、架台１１、寝台１３、傾斜磁場電源２１、送信回路２３、受信回路２５、寝台駆動装置２７、シーケンス制御回路２９及びホストコンピュータ５０を有する。
【0010】
架台１１は、静磁場磁石４１と傾斜磁場コイル４３とを有する。静磁場磁石４１と傾斜磁場コイル４３とは架台１１の筐体に収容されている。架台１１の筐体には中空形状を有するボアが形成されている。架台１１のボア内には送信コイル４５と受信コイル４７とが配置される。
【0011】
静磁場磁石４１は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。静磁場磁石４１としては、例えば、永久磁石、超伝導磁石または常伝導磁石等が使用される。ここで、静磁場磁石４１の中心軸をＺ軸に規定し、Ｚ軸に対して鉛直に直交する軸をＹ軸に規定し、Ｚ軸に水平に直交する軸をＸ軸に規定する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、直交３次元座標系を構成する。
【0012】
傾斜磁場コイル４３は、静磁場磁石４１の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル４３は、傾斜磁場電源２１からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。より詳細には、傾斜磁場コイル４３は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応する３つのコイルを有する。当該３つのコイルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿う傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐ及び周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒが所望の方向に形成される。スライス選択傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面（スライス）を決めるために利用される。位相エンコード傾斜磁場Ｇｐは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と呼ぶ）の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。なお、以下の説明においてスライス選択傾斜磁場Ｇｓの傾斜方向はＺ軸、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐの傾斜方向はＹ軸、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒの傾斜方向はＸ軸であるとする。
【0013】
傾斜磁場電源２１は、シーケンス制御回路２９からのシーケンス制御信号に従い傾斜磁場コイル４３に電流を供給する。傾斜磁場電源２１は、傾斜磁場コイル４３に電流を供給することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿う傾斜磁場を傾斜磁場コイル４３により発生させる。当該傾斜磁場は、静磁場磁石４１により形成された静磁場に重畳されて被検体Ｐに印加される。
【0014】
送信コイル４５は、例えば、傾斜磁場コイル４３の内側に配置され、送信回路２３から電流の供給を受けて高周波パルス（以下、ＲＦパルスと呼ぶ）を発生する。
【0015】
送信回路２３は、被検体Ｐ内に存在する対象プロトンを励起するためのＲＦパルスを、送信コイル４５を介して被検体Ｐに印加するために、送信コイル４５に電流を供給する。ＲＦパルスは、対象プロトンに固有の共鳴周波数で振動し、対象プロトンを励起させる。励起された対象プロトンからＭＲ信号が発生され、受信コイル４７により検出される。送信コイル４５は、例えば、全身用コイル（ＷＢコイル）である。全身用コイルは、送受信コイルとして使用されても良い。
【0016】
受信コイル４７は、ＲＦパルスの作用を受けて被検体Ｐ内に存在する対象プロトンから発せられるＭＲ信号を受信する。受信コイル４７は、ＭＲ信号を受信可能な複数の受信コイルエレメントを有する。受信されたＭＲ信号は、有線又は無線を介して受信回路２５に供給される。図１に図示しないが、受信コイル４７は、並列的に実装された複数の受信チャネルを有している。受信チャネルは、ＭＲ信号を受信する受信コイルエレメント及びＭＲ信号を増幅する増幅器等を有している。ＭＲ信号は、受信チャネル毎に出力される。受信チャネルの総数と受信コイルエレメントの総数とは同一であっても良いし、受信チャネルの総数が受信コイルエレメントの総数に比して多くてもよいし、少なくてもよい。
【0017】
受信回路２５は、励起された対象プロトンから発生されるＭＲ信号を受信コイル４７を介して受信する。受信回路２５は、受信されたＭＲ信号を信号処理してデジタルのＭＲ信号を発生する。デジタルのＭＲ信号は、空間周波数により規定されるｋ空間にて表現することができる。以下、デジタルのＭＲ信号をｋ空間データと呼ぶことにする。ｋ空間データは、ＭＲ信号の信号強度値を時間関数で表すデジタルデータである。ｋ空間データは、有線又は無線を介してホストコンピュータ５０に供給される。ｋ空間データは、第１のデータ及び第２のデータの一例である。
【0018】
なお、上記の送信コイル４５と受信コイル４７とは一例に過ぎない。送信コイル４５と受信コイル４７との代わりに、送信機能と受信機能とを備えた送受信コイルが用いられても良い。また、送信コイル４５、受信コイル４７及び送受信コイルが組み合わされても良い。
【0019】
架台１１に隣接して寝台１３が設置される。寝台１３は、天板１３１と基台１３３とを有する。天板１３１には被検体Ｐが載置される。基台１３３は、天板１３１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々に沿ってスライド可能に支持する。基台１３３には寝台駆動装置２７が収容される。寝台駆動装置２７は、シーケンス制御回路２９からの制御を受けて天板１３１を移動する。寝台駆動装置２７は、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の如何なるモータ等を含んでも良い。
【0020】
シーケンス制御回路２９は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。シーケンス制御回路２９は、処理回路５１の撮像条件設定機能５１４により設定されたデータ収集条件に基づいて傾斜磁場電源２１、送信回路２３及び受信回路２５を同期的に制御し、当該データ収集条件に応じたデータ収集を被検体Ｐに施して、被検体Ｐに関するｋ空間データを収集する。シーケンス制御回路２９は、収集部の一例である。
【0021】
本実施形態に係るシーケンス制御回路２９は、ケミカルシフト計測の一種であるＭＲスペクトロスコピー（以下、ＭＲＳともいう）のためのデータ収集を実行する。ケミカルシフト計測は、化学的環境の違いに応じて生じる、水素原子核等の対象プロトンの共鳴周波数の微小な差異であるケミカルシフトを計測する技術である。ＭＲＳは、単一ボクセルについてデータ収集を行うシングルボクセル法や複数ボクセルについてデータ収集を行うマルチボクセル法があり、本実施形態は何れの方法にも適用可能である。マルチボクセル法は、ケミカルシフトイメージング（ＣＳＩ：Chemical shift imaging）やＭＲＳイメージング（ＭＲＳＩ：MRS Imaging）等とも呼ばれる。
【0022】
シーケンス制御回路２９は、ＭＲＳパルスシーケンスを用いて被検体Ｐの測定対象に対してデータ収集を実行する。ＭＲＳパルスシーケンスを実行することにより被検体Ｐの測定対象から自由誘導減衰（ＦＩＤ：Free induction decay）信号又はスピンエコー信号が発生される。受信回路２５は、受信コイル４７を介してＦＩＤ信号又はスピンエコー信号等の観測可能なＭＲ信号を受信し、受信されたＭＲ信号を信号処理して、測定対象に関するデータを収集する。
【0023】
シーケンス制御回路２９は、複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。周波数選択パターンは、複数の周波数選択パルスの選択周波数、複数の周波数選択パルスの選択順序（印加順序）、複数の周波数選択パルスの印加時刻の調整等の周波数特性の組合せやシーケンスの設計パターンを意味する。複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせてもよいし、及び／又は、当該複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されていてもよい。以下、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる実施形態について説明する。
【0024】
シーケンス制御回路２９は、抑制対象である特定の周波数（以下、抑制対象周波数）に対する第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて、測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、抑制対象周波数に対する第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて、測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。第１のＭＲＳパルスシーケンスは、抑制対象周波数を選択する第１の周波数選択手段を含む。第２のＭＲＳパルスシーケンスは、第１の周波数選択手段とは周波数特性が異なり当該抑制対象周波数を選択する第２の周波数選択手段を含む。抑制対象周波数は、任意に選択される如何なる周波数でもよいが、例えば、信号強度が比較的強くデータ解析を阻害する虞のある周波数、例えば、ＮＡＡやＧＡＢＡその他の任意の代謝物の共鳴周波数を想定する。抑制対象周波数は、ある程度の幅のある帯域として設定されてもよい。周波数選択手段は、上記抑制対象周波数の信号成分を絶対的又は相対的に抑制する効果を発揮する１個以上のＲＦパルス、１個以上の傾斜磁場パルス又はこれらの任意の組合せを意味する。
【0025】
第１の周波数選択手段は、一例として、第１レゾナンスの第１の周波数選択パルスと第２レゾナンスの第２の周波数選択パルスとを含む。ここで、第１レゾナンスとしては例えば抑制対象周波数を含む周波数帯、第２レゾナンスとしては例えば抑制対象周波数を含まない周波数帯を選択すると良い。なお、便宜上２つの周波数選択パルスを例として説明するが、３以上の周波数選択パルス（例えば第１レゾナンス、第２レゾナンス、第３レゾナンス）を用いても良い。第２の周波数選択手段は、例えば抑制対象周波数に対して第２レゾナンスの第１の周波数選択パルスと抑制対象周波数に対して第１レゾナンスの第２の周波数選択パルスとを含む。第１の周波数選択パルスと第２の周波数選択パルスとは互いにフリップアングルが異なっていても良い。第１の周波数選択パルスと第２の周波数選択パルスとの間で第１レゾナンスと第２レゾナンスとを切り替えることにより、第１の周波数選択手段と第２の周波数選択手段との周波数特性を異ならせる。第１レゾナンスや第２レゾナンスのうちいずれかは、ＲＦパルスによる巨視的磁化の回転角度がすべての周波数帯に対して０度である周波数選択手段としても良い。
【0026】
第１の周波数選択パルス及び第２の周波数選択パルスは、基本シーケンスに併用され、抑制対象周波数とは異なる注目周波数の信号分解性能を高めるためのエディッティングとしての役割を有するＲＦパルスであり、一例として、抑制対象周波数からの信号発生を絶対的又は相対的に抑制する機能を有する。第１の周波数選択パルスは、ＭＲＳの基本シーケンスの反転パルスに後続する周波数選択パルスである。第２の周波数選択パルスは、ＭＲＳの基本シーケンスに先行するプリパルスである。基本シーケンスは、第１の周波数選択パルス及び第２の周波数選択パルスが付加されていない、ＭＲＳのパルスシーケンスを意味する。基本シーケンスの種類は、特に限定されないが、ＰＲＥＳＳ（Point resolved spectroscopy）、ＳＴＥＡＭ（Stimulated echo acquisition mode）、ＬＡＳＥＲ（Localization by adiabatic selective refocusing）、ｓｅｍｉ－ＬＡＳＥＲ、ＳＰＥＣＩＡＬ（spin echo full intensity acquired localized）、ＩＳＩＳ（Image-Selected in vivo spectroscopy）及びこれらの発展法が使用される。第１の周波数選択パルスは、一例として、ＭＥＧＡ（Mescher-Garwood）パルス、ＳＬＯＷ（SLOtboom-Weng）パルス、ＢＡＳＩＮＧ（Band-selective inversion with gradient dephasing）パルス及びこれらの発展形が使用される。なお、ＢＡＳＩＮＧパルスの発展形として、Ｓｉｎｇｌｅ－ＢＡＳＩＮＧパルスやＤｏｕｂｌｅ－ＢＡＳＩＮＧパルス等が知られている。
【0027】
図１に示すように、ホストコンピュータ５０は、処理回路５１、メモリ５２、ディスプレイ５３、入力インタフェース５４及び通信インタフェース５５を有するコンピュータである。処理回路５１、メモリ５２、ディスプレイ５３、入力インタフェース５４及び通信インタフェース５５間のデータ通信は、バスを介して行われる。
【0028】
処理回路５１は、ハードウェア資源としてＣＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路５１は、磁気共鳴イメージング装置１の中枢として機能する。例えば、処理回路５１は、各種プログラムの実行により取得機能５１１、可視化情報生成機能５１２、表示制御機能５１３及び撮像条件設定機能５１４を実現する。
【0029】
取得機能５１１により処理回路５１は、シーケンス制御回路２９により収集された第１のデータ及び第２のデータ等の種々のデータを取得する。
【0030】
可視化情報生成機能５１２により処理回路５１は、シーケンス制御回路２９により収集された第１のデータと第２のデータとに基づいて、抑制対象周波数とは異なる他の周波数（注目周波数）の情報を可視化した可視化情報を生成する。一例として、処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとの差分データを生成し、生成された差分データに基づいて可視化情報を生成する。一例として、処理回路５１は、可視化情報として、ＭＲＳスペクトル及び／又はＣＳＩ画像を生成する。他の例として、処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとに基づいて、可視化情報として、測定対象に含まれる代謝物及び／又は当該測定対象が呈する疾患の分類結果を推定してもよい。他の例として、処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとに基づいて、可視化情報として、測定対象に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値を推定してもよい。なお、可視化情報には、抑制対象周波数の情報は含まれてもよいし、含まれていなくてもよい。
【0031】
表示制御機能５１３により処理回路５１は、可視化情報生成機能５１２により生成された可視化情報等の種々のデータをディスプレイ５３等の表示機器に表示する。
【0032】
撮像条件設定機能５１４により処理回路５１は、本実施形態に係るＭＲＳパルスシーケンスの撮像条件を設定する。撮像条件としては、基本シーケンスの種類、第１の周波数選択手段の種類、第２の周波数選択手段の種類、繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、積算回数（ＮＥＸ：number of excitation）、スペクトル幅、サンプリング数、領域選択パルス等の条件項目がある。撮像条件は、ユーザにより手動的に又はアルゴリズムに従い自動的に設定されればよい。
【0033】
メモリ５２は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、メモリ５２は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。
【0034】
ディスプレイ５３は、表示制御機能５１３による制御に従い種々の情報を表示する。ディスプレイ５３としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【0035】
入力インタフェース５４は、ユーザからの各種指令を受け付ける入力機器を含む。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド等が利用可能である。なお、入力機器は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、磁気共鳴イメージング装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路も入力インタフェース５４の例に含まれる。また、入力インタフェース５４は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。
【0036】
通信インタフェース５５は、ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して磁気共鳴イメージング装置１と、ワークステーションやＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）、ＨＩＳ（Hospital Information System）、ＲＩＳ（Radiology Information System）等とを接続するインタフェースである。通信インタフェース５５は、各種情報を接続先のワークステーション、ＰＡＣＳ、ＨＩＳ及びＲＩＳとの間で送受信する。
【0037】
次に、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の動作例について説明する。
【0038】
まず、本実施形態を理解するうえで必要な知識である、１種類の周波数選択パルスを用いたＭＲＳパルスシーケンスの一例として、基本シーケンスであるＰＲＥＳＳに周波数選択パルスであるＭＥＧＡパルスを付加するＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳについて説明する。ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳは、ＭＥＧＡパルス付きのＰＲＥＳＳとＭＥＧＡパルス無しのＰＲＥＳＳとでデータ収集を行い、両データの差分スペクトルを得ることにより、両データ収集間の磁気的環境の相違に起因する差分信号成分を抽出する信号分解手法である。
【0039】
図２は、ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳのパルスシーケンスの一例を示す図である。図２は、１個の繰り返し時間（ＴＲ）分のパルスシーケンスの１例を示している。図２に示すように、ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳ（単にＰＲＥＳＳともいう）は、１個の９０°励起パルスとそれに後行する２個の１８０°反転パルスとを使用してＭＲ信号を発生させる。以後の説明では、Ｚ方向、Ｙ方向、Ｘ方向の３軸をこの順で選択する例について考えるが、この３つの軸を任意の方向に回転した場合も同様に適用可能である。９０°パルスとそれに重畳して印加されるＧｚ傾斜磁場パルスとによりＺ方向に関するスライスが励起され、１回目の１８０°パルスとそれに重畳して印加されるＧｙ傾斜磁場パルスとによりＹ方向に関するスライスが励起され、２回目の１８０°パルスとそれに重畳して印加されるＧｘ傾斜磁場パルスとによりＸ方向に関するスライスが励起される。これにより、直交３スライスに交差する関心ボクセルが選択され、関心ボクセルからＭＲ信号が発生する。発生されたＭＲ信号は、任意の読み出し傾斜磁場（Readout）により読み出され、当該ＭＲ信号に対応するｋ空間データが収集される。
【0040】
図３は、ＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳのパルスシーケンスの一例を示す図である。図３は、１個の繰り返し時間（ＴＲ）分のパルスシーケンスを示している。図３に示すように、ＭＥＧＡパルス付きのＰＲＥＳＳでは、ＰＲＥＳＳ法による３度のＲＦパルスの照射間に周波数選択パルスの一種であるＭＥＧＡパルスＭＰａ，ＭＥＧＡパルスＭＰｂが印加される。具体的には、１個目の１８０°反転パルスと２個目の１８０°反転パルスとの間に１個目のＭＥＧＡパルスＭＰａが印加され、２個目の１８０°反転パルスの後に２個目のＭＥＧＡパルスＭＰｂが印加される。ＭＥＧＡパルスＭＰａ，ＭＰｂとしては、一例として、１８０°パルスが使用される。ＭＥＧＡパルスＭＰａ，ＭＰｂの波形は、特に限定されないが、一例として、Gaussianパルスが使用されるとよい。
【0041】
ＭＥＧＡパルスＭＰａ，ＭＰｂの印加により、抑制対象周波数の信号成分が抑制される。ＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳも、ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳと同様、１個の９０°励起パルスとそれに後行する２個の１８０°反転パルスとを使用してＭＲ信号を発生させる。発生されたＭＲ信号は、任意の読み出し傾斜磁場（Readout）により読み出され、当該ＭＲ信号に対応するｋ空間データが収集される。ＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳにより収集されたｋ空間データは、ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳにより収集されたｋ空間データに比して、抑制対象周波数に対応する信号成分に選択的なスポイラー傾斜磁場が適用された信号に変化している。なお、図４においてＭＥＧＡパルスＭＰａ，ＭＰｂは、２回印加されるものとしたが、これに限定されず、１回のみ印加されてもよいし、３回以上印加されてもよい。
【0042】
ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳとＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳとの各々は、積算回数（ＮＥＸ）だけ繰り返される。処理回路５１は、ＮＥＸ個のｋ空間データを積算する。積算によりノイズを低減することができる。処理回路５１は、各積算後のｋ空間データに対してフーリエ変換を施すことによりスペクトルを生成する。なお、スペクトルの生成過程においてゼロ充填処理や位相補正、ベースライン補正等の各種補正処理が行われてもよい。スペクトルは、第一軸が信号強度に規定され、第一軸に直交する第二軸がケミカルシフト周波数に規定された信号分布を表す。ＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳにより収集されたスペクトルを第３のスペクトル、ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳにより収集されたスペクトルを第４のスペクトルと呼ぶことにする。
【0043】
図４は、ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳにおけるＭＥＧＡパルス有りでのスペクトル（第３のスペクトル）、ＭＥＧＡパルス無しでのスペクトル（第４のスペクトル）及びこれらの差分スペクトルの一例を示す図である。図４に示すＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの測定対象は、ＮＡＡとＧＡＢＡとその他の任意の物質を含むファントムである。第３のスペクトルは、ＭＥＧＡパルス有りＰＲＥＳＳにより収集されたスペクトル、すなわち、ＭＥＧＡパルスに第１の周波数帯（例えば、１．９ｐｐｍ）が適用されたとき（便宜上、これを第１レゾナンスという意味でＭＥＧＡパルスＯＮと呼ぶ）のスペクトルである。第４のスペクトルは、ＭＥＧＡパルス無しＰＲＥＳＳにより収集されたスペクトル、すなわち、ＭＥＧＡパルスに第２の周波数帯（例えば、７．５ｐｐｍ）が適用されたとき（便宜上、第２レゾナンスという意味でＭＥＧＡパルスＯＦＦと呼ぶ）のスペクトルである。ＭＥＧＡパルスによる選択周波数は、例えば、第１レゾナンスが１．９ｐｐｍ、第２レゾナンスが７．５ｐｐｍに設定されているものとするが、それ以外の周波数であっても良い（非特許文献１参照）。なお、ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの全体の信号収集帯域は、例えば、１５００～５０００Ｈｚ程度であることを想定する。
【0044】
図４に示すように、信号解析のため、第３のスペクトルから第４のスペクトルを減算して差分スペクトルが生成される。図４に示すように、第４のスペクトルに含まれる抑制対象周波数（１．９ｐｐｍ）に属する信号成分は、第３のスペクトルではほぼ消失しているため、差分スペクトルにおいてそのまま残存することとなる。ＭＥＧＡパルスＯＮとＯＦＦとの相違に起因する磁気的環境の相違により、差分スペクトルには、抑制対象周波数以外の周波数帯域に差分信号成分が含まれる。一例として、２．００以上の周波数帯域において比較的信号強度の強い多くの差分信号成分が顕出されている。差分信号成分は、測定対象のうちの抑制対象周波数を共鳴周波数に有する部分構造に発生したＪカップリングに由来する信号成分を含んでいる。
【0045】
図４に示すように、抑制対象周波数の信号成分の信号強度が差分信号成分の信号強度に比して著しく高いため、差分信号成分の解析の妨げになり得る。これがＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳなど公知の信号分解手法の欠点である。
【0046】
次に、本実施形態に係る信号分解手法について説明する。本実施形態はＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳなど公知の手法と異なり、１つのリードアウト信号を計測する際に周波数特性の異なる２種以上の周波数選択パルスを用いる。
【0047】
図５は、磁気共鳴イメージング装置１によるＭＲスペクトロスコピー検査の処理手順の一例を示す図である。まず、シーケンス制御回路２９は、プリパルス追加型のＭＲＳデータ収集を実施する（ステップＳ１）。プリパルス追加型のＭＲＳデータ収集は、Ｊカップリングに由来する差分信号成分を残しつつ、抑制対象周波数に属する信号成分を抑制するため、ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳにプリパルス型の周波数選択パルスを追加した信号分解手法である。以下、当該パルスシーケンスをプリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳと呼ぶ。
【0048】
プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳは、例えば、抑制対象周波数が１つのＲＦパルスとして表現される場合には、第２レゾナンスのプリパルスと第１レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第１のＭＲＳパルスシーケンスと、第１レゾナンスのプリパルスと第２レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第２のＭＲＳパルスシーケンスとを含むパルスシーケンスとを含む。あるいは、例えば、抑制対象周波数が２つのＲＦパルスとして表現される場合には、それらを第１レゾナンス・第２レゾナンスと呼び、それらで表現されない周波数の１つを第３レゾナンスと呼ぶとき、第３レゾナンスのプリパルスと第１レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第１のＭＲＳパルスシーケンスと、第３レゾナンスのプリパルスと第２レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第２のＭＲＳパルスシーケンスと、第１レゾナンスのプリパルスと第３レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第３のＭＲＳパルスシーケンスとを含むパルスシーケンスを含む。あるいは、例えば、抑制対象周波数が１つのＲＦパルスとして表現され、そうでない周波数として２つの異なるＲＦパルスを利用する場合には、抑制対象周波数を第１レゾナンスと呼び、その他の周波数を第２レゾナンス・第３レゾナンスと呼ぶとき、第２レゾナンスのプリパルスと第１レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第１のＭＲＳパルスシーケンスと、第３レゾナンスのプリパルスと第２レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第２のＭＲＳパルスシーケンスと、第１レゾナンスのプリパルスと第３レゾナンスのＭＥＧＡパルスとを含む第３のＭＲＳパルスシーケンスとを含むパルスシーケンスを含む。ＭＥＧＡパルスは、ＰＲＥＳＳに含まれる１８０°反転パルスに後続する周波数選択パルスである。プリパルスは、ＰＲＥＳＳに先行する９０°飽和パルスである。
【0049】
図６は、プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの第１のＭＲＳパルスシーケンスの一例を示す図である。図６は、１個の繰り返し時間（ＴＲ）分のパルスシーケンスを示している。図６に示すように、プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳのパルスシーケンスは、ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳ部とＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳ部に先行する追加プリパルス部とを有する。追加プリパルス部は、９０°パルスであるプリパルスＰＰ１が印加され、スポイラー傾斜磁場パルスを印加する。プリパルスＰＰ１は、第２レゾナンスの周波数帯域を対象とする。
【0050】
追加プリパルス部の後、ＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳ部が行われる。ＭＥＧＡパルス付きＰＲＥＳＳ部では、ＰＲＥＳＳ法による３度のＲＦパルス（９０°励起パルス、１８０°パルス、１８０°パルス）の照射間に周波数選択パルスの一種であるＭＥＧＡパルスＭＰ１，ＭＥＧＡパルスＭＰ２が印加される。具体的には、１個目の１８０°反転パルスと２個目の１８０°反転パルスとの間に１個目のＭＥＧＡパルスＭＰ１が印加され、２個目の１８０°反転パルスの後に２個目のＭＥＧＡパルスＭＰ２が印加される。ＭＥＧＡパルスＭＰ１，ＭＰ２は、第１レゾナンスの周波数帯域を対象とする第１レゾナンス。ＭＥＧＡパルスＭＰ１，ＭＰ２としては、一例として、１８０°パルスが使用される。ＭＥＧＡパルスＭＰ１，ＭＰ２の波形は、特に限定されないが、一例として、Gaussianパルスが使用されるとよい。
【0051】
ＭＥＧＡパルスＭＰ１，ＭＰ２の印加により、抑制対象周波数の信号成分が抑制される。１個の９０°励起パルスとそれに後行する２個の１８０°反転パルスとの印加によりＭＲ信号が発生する。発生されたＭＲ信号は、任意の読み出し傾斜磁場（Readout）により読み出され、当該ＭＲ信号に対応するｋ空間データ（第１のｋ空間データ）が収集される。なお、図６においてＭＥＧＡパルスＭＰ１，ＭＰ２は、２回印加されるものとしたが、これに限定されず、１回のみ印加されてもよいし、３回以上印加されてもよい。
【0052】
図７は、プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの第２のＭＲＳパルスシーケンスの一例を示す図である。図７は、１個の繰り返し時間（ＴＲ）分のパルスシーケンスを示している。図７に示すように、第２のＭＲＳパルスシーケンスは、第１のＭＲＳパルスシーケンスと同様、追加プリパルス部とＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳ部とを有する。第２のＭＲＳパルスシーケンスは、第１のＭＲＳパルスシーケンスに比して、プリパルスＰＰ２及びＭＥＧＡパルスＰＰ３，ＰＰ２の選択周波数が異なり、換言すれば、エコー時間、繰り返し時間及び傾斜磁場パルスは互いに同一条件に維持される。これにより、第２のＭＲＳパルスシーケンスにより収集される第２のスペクトルと第１のＭＲＳパルスシーケンスにより収集される第１のスペクトルとの相違を、プリパルス及びＭＥＧＡパルスの第１レゾナンスと第２レゾナンスとの切替えのみに起因させることが可能である。
【0053】
プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳは、周波数選択をプリパルスＰＰ１，ＰＰ２で実現するが、非特許文献１の図１のＧに示すPolarization Transferとは異なり、可視信号とするための９０°パルスは含まない。すなわち、プリパルス付きＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳは、フリップアングルの異なる２種類のＲＦパルスである第１の周波数選択パルス（ＭＥＧＡパルスＭＰ１～ＭＰ４）と第２の周波数選択パルス（プリパルスＰＰ１～ＰＰ２）を含んでいる。
【0054】
第１のＭＲＳパルスシーケンスと第２のＭＲＳパルスシーケンスとの各々は、ＮＥＸ回だけ繰り返される。処理回路５１は、ノイズを低減するため、ＮＥＸ個の第１のｋ空間データを積算する。処理回路５１は、同様に、ＮＥＸ個の第２のｋ空間データを積算する。処理回路５１は、各積算後のｋ空間データに対してフーリエ変換を施すことによりスペクトルを生成する。なお、スペクトルの生成過程においてゼロ充填処理や位相補正、ベースライン補正等の各種補正処理が行われてもよい。第１のｋ空間データに基づき第１のスペクトルが生成され、第２のｋ空間データに基づき第２のスペクトルが生成される。
【0055】
ステップＳ１が行われると処理回路５１は、可視化情報生成機能５１２により、第１のデータと第２のデータとに基づく差分データを生成する（ステップＳ２）。具体的には、処理回路５１は、第１のスペクトルと第２のスペクトルとの差分スペクトルを生成する。
【0056】
図８は、プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳにおける第１のスペクトル、第２のスペクトル及び差分スペクトルの一例を示す図である。図７に示すプリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの測定対象は、図４と同様、ＮＡＡとＧＡＢＡとを含むファントムである。第１のスペクトルは、第１のＭＲＳパルスシーケンスにより収集されたスペクトル、すなわち、プリパルスが第２レゾナンス且つＭＥＧＡパルスが第１レゾナンスの条件のもとでのスペクトルである。第２のスペクトルは、第２のＭＲＳパルスシーケンスにより収集されたスペクトル、すなわち、プリパルスが第１レゾナンス且つＭＥＧＡパルスが第２レゾナンスの条件のもとでのスペクトルである。プリパルスによる抑制対象周波数は、ＮＡＡの共鳴周波数である１．９ｐｐｍを中心とする±０．３ｐｐｍ程度の局所的な周波数帯域に設定されているものとする。なお、プリパルス付きＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの全体の信号収集帯域は、１５００～５０００Ｈｚ程度であることを想定する。
【0057】
図８に示すように、処理回路５１は、第１のスペクトルから第２のスペクトルを減算して差分スペクトル（以下、本実施形態に係る差分スペクトル）を生成する。第１のスペクトルでは、抑制対象周波数の信号成分がほぼ完全に消失している。第２のスペクトルでは、第１のスペクトルに比して、抑制対象周波数の信号成分が僅かに残存している。
【0058】
上記の通り、プリパルス追加型ＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳは、抑制対象周波数を共鳴周波数に有する原子からの信号成分を、励起前に飽和して除去しない第１のＭＲＳパルスシーケンスと、励起前に飽和して除去する第２のＭＲＳパルスシーケンスとを有する。本方式では、ＰＲＥＳＳの励起部に先行して追加の周波数選択型飽和部が使用される。この飽和パルスは、ＭＥＧＡパルスが非エディッティング周波数に中心周波数を有するとき（非アクティブと称する）、エディッティング周波数に中心周波数を有する（アクティブと称する）。飽和パルスが使用される場合（すなわち、Ｓａｔ）、そのパルスシーケンスは、飽和パルスの周波数帯域が励起されないことを除いてエディッティングパルスが非アクティブであるＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳとして動作する。ＭＥＧＡパルスが使用された場合（すなわち、Ｎｏｓａｔ）、そのパルスシーケンスは、エディッティング部が使用されるＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳとして動作する。Ｊカップリング信号を選択的に抽出するために、Ｎｏｓａｔの信号がＳａｔの信号から減算される。飽和されないスピン及びＪカップリングの進展は、Ｓａｔの場合、アクティブである。Ｎｏｓａｔの場合、全スピン及びＪカップリングの進展はアクティブであり、ＭＥＧＡパルスの周波数帯域におけるＪカップリングの進展は、ＭＥＧＡ部においてスポイルされる。したがって、第１のＭＲＳパルスシーケンスにより収集された第１のスペクトルと第２のＭＲＳパルスシーケンスにより収集された第２のスペクトルとの差分である差分スペクトルにおいて、シングレットと呼ばれる性質を有する代謝物からの信号成分のみを完全に除去することが可能である。
【0059】
本実施形態に係る差分スペクトルでは、第１のＭＲＳパルスシーケンスと第２のＭＲＳパルスシーケンスとの２種類の周波数選択パルス間で第１レゾナンスと第２レゾナンスとを相互に切り替えたことによる磁気的影響を反映している。一例として、本実施形態に係る差分スペクトルでは、抑制対象周波数の信号成分が、図４に示すＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳの差分スペクトルに比して、大きく抑制されている。また、本実施形態に係る差分スペクトルの２．０ｐｐｍ～３．０ｐｐｍには、抑制対象周波数に共鳴周波数を有する特定構造のＪカップリング等に由来する差分信号成分が明瞭に顕出されている。このように、本実施形態に係る差分スペクトルにおいては、抑制対象周波数の信号成分が抑制されるため、微弱な信号成分を有する差分信号成分のコントラストが相対的に向上している。よって本実施形態によれば、抑制対象周波数に共鳴周波数を有する原子のＪカップリング成分を、高信号分解能で得ることが可能になる。
【0060】
ステップＳ２が行われると処理回路５１は、表示制御機能５１３により、ステップＳ５において生成された差分データをディスプレイ５３に表示する（ステップＳ３）。具体的には、処理回路５１は、ステップＳ２において生成された差分スペクトルをディスプレイ５３に表示する。上記の通り、差分スペクトルは信号分解性能が良いので、ユーザは、差分スペクトルによりＪカップリング等の差分信号成分を良好に観察することが可能である。
【0061】
以上により、図２に示すＭＲＳ検査が終了する。
【0062】
（変形例１）
上記実施形態において可視化情報は、スペクトルであるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。一例として、可視化情報は、ＣＳＩ（Chemical Shift Imaging）画像でもよい。ＣＳＩ画像は、ＭＲＳスペクトルの空間分布を表す画像である。一例として処理回路５１は、複数のボクセル各々に対してＭＲＳデータ収集を実行して複数のスペクトルを収集し、各ボクセルについて任意のケミカルシフト周波数の信号強度を特定して当該ボクセルに割り付けることにより、当該ケミカルシフト周波数の信号強度の空間分布を表すＣＳＩ画像を生成可能である。
上記実施形態において可視化情報は、スペクトルであるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。一例として、可視化情報は、ＣＳＩ（Chemical Shift Imaging）画像でもよい。ＣＳＩ画像は、ＭＲＳスペクトルの空間分布を表す画像である。一例として処理回路５１は、複数のボクセル各々に対してＭＲＳデータ収集を実行して複数のスペクトルを収集し、各ボクセルについて任意のケミカルシフト周波数の信号強度を特定して当該ボクセルに割り付けることにより、当該ケミカルシフト周波数の信号強度の空間分布を表すＣＳＩ画像を生成可能である。
【0063】
変形例１に係る処理回路５１は、第１のＭＲＳシーケンスにより収集されたｋ空間データに基づいて第１のＣＳＩ画像を生成し、第２のＭＲＳシーケンスにより収集されたｋ空間データに基づいて第２のＣＳＩ画像を生成し、第１のＣＳＩ画像と第２のＣＳＩ画像とに基づいて差分ＣＳＩ画像を生成する。そして処理回路５１は、差分ＣＳＩ画像をディスプレイ５３に表示する。
【0064】
一例として、差分ＣＳＩ画像が可視化するケミカルシフト周波数は、差分信号成分が残存する周波数に設定されるとよい。この場合、差分ＣＳＩ画像により、Ｊカップリングに対応する部分構造の空間分布を精度良く観察及び解析することが可能である。
【0065】
（変形例２）
上記実施例に係る可視化情報は、スペクトル又はＣＳＩ画像であるとした。変形例２に係る可視化情報は、代謝物の分類名又は疾患の分類名である。変形例２に係る処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとに基づいて、可視化情報として、測定対象に含まれる代謝物の分類名又は当該測定対象が呈する疾患の分類名を推定する。なお、上記第１のデータの一例は第１のスペクトルであり、上記第２のデータの一例は第２のスペクトルである。
上記実施例に係る可視化情報は、スペクトル又はＣＳＩ画像であるとした。変形例２に係る可視化情報は、代謝物の分類名又は疾患の分類名である。変形例２に係る処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとに基づいて、可視化情報として、測定対象に含まれる代謝物の分類名又は当該測定対象が呈する疾患の分類名を推定する。なお、上記第１のデータの一例は第１のスペクトルであり、上記第２のデータの一例は第２のスペクトルである。
【0066】
図９は、代謝物の分類名の推定処理の一例を示す図である。図９に示すように、処理回路５１は、学習済みモデルを使用して、第１のＭＲＳパルスシーケンスにより得られた第１のスペクトルと第２のＭＲＳパルスシーケンスにより得られた第２のスペクトルとから、測定対象に含まれる代謝物の分類名を推定する。分類名は、可視化情報として、ディスプレイ５３に表示される。
【0067】
学習済みモデルは、ホストコンピュータ５０や他のコンピュータにより生成される。以下、学習済みモデルを訓練するコンピュータを訓練装置と呼ぶことにする。訓練装置は、第１のスペクトル及び第２のスペクトルと、正解ラベルである代謝物の分類名（正解分類名）との組合せを有する複数の訓練サンプルを取得する。正解分類名としては、第１のスペクトル及び第２のスペクトルのうちの抑制対象周波数とは異なる注目周波数に対応する代謝物の分類名が付与されるとよい。訓練装置は、所定の最適化アルゴリズムに従い、複数の訓練サンプルに基づいて機械学習モデルの学習パラメータを訓練する。当該機械学習モデルは、多クラス分類問題のためのアーキテクチャを有するように設計され、予め設定された複数の代謝物の分類確率を計算する。訓練装置は、第１のスペクトルと第２のスペクトルとから測定対象に含まれる代謝物の分類確率を推定し、当該推定分類確率と正解分類名に対応する分類確率との差異を最小化するように、学習パラメータを訓練する。
【0068】
変形例２によれば、同一測定対象についてスペクトルの振る舞いの異なる第１のスペクトルと第２のスペクトルとに基づいて代謝物の分類名を推定するので、何れか一方のスペクトルのみに基づく場合に比して、分類名の推定精度の向上が期待される。
【0069】
なお、処理回路５１は、測定対象が呈する疾患の分類名についても、第１のスペクトルと第２のスペクトルとから、測定対象が呈する疾患の分類名を推定するように学習パラメータが訓練された学習済みモデルを使用して推定可能である。疾患の分類名としては、第１のスペクトル及び第２のスペクトルのうちの抑制対象周波数とは異なる注目周波数に対応する代謝物が関与する疾患の分類名が付与されるとよい。
【0070】
また、変形例２に係る学習済みモデルの入出力関係は、図９に示す関係のみに限定されない。一例として、変形例２に係る学習済みモデルは、第１のスペクトルと第２のスペクトルとの差分スペクトルから代謝物又は疾患の分類名を出力する学習済みモデルでもよい。
【0071】
（変形例３）
変形例３に係る可視化情報は、代謝物の物質量である。変形例３に係る処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとに基づいて、可視化情報として、測定対象に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値を推定する。なお、上記第１のデータの一例は第１のスペクトルであり、上記第２のデータの一例は第２のスペクトルである。
変形例３に係る可視化情報は、代謝物の物質量である。変形例３に係る処理回路５１は、第１のデータと第２のデータとに基づいて、可視化情報として、測定対象に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値を推定する。なお、上記第１のデータの一例は第１のスペクトルであり、上記第２のデータの一例は第２のスペクトルである。
【0072】
図１０は、代謝物の物質量の推定処理の一例を示す図である。図１０に示すように、処理回路５１は、学習済みモデルを使用して、第１のスペクトルと第２のスペクトルとから、測定対象に含まれる代謝物の物質量を推定する。物質量は、濃度の他、重量や体積等により規定され得る。物質量は、絶対値及び／又は相対値により定義される。ＭＲＳにおいて物質量は、典型的には、単位体積あたりのモル濃度により規定され、相対値は基準物質であるクレアチンの濃度に対する比率により規定される。物質量は、可視化情報として、ディスプレイ５３に表示される。
【0073】
学習済みモデルは、ホストコンピュータ５０や他のコンピュータ等の訓練装置により生成される。訓練装置は、第１のスペクトル及び第２のスペクトルと、正解情報である代謝物の物質量（正解物質量）との組合せを有する複数の訓練サンプルを取得する。正解物質量としては、第１のスペクトル及び第２のスペクトルのうちの抑制対象周波数とは異なる注目周波数に対応する代謝物の物質量が付与されるとよい。訓練装置は、所定の最適化アルゴリズムに従い、複数の訓練サンプルに基づいて機械学習モデルの学習パラメータを訓練する。当該機械学習モデルは、回帰問題のためのアーキテクチャを有するように設計され、予め設定された複数の代謝物の物質量を計算する。訓練装置は、第１のスペクトルと第２のスペクトルとから測定対象に含まれる代謝物の物質量を推定し、当該推定物質量と正解物質量との差異を最小化するように、学習パラメータを訓練する。
【0074】
変形例３によれば、同一測定対象についてスペクトルの振る舞いの異なる第１のスペクトルと第２のスペクトルとに基づいて代謝物の物質量を推定するので、何れか一方のスペクトルのみに基づく場合に比して、物質量の推定精度の向上が期待される。
【0075】
なお、変形例３に係る学習済みモデルの入出力関係は、図１０に示す関係のみに限定されない。一例として、変形例３に係る学習済みモデルは、第１のスペクトルと第２のスペクトルとの差分スペクトルから物質量を出力する学習済みモデルでもよい。
【0076】
（変形例４）
上記実施形態において抑制対象周波数は、１帯域であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。抑制対象周波数は、離散的な２以上の帯域でもよい。
上記実施形態において抑制対象周波数は、１帯域であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。抑制対象周波数は、離散的な２以上の帯域でもよい。
【0077】
なお、必ずしも抑制対象周波数毎に周波数選択パルスを印加する必要はなく、２以上の抑制対象周波数に対して１個のマルチバンドの周波数選択パルスが印加されてもよい。当該方法によって、２以上の抑制対象周波数の信号成分を抑制することが可能である。
【0078】
変形例４によれば、抑制対象周波数が２帯域以上ある場合であっても、本実施形態を適用することができ、信号分解性能を向上することができる。
【0079】
（変形例５）
上記実施形態においてＭＲＳデータ収集は、抑制対象周波数を選択対象とする第１のＭＲＳパルスシーケンスと第２のＭＲＳパルスシーケンスとの２種のデータ収集を含むものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。第１のＭＲＳパルスシーケンスと第２のＭＲＳパルスシーケンスとに加え、広周波数帯域を選択対象とするデータ収集（以下、広周波数のデータ収集）とを含んでもよい。ここで広周波数帯域とは、抑制対象周波数と水や脂肪等の主要成分のピークに対応する周波数帯域（例えば、４．８ｐｐｍや１．３ｐｐｍを中心とした周波数帯域）とを含む。広周波数帯域のデータ収集のパルスシーケンスは、第１の周波数選択手段である周波数選択パルスと第２の周波数選択手段であるプリパルスとを含まない。例えば、ＰＲＥＳＳ等の基本シーケンスにより実現される。
上記実施形態においてＭＲＳデータ収集は、抑制対象周波数を選択対象とする第１のＭＲＳパルスシーケンスと第２のＭＲＳパルスシーケンスとの２種のデータ収集を含むものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。第１のＭＲＳパルスシーケンスと第２のＭＲＳパルスシーケンスとに加え、広周波数帯域を選択対象とするデータ収集（以下、広周波数のデータ収集）とを含んでもよい。ここで広周波数帯域とは、抑制対象周波数と水や脂肪等の主要成分のピークに対応する周波数帯域（例えば、４．８ｐｐｍや１．３ｐｐｍを中心とした周波数帯域）とを含む。広周波数帯域のデータ収集のパルスシーケンスは、第１の周波数選択手段である周波数選択パルスと第２の周波数選択手段であるプリパルスとを含まない。例えば、ＰＲＥＳＳ等の基本シーケンスにより実現される。
【0080】
変形例５に係るシーケンス制御回路２９は、周波数選択パルス型のデータ収集とプリパルス型のデータ収集により第１のデータを収集し、プリパルス型のデータ収集により第２のデータを収集し、広周波数帯域のデータ収集により第３のデータを収集する。処理回路５１は、第１のデータに基づいて第１のスペクトルを生成し、第２のデータに基づいて第２のスペクトルを生成し、更に、第３のデータに基づいてスペクトル（以下、広周波数帯域スペクトル）を生成する。広周波数帯域スペクトルは、抑制対象周波数の信号成分が抑制されていない。
【0081】
処理回路５１は、第１のスペクトル、第２のスペクトル及び広周波数帯域スペクトルに基づいて、抑制対象周波数とは異なる他の周波数を可視化した可視化情報を生成する。一例として、処理回路５１は、第１のスペクトルと広周波数帯域スペクトルとに基づく第２の差分スペクトルを生成し、第２のスペクトルと広周波数帯域スペクトルとに基づく第３の差分スペクトルを生成する。第２の差分スペクトルと第３の差分スペクトルとは、ディスプレイ５３に表示されるとよい。また、処理回路５１は、第２の差分スペクトルと第３の差分スペクトルとに基づく第４の差分スペクトルを生成してもよい。第４の差分スペクトルは、ディスプレイ５３に表示される。
【0082】
処理回路５１は、変形例２と同様、第２の差分スペクトルと第３の差分スペクトルとに基づいて、測定対象に含まれる代謝物の分類名及び／又は測定対象が呈する疾患の分類名を推定してもよい。また、処理回路５１は、変形例３と同様、第２の差分スペクトルと第３の差分スペクトルとに基づいて、測定対象に含まれる代謝物の物質量を推定してもよい。
【0083】
変形例５によれば、３種類以上のＭＲＳデータ収集を使用して、信号分解を実行することができる。
【0084】
（小括）
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、シーケンス制御回路２９を有する。シーケンス制御回路２９は、抑制対象である特定の周波数（抑制対象周波数）に対する第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて、測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、抑制対象周波数に対する第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて、測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。第１のＭＲＳパルスシーケンスは、抑制対象周波数を選択する第１の周波数選択手段を含む。第２のＭＲＳパルスシーケンスは、第１の周波数選択手段とは周波数特性が異なり抑制対象周波数を選択する第２の周波数選択手段を含む。
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、シーケンス制御回路２９を有する。シーケンス制御回路２９は、抑制対象である特定の周波数（抑制対象周波数）に対する第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて、測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、抑制対象周波数に対する第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて、測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する。第１のＭＲＳパルスシーケンスは、抑制対象周波数を選択する第１の周波数選択手段を含む。第２のＭＲＳパルスシーケンスは、第１の周波数選択手段とは周波数特性が異なり抑制対象周波数を選択する第２の周波数選択手段を含む。
【0085】
上記の構成によれば、第１のデータ収集と第２のデータ収集とで、抑制対象周波数については共に抑制すると共に、当該抑制対象周波数以外の周波数に対する周波数抑制態様を意図的に異ならせることが可能になる。これにより当該抑制対象周波数以外の周波数に対する周波数抑制態様が異なる第１のデータと第２のデータとを収集することが可能になる。また、第１のデータと第２のデータとを収集することにより、抑制対象周波数の信号成分が大幅に抑制され、抑制対象周波数以外の周波数の微弱信号成分が相対的に増強された可視化信号を生成することができる。したがって、微弱信号成分の解析精度の向上が期待される。
【0086】
（その他の実施形態）
まず、ＭＲＳパルスシーケンスに係る幾つかの時間パラメータについて説明する。図１１は、本実施形態のＭＲＳパルスシーケンスに係る幾つかの時間パラメータを例示する図である。図１１は、ＭＲＳパルスシーケンスの一例として、図３と同様、ＭＥＧＡパルス付きのＰＲＥＳＳのパルスシーケンスを例示している。図１１や図３に示すように、ＭＥＧＡパルス付きのＰＲＥＳＳでは、ＰＲＥＳＳ法による３度のＲＦパルスの照射間に周波数選択パルスの一種であるＭＥＧＡパルスＭＰ５，ＭＥＧＡパルスＭＰ６が印加される。具体的には、１個目の１８０°反転パルスと２個目の１８０°反転パルスとの間に１個目のＭＥＧＡパルスＭＰａが印加され、２個目の１８０°反転パルスの後に２個目のＭＥＧＡパルスＭＰｂが印加される。エコー時間ｔＴＥは、励起パルスの印加時刻（ある時間を持つパルスが特定の瞬間に印加されたとして扱う場合に、その特定の瞬間をあらわす時刻）からＭＲ信号収集（Ｒｅａｄｏｕｔ）の時刻ｔＲＯまでの経過時間を表す。時間ｔＪは、周波数選択パルスの一例であるＭＥＧＡパルスＭＰ５の印加時刻からＭＥＧＡパルスＭＰ６の印加時刻までの経過時間を表す。以下の説明の通り、ＭＥＧＡパルスＭＰ５とＭＥＧＡパルスＭＰ６は、追加プリパルスの印加なしに又は追加プリパルスの印加と共に、時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されていてもよい。
まず、ＭＲＳパルスシーケンスに係る幾つかの時間パラメータについて説明する。図１１は、本実施形態のＭＲＳパルスシーケンスに係る幾つかの時間パラメータを例示する図である。図１１は、ＭＲＳパルスシーケンスの一例として、図３と同様、ＭＥＧＡパルス付きのＰＲＥＳＳのパルスシーケンスを例示している。図１１や図３に示すように、ＭＥＧＡパルス付きのＰＲＥＳＳでは、ＰＲＥＳＳ法による３度のＲＦパルスの照射間に周波数選択パルスの一種であるＭＥＧＡパルスＭＰ５，ＭＥＧＡパルスＭＰ６が印加される。具体的には、１個目の１８０°反転パルスと２個目の１８０°反転パルスとの間に１個目のＭＥＧＡパルスＭＰａが印加され、２個目の１８０°反転パルスの後に２個目のＭＥＧＡパルスＭＰｂが印加される。エコー時間ｔＴＥは、励起パルスの印加時刻（ある時間を持つパルスが特定の瞬間に印加されたとして扱う場合に、その特定の瞬間をあらわす時刻）からＭＲ信号収集（Ｒｅａｄｏｕｔ）の時刻ｔＲＯまでの経過時間を表す。時間ｔＪは、周波数選択パルスの一例であるＭＥＧＡパルスＭＰ５の印加時刻からＭＥＧＡパルスＭＰ６の印加時刻までの経過時間を表す。以下の説明の通り、ＭＥＧＡパルスＭＰ５とＭＥＧＡパルスＭＰ６は、追加プリパルスの印加なしに又は追加プリパルスの印加と共に、時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されていてもよい。
【0087】
次に、ＭＥＧＡパルスを利用したＭＲＳパルスシーケンスの理論的背景を説明する。対象とする分子１種類の集合的な振る舞いについて、プロダクトオペレータフォーマリズム（ＰＯＦ）を利用して説明する。ＰＯＦはこの分野における一般的な定式化方法であり、その解説は、例えばスタンフォード大学のＮＭＲに関する講義資料（https://web.stanford.edu/class/rad226a/）から入手可能である。
【0088】
対象とする分子は２以上のスピンで構成されているものとする。励起パルス、再収束パルスは全スピンを対象として作用し、ＭＥＧＡパルスは全スピンの部分集合に対して作用する。
【0089】
以後、全スピンのうち任意の１つのスピンに注目し、そのスピンを注目スピンと呼ぶ。それ以外のスピンを非注目スピンと呼ぶ。ｘ、ｙ、ｚ方向に対応する注目スピンのオペレータをＩｘ、Ｉｙ，Ｉｚで表す。第ｋ番目（１，２，・・・，Ｋ）の非注目スピンをＳｋ，ｘ、Ｓｋ，ｙ、Ｓｋ，ｚで表す。平衡状態のスピン密度オペレータはＩｚ＋Σｋ（Ｓｋ，ｚ）であるが、解析の都合により、すべてのパルスにかかる時間は無視できるものとし、励起パルスはπ／２倍のｘ方向スピンのハミルトニアンのみ、再収束パルスはπ倍のｙ方向スピンのハミルトニアンのみ、ＭＥＧＡパルスは周波数選択によって選択されたスピンに対するπ倍のｙ方向スピンのハミルトニアンのみを考えるものとし、スピンスピンカップリングのうちｚ方向スピン以外の項は無視できるものとする。
【0090】
パルスシーケンスを理解するには注目スピンの振る舞いのみが理解できれば良いことから、部分スピン密度オペレータとしてＩｚのみを考える。励起パルスのハミルトニアンは（－π／２）（Ｉｘ＋Σｋ（ｋ，ｘ））で与えられるから、励起直後の部分スピン密度オペレータはＩｙになる。また、励起後はフリープリセッション（Ｆｒｅｅ Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）とπ倍のハミルトニアンのみがあらわれることに留意する。
【0091】
説明のために、オペレータＲを、下記（１）式で定める。
【0092】
【数1】
【0093】
定義から、励起直後の初期状態ＩｙはＲ（０，０，…，０）で与えられる。フリープリセッションのハミルトニアンが（２）式で与えられるとき、部分スピン密度オペレータＲ（θ、φ１，…，φｋ）に時間ｔのフリープリセッションを適用した後の部分スピン密度オペレータは、（３）式で書き表される。
【0094】
【数2】
【0095】
部分スピン密度オペレータＲ（θ、φ１，…，φｋ）に再収束パルスを適用した後の部分スピン密度オペレータは、（４）式で書き表される。
【0096】
【数3】
【0097】
ＭＥＧＡパルスについては、ＭＥＧＡパルスが注目スピンに対して作用したケースではクラッシャーにより観測可能な信号がなくなるため、ＭＥＧＡパルスが注目スピンに対して作用しないケースを考える。
【0098】
ＭＥＧＡパルスがｋ＜ｋＭＥＧＡに対してのみ反転パルスとして作用した場合、部分スピン密度オペレータＲ（θ、φ１，…，φｋ）にＭＥＧＡパルスを適用した後の部分スピン密度オペレータは、（５）式で表される。
【0099】
【数4】
【0100】
ところで、例えば典型的なＭＥＧＡ－ＰＲＥＳＳシーケンスは、励起、時間ｔ１のフリープリセッション、再収束、時間ｔ２のフリープリセッション、ＭＥＧＡパルス、時間ｔ３のフリープリセッション、再収束、時間ｔ４のフリープリセッション、ＭＥＧＡパルス、時間ｔ５のフリープリセッションを経てリードアウトを実行する。そこで、励起直後の初期状態Ｒ（０、０，…，０）から開始し、リードアウト中の部分スピン密度オペレータを求めると、下記（６）式で表される。なお、このリードアウト中の部分スピン密度オペレータをＱ（ｔＲＯ）で表すことにする。
【0101】
【数5】
【0102】
ここでｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝ｔＴＥ＋ｔＲＯと表し、ｔＲＯ＝０で再収束される場合、つまり、ｔ１＋ｔ２－ｔ３－ｔ４＋ｔ５＝ｔＲＯである場合のみを考える。ｔ３＋ｔ４＝ｔＪと書くことにすると、部分スピン密度オペレータは、（７）式で書き表される。
【0103】
【数6】
【0104】
また、ＭＥＧＡパルスを用いたパルスシーケンスによって、初期スピンＩｚから生じるｘ方向、ｙ方向の観測信号はそれぞれＴｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｘ｝、Ｔｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｙ｝に比例する。以後、説明のために２スピン及び３スピンを例として説明するが、４スピン以上の場合にも上記の式から同様の性質を導出できる。
【0105】
はじめに、２スピンつまりＫ＝１の場合を考える。
【0106】
ｋＭＥＧＡ＝０のケース（ＭＥＧＡ ＯＦＦに対応）の観測信号Ｔｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｘ｝及びＴｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｙ｝はそれぞれ下記（８）式及び（９）式の右項に比例する。
【0107】
【数7】
【0108】
ｋＭＥＧＡ＝１のケース（ＭＥＧＡ ＯＮに対応）の観測信号Ｔｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｘ｝及びＴｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｙ｝はそれぞれ下記（１０）式及び（１１）式の右項に比例する。
【0109】
【数8】
【0110】
２スピンの場合は、ＭＥＧＡを含むパルスシーケンスの差分観測信号は下記（１２）式に比例することがわかる。
【0111】
【数9】
【0112】
次に、３スピンつまりＫ＝２で、ＭＥＧＡパルスが１つまたは２つのスピンに作用する場合を考える。
【0113】
ｋＭＥＧＡ＝０のケース（ＭＥＧＡ ＯＦＦに対応）の観測信号Ｔｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｘ｝及びＴｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｙ｝はそれぞれ下記（１３）式及び（１４）式の右項に比例する。
【0114】
【数10】
【0115】
ｋＭＥＧＡ＝１のケース（ＭＥＧＡ ＯＮかつＭＥＧＡパルスが１つのスピンに作用する場合に対応）の観測信号Ｔｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｘ｝及びＴｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｙ｝はそれぞれ下記（１５）式及び（１６）式の右項に比例する。
【0116】
【数11】
【0117】
ｋＭＥＧＡ＝２のケース（ＭＥＧＡ ＯＮかつＭＥＧＡパルスが２つのスピンに作用する場合に対応）の観測信号Ｔｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｘ｝及びＴｒ｛Ｑ（ｔＲＯ）Ｉｙ｝はそれぞれ下記（１７）式及び（１８）式の右項に比例する。
【0118】
【数12】
【0119】
３スピンかつＭＥＧＡパルスが１つのスピンに作用する場合は、ＭＥＧＡを含むパルスシーケンスの差分観測信号は下記（１９）及び（２０）式の積に比例することがわかる。
【0120】
【数13】
【0121】
３スピンかつＭＥＧＡパルスが２つのスピンに作用する場合は、ＭＥＧＡを含むパルスシーケンスの差分観測信号は下記（２１）式に比例することがわかる。
【0122】
【数14】
【0123】
（２１）式は、各項が（２２）式及び（２３）式であることを利用すると、（２４）式のように変形できる。
【0124】
【数15】
【0125】
ここで、（Ｊ１，Ｊ２）は分子に応じて例えば（Ｊ１，Ｊ２）＝（７．１，７．０）や（Ｊ１，Ｊ２）＝（７．６，４．１）や（Ｊ１，Ｊ２）＝（１０．６，５．４）といった値になる（単位はＨｚ）。これらの例の場合、第１項の角周波数π（Ｊ１＋Ｊ２）はπを除くとそれぞれ１４．１、１１．７、１６．０になり、第２項の角周波数π（Ｊ１－Ｊ２）はπを除くとそれぞれ０．１、３．５、５．２になる。これらの差から、ｔＴＥやｔＪがあまり大きくない場合は第１項の影響が支配的である。
【0126】
これらの結果をまとめると、差分観測信号にはおおむね次の性質があると解釈できる。（以後、この性質をＭＥＧＡシーケンスの性質と呼ぶ）。
【0127】
（１）ＭＥＧＡパルスが作用するスピンが１つカップリングしている場合（便宜上、このＪ値をＪ１であらわす）、カップリングの影響はｃｏｓとしてあらわれ、コントラストとしてその差分信号を利用することから、そのコントラストは次の（２５）式に示す項の影響を受ける。
【0128】
【数16】
【0129】
（２）ＭＥＧＡパルスが作用するスピンが２つカップリングしている場合（便宜上、このＪ値をＪ１及びＪ２で表す）、カップリングの影響は２つのｃｏｓの積としてあらわれ、コントラストとしてその差分信号を利用することから、コントラストは（２６）式に示す２つの項の影響を受ける。特に、ｔＴＥやｔＪがあまり大きくない場合は第１項の影響を受けやすい。
【0130】
【数17】
【0131】
（３）ＭＥＧＡパルスが作用しないスピンが１つカップリングしている場合（便宜上、このＪ値をＪ１で表す）、そのコントラストは次の（２７）式に示す項の影響を受ける。なお、この（３）はＭＥＧＡパルスを用いない通常のＭＲＳパルスシーケンスと共通の影響である。
【0132】
【数18】
【0133】
従来のＭＥＧＡでは、原則として常にｔＴＥ＝２ｔＪを利用し、数値シミュレーション等を利用してｔＴＥをＪ１あるいはＪ１＋Ｊ２に対して調整していた（タイミング調整が困難な場合はｔＴＥ＝２ｔＪに近づける）。しかしながら、数値シミュレーションに頼らず理想条件に対して理論式として導出されたＭＥＧＡシーケンスの性質によると、ｔＴＥ＝２ｔＪはそもそも必須ではないことがわかる。
【0134】
そこで、本実施形態の１つとして、ｔＪをｔＴＥではなくＪカップリング定数依存で調整することにより、ＴＥを調整し、対象とするメタボライトとの区別が必要な他のメタボライトの影響を変化させる（他のメタボライトの分子構造に依存するが、多くの場合、この変化は軽減になる）方法を示す。ＭＲＳシーケンスでは通常、コントラストをｔＲＯ＝０にあわせて調整するため、以後の例ではこのケースについて説明する。調整の対象がｔＲＯ＝０でない場合にはｔＴＥを適宜補正すれば良い。
【0135】
ＭＥＧＡシーケンスの性質（１）のケースでは、ｓｉｎπＪ１（ｔＴＥ－ｔＪ）は、ｎを整数としてπＪ１（ｔＴＥ－ｔＪ）＝（２ｎ＋１）π／２とすればその絶対値を最大にできる。また、ｓｉｎπＪ１ｔＪは、（先のｎとは独立な）ｎを整数としてπＪ１ｔＪ＝２ｎ＋１）π／とすればその絶対値を最大にできる。例えばＪ１＝８．１Ｈｚの場合を考える。従来のＭＥＧＡと同じ調整方法では、ｔＴＥ－ｔＪ及びｔＪをそれぞれおよそ６１．７ミリ秒とする調整が唯一の選択になる。しかしながら、そもそもｔＴＥ＝２ｔＪという条件は不要であるから、例えばｔＴＥ－ｔＪをおよそ１８５．２ミリ秒、ｔＪをおよそ６１．７ミリ秒とする調整であっても、あるいはｔＴＥ－ｔＪをおよそ６１．７ミリ秒、ｔＪをおよそ１８５．２ミリ秒とする調整であっても良く、これらを用いることでＴＥを２倍としたデータ収集が可能になる。このとき、Ｔ２値やＭＥＧＡシーケンスの性質（３）で説明したようなＭＥＧＡパルスが作用しないスピンのＪカップリング定数を考慮することで、より高いコントラストが得られる選択が可能になる。
【0136】
ＭＥＧＡシーケンスの性質（２）のケースについては（１）のケースよりも複雑になるものの、第１項については、ｎを整数としてπ（Ｊ１＋Ｊ２）（ｔＴＥ－ｔＪ）＝（２ｎ＋１）π／２とする、（先のｎとは独立な）ｎを整数としてπ（Ｊ１＋Ｊ２）ｔＪ＝（２ｎ＋１）π／２とする、のそれぞれを満たすことでその絶対値を最大にできる。第２項については、（先のｎとは独立な）ｎを整数としてπ（Ｊ１－Ｊ２）（ｔＴＥ－ｔＪ）＝（２ｎ＋１）π／２とする、（先のｎとは独立な）ｎを整数としてπ（Ｊ１－Ｊ２）ｔＪ＝（２ｎ＋１）π／２とする、のそれぞれを満たすことでその絶対値を最大にできることになる。この第２項は（Ｊ１，Ｊ２）の値によっては対象とするＴＥ（例えば２００ミリ秒以下）の範囲では小さくなるため、その場合はＭＥＧＡシーケンスの性質（１）のケースにおいてＪ１を（Ｊ１＋Ｊ２）に置き換えた選択をすれば良いことがわかる。あるいはＭＥＧＡシーケンスの性質（２）の式を、ｔＴＥ－ｔＪ及びｔＪを適当な間隔（例えば０．１ミリ秒刻み）で変化させてその値を算出すれば、（Ｊ１，Ｊ２）の値によらず優れたコントラストが得られるタイミングを求めることが可能である。なお、この場合も、Ｔ２値やＭＥＧＡシーケンスの性質（３）で説明したようなＭＥＧＡパルスが作用しないスピンのＪカップリング定数を考慮することで、より高いコントラストが得られる選択が可能になる。
【0137】
また、先に本実施形態の１つとして説明したプリパルス追加型ＭＥＧＡシーケンスの付加は、平衡状態の密度オペレータＳｋ，ｚ（ただしｋ＜ｋＭＥＧＡ）を励起パルスよりも前に抑制しておくことを意味する。したがって、注目する密度オペレータＩｚから得られる信号のコントラストには影響を与えず、注目していない密度オペレータあるいは他のメタボライトからの信号を選択的に抑制する形で作用し、結果として注目する密度オペレータＩｚから得られる信号のコントラストを向上させることがわかる。
【0138】
上記の幾つかの実施形態によれば、本実施形態に係る周波数選択パターンとして、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる第１のモードと、時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている第２のモードとがあるものとした。処理回路５１は、撮像条件設定機能５１４により第１のモードと第２のモードとを任意に選択可能である。選択方法としては、ユーザが選択する方法や他の撮像条件に基づき自動的に選択する方法等を採用可能である。ユーザが選択する方法において処理回路５１は、表示制御機能５１６により、第１のモードと第２のモードとを選択するための画面（以下、選択画面）をディスプレイ５３に表示する。
【0139】
図１２は、選択画面Ｉ１の一例を示す図である。図１２に示すように、選択画面Ｉ１は、選択欄Ｉ１１、選択欄Ｉ１２、入力欄Ｉ１３及び入力欄Ｉ１４を含む。選択欄Ｉ１１は、第１の周波数選択パルスの種類を選択するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）部品である。第１の周波数選択パルスの選択候補としては、例えば、ＭＥＧＡパルスを意味する「ＭＥＧＡ」やＳＬＯＷパルスを意味する「ＳＬＯＷ」がある。図１２は、ＭＥＧＡパルスが選択された例を示している。また、ＢＡＳＩＮＧパルス等の他の周波数選択パルスが選択候補に挙げられてもよい。選択欄Ｉ１１による選択形式としては、図１２に示すようなチェックボックス形式でもよいし、プルダウンメニュー形式やフリーテキスト形式等の他の形式でもよい。なお、第１の周波数選択パルスを使用しない場合、「なし」を選択可能である。
【0140】
選択欄Ｉ１２は、第１のモード又は第２のモードを選択するためのＧＵＩ部品である。選択欄Ｉ１２による選択形式としては、図１２に示すようなチェックボックス形式が考えられる。「第１」は第１のモードを意味し、「第２」は第２のモードを意味する。なお、選択欄Ｉ１２による選択形式としては、チェックボックス形式に限定されず、プルダウンメニューやフリーテキスト形式等の他の形式でもよい。
【0141】
入力欄Ｉ１３は、エコー時間ｔＴＥを入力するためのＧＵＩ部品である。入力欄Ｉ１４は、周波数選択パルスの印加時刻から、当該周波数選択パルスに後続する他の周波数選択パルスの印加時刻までの経過時間ｔＪを入力するためのＧＵＩ部品である。入力欄Ｉ１３及び入力欄Ｉ１４による入力形式は、図１２に示すようなフリーテキスト形式でもよいし、チェックボックス形式やプルダウンメニュー形式でもよい。入力されたエコー時間ｔＴＥ「〇〇〇」や経過時間ｔＪ「×××」は、それぞれ当該入力欄Ｉ１３及び入力欄Ｉ１４に表示される。
【0142】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ＭＲＳ（ＭＲスペクトロスコピー）における注目信号のコントラストを向上することができる。
【0143】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【0144】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【0145】
以上の実施形態に関し、発明の一側面および選択的な特徴として以下の付記を開示する。
【0146】
（付記１）
複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、前記第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて前記測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する収集部、を含む磁気共鳴イメージング装置。
前記複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、前記複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている。
複数の周波数選択パルスを含む第１の周波数選択パターンに基づく第１の周波数選択手段を含む第１のＭＲＳパルスシーケンスを用いて測定対象に関する第１のデータを収集する第１のデータ収集と、前記第１の周波数選択パターンと異なり複数の周波数選択パルスを含む第２の周波数選択パターンを選択する第２の周波数選択手段を含む第２のＭＲＳパルスシーケンスを用いて前記測定対象に関する第２のデータを収集する第２のデータ収集と、を繰り返し実行する収集部、を含む磁気共鳴イメージング装置。
前記複数の周波数選択パルスは、励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる、及び／又は、前記複数の周波数選択パルス間の時間ｔＪ及びエコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている。
【0147】
（付記２）
前記第１の周波数選択手段は、特定の周波数に対して第１レゾナンスの第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの第２の周波数選択パルスとを含んでもよい。前記第２の周波数選択手段は、前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの前記第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第１レゾナンスの前記第２の周波数選択パルスを含んでもよい。
前記第１の周波数選択手段は、特定の周波数に対して第１レゾナンスの第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの第２の周波数選択パルスとを含んでもよい。前記第２の周波数選択手段は、前記特定の周波数に対して第２レゾナンスの前記第１の周波数選択パルスと前記特定の周波数に対して第１レゾナンスの前記第２の周波数選択パルスを含んでもよい。
【0148】
（付記３）
前記第１の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスの反転パルスに後続する周波数選択パルスでもよい。前記第２の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスに先行するプリパルスでもよい。
前記第１の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスの反転パルスに後続する周波数選択パルスでもよい。前記第２の周波数選択パルスは、ＭＲスペクトロスコピーの基本シーケンスに先行するプリパルスでもよい。
【0149】
（付記４）
前記基本シーケンスは、ＰＲＥＳＳ、ＳＴＥＡＭ、ＬＡＳＥＲ、ｓｅｍｉ－ＬＡＳＥＲ、ＳＰＥＣＩＡＬ又はＩＳＩＳでもよい。前記第１の周波数選択パルスは、ＭＥＧＡパルス、ＳＬＯＷパルス又はＢＡＳＩＮＧパルスでもよい。
前記基本シーケンスは、ＰＲＥＳＳ、ＳＴＥＡＭ、ＬＡＳＥＲ、ｓｅｍｉ－ＬＡＳＥＲ、ＳＰＥＣＩＡＬ又はＩＳＩＳでもよい。前記第１の周波数選択パルスは、ＭＥＧＡパルス、ＳＬＯＷパルス又はＢＡＳＩＮＧパルスでもよい。
【0150】
（付記５）
前記第１の周波数選択パルスと前記第２の周波数選択パルスとは、フリップアングルが異なってもよい。
前記第１の周波数選択パルスと前記第２の周波数選択パルスとは、フリップアングルが異なってもよい。
【0151】
（付記６）
前記収集部は、繰り返し実行する前記第１のＭＲＳパルスシーケンス及び前記第２のＭＲＳパルスシーケンスについて、エコー時間、繰り返し時間及び傾斜磁場パルスを同一条件に維持してもよい。
前記収集部は、繰り返し実行する前記第１のＭＲＳパルスシーケンス及び前記第２のＭＲＳパルスシーケンスについて、エコー時間、繰り返し時間及び傾斜磁場パルスを同一条件に維持してもよい。
【0152】
（付記７）
前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記特定の周波数とは異なる他の周波数の情報を可視化した可視化情報を生成する生成部を更に備えてもよい。
前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記特定の周波数とは異なる他の周波数の情報を可視化した可視化情報を生成する生成部を更に備えてもよい。
【0153】
（付記８）
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとの差分データに基づいて前記可視化情報を生成してもよい。
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとの差分データに基づいて前記可視化情報を生成してもよい。
【0154】
（付記９）
前記生成部は、前記可視化情報として、ＭＲＳスペクトル及び／又はＣＳＩ画像を生成してもよい。
前記生成部は、前記可視化情報として、ＭＲＳスペクトル及び／又はＣＳＩ画像を生成してもよい。
【0155】
（付記１０）
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記可視化情報として、前記測定対象に含まれる代謝物の分類名又は前記測定対象が呈する疾患の分類名を推定してもよい。
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記可視化情報として、前記測定対象に含まれる代謝物の分類名又は前記測定対象が呈する疾患の分類名を推定してもよい。
【0156】
（付記１１）
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記可視化情報として、前記測定対象に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値を推定してもよい。
前記生成部は、前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記可視化情報として、前記測定対象に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値を推定してもよい。
【0157】
（付記１２）
前記可視化情報を表示機器に表示する表示制御部を更に備えてもよい。
前記可視化情報を表示機器に表示する表示制御部を更に備えてもよい。
【0158】
（付記１３）
励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる第１のモード、又は前記時間ｔＪ及び前記エコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている第２のモードとを選択するための画面を表示機器に表示する表示制御部を更に備えてもよい。
励起パルスの前後の周波数選択パルスの選択周波数を異ならせる第１のモード、又は前記時間ｔＪ及び前記エコー時間ｔＴＥに対して、（ｔＴＥ－ｔＪ）がｔＪと異なるように最適化されている第２のモードとを選択するための画面を表示機器に表示する表示制御部を更に備えてもよい。
【0159】
（付記１４）
前記画面は、前記第１のモード又は前記第２のモードを選択するためのＧＵＩ部品の他、前記時間ｔＪの入力欄、前記エコー時間ｔＴＥの入力欄を含んでもよい。
前記画面は、前記第１のモード又は前記第２のモードを選択するためのＧＵＩ部品の他、前記時間ｔＪの入力欄、前記エコー時間ｔＴＥの入力欄を含んでもよい。
【0160】
（付記１５）
前記画面は、前記第１の周波数選択パルスの種類を選択するためのＧＵＩ部品を含んでもよい。
前記画面は、前記第１の周波数選択パルスの種類を選択するためのＧＵＩ部品を含んでもよい。
【符号の説明】
【0161】
１ 磁気共鳴イメージング装置
１１ 架台
１３ 寝台
２１ 傾斜磁場電源
２３ 送信回路
２５ 受信回路
２７ 寝台駆動装置
２９ シーケンス制御回路
４１ 静磁場磁石
４３ 傾斜磁場コイル
４５ 送信コイル
４７ 受信コイル
５０ ホストコンピュータ
５１ 処理回路
５２ メモリ
５３ ディスプレイ
５４ 入力インタフェース
５５ 通信インタフェース
１３１ 天板
１３３ 基台
５１１ 取得機能
５１２ 可視化情報生成機能
５１３ 表示制御機能
５１４ 撮像条件設定機能
１１ 架台
１３ 寝台
２１ 傾斜磁場電源
２３ 送信回路
２５ 受信回路
２７ 寝台駆動装置
２９ シーケンス制御回路
４１ 静磁場磁石
４３ 傾斜磁場コイル
４５ 送信コイル
４７ 受信コイル
５０ ホストコンピュータ
５１ 処理回路
５２ メモリ
５３ ディスプレイ
５４ 入力インタフェース
５５ 通信インタフェース
１３１ 天板
１３３ 基台
５１１ 取得機能
５１２ 可視化情報生成機能
５１３ 表示制御機能
５１４ 撮像条件設定機能
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
