特許 7592495 スパイラル取得のためのＭＲファントム

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】スパイラル取得のためのＭＲファントム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20241125BHJP

   G01N 24/08 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 390

A61B5/055 311

A61B5/055 380

G01N24/08 510Y

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020570170

(86)(22)【出願日】2019-06-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-10-21

(86)【国際出願番号】 EP2019065816

(87)【国際公開番号】W WO2019243224

(87)【国際公開日】2019-12-26

【審査請求日】2022-06-16

(31)【優先権主張番号】18178391.1

(32)【優先日】2018-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】フェデラー ミハ

(72)【発明者】

【氏名】ヘイ シルケ

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０８３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０３８３４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０３－０３７０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６１５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１５０５２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６３６４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２９５８８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｎ ２４／００－２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／２８－３３／６４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体によって取り囲まれた固体材料の顆粒のバルクで満たされたボリュームを含むファントムを提供するステップであって、前記顆粒の材料の磁化率は、周囲の前記液体の磁化率に実質的に等しい、提供するステップと、
前記ファントムをイメージングシーケンスにさらすステップと、
前記ファントムからＭＲ信号を取得するステップと、
取得された前記ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するステップと、
前記ＭＲ画像からの２つ以上の異なる画像領域における、主磁場不均一性によるオフ共鳴効果、並びに、勾配非線形性及び勾配遅延などの勾配磁場の偏差に関連する局所画像鮮鋭度の尺度を導出するステップと、
を含み、
前記顆粒は丸みを帯びた不規則な形状であり、前記ファントムのボリュームは球形であり、
各画像領域は、前記ファントムのボリュームの一部の表現である、
磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項2】

前記顆粒の直径は、前記ＭＲ画像のボクセルサイズよりも２～５倍大きい、請求項１に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項3】

前記顆粒は、前記ファントムのボリューム内にランダムに充填されている、請求項１又は２に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項4】

前記ＭＲ信号への前記顆粒の材料からの寄与の横緩和時間は、前記ＭＲ信号への前記周囲の液体からの寄与の横緩和時間よりも著しく短い、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項5】

前記周囲の液体は、溶解ガスを含まない、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項6】

前記顆粒の材料は、ポリエチレン又はポリメチルメタクリレートである、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項7】

前記イメージングシーケンスは、少なくとも１つのＲＦ励起パルス及び変調磁場勾配を含み、前記ＭＲ信号は、少なくとも１つのスパイラルｋ空間軌跡に沿って取得されるか、又は、
前記イメージングシーケンスは、いくつかのＲＦ励起パルス及び異なる複数の方向に印加されるいくつかの磁場勾配を含み、前記ＭＲ信号は、いくつかのラジアルｋ空間軌跡に沿って取得される、請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項8】

前記局所画像鮮鋭度の前記尺度は、前記画像領域の各々のボクセル値の平均ボクセル値及び標準偏差を計算することによって、及び、前記画像領域の各々の前記標準偏差と前記平均ボクセル値との比を計算することによって導出される、請求項１から７のいずれか一項に記載の磁気共鳴画像の画質の評価方法。

【請求項9】

液体によって取り囲まれた固体材料の顆粒のバルクで満たされたボリュームを含むＭＲイメージング用のファントムであって、前記顆粒の材料の磁化率は、周囲の前記液体の磁化率に実質的に等しく、
前記ファントムは、さらに、
前記顆粒は、丸みを帯びた不規則な形状であること、
前記ファントムのボリュームは、球形であること、
という特徴を満たす、ファントム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングの分野に関する。本発明は、物体のＭＲイメージング方法に関する。本発明はまた、ＭＲデバイス、及びＭＲデバイス上で実行されるコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

今日では、２次元又は３次元画像を形成するために磁場と核スピンとの相互作用を利用する画像形成ＭＲ方法は、軟組織のイメージングにおいて、多くの点で他のイメージング方法よりも優れており、電離放射線を必要とせず、また、通常、侵襲的ではないことから、特に医療診断の分野において広く使用されている。

【0003】

一般に、ＭＲ方法によれば、例えば検査される患者身体である物体は、強力で均一な磁場内に配置される。磁場の方向は、同時に、測定のベースになる座標系の軸（通常はｚ軸）を規定する。磁場は、規定された周波数（いわゆるラーモア周波数、又はＭＲ周波数）の交流電磁場（ＲＦ磁場）の印加によって励起（スピン共鳴）可能である磁場強度に依存して、個々の核スピンの異なるエネルギーレベルを生成する。巨視的観点から、個々の核スピンの分布が全体的な磁化を生成し、全体的な磁化は、適切な周波数の電磁パルス（ＲＦパルス）を印加することにより平衡状態から外れるように偏向可能であり、これにより、磁化は、ｚ軸の周りで歳差運動を行う。歳差運動は、円錐体の表面を描き、その開口角はフリップ角と呼ばれる。フリップ角の大きさは、印加された電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。いわゆる９０°パルスの場合、スピンはｚ軸から横断面まで偏向される（フリップ角９０°）。

【0004】

ＲＦパルスの終了後、磁化は緩和して元の平衡状態に戻る。平衡状態では、ｚ方向における磁化が、第１の時定数Ｔ_１（スピン格子緩和時間又は縦緩和時間）で再び蓄積され、ｚ方向に垂直な方向における磁化が、第２の時定数Ｔ_２（スピンスピン緩和時間又は横緩和時間）で緩和する。磁化の変動は、当該磁化の変動がｚ軸に垂直な方向に測定されるようにＭＲデバイスの検査ボリューム内に配置され、方向付けられている受信ＲＦコイルによって検出することができる。横方向磁化の減衰は、例えば９０°パルスの印加後、（局所的な磁場の不均一性によって引き起こされる）同位相を有する秩序状態からすべての位相角が均一に分布する状態への核スピンの遷移（ディフェージング）が伴う。ディフェージングは、例えばリフォーカシングパルス（例えば１８０°パルス）によって相殺することができる。これにより、受信コイルにエコー信号（スピンエコー）が生成される。

【0005】

体内における空間分解能を実現するために、３つの主軸に沿って延在する一定の磁場勾配が均一磁場に重畳され、スピン共鳴周波数の線形空間的依存性につながる。このとき、受信コイルにおいて捕捉される信号は、体内の様々な場所に関連付けられる様々な周波数成分を含む。受信コイルを介して得られる信号データは空間周波数領域に対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データのセットは、画像再構成アルゴリズムによってＭＲ画像に変換される。

【0006】

スパイラルＭＲイメージングは、ｋ空間におけるデータの取得の最も効率的なサンプリングパターンの１つである。さらに、スパイラル方式は、その固有の第１の勾配モーメントのヌリング特性により、フロー効果に対してロバストであることが示されている。したがって、スパイラルアプローチは、脳、腹部及び心臓の画像診断などの臨床応用のためにますます関心が高まっている。さらに、リアルタイム応用が興味深く、これは、各新しいスパイラルインターリーフを用いてｋ空間の中央部分を頻繁に更新することから特に利益を得る。これは、動態検査において高速なコントラスト変化を追跡することを可能にする。

【0007】

しかしながら、スパイラルイメージングは非常にハードウエアを必要とし、必要な画像再構成アルゴリズムは、デカルト格子上でサンプリングされたデータの画像再構成に典型的に使用される単純なフーリエ変換よりも複雑である。スパイラル方式は、使用されるＭＲデバイスの利用可能な磁場勾配システムを他の技術よりも効率的に使用するが、ぼけを引き起こす主磁場不均一性によって生じる勾配システム不完全性及びオフ共鳴に敏感であり、鮮鋭性の点で画質をかなり劣化させる。ロバストな標準ＭＲシーケンスによって提供される高品質に匹敵する品質でスパイラル画像を得るためには、これらの可能性のある画像劣化の原因を考慮しなければならない。

【0008】

特定のＭＲハードウェア環境におけるスパイラルＭＲイメージングシーケンスのデザインの操作性の検証と、臨床実務における画質の制御との両方のために、異なる画像領域における結果として生じるＭＲ画像の鮮鋭度の評価を可能にすることが求められている。

【0009】

使用されるＭＲデバイスによって誘発される異なるタイプの画像不完全性を測定及び補正するための既知の方法は、所定のパターンに配置された適切な特徴を含むファントムからのＭＲ画像を取得及び再構成して、ＭＲ画像内のそれぞれの特徴の位置とファントム内のそれらの実際の位置との対応を確立することである。

【0010】

しかしながら、ＭＲイメージングに従来使用されている既知のファントムは、所与のスパイラルイメージングシーケンスの操作性を評価するために必要である異なる画像領域における画像鮮鋭度の評価を可能にしない。既知のファントムのボリュームは、大部分が構造化されていないため、それらの特定の特徴のエッジは別として、画像鮮鋭度を評価するために利用可能な領域がない。

【0011】

米国特許第５３３６９９９Ｄ２号は、横スピン反転（ＴＳＩ）ＥＰＩ取得シーケンスにおける局所磁場不均一性に対する画像解像度の感度の評価結果について開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

以上のことから、改善されたＭＲイメージング技術が必要とされていることが容易に理解される。本発明は、上述の限界に対処し、特にスパイラル取得を伴うＭＲイメージングにおいて画質をチェックするための、製造が安価で、画像鮮鋭度の簡単で、実用的で、かつ迅速な評価を可能にするファント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】

【0013】

本発明によれば、ＭＲイメージング方法が提供される。方法は、
‐液体によって取り囲まれた固体材料の顆粒のバルクで満たされたボリュームを含むファントムを、イメージングシーケンスにさらすステップと、
‐ファントムからＭＲ信号を取得するステップと、
‐取得されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するステップと、
‐ＭＲ画像からの２つ以上の異なる画像領域における局所画像鮮鋭度の尺度を導出するステップとを含み、各画像領域は、ファントムのボリュームの一部の表現である。

【0014】

本発明によれば、そのボリュームのすべてに「構造」を有するようにデザインされたファントムが使用される。これにより、ファントムのボリューム内の各位置における画像の鮮鋭度を評価することができる。ＭＲ信号がファントムから取得され、ＭＲ画像からの少なくとも２つの空間的に異なる領域（ファントムのボリューム内にある）から、鮮鋭度メトリックが導出される。

【0015】

ファントムは、液体によって取り囲まれた固体材料の顆粒のバルクでボリュームを満たすことによって実現される。好ましくは液体からのＭＲ信号が取得される。これは、ＭＲファントムで従来使用されているような液体とすることができる。顆粒は、好ましくはＭＲ信号を全く放出しないか、又は非常に低いＭＲ信号しか放出しない材料から形成される。Ｋ．Ｗ．Ｍｏｓｅｒ及びＪ．Ｇ．ＧｅｏｒｇｉａｄｉｓによるＭＲＩ２２（２００４）２５７－２６８（Ｄ１）の論文「Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈｓ ｆｒｏｍ ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆｉｅｌｄｓ ｕｓｉｎｇ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ‐ｗｅｉｇｈｔｅｄ ＭＲＩ」から、拡散測定を調査するために、ランダムに充填された球体の水飽和床からなる充填床ファントムを使用すること自体が知られている。

【0016】

本発明の方法は、ファントムを、ファントムから磁気共鳴信号を生成する（ＭＲ）イメージングシーケンスにさらすことを含む。取得した磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構成する。磁気共鳴画像は、ファントムの内容、すなわち、顆粒の構成の分布、サイズ、及びＭＲ応答の態様を表す。顆粒の構成、サイズ及び分布が事前に決定されているので、磁気共鳴画像を使用して、（ＭＲ）イメージングシーケンス及び磁気共鳴検査システムの空間的（勾配）磁場分布に関連する画像鮮鋭度を測定することができる。

【0017】

さらに、どの（ＭＲ）イメージングシーケンスも、主磁場不均一性によるオフ共鳴効果、並びに、勾配非線形性及び勾配遅延などの勾配磁場の偏差に多かれ少なかれ敏感であることに留意されたい。このようなオフ共鳴及び勾配偏差は、ｋ空間データがそれに沿ってサンプリングされる実際の軌跡を、（ＭＲ）イメージングシーケンスを再生し、それに従って磁気共鳴画像が再構成される命令に正確に適合しないようにする。これらの導出は、原則として、どのタイプの（ＭＲ）イメージングシーケンスにも当てはまる。実際には、ｋ空間のスパイラル軌跡に沿ったサンプリングが特に、これらの偏差に敏感であることに留意されたい。したがって、本発明は、これらのスパイラル型（ＭＲ）イメージングシーケンスの画像鮮鋭度を評価するのに特に有用である。

【0018】

本発明の好ましい実施形態では、顆粒の直径は、ＭＲ画像のボクセルサイズよりも２～５倍、好ましくは３～４倍大きい。ファントムの顆粒の好ましいサイズは、鮮鋭度を調べる必要があるＭＲ画像の解像度に関連する。実際には、顆粒の直径は、検査下のＭＲ画像のボクセルサイズの約３～４倍、すなわち、典型的には３～４ｍｍであるべきである。しかしながら、顆粒の正確なサイズは、あまり重要なパラメータではない。

【0019】

顆粒の形状もあまり重要ではない。好ましくは、顆粒は、積み重ねられた（又は結晶様の）構造を形成する傾向がないように、丸みを帯びた不規則な形状（完全に球形ではない）である。代替の実施形態では、等しいサイズの又は狭い直径分布を有する球状顆粒のバルクを同様に使用することができる。顆粒をファントムのボリューム内にランダムに充填することが好ましい。

【0020】

好ましい実施形態では、顆粒の材料は、ＭＲ信号に寄与する原子核を含まず、これにより、ＭＲ信号は、顆粒を取り囲む液体からのみ取得される。ＭＲ信号への顆粒の材料からの寄与の横緩和時間が、周囲の液体からの寄与の横緩和時間（好ましくは＞１００ｍｓ）よりも著しく短い（好ましくは＜１ｍｓ）場合、実質的に同じ結果が得られる。この場合、例えば、十分に長いエコー時間でＭＲ信号をエコー信号として取得することにより、顆粒からのＭＲ信号の寄与を抑制することができる。しかしながら、全体的なＭＲ信号に対する顆粒からの相対的な寄与が支配的でない（５０％未満）ことが保証される限り、顆粒からＭＲ信号への寄与は、本発明による局所画像鮮鋭度を評価するためには重要ではない。

【0021】

顆粒の材料の常磁性磁化率は、顆粒と周囲の液体との境界における磁場歪みを回避するために、周囲の液体の常磁性磁化率と実質的に等しくなければならない。このような磁場歪みは、画像鮮鋭度の評価を損なう可能性がある。したがって、周囲の液体が水である場合、顆粒の材料の磁化率は、ｘ＝９・１０^－６に近くなければならない。さらに、周囲の液体は、局所的な磁場歪みを引き起こす可能性もある気泡の形成を防止するために、溶解ガスを含まないべきである。したがって、理想的には、周囲の液体に、ファントムで使用する前に、脱気手順を行うべきである。

【0022】

上記要件は、顆粒にプラスチック材料、好ましくは（高密度）ポリエチレン（ＰＥ）又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を選択することによって満たされ、一方、周囲の液体は、イオン、好ましくは銅、ニッケル又はマンガンのイオンが溶解されている水である。このような液体が、典型的にファントムで使用される。イオン濃度は、横緩和時間及び縦緩和時間を最適に調整するために変化させることができる。炭水化物、好ましくは鉱油もまた、周囲の液体として使用することができる。顆粒の材料としてのＰＭＭＡは、水との組み合わせで特によく適しているが、ＰＥは、周囲の液体としての鉱油との組み合わせでよく適している。

【0023】

本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、ファントムのボリュームは球形である。ファントムの球形形状は、ファントムのボリューム内の主磁場の歪みを最小限に抑える。実用的な実施形態では、顆粒の密に充填されたバルクを封入し、周囲の液体で満たされた、適切な材料（例えば、プラスチック）の球形容器が使用される。

【0024】

本発明の好ましい実施形態では、イメージングシーケンスは、少なくとも１つのＲＦ励起パルス及び変調磁場勾配を含み、ＭＲ信号は、少なくとも１つのスパイラルｋ空間軌跡に沿って取得される。本発明の方法は、スパイラル取得方式との組み合わせで画像鮮鋭度を評価するのに特に適している。画像解像度は、実質的に等方性であるべきである。

【0025】

本発明の代替の実施形態によれば、イメージングシーケンスは、いくつかのＲＦ励起パルス及び異なる複数の方向に印加されるいくつかの磁場勾配を含み、ＭＲ信号は、いくつかのラジアルｋ空間軌跡に沿って取得される。本発明の方法はまた、ラジアル取得方式との組み合わせで画像鮮鋭度を評価するのにも適している。スパイラル取得方式及びラジアル取得方式は、ラジアルｋ空間位置が時間と共に単調に増加（又は減少）する点で共通している。一般に、本発明の方法は、長い読み出し時間（＞１０ｍｓ）を有する任意のイメージングシーケンスとの組み合わせで有用に適用することができる。

【0026】

好ましくは、マグニチュードＭＲ画像（位相情報を伴わない）が、取得されたＭＲ信号から再構成され、局所画像鮮鋭度の尺度は、画像領域の各々のピクセル値の平均ボクセル値及び標準偏差を計算することによって、及び画像領域の各々の標準偏差と平均ボクセル値との比を計算することによって導出される。それぞれの画像領域のサイズは、十分な統計的精度を有するために、好ましくは１００を超える、最も好ましくは１０００を超えるボクセルを含むように選択されるべきである。標準偏差と平均ボクセル値との比が、それぞれの画像領域の中心における局所画像鮮鋭度のメトリックと見なされる。

【0027】

これまで説明した本発明の方法は、以下のステップを行うＭＲデバイスによって実行することができる。
‐ファントム（１９）をイメージングシーケンスにさらすステップ、
‐ファントム（１９）からＭＲ信号を取得するステップ、
‐取得されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するステップ、
‐ＭＲ画像からの２つ以上の異なる画像領域における局所画像鮮鋭度の測度を導出するステップ。ここで、各画像領域は、ファントムのボリュームの一部の表現である。本発明をＭＲデバイスに実装するには、磁気共鳴信号を取得して、磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構成するようにＭＲデバイスに構成すればよい。再構成は、ＭＲデバイスに組み込まれても、又は遠隔で、例えばクラウド内で行われてもよい。

【0028】

現行の実務におけるこのようなＭＲデバイスは、好ましくは、検査ボリューム内に均一な静磁場を生成する少なくとも１つの主磁石コイルと、検査ボリューム内の異なる空間方向に切り替え磁場勾配を生成するいくつかの勾配コイルと、検査ボリューム内にＲＦパルスを生成する及び／又は検査ボリューム内に配置され、液体によって囲まれた固体材料の顆粒のバルクで満たされたボリュームを含むファントムからＭＲ信号を受信する少なくとも１つのＲＦコイルと、ＲＦパルス及び切り替え磁場勾配の時間的連続を制御する制御ユニットと、受信したＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する再構成ユニットとを含む。本発明の方法は、例えば、ＭＲデバイスの再構成ユニット及び／又は制御ユニットの対応するプログラミングによって実施することができる。

【0029】

本発明の方法は、現在、臨床使用されているほとんどのＭＲデバイスにおいて有利に実行することができる。このためには、上述のタイプのファントムを提供し、本発明の上述の方法ステップを行うようにＭＲデバイスを制御するコンピュータプログラムを利用するだけでよい。コンピュータプログラムは、ＭＲデバイスの制御ユニットにインストールするためにダウンロードされるように、データキャリア上に存在してもよいし、データネットワーク内に存在してもよい。

【0030】

本発明のさらなる主題は、ＭＲイメージング用のファントムである。本明細書において上述したように、ファントムは、液体によって取り囲まれた固体材料の顆粒のバルクで満たされたボリュームを含む。本発明によれば、ファントムは、
‐顆粒は、ファントムのボリューム内にランダムに密に充填されていること、
‐顆粒は、丸みを帯びた不規則な形状であること、
‐顆粒は、球形でサイズが等しいこと、
‐顆粒の材料は、所与の磁場強度でＭＲ信号を生成する原子核を含まないように選択されていること
‐顆粒の材料は、顆粒の材料によって生成されるＭＲ信号の横緩和時間が、周囲の液体によって生成されるＭＲ信号の横緩和時間よりも著しく短くなるように選択されていること、
‐ファントムのボリュームは、球形であること、
‐顆粒の材料は、プラスチック、好ましくはポリエチレン又はポリメチルメタクリレートであること、
‐周囲の液体は、イオン、好ましくは銅、ニッケル若しくはマンガンのイオンが溶解されている水か又は炭水化物、好ましくは鉱油であること、
‐顆粒の材料の常磁性磁化率は、周囲の液体の常磁性磁化率に実質的に等しいこと、
‐周囲の液体は、溶解ガスを含まないこと
という特徴のうちの１つ、又は技術的に実行可能であれば、それ以上を満たす。

【図面の簡単な説明】

【0031】

添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を開示する。しかしながら、図面は例示のみを目的としてデザインされたものであり、本発明の限定の定義としてデザインされたものではないことを理解されたい。

【0032】

【図1】図１は、本発明の方法を実行するためのＭＲデバイスを示す。

【図2】図２は、本発明の方法で使用されるファントムのデザインを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0033】

図１を参照すると、ＭＲデバイス１が概略的に示されている。デバイスは、実質的に均一で時間的に一定の主磁場が検査ボリュームを通ってｚ軸に沿って生成されるように、超伝導又は抵抗性の主磁石コイル２を含む。

【0034】

磁気共鳴生成及び操作システムが、一連のＲＦパルス及び切り替え磁場勾配を印加して、核磁気スピンを反転又は励起させ、磁気共鳴を誘導し、磁気共鳴をリフォーカスさせ、磁気共鳴を操作し、磁気共鳴を空間的及び他の方法でエンコードし、スピンを飽和させる等して、ＭＲイメージングを行う。

【0035】

より具体的には、勾配パルス増幅器３が、検査ボリュームのｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った全身勾配コイル４、５及び６のうちの選択された勾配コイルに電流パルスを印加する。デジタルＲＦ周波数送信器７が、送受信スイッチ８を介して、ＲＦパルス又はパルスパケットを全身ボリュームＲＦコイル９に送信して、ＲＦパルスを検査ボリューム内に送り込む。典型的なＭＲイメージングシーケンスは、短い持続時間のＲＦパルスセグメントのパケットから構成され、これらのセグメントは互いにかつ任意の印加された磁場勾配と一緒にされて、核磁気共鳴の選択された操作を達成する。ＲＦパルスを使用して、共鳴を飽和させ、共鳴を励起させ、磁化を反転させ、共鳴をリフォーカスさせ又は共鳴を操作して、検査ボリューム内に配置される身体１０の一部を選択する。ＭＲ信号は全身ボリュームＲＦコイル９によっても捕捉される。

【0036】

身体１０の限定領域のＭＲ画像を生成するために、局所アレイＲＦコイル１１、１２、１３のセットが、イメージング用に選択される領域に隣接して置かれる。アレイコイル１１、１２、１３を使用して、身体コイルＲＦ送信によって誘導されるＭＲ信号を受信することができる。

【0037】

結果として得られるＭＲ信号は、全身ボリュームＲＦコイル９及び／又はアレイＲＦコイル１１、１２、１３によって捕捉され、好ましくは前置増幅器（図示せず）を含む受信器１４によって復調される。受信器１４は、送受信スイッチ８を介して、ＲＦコイル９、１１、１２及び１３に接続される。

【0038】

ホストコンピュータ１５が、本発明に従って、勾配パルス増幅器３及び送信器７を制御して、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）、エコーボリュームイメージング、グラジエント及びスピンエコーイメージング、高速スピンエコー（ＴＳＥ）イメージングなどの複数のＭＲイメージングシーケンスのいずれか１つを生成して、ＭＲ信号を取得する受信器１４は、選択されたシーケンスについて、各ＲＦ励起パルスに続いて高速の連続で、それぞれのｋ空間軌跡に沿って単一又は複数のＭＲデータを受信する。データ取得システム１６が、受信信号のアナログ－デジタル変換を行い、各ＭＲ信号を、更なる処理に適したデジタル形式に変換する。最新のＭＲデバイスでは、データ取得システム１６は、生画像データの取得に特化した単独のコンピュータである。

【0039】

最終的に、デジタル生画像データは、再構成プロセッサ１７によって画像表現に再構成される。再構成プロセッサ１７は、フーリエ変換又は他の適当な再構成アルゴリズムを適用する。ＭＲ画像は、患者の平面スライス、平行平面スライスのアレイ、３次元ボリューム等を表す。その後、ＭＲ画像は、画像メモリに保存される。画像メモリは、画像表現のスライス、投影又は他の部分を、例えば結果として得られたＭＲ画像の人間が読み取り可能な表示を提供するビデオモニタ１８を介する視覚化に適した形式に変換するためにアクセスされる。

【0040】

本発明の方法では、患者の身体１０が、以下により詳細に説明されるように、ファントム１９に置換される。ＭＲデバイス１は、例えば、ホストコンピュータ１５及び再構成プロセッサ１７の適切なプログラミングによって、上述のように及び以下に説明するように本発明のイメージング方法を行う。

【0041】

引き続き図１を参照し、さらに図２を参照して、本発明のイメージング方法の実施形態を説明する。

【0042】

図２は、本発明の方法で使用されるファントム１９のデザインを断面図で概略的に示す。ファントム１９は球形である。ファントム１９は、固体材料の球状顆粒のバルクで満たされたボリュームを含む。図２において、顆粒のいくつかは参照符号２０で示されている。顆粒を含むボリュームは液体で満たされている。ボリュームは、例えばプラスチックなどの適切な材料の液密容器２１によって囲まれている。容器２１の壁厚は、ファントム１９に安定性を与えるのに十分でなければならない。ファントム１９は、画像の鮮鋭度を分析するために必要な場合はいつでもＭＲデバイス１の検査ボリューム内に配置することができる。

【0043】

顆粒２０が提供する構造は、ファントムのボリューム内の各位置での画像鮮鋭度を評価することを可能にする。顆粒２０の直径は、鮮鋭度が評価されるべきＭＲ画像のボクセルサイズよりも３～４倍大きい。顆粒２０は球形であり、ファントムのボリューム内に実質的にランダムに充填されている。

【0044】

顆粒２０の材料はＰＭＭＡである。この材料の横緩和時間は１ｍｓ未満である。したがって、ファントム１９から取得される全体的なＭＲ信号に対する顆粒２０からのＭＲ信号の寄与は無視できる。

【0045】

顆粒２０を取り囲む液体は、銅イオンが溶解した水である。このような液体は、典型的にファントムで使用される。イオン濃度は、それぞれのイメージングシーケンスに対して最適な横緩和時間値及び縦緩和時間値を提供するように選択される。ＰＭＭＡの常磁性磁化率は、水のそれと非常に類似しており、これにより、顆粒２０の境界での磁化率アーチファクトが回避される。

【0046】

本発明によれば、ファントム１９は、少なくとも１つのＲＦ励起パルス及び変調磁場勾配を含むイメージングシーケンスにさらされ、ＭＲ信号が、ファントム１９からの少なくとも１つのスパイラルｋ空間軌跡に沿って取得される。

【0047】

スパイラル取得と組み合わせて画像鮮鋭度を評価するために、取得されたＭＲ信号からマグニチュードＭＲ画像が再構成され、局所画像鮮鋭度の尺度が、いくつかの異なる画像領域（画像領域の各々はファントムのボリューム内に完全に含まれる）の各々におけるボクセルに対するボクセル値の平均ボクセル値及び標準偏差を計算することによって導出される。標準偏差と平均ピクセル値との比は、それぞれの画像領域の中心における画像鮮鋭度のためのメトリックを提供する。

【0048】

提案されるファントムは、説明したイメージング方法及び特定の鮮鋭度メトリックの計算との組み合わせで、（ファントムのボリュームの大きさに応じて）全視野にわたって、画像鮮鋭度の非常に容易で、ロバストで、かつ迅速な評価を可能にする。

【図1】

【図2】