特許 7645042 超低磁場緩和分散のためのシステムおよび方法

(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】

(24)【登録日】2025-03-05

(45)【発行日】2025-03-13

(54)【発明の名称】超低磁場緩和分散のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20250306BHJP

   G01N 24/00 20060101ALI20250306BHJP

   G01R 33/381 20060101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 331

A61B5/055 370

G01N24/00 600B

G01N24/00 600H

G01R33/381

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021547329

(86)(22)【出願日】2020-02-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-01

(86)【国際出願番号】 US2020018352

(87)【国際公開番号】W WO2020168233

(87)【国際公開日】2020-08-20

【審査請求日】2023-01-16

(31)【優先権主張番号】62/806,664

(32)【優先日】2019-02-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521355832

【氏名又は名称】プロマクソ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091568

【弁理士】

【氏名又は名称】市位 嘉宏

(72)【発明者】

【氏名】デ・マトス・ゴメス、ミュラー・フランシス

【審査官】佐藤 賢斗

(56)【参考文献】

【文献】特表平０７－５０８８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１１５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３１３４２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００１０４９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１５５６５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４８９７６７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１８－５０５００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０５７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０３８９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Fast field-cycling magnetic resonance imaging，D. J. Lurie et al.，Comptes Rendus Physique，2010年07月27日，Vol. 11, Issue 2，pp. 136-148，DOI: 10.1016/j.crhy.2010.06.012

【文献】M. Boedenler et al.，Comparison of fast field-cycling magnetic resonance imaging methods and future perspectives，Molecular Physics，英国，Taylor & Francis，2018年12月18日，Vol. 117, Issue 7-8，pp. 832-848，DOI: 10.1080/00268976.2018.1557349

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｎ ２４／００ － ２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／２０ － ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所与の視野に静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、
前記静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成された無線周波数コイルと、
前記静的外部磁場に近接して配置される磁場循環磁石と、
を備える磁気共鳴システムであって、
当該磁気共鳴システムが片面式磁気共鳴撮像システムである、磁気共鳴システム。

【請求項2】

前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さが２インチ乃至２０インチである、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記静的外部磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

所与の視野に静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、
前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である磁場循環磁石と、
を備える磁気共鳴システムであって、
当該磁気共鳴システムが片面式磁気共鳴撮像システムである、磁気共鳴システム。

【請求項8】

前記静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成された無線周波数コイルをさらに備える、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記磁場循環磁石が、前記無線周波数コイルが使用されていないときに前記静的外部磁場を変化させるように構成される、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記静的外部磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、請求項７に記載のシステム。

【請求項11】

前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、請求項７に記載のシステム。

【請求項12】

前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える、請求項７に記載のシステム。

【請求項13】

所与の視野に静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、
無線周波数コイルと、
磁場循環磁石と、
を備える磁気共鳴システムであって、
当該磁気共鳴システムが片面式磁気共鳴撮像システムである、磁気共鳴システム。

【請求項14】

前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さが２インチ乃至２０インチである、請求項１３に記載のシステム。

【請求項16】

前記磁場循環磁石が、前記無線周波数コイルが使用されていないときに前記静的外部磁場を変化させるように構成される、請求項１３に記載のシステム。

【請求項17】

前記静的外部磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、請求項１３に記載のシステム。

【請求項18】

前記静的外部磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、請求項１３に記載のシステム。

【請求項19】

前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える、請求項１３に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＬＯＷ ＦＩＥＬＤ ＲＥＬＡＸＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ」と題して２０１９年２月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／８０６，６６４号の優先権および利益を主張し、その内容全体がすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本明細書に開示される実施形態は、例えば磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）によって、組織標本および患者を撮像するシステムおよび方法を一般的に対象とする。

【背景技術】

【0003】

周知のように、ＭＲＩシステムの有効性は、そのシステムが画像中に高品質のコントラストを生成し、それにより相異なる種類の組織同士を、および／または単一種類の組織内での変化を、より良好に区別する能力と強く相関付けることができる。相異なる個別のボクセルのコントラストの差が大きいほど、医師はより容易に診断を行うことができる。したがって、できるだけコントラストを強めることができるシステムを開発することが業界における周知の要望である。コントラストは組織の緩和時間に依存する。これを拡張すれば、相異なる組織の緩和時間は磁場の関数として変化するので、ＭＲＩシステムが変動磁場を用意すれば、画像のコントラストをより良好に最大化することができる。

【0004】

従来の手段を用いて磁場循環（ｆｉｅｌｄ ｃｙｃｌｅｄ）ＭＲＩを生成することは一般に実現不可能であることも周知である。このため、磁場循環を容易にするためにさまざまな方法が使用可能である。相異なる磁場を生成する１つのこのような方法はスピンロッキングである。ＭＲＩシステムの大多数は組織の部分をスピンロックすることができるが、そうすることが常に実用的とは限らない。さらに、現在のＭＲＩシステムは一般に、生体内でではなく、切除した組織をスピンロックする。スピンロッキングは、組織が受ける可能性のある任意のオフセットよりも大きい磁場によって磁化が影響されることを必要とし、その結果、大量のエネルギーが組織に蓄積され得る。高磁場では、スピンロッキングに必要な強さは比吸収率（ＳＡＲ）標準が許容するよりも大きくなり、ＭＲＩスキャン中に極めて大量のエネルギーを人体に浴びせる可能性がある。

【0005】

循環磁場を生成する別の方法は、周辺装置を使用して視野内で静磁場を変化させることである。その場合、例えば、既に窮屈な従来のＭＲＩスキャナのボアへの挿入物が必要となる。スキャナを破壊することなくＭＲＩスキャナ室に強磁性（強磁性コアは電磁石の強さを増大させることができる）であることが多い電磁石を単に挿入することは困難であることが知られている。従来のＭＲＩスキャナは一般に、強磁性材料に対して極めて大きい力を及ぼす。鋼鉄製レンチ程の小さいものをスキャナから取り出すことさえ困難であり、磁場をオフにすることが必要な場合があるが、これは高価なプロセスである。

【0006】

これらの短所があるため、例えばスピンロッキングや周辺装置を追加するなどの方法を使用して磁場を効果的に循環させることによって画像内のコントラストを最大化する、現在は実現可能でないＭＲＩシステムおよび方法を開発する必要がある。

【発明の概要】

【0007】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムが提供される。磁気共鳴システムは、所与の視野に低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成された無線周波数コイルと、を含む。磁気共鳴システムは、静磁場磁石に近接して配置され静磁場磁石と同心である磁場循環（ｆｉｅｌｄ ｃｙｃｌｉｎｇ）磁石をさらに含む。磁場循環磁石は、低い静的外部磁場を変化させるように構成される。磁気共鳴システムは、片面式（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅｄ）磁気共鳴撮像システムである。

【0008】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムが提供される。磁気共鳴システムは、所与の視野に低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、静磁場磁石に近接して配置され静磁場磁石と同心である磁場循環磁石と、を含む。磁気共鳴システムは、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成された無線周波数コイルをさらに含む。磁気共鳴システムは、片面式磁気共鳴撮像システムである。

【0009】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムが提供される。磁気共鳴システムは、所与の視野に低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、無線周波数コイルと、磁場循環磁石と、を含む。無線周波数コイルは、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成される。磁場循環磁石は、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させるように構成される。磁気共鳴システムは、片面式磁気共鳴撮像システムである。

【0010】

さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法が提供される。本方法は、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することと、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することと、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することと、システムから画像を収集することと、を含む。本方法は、磁場循環磁石を用意することと、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させることと、をさらに含む。磁気共鳴システムは、片面式磁気共鳴撮像システムである。

【0011】

さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法が提供される。本方法は、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することと、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、磁場循環磁石を用意することと、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させることと、システムから画像を収集することと、を含む。本方法は、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することと、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することと、をさらに含む。磁気共鳴システムは、片面式磁気共鳴撮像システムである。

【0012】

さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法が提供される。本方法は、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することと、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することと、磁場循環磁石を用意することと、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させることと、システムから画像を収集することと、を含む。本方法は、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することをさらに含む。磁気共鳴システムは、片面式磁気共鳴撮像システムである。

【0013】

これらおよび他の態様および実装形態が以下で詳細に説明される。上記の情報および下記の詳細な説明は、さまざまな態様および実装形態の説明的な例を含み、特許請求の範囲に記載される態様および実装形態の性質および特徴を理解するための概要または枠組を提供する。図面は、さまざまな態様および実装形態の例示およびさらなる理解を提供し、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

添付の図面は縮尺通りに描かれることを意図していない。さまざまな図面における同様の参照番号および符号は同様の要素を示す。明確さのため、あらゆる構成要素があらゆる図面でラベル付けされているとは限らない。

【0015】

【図1】さまざまな実施形態による、さまざまな種類の組織の緩和分散を示すプロット図である。

【0016】

【図2】さまざまな実施形態による、さまざまな種類の組織の緩和分散を示すプロット図である。

【0017】

【図3】さまざまな実施形態による、さまざまな回転相関時間を有する分子の緩和分散を示すプロット図である。

【0018】

【図4】さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システムの概略図である。

【0019】

【図5A-5B】さまざまな実施形態による、例示的な磁場循環磁気共鳴システム５００の斜視図である。

【0020】

【図6A】さまざまな実施形態による、例示的な磁場循環磁気共鳴システムの側面図である。

【0021】

【図6B】さまざまな実施形態による、図６Ａの例示的な磁気共鳴撮像システムの正面図である。

【0022】

【図7】さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる例示的な方法のフローチャートである。

【0023】

【図8】さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる例示的な方法の別のフローチャートである。

【0024】

【図9】さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる例示的な方法の別のフローチャートである。

【0025】

図は必ずしも縮尺通りには描かれず、また、図中の物体は相互の関係において必ずしも縮尺通りには描かれていないと理解すべきである。図は、本明細書に開示される装置、システム、および方法のさまざまな実施形態に明確さおよび理解をもたらすことを意図した図示である。可能である限り、同一の参照番号は図面を通じて同一または同様の部分を指すために使用される。さらに、図面はいかなる意味でも本教示の範囲を限定することを意図していないと認識されるべきである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

さまざまな実施形態の以下の説明は例示的および説明的なだけであり、いかなる意味でも限定的または制限的なものと解釈されてはならない。本教示の他の実施形態、特徴、目的、および利点は、この説明および添付の図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

【0027】

別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、それらのさまざまな実施形態が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。

【0028】

本明細書で言及されるすべての刊行物は、当該刊行物に記載され本開示との関連で使用可能なデバイス、組成物、配合物および方法を説明し開示する目的で参照により本明細書に組み込まれる。

【0029】

本明細書で使用される場合、「備える」、「含有する」、「有する」、「含む」およびそれらの変種は、限定的であることを意図しておらず、包括的または非限定的であり、追加的な、列挙されていない添加物、成分、整数、要素または方法ステップを排除しない。例えば、特徴のリストを含むプロセス、方法、システム、組成物、キット、または装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、明示的に列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、システム、組成物、キット、または装置に固有の他の特徴を含み得る。

【0030】

同位体水素１の核磁気共鳴（ＮＭＲ）緩和は、主として、関心のある物体内のスピン間の双極子結合のランダム変調の結果である。緩和速度は、測定されている緩和の種類および緩和に寄与する運動に依存する。磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）において、信号は主として体内の水によって発生される。この水の緩和を特徴づけるランダム回転拡散はその時間スケールで変動し得る。脳脊髄液、尿、または血液に見出される水などの自由水は、正確な数値は流体の粘度とともに変化するが、１０ピコ秒のオーダーの相関時間で回転的に拡散する。体内のすべての水が自由とは限らず、実際には人体内には結合水があり得る。

【0031】

水が組織と接している場合、その水のうちのある割合がその組織と相互作用する可能性がある。この相互作用は、組織を構成するタンパク質との結合の形態をとり得る。これらのタンパク質は多くの場合、水分子を受容可能な空洞を有する。これらの空洞は一般に、その中に束縛される水の運動を制約するのに十分なほど小さい。空洞内の水の運動は、関連する空洞内の水分子の全体的な回転相関時間を変化させるほど十分に制約され得る。したがって、結合水の回転相関時間は、それが結合されているタンパク質の回転相関時間に近づく。

【0032】

この結合水は、自由水の緩和速度よりもずっと遅い速度で緩和する。この結合水は自由水との交換も行う。この交換の時間スケールはマイクロ秒のオーダーである。したがって、任意の所与の組織標本において、結合水および自由水という水の２つの集団があり、これらの２つの集団が交換し合っている。結果として、ゆっくりと緩和する自由水は、急速に緩和する結合水と絶えず混合している。自由水および結合水はスペクトル的または空間的に区別できないため、スキャナで測定される水は全体的な緩和時定数で緩和する。この緩和時定数は、水と結合するタンパク質の回転相関時間によって特徴づけられ、数十～数百ナノ秒の範囲である。

【0033】

したがって、数十ピコ秒のオーダーの回転相関時間を有する自由水と、数十ナノ秒の回転相関時間を有する結合水との間には回転相関時間の大きな差がある。この相関時間の差は、水の緩和分散、したがって組織の緩和分散に影響を及ぼす。緩和分散の効果をさらに明らかにするため、以下で示す図１、図２、および図３は、相異なる組織タイプおよび標本の例示的な緩和分散に対するさまざまな測定値を示している。

【0034】

図１は、さまざまな実施形態による、さまざまな種類の組織の緩和分散を示すプロット図１００である。プロット図１００は、図中に示すように、さまざまな種類の組織の緩和分散を示している。図１に見られるように、組織の緩和時間は、ラーモア周波数（磁場の周りの陽子または電子の磁気モーメントの歳差運動周波数）の関数として急激に変化し得る。類似の緩和時間を有する組織が区別できるようにラーモア周波数を変化させることが有用であり得る。ラーモア周波数の関数としての緩和時間の変動は緩和分散として知られている。標本の緩和分散を測定することは、そのダイナミクスを特徴づけ、他の種類の標本から区別するための鋭敏な方法である。さらに、同じく図１が示すように、いくつかの組織は高周波数（すなわち、高磁場）で互いに密接に類似する可能性があり、したがって区別が困難であるが、それらの同じ組織はより低い周波数ではより大きく相違する可能性があり、したがってより大きいコントラストが見込まれるため、一見類似する緩和時間の組織間で区別をする能力がより大きくなる。

【0035】

次に図２を参照すると、図２は、さまざまな実施形態による、さまざまな種類の組織の緩和分散を示すプロット図２００である。プロット図２００は、図中に示すように、さまざまな種類の組織の緩和分散を示している。しかし、プロット図２００は、この概念をより詳細に論じるために、同じ組織タイプについて健常組織と腫瘍性組織を比較することによって、さまざまな磁場周波数にわたる緩和時間の変動を示している。図２を参照すると、腫瘍性筋組織と健常筋組織の緩和時間を比較することができ、健常脾臓組織と腫瘍性脾臓組織についても同様である。直ちに明らかなように、ある組織タイプの緩和は、その健常性（健常か腫瘍性か）によって変化する可能性があり、それらの差はより高周波数（すなわち、高磁場）で収束する。したがって、健常組織と腫瘍性組織との間の差の同定は、より低い周波数、またはより低磁場で磁気共鳴画像を収集することによって改善することが可能である。

【0036】

図３は、さまざまな実施形態による、さまざまな回転相関時間を有する分子の緩和分散を示すプロット図３００である。プロット図３００は、図中に示すように、相異なる回転相関時間での緩和速度を示している。自由水分子は短い相関時間を有するのに対して、結合水はより長い相関時間を有する。このことから、自由水が長い緩和時間を有すること、および、その時間はさまざまな磁場にわたって安定していることの両方の結果が得られる。他方、結合水の緩和時間は、磁場に対してより鋭敏な依存性を有する。

【0037】

上記のように、ＭＲＩシステムの有効性は、そのシステムが画像内に高品質のコントラストを生成し、それにより相異なる種類の組織同士および／または単一種類の組織内での変化をより良好に区別する能力と強く相関付けることができる。相異なる個別のボクセルのコントラストの差が大きいほど、医師はより容易に診断を行うことができる。ＭＲＩにおけるボクセルの強度は、例えば、そのボクセルに関連する空間の部分における水の緩和特性に依存する。類似の緩和時間を有するボクセルは、選択される撮像プロトコルによるが、類似の強度を有する。相異なる緩和時間を有するボクセルは互いにコントラストを成す。あるボクセルを強度において他のボクセルから相違させることには多くの変数が寄与する。例えば各ボクセルの組織組成の差が、コントラストへの重要な寄与である。

【0038】

標本および患者の緩和分散を測定する多くの既存の方法がある。それらの方法は、静磁場循環および有効磁場循環の２種類に大別することができるが、その両方とも従来のＭＲＩスキャナに実装するのは困難である。

【0039】

静磁場循環は、標本または患者の緩和分散を測定する最も直接的な方法である。磁場循環は、磁気共鳴において外場の大きさをスキャンの一部で変化させる技術である。磁場循環は一般に、関心のある領域にわたって相対的に一様な磁場を生成することができる電磁石を用いて行われ、磁場はさまざまな大きさに設定可能である。これらのデバイスは一般に、信号取得のために使用される単一の磁場を有し、他の可能な磁場は、信号上に何らかの情報を符号化するために予約される。

【0040】

磁場循環スペクトロメータを用いて行われる例示的な実験は、いくつかのステップで実現可能である。まず、外部磁場を、電磁石が到達および維持することができる最高値まで増大させる。これは偏極磁場と考えられ、標本の核スピン偏極を増大させ、したがって信号対雑音比を増大させる。標本が偏極した後、外部磁場を、標本の緩和分散を所望の状態にする値まで減少させる。その後、標本の相異なる部分の信号の大きさがそれらの相異なる緩和時間によって分岐するのに十分な時間の間、標本を緩和させることができる。標本がそれらの緩和時間で符号化された後、磁石と併用される共鳴無線周波数コイルが同調しているいずれかの周波数まで外部磁場を再び増大させる。このプロセスが、全体的な緩和分散曲線がサンプリングされるまで、符号化磁場を毎回変化させて数回繰り返される。しかし、この方法は、数百ミリテスラ（ｍＴ）だけ外部磁場を急速に増減するように設計された強力な電磁石を必要とする。

【0041】

緩和符号化のために使用される磁場の大きさを循環させる方法であって、外部磁場を変化させることを必要としない方法も存在する。すべての磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）および核磁気共鳴（ＮＭＲ）スキャナは、スキャン装置の一部として、同調無線周波数コイルを有する。これらのコイルは、共鳴磁場を標本に印加し、磁場の実効的な強さおよび向きを変化させる。例えば、従来のＭＲＩは、３テスラ（Ｔ）に等しい静磁場と、数十マイクロテスラ（μＴ）のオーダーの振動磁場を生成することができる無線周波数コイルとを有する。しかし、無線周波数コイルがオンにされ、標本のラーモア周波数で振動する磁場を生成するように設定されると、標本は無線周波数磁場の大きさに等しい有効磁場を受ける。静磁場は、パルス状無線周波数磁場によって相殺される。これを用いて、ある種の緩和分散を測定することができる。標本または患者は、無線周波数コイルによって生成される有効磁場で緩和させることが可能である。無線周波数磁場の大きさは、電磁石の磁場と同様に磁場を循環させるように変化させることができ、標本の緩和分散を調べることが可能となる。これは、スキャナに電磁石を設置するよりもかなり少ないハードウェア変更しか必要としないことに加えて、磁場の範囲がはるかに限定されている。ＭＲＩスキャナの場合、磁場範囲は１～１０００μＴとなる。ＮＭＲスペクトロメータは数十ｍＴに到達し得る。

【0042】

場合によって使用される磁場循環のためのいくつかの他の方法がある。より新しいＮＭＲスペクトロメータは一般に、磁石のフリンジ磁場内に標本を出し入れする能力を有する。ＮＭＲで使用される磁石は７．９Ｔ～２３Ｔの範囲で変えることができる。スキャナとともに販売されている各磁石は１つの磁場にあると言われ、一般に陽子のラーモア周波数に変換される。しかし、超伝導磁石によって生成される磁場は強い勾配を有する。この勾配はフリンジ磁場と呼ぶことができ、磁石の視野から離れるにつれて磁石の規定磁場から地球磁場まで変化する。いくつかのより新しいスペクトロメータは、このフリンジ磁場を利用する機能を有する。スペクトロメータは、視野からフリンジ磁場内に標本を移動させ、そこで標本はずっと低い磁場で緩和することができる。そして標本は検出のために再び視野内に戻される。

【0043】

磁場循環のための別の方法は、単に相異なるスキャナを使用して相異なる磁場でＭＲＩスキャンを実行することである。いくつかの施設は、１Ｔ、３Ｔおよび７Ｔのスキャナ（これらは一般に最もありふれた磁場と考えられる）へのアクセスを有し得る。各スキャナを用いて身体の同じ部分の画像を収集することが可能であり、緩和分散に関する情報をそこから導出することが可能である。分散のほとんどは１０ＭＨｚ未満で起こるため、あまり分散が同定されない可能性があるが、コントラストの差は顕著である。しかしこれは、複数のスキャンを実行すること、および複数の磁場強度で複数のスキャナを購入し維持する財源を有することのために、相当の時間およびコストを必要とする。

【0044】

上記のように、および上記のいくつかの既知の例示的方法によって証明されるように、従来の手段を用いて磁場循環ＭＲＩを生成することは一般に実現不可能である。ＭＲＩシステムの場合、相異なる磁場を生成する潜在的に有効な方法は、スピンロッキングのプロセスである。

【0045】

スピンロッキングは、印加された共鳴磁場と同じ軸に沿って磁化が保持されるときに生成することができる。これは、磁化と同じ軸に沿って無線周波数パルスを印加することによって行うことができる。その結果、これは、スピンロッキングパルスが印加される限り、横磁化が位相を取得することを防止することができる。これはまた、スピンロックされた磁化の緩和特性を変化させる。磁化の緩和特性は２つの方法で変化し、その一方は低磁場システムにとって重要である。緩和にとって重要な変化は、スピンロックされた磁化が、スピンロッキングのために使用される振動磁場に大きさが等しい静磁場中にあるかのように緩和することである。無線周波数パルスは一般にマイクロテスラ（μＴ）単位であり、偏極のために使用される磁場は一般に数十ミリテスラ（ｍＴ）から数十テスラであるため、スピンロッキングによって、他の方法でアクセス可能であるよりもコントラストがずっと大きい磁場で組織を緩和させることが可能となる。スピンロッキングパルスを用いて測定される緩和時間はＴ１ｒｈｏと呼ばれる。

【0046】

ＭＲＩシステムの大多数は組織の諸部分をスピンロックすることができるが、そうすることが常に実用的とは限らない。さらに、現在のＭＲＩシステムは一般に、生体内の組織ではなく、切除した組織を有効にスピンロックすることができる場合がある。スピンロッキングは、組織が受ける可能性のある任意のオフセットよりも大きい磁場によって磁化が影響されることを必要とする。高磁場では、スピンロッキングに必要な強さは比吸収率（ＳＡＲ）標準が許容するよりも大きくなり、ＭＲＩスキャン中に極めて大量のエネルギーを人体に曝露する可能性がある。外部磁場が高いほど、より多くのエネルギーが無線周波数コイルによって蓄積される。ＳＡＲのスケーリングは次に示される。

【数1】

【0047】

再び、上記のように、および上記のいくつかの既知の例示的方法によって証明されるように、従来の手段を用いて磁場循環ＭＲＩを生成することは一般に実現不可能である。ＭＲＩシステムの場合、相異なる磁場を生成する潜在的に有効な別の方法は、ＭＲＩスキャナのボアに挿入物（または周辺装置）を提供することであり、ボアは例えば、スキャンプロセス中に患者を収容する全身ＭＲＩスキャナ内の開口部、または特定の身体部分を収容する携帯型もしくは診療現場型スキャナ内の開口部である。

【0048】

出願人は、低磁場ＭＲＩスキャナのための特定のＭＲＩ（またはスペクトロメータ）設計（例えば、片面式ＭＲＩ設計）を提供して磁場循環を容易にすることにより、効果的なスピンロッキングによって画像コントラストを改善することができることを見出した。したがって、スピンロッキングは、エネルギー量が上記のようなＳＡＲ基準をしばしば超過する可能性のある、標準的なＭＲＩ機械でのかようなスピンロッキング方法に対応した大量のエネルギーに身体を曝露せずに、行うことが可能である。また出願人は、低磁場ＭＲＩスキャナのための特定のＭＲＩ（またはスペクトロメータ）設計（例えば、片面式ＭＲＩ設計）を提供することにより、磁場循環を支援して画像コントラストを改善するのにも十分な近い距離でボア内に挿入物または周辺装置を効果的に追加することができることをさらに見出した。

【0049】

図４は、さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システム４００の概略図である。さまざまな実施形態によれば、システム４００は片面式磁気共鳴撮像システムである。さまざまな実施形態によれば、システム４００は磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを含み得る。図４に示すように、システム４００は静磁場磁石４２０を含む。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石４２０は、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、組織標本は、検査対象者の任意の解剖学的部分であり得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石４２０は並列構成で複数の円筒形永久磁石を含み得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石４２０はその中心にボアを含み得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石４２０はボアを含まなくてもよい。さまざまな実施形態によれば、ボアは１インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、ボアは、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、所与の視野は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの長さを有し得る。

【0050】

図４に示すように、システム４００は無線周波数コイル４４０を含み得る。さまざまな実施形態によれば、無線周波数コイル４４０は循環無線周波数磁場を生成するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、無線周波数コイル４４０はスピンロッキングのために使用され得る。さまざまな実施形態によれば、無線周波数コイル４４０は、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１μＴから１ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１００μＴから９００μＴまでわたり得る。

【0051】

図４に示すように、システム４００は磁場循環磁石４６０を含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は低い静的外部磁場に近接して配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は静磁場磁石４２０に近接して配置され得る。例えば、磁場循環磁石４６０は静磁場磁石４２０の前、後ろ、または中央に配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は静磁場磁石４２０と同心であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は、静磁場磁石によって発生される磁場に追加または減少する磁場を生成するように構成されたソレノイドコイルであることが可能であり、相異なる磁場での緩和符号化が見込まれる。

【0052】

さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は磁石の中心に開口部を含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングであり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は複数の磁石を含むことが可能であり、これら複数の磁石は、リング構成、またはこれら複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は０．５ｍＴから１Ｔの磁場強度を有し得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０は５ｍＴから１９５ｍＴの磁場強度を有し得る。

【0053】

図５Ａおよび図５Ｂは、さまざまな実施形態による、例示的な磁場循環磁気共鳴システム５００の斜視図である。さまざまな実施形態によれば、システム５００は、例えば、本明細書に開示されるような磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムを含む、任意のＭＲＩシステムであり得る。

【0054】

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、システム５００は、無線周波数磁場を生成するための例えば磁石、電磁石、コイルを含むがそれらに限定されないさまざまな構成要素と、システム５００の例えば制御、電源供給、および／または監視のためのものであるがそれらに限定されないさまざまな電子的構成要素とを収納することができるハウジング５１０を含む。さまざまな実施形態によれば、ハウジング５１０は、例えば静磁場磁石４２０、無線周波数コイル４４０、および／または磁場循環磁石４６０をハウジング５１０内に収納し得る。さまざまな実施形態によれば、システム５００は、例えば静磁場磁石４２０、無線周波数コイル４４０、および／または磁場循環磁石４６０などであるその磁気的構成要素の中心にボア５２０をも含む。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０はボア５２０内に挿入され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０はボア５２０に近接して配置され得る。例えば、磁場循環磁石４６０はボア５２０の前、後ろ、または中央に配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石４６０はボア５２０に近接して、またはボア５２０の入口部に配置され得る。さまざまな実施形態によれば、ボア５２０は１インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、ボア５２０は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、システム５００はボアを含まなくてもよい。

【0055】

さまざまな実施形態によれば、システム５００は、図５Ｂに示されるような所与の視野５３０内の組織標本を撮像するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、所与の視野５３０は３次元（３Ｄ）体積測定空間であり、そこで人の任意の解剖学的部分を含むがそれに限定されない組織標本が検査、評価、および／または撮像の対象になる。さまざまな実施形態によれば、所与の視野５３０は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの長さを有し得る。さまざまな実施形態によれば、例えば静磁場磁石４２０、無線周波数コイル４４０、および／または磁場循環磁石４６０などの磁気的構成要素は、所与の視野５３０における検査、評価、および／または撮像中に発生および／または増強するように構成される。

【0056】

図５Ｂに示すように、所与の視野５３０は、システム５００のボア５２０に近接するか、またはボア５２０の前にある表面５１５の近くに存在する。さまざまな実施形態によれば、表面５１５は、曲面、平面、凹面、凸面であるか、またはその他の曲がった表面である。

【0057】

図６Ａは、さまざまな実施形態による、例示的な磁場循環磁気共鳴システム６００の側面図である。図６Ｂは、例示的な磁場循環磁気共鳴システム６００の正面図である。さまざまな実施形態によれば、システム６００は、例えば、本明細書に開示されるような磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムを含む、任意のＭＲＩシステムであり得る。

【0058】

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、システム６００は、無線周波数磁場を生成するための例えば磁石、電磁石、コイルを含むがそれらに限定されないさまざまな構成要素と、システム６００の例えば制御、電源供給、および／または監視のためのものであるがそれらに限定されないさまざまな電子的構成要素とを収納することができるハウジング６１０を含む。さまざまな実施形態によれば、ハウジング６１０は、例えば静磁場磁石４２０および／または無線周波数コイル４４０をその内部に収納し得る。さまざまな実施形態によれば、システム６００はその中心にボア６２０をも含む。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ハウジング６１０は、システム６００の前部６１２、後部６１４、および表面６１５をも含む。さまざまな実施形態によれば、表面６１５は、曲面、平面、凹面、凸面であるか、またはその他の曲がった表面である。

【0059】

さまざまな実施形態によれば、システム６００は、図６Ｂに示されるような所与の視野６３０内の組織標本を撮像するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、所与の視野６３０は３次元（３Ｄ）体積測定空間であり、そこで人の任意の解剖学的部分を含むがそれに限定されない組織標本が検査、評価、および／または撮像されている。さまざまな実施形態によれば、所与の視野６３０は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの長さを有し得る。

【0060】

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、システム６００は、システム６００の前部６１２上で表面６１５の近くに配置された磁場循環磁石６６０を含む。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０はシステム６００の前部６１２上の表面６１５の中心に近接して配置される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０は、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０は、静磁場磁石によって発生される磁場に加算または減算される磁場を生成するように構成されたソレノイドコイルであることが可能であり、相異なる磁場での緩和符号化が見込まれる。

【0061】

図６Ｂに示すように、所与の視野６３０は、システム６００の前部６１２で表面６１５の中心に存在する。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０は所与の視野６３０内に配置される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０は所与の視野６３０と同心に配置される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０はボア６２０内に挿入され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０はボア６２０に近接して配置され得る。例えば、磁場循環磁石６６０はボア６２０の前、後ろ、または中央に配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石６６０はボア６２０に近接して、またはボア６２０の入口部に配置され得る。

【0062】

図６Ａに示すように、システム６００は、例えば、システム６００を制御するために構成されたコンピュータ、１つまたは複数の電源、データ取得機器などのようなさまざまな補助的構成要素を収納するためのラック６８０をも含む。図６Ａに示すように、システム６００は、ラック６８０内に収納されたさまざまな構成要素にハウジング６１０内のさまざまな構成要素を接続するためのコンジット６８５をも含む。図６Ａに示すように、磁場循環磁石６６０は接続６６５を介してコンジット６８５に接続される。さまざまな実施形態によれば、接続６６５は、磁石から遮蔽された任意の好適な電力ケーブルであり得る。

【0063】

さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石（例えば、静磁場磁石４２０）を含む磁気共鳴システム（本明細書では磁場循環磁気共鳴システムとも呼ばれる）が提供される。磁場は、約５０ｍＴから約６０ｍＴまで、約４５ｍＴから約６５ｍＴまで、約４０ｍＴから約７０ｍＴまで、約３５ｍＴから約７５ｍＴまで、約３０ｍＴから約８０ｍＴまで、約２５ｍＴから約８５ｍＴまで、約２０ｍＴから約９０ｍＴまで、約１５ｍＴから約９５ｍＴまでおよび約１０ｍＴから約１００ｍＴまで、所与の視野に対して変動し得る。磁場は、約１０ｍＴから約１５ｍＴまで、約１５ｍＴから約２０ｍＴまで、約２０ｍＴから約２５ｍＴまで、約２５ｍＴから約３０ｍＴまで、約３０ｍＴから約３５ｍＴまで、約３５ｍＴから約４０ｍＴまで、約４０ｍＴから約４５ｍＴまで、約４５ｍＴから約５０ｍＴまで、約５０ｍＴから約５５ｍＴまで、約５５ｍＴから約６０ｍＴまで、約６０ｍＴから約６５ｍＴまで、約６５ｍＴから約７０ｍＴまで、約７０ｍＴから約７５ｍＴまで、約７５ｍＴから約８０ｍＴまで、約８０ｍＴから約８５ｍＴまで、約８５ｍＴから約９０ｍＴまで、約９０ｍＴから約９５ｍＴまで、および約９５ｍＴから約１００ｍＴまで変動してもよい。さまざまな実施形態によれば、磁場は、約１０ｍＴから約１Ｔまで、約１５ｍＴから約９００ｍＴまで、約２０ｍＴから約８００ｍＴまで、約２５ｍＴから約７００ｍＴまで、約３０ｍＴから約６００ｍＴまで、約３５ｍＴから約５００ｍＴまで、約４０ｍＴから約４００ｍＴまで、約４５ｍＴから約３００ｍＴまで、約５０ｍＴから約２００ｍＴまで、約５０ｍＴから約１００ｍＴまで、約４５ｍＴから約１００ｍＴまで、約４０ｍＴから約１００ｍＴまで、約３５ｍＴから約１００ｍＴまで、約３０ｍＴから約１００ｍＴまで、約２５ｍＴから約１００ｍＴまで、約２０ｍＴから約１００ｍＴまで、および約１５ｍＴから約１００ｍＴまで変動してもよい。

【0064】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムはＭＲＩスキャナまたはスペクトロメータである。

【0065】

さまざまな実施形態によれば、視野は球形または円筒形の視野である。さまざまな実施形態によれば、視野はおよそ直径が４インチおよび／または長さが４インチである。視野は直径および長さに対して、約１０から約１１インチまで、約９から約１２インチまで、約８から約１３インチまで、約７から約１４インチまで、約６から約１５インチまで、約５から約１６インチまで、約４から約１７インチまで、約３から約１８インチまで、約２から約１９インチまで、約１から約２０インチまで、約１から約３０インチまで、および約１から約４０インチまで変動し得る。視野は直径および長さに対して、約１から約２インチまで、約２から約３インチまで、約３から約４インチまで、約４から約５インチまで、約５から約６インチまで、約６から約７インチまで、約７から約８インチまで、約８から約９インチまで、約９から約１０インチまで、約１０から約１１インチまで、約１１から約１２インチまで、約１２から約１３インチまで、約１３から約１４インチまで、約１４から約１５インチまで、約１５から約１６インチまで、約１６から約１７インチまで、約１７から約１８インチまで、約１８から約１９インチまで、約１９から約２０インチまで、約３から約５インチまで、約２から約６インチまで、約１から約７インチまで、約１から約５インチまで、および約１から約４インチまで変動してもよい。

【0066】

さまざまな実施形態によれば、システムは、磁石によって放射される低い静的外部磁場に磁場循環を適用するように構成される。さまざまな実施形態によれば、システムは、スピンロッキング磁場を印加することによって、磁石により提供される低い静的外部磁場に対して磁場循環を提供するように構成され、スピンロッキング磁場は、無線周波数パルスを用いて、磁石によって放射される磁化をスピンロックする。さまざまな実施形態によれば、システムは、所与の視野内で静磁場を変化させるための周辺装置（例えば、磁場循環磁石）をさらに含むことによって、磁石によって放射される低い静的外部磁場に磁場循環を提供するように構成される。スピンロッキングは、周辺装置がアクティブでないときに実行可能である。さまざまな実施形態によれば、与えられる低磁場は実質的にＳＡＲ基準未満である。さまざまな実施形態によれば、システムは片面式ＭＲＩシステムである。

【0067】

さまざまな実施形態によれば、上記ではスピンロッキングまたは磁石（例えば、静磁場磁石）に対する例えば挿入物（例えば、本明細書に記載されるような磁場循環磁石などの周辺装置）の付加によって、例えば外部磁場を磁場循環させるように構成された磁気共鳴システムについて述べているが、本開示は視野内の組織を撮像する方法をも企図している。本方法は、例えば、磁石を備えた磁気共鳴システムを用意することと、視野内に組織標本を用意することと、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、その低い静的外部磁場を磁場循環させることと、システムから画像を収集することとを含み得る。磁場循環させることは、スピンロッキング磁場を印加することおよび／または挿入物もしくは周辺装置を磁石に加えることをさらに含み得る。スピンロッキングは、励磁後に所望のスライスのラーモア周波数に共鳴した磁場を連続的に印加することによって行われてもよい。スピンロッキング磁場が磁化と共線的である場合、磁化はスピンロックされる。これは伝達コイルのみを必要とする。

【0068】

低レベルの外場のために磁場の大きさおよび持続時間がＳＡＲによって限定されることのないシステムによって提供される低磁場でのスピンロッキングにより、磁気共鳴システムは、外場を循環させずに組織に対して緩和分散実験を実行することができる。外場は静的であってもよいが、スピンロッキング磁場の強さは変化し得る。システムは、約４５０μＴから約５５０μＴまで、約４００μＴから約６００μＴまで、約３５０μＴから約６５０μＴまで、約３００μＴから約７００μＴまで、約２５０μＴから約７５０μＴまで、約２００μＴから約８００μＴまで、約１５０μＴから約８５０μＴまで、約１００μＴから約９００μＴまで、約５０μＴから約９５０μＴまで、約１０μＴから約９９０μＴまで、および約１μＴから約１ｍＴまでの範囲のスピンロッキング磁場を印加し得る。スピンロッキング磁場の範囲は、約１μＴから約５０μＴまで、約５０μＴから約１００μＴまで、約１００μＴから約１５０μＴまで、約１５０μＴから約２００μＴまで、約２００μＴから約２５０μＴまで、約２５０μＴから約３００μＴまで、約３００μＴから約３５０μＴまで、約３５０μＴから約４００μＴまで、約４５０μＴから約５００μＴまで、約５００μＴから約５５０μＴまで、約５５０μＴから約６００μＴまで、約６００μＴから約６５０μＴまで、約６５０μＴから約７００μＴまで、約７００μＴから約７５０μＴまで、約７５０μＴから約８００μＴまで、約８００μＴから約８５０μＴまで、約８５０μＴから約９００μＴまで、約９００μＴから約９５０μＴまで、および約９５０μＴから約１ｍＴまでにもわたり得る。さまざまな実施形態によれば、システムは、約０．５μＴから約１ｍＴまでのスピンロッキング磁場を印加し得る。

【0069】

このスピンロッキング法により、スピンロッキング磁場の強度を変化させることによって画像のコントラストを変化させることが可能となる。複数のスピンロッキング実験を実行することにより、収集された緩和時間を単純なモデルにフィッティングすることによって回転相関時間を抽出することができる。これにより、多くの相異なる条件下で組織を調べることによって、組織に対するより深い洞察を得ることができる。癌に伴う、細胞充実性の増大のような組織への変化は、大きなハードウェア変更なしにシステムの緩和ダイナミクスを変化させることによって可視化することができる。スピンロッキング緩和分散を用により、単なる２元的な時間値Ｔ１および時間値Ｔ２ではない複数の緩和時間の分布が放射線専門医にとって利用可能となる。

【0070】

上記で開示されたもの以外に、より低い磁場でのスピンロッキングには多くの利点がある。例えば、高磁場では、スピンロッキングの期間中の緩和には、双極子結合による緩和および化学交換による緩和という少なくとも２つの主要な寄与がある。化学交換の寄与は、外部磁場の２乗とともに増大する。磁場が強いほど、より多くの化学交換寄与がＴ１ｒｈｏ緩和（スピンロッキングパルスで測定される緩和時間）を支配する。より低い磁場では、Ｔ１ｒｈｏ緩和への化学交換寄与は消失する。結果として、スピンロッキングを使用して双極子緩和分散を収集することに関心がある場合、高磁場でそれを行うことは、分散が緩和への化学交換寄与と混合するため困難となる。スピンロッキングを用いて高い静磁場でより低い磁場をサンプリングすることも、化学交換からの寄与もまたスピンロッキング磁場の大きさとともにスケールするため、極めて困難となる。

【0071】

さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムは挿入物もしくは周辺装置をさらに含むことが可能であり、または挿入物もしくは周辺装置を収納するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、挿入物または周辺装置は電磁石である。電磁石は、例えば、空気コア、強磁性コア、または誘電体コアであり得る。上記のように、例えば低い静磁場のため、電磁石でシステムの静磁場を変化させることの実現可能性ははるかに高くなる。従来のＭＲＩのために使用される超伝導磁石とは異なり、本明細書のシステムはずっと弱い永久磁場を有する。強力な電磁石のために必要なハードウェア、すなわち強磁性構成要素を有し得るハードウェアを本明細書のシステムに近づけることは、超伝導磁石に類似のデバイスを近づけるよりも大幅に安全である。さらに、上記で説明し、例えば図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、および図６Ｃに示したように、視野をボアではなく磁石の表面で提供することができるため、アクセスがずっと容易になる。類似のデバイス（挿入物または周辺装置）は従来のＭＲＩであればそのボアに挿入されることが必要となるが、そこは既に十分な余裕がなく、多くの場合に患者によって占められる可能性がある。したがって、電磁石をシステムに組み込むことにより、静磁場を変化させることを可能にする。電磁石は視野内の静磁場を低減させることができ、その視野では相異なる組織の緩和時間が最も大きく相違する磁場で組織が緩和される。これにより、いくつかの状況では、スピンロッキングよりも磁場の範囲を広げることができる。

【0072】

磁場循環磁石（例えば、磁場循環磁石４２０）でアクセス可能な磁場の範囲について、磁場循環磁石が静磁場を低減または増大させるように設計されると仮定する。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石でアクセス可能な磁場の範囲は、約９５ｍＴから約１０５ｍＴまで、約９０ｍＴから約１１０ｍＴまで、約８５ｍＴから約１１５ｍＴまで、約８０ｍＴから約１２０ｍＴまで、約７５ｍＴから約１２５ｍＴまで、約７０ｍＴから約１３０ｍＴまで、約６５ｍＴから約１３５ｍＴまで、約６０ｍＴから約１４０ｍＴまで、約５５ｍＴから約１４５ｍＴまで、約５０ｍＴから約１５０ｍＴまで、約４５ｍＴから約１５５ｍＴまで、約４０ｍＴから約１６０ｍＴまで、約３５ｍＴから約１６５ｍＴまで、約３０ｍＴから約１７０ｍＴまで、約２５ｍＴから約１７５ｍＴまで、約２０ｍＴから約１８０ｍＴまで、約１５ｍＴから約１８５ｍＴまで、約１０ｍＴから約１９０ｍＴまで、約５ｍＴから約１９５ｍＴまで、および約０．５ｍＴから約２００ｍＴまでであり得る。磁場循環磁石でアクセス可能な磁場の範囲は、磁場循環磁石が静磁場を低減または増大させるように設計されると仮定すると、約０．５ｍＴから約１０ｍＴまで、約１０ｍＴから約２０ｍＴまで、約２０ｍＴから約３０ｍＴまで、約３０ｍＴから約４０ｍＴまで、約４０ｍＴから約５０ｍＴまで、約５０ｍＴから約６０ｍＴまで、約６０ｍＴから約７０ｍＴまで、約７０ｍＴから約８０ｍＴまで、約８０ｍＴから約９０ｍＴまで、約９０ｍＴから約１００ｍＴまで、約１００ｍＴから約１１０ｍＴまで、約１１０ｍＴから約１２０ｍＴまで、約１２０ｍＴから約１３０ｍＴまで、約１３０ｍＴから約１４０ｍＴまで、約１４０ｍＴから約１５０ｍＴまで、約１５０ｍＴから約１６０ｍＴまで、約１６０ｍＴから約１７０ｍＴまで、約１７０ｍＴから約１８０ｍＴまで、約１８０ｍＴから約１９０ｍＴまでおよび約１９０ｍＴから約２００ｍＴまででもあり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石でアクセス可能な磁場の範囲は、磁場循環磁石が静磁場を低減または増大させるように設計されると仮定すると、約０．５ｍＴから約１Ｔまで、約５ｍＴから約９００ｍＴまで、約１０ｍＴから約８００ｍＴまで、約２０ｍＴから約７００ｍＴまで、約３０ｍＴから約６００ｍＴまで、約３５ｍＴから約５００ｍＴまで、約４０ｍＴから約４００ｍＴまで、約４５ｍＴから約３００ｍＴまで、約５０ｍＴから約２００ｍＴまで、約５０ｍＴから約１００ｍＴまで、約４０ｍＴから約２００ｍＴまで、約４０ｍＴから約１００ｍＴまで、約３０ｍＴから約２００ｍＴまで、約３０ｍＴから約１００ｍＴまで、約２０ｍＴから約２００ｍＴまで、約２０ｍＴから約１００ｍＴまで、約１０ｍＴから約２００ｍＴまでおよび約１０ｍＴから約１００ｍＴまでであり得る。

【0073】

さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は一様な磁場を生成しない。磁場循環磁石がオンにされている間、画像符号化は行われない。磁場循環磁石は、断熱条件を満たすのに十分なほどゆっくりと外場をシフトさせる。いくつかの実施形態によれば、磁気共鳴システムは、スピンロッキング磁場の印加および挿入物または周辺装置の収納の両方によって、磁石により提供される低い静的外部磁場に磁場循環を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態によれば、磁気共鳴システムは、スピンロッキング磁場の印加または挿入物もしくは周辺装置の収納の一方によって、磁石により提供される低い静的外部磁場に磁場循環を提供するように構成され得る。

【0074】

さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、卵形状リング、または磁石に開口部を有する任意の他の好適な形状もしくは形態であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は磁石のセットを含むことが可能であり、これらの磁石は、リングの形態、または周りを囲む任意の他の好適な形状もしくは形態で配列される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は磁石に近接して、例えば磁石の前、後ろ、または中央に配置される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は磁石と同心である。磁場循環磁石は患者の周りに配置されてもよい。

【0075】

磁場循環が可能なＭＲＩスキャナの可能な応用には、例えば、マルチモーダル撮像が含まれる。従来のＭＲＩスキャナは、利用可能なコントラストの種類の数が少ない。一般に、コントラストの種類はＴ１、Ｔ２、Ｔ１ｒｈｏ（特別な状況下で）、および拡散を含む。磁場循環ＭＲＩスキャナは、Ｔ１およびＴ１ｒｈｏコントラストのある範囲が利用可能となる。ある磁場でコントラストが見えない場合、ユーザは、磁場を変化させて再試行してもよい。この技術の別の応用は、例えば、ユーザがある形態のコントラスト分散画像を収集することが可能なことである。コントラスト分散画像は、相異なる緩和符号化磁場で繰り返して収集された画像であり得る。組織は、そのコントラストが磁場の関数としてどのように変動するかによって特徴づけられ得る。そして、分析された画像は、各ボクセルの値が磁場強度の関数としての振幅変動の当てはめから抽出されたものであるような画像であり得る。この当てはめの値は、そのピクセル内の水の回転相関時間に概ね対応し得る。一連の画像が、緩和符号化のために使用される磁場強度ごとに１つずつ、非線型再構成を用いて生成される。これらの画像の各ピクセルの値は、緩和の常磁性増強を記述するために使用されるモデルと同様に、外部磁場の関数として緩和を記述する単純なモデルを用いてフィッティングされる。これは、画像内の各ピクセルが２つの交換する水のプールを有すると仮定されるモデルを使用することによって行うことが可能である。一方のプールはゆっくりと緩和する自由水であり、他方は急速に緩和する結合水である。これら２つのプールは特徴的な交換速度で混合する。この単純なモデルを用いて緩和を記述するパラメータ、すなわち自由水および結合水の回転相関時間ならびにそれらの間の交換速度は、モデルにデータをフィッティングすることによって見出される。

【数2】

【0076】

図７は、さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システム（例えば、システム４００、５００、または６００）を動作させる例示的な方法Ｓ１００のフローチャートである。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムは、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムである。図７に示すように、方法Ｓ１００は、ステップＳ１１０で、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、組織標本は、検査対象者の任意の解剖学的部分であり得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石は並列構成で複数の円筒形永久磁石を含み得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石はその中心にボアを含む。さまざまな実施形態によれば、ボアは１インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、ボアは、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、所与の視野は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの長さを有し得る。

【0077】

図７に示すように、方法Ｓ１００は、ステップＳ１２０で、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することを含む。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場は１０ｍＴから１Ｔまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場は２０ｍＴから１００ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場は３５ｍＴから７５ｍＴまでわたり得る。

【0078】

ステップＳ１３０で、方法Ｓ１００は、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、無線周波数コイルは低い磁場強度でのスピンロッキングのために使用される。

【0079】

ステップＳ１４０で、方法Ｓ１００は、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することを含む。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１μＴから１ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１００μＴから９００μＴまでわたり得る。

【0080】

ステップＳ１５０で、方法Ｓ１００は、磁場循環磁石を用意することを任意選択で含む。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は低い静的外部磁場に近接して配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は静磁場磁石に近接して、例えば、静磁場磁石の前、後ろ、または中央に配置されることが可能であり、静磁場磁石と同心である。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は磁石の中心に開口部を含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングであり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は複数の磁石を含むことが可能であり、これら複数の磁石は、リング構成、またはこれら複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は０．５ｍＴ乃至１Ｔの磁場強度を有する。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は５ｍＴ乃至１９５ｍＴの磁場強度を有する。

【0081】

ステップＳ１６０で、方法Ｓ１００は、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させることを任意選択で含む。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場を変化させることは、低い静的外部磁場の増大、減少、または方向の変化のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0082】

ステップＳ１７０で、方法Ｓ１００は、磁気共鳴システムから画像を収集することを含む。さまざまな実施形態によれば、所望のコントラストを符号化するために、無線周波数コイルおよび磁場循環磁石は画像取得の開始前に切り替えられる。

【0083】

図８は、さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システム（例えば、システム４００、５００、または６００）を動作させる例示的な方法Ｓ２００のフローチャートである。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムは、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムである。図８に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２１０で、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、組織標本は、検査されている人の任意の解剖学的部分であり得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石は並列構成で複数の円筒形永久磁石を含み得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石はその中心にボアを含む。さまざまな実施形態によれば、ボアは１インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、ボアは、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、所与の視野は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの長さを有し得る。

【0084】

図８に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２２０で、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することを含む。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場は１０ｍＴから１Ｔまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場は２０ｍＴから１００ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場は３５ｍＴから７５ｍＴまでわたり得る。

【0085】

ステップＳ２３０で、方法Ｓ２００は、磁場循環磁石を用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は低い静的外部磁場に近接して配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は静磁場磁石に近接して、例えば、静磁場磁石の前、後ろ、または中央に配置されることが可能であり、静磁場磁石と同心である。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は磁石の中心に開口部を含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングであり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は複数の磁石を含むことが可能であり、これら複数の磁石は、リング構成、またはこれら複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は０．５ｍＴから１Ｔの磁場強度を有する。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は５ｍＴから１９５ｍＴの磁場強度を有する。

【0086】

ステップＳ２４０で、方法Ｓ２００は、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させることを含む。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場を変化させることは、低い静的外部磁場の増大、減少、または方向の変化のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0087】

ステップＳ２５０で、方法Ｓ２００は、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することを任意選択で含む。さまざまな実施形態によれば、無線周波数コイルは低い磁場強度でのスピンロッキングのために使用される。

【0088】

ステップＳ２６０で、方法Ｓ２００は、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することを任意選択で含む。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１μＴから１ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１００μＴから９００μＴまでわたり得る。

【0089】

ステップＳ２７０で、方法Ｓ２００は、磁気共鳴システムから画像を収集することを含む。

【0090】

図９は、さまざまな実施形態による、磁場循環磁気共鳴システム（例えば、システム４００、５００、または６００）を動作させる例示的な方法Ｓ３００のフローチャートである。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴システムは、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備える片面式磁気共鳴撮像システムである。図９に示すように、方法Ｓ３００は、ステップＳ３１０で、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、組織標本は、検査されている人の任意の解剖学的部分であり得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石は並列構成で複数の円筒形永久磁石を含み得る。さまざまな実施形態によれば、静磁場磁石はその中心にボアを含む。さまざまな実施形態によれば、ボアは１インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、ボアは、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、所与の視野は球形または円筒形の視野であり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり得る。さまざまな実施形態によれば、球形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの直径を有し得る。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである。さまざまな実施形態によれば、円筒形の視野は、１インチ乃至４インチ、４インチ乃至８インチ、および１０インチ乃至２０インチの長さを有し得る。

【0091】

図９に示すように、方法Ｓ３００は、ステップＳ３２０で、所与の視野に低い静的外部磁場を印加することを含む。さまざまな実施形態によれば、低い静的磁場は１０ｍＴから１Ｔまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、低い静的磁場は２０ｍＴから１００ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、低い静的磁場は３５ｍＴから７５ｍＴまでわたり得る。

【0092】

ステップＳ３３０で、方法Ｓ３００は、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、無線周波数コイルは低い磁場強度でのスピンロッキングのために使用される。

【0093】

ステップＳ３４０で、方法Ｓ２００は、磁場循環磁石を用意することを含む。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は低い静的外部磁場に近接して配置され得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は静磁場磁石に近接して、例えば、静磁場磁石の前、後ろ、または中央に配置されることが可能であり、静磁場磁石と同心である。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石であり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は磁石の中心に開口部を含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングであり得る。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は複数の磁石を含むことが可能であり、これら複数の磁石は、リング構成、またはこれら複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は０．５ｍＴ乃至１Ｔの磁場強度を有する。さまざまな実施形態によれば、磁場循環磁石は５ｍＴ乃至１９５ｍＴの磁場強度を有する。

【0094】

ステップＳ３５０で、方法Ｓ３００は、所与の視野内で低い静的外部磁場を変化させることを含む。さまざまな実施形態によれば、低い静的外部磁場を変化させることは、低い静的外部磁場の増大、減少、または方向の変化のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0095】

ステップＳ３６０で、方法Ｓ３００は、低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することを任意選択で含む。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１μＴから１ｍＴまでわたり得る。さまざまな実施形態によれば、循環無線周波数磁場は１００μＴから９００μＴまでわたり得る。

【0096】

ステップＳ３７０で、方法Ｓ３００は、磁気共鳴システムから画像を収集することを含む。

【0097】

実施形態の列挙
１．所与の視野に低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、前記低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成された無線周波数コイルと、を備える磁気共鳴システム。

【0098】

２．前記静磁場磁石が、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える、実施形態１のシステム。

【0099】

３．前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、実施形態１～２のうちのいずれかのシステム。

【0100】

４．前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである、実施形態１～３のうちのいずれかのシステム。

【0101】

５．前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である磁場循環磁石をさらに備える、実施形態１～４のうちのいずれかのシステム。

【0102】

６．前記低い静的外部磁場に近接して配置される磁場循環磁石をさらに備える、実施形態１～４のうちのいずれかのシステム。

【0103】

７．前記磁場循環磁石が、前記所与の視野内で前記低い静的外部磁場を変化させるように構成される、実施形態５～６のうちのいずれかのシステム。

【0104】

８．前記磁場循環磁石が、前記無線周波数コイルが使用されていないときに前記低い静的外部磁場を変化させるように構成される、実施形態７のうちのいずれかのシステム。

【0105】

９．前記磁場循環磁石が、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または前記低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石である、実施形態５～８のうちのいずれかのシステム。

【0106】

１０．前記磁場循環磁石が前記磁石の中心に開口部を含む、実施形態５～９のうちのいずれかのシステム。

【0107】

１１．前記磁場循環磁石が、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングである、実施形態５～１０のうちのいずれかのシステム。

【0108】

１２．前記磁場循環磁石が複数の磁石を備え、該複数の磁石は、リング構成、または該複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される、実施形態５～１１のうちのいずれかのシステム。

【0109】

１３．前記低い静磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態１～１２のうちのいずれかのシステム。

【0110】

１４．前記低い静磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、実施形態１～１３のうちのいずれかのシステム。

【0111】

１５．前記低い静磁場が３５ｍＴから７５ｍＴまでにわたる、実施形態１～１４のうちのいずれかのシステム。

【0112】

１６．前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、実施形態１～１５のうちのいずれかのシステム。

【0113】

１７．前記循環無線周波数磁場が１００μＴから９００μＴまでにわたる、実施形態１～１６のうちのいずれかのシステム。

【0114】

１８．前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、実施形態１～１７のうちのいずれかのシステム。

【0115】

１９．前記磁場循環磁石の磁場強度が５ｍＴ乃至１９５ｍＴである、実施形態１～１８のうちのいずれかのシステム。

【0116】

２０．前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備えた片面式磁気共鳴撮像システムである、実施形態１～１９のうちのいずれかのシステム。

【0117】

２１．所与の視野に低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である磁場循環磁石と、を備える磁気共鳴システム。

【0118】

２２．前記磁場循環磁石が前記低い静的外部磁場に近接して配置される、実施形態２１のシステム。

【0119】

２３．前記静磁場磁石が、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える、実施形態２１～２２のうちのいずれかのシステム。

【0120】

２４．前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、実施形態２１～２３のうちのいずれかのシステム。

【0121】

２５．前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである、実施形態２１～２４のうちのいずれかのシステム。

【0122】

２６．前記磁場循環磁石が、前記所与の視野内で前記低い静磁場を変化させるように構成される、実施形態２１～２５のうちのいずれかのシステム。

【0123】

２７．前記低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成された無線周波数コイルをさらに備える、実施形態２１～２６のうちのいずれかのシステム。

【0124】

２８．前記磁場循環磁石が、前記無線周波数コイルが使用されていないときに前記低い静的外部磁場を変化させるように構成される、実施形態２６～２７のうちのいずれかのシステム。

【0125】

２９．前記磁場循環磁石が、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または前記低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石である、実施形態２１～２８のうちのいずれかのシステム。

【0126】

３０．前記磁場循環磁石が前記磁石の中心に開口部を含む、実施形態２１～２９のうちのいずれかのシステム。

【0127】

３１．前記磁場循環磁石が、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングである、実施形態２１～３０のうちのいずれかのシステム。

【0128】

３２．前記磁場循環磁石が複数の磁石を備え、該複数の磁石は、リング構成、または該複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される、実施形態２１～３１のうちのいずれかのシステム。

【0129】

３３．前記低い静磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態２１～３２のうちのいずれかのシステム。

【0130】

３４．前記低い静磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、実施形態２１～３３のうちのいずれかのシステム。

【0131】

３５．前記低い静磁場が３５ｍＴから７５ｍＴまでにわたる、実施形態２１～３４のうちのいずれかのシステム。

【0132】

３６．前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、実施形態２１～３５のうちのいずれかのシステム。

【0133】

３７．前記循環無線周波数磁場が１００μＴから９００μＴまでにわたる、実施形態２１～３６のうちのいずれかのシステム。

【0134】

３８．前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、実施形態２１～３７のうちのいずれかのシステム。

【0135】

３９．前記磁場循環磁石の磁場強度が５ｍＴ乃至１９５ｍＴである、実施形態２１～３８のうちのいずれかのシステム。

【0136】

４０．前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備えた片面式磁気共鳴撮像システムである、実施形態２１～３９のうちのいずれかのシステム。

【0137】

４１．所与の視野に低い静的外部磁場を提供するように構成された静磁場磁石と、無線周波数コイルと、磁場循環磁石と、を備える磁気共鳴システム。

【0138】

４２．前記静磁場磁石が、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える、実施形態４１のシステム。

【0139】

４３．前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、実施形態４１～４２のうちのいずれかのシステム。

【0140】

４４．前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである、実施形態４１～４３のうちのいずれかのシステム。

【0141】

４５．前記無線周波数コイルが前記低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加するように構成される、実施形態４１～４４のうちのいずれかのシステム。

【0142】

４６．前記磁場循環磁石が、前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である、実施形態４１～４５のうちのいずれかのシステム。

【0143】

４７．前記磁場循環磁石が前記低い静的外部磁場に近接して配置される、実施形態４１～４６のうちのいずれかのシステム。

【0144】

４８．前記磁場循環磁石が、前記所与の視野内で前記低い静的外部磁場を変化させるように構成される、実施形態４１～４７のうちのいずれかのシステム。

【0145】

４９．前記磁場循環磁石が、前記無線周波数コイルが使用されていないときに前記低い静的外部磁場を変化させるように構成される、実施形態４８のシステム。

【0146】

５０．前記磁場循環磁石が、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または前記低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石である、実施形態４１～４９のうちのいずれかのシステム。

【0147】

５１．前記磁場循環磁石が前記磁石の中心に開口部を含む、実施形態４１～５０のうちのいずれかのシステム。

【0148】

５２．前記磁場循環磁石が、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングである、実施形態４１～５１のうちのいずれかのシステム。

【0149】

５３．前記磁場循環磁石が複数の磁石を備え、該複数の磁石は、リング構成、または該複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される、実施形態４１～５２のうちのいずれかのシステム。

【0150】

５４．前記低い静磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態４１～５３のうちのいずれかのシステム。

【0151】

５５．前記低い静磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、実施形態４１～５４のうちのいずれかのシステム。

【0152】

５６．前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、実施形態４１～５５のうちのいずれかのシステム。

【0153】

５７．前記循環無線周波数磁場が１００μＴから９００μＴまでにわたる、実施形態４１～５６のうちのいずれかのシステム。

【0154】

５８．前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、実施形態４１～５７のうちのいずれかのシステム。

【0155】

５９．前記磁場循環磁石の磁場強度が５ｍＴ乃至１９５ｍＴである、実施形態４１～５８のうちのいずれかのシステム。

【0156】

６０．前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備えた片面式磁気共鳴撮像システムである、実施形態４１～５９のうちのいずれかのシステム。

【0157】

６１．磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法であって、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することと、前記所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することと、前記低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することと、前記システムから画像を収集することと、を含む、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法。

【0158】

６２．磁場循環磁石を用意することと、前記所与の視野内で前記低い静的外部磁場を変化させることと、をさらに含む、実施形態６１の方法。

【0159】

６３．前記低い静的外部磁場を変化させることが、前記低い静的外部磁場の増大、減少、または方向の変化のうちの少なくとも１つを含む、実施形態６１～６２のうちのいずれかの方法。

【0160】

６４．前記静磁場磁石が、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える、実施形態６１～６３のうちのいずれかの方法。

【0161】

６５．前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、実施形態６１～６４のうちのいずれかの方法。

【0162】

６６．前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである、実施形態６１～６５のうちのいずれかの方法。

【0163】

６７．前記磁場循環磁石が前記低い静的外部磁場に近接して配置される、実施形態６１～６６のうちのいずれかの方法。

【0164】

６８．前記磁場循環磁石が、前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である、実施形態６１～６７のうちのいずれかの方法。

【0165】

６９．前記磁場循環磁石が、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または前記低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石である、実施形態６１～６８のうちのいずれかの方法。

【0166】

７０．前記磁場循環磁石が前記磁石の中心に開口部を含む、実施形態６１～６９のうちのいずれかの方法。

【0167】

７１．前記磁場循環磁石が、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングである、実施形態６１～７０のうちのいずれかの方法。

【0168】

７２．前記磁場循環磁石が複数の磁石を備え、該複数の磁石は、リング構成、または該複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される、実施形態６１～７１のうちのいずれかの方法。

【0169】

７３．前記低い静磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態６１～７２のうちのいずれかの方法。

【0170】

７４．前記低い静磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、実施形態６１～７３のうちのいずれかの方法。

【0171】

７５．前記低い静磁場が３５ｍＴから７５ｍＴまでにわたる、実施形態６１～７４のうちのいずれかの方法。

【0172】

７６．前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、実施形態６１～７５のうちのいずれかの方法。

【0173】

７７．前記循環無線周波数磁場が１００μＴから９００μＴまでにわたる、実施形態６１～７６のうちのいずれかの方法。

【0174】

７８．前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、実施形態６１～７７のうちのいずれかの方法。

【0175】

７９．前記磁場循環磁石の磁場強度が５ｍＴ乃至１９５ｍＴを有である、実施形態６１～７８のうちのいずれかの方法。

【0176】

８０．前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備えた片面式磁気共鳴撮像システムである、実施形態６１～７９のうちのいずれかの方法。

【0177】

８１．磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法であって、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することと、前記所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、磁場循環磁石を用意することと、前記所与の視野内で前記低い静的外部磁場を変化させることと、前記システムから画像を収集することと、を含む、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法。

【0178】

８２．前記低い静的外部磁場を変化させることが、前記低い静的外部磁場の増大、減少、または方向の変化のうちの少なくとも１つを含む、実施形態８１の方法。

【0179】

８３．循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することと、前記低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することと、をさらに含む、実施形態８１～８２のうちのいずれかの方法。

【0180】

８４．前記磁場循環磁石が前記低い静的外部磁場に近接して配置される、実施形態８１～８３のうちのいずれかの方法。

【0181】

８５．前記磁場循環磁石が、前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である、実施形態８１～８４のうちのいずれかの方法。

【0182】

８６．前記静磁場磁石が、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える、実施形態８１～８５のうちのいずれかの方法。

【0183】

８７．前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、実施形態８１～８６のうちのいずれかの方法。

【0184】

８８．前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである、実施形態８１～８７のうちのいずれかの方法。

【0185】

８９．前記磁場循環磁石が、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または前記低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石である、実施形態８１～８８のうちのいずれかの方法。

【0186】

９０．前記磁場循環磁石が前記磁石の中心に開口部を含む、実施形態８１～８９のうちのいずれかの方法。

【0187】

９１．前記磁場循環磁石が、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングである、実施形態８１～９０のうちのいずれかの方法。

【0188】

９２．前記磁場循環磁石が複数の磁石を備え、該複数の磁石は、リング構成、または該複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される、実施形態８１～９１のうちのいずれかの方法。

【0189】

９３．前記低い静磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態８１～９２のうちのいずれかの方法。

【0190】

９４．前記低い静磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、実施形態８１～９３のうちのいずれかの方法。

【0191】

９５．前記低い静磁場が３５ｍＴから７５ｍＴまでにわたる、実施形態８１～９４のうちのいずれかの方法。

【0192】

９６．前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、実施形態８１～９５のうちのいずれかの方法。

【0193】

９７．前記循環無線周波数磁場が１００μＴから９００μＴまでにわたる、実施形態８１～９６のうちのいずれかの方法。

【0194】

９８．前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、実施形態８１～９７のうちのいずれかの方法。

【0195】

９９．前記磁場循環磁石の磁場強度が５ｍＴ乃至１９５ｍＴである、実施形態８１～９８のうちのいずれかの方法。

【0196】

１００．前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備えた片面式磁気共鳴撮像システムである、実施形態８１～９９のうちのいずれかの方法。

【0197】

１０１．磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法であって、所与の視野内の組織標本を撮像するように構成された静磁場磁石を用意することと、前記所与の視野に低い静的外部磁場を印加することと、循環無線周波数磁場を生成するように構成された無線周波数コイルを用意することと、磁場循環磁石を用意することと、前記所与の視野内で前記低い静的外部磁場を変化させることと、前記システムから画像を収集することと、を含む、磁場循環磁気共鳴システムを動作させる方法。

【0198】

１０２．前記低い静的外部磁場を変化させることが、前記低い静的外部磁場の増大、減少、または方向の変化のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１０１の方法。

【0199】

１０３．前記低い静的外部磁場にパルス状循環無線周波数磁場を印加することをさらに含む、実施形態１０１～１０２のうちのいずれかの方法。

【0200】

１０４．前記静磁場磁石が、並列構成で複数の円筒形永久磁石を備える、実施形態１０１～１０３のうちのいずれかの方法。

【0201】

１０５．前記静磁場磁石がその中心にボアを備え、該ボアの直径が１インチ乃至２０インチである、実施形態１０１～１０４のうちのいずれかの方法。

【0202】

１０６．前記所与の視野が球形または円筒形の視野であり、前記球形の視野は直径が２インチ乃至２０インチであり、または前記円筒形の視野は長さがおよそ２インチ乃至２０インチである、実施形態１０１～１０５のうちのいずれかの方法。

【0203】

１０７．前記磁場循環磁石が前記低い静的外部磁場に近接して配置される、実施形態１０１～１０６のうちのいずれかの方法。

【0204】

１０８．前記磁場循環磁石が、前記静磁場磁石に近接して配置され前記静磁場磁石と同心である、実施形態１０１～１０７のうちのいずれかの方法。

【0205】

１０９．前記磁場循環磁石が、電磁石、主磁石に対して相対的に移動するように構成された永久磁石、または前記低い静的外部磁場を調節および成形する強磁性もしくは磁化可能材料を含む永久磁石である、実施形態１０１～１０８のうちのいずれかの方法。

【0206】

１１０．前記磁場循環磁石が前記磁石の中心に開口部を含む、実施形態１０１～１０９のうちのいずれかの方法。

【0207】

１１１．前記磁場循環磁石が、ドーナツ形状リング、円筒形状リング、または卵形状リングである、実施形態１０１～１１０のうちのいずれかの方法。

【0208】

１１２．前記磁場循環磁石が複数の磁石を備え、該複数の磁石は、リング構成、または該複数の磁石が周囲に形成された任意の他の好適な形状もしくは構成で配列される、実施形態１０１～１１１のうちのいずれかの方法。

【0209】

１１３．前記低い静磁場が１０ｍＴから１Ｔまでにわたる、実施形態１０１～１１２のうちのいずれかの方法。

【0210】

１１４．前記低い静磁場が２０ｍＴから１００ｍＴまでにわたる、実施形態１０１～１１３のうちのいずれかの方法。

【0211】

１１５．前記低い静磁場が３５ｍＴから７５ｍＴまでにわたる、実施形態１０１～１１４のうちのいずれかの方法。

【0212】

１１６．前記循環無線周波数磁場が１μＴから１ｍＴまでにわたる、実施形態１０１～１１５のうちのいずれかの方法。

【0213】

１１７．前記循環無線周波数磁場が１００μＴから９００μＴまでにわたる、実施形態１０１～１１６のうちのいずれかの方法。

【0214】

１１８．前記磁場循環磁石の磁場強度が０．５ｍＴ乃至１Ｔである、実施形態１０１～１１７のうちのいずれかの方法。

【0215】

１１９．前記磁場循環磁石の磁場強度が５ｍＴ乃至１９５ｍＴである、実施形態１０１～１１８のうちのいずれかの方法。

【0216】

１２０．前記磁気共鳴システムが、磁気共鳴撮像スキャナまたは磁気共鳴撮像スペクトロメータを備えた片面式磁気共鳴撮像システムである、実施形態１０１～１１９のうちのいずれかの方法。

【0217】

本明細書は多くの具体的な実装形態の詳細を含むが、これらは任意の実施形態または特許請求の範囲となり得る対象の範囲に対する限定と解釈されるべきではなく、特定の実施形態の特定の実装に固有の特徴の記述と解釈されるべきである。個別の実装形態の文脈で本明細書に記載されるいくつかの特徴は、単一の実装形態において組み合わせて実装されることも可能である。逆に、単一の実装形態の文脈で記載されるさまざまな特徴は、個別に複数の実装形態で、または、任意の好適な部分的組合せにおいて実装されることも可能である。さらに、諸特徴はいくつかの組合せにおいて作用するものとして上記に記載され、そのようなものとして最初に特許請求の範囲に記載されているかもしれないが、特許請求の範囲の組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってその組合せから削除されることが可能であり、特許請求の範囲の組合せは部分的組合せを、または部分的組合せの変形を対象としてもよい。

【0218】

同様に、動作は特定の順序で図面に図示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が図示された特定の順序もしくは逐次的順序で実行されること、または図示された動作のすべてが実行されることを要求していると理解されるべきではない。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。さらに、上記の実装形態におけるさまざまなシステム構成要素の分離は、すべての実装形態におけるそのような分離を要求していると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品に統合されること、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化されることが可能であると理解されるべきである。

【0219】

「または」への言及は、「または」を用いて記載される任意の用語が、記載された用語の単一、複数、およびすべてのもののいずれをも示し得るように包括的と解釈され得る。「第１」、「第２」、「第３」などのラベルは、順序を示すことを必ずしも意味せず、同様または類似の項目または要素間を単に区別するために一般的に使用される。

【0220】

本開示に記載される実装形態へのさまざまな変更は当業者には直ちに明らかであろうし、本明細書に規定される一般的原理は本開示の精神または範囲から逸脱することなく他の実装形態にも適用可能であろう。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、すなわち本明細書に開示される原理および新規な特徴と整合する最も広い範囲が与えられるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図4】