特許 7193165 核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴方法、磁気共鳴イメージング方法、測定条件を決定する方法、及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2022-12-12

(45)【発行日】2022-12-20

(54)【発明の名称】核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴方法、磁気共鳴イメージング方法、測定条件を決定する方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20221213BHJP

   G01N 24/08 20060101ALI20221213BHJP

   G01R 33/46 20060101ALI20221213BHJP

   G01R 33/54 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 312

A61B5/055 370

G01N24/08 510D

G01N24/08 510P

G01R33/46

G01R33/54

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020503666

(86)(22)【出願日】2019-03-01

(86)【国際出願番号】 JP2019008240

(87)【国際公開番号】W WO2019168188

(87)【国際公開日】2019-09-06

【審査請求日】2021-12-24

(31)【優先権主張番号】P 2018036934

(32)【優先日】2018-03-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】304027279

【氏名又は名称】国立大学法人 新潟大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100175019

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 健朗

(74)【代理人】

【識別番号】100195648

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 悠太

(74)【代理人】

【識別番号】100104329

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 卓治

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 進

【審査官】最首 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２３３５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０９４５８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３９２２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｎ ２４／０８

Ｇ０１Ｒ ３３／４６

Ｇ０１Ｒ ３３／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静磁場を形成する静磁場形成部と、
前記静磁場内に対象を保持する対象保持部と、
前記静磁場内の前記対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加するパルス印加部と、
前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出する検出部と、
を備え、
前記静磁場内の第１の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第１の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度、
前記静磁場内の第２の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第２の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度としたとき、
前記第１の要素及び前記第２の要素を識別し且つ前記第１の要素及び前記第２の要素の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを前記所定回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は、（ｉｖ）前記第２の要素が複数の異なる要素から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の要素の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、前記所定時間及び前記所定回数は定められている、
核磁気共鳴装置。

【請求項2】

前記パルス印加部は、前記所定時間を５μｓ以上１ｓ以下の範囲内において変化させることが可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の核磁気共鳴装置と、
前記検出部が検出した前記信号強度に基づいて画像を生成する画像生成部と、
を備える、
磁気共鳴イメージング装置。

【請求項4】

静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加するステップと、
前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出するステップと、
を備え、
前記静磁場内の第１の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第１の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度、
前記静磁場内の第２の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第２の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度としたとき、
前記第１の要素及び前記第２の要素を識別し且つ前記第１の要素及び前記第２の要素の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを前記所定回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は、（ｉｖ）前記第２の要素が複数の異なる要素から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の要素の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、前記所定時間及び前記所定回数は定められている、
核磁気共鳴方法。

【請求項5】

請求項４に記載の核磁気共鳴方法で検出した前記信号強度に基づいて前記対象の画像を生成するステップ、
を備える、磁気共鳴イメージング方法。

【請求項6】

コンピュータを、
パルス印加部に、静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加させ、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加させるパルス印加手段、及び、
検出部に、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出させる検出手段、
として機能させる、プログラムであって、
前記静磁場内の第１の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第１の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度、
前記静磁場内の第２の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第２の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度としたとき、
前記第１の要素及び前記第２の要素を識別し且つ前記第１の要素及び前記第２の要素の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを前記所定回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は、（ｉｖ）前記第２の要素が複数の異なる要素から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の要素の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、前記所定時間及び前記所定回数は定められている、プログラム。

【請求項7】

コンピュータを、さらに、前記信号強度に基づいて前記対象の画像を生成する画像生成手段として機能させる、請求項６に記載のプログラム。

【請求項8】

静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加し、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出する、核磁気共鳴法における、前記所定時間及び／又は前記所定回数を含む測定条件を決定する方法であって、
前記所定時間の候補である１つ以上の時間を候補時間、
前記所定回数の候補である１つ以上の回数を候補回数としたとき、
前記候補時間毎に、前記静磁場内の第１の基準対象に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の最大値だけ印加する第１のパルス印加工程と、
前記候補回数毎に、前記第１のパルス印加工程で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第１の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度として検出する第１の信号検出工程と、
前記候補時間毎に、前記静磁場内の第２の基準対象に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の前記最大値だけ印加する第２のパルス印加工程と、
前記候補回数毎に、前記第２のパルス印加工程で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第２の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度として検出する第２の信号検出工程と、
前記候補時間及び前記候補回数毎に、該候補時間の間隔で行った前記第１のパルス印加工程の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第１の信号強度と、該候補時間の間隔で行った前記第２のパルス印加工程の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第２の信号強度とについて、前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象を識別し且つ前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを該候補回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、又は、（ｉｖ）前記第２の基準対象が複数の異なる基準対象から構成され、前記第２のパルス印加工程及び前記第２の信号検出工程は、前記基準対象毎に行われる、又は、前記第１のパルス印加工程及び前記第１の信号検出工程とあわせて同時に行われる場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の基準対象の前記第２の信号強度の平均の比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、該候補時間を前記所定時間の１つとして決定し、及び／又は、該候補回数を前記所定回数の１つとして決定する、条件決定工程と、
を備える、測定条件を決定する方法。

【請求項9】

パルス印加部により、静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加し、検出部により、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出する、核磁気共鳴法における、前記所定時間及び／又は前記所定回数を含む測定条件を決定するプログラムであって、
前記所定時間の候補である１つ以上の時間を候補時間、
前記所定回数の候補である１つ以上の回数を候補回数としたとき、
コンピュータを、
前記パルス印加部に、前記候補時間毎に、前記静磁場内の第１の基準対象に、前記π／２パルスを印加させ、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の最大値だけ印加させる第１のパルス印加手段、
前記検出部に、前記候補回数毎に、前記第１のパルス印加手段で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第１の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度として検出させる第１の信号検出手段、
前記パルス印加部に、前記候補時間毎に、前記静磁場内の第２の基準対象に、前記π／２パルスを印加させ、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の前記最大値だけ印加させる第２のパルス印加手段、
前記検出部に、前記候補回数毎に、前記第２のパルス印加手段で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第２の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度として検出させる第２の信号検出手段、及び、
前記候補時間及び前記候補回数毎に、該候補時間の間隔で行った前記第１のパルス印加手段の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第１の信号強度と、該候補時間の間隔で行った前記第２のパルス印加手段の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第２の信号強度とについて、前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象を識別し且つ前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを該候補回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、又は、（ｉｖ）前記第２の基準対象が複数の異なる基準対象から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の基準対象の前記第２の信号強度の平均の比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、該候補時間を前記所定時間の１つとして決定し、及び／又は、該候補回数を前記所定回数の１つとして決定する、条件決定手段、
として機能させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴方法、磁気共鳴イメージング方法、測定条件を決定する方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）現象を利用して試料内部の情報を画像化するものとして知られている。

【0003】

核磁気共鳴は、静磁場方向を軸として歳差運動をしている核スピンに対して、当該歳差運動の周波数（ラーモア周波数）と同じ周波数のパルスを印加した場合に発生する。こうしたパルスを試料に印加して得られる、当該パルスに対する試料中に含まれる当該核の核スピンからの応答信号に基づいて生成した試料の画像を、ＭＲＩ画像と呼ぶ。例えば、共鳴によって状態が変化した核スピンが元の状態に戻る緩和現象の特性は、当該核スピンの置かれた状況により異なる。そこで、このような緩和現象に基づく核磁化分布をＭＲＩ装置により画像化することでＭＲＩ画像を得ることができる。

【0004】

緩和現象は、核スピンの静磁場方向（Ｚ方向）の成分に係る縦緩和と、回転方向（ＸＹ方向）の成分に係る横緩和とに分けられる。縦緩和及び横緩和は、それぞれの関数の時定数によりＴ１緩和、Ｔ２緩和とも呼ばれる。

【0005】

従来のＭＲＩ装置として、図１０に示すパルス列のように、励起パルスとしてのπ／２パルス（９０°パルス）と、反転パルスとしてのπパルス（１８０°パルス）とを一定時間τだけ空けて印加し、さらにτ経過後に観測されるハーンエコー（スピンエコー）に基づいて、縦緩和によってコントラストが付いた核磁化分布を画像化したＴ１強調画像や、横緩和によってコントラストが付いた核磁化分布を画像化したＴ２強調画像を得るものがある（例えば、特許文献１）。ただし、主に撮像時間を実用的なものにする要請からＴ１強調による画像取得は一般的ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１０－２７７００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図１０に示すパルス列による従来のスピンエコー法は、試料を構成する要素の種別によっては、明瞭なＭＲＩ画像を得ることができないという問題がある。例えば、試料が腎臓である場合、従来のスピンエコー法では、腎臓の主構成要素である腎臓組織、尿管、血液のそれぞれの時定数Ｔ２（後述するハーンエコー法で得られる）が同様な振る舞いを示してしまうため、明瞭なコントラストが付されたＭＲＩ画像が得られなかった。

【0008】

図１１に、試料を腎臓に模した場合の従来法によるスピンエコー強度特性を示す。同図において、「ゲル」、「尿」、及び「食塩水」は、それぞれ、腎臓の構成要素のうち、腎臓組織、尿管、及び血液（血管）に相当する。同図から分かるように、従来のハーンエコー法では、構成要素間のスピンエコーの信号強度の差が顕著とはならない（ＴＥ１でもＴＥ２でも３つの対象がほぼ同じ強度となる）ため、結果として、明瞭なＭＲＩ画像が得られないことを示している。

【0009】

組織試料からのＮＭＲ信号を検出する従来のＮＭＲ装置でも、同様に、上述のような試料を構成する要素を明瞭に識別することが困難であった。

【0010】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、核磁気共鳴信号間でコントラストが得られる、核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴方法、磁気共鳴イメージング方法、測定条件を決定する方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の観点に係る核磁気共鳴装置は、
静磁場を形成する静磁場形成部と、
前記静磁場内に対象を保持する対象保持部と、
前記静磁場内の前記対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加するパルス印加部と、
前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出する検出部と、
を備え、
前記静磁場内の第１の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第１の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度、
前記静磁場内の第２の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第２の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度としたとき、
前記第１の要素及び前記第２の要素を識別し且つ前記第１の要素及び前記第２の要素の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを前記所定回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は、（ｉｖ）前記第２の要素が複数の異なる要素から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の要素の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、前記所定時間及び前記所定回数は定められている。

【0013】

前記パルス印加部は、前記所定時間を５μｓ以上１ｓ以下の範囲内において変化させることが可能である、ものでもよい。

【0014】

本発明の第２の観点に係る磁気共鳴イメージング装置は、
本発明の第１の観点に係る核磁気共鳴装置と、
前記検出部が検出した前記信号強度に基づいて画像を生成する画像生成部と、
を備える。

【0015】

本発明の第３の観点に係る核磁気共鳴方法は、
静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加するステップと、
前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出するステップと、
を備え、
前記静磁場内の第１の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第１の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度、
前記静磁場内の第２の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第２の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度としたとき、
前記第１の要素及び前記第２の要素を識別し且つ前記第１の要素及び前記第２の要素の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを前記所定回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は、（ｉｖ）前記第２の要素が複数の異なる要素から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の要素の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、前記所定時間及び前記所定回数は定められている。

【0016】

本発明の第４の観点に係る磁気共鳴イメージング方法は、
本発明の第３の観点に係る核磁気共鳴方法で検出した前記信号強度に基づいて前記対象の画像を生成するステップ、
を備える。

【0017】

本発明の第５の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
パルス印加部に、静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加させ、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加させるパルス印加手段、及び、
検出部に、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出させる検出手段、
として機能させる、プログラムであって、
前記静磁場内の第１の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第１の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度、
前記静磁場内の第２の要素に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、前記π／２パルスの印加後に前記所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも前記所定回数だけ印加して、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記第２の要素から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度としたとき、
前記第１の要素及び前記第２の要素を識別し且つ前記第１の要素及び前記第２の要素の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを前記所定回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となるように、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は、（ｉｖ）前記第２の要素が複数の異なる要素から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の要素の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、前記所定時間及び前記所定回数は定められている。

【0018】

コンピュータを、さらに、前記信号強度に基づいて前記対象の画像を生成する画像生成手段として機能させる、ものでもよい。

【0019】

本発明の第６の観点に係る測定条件を決定する方法は、
静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加し、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出する、核磁気共鳴法における、前記所定時間及び／又は前記所定回数を含む測定条件を決定する方法であって、
前記所定時間の候補である１つ以上の時間を候補時間、
前記所定回数の候補である１つ以上の回数を候補回数としたとき、
前記候補時間毎に、前記静磁場内の第１の基準対象に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の最大値だけ印加する第１のパルス印加工程と、
前記候補回数毎に、前記第１のパルス印加工程で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第１の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度として検出する第１の信号検出工程と、
前記候補時間毎に、前記静磁場内の第２の基準対象に、前記π／２パルスを印加し、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の前記最大値だけ印加する第２のパルス印加工程と、
前記候補回数毎に、前記第２のパルス印加工程で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第２の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度として検出する第２の信号検出工程と、
前記候補時間及び前記候補回数毎に、該候補時間の間隔で行った前記第１のパルス印加工程の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第１の信号強度と、該候補時間の間隔で行った前記第２のパルス印加工程の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第２の信号強度とについて、前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象を識別し且つ前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを該候補回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、又は、（ｉｖ）前記第２の基準対象が複数の異なる基準対象から構成され、前記第２のパルス印加工程及び前記第２の信号検出工程は、前記基準対象毎に行われる、又は、前記第１のパルス印加工程及び前記第１の信号検出工程とあわせて同時に行われる場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の基準対象の前記第２の信号強度の平均の比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、該候補時間を前記所定時間の１つとして決定し、及び／又は、該候補回数を前記所定回数の１つとして決定する、条件決定工程と、
を備える。

【0020】

本発明の第７の観点に係るプログラムは、
パルス印加部により、静磁場内の対象に、測定対象の原子のラーモア周波数のπ／２パルスを印加し、その後、前記ラーモア周波数のπパルスを、前記π／２パルスの印加後に所定時間の半分が経過した時点を初回として、前記所定時間の間隔で少なくとも所定回数（但し、２回以上）だけ印加し、検出部により、前記所定回数目の前記πパルスの印加により前記対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を検出する、核磁気共鳴法における、前記所定時間及び／又は前記所定回数を含む測定条件を決定するプログラムであって、
前記所定時間の候補である１つ以上の時間を候補時間、
前記所定回数の候補である１つ以上の回数を候補回数としたとき、
コンピュータを、
前記パルス印加部に、前記候補時間毎に、前記静磁場内の第１の基準対象に、前記π／２パルスを印加させ、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の最大値だけ印加させる第１のパルス印加手段、
前記検出部に、前記候補回数毎に、前記第１のパルス印加手段で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第１の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第１の信号強度として検出させる第１の信号検出手段、
前記パルス印加部に、前記候補時間毎に、前記静磁場内の第２の基準対象に、前記π／２パルスを印加させ、その後、前記πパルスを、該候補時間の半分が経過した時点を初回として、該候補時間の間隔で少なくとも前記候補回数の前記最大値だけ印加させる第２のパルス印加手段、
前記検出部に、前記候補回数毎に、前記第２のパルス印加手段で該候補回数目の前記πパルスの印加により前記第２の基準対象から発生するスピンエコー信号の信号強度を第２の信号強度として検出させる第２の信号検出手段、及び、
前記候補時間及び前記候補回数毎に、該候補時間の間隔で行った前記第１のパルス印加手段の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第１の信号強度と、該候補時間の間隔で行った前記第２のパルス印加手段の該候補回数目の前記πパルスの印加に対応する前記第２の信号強度とについて、前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象を識別し且つ前記第１の基準対象及び前記第２の基準対象の差異を検出することができるように、前記π／２パルスの印加から前記πパルスを該候補回数印加するまでに、（ｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉ）複数の前記第１の信号強度の平均と複数の前記第２の信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が所定倍以上となる場合に、（ｉｉｉ）１つの前記第１の信号強度と１つの前記第２の信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、又は、（ｉｖ）前記第２の基準対象が複数の異なる基準対象から構成される場合、１つの前記第１の信号強度と複数の異なる前記第２の基準対象の前記第２の信号強度の平均の比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となる場合に、該候補時間を前記所定時間の１つとして決定し、及び／又は、該候補回数を前記所定回数の１つとして決定する、条件決定手段、
として機能させる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、核磁気共鳴信号間でコントラストを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る特定パルス列を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る画像生成処理のフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係る焦点条件決定処理のフローチャートである。

【図5】実施例で用いたＮＭＲ装置の構成を示すブロック図である。

【図6】 ^２３Ｎａを測定対象原子として、食塩水、ゲル、及び尿に特定パルス列を印加したときのスピンエコー強度を示すグラフの図である。

【図7】 ^２３Ｎａを測定対象原子として、食塩水、ゲル、及び尿に特定パルス列を印加したときのスピンエコー強度を示す別のグラフの図である。

【図8】 ^２３Ｎａを測定対象原子として、食塩水及びゲルに特定パルス列を印加したときのスピンエコー強度を示すグラフの図である。

【図9】 ^１Ｈを測定対象原子として、ゲルに特定パルス列を印加したときのスピンエコー強度を示すグラフの図である。

【図10】従来例に係るパルス列を示す図である。

【図11】従来例に係るパルス列でのパルスの印加時間とスピンエコーの信号強度とを示すグラフの図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0024】

（ＭＲＩ装置１００の構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、静磁場コイル１０と、勾配磁場発生部２０と、パルス印加部３０と、受信部４０と、制御装置５０と、表示部６０と、操作部７０と、を備える。

【0025】

静磁場コイル１０と、勾配磁場発生部２０が有する勾配磁場コイル２１と、パルス印加部３０が有するＲＦ（Radio Frequency）コイル３１とは、例えば、同軸（Ｚ軸）を中心に配置されるとともに、図示しない筐体内に設けられている。撮影対象となる試料１は、載置台２に載せられ、図示しない搬送手段により、撮影部位に応じて筐体に形成されたボア３（検査空間）内を移動する。

【0026】

静磁場コイル１０は、ボア３内に均一な静磁場を形成する。形成される静磁場は、概ねＺ方向に平行な水平磁場である。静磁場コイル１０は、例えば、超電導コイルや常電導コイルから構成され、図示しない静磁場コイル駆動部を介して、制御装置５０の制御の下で駆動される。なお、静磁場コイル１０は、制御装置５０と独立した制御系統によって駆動制御されてもよい。また、当該静磁場を発生させる構成としては、超電導コイルや常電導コイルに限られず、例えば、永久磁石を用いてもよい。

【0027】

勾配磁場発生部２０は、ボア３内に画像化に必要な勾配磁場を発生させるものであり、勾配磁場コイル２１と、勾配磁場コイル２１を駆動する勾配磁場コイル駆動部２２と、を有する。

【0028】

勾配磁場コイル２１は、互いに直交する３軸方向において、静磁場コイル１０によって形成された静磁場強度に勾配を持たせる勾配磁場を発生させる。互いに直交する３軸方向の勾配磁場は、スライス軸方向のスライス勾配磁場Ｇｓ、位相軸方向の位相エンコード勾配磁場Ｇｐ、周波数軸方向の周波数エンコード勾配磁場Ｇｒとして、それぞれ使用される。なお、スライス勾配磁場Ｇｓは、スライス選択用の勾配磁場である。位相エンコード勾配磁場Ｇｐ及び周波数エンコード勾配磁場Ｇｒは、共鳴元素の空間分布を測定するための勾配磁場である。このような勾配磁場を発生させるために、勾配磁場コイル２１は、３系統のコイルを有する。

【0029】

勾配磁場コイル駆動部２２は、制御装置５０の制御の下で、勾配磁場コイル２１に駆動信号を供給して勾配磁場を発生させる。勾配磁場コイル駆動部２２は、勾配磁場コイル２１が有する３系統のコイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。

【0030】

なお、静磁場空間における互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸のうち、いずれの軸もスライス軸とすることができる。本実施形態においては、図１における紙面法線方向であるＺ軸方向をスライス軸とし、残りの軸のうち一方を位相軸、他方を周波数軸とする。なお、スライス軸、位相軸、及び周波数軸は、互いに直交性を保ったまま、任意の傾きを持たせることもできる。

【0031】

パルス印加部３０は、核磁気共鳴を発生させるためのＲＦパルスを試料１に印加するためのものであり、ＲＦコイル３１と、ＲＦコイル３１を駆動するＲＦコイル駆動部３２と、を有する。

【0032】

ＲＦコイル３１は、静磁場空間に試料１の核スピンを励起するための高周波磁場を形成する。このように高周波磁場を形成することをＲＦパルスの印加又は送信とも言う。ＲＦコイル３１は、ＲＦパルスを送信する機能とともに、励起された核スピンによって生じる電磁波である磁気共鳴（ＭＲ：Magnetic Resonance）信号を受信する機能も有する。ＭＲ信号には、スピンエコー信号が含まれる。なお、ＲＦパルス送信用コイルと、ＭＲ信号受信用のコイルとを別に構成することもできる。

【0033】

ＲＦコイル駆動部３２は、制御装置５０の制御の下で、ＲＦコイル３１に駆動信号を供給してＲＦコイル３１を駆動する。具体的には、ＲＦコイル駆動部３２は、測定対象の原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイル３１に発生させる。このように構成されるパルス印加部３０は、特に、後述の「特定パルス列」を試料１に印加する。

【0034】

受信部４０は、ＲＦコイル３１に接続され、ＲＦコイル３１が受信したＭＲ信号を検出する。受信部４０は、検出したＭＲ信号をデジタル変換して制御装置５０へと送信する。

【0035】

制御装置５０は、ＭＲＩ装置１００の全体動作を制御するコンピュータや、ＲＦコイル駆動部３２や勾配磁場コイル駆動部２２を所定のパルス列（パルスシーケンス）で駆動するシーケンサーから構成され、制御部５１と、記憶部５２と、を備える。

【0036】

制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等から構成され、記憶部５２に格納されている動作プログラムを実行して、ＭＲＩ装置１００の各部の動作を制御する。

【0037】

記憶部５２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、各種の動作プログラム（後述の画像生成処理を実行するためのプログラムＰＧ１及び後述の焦点条件決定処理を実行するためのプログラムＰＧ２を含む）のデータ、後述のテーブルデータなどが予め記憶されている。記憶部５２のＲＡＭは、各種演算結果を示すデータや、判別結果を示すデータなどを一時的に記憶する。

【0038】

制御部５１は、機能部として、パルス制御部５１ａと、画像生成部５１ｂとを備える。

【0039】

パルス制御部５１ａは、後述の特定パルス列を含むＲＦパルス、スライス勾配磁場Ｇｓ、位相エンコード勾配磁場Ｇｐ、及び周波数エンコード勾配磁場Ｇｒのパルス列を示すパルス列データに基づいて、勾配磁場発生部２０及びパルス印加部３０の駆動制御を行う。パルス列データは、予め記憶部５２に記憶されていてもよいし、後述の操作部７０を介してのユーザ操作により入力や再設定が可能であってもよい。

【0040】

特に、この実施形態では、パルス制御部５１ａは、パルス印加部３０を駆動制御し、以下の特定パルス列（例えば、図２に示すパルス列）を試料１に印加させる。具体的には、π／２パルス（９０°パルス、励起パルス）を印加した後、時間τ経過後にπパルス（１８０°パルス、反転パルス）を印加する。そして、πパルスを一度印加した後は、時間２τおきにπパルスを連続して印加する。このように、π／２パルスの印加後に、２τおきにπパルスを複数回印加するパルス列を「特定パルス列」と呼ぶ。

【0041】

上述のπ／２パルスとπパルスとは、測定対象の原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア周波数に対応するＲＦパルスである。ＲＦパルスは、ラーモア周波数のラジオ波をパルス変調によりパルス状に切り出したものであり、適切な静磁場中で、対象の原子核を回転させるが、π／２パルス（９０°パルス）は回転角が９０°のＲＦパルスであり、πパルス（１８０°パルス）は回転角が１８０°のＲＦパルスである。π／２パルスとπパルスのラーモア周波数は同じである。

【0042】

特定パルス列によれば、πパルスの印加毎に、当該印加から２τの間に、ＭＲ信号としてのスピンエコーが発生する。なお、時間τと、π／２パルスを試料１に印加してから最初のスピンエコー（１回目のπパルスの印加により発生したスピンエコー）が検出されるまでのエコー時間ＴＥとの間には、τ＝ＴＥ／２という関係が成り立つ。

【0043】

このように特徴的な特定パルス列を、試料１に印加する理由を説明する。
上述の課題で説明したように、従来のスピンエコー法では、試料を構成する要素の種別によっては、明瞭なＭＲＩ画像を得ることができないという問題があった。

【0044】

例えば、この問題を試料を腎臓に模した場合で説明する。図１１に示すように、腎臓の構成要素のモデルとして、腎臓組織に相当する「ゲル」と、尿管に相当する「尿」と、血液に相当する「食塩水」とを用いて、各構成要素について、^２３Ｎａを測定対象に、ハーンエコー法により、反転パルスの印加により発生したスピンエコー信号の強度を、励起パルス印加から当該スピンエコー信号の取得までの時間に対してプロットすると、構成要素は、いずれも、同様のスピンエコーの信号強度（以下、スピンエコー強度とも言う）の減衰曲線を示す。そして、上述の模擬組織間のスピンエコー強度に顕著な差がない。

【0045】

本願発明者は、鋭意研究の結果、特定パルス列を試料に印加した際に、各πパルスの印加により発生する複数のスピンエコーの信号強度は、減衰振動を示すこと、そして、この減衰振動が、（ａ）試料の構成要素の種類と、（ｂ）特定パルス列でのパルス印加間隔２τとにより異なるパターンを示し、特に、（ｃ）異なる構成要素由来のスピンエコー強度の減衰振動パターンは、特定パルス列でのパルス印加間隔２τを変えたときに、必ずしも連動的に変動するのではなく、構成要素毎に異なった変動を示す傾向があることを発見した。そして、この特性を利用すれば、特定パルス列でのパルス印加間隔２τをさまざまに変えることで、試料中の特定の構成要素を他の構成要素からスピンエコー強度に基づいて識別できるような、試料の構成要素の減衰振動パターンの組み合わせを得られることを見出した。

【0046】

この特性の具体例を、図６を参照して説明する。図６は、腎臓の構成要素のモデルとして、腎臓組織に相当する「ゲル」と、血液に相当する「食塩水」と、尿管に相当する「尿」とを用いて、各構成要素に、図２に示す特定パルス列を印加した際のスピンエコー強度特性のグラフである。当該グラフの横軸は、π／２パルスを開始してからの経過時間を示し、縦軸は、各πパルスの印加により発生するスピンエコーの信号強度を示す。

【0047】

図６を参照すると、まず、どの構成要素のスピンエコー強度も減衰振動していることがわかる。また、「食塩水」と「ゲル」とのスピンエコー強度の減衰振動パターンは類似しているが、これらの減衰振動パターンと「尿」のスピンエコー強度の減衰振動パターンとは異なっている。このため、図６から明らかなように、適切な経過時間で比較すれば、「尿」と、「食塩水」及び「ゲル」とを、スピンエコー強度に基づいて、識別できる。例えば、図６で「Ｐｓ」で示した期間（７回目のπパルスの印加による１つのスピンエコーに対応）で比較すると、「尿」のスピンエコー強度が「食塩水」及び「ゲル」のスピンエコー強度の数倍以上になる現象が生じていることが分かる。つまり、当該現象が顕著に生じる、特定パルス列のパルス印加間隔とスピンエコー取得期間の組み合わせ（以下、焦点条件ともいう）を経験的に求めれば、従来のスピンエコー法（図１１参照）を用いては不可能であった、明瞭なコントラストを有するＭＲＩ画像を生成できることが分かる。

【0048】

例えば、ＭＲＩ装置１００で、「尿」、「食塩水」、及び「ゲル」の試料にさまざまなパルス印加間隔で特定パルス列を印加して、「尿」のスピンエコー強度が「食塩水」及び「ゲル」のスピンエコー強度に対して所定倍（当該所定倍をα倍とすれば、αは大きければ大きい程好ましいが、少なくともα≧２であればよい。）以上となる、特定パルス列のパルス印加間隔（以下、特定間隔Ｔｓ）と１回のスピンエコーの信号にまたがるスピンエコー取得期間（以下、特定期間Ｐｓ）とを予め経験的に求めておき、その後、ＭＲＩ装置１００で、パルス印加間隔２τをこの特定間隔Ｔｓとした特定パルス列を「食塩水」、「ゲル」、「尿」が混在する模擬腎臓に印加して、特定期間Ｐｓで検出されるスピンエコーの強度に基づいて画像を生成すれば、「食塩水」及び「ゲル」に対してスピンエコー強度が高い「尿」のコントラストが強調された、ポジ・コントラストのＭＲＩ画像（模擬腎臓の尿管組織が強調された画像）を得ることができる。

【0049】

なお、ポジ・コントラストのＭＲＩ画像に限らず、ネガ・コントラストの画像を得ることもできる。例えば、ＭＲＩ装置１００で、「尿」、「食塩水」、及び「ゲル」の試料にさまざまなパルス印加間隔で特定パルス列を印加して、「尿」及び「ゲル」のスピンエコー強度が、「食塩水」のスピンエコー強度に対して、所定倍（当該所定倍をα倍とすれば、αは大きければ大きい程好ましいが、少なくともα≧２であればよい。）以上となる特定間隔Ｔｓと特定期間Ｐｓとを予め経験的に求めておき、その後、ＭＲＩ装置１００で、パルス印加間隔２τをこの特定間隔Ｔｓとした特定パルス列を「食塩水」、「ゲル」、「尿」が混在する模擬腎臓に印加して、特定期間Ｐｓで検出されるスピンエコーの強度に基づいて画像を生成すれば、「尿」及び「ゲル」に対してスピンエコー強度が低い「食塩水」のコントラストが強調された（「食塩水」のスピンエコー強度が他の要素の１／α倍以下になる）、ネガ・コントラストのＭＲＩ画像（模擬腎臓の血液ないしは血管が強調された画像）を得ることができる。

【0050】

図１に戻って、パルス制御部５１ａは、特定パルス列のπパルス間隔２τを可変制御し、予め経験的に求めた特定間隔Ｔｓの特定パルス列を、パルス印加部３０に印加させる。具体的には、記憶部５０のＲＯＭ内に、試料１に含まれることが予期される強調対象の要素と、その要素を他の要素からスピンエコー信号に基づいて識別できる（その要素がＭＲＩ画像において強調される）予め経験的に求めた特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓとが対応付けられたテーブルデータを格納しておき、パルス制御部５１ａは、当該テーブルデータを参照して、ユーザからの入力などにより決定された強調したい要素に応じた特定間隔Ｔｓおきにπパルスが所定印加時間にわたって（例えば、少なくとも特定期間Ｐｓが経過するまで）印加されるように特定パルス列の制御を行う。

【0051】

また、パルス制御部５１ａは、特定パルス列のπパルス間隔２τを、強調したい要素に応じた特定間隔Ｔｓに制御できるように、構成されている。パルス制御部５１ａは、πパルス間隔２τを、例えば、５μｓ以上１ｓ以下の範囲内において、例えば、０．１～１μｓ刻み（好ましくは、０．１μｓ刻み）で可変制御できるように構成されてもよい。

【0052】

なお、パルス制御部５１ａは、パルス印加部３０に特定パルス列を送信させる際、同じ極性のπパルスを連続して送信させてもよいが（ＣＰＭＧ（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）と呼ばれるパルス列）、図２に示すように、交互に反対極性のπパルスを送信させる（ＡＰＣＰ（Alternating Polarity Carr Purcell）と呼称される。S.Watanabe and S.Sasaki.J.Jpn.Appl.Phys.Express Lett.（2003））ことが好ましい。同じ極性のπパルスを連続して送信すると、時間軸上でπパルス間に検出されるスピンエコーが、隣のπパルス間に検出されるスピンエコーと重なり、検出精度が低下する可能性があるためである。

【0053】

画像生成部５１ｂは、受信部４０が収集したＭＲ信号のデータを記憶部５２に記憶する。画像生成部５１ｂが取得するＭＲ信号は、フーリエ空間の信号となる。画像生成部５１ｂは、位相エンコード勾配磁場Ｇｐ及び周波数エンコード勾配磁場Ｇｒの勾配により、ＭＲ信号のエンコードを２軸で行う。したがって、ＭＲ信号は、２次元フーリエ空間（ｋスペース）における信号として得られる。位相エンコード勾配磁場Ｇｐ及び周波数エンコード勾配磁場Ｇｒは、ｋスペースにおける信号のサンプリング位置を決定する。画像生成部５１ｂは、ｋスペースのデータに対して、二次元フーリエ変換を行うことで各位置の信号に分解することで、各位置の核磁化に比例した濃淡を付したＭＲＩ画像を生成する。

【0054】

特に、この実施形態では、画像生成部５１ｂは、受信部４０からスピンエコー信号を取得し、スピンエコー強度を検出する。また、画像生成部５１ｂは、前述したようにＲＯＭ内に予め用意されたテーブルデータを参照し、ユーザからの入力などにより決定された強調したい要素に対応する特定期間Ｐｓを取得する。また、画像生成部５１ｂは、特定パルス列の印加開始から特定期間Ｐｓとなったか否かを判別し、特定期間Ｐｓとなった場合には、特定期間Ｐｓの間に試料１から得られたスピンエコー強度を記憶部５２に記憶させる。そして、画像生成部５１ｂは、ＭＲＩ画像を生成し、生成したＭＲＩ画像を表示部６０に表示させる。こうして得られたＭＲＩ画像では、特定要素と他の要素との間に、両者を明瞭に識別できるコントラストが生じる。

【0055】

具体的に、例えば、試料１として「食塩水」、「ゲル」、「尿」が混在する模擬腎臓を測定し、強調したい要素を「尿」とした場合には、パルス制御部５１ａの制御により、特定パルス列の印加間隔２τを尿の観測に適した特定間隔Ｔｓで制御して、図２に示すような特定パルス列を試料１に照射する。そして、画像生成部５１ｂは、尿の観測に適した期間として予め定めた特定期間Ｐｓにおけるスピンエコー強度を検出する。この特定期間Ｐｓに検出されるスピンエコー強度では、「尿」由来のスピンエコー強度は、「食塩水」及び「ゲル」由来のスピンエコー強度から、識別可能な程度に大きい。制御部５１は、パルス制御部５１ａにより勾配磁場をパルス的に大きさを可変して印加しつつ、画像生成部５１ｂにより特定期間Ｐｓにおいて取得したＭＲ信号を高速フーリエ変換することで座標空間毎のスピンエコー強度に応じたＭＲＩ画像を生成する。これにより、「尿」が他の要素に比べて数倍の強度で表されたポジ・コントラストのＭＲＩ画像を得ることができる。

【0056】

なお、画像生成部５１ｂで取得したスピンエコー強度は、基準となるスピンエコー強度に対して規格化されていてもよい。例えば、試料１から得られた各ピクセルに対応するスピンエコー強度を、それらのスピンエコー強度の最大値で規格化してもよいし、試料１とともに測定した、所定濃度の測定対象原子を含む基準試料から得られたスピンエコー強度で規格化してもよい。

【0057】

また、画像生成部５１ｂで取得したスピンエコー強度は他の方法で規格化されていてもよい。例えば、特定期間Ｐｓのみではなく、パルスを印加する期間のうち所定の期間Ｐｓ’（例えば、パルスを印加する期間全体）にわたってスピンエコー信号を取得して、特定期間Ｐｓで取得したあるピクセルのスピンエコー強度を、当該ピクセルにおいて前述の所定の期間Ｐｓ’に渡って取得した複数のスピンエコー強度に減衰振動関数をフィッティングし、この関数が時刻ゼロで示す値に対して規格化してもよい。このように規格化することで、試料１由来の画像においてどのピクセルがどの構成要素（例えば、模擬腎臓では、「食塩水」、「ゲル」、「尿」）のいずれに属するかを、各構成要素の減衰振動パターンに基づいて、より明瞭に区別できる。

【0058】

表示部６０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic ElectroLuminescent Display）等から構成され、画像生成部５１ｂが生成したＭＲＩ画像を表示する。

【0059】

操作部７０は、ユーザによる操作を受け付け、受け付けた操作に応じた操作信号を制御装置５０に供給する。操作部７０は、例えば、ポインティングデバイスを備えたキーボードや、表示部６０と一体のタッチパネル等で構成される。例えば、ＭＲＩ装置１００は、ユーザが、操作部７０からの操作によって、試料１内の観察対象である特定要素の決定や、パルス列データの入力などを行うことができるように構成される。

【0060】

以上の構成では、特定期間Ｐｓは、１つのスピンエコー信号を取得するために設定されているが、２つ以上のスピンエコー信号を取得するよう設定されてもよい。この場合、Ｓ／Ｎ比を稼ぐために、パルス制御部５１ａにより、特定期間Ｐｓ内に発生する複数のスピンエコーに対して位相エンコードパルスを印加して、積算信号の信号強度をＭＲＩ画像の生成に用いてもよい。

【0061】

以上の構成では、スピンエコーを取得するタイミングを、特定期間Ｐｓにより特定しているが、πパルスの印加回数により特定することもできる。例えば、特定間隔Ｔｓでπパルスを特定回数ｎ（ｎは２以上の自然数）だけ印加すると、そのｎ回目のπパルスの印加により特定期間Ｐｓ内でスピンエコーが発生する場合、記憶部５０のＲＯＭ内に、強調対象の要素と、その要素を他の要素からスピンエコー強度に基づいて識別できる特定間隔Ｔｓ及び特定回数ｎとが対応付けられたテーブルデータを格納しておき、パルス制御部５１ａは、当該テーブルデータを参照して、強調したい要素に応じた特定間隔Ｔｓおきにπパルスが少なくとも特定回数ｎだけ印加されるように特定パルス列の制御を行い、且つ、ｎ回目のπパルス印加により発生したスピンエコーに位相エンコードパルスを印加する。ある要素に対応する特定間隔Ｔｓで特定パルス列を印加したときに、ｎ回目より後でｎ＋ｍ回目（ｍは１以上の自然数）までのπパルスの印加によっても、その要素を他の要素からスピンエコー信号強度に基づいて識別できる場合、Ｓ／Ｎ比を稼ぐために、πパルスの印加を少なくともｎ＋ｍ回行い、ｎ回目からｎ＋ｍ回目のπパルスの印加により発生する複数のスピンエコーに対して位相エンコードパルスを印加して、積算信号の信号強度をＭＲＩ画像の生成に用いてもよい。

【0062】

なお、経験的に求める特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ（又は特定回数ｎ）は、強調したい要素と他の要素とをスピンエコー信号強度に基づいて識別できる組み合わせであれば任意である。例えば、特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ（又は特定回数ｎ）は、強調したい要素のスピンエコーの信号強度と他の要素のスピンエコーの信号強度との差が顕著に開くと見做せる組み合わせであればよい。例えば、特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ（又は特定回数ｎ）は、特定パルス列の印加開始から所定印加時間内に、（ｉ）強調したい要素のスピンエコーの信号強度と、複数の他の要素の少なくともいずれかのスピンエコーの信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるように、又は（ｉｉ）強調したい要素のスピンエコーの信号強度と、複数の他の要素のスピンエコーの信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が最大となるような組み合わせであってもよい。また、特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ（又は特定回数ｎ）は、特定パルス列の印加開始から所定印加時間内に、強調したい要素のスピンエコーの信号強度と、他の要素のスピンエコーの信号強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が、所定倍（例えば、少なくとも２倍）以上となるような組み合わせであってもよい。また、特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ（又は特定回数ｎ）は、特定パルス列の印加開始から所定印加時間内に、強調したい要素の複数種のスピンエコーの信号強度の平均と、他の要素の複数種のスピンエコーの信号強度の平均との比（大きい方を小さい方で除した値）が、所定倍（例えば、少なくとも２倍）以上となるような組み合わせであってもよい。また、以上では、強調する要素が１種類の場合について説明したが、強調する要素が複数であってもよい。この場合も、同様に、特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ（又は特定回数ｎ）を、強調する複数の要素と他の要素とをスピンエコー信号強度に基づいて識別できる組み合わせとなるよう求めればよい。例えば、コントラスト比（信号強度の大きい方を小さい方で割った値）を求めるときに、強調する複数の要素の信号強度の平均値と、その他の複数の要素の信号強度の平均値とをコントラスト比の算出に用いてもよいし、強調する複数の要素のスピンエコー強度の最小値がその他の複数の要素のスピンエコー強度の最大値よりも大きい場合に、当該最小値と当該最大値とをコントラスト比の算出に用いてもよいし、強調する複数の要素のスピンエコー強度の最大値がその他の複数の要素のスピンエコー強度の最小値よりも大きい場合に、当該最大値と当該最小値とをコントラスト比の算出に用いてもよい。

【0063】

（画像生成処理）
次に、特定パルス列を試料１に印加することでＭＲＩ画像を生成する画像生成処理の一例を説明する。画像生成処理は、例えば、ユーザによる操作部７０から開始操作に応じて、制御部５１によって実行される。なお、画像生成処理の開始前には、載置台２に載せられた試料１は、ボア３内にセッティングされているものとする。

【0064】

画像生成処理を開始すると、まず、制御部５１は、図示しない静磁場コイル駆動部を介して、静磁場コイル１０を駆動し、ボア３内に均一な静磁場を形成する（ステップＳ１１）。なお、画像生成処理の前に予めボア３内に静磁場を形成しておいてもよい。

【0065】

続いて、制御部５１は、特定パルス列を印加する際のπパルス間隔２τを設定する（ステップＳ１２）。ここでは、まず、制御部５１は、ユーザによる強調したい要素を選択する操作を操作部７０から受け付ける。強調したい要素は、試料１を構成する要素であって、今回の強調対象となる任意の要素である。そして、制御部５１は、予め記憶部５２に用意された、強調対象の要素と特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓとが対応付けられたテーブルデータを参照し、今回選択された要素に対応する特定間隔Ｔｓをπパルス間隔２τとして設定する。また、制御部５１は、今回選択された要素に対応する特定期間Ｐｓを取得する。例えば、図６に示すように、選択された要素が「尿」である場合には、制御部５１は、テーブルデータを参照して、「尿」に対応した特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓを取得する。また、制御部５１は、例えば、予め操作部７０を介してユーザにより入力され、記憶部５２に記憶されたパルス列データに基づいて、下記のように勾配磁場発生部２０やパルス印加部３０を駆動制御する。

【0066】

続いて、制御部５１は、図２に示す特定パルス列を含むＲＦパルスを試料１に印加する（ステップＳ１３）。具体的には、ステップＳ１２で設定したπパルス間隔２τとしての特定間隔Ｔｓを読み出し、まずπ／２パルスを印加し、時間τ（つまり、Ｔｓ／２）経過後に、πパルスを印加する。そして、πパルスを一度印加した後は、時間２τ（つまり、特定間隔Ｔｓ）おきにπパルスを連続して印加する。

【0067】

続いて、制御部５１は、ＲＦコイル３１及び受信部４０を介して、各πパルスの印加により発生するスピンエコー強度を検出する（ステップＳ１４）。例えば、スピンエコー強度は、π／２パルスの印加開始から２τおきに印加される周波数エンコード勾配磁場Ｇｒによって、ＲＦコイル３１及び受信部４０を介して読み出される。

【0068】

続いて、制御部５１は、ステップＳ１４で検出したスピンエコー強度から、ステップＳ１２で取得した特定期間Ｐｓにおけるスピンエコー強度を収集し（ステップＳ１５）、記憶部５２に記憶する。

【0069】

続いて、制御部５１は、ステップＳ１５で記憶した特定期間Ｐｓにおけるスピンエコー強度から、ＭＲＩ画像を生成し（ステップＳ１６）、生成したＭＲＩ画像を表示部６０に表示させる。こうして得られたＭＲＩ画像では、強調したい要素と他の要素との間に、両者を明瞭に識別できるコントラストが生じる。

【0070】

当該画像生成処理により、例えば、試料１が模擬腎臓であり、「尿」を強調する場合（ステップＳ１２で選択した要素が「尿」の場合）には、制御部５１は、ステップＳ１５において、「尿」の観測に適した期間として予め定められた特定期間Ｐｓにおけるスピンエコー強度を記憶部５２に記憶することになる。そして、ステップＳ１６で、制御部５１の画像生成部５１ｂは、この特定期間Ｐｓにおいて取得したＭＲ信号を勾配磁場下で位相エンコードを行い高速フーリエ変換することで座標空間毎のスピンエコー強度に応じたＭＲＩ画像を生成する。この特定期間Ｐｓに検出されるスピンエコー強度では、図６に示すように、「尿」由来のスピンエコー強度が、「食塩水」及び「ゲル」由来のスピンエコー強度に比べて大きくなる。これにより、「尿」が他の要素に比べて大きい強度で表されたポジ・コントラストのＭＲＩ画像を得ることができる。このようにして、図６に示す特定期間Ｐｓにおける各要素のスピンエコー強度に応じた濃淡のＭＲＩ画像（食塩水及びゲルに対して尿が明瞭に表された、高コントラストのＭＲＩ画像）を得ることができる。つまり、腎臓組織や血管組織に対して尿管組織が明瞭に表された模擬腎臓のＭＲＩ画像を得ることができる。また、同様に、模擬腎臓において、「食塩水」又は「ゲル」が強調された、ポジ又はネガのコントラストのＭＲＩ画像を得ることもできる。

【0071】

なお、特定期間Ｐｓの代わりにπパルスの印加回数を用いる場合、ステップＳ１２では、制御部５１は、予め記憶部５２に用意された、特定要素と特定間隔Ｔｓ及び特定回数ｎとが対応付けられたテーブルデータを参照し、今回選択された特定要素に対応する特定間隔Ｔｓをπパルス間隔２τとして設定し、また、制御部５１は、今回選択された特定要素に対応する特定回数ｎを取得し、ステップＳ１３では、πパルスを少なくとも特定回数ｎだけ印加し、ステップＳ１５では、ステップＳ１２で取得した特定回数ｎの回数目のπパルスの印加により発生したスピンエコー強度を収集し、記憶部５２に記憶し、その他の点は上述の画像生成処理と同様に行えばよい。

【0072】

なお、上述の画像生成処理では、ステップＳ１４で、特定パルス列の各πパルスの印加により発生するスピンエコー強度を取得しているが、特定期間Ｐｓのπパルスの印加により発生するスピンエコー強度のみを取得することとしてもよい。この場合、ステップＳ１３で、パルス制御部５１ａは、位相エンコードパルスを、特定期間Ｐｓ内で発生するスピンエコーのみに印加し、特定期間Ｐｓに至るまで及び特定期間Ｐｓの経過以降に発生するスピンエコーには、位相エンコードパルスを印加しないこととしてもよい。

【0073】

（焦点条件決定処理）
以下では、特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎを含む焦点条件を経験的に求める焦点条件決定処理の一例について説明する。焦点条件決定処理は、上述したＭＲＩ装置１００を用いて行う。焦点条件決定処理は、例えば、ユーザによる操作部７０から開始操作に応じて、制御部５１によって実行される。なお、焦点条件決定処理の開始前には、試料１の代わりに、第１から第ｐ（ｐは２以上の自然数）の基準試料が、載置台２に載せられて、ボア３内にセッティングされているものとする。

【0074】

焦点条件決定処理を開始すると、まず、制御部５１は、図示しない静磁場コイル駆動部を介して、静磁場コイル１０を駆動し、ボア３内に均一な静磁場を形成する（ステップＳ２１）。なお、本処理の前に予めボア３内に静磁場を形成しておいてもよい。

【0075】

続いて、制御部５１は、特定パルス列を印加する際のπパルス間隔２τを初期値に設定する（ステップＳ２２）。

【0076】

例えば、ステップＳ２２では、制御部５１は、予め記憶部５２に用意された最小パルス間隔（例えば、５マイクロ秒）、最大パルス間隔（例えば、１秒）、パルス間隔増加幅（例えば、０．１マイクロ秒）を取得し、最小パルス間隔の値をπパルス間隔２τの値に設定する。

【0077】

続いて、制御部５１は、図２に示す特定パルス列を含むＲＦパルスを第１から第ｐの基準試料に少なくとも所定回数ｑ（ｑは２以上の自然数）回だけ印加する（ステップＳ２３）。具体的には、ステップＳ２２で設定したπパルス間隔２τを用いて、まずπ／２パルスを印加し、時間τ経過後に、πパルスを印加する。そして、πパルスを一度印加した後は、時間２τおきにπパルスを連続して印加する。

【0078】

続いて、制御部５１は、ＲＦコイル３１及び受信部４０を介して、１回目からｑ回目までのπパルスの印加により第１から第ｐの基準試料のそれぞれから発生するスピンエコー強度を検出する（ステップＳ２４）。例えば、スピンエコー強度は、ＲＦコイル３１及び受信部４０を介して読み出される。

【0079】

続いて、制御部５１は、ステップＳ２３及びＳ２４のループ処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ２５）。そして、ループ処理を継続する場合は、ステップＳ２６に進み、ループ処理を終了する場合は、ステップＳ２７に進む。

【0080】

例えば、ステップＳ２５では、πパルス間隔２τの値をパルス間隔増加幅分だけ増やした値が、最大パルス間隔を超える場合に、ループ処理を終了する。

【0081】

続いて、πパルス間隔２τを次の候補に設定する（ステップＳ２６）。その後は、ステップＳ２３に進む。

【0082】

例えば、ステップＳ２６では、πパルス間隔２τを現在のπパルス間隔２τにパルス間隔増加幅を足した値に設定する。

【0083】

続いて、制御部５１は、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの１つ以上の候補のそれぞれについて、当該候補に対応するパルス取得タイミングで取得された第１～第ｐの基準試料のスピンエコー強度同士を比較して、第１～第ｐの基準試料のうち１つの基準試料が他の基準試料からスピンエコー強度に基づいて識別できるか否かを判定し、識別できる場合、当該１つの基準試料を示す情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを、テーブルとして、記憶部５２に記憶する（ステップＳ２７）。

【0084】

例えば、ステップＳ２７では、制御部５１は、予め記憶部５２に用意された特定期間Ｐｓの候補のリストを取得し、候補のそれぞれについて、当該候補の期間内に取得された第１～第ｐの基準試料のスピンエコー強度を比較してもよい。

【0085】

また、ステップＳ２７では、制御部５１は、予め記憶部５２に用意された特定回数ｎの候補のリストを取得し、候補のそれぞれについて、当該候補の回数目のπパルスの印加により発生した第１～第ｐの基準試料のスピンエコー強度を比較してもよい。例えば、特定回数ｎの候補は、１からｑまでの全ての自然数でもよい。

【0086】

第１～第ｐの基準試料のうち１つの基準試料が他の基準試料からスピンエコー強度に基づいて識別できるか否かの判定は、例えば、以下の手順で行うことができる。
ｐ≧３の場合、第１から第ｐの基準試料のスピンエコー強度を、強度が大きいものから順番に、第１から第ｐのスピンエコー強度と割り振ったときに、第１のスピンエコー強度を第２のスピンエコー強度で割った値が第１の所定値（例えば、２）以上であり、且つ、第２のスピンエコー強度を第ｐのスピンエコー強度で割った値が第２の所定値（例えば、１．２）未満である場合に、第１のスピンエコー強度を与える基準試料がその他の基準試料から識別できる（ポジ・コントラストが得られる）と判定し、第ｑ－１のスピンエコー強度を第ｑのスピンエコー強度で割った値が第１の所定値以上であり、且つ、第１のスピンエコー強度を第ｑ－１のスピンエコー強度で割った値が第２の所定値未満である場合に、第ｑのスピンエコー強度を与える基準試料がその他の基準試料から識別できる（ネガ・コントラストが得られる）と判定する。
ｐ＝２の場合、第１の基準試料のスピンエコー強度を、第２の基準試料のスピンエコー強度で割った値が、所定値（例えば、２）以上となる場合に、第１の基準試料を第２の基準試料から識別できると判定し、その後、ポジ・コントラスト条件として、第１の基準試料の情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを前述のテーブルに保存し、ネガ・コントラスト条件として、第２の基準試料の情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを前述のテーブルに保存する。さらに、第２の基準試料のスピンエコー強度を、第１の基準試料のスピンエコー強度で割った値が、所定値（例えば、２）以上となる場合に、第２の基準試料を第１の基準試料から識別できると判定し、その後、ポジ・コントラスト条件として、第２の基準試料の情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを前述のテーブルに保存し、ネガ・コントラスト条件として、第１の基準試料の情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを前述のテーブルに保存する。

【0087】

以上の焦点条件決定処理では、ステップＳ２２～Ｓ２６のループ処理で第１から第ｐの基準試料について同時に測定を行っているが、個別に測定を行い、これらのデータをまとめてステップＳ２７に掛けることとしてもよい。

【0088】

以上の焦点条件決定処理では、パルス間隔２τを１つ以上の候補から選択する方法は任意である。

【0089】

例えば、ステップＳ２２で、最小パルス間隔の代わりに最大パルス間隔をパルス間隔２τの初期値に設定し、ステップＳ２５で、πパルス間隔２τの値をパルス間隔増加幅分だけ減らした値が、最小パルス間隔未満となる場合に、ループ処理を終了することとし、ステップＳ２６で、πパルス間隔２τを現在のπパルス間隔２τからパルス間隔増加幅を引いた値に設定することとしてもよい。

【0090】

また、例えば、ステップＳ２２で、制御部５１は、予め記憶部５２に用意された特定間隔Ｔｓの候補のリストを取得し、その中の１つをπパルス間隔２τの初期値に設定し、ステップＳ２５で、制御部５１は、特定間隔Ｔｓの候補のリストの全ての候補を使用したのであればループ処理を終了し、ステップＳ２６で、制御部５１は、特定間隔Ｔｓの候補のリストの中から未使用の候補をπパルス間隔２τに設定することとしてもよい。

【0091】

上述したように、ＭＲＩ装置１００で試料１を測定する際に、スピンエコー強度を、フィッティングした減衰振動関数の時刻ゼロの値で規格化する場合、ステップＳ２７でスピンエコー強度を同様に規格化してから比較する。

【0092】

ステップＳ２７での、第１～第ｐの基準試料のうち１つの基準試料が他の基準試料からスピンエコー強度に基づいて識別できるか否かの判定は、特定間隔Ｔｓ及び特定間隔Ｐｓ又は特定回数ｎを特定できるのであれば任意である。

【0093】

また、ステップＳ２７において、制御部は、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの１つ以上の候補のそれぞれについて、当該候補に対応するパルス取得タイミングで取得された第１～第ｐの基準試料のスピンエコー強度同士を比較して、第１～第ｐの基準試料のうち複数の基準試料が他の基準試料からスピンエコー強度に基づいて識別できるか否かを判定し、識別できる場合、当該複数の基準試料を示す情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを、テーブルとして、記憶部５２に記憶することとしてもよい。この場合、例えば、第１～第ｐの基準試料のうち複数の基準試料が他の基準試料からスピンエコー強度に基づいて識別できるか否かの判定は、第１から第ｐの基準試料のスピンエコー強度を、強度が大きいものから順番に、順位づけして、大きい方からスピンエコー強度が同じ程度のものを１つのグループとして第１から第ｒ（ｒは２以上の自然数）のグループ振り分け、第１から第４のグループの間でコントラスト比を求めることで、判定することができる。例えば、こうしたグループ分けは、あるグループに含まれるスピンエコー強度の最大値を最小値で割った値が所定の閾値（例えば、１．２）未満となるように行うことができる。また、グループの間のコントラスト比の比較は、グループ内のスピンエコー強度の平均値に基づいて行ってもよいし、第ｘ（ｘは自然数）のグループの最小値と第ｙ（ｙはｘより大きい自然数）のグループの最大値とに基づいて行ってもよい。

【0094】

ステップＳ２７では、焦点条件を全ての基準試料について網羅的に調べているが、予め強調したい要素が決まっているのであれば、それに対応する基準試料のスピンエコー強度が他の基準試料からスピンエコー強度に基づいて識別できるか否かを判定すればよい。また、ステップＳ２７では、ネガ・コントラスト及びポジ・コントラストの両方について焦点条件を求めているが、一方のコントラストのみについて焦点条件を求めることとしてもよい。例えば、第１及び第２の基準試料のうち第１の基準試料が強調したい要素であり、第１の基準試料が第２の基準試料に対してポジ・コントラストを示す焦点条件のみを求めればよいのであれば、ステップＳ２７において、第１の基準試料のスピンエコー強度を第２の基準試料のスピンエコー強度で割った値が所定値（例えば、２）以上となる場合に、第１の基準試料を第２の基準試料から識別できると判定し、その後、ポジ・コントラスト条件として、第１の基準試料の情報と、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎの現在の候補と、πパルス間隔２τの現在の値とを前述のテーブルに保存すればよい。

【0095】

（ＭＲＩ装置の効果）
以上に説明した特定パルス列を利用したＭＲＩ装置１００によれば、従来の手法では明瞭なコントラストが創出されないＭＲＩ画像しか得られなかったところ、所望の部位を強調して、明瞭なポジまたはネガのコントラストを有したＭＲＩ画像を得ることができる。ＭＲＩ装置１００による画像生成手法は、既存のＭＲＩ装置に、画像生成処理を実行するためのプログラムＰＧ１を導入することで実現化が見込めるので、社会的及び経済的要請に応えることができる。また、ＭＲＩ装置１００による画像生成手法は、被写体である試料１に対して非破壊の検査を提供できることも優れた点である。また、ＭＲＩ装置１００は、造影剤を用いずに、組織内での所望部位に焦点をあてて選択的に明瞭なコントラストを創出できる点で優れている。

【0096】

ここで、試料１が被験者の腎臓である場合を例にする。現在、国内で成人８人に１人が慢性腎臓病疾患であり、約３２万人が人工透析を受けているという現実もある。しかしながら、腎臓病の診断方法として広く用いられている腎生検は、その侵襲性により患者に大きな負担を強いてしまっていた。この点、以上に説明したＭＲＩ装置１００による画像生成手法によれば、患者負担を低減しつつも、高精度の検査が可能である。

【0097】

本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

【0098】

撮像対象の試料１は任意であり、例えば、腎臓以外の臓器であってもよいし、人体又は動物の臓器以外の部位であってもよいし、植物であってもよい。また、試料１は、人又は動物の全身であってもよい。さらには、試料１は、体液（血液、血清、リンパ液、脳髄液、汗、尿など）、培養細胞、微生物、生体を模した模擬臓器又は模擬体液、その他、任意の液体又は固体であってもよい。試料１の選択や、試料１を構成する要素をどのように区分するかは、試料１を構成する複数の要素のうち、特定要素のスピンエコーの信号強度と、他の要素のスピンエコーの信号強度との差が顕著になるπパルスの特定間隔Ｔｓと、特定期間Ｐｓとを経験的に求めることができれば、任意である。

【0099】

また、試料１に静磁場と、勾配磁場と、ＲＦ磁場とを印加することができれば、ＭＲＩ装置１００の構成も任意であり、種々の構成を採用することができる。

【0100】

また、以上の画像生成処理では、特定間隔Ｔｓだけでなく特定期間Ｐｓも経験的に求めたが、πパルスの印加間隔である特定間隔Ｔｓのみ経験的に求めておいてもよい。こうした場合、例えば、制御部５１は、時系列で試料１の各構成要素のスピンエコー強度を検出していき、特定要素のスピンエコー強度と他の要素のスピンエコー強度との比（大きい方を小さい方で除した値）が、予め定めた閾値以上となった場合のスピンエコー強度に基づいてＭＲＩ画像を生成すればよい。

【0101】

また、現状では、なぜ、特定パルス列におけるπパルスの印加間隔を変えると試料１を構成する要素に応じてスピンエコー強度特性が異なるのかは、理論上では明らかになっていない。今後、当該特性を解明する理論が構築された場合は、特定間隔Ｔｓや特定期間Ｐｓを理論に基づいて導出してもよい。

【0102】

また、ＭＲ信号を周波数分析する手法は、二次元フーリエ変換に限られず、他の公知の周波数分析法を用いてもよい。なお、フーリエ変換を行う場合は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を実行することが好ましい。

【0103】

また、前述の特定パルス列を試料１に印加することができ、各πパルスの印加により発生するスピンエコーを検出できれば、画像生成処理を構成する処理の組み替え、変更、又は追加は、任意である。

【0104】

以上に説明した各処理を実行するプログラムＰＧ１及びＰＧ２は、記憶部５２に予め記憶されているものとしたが、着脱自在の記録媒体により配布・提供されてもよい。また、プログラムＰＧ１及びＰＧ２は、ＭＲＩ装置１００と接続された他の機器からダウンロードされるものであってもよい。また、ＭＲＩ装置１００は、他の機器と電気通信ネットワークなどを介して各種データの交換を行うことによりプログラムＰＧ１及びＰＧ２に従う各処理を実行してもよい。

【0105】

また、以上では、特定パルス列の印加により得られたパルスエコー信号をＭＲＩ画像の形成のために用いるＭＲＩ装置１００について述べたが、特定パルス列の印加により得られたパルスエコー信号を用いて特定の要素と他の要素とを識別して検出するＮＭＲ装置を構成することもできる。例えば、こうしたＮＭＲ装置は、一般的なＮＭＲ装置において、上述の特定パルス列を試料に印加できるように構成した装置、例えば、図５に示す装置などが挙げられる。こうした装置でも、検出の選択肢となる複数の要素のそれぞれについて、当該要素が他の要素のスピンエコー強度に基づいて識別できる特定間隔Ｔｓ及び特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎを予め経験的に求めておけば、ある試料が特定の要素であるか否かを、当該特定の要素に対応した特定間隔Ｔｓで特定パルス列をその試料に印加して、特定期間Ｐｓ又は特定回数ｎに対応するタイミングで取得したスピンエコー強度に基づいて推定できる。

【0106】

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

【0107】

（実施例）
（実施例１）
^２３Ｎａを検出するＮＭＲ装置を用いて、さまざまなパルス間隔τについて、図２に示すＡＰＣＰパルス列に従い１回のπ／２パルス（励起パルス）と複数回のπパルス（反転パルス）を、静磁場内の試験管に入れた試料に印加し、試料から得られる複数のスピンエコー信号を測定した。

【0108】

前述のＮＭＲ装置は、図５のブロック図に示すように構成でき、主に、ＮＭＲマグネット及びプローブ（Oxford室温ボア高分解能ＮＭＲ超伝導マグネット、Oxford300/89、英国製）、ＲＦ信号発生器（HP8656B、米国製）、ＤＣパルス発生機（ＤＣパルスプログラマー、サムウェイN210-1026S、日本製）、ＲＦ減衰器（プログラマブル減衰器、多摩川電子ＴＰＡ－４１０、日本製)、ＲＦ電力増幅器（DotyDSI1000B、米国製)、ＲＦ前置増幅器（Doty2LSeries、米国製)などで構成されている。

【0109】

試料としては、食塩水、尿、及びゲルの三種類を用いた。食塩水は、飽和食塩水溶液を用いた。尿は、人間由来であり、Ｎａを４～１４ｇ／ｄｌ含むものを用いた。ゲルは、飽和量のゼラチン粉末（「クックゼラチン」、森永製菓）と２～３重量％の食塩とを市水に添加して固化して作成した。各試料について約５ｍｌを測定に用いた。

【0110】

さまざまなパルス間隔τについて行った測定の結果の一部を図６～８に示す。図６では、π／２パルスのパルス幅を１６マイクロ秒、πパルスのパルス幅を２４マイクロ秒、パルス間隔４τを０．８６ミリ秒として、図２に示すＡＰＣＰパルス列を食塩水、尿、及びゲルに印加したときに、各πパルスの印加により食塩水、尿、及びゲルから発生したスピンエコー信号の信号強度（但し、図２で上向きで示されるπパルス（１８０ｘ）の印加によるもののみ）を、π／２パルス照射から当該スピンエコー信号の取得までの時間に対してプロットしている。なお、図中、それぞれの試料について、スピンエコー信号の信号強度を、時刻ゼロへの外挿値に対して規格化した値で示す。従って、どの試料でも時刻ゼロでの信号強度は１となる。同様に、図７は、π／２パルスのパルス幅を１６マイクロ秒、πパルスのパルス幅を２４マイクロ秒、パルス間隔４τを、ゲルに対しては１．６７ミリ秒、食塩水及び尿に対しては０．８３５ミリ秒としたときの結果を示し、図８は、飽和食塩水及びゲルのみを用い、π／２パルスのパルス幅を１６マイクロ秒、πパルスのパルス幅を２６マイクロ秒、パルス間隔τを２．２ミリ秒としたときの結果を示す。

【0111】

（実施例２）
実施例１に記載のＮＭＲ装置を用いて、^２３Ｎａの代わりに^１Ｈを測定対象原子として、さまざまなパルス間隔τについて、図２に示すＡＰＣＰパルス列に従い１回のπ／２パルス（励起パルス）と複数回のπパルス（反転パルス）を、静磁場内の試料に印加し、試料から得られる複数のスピンエコー信号を測定した。π／２パルスのパルス幅は２０マイクロ秒、πパルスのパルス幅は５０マイクロ秒とした。パルス間隔τは、１、１．５、２、３、４、又は５ミリ秒とした。

【0112】

試料としては、飽和量のゼラチン粉末と２重量％の食塩とを市水に添加して固化して作成したゲルを用いた。このゲルを約５ｍｌだけ試験管に入れ、この試験管をＮＭＲ装置の静磁場内に配置して、測定に用いた。

【0113】

測定結果を図９に示す。図９では、前述の各パルス間隔τで、図２に示すＡＰＣＰパルス列をゲルに印加したときに、各πパルスの印加によりゲルから発生したスピンエコー信号の信号強度を、π／２パルス照射から当該スピンエコー信号の取得までの時間に対してプロットしている。信号強度の規格化については実施例１と同様である。

【0114】

（比較例１）
実施例１に記載のＮＭＲ装置を用いて、^２３Ｎａを測定対象原子として、ハーンエコー法により食塩水、尿、及びゲルから得られたスピンエコー信号を測定した。ハーンエコー法では、図１０に示すように、π／２パルス（励起パルス）を印加してからτ時間後に、πパルス（反転パルス）を１回だけ印加して、それからτ時間後に得られるスピンエコー信号の信号強度（エコー強度）を、パルス間隔２τの関数として得るので、実験的にはτを経時的に変化させつつ対応するエコー強度を逐次取得することになる。π／２パルスのパルス幅は１６マイクロ秒、πパルスのパルス幅は２４マイクロ秒とした。

【0115】

ハーンエコー法による測定の結果を図１１に示す。図１１では、πパルスの印加により食塩水、尿、又はゲルから発生したスピンエコー信号の信号強度を、π／２パルス照射から当該スピンエコー信号の取得までの時間に対してプロットしている。

【0116】

（まとめ）
まず、実施例１に示す図６～８の結果から、図２に示す特定パルス列を食塩水、ゲル、尿に印加すると、各πパルスの印加により発生する複数のスピンエコーの信号強度は、減衰振動を示すことがわかる。また、図６～８を比べると、各試料の減衰振動パターンが、（ａ）試料の構成要素の種類と、（ｂ）特定パルス列でのパルス印加間隔とにより異なるパターンを示すことがわかる。特に、（ｃ）異なる試料の減衰振動パターンは、特定パルス列でのパルス印加間隔を変えたときに、必ずしも連動的に変動するのではなく、試料の種類毎に異なった変動を示すことがわかる。

【0117】

特定パルス列により生じるこの減衰振動の特性を利用すれば、特定パルス列でのパルス印加間隔をさまざまに変えることで、異なる試料同士をスピンエコー強度に基づいて識別できるような、それらの試料の減衰振動パターンの組み合わせを得られはずである。

【0118】

この特性は、カメラに例えれば、可動焦点を得たことに相当する。図１１に示した従来のスピンエコー法では、エコー時間ＴＥ１、ＴＥ２のいずれにおいても、検査対象の構成要素間のスピンエコーの信号強度の差が顕著にならないため、特定の要素を観察する際に、他の要素に対して特定の要素のコントラストを明確に得ることができない、固定焦点による撮像に相当する。

【0119】

一方で、上述の特性を利用すれば、πパルスの印加間隔を可変することで、検査対象を構成する要素間でのスピンエコー特性を変化させることができるため、パルス印加間隔を試料が含む特定の要素に合わせて可変制御することは、焦点を任意の対象に合わせることができる可動焦点による撮像に相当する。従って、この特性を利用すれば、検査対象を構成する複数の要素のうち、特定の要素のスピンエコーの信号強度と、他の要素のスピンエコーの信号強度との差が顕著になるπパルスの特定の印加間隔と、スピンエコー取得タイミングとを予め経験的に求めておき、検査対象に特定パルス列を印加する際に、特定パルス列のパルス印加間隔を前述の特定の印加間隔に制御することで、カメラにおける焦点の可動制御に相当する制御を行い、特定要素に焦点を合わせたＭＲＩ画像を生成する。

【0120】

また、実施例２に示されるように、^２３Ｎａのみならず^１Ｈを測定対象としても、特定パルス列に印加によりスピンエコー強度の減衰振動パターンが得られることがわかる。従って、上述の特定パルス列による焦点制御技術は、^２３Ｎａのみならずさまざまな他の原子にも適用できると考えられる。

【0121】

なお、本実施形態に記載のプログラムは、非一時的なコンピュータ読取可能な情報記録媒体に記録して配布、販売することができる。また、コンピュータ通信網等の一時的な伝送媒体を介して配布、販売することができる。

【0122】

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【0123】

なお、本願については、２０１８年３月１日に出願された日本国特許出願２０１８－０３６９３４号を基礎とする優先権を主張し、本明細書中に日本国特許出願２０１８－０３６９３４号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

【符号の説明】

【0124】

１００…ＭＲＩ装置
１…試料
２…載置台
３…ボア
１０…静磁場コイル
２０…勾配磁場発生部、２１…勾配磁場コイル、２２…勾配磁場コイル駆動部
３０…パルス印加部、３１…ＲＦコイル、３２…ＲＦコイル駆動部
４０…受信部
５０…制御装置
５１…制御部、５１ａ…パルス制御部、５１ｂ…画像生成部
５２…記憶部、ＰＧ１、ＰＧ２…プログラム
６０…表示部
７０…操作部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】