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発明の名称 磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−167651(P2007−167651A)
公開日 平成19年7月5日(2007.7.5)
出願番号 特願2006−341007(P2006−341007)
出願日 平成18年12月19日(2006.12.19)
代理人 【識別番号】100075166
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
発明者 シュテファン テーゼン
要約 課題
信頼性をもってかつ装置パラメータおよび周辺の解剖学的構造に関係なく横緩和時間T2*を決定可能にする。

解決手段
磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*を決定のために、測定ボリューム内のT2*緩和を検出し、測定ボリューム内の磁化の時間的経過から緩和時間を決定し、測定ボリューム内の局所的磁場を求め、補正された横緩和時間が生じるように局所的磁場に依存して緩和時間を補正し、局所的磁場が、互いに異なる間隔(ΔTE)を持つ複数の予め定められたエコー時間(TE)における磁化の位相経過を検出するステップと、磁化の位相経過から局所的磁場を決定するステップとにより求められる磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法において、エコー時間の間の間隔(ΔTE)は、測定ボリューム内の少なくとも一個所に、局所的磁場が位相急変なしに決定可能であるように合わせられる。
特許請求の範囲
【請求項1】
磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*を決定のために、
測定ボリューム内のT2*緩和を検出し、
測定ボリューム内の磁化の時間的経過から緩和時間を決定し、
測定ボリューム内の局所的磁場を求め、
補正された横緩和時間が生じるように局所的磁場に依存して緩和時間を補正し、
局所的磁場が、互いに異なる間隔(ΔTE)を持つ複数の予め定められたエコー時間(TE)における磁化の位相経過を検出するステップと、磁化の位相経過から局所的磁場を決定するステップとにより求められる
磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法において、
エコー時間の間の間隔(ΔTE)は、測定ボリューム内の少なくとも一個所に、局所的磁場が位相急変なしに決定可能であるように合わせられる
ことを特徴とする磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法。
【請求項2】
局所的磁場は、磁場均一性の電気的微調整のための測定により求められることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項3】
設定された共鳴周波数と実際の共鳴周波数との周波数偏差が、位置に依存して、
Δv=Δφ/(2π・ΔTE)
なる関係式に基づいて決定され(ただし、Δvは周波数偏差であり、Δφは位相角の変化であり、ΔTEはエコー時間の間の時間間隔である)、
周波数偏差Δvから実際の局所的磁場が決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項4】
横緩和時間T2*が、局所的磁場に依存して、
(1/観察されたT2*)≒(1/補正されたT2*)+γπΔB0
にしたがって補正されることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項5】
測定ボリューム内の磁化が一定の繰り返し速度で検出されることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項6】
局所的磁場の決定のためにモデル関数が測定値にフィッティングさせられることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項7】
エコー時間の間の間隔(ΔTE)は、測定ボリューム内の少なくとも一個所において、非常に小さく選ばれるか、または同相条件が生じるように選ばれることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項8】
測定ボリュームに隣接する領域が基準として使用されることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項9】
血液試料の横緩和時間が基準として決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項10】
測定値が予め定められた大きさのボリュームエレメント(ボクセル)にわたって平滑されることを特徴とする請求項1記載の方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*を決定のために、測定ボリューム内のT2*緩和を検出し、測定ボリューム内の磁化の時間的経過から緩和時間を決定し、測定ボリューム内の局所的磁場を求め、補正された横緩和時間が生じるように局所的磁場に依存して緩和時間を補正し、局所的磁場が、互いに異なる間隔を持つ複数の予め定められたエコー時間における磁化の位相経過を検出するステップと、磁化の位相経過から局所的磁場を決定するステップとにより求められる磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の方法は知られている(例えば、特許文献1参照)。磁気共鳴測定(MR)における横緩和時間T2*の決定は例えばサラセミアの診断に適している。サラセミアはヘモグロビン生成における遺伝に起因する異常である。治療されないと、患者は、場合によっては心筋層における鉄分濃度上昇を伴う貧血症に苦しむ。鉄−キレート治療による病気治療が可能である。高すぎる鉄分濃度(未治療)の場合、心臓停止の危険が存在する。少なすぎる濃度の場合、腎臓不全およびその他の副作用を招くことがある過剰治療の危険が存在する。
【0003】
一連の研究が証明しているように、成功した治療については、とりわけ心筋層における鉄分濃度に関する情報が重要である。磁気共鳴測定に関して、鉄分濃度の変化はT2*時間を短縮させる。鉄分濃度に関する正確な定量的な情報は現在では不可能であるように思われる。しかし、病院ではT2*時間に基づく患者の状態の分類は可能であるように思われる。したがって、文献には、磁気共鳴測定による心筋層におけるT2*時間の決定が、診断を行ないかつ治療をともなうモダリティとして宣伝されている。
【0004】
従来では次の試みによって問題が解決された。すなわち、T2*感応シーケンス(FID=free induction decay、自由誘導減衰)により、心筋層の信号が種々のエコー時間で取得される。フィッティングした指数関数によりT2*の値を決定することができる。文献にはシングルショットEPIシーケンスが記載されている(EPI=echo planar imaging)。一定の繰り返し時間により、異なるエコー時間を有するデータが取得される。流れアーチファクトおよびモーションアーチファクトを最小にするために、データはその都度、心拡張期の終端において取得される。唯一の息止め相におけるデータ取得が好ましい。大きさ画像が手動にて運動補正が行なわれる。心筋層における領域、典型的には中隔が選択される。大きさデータから、各エコー時間について、平均値が算定され、指数関数によるフィッティング(Fit)が実行される。減衰定数がT2*の値として観察される。
【0005】
文献および学術団体においては、特定のT2*の値の信頼性に関する意見の相違が存在する。
【0006】
T2*の正確な決定は非常に問題が多いと思われている。なぜならば、局所的な鉄分濃度のほかの多くの他の作用がこの値に対する影響を持つからである(例えば、磁場均一性)。特に、例えば肺および一般的に周囲の解剖学的構造の感受性によって、心筋層における局所的な鉄分濃度によってひき起こされたのではない局所的なB0磁場依存性が生じる。この作用は、磁場不均一の微調整(シミング)によっても完全には相殺できない。しかしながら、特定のT2*時間がこの作用に基づいて著しく変化し、それによって臨床上重要な値(心筋層のT2*)が損ねられる。
【0007】
先に挙げた特許文献1から次のステップを有するMRデータにおける横緩和時間T2*の決定方法が知られている。すなわち、測定ボリューム内のT2*緩和の検出、測定ボリューム内の磁化の時間的経過からの緩和時間の決定、測定ボリューム内の局所的磁場の検出、局所的磁場に依存した緩和時間補正による補正された横緩和時間の発生である。更に局所的磁場は、次のステップ、すなわち、互いに異なる間隔(ΔTE)を持つ複数の予め定められたエコー時間(TE)における磁化の位相経過を検出するステップと、磁化の位相経過から局所的磁場を決定ステップとにより検出される。
【0008】
磁気共鳴画像化法における横緩和時間に対する可逆の寄与分の測定方法において、横緩和時間を局所的磁場に依存して、
(1/観察されたT2*)≒(1/補正されたT2*)+γπΔB0
なる式にしたがって補正することは知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
T2にて重み付けられた磁気共鳴画像を非常に高速で作成することのできるグラジエントエコーによる磁気共鳴画像化方法は知られている(例えば、特許文献3参照)。
【特許文献1】米国特許第5565777号明細書
【特許文献2】米国特許第5860921号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第1136836号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の課題は、信頼性をもってかつ装置パラメータおよび周辺の解剖学的構造に関係なくT2*時間を決定することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この課題は、本発明によれば、 磁気共鳴データにおける横緩和時間T2*を決定のために、測定ボリューム内のT2*緩和を検出し、測定ボリューム内の磁化の時間的経過から緩和時間を決定し、測定ボリューム内の局所的磁場を求め、補正された横緩和時間が生じるように局所的磁場に依存して緩和時間を補正し、局所的磁場が、互いに異なる間隔を持つ複数の予め定められたエコー時間における磁化の位相経過を検出するステップと、磁化の位相経過から局所的磁場を決定するステップとにより求められる磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法において、
エコー時間の間の間隔は、測定ボリューム内の少なくとも一個所に、局所的磁場が位相急変なしに決定可能であるように合わせられることによって解決される。
【0012】
本発明の有利な実施態様は次の通りである。
局所的磁場は、磁場均一性の電気的微調整ための測定により求められる(請求項2)。
設定された共鳴周波数と実際の共鳴周波数との周波数偏差が、位置に依存して、
Δv=Δφ/(2π・ΔTE)
なる関係式に基づいて決定され(ただし、Δvは周波数偏差であり、Δφは位相角の変化であり、ΔTEはエコー時間の間の時間間隔である)、周波数偏差Δvから実際の局所的磁場が決定される(請求項3)。
横緩和時間T2*が、局所的磁場に依存して、
(1/観察されたT2*)≒(1/補正されたT2*)+γπΔB0
にしたがって補正される(請求項4)。
測定ボリューム内の磁化が一定の繰り返し速度で検出される(請求項5)。
局所的磁場の決定のためにモデル関数が測定値にフィッティングさせられる(請求項6)。
エコー時間の間の間隔(ΔTE)は、測定ボリューム内の少なくとも一個所において、非常に小さく選ばれるか、または同相条件が生じるように選ばれる(請求項7)。
測定ボリュームに対して隣接する領域が基準として使用される(請求項8)。
基準として血液試料の横緩和時間が決定される(請求項9)。
測定値が予め定められた大きさのボリュームエレメント(ボクセル)にわたって平滑される(請求項10)。
【0013】
本発明は、実際に測定位置に存在する局所的磁場に依存してT2*値を補正するという試みに基づいている。この局所的磁場は、特別の測定により決定されるか、またはT2*決定のための測定データから得られる。
【0014】
本発明による磁気共鳴測定データにおける横緩和時間T2*の決定方法は次のステップ、すなわち、測定ボリューム内の時間的に変化する横磁化を検出するステップと、測定ボリューム内の磁化の時間的経過から横緩和時間を決定するステップと、測定ボリューム内の局所的磁場を求めるステップと、補正された横緩和時間が生じるように局所的磁場に依存して横緩和時間を補正するステップとを有する。局所的磁場は、互いに異なる間隔(ΔTE)を持つ複数の予め定められたエコー時間(TE)における磁化の位相経過を求めるステップと、磁化の位相経過から局所的磁場を決定するステップとにより求められる。更に、測定ボリュームに隣接する領域が基準として使用される。
【0015】
本発明による方法は、とりわけ、局所的磁場による作用の補正を可能にし、それによってロバストであり、すなわち解剖学的人体構造およびMRシステムに依存しない利点を有する。更に、本発明による方法は局所的磁場の決定にも適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下において有利な実施形態の説明から本発明の他の利点および特徴を明らかにする。
【0017】
一般的にT2*時間はグラジエントエコーシーケンスにより決定される。種々のエコー時間における減衰時間(FID)の観察によって、緩和時間T2*が推定される。
【0018】
実際には磁場が位置によって変化するので、核磁化の異なる歳差周波数が生じる。破壊的な干渉によって、誘導低下の短縮が観察される。局所的作用を包括的作用から区別するためには、測定されたT2*が補正されなければならない。これは、
(1/観察されたT2*)≒(1/補正されたT2*)+γπΔB0 (1)
なる関係式にしたがって行なわれる。ただし、ΔB0は測定位置における仮定された磁場からの偏差である。一般的に、B0作用の観察下でのT2*緩和の完全なモデル化も適用可能である。
【0019】
本発明においては局所的磁場がT2*決定のために取得された測定データの位相情報から求められる。この測定の際にグラジエントエコーが異なる時点TEで取得される。このようにして磁化の振幅(大きさ)に関する情報のほかに、更に磁化の位相に関する情報も得られる。
【0020】
異なるエコー時間での位相の時間的経過を、測定位置における局所的磁場(B0磁場)の定量的な決定に使用することができる。場合によっては、(少なくともとも一範囲において)エコー時間の十分に密な段階づけが必要である。使用された走査値のエコー時間差ΔTEから、
Δv=Δφ/(2π・ΔTE)
なる関係式にしたがって、設定された共鳴周波数と実際の共鳴周波数との偏差が(ピクセルごとに)決定される。ただし、Δφは位相角の変化であり、ΔTEはエコー時間の間の時間間隔である。周波数偏差と設定された共鳴周波数とから、実際の共鳴周波数を決定することができる。したがって、磁気回転比γを介して、局所的磁場の絶対値B0が決定可能である。
【0021】
本発明の代替の実施形態においては、T2*決定のための測定データから局所的磁場を決定するために別個の測定が行なわれる。特に、このために磁場均一性の電気的微調整のための測定が利用される。
【0022】
上述した両実施形態においては、局所的磁場の偏差に関する位置分解された情報が得られる。この知られた偏差により、測定されたT2*が、各ボクセルについて関係式(1)にしたがって補正される。
【0023】
したがって、サラセミア検査のような検査においては、心臓の一断層(心臓短軸断層)において一定の繰り返し速度でデータが異なるエコー時間で取得される。位相回転からボクセルまたは領域ごとにB0磁場マップが算定される。これは、モデル関数のフィッティングおよび平滑などによって適切に爾後処理されると好ましい。同時に大きさデータから、ボクセルまたは領域ごとにT2*マップが作成される。このマップは局所的B0磁場分布の知識により補正される。補正されたT2*値により診断がなされる。
【0024】
臨床検査においては、測定と基準との比較が行なわれる。このために心筋層における観察領域に直接的に隣接して心室における領域が観察される。これは基準として役立つ。T2*値の代わりに、心筋層のT2*値と基準領域のT2*値とから導き出された量(例えば商)が観察される。
【0025】
代替の実施形態では、血液試料が採用され、その鉄成分またはT2*が生体外で正確に検査され、それによって基準に関する正確なデータが利用できる。
【0026】
本発明による方法の較正のために、特にエコー時間差は、少なくとも一個所に、位相急変が観察されることなくB0磁場が決定可能であるように合わせられる。
【0027】
脂肪と水との異なる共鳴周波数からの作用を除去するために、エコー時間差ΔTEは、少なくとも一個所において、非常に小さく選ばれるか(a)、または脂肪も水プロトンもこの時間内に2πの整数倍だけ更に回転する(同相条件)ように選ばれる(b)。




 

 


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