JP5189203B2 - 磁気共鳴装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴装置を用いて化学物質を分離しながらその分子拡散の空間的な分布を計測する拡散スペクトロスコピックイメージング（Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ、ＳＩ）技術に関する。

磁気共鳴装置は、静磁場中に置かれた被検体に特定周波数の高周波磁場（ＲＦパルス）を照射して核磁気共鳴現象を誘起し、被検体の物理的化学的情報を取得（計測）する装置である。磁気共鳴装置による計測の中で、現在、広く普及している磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）は、生体組織によって異なる水素原子核密度や緩和時間の差などの物理パラメータを画像化するものである。また、物理パラメータで信号強度を変調して画像化するものもある。

また、磁気共鳴装置による計測には、水素原子の原子核密度だけでなく水素原子１Ｈやリン原子３１Ｐ、フッ素原子１９Ｆ、炭素原子１３Ｃ、酸素原子１７Ｏなどを含む分子種毎の濃度分布を測定するスペクトロスコピックイメージング（Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ、ＳＩ）と呼ばれるものがある。これは、分子の化学結合の違いによる磁気共鳴周波数の差異（ケミカルシフト）を元に、分子毎に核磁気共鳴信号を分離し、分子種毎の濃度や緩和時間などを画像化する手法である。ＳＩは、ケミカルシフトと空間情報という多次元情報を取得するために、多次元の計測空間を走査する必要があり、計測時間が長くなる。これを解決するものとして、振動傾斜磁場を使用して多次元計測空間を短時間で走査する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。また、振動傾斜磁場による走査では、傾斜磁場の最大値や最大スルーレイトなどに制限があるため、振動傾斜磁場の印加開始時間をずらした計測を繰り返してｋ空間を充填する、時間領域でのインターリーブと呼ばれる手法が提案されている（例えば、非特許文献２、３、特許文献１参照）。

近年、臨床的意義の高さから注目を集めている物理パラメータに、分子拡散の激しさを表す拡散係数がある。ＭＲＩで計測される拡散係数は、組織や細胞の性状を強く反映したもので、純粋な分子拡散の拡散係数とは異なるため、ＡＤＣ（Ａｐｐａｒｅｎｔ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、見かけ上の拡散係数）と呼ばれる。このＡＤＣの計測法として現在広く使用されているのは、Ｓｔｅｊｓｋａｌ−Ｔａｎｎｅｒのパルスシーケンスを基礎としたものである（例えば、非特許文献４参照）。この計測法では、高周波磁場による核スピンの励起の後、互いに補償する二つ以上の傾斜磁場を印加し、信号を取得する。ここで「互いに補償する」とは、分子が移動していなければ、核スピンの位相を回転させる影響を相殺するということである。典型的な例では、波形、印加時間および印加強度が等しい二つの傾斜磁場を、印加する符号を正負に変えたものが挙げられる。

分子拡散がある場合は、互いに補償する傾斜磁場を印加しても位相回転の影響を完全に相殺することはできず、傾斜磁場の印加時間、印加間隔および印加強度に応じた割合で信号強度が減衰する。これを利用して拡散の激しさで組織性状の信号強度を減衰させた拡散強調画像を得る手法を拡散強調イメージング（Ｄｉｆｆｕｉｓｏｎ Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ、ＤＷＩ）と呼ぶ。さらに、傾斜磁場の印加時間、印加間隔および印加強度を変化させ、複数回の計測を行い、得られる信号強度の減衰率からＡＤＣを求め、それを画像化し、ＡＤＣマップを得る。拡散強調イメージング、ＡＤＣの計測、ＡＤＣマップの取得を総称して拡散計測と呼ぶ。

拡散計測における課題の一つに、体動アーティファクトの抑制がある。測定対象の拍動や呼吸動による位置的な変位はサブｍｍから数ｍｍに達する場合があり、ＡＤＣに比較して分子の位置的な変位が非常に大きい。ただし、体動による位置の変位はコヒーレントな位相変位と捉えることができるため、１回の計測でＤＷＩが計測できれば、特に体動アーティファクトは生じない。しかしながら、位相エンコードや信号積算を行う場合には、体動によるコヒーレントな位相変位が体動アーティファクトを生じさせる。このような場合に体動アーティファクトを抑制する方法として、体動による位相変位を検出するナビゲーションデータを取得し、それを用いて計測結果を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

ＳＩと拡散計測とを組み合わせ、測定対象に含まれる代謝物などの化学物質を分離しながらその分子拡散の空間的な分布を計測する拡散ＳＩと呼ばれる計測がある。拡散ＳＩでは、前記体動アーティファクトがさらに大きく発生する。これは、水信号に比べて信号強度の低い代謝物を精度良く計測するために、信号加算を行うためである。また、水分子に比べてＡＤＣの低い代謝物のＡＤＣを計測するためには、拡散強調を大きく設定する必要があり、強力な拡散傾斜磁場が印加される。従って、体動アーティファクトは大きくなりがちである。特に、ＳＩで一般に用いられる画像化手法である位相エンコードを用いると、位相エンコード方向にゴースト状のアーティファクトが生じる。また、信号加算時の信号減衰が測定結果に与える影響も無視できない。

振動傾斜磁場を用いることで、位相エンコードの影響を少なくし、体動アーティファクトを抑制する拡散ＳＩ手法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。さらに、ラインスキャンという核磁気共鳴現象を誘起する領域を狭小化する手法と振動傾斜磁場とを併用することで位相エンコードを使用しない拡散ＳＩ手法が提案されている（例えば、特許文献５）。

特開昭５９−９０５５２号公報 特許第３８９１６６７号公報 特開平１１−１１３８７７号公報 特許第３３６９６８８号公報 特許第３５８８６９０号公報

Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ他、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、１９８４年、第１巻、ｐ．３７０−３８６ Ｍａｔｓｕｉ他、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、１９８５年、第６４巻、ｐ．１６７−１７１ Ａｄａｌｓｔｅｉｎｓｓｏｎ他、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、１９９８年、第３９巻、ｐ．８８９−８９８ Ｓｔｅｊｓｋａｌ他、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ、１９６５年、第４２巻、ｐ．２８８−２９２

拡散ＳＩにおいて、特許文献４に開示の手法では、体動アーティファクトの抑制効果が限定的な場合がある。例えば、一軸に位相エンコード、一軸に振動傾斜磁場を使用する場合、位相エンコード軸方向にゴースト状のアーティファクトが発生する。また、二軸に振動傾斜磁場を印加して１回の計測で多次元計測空間を走査する場合、前述の傾斜磁場の制限により、空間分解能かスペクトル観測帯域のどちらかを低下させなければならず、必ずしも所望の測定結果を得られるとは限らない。

特許文献５に開示の手法によれば、体動アーティファクトは抑制可能であるが、計測精度は低下する。本手法では、一軸をラインスキャン方向とし、他の一軸に振動傾斜磁場を使用する。従って、位相エンコードを使用しないためにゴースト状のアーティファクトは生じない。しかしながら、ラインスキャンは、通常のスライス面内の核磁化を一部しか使用しないため、全て計測に使用する場合に比較して、結果として信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ、ＳＮＲ）が低下する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、化学物質を分離しながらその分子拡散の激しさを画像化する拡散ＳＩにおいて、測定対象の体動に起因するアーティファクトの抑制と、ＳＮＲ、空間分解能およびスペクトル観測帯域の維持とを両立し、高精度な計測を実現する技術を提供することを目的とする。

本発明は、拡散ＳＩデータを取得する計測を、取得タイミングを変化させて複数回繰り返し、各計測結果の位相変位を補正し、補正後の計測結果から拡散ＳＩ画像を再構成する。なお、位相変位は、各計測で取得した拡散ＳＩデータから算出するか、または、各計測において取得したナビゲーションデータから算出し、位相補正は、空間上の点毎に、独立して行う。

具体的には、静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場の中に置かれた測定対象に高周波磁場を照射する高周波磁場送信手段と、前記測定対象からの核磁気共鳴信号を受信する高周波磁場受信手段と、前記測定対象からの核磁気共鳴信号を空間的に変調する傾斜磁場印加手段と、前記高周波磁場送信手段、傾斜磁場印加手段および前記高周波磁場受信手段の動作を制御する制御手段と、前記高周波磁場受信手段で受信した核磁気共鳴信号を用いて前記測定対象の拡散スペクトロスコピックイメージングデータを算出するデータ処理手段と、を備える磁気共鳴装置であって、前記制御手段は、前記高周波磁場送信手段に前記測定対象に核磁気共鳴現象を誘起する高周波磁場パルスを印加させる高周波磁場パルス印加手段と、前記高周波磁場パルス印加後に、前記傾斜磁場印加手段に、拡散傾斜磁場を印加させる拡散傾斜磁場印加手段と、拡散傾斜磁場印加後に前記傾斜磁場印加手段および前記高周波磁場受信手段に、振動傾斜磁場を印加しながら核磁気共鳴信号を取得させる核磁気共鳴信号取得手段と、を備え、前記高周波磁場パルス印加手段、前記拡散傾斜磁場印加手段、および前記核磁気共鳴信号取得手段による一連の動作からなるショットを、前記高周波磁場パルスの印加から前記振動傾斜磁場の印加開始および前記核磁気共鳴信号の取得開始までの時間間隔を変えて繰り返し、前記データ処理手段は、前記ショット毎の実空間上の各位置の位相変位を算出する位相変位算出手段と、前記算出したショット毎の実空間上の各位置の位相変位を用いて、当該ショットの前記核磁気共鳴信号の当該位置の位相を補正する位相補正手段と、前記位相補正後の核磁気共鳴信号から拡散スペクトロスコピックイメージングデータを算出する拡散ＳＩ算出手段と、を備えることを特徴とする磁気共鳴装置を提供する。

また、上記磁気共鳴装置の前記位相変位算出手段が、前記ショット毎に取得した核磁気共鳴信号を、当該ショットの印加開始時間に応じて補正し、前記ショット毎の実空間上の各位置の位相変位を算出することを特徴とする磁気共鳴装置を提供する。

また、上記磁気共鳴装置の前記核磁気共鳴信号取得手段が、前記ショット毎に、前記拡散傾斜磁場印加後であって前記高周波磁場パルス印加から一定時間後に、前記傾斜磁場印加手段および前記高周波磁場受信手段に、ナビゲーション用振動傾斜磁場を印加しながらナビゲーション用磁気共鳴信号を取得させるナビゲーション信号取得手段をさらに備え、前記位相変位算出手段が、前記ショット毎に取得した核磁気共鳴信号の代わりに、前記ショット毎のナビゲーション用磁気共鳴信号を用いて、前記ショットの実空間上の各位置の位相変位を算出することを特徴とする磁気共鳴装置を提供する。

本発明によれば、化学物質を分離しながらその分子拡散の激しさを画像化する拡散ＳＩにおいて、測定対象の体動に起因するアーティファクトの抑制と、ＳＮＲ、空間分解能およびスペクトル観測帯域の維持とを両立し、高精度な計測を実現できる。

第一の実施形態の磁気共鳴装置の構成図である。 従来の拡散強調ＳＩの１手法である２Ｄ−ＣＳＩのパルスシーケンス図である。 （ａ）は、拡散傾斜磁場による信号減衰を説明するための図であり、（ｂ）は、体動の有無による画像およびスペクトルの変化の様子を示す図である。 第一の実施形態のパルスシーケンス図である。 （ａ）、（ｂ）は、第一の実施形態のｋ空間のデータの軌跡を示す図であり、（ｃ）は、第一の実施形態の時間領域のインターリーブを説明するための図である。 第一の実施形態のデータ処理のフローチャートである。 第一の実施形態のデータ処理の模式図である。 従来の拡散強調イメージングのパルスシーケンス図である。 従来の拡散強調イメージングのデータ処理のフローチャートである。 従来の拡散強調イメージングのデータ処理の模式図である。 （ａ）は、従来の拡散強調ラインスキャンエコープラナーＳＩのパルスシーケンス図であり、（ｂ）は同計測によるＳＮＲを説明するための図である。 （ａ）は、第一の実施形態の変形例のパルスシーケンス図であり、（ｂ）、（ｃ）は、同ｋ空間のデータの軌跡を説明するための図である。 第二の実施形態のパルスシーケンス図である。 （ａ）は、第二の実施形態の変形例のパルスシーケンス図であり、（ｂ）は、同計測により得られたナビゲーション画像の図である。 第三の実施形態のパルスシーケンス図である。 第四の実施形態のパルスシーケンス図である。 第四の実施形態のデータ処理のフローチャートである。 第四の実施形態のデータ処理の模式図である。

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態を説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

最初に、本実施形態の磁気共鳴装置の装置構成を説明する。図１は、本実施形態の磁気共鳴装置１００の概要を説明するための構成図である。磁気共鳴装置１００は、静磁場発生磁石１１、傾斜磁場発生コイル１２、高周波磁場コイル１３、計算機１４、傾斜磁場電源１５、シンセサイザ１６、変調装置１７、増幅器１８、および、ＡＤ変換器１９を備える。

シンセサイザ１６は高周波を発生し、変調装置１７は、シンセサイザ１６が発生した高周波を波形整形し、電力増幅し、高周波磁場コイル１３に電流を供給する。高周波磁場コイル１３は、電流を供給されると、被検体１０の核スピンを励起する高周波磁場（励起パルス：ＲＦパルス）を発生させ、被検体１０に照射する。傾斜磁場電源１５は、傾斜磁場発生コイル１２に電流を供給する。傾斜磁場発生コイル１２は、それぞれ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル１２ｘ、１２ｙ、１２ｚ（不図示）を備え、傾斜磁場電源１５から電流を供給されると傾斜磁場を発生し、被検体１０からの核磁気共鳴信号である高周波信号を空間的な位置に応じて変調する。変調された高周波信号は、高周波磁場コイル１３によって受信（検出）される。増幅器１８は、高周波磁場コイル１３が受信した高周波信号を増幅する。ＡＤ変換器１９は、増幅された高周波信号をＡＤ変換し、計算機１４に送信する。

計算機１４は、受信したデータを処理し、保存および表示する。また、計算機１４は、予めプログラムされたタイミングで磁気共鳴装置１００を構成する各装置が動作するように制御を行い、計測を実行する。ここで各装置の動作タイミングと強度を予めプログラムしたものをパルスシーケンスと呼ぶ。すなわち、本実施形態の計算機１４は、計測により得られたデータを処理するデータ処理部と、パルスシーケンスに従って、計測を実行する制御部と、を備える。計算機１４は、ＣＰＵ、記憶装置、メモリを備え、ＣＰＵが、記憶装置に保持されたプログラムをメモリにロードして実行することにより、これらの機能を実現する。

本実施形態のパルスシーケンスの説明に先立ち、従来の拡散強調ＳＩについて説明する。図２は、従来の拡散強調ＳＩの１手法である２Ｄ−ＣＳＩ（ＤＷ−２Ｄ−ＣＳＩ）のパルスシーケンス図である。図２において、ＲＦは高周波磁場パルスの印加および受信タイミングを、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚは、それぞれ、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の傾斜磁場パルスの印加タイミングを、ＡＤは信号の計測期間を示す。

ＤＷ−２Ｄ−ＣＳＩでは、スライス傾斜磁場２２の印加とともに励起高周波磁場パルス２１を印加し、対象物体内のあるスライス内に核磁気共鳴現象を誘起する。励起高周波磁場パルス２１としては典型的にはπ／２−パルスが用いられる。その後、核スピンの位相にエンコード方向の位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場２７を印加する。この位相エンコード傾斜磁場２７の強度はプログラムに従って変更されながら複数回測定が繰り返される。次にスライス傾斜磁場２４の印加とともに反転高周波磁場パルス２３を印加することでスライス内の磁化を反転する。反転高周波磁場パルス２３としては典型的にはπ−パルスが用いられる。そして、磁化が発生する核磁気共鳴信号２５をデータ取得２６する。このとき、核磁気共鳴信号２５に分子拡散の情報を付加する為に、励起高周波磁場２１からデータ取得２６の間に、分子拡散の激しさに依存して信号減衰を起こさせる拡散傾斜磁場（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｇｒａｄｉｅｎｔ、Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｒｏｂｉｎｇ Ｇｒａｄｉｅｎｔ）２８を印加する。拡散傾斜磁場２８は、ディフェーズとリフェーズの二つの傾斜磁場パルスからなり、この二つの傾斜磁場パルスの印加量は等しくなるように調整される。

次に、拡散傾斜磁場２８による信号減衰について、説明する。図３は、拡散傾斜磁場２８による信号減衰を説明するための図であり、（ａ）上段は図２に示すパルスシーケンスの一部を抜き出したものであり、下段は、上段のパルスシーケンスに従って拡散傾斜磁場２８が印加された際の各分子およびその核磁化の様子を模式的に表したものである。図３（ａ）下段に示すように、分子拡散の無い静止した状態では、拡散傾斜磁場２８のディフェーズとリフェーズのバランスが取れているために、一旦ディフェーズされた核磁化は全てリフェーズされ、その和として表される巨視的磁化について信号量の減衰は生じない。

一方、分子拡散がある場合、一旦ディフェーズされた核磁化は、リフェーズするタイミングでは既に位置が変わっているためにリフェーズされる量が異なる。このため、完全にはリフェーズされず、巨視的磁化の信号量が減衰する。その減衰量は、分子拡散の激しさと、拡散傾斜磁場の印加時間および印加強度で式（１）のように定式化されている。

ここで、Ｓ（ｂ）はｂ値がｂのときの信号強度、Ｓ_０はｂ値が０のときの信号強度、Ｄは拡散係数である。なお、ｂ値［ｓ／ｍ２］は、拡散傾斜磁場の印加強度と印加時間によって決まる値で、以下の式（２）により計算される。

ここで、ＴＥは、エコー時間［ｓ］、γは、磁気回転比［Ｈｚ／Ｔ］、Ｇ（τ）は、時刻τでの拡散傾斜磁場印加強度［Ｔ／ｍ］である。特に、ｂ値は、拡散傾斜磁場が２つのパルスで印加される場合、以下の式（３）により計算される。

ここで、Ｇは拡散傾斜磁場の印加強度［Ｔ／ｍ］、δは１つのパルスの印加時間［ｓ］、Δは２つのパルスの印加間隔［ｓ］である。拡散計測では、この信号の減衰から、分子拡散の激しさを知ることができる。なお、拡散計測方法の原理の詳細については非特許文献４、特許文献２−５に記載されている。

一方、分子拡散に加えて、体動がある場合には、図３（ａ）下段に示すように、体動による信号位相のばらつきが生じる。拍動や呼吸動などの体動が示す変位は最大、数ｍｍ、数〜数百Ｈｚであり、拡散傾斜磁場２８が印加される数ｍｓ〜数１０ｍｓの間隔ではコヒーレントな一定量の平行移動と考えられる。よって、巨視的磁化を構成する核磁化について、ディフェーズとリフェーズのアンバランスは全て一定と考えることができ、巨視的磁化の信号量は同一だがその位相が変位する。位相の変位量は、体動とシーケンスとのタイミングの違いや、体動の大きさの変化など様々な要因によって変動する。

このような位相の変位（ばらつき）により、本来位相エンコードで付加される位相とは異なる位相が信号に付加され、画像化する際に本来の位置とは異なる場所に結像し、位相エンコード方向におけるゴースト状アーティファクトが発生する。また、ばらついた位相により本来の信号量が加えられないため、信号加算時に、本来の信号強度よりも強度が減衰する。特に、位相が反転している場合にはキャンセルされる場合もある。

図３（ｂ）に、体動の有無による画像およびスペクトルの変化の様子を示す。ここでは、円筒状の試料瓶に入れた水とＮ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅを拡散ＳＩ計測した結果を示す。上段には、試料瓶を静止させて計測した場合の、下段には、試料瓶を動かしながら計測した場合の、それぞれ画像とスペクトルとを示す。本図に示すように、静止させた場合、円状の画像が得られ、スペクトルにはＮ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅの信号ピークが明瞭に見られる。これに対し、動かしながら計測した場合、画像には、位相エンコード方向であるｘ方向にゴースト状のアーティファクトが見られ、スペクトルでは、Ｎ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅのピークが減衰している。特に、拡散ＳＩが対象としている水以外の化学物質は、水よりも分子量が大きいため、分子拡散も遅い。遅い分子拡散を精度良く検出するためには、前記ｂ値を高く設定しなければならず、その分、体動の影響も大きくなる。

本実施形態では、上記位相の変位によるアーティファクトを低減し、信号強度減衰を最小限に抑える。これを実現する本実施形態のパルスシーケンスおよびデータ処理部によるデータの処理について以下に説明する。

まず、本実施形態のパルスシーケンス４０１について説明する。図４は、本実施形態のパルスシーケンス４０１のパルスシーケンス図である。本図において、ＲＦは高周波磁場パルスの印加および受信タイミングを、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚは、それぞれ、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の傾斜磁場パルスの印加タイミングを、ＡＤは信号の計測期間を示す。本図に示すように、パルスシーケンス４０１では、図２に示す拡散強調２Ｄ−ＣＳＩ計測のパルスシーケンスと対比すると、位相エンコード方向のアーティファクトを避けるため位相エンコード傾斜磁場２７を印加せず、代わりに、拡散傾斜磁場２８を印加後、振動傾斜磁場を用いながらデータを取得する。さらに、励起高周波磁場パルス２１の印加から一定時間後、ナビゲーション用の磁気共鳴信号を取得する。

具体的には、本実施形態のパルスシーケンス４０１では、本図に示すように、スライス傾斜磁場２２の印加とともに励起高周波磁場パルス２１を印加し、対象物体内のあるスライス内に核磁気共鳴現象を誘起する。励起高周波磁場パルスとしては典型的にはπ／２−パルスが用いられる。次にスライス傾斜磁場２４の印加とともに反転高周波磁場パルス２３を印加することでスライス内の磁化を反転する。反転高周波磁場パルスとしては典型的にはπ−パルスが用いられる。また、反転高周波磁場パルスの前後に拡散傾斜磁場２８を印加し、以降得られる核磁気共鳴信号に拡散情報を付加する。その後、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１を印加し、ｘ、ｙの両軸方向の空間情報を付加したナビゲーション用磁気共鳴信号４２を発生させてデータ取得４３する。引き続き、スペクトロスコピックイメージング（ＳＩ）用振動傾斜磁場４４を印加し、ｘ、ｙの空間情報と時間情報ｔとを付加したＳＩ用磁気共鳴信号４５を発生させてデータ取得４６する。

ナビゲーション用振動傾斜磁場４１およびＳＩ用振動傾斜磁場４４は、ｋ空間をジグザグに走査するよう、Ｇｘ方向に印加する振動傾斜磁場とＧｙ方向に印加する振動傾斜磁場との周波数が異なるように設定する。典型的には、一方の１周期が他方の周期の倍数となるよう設定する。ここでは、一例として、Ｇｙ方向に印加する振動傾斜磁場の周期をＧｘ方向に印加する振動傾斜磁場の周期より大きく設定する場合を例示する。

以下、本明細書では、上記パルスシーケンス４０１の１回の実行をショット（ｓｈｏｔ）と呼ぶ。さらに、本実施形態では、ＳＩ用振動傾斜磁場４４の印加およびデータ取得４６の開始タイミングをずらしながら、もしくは信号加算効果を得るために同一開始タイミングで、上記パルスシーケンス４０１（ショット）を予め定められた回数実行し、データ取得４６を繰り返し、ｋ空間を充填していく、時間領域でのインターリーブを行う。

また、本明細書では、時間領域でのインターリーブに必要な回数、上記ショットを実行し、拡散ＳＩ強調画像を再構成可能なだけのデータを収集する一連の処理を計測と呼ぶ。データ加算が必要な場合は、上記、予め定められた回数のショットからなる計測を、繰り返し実行する。

本実施形態は、上記パルスシーケンス４０１に従って、計算機１４の制御部が磁気共鳴装置１００を構成する各装置を制御し、データを取得する。具体的には、ショット（ｓｈｏｔ）毎のデータ取得４３により、ｘ、ｙ両軸方向の空間情報（ｋｘ、ｋｙ）が付加されたナビゲーションデータＲｒ（ｓｈｏｔ、ｋｘ、ｋｙ）を、ショット（ｓｈｏｔ）毎のデータ取得４６により、空間情報（ｋｘ、ｋｙ）に時間情報（ｔｉｍｅ）が付加されたＳＩデータＳｒ（ｓｈｏｔ、ｔｉｍｅ、ｋｘ、ｋｙ）を取得する。

ここで、時間領域でのインターリーブによるｋ空間の充填について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、１回のＳＩ用振動傾斜磁場４４の印加後に取得したデータの軌跡を（ｔｉｍｅ，ｋｘ，ｋｙ）の３次元空間内で俯瞰した図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）を（ｔｉｍｅ，ｋｘ）と（ｔｉｍｅ，ｋｙ）の２次元空間に射影した図である。これらの図から判るように、ＳＩ用振動傾斜磁場４４により、ｋｘ方向に高速で振動させながら、ｋｙ方向にも振動させ、結果として（ｔｉｍｅ，ｋｘ，ｋｙ）の３次元空間を走査する。ただし、図５（ｂ）から明らかに判るように、同一な(ｋｘ，ｋｙ）を繰り返し取得するｔｉｍｅ方向の取得間隔は、振動傾斜磁場の印加強度と周期とに依存する。以下、式を用いて詳細に説明する。

一般に、振動傾斜磁場の印加強度Ｇｒ［Ｔ／ｍ］と、ｘ，ｙ方向それぞれの所望の空間分解能ε［ｍ］とは、以下の式（４）に示す関係がある。

ここで、Ｎは半周期（Ｔ／２［ｓ］）あたりのＡＤサンプリング点数、ρはＡＤサンプリング間隔［ｓ］である。

また、ＳＩ振動傾斜磁場４４の周期Ｔ［ｓ］と、スペクトルの観測帯域Ｌ［Ｈｚ］とは、以下の式（５）に示す関係がある。

なお、式（５）は、データ取得４６時のＳＩ振動傾斜磁場４４の符号（プラスとマイナス：極性）に応じて、取得されたデータ群を別々に画像再構成し、最後に両者を加算するデータ処理を行う場合の関係式である。データ群をこのように分けない場合は、周期Ｔは上記Ｔの２倍（一軸のみデータ群を分け、他方の一軸は分けない場合）もしくは４倍（二軸両方でデータ群を分けない場合）になる。データ群を分けない場合、ＳＩ振動傾斜磁場４４をプラスにかけた場合と、マイナスにかけた場合とでは、ｋ空間でのジグザグな軌跡の傾きが逆向きになるために、端に行くほどサンプリング点の間隔が不等間隔となり、そのままフーリエ変換するとアーティファクトを生じやすい。この点、データ群を分けて再構成すると、周期Ｔを短くする必要があるが、ＳＩ用振動傾斜磁場４４の符号によりデータ群を分けて、サンプリング点の間隔を等間隔にすることでアーティファクトの発生を抑制できる。また、さらに最後にデータ群を足すことによりＳＮＲを向上させることができる。

すなわち、ＳＩ用振動傾斜磁場４４の周期Ｔが長くなると、スペクトルの観測帯域Ｌが狭くなり、観測する化学物質の制限や、帯域外のスペクトルが折り返して重畳され、化学物質の分離が困難になることがある。ところが、傾斜磁場のハードウェア的な制約、および測定対象に与える磁気刺激の上限の制約により振動傾斜磁場の印加強度の上限と印加周期の下限が制限されている。特に、単位時間当たりの最大磁場変化であるスルーレイト（ｓｌｅｗ ｒａｔｅ）は、ハードウェア上の仕様および磁気刺激観点からの安全性で制限されるため、前記振動傾斜磁場の印加強度と周期は制限される。このため、所望の空間分解能εを得ようとすると、印加強度を高めねばならず、このため周期が長くなり、結果として所望の観測帯域Ｌを得られない。また逆に、所望の観測帯域Ｌを得ようと周期を短くすると、印加強度が低下し、所望の空間分解能εを得られない。このような制約の中で、所望の空間分解能εと観測帯域Ｌとを得るため、ショット毎にＳＩ用振動傾斜磁場４４の印加およびデータ取得４６の開始時間をずらしたショットを実行し、ｋ空間を充填する。

このときの、ｋ空間の充填の様子を２次元空間（ｔｉｍｅ，ｋｙ）に射影したものを図５（ｃ）に示す。ここでは、４ショットで１回の計測を実現する場合を例とし、ショット毎に、（１）実線、（２）破線、（３）一点鎖線、（４）二点鎖線でそれぞれ示す。本図に示すように、ＳＩ用振動傾斜磁場４４およびデータ取得４６の開始時間をずらしながらショットを繰返すと、各ショットで得られるデータの軌跡は、少しずつｔｉｍｅ方向に変位してｋ空間に充填される。全てのショットの軌跡を合わせることで、ｔｉｍｅ方向の取得間隔を狭めることができていることが判る。なお、各ショットによる軌跡をｔｉｍｅ方向に等間隔に配置するため、ショット数Ｍとスペクトルの観測帯域Ｌと振動傾斜磁場の周期Ｔとは、以下の式（６）に示す関係を有する。

次に、計算機１４のデータ処理部によりデータ処理手順を図６および図７を用いて説明する。データ処理部は、上記パルスシーケンス４０１に従って得られたデータを処理し、拡散強調画像ＳＩを得る。図６は、本実施形態のデータ処理の処理フローである。また、図７は、データ処理の模式図と図６の処理フローの各ステップとの関係を示す図である。図７には、ショット数が４（（１）〜（４））で、時間方向に６つのデータを取得する場合を例示する。

本実施形態のデータ処理は、制御部から全計測を終えた旨の通知を受けて開始される。先ず、データ取得４３で得られたショット（ｓｈｏｔ）毎のｋ空間上の各点（ｋｘ、ｋｙ）のナビゲーションデータＲｒ（ｓｈｏｔ，ｋｘ，ｋｙ）について、ｋｘ，ｋｙ方向に画像再構成を行い、ショット（ｓｈｏｔ）毎の実空間上の各点（ｘ、ｙ）のナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ６０１）。画像再構成には、典型的には、２次元フーリエ逆変換を用いる。

次に、データ取得４６で得られたショット（ｓｈｏｔ）毎および時間（ｔｉｍｅ）毎のｋ空間上の各点（ｋｘ、ｋｙ）のＳＩデータＳｒ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｋｘ，ｋｙ）についてｋｘ，ｋｙ方向に画像再構成を行い、ショット（ｓｈｏｔ）および時間（ｔｉｍｅ）毎の実空間上の各点（ｘ、ｙ）の、中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ６０２）。画像再構成には、典型的には、２次元フーリエ逆変換を用いる。

次に、中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）の位相を、それぞれ、同じショットで取得した、実空間上の同位置（ｘ、ｙ）のナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）の位相を用いて補正する（ステップＳ６０３）。本位相補正は、中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）の位相から、ナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）の位相を減算することで実現する。このステップＳ６０３の処理により、体動によって発生する位相のばらつきを低減（補正）する。

次に、中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）に対し、時間（ｔｉｍｅ）方向に整列処理を行い、中間データＳａ（ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ６０４）。ここで、整列処理は、時間領域のインターリーブの手法で取得した各ショットのデータを、取得時間順に並べる処理である。詳細は後述する。

最後に、中間データＳａ（ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）について、ｔｉｍｅ方向に周波数解析し、分子ｃ毎の拡散強調ＳＩ画像Ｓｉ（ｃ，ｘ，ｙ）を計算し（ステップＳ６０５）、データ処理を終了する。周波数解析には、典型的には、１次元フーリエ逆変換を用いる。

なお、以上の処理により得られた拡散強調ＳＩ画像Ｓｉ（ｃ，ｘ，ｙ）は、計算機１４に接続される表示装置（不図示）にＳＩとして表示される。例えば、ＳＩとして、空間上各点（ｘ，ｙ）での拡散強調スペクトル、あるスペクトルピークの面積、最大ピーク値を算出し、拡散強調画像等が表示される。また、本拡散強調画像について、拡散傾斜磁場の印加強度、印加方向、印加タイミングのいずれかの少なくとも１つを変えた複数のｂ値でフィッティング計算し、空間上の各点（ｘ，ｙ）におけるＡＤＣを算出し、ＡＤＣマップとして表示してもよい。

ここで、整列処理の詳細を説明する。簡単のため、空間上、同一位置（ｘ、ｙ）のデータで説明する。すなわち、ステップＳ６０３で得た中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）の、（ｘ，ｙ）の記載を省略し、また、ショットを特定する変数ｓｈｏｔとして順に付与されるショット番号｛１，２，３，…Ｍ｝（Ｍはショット数）を用い、１番目のショットの第１番目のデータ取得開始タイミングをｔ０とし、各ショット内でのデータ取得時間間隔をＤ、取得データ数をＮで表す。各ショット内のデータ取得間隔がＤで、ショット数がＭであるため、時間領域でのインターリーブを実現するため、各ショットは、Ｄ／ＭずつＳＩデータの取得開始時間をずらして取得される。なお、Ｍ、Ｎは、正の整数である。以下の説明では、Ｍ、Ｎは４以上の場合を例にあげて説明する。

１番目のショットで取得したＳＩデータから得られる中間データＳｍは、Ｓｍ（１、ｔ０）、Ｓｍ（１、ｔ０＋Ｄ）、Ｓｍ（１、ｔ０＋２Ｄ）、・・・Ｓｍ（１、ｔ０＋（Ｎ−１）Ｄ）である。また、２番目のショットで取得したＳＩデータから得られる中間データ（２番目の中間データ）Ｓｍは、Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ）、Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ＋Ｄ）、Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ＋２Ｄ）、・・・Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ＋（Ｎ−１）Ｄ）である。３番目のショットによる中間データＳｍは、Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ）、Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ＋Ｄ）、Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ＋２Ｄ）、・・・Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ＋（Ｎ−１）Ｄ）である。同様に、Ｍ番目のショットによる中間データＳｍは、Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ）、Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ＋Ｄ）、Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ＋２Ｄ）、・・・Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ＋（Ｎ−１）Ｄ）である。

ステップＳ６０４で行われる整列処理は、これらの全ショットの全中間データを、図７に示すように、ｔｉｍｅ方向に取得時間順に並べ、Ｓｍ（１、ｔ０）、Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ）、Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ）・・・Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ）、Ｓｍ（１、ｔ０＋Ｄ）、Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ＋Ｄ）、Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ＋Ｄ）・・・Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ＋Ｄ）、・・・Ｓｍ（１、ｔ０＋（Ｎ−１）Ｄ）、Ｓｍ（２、ｔ０＋Ｄ／Ｍ＋（Ｎ−１）Ｄ）、Ｓｍ（３、ｔ０＋２Ｄ／Ｍ＋（Ｎ−１）Ｄ）、Ｓｍ（Ｍ、ｔ０＋（Ｍ−１）Ｄ／Ｍ＋（Ｎ−１）Ｄ）を得る。なお、上記説明は、整列処理の演算方法を説明するもので、メモリ領域で実際にデータを移動しても良いし、移動せずに整列処理結果どおりにメモリ領域を指すポインタを変更するよう構成してもよい。本計測でのデータ量は大きくなる場合が多いので、後者のポインタの変更での処理が演算速度の点で有利である。

また、データ加算のため、上記計測を複数回繰り返す場合は、ステップＳ６０４において、整列処理に加え、加算処理を行ってもよい。すなわち、各計測毎に取得したデータを保持し、ステップＳ６０３まで繰り返し、ステップＳ６０４の整列処理後、加算処理を行う。

ここで、加算処理とは、同一のパラメータで特定される中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）または、中間データＳａ（ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）がある場合，それらを加算する処理を言う。なお、整列処理と加算処理とはいずれを先に行ってもよい。例えば、整列処理後、加算処理を行う場合、中間データＳａ（ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）のためのメモリ領域を用意し、そこに同一（ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）を有する中間データＳａを順次加算する。一方、加算処理後、整列処理を行う場合、中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）のためのメモリ領域を用意し、そこに同一（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ、ｘ，ｙ）を有する中間データＳｍを整列処理の前に加算し、加算処理後、上述の整列処理を行う。

なお、上記処理フローの説明では詳述していないが、ナビゲーションデータＲｒおよびＳＩデータＳｒは、振動傾斜磁場の極性に応じて分離して計算する。すなわち、上記ステップＳ６０１において、ナビゲーションデータＲｒは、データ取得４３の際のｘ軸方向（Ｇｘ）に印加されるナビゲーション用振動傾斜磁場４１の極性により二つに分離され、それぞれからナビゲーション画像Ｒｉを再構成後、加算される。また、ステップＳ６０２において、ＳＩデータＳｒは、データ取得４６の際のｘ軸方向（Ｇｘ）およびｙ軸方向（Ｇｙ）に印加されるＳＩ用振動傾斜磁場４４の極性により４つに分類され、それぞれから中間データＳｍを再構成後、加算される。

また、上記処理フローでは、制御部から全計測を終えた旨の通知を受けて開始されるものとしたが、これに限られない。例えば、各ショットを終える毎に、ステップＳ６０３まで処理を進め、全ショットについて、ステップＳ６０３まで処理を終えた後、ステップＳ６０４以降の処理を行うよう構成してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、上述のパルスシーケンス４０１に従って、体動補正に用いるナビゲーションデータＲｒと拡散ＳＩデータＳｒとを取得するショットを拡散ＳＩデータＳｒの取得タイミングを変化させて複数回繰り返し、各ショットにおいて、ナビゲーションデータＲｒから空間上の各点での位相変位を算出し、当該位相変位を用いて、同じショットで取得した拡散ＳＩデータにおける空間上同一位置のデータの位相を補正する。そして、補正後の一連のデータを時間方向に整列させ、時間方向に周波数解析を行う。

一般に、時間領域でのインターリーブの手法を用いる場合、位相情報を用いてケミカルシフト情報を得ているため、体動による位相ばらつきがあると本来無いケミカルシフトにスペクトルピークが出現するというスペクトル方向のゴースト状のアーティファクトが発生する。また、ケミカルシフト方向にスペクトルピークのずれが発生することにより、信号加算時における信号減衰も発生する。

しかし、本実施形態では、ショット毎にナビゲーションデータＲｒ（ｓｈｏｔ，ｋｘ，ｋｙ）を取得し、データ処理時に、体動によるコヒーレントな位相変位を、ナビゲーションデータＲｒ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）から再構成したナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）で検出し、検出結果を中間データＳｍ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｘ，ｙ）から減算している。従って、ＳＩデータ本来の位相を算出できる。

特に、本実施形態では、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１によりショット毎に２次元（ｋｘ，ｋｙ）のナビゲーションデータＲｒ（ｓｈｏｔ，ｋｘ，ｋｙ）を取得し、各位置（ｘ，ｙ）での位相変位を検出している。さらに、ＳＩ用振動傾斜磁場４４により得られるＳＩ用データＳｒ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｋｘ，ｋｙ）についても、ショット毎にｔｉｍｅ方向に２次元（ｋｘ，ｋｙ）のデータを得ている。従って、本実施形態によれば、位置（ｘ、ｙ）毎に得た位相変位で位置（ｘ、ｙ）毎にＳＩ用データＳｒを補正できる。従って、位置（ｘ、ｙ）により大きく変化する体動による位相変位を精度良く補正できる。結果として、拡散強調ＳＩ画像Ｓｉ（ｃ，ｘ，ｙ）において、スペクトル方向のゴースト状のアーティファクトを抑制でき、同時に信号加算時の信号減衰も抑制できる。

また、上述のように、本実施形態によれば、励起高周波磁場パルス２１と反転高周波磁場パルス２３で選択されるスライス面内全ての核磁化の信号を検出するため、前述の拡散強調２Ｄ−ＣＳＩと同等のＳＮＲが得られる。

一般に、拡散ＳＩが対象としている生体内代謝物の計測では、代謝物のＡＤＣが低く、信号量が小さい。このため、高いｂ値を用い、必要となる加算回数が多くなりがちである。このような場合であっても、本実施形態によれば、体動アーティファクトを抑制でき、かつ、空間分解能、スペクトル観測帯域およびＳＮＲを維持できる。従って、計測精度が向上するとともに、計測時間を短縮することができる。

なお、本実施形態の各ショットで用いられるパルスシーケンスでは、位相エンコードを用いていないため、位相エンコード方向のゴースト状のアーティファクトも当然発生しない。

ここで、従来のＤＷＩにおける体動アーティファクトの抑制効果の限界について説明する。図８は、従来の拡散強調イメージング（ＤＷＩ）のパルスシーケンス図である。詳細については、特許文献２、３に記載がある。従来のＤＷＩのパルスシーケンス８０１は、図４に示す本実施形態のパルスシーケンス４０１と拡散傾斜磁場２８の印加までは同じである。その後、従来のＤＷＩでは、１次元のナビゲーション用傾斜磁場８１を印加してｘ方向の空間情報を付加した核磁気共鳴信号８２を発生させてデータ取得８３する。引き続き、位相エンコード傾斜磁場８４とイメージング用振動傾斜磁場８５とを印加してｘ、ｙの空間情報を付加した核磁気共鳴信号８６を発生させてデータ取得８７する。以上のパルスシーケンス８０１で実現される１ショットを、位相エンコード傾斜磁場８４の印加強度を変更しながら複数回実行する。このように、ｋ空間を分割し、各分割されたｋ空間毎にデータを充填していく手法を、ｋ空間分割と呼ぶ。

次に、図９と図１０を用いて、従来のＤＷＩの場合のデータ処理を説明する。ここで、図９は、従来のＤＷＩのフローチャートであり、図１０は、図９に示すフローチャートに従って行われるデータ処理の模式図と各ステップとの関係を示す。

先ず、ショット毎のデータ取得８３で得られたナビゲーションデータＲｒ（ｓｈｏｔ，ｋｘ）について、ｋｘ方向に画像再構成を行うことで、ショット毎のナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ）を計算する（ステップＳ９０１）。ここで、画像再構成には、典型的には、１次元フーリエ逆変換を用いる。

次に、ショット毎にデータ取得８７で得られたイメージングデータＩｒ（ｓｈｏｔ，ｋｘ，ｋｙ）についてｋｘ方向に画像再構成を行うことで、ショット毎の中間データＩｍ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｋｙ）を計算する（ステップＳ９０２）。ここでも、画像再構成には、典型的には、１次元フーリエ逆変換を用いる。

次に、ショット毎の中間データＩｍ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｋｙ）の位相を、同じ位置ｘのナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ）の位相で補正する（ステップＳ９０３）。本位相補正は、中間データＩｍ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｋｙ）の位相から、同じショットで取得したナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ）の位相を減算することで実現する。

次に、ショット毎の中間データＩｍ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｋｙ）をｋｙ方向に整列処理することにより、中間データＩａ（ｘ，ｋｙ）を計算する（ステップＳ９０４）。

最後に、中間データＩａ（ｘ，ｋｙ）について、ｋｙ方向に画像再構成することで画像Ｉｉ（ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ９０５）。ここで、画像再構成には、典型的には１次元フーリエ逆変換を用いる。なお、従来のＤＷＩにおいても、加算処理を行う場合は、ステップＳ９０４において行う。

以上説明したように、従来のＤＷＩでは、ＳＩを対象とせず、空間情報のみ取得しているため、取得したデータから、化学物質を分離しながらその拡散強調画像を取得したり、ＡＤＣマップを算出することはできない。また、従来のＤＷＩでは、ナビゲーション用傾斜磁場８１によりｙ方向全体で合算された位相変位が検出される。先に説明したように、体動による位相変位は位置に依存しているため、このようにｙ方向全体で合算された位相変位では精度よく位相変位を補正することができず、体動アーティファクトを抑制することは難しい。

なお、この従来のＤＷＩの変法として、ｘ方向１次元とｙ方向１次元のナビゲーションデータをそれぞれ取得し、２次元各点の位相変位を推定する方法も考えられる。しかし、１回のショットで２次元の各点（ｘ，ｙ）での位相変位を正確に得られない点では変わりがなく、体動アーティファクトの抑制効果も限定的である。特に、従来のＤＷＩでは、ｋ空間分割を使用しているため、ｋｙ方向のｋ空間分割の場合、各エコーでは１次元ｘの空間情報しか得られず、ｙ方向には合算された信号が検出される。このため、例え、ナビゲーションデータで２次元各点の位相変位が得られたとしても、補正対象となるイメージングデータ側にｘ方向の空間情報しかないため、それを用いた２次元各点での位相補正を行うことは難しく、１次元ｘ方向での位相補正となる。従って、ｙ方向の体動による位相変位の補正を十分に行うことは難しく、体動アーティファクトの抑制効果も限定的となる。

これに比して、本実施形態では、時間領域のインターリーブによる手法で、必要なデータを取得し、空間の各点（ｘ、ｙ）での位相変位を正確に補正できるため、上記従来のＤＷＩに比べ、位相補正を正確に行うことができ、それに伴い、体動アーティファクトも抑制できる。

ここで、従来の他のＤＷＩにおける体動アーティファクトの抑制効果の限界について説明する。図１１（ａ）は、従来の拡散強調ラインスキャンエコープラナーＳＩ（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｌｉｎｅ−ｓｃａｎ Ｅｃｈｏ−ｐｌａｎａｒ ＳＩ、ＤＷ−ＬＳＥＰＳＩ）のパルスシーケンス図である。詳細については、特許文献５に記載されている。本図に示すように、ＤＷ−ＬＳＥＰＳＩのパルスシーケンス１１０１では、スライス傾斜磁場２２の印加とともに励起高周波磁場パルス２１を印加し、対象物体内のあるスライス内に核磁気共鳴現象を誘起する。励起高周波磁場パルスとしては典型的にはπ／２−パルスが用いられる。次に、スライス傾斜磁場２２とは異なる軸（ここでは、Ｇｚ軸）方向にスライス傾斜磁場２４を印加するとともに反転高周波磁場パルス２３を印加する。反転高周波磁場パルスとしては典型的にはπ−パルスが用いられる。これにより、励起高周波磁場パルス２１とスライス傾斜磁場２２とにより選択されたスライスと、反転高周波磁場パルス２３とスライス傾斜磁場２４とにより選択されたスライスとの交差領域内の磁化が反転される。反転高周波磁場パルスの前後に拡散傾斜磁場２８を印加することで以降得られる核磁気共鳴信号に拡散情報を付加する。振動傾斜磁場４４を印加して、核磁気共鳴信号４５を発生させ、データ取得４６する。

このように、従来のＤＷ−ＬＳＥＰＳＩでは、二つの高周波磁場パルスで選択されるスライスが交差する（ｙ，ｚ）面に直交する１ラインのみから核磁気共鳴信号が得られる。この１ライン分の核磁気共鳴信号を取得する計測をここでは、１ショットと呼ぶ。これにより、位相エンコードを使用せずにＳＩが可能となり、体動による位相エンコード方向のゴースト状のアーティファクトは発生しない。また、信号加算時の信号減衰については、ショット毎に各点（ｘ，ｙ）でのスペクトルが得られるため、これらスペクトルを基に位相補正を行いながら加算すれば、信号減衰を抑制できる。

しかしながら、この従来のＤＷ−ＬＳＥＰＳＩでは、ＳＮＲが低下する場合がある。特に、励起ラインが、励起スライス内を超えないようにする場合に、顕著である。図１１（ｂ）にその様子を表す。図１１（ｂ）は全ｓｈｏｔの励起ラインの様子を（ｙ，ｚ）面で画像化したものである。中央横一列に並んでいるのが、励起ラインである。その上下に点線で示した範囲で示される領域の内部が本来取得したい励起スライスである。すなわち、ＤＷ−ＬＳＥＰＳＩで信号が取得される領域は、本来取得したい領域の半分であり、その分、ＳＮＲが低下しやすいことが判る。また、１繰り返し時間（ＴＲ）の間で計測できる励起ライン数には上限があり、それを超えると計測時間の延長を招き、結果として時間当たりのＳＮＲが低下する。

これに対し、本実施形態では、上述のように、励起領域は本来取得したい領域と同一なのでＳＮＲの劣化はない。また、体動アーティファクトの抑制効果についても、同様な２次元各点（ｘ，ｙ）での体動による位相変位の補正が可能なため、従来のＤＷ−ＬＳＥＰＳＩと同様な抑制効果を得られる。

なお、上記実施形態では、ＳＩを、スペクトルｃと、ｘ軸およびｙ軸で定まる２次元平面上の位置（ｘ，ｙ）とからなる３次元データＳｉ（ｃ，ｘ，ｙ）として扱っているが、これに限られない。２次元平面の設定は他の軸やオブリーク断面でも構わない。また、マルチスライスによる空間３次元化（ｘ，ｙ，ｚ）により、４次元データＳｉ（ｃ，ｘ，ｙ，ｚ）を取得するよう構成してもよい。また、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１およびＳＩ用振動傾斜磁場４４について、さらにもう一軸方向について振動させ３次元空間を走査することで、４次元データＳｉ（ｃ，ｘ，ｙ，ｚ）を取得するよう構成してもよい。

また、上記パルスシーケンス４０１において、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２とＳＩ用磁気共鳴信号４５との取得タイミングを逆にしてもよい。但し、ショット毎のナビゲーション用磁気共鳴信号４２の取得タイミングは、励起高周波磁場パルス２１の印加タイミングを基点として同一時間後に設定する必要がある。これは、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２から計算されるナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）は、位相補正に用いるためのものであり、経過時間の差による位相変動を含めないようにするためである。従って、例えば、ＳＩ用磁気共鳴信号４５のデータ取得４６後の待ち時間を調整し、これを実現する。

また、１Ｈを測定対象とする拡散強調ＳＩの場合、強大な水信号を予め抑圧する水抑圧パルスを励起高周波磁場パルス２１の前にプリパルスとして付加するよう構成してもよい。これにより、通常は水信号で隠れてしまう微弱な代謝物の信号を検出できる。ただし、水信号は、信号強度が高いため、体動を検出するナビゲーション用データとしては有用であり、補正の精度を高める。このため、プリパルスとして印加する水抑圧パルスで完全に水信号を抑圧するのではなく、１／１０程度に信号強度を低下させるよう調整する前処理をさらに加えるよう構成してもよい。また、プリパルスとしては、領域外選択（Ｏｕｔｅｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ、ＯＶＳ）パルスを使用し、例えば、皮下脂肪の領域など観測の妨げになる領域からの信号を抑圧するよう構成してもよい。

また、図４に示す本実施形態のパルスシーケンス４０１は、励起と反転というスピンエコーシーケンスをベースとしている。しかし、ベースとするシーケンスは、これに限られない。例えば、Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｅｃｈｏ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ （ＳＴＥＡＭ）や、Ｐｏｉｎｔ Ｒｅｓｏｌｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙをベースにしてもよい。

また、拡散傾斜磁場２８の印加強度、印加時間、および波形は変更可能である。拡散傾斜磁場２８を、例えば、ｘ，ｙ，ｚの各軸方向それぞれに、同一の印加強度で印加するよう構成し、得られた拡散強調ＳＩを平均処理して等方性拡散強調ＳＩを取得するよう構成してもよいし。また、静磁場不均一の影響を抑制するために、各軸で極性を正負逆にした２回の計測を行い、平均処理を行うよう構成してもよい。また、ｘ，ｙ，ｚの各軸方向の少なくとも１軸方向に他の軸方向と異なる印加強度で印加するよう構成し、異方性拡散強調ＳＩを取得するよう構成してもよい。さらに、得られた複数の拡散強調ＳＩから等方性ＡＤＣマップや異方性ＡＤＣマップ、Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙマップを算出するよう構成してもよい。また、ｘ，ｙ，ｚの各軸方向の少なくとも２方向に拡散傾斜磁場２８を印加して得た複数の拡散強調ＳＩからの拡散テンソルの算出や、当該拡散テンソルを連結して表示するトラクトグラフィ（ｔｒａｃｔｇｒａｐｈｙ）表示を行うよう構成してもよい。特に、Ｎ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅのように神経細胞に特有に含まれる代謝物ではトラクトグラフィによる神経線維の描出は有効と考えられる（例えば、特許第３５３８７２６号公報参照）。

さらに、拡散強調傾斜磁場２８の印加時間を変更し、分子拡散を制限している構造物の情報を強調するよう構成してもよい。拡散の平均移動距離Ｖは次式（７）で与えられる。

ここでｔ_ｄは拡散時間を表し、典型的なパルス状の拡散傾斜磁場においては、次式（８）で与えられる。

このため、拡散時間ｔ_ｄを調整することで、平均移動距離以下の距離間隔にある構造物による制限拡散を強調することができる。例えば、Ｎ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅの生体内でのＡＤＣは０．２×１０^−９ｍ^２／ｓ程度である。拡散時間ｔ_ｄを４０ｍｓに設定すると、平均移動距離Ｖは約４μｍとなる。すなわち、拡散時間を４０ｍｓ以下にすると、平均移動距離は４μｍ以下になるために、細胞膜による分子拡散の制限よりも、細胞内構造物による制限が支配的となる。これにより、細胞内構造物による制限拡散が強調される。逆に、拡散時間を４０ｍｓ以上にすると、平均移動距離が４μｍを超えるため、細胞膜による制限の割合が増大する。

さらに、拡散傾斜磁場の印加方向を放射状に変化させて、平均移動距離を３次元構造として描出するＨｉｇｈ Ａｎｇｕｌａｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｉｆｆｕｉｓｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ（ＨＡＲＤＩ）も可能である（例えば、特許第３４５７９９９号公報参照）。これにより神経線維の交差状況が観察できる。

また、本実施形態では、波形が矩形の拡散傾斜磁場２８を印加している。しかし、拡散傾斜磁場２８の波形は矩形に限られない。例えば、渦電流を抑制するためにサイン波を用いてもよい。また、ディフェーズとリフェーズを組み合わせたバイポーラ（ｂｉ−ｐｏｌａｒ）波形を反転高周波磁場パルス２３の前後のいずれか一方に印加するよう構成してもよい。このように構成することで、拡散時間を短縮することが可能となる。なお、このバイポーラ波形の拡散傾斜磁場を反転高周波磁場パルス２３の前後両方に印加してもよい。この場合、先の拡散傾斜磁場の印加から後の拡散傾斜磁場の印加までの間、体動が等速運動とみなせる場合、体動による位相変位は生じない。このため、体動アーティファクトの抑制が、さらに容易になる。また、反転高周波磁場パルス２３の印加は必須ではなく、例えば、反転高周波磁場パルス２３を印加する代わりに拡散傾斜磁場２８のディフェーズとリフェーズに当たる二つの傾斜磁場パルスの極性を逆転するよう構成してもよい。

なお、測定対象とする核種は核磁気共鳴信号を発生する核種であれば特に制限はない。ただし、拡散強調を行いやすい核種としては、１Ｈと１９Ｆが挙げられる。これらは磁気回転比γが高いため、同一の拡散傾斜磁場２８であってもｂ値を大きくすることができる。特に代謝物では、ＡＤＣが低い場合が多く、高いｂ値が出せる核種の選択は重要である。

また、一般に、信号加算を行う場合、計測毎に同一メモリ領域に加算しながら格納する。しかし、本実施形態では、上述のように位相補正を行うため、各計測のそれぞれのショットで得られた信号は、それぞれ別個の記憶領域に格納する。ただし、次の計測のデータ取得４３前に、前の計測のナビゲーション画像Ｒｉによる中間データＳｍの位相補正を完了するようにし、位相補正後の中間データＳｍを、従来同様、計測毎に同一メモリ領域に格納するよう構成してもよい。これにより、データ格納領域を縮小でき、データ処理時間を短縮できる。

また、上記実施形態では、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１およびＳＩ用振動傾斜磁場４４として、ｘ方向に高速にジグザグに走査しながら、ｙ方向にもジグザグに走査するエコープラナー形の振動傾斜磁場波形を用いている。しかしながら、これらの振動傾斜磁場は、これに限られない。例えば、スパイラル形の振動傾斜磁場を用いるよう構成してもよい。この場合のパルスシーケンス図を図１２（ａ）に示す。また、図１２（ｂ）に、スパイラル形の振動傾斜磁場を１回印加後に取得したデータの軌跡を（ｔｉｍｅ、ｋｘ、ｋｙ）の３次元空間内で俯瞰した図を、図１２（ｃ）に、図１２（ｂ）を（ｔｉｍｅ、ｋｘ）および（ｋｘ、ｋｙ）の２次元空間に射影した図を示す。なお、データ処理については、図６、７で示した方法を適用可能である。ただし、スパイラル形の振動傾斜磁場を用いる場合は、ｋｘ，ｋｙ方向の画像再構成において、スパイラル波形に応じたグリッディング処理を用いる。

なお、ナビゲーション用振動傾斜磁場波形４１およびＳＩ用振動傾斜磁場波形４４に同一の形状の振動傾斜磁場を用いると、振動傾斜磁場による空間的な歪が同様となるとともに、同一の画像再構成プログラムを利用できる。しかし、いずれか一方をエコープラナー形とし、他方をスパイラル形とするよう構成してもよい。

また、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１による走査範囲を縮小し、ナビゲーション画像Ｒｉの空間分解能をＳＩ画像Ｓｉよりも低くすることで、ナビゲーションデータ取得に使用する時間を短縮するよう構成してもよい。これにより、エコー時間（ＴＥ）を短縮することができ、Ｔ２が短い代謝物の測定精度を向上できる。

また、複数のＲＦ受信コイルの感度分布の差異を利用してｋ空間の走査回数を減らすパラレルイメージングを応用し、振動傾斜磁場で走査するｋ空間の点数を減らしてもよい。例えば、ＳＩ用振動傾斜磁場波形をエコープラナー形としてｙ方向の振動傾斜磁場の走査回数を半分に減らし、減らした分についてはｙ方向のＲＦ受信コイルの感度分布の差異を利用したＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ（ＳＥＮＳＥ）法を用いてもよい。これにより、ｔｉｍｅ方向の計測周期を半分に出来るため、インターリーブの回数を半分にできるという利点がある。また、例えば、ＳＩ用振動傾斜磁場波形をスパイラル形としてｋ空間上のスパイラルの軌跡の幅を倍にして計測点を半分に減らし、減らした分についてはｘ，ｙ方向のＲＦ受信コイルの感度分布の差異を利用したＳＥＮＳＥ法を用いてもよい。これにより、ｔｉｍｅ方向の計測周期を半分に出来るため、インターリーブの回数を半分にできるという利点がある。なお、ここで走査回数の減少は半分に限るものではないことは言うまでもない。

＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態を説明する。本実施形態では、照射する励起高周波磁場パルスと反転高周波磁場パルスとの中心周波数、および、ナビゲーション用磁気共鳴信号とＳＩ用磁気共鳴信号との検波の基準とする中心周波数を別個に設定する。本実施形態の磁気共鳴装置は基本的に第一の実施形態と同様である。しかし、計算機１４が磁気共鳴装置１００を構成する各装置の動作を制御するパルスシーケンスが第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、本実施形態では、照射するパルスの中心周波数および受信信号の検波の基準とする中心周波数をそれぞれ単にパルスの中心周波数、信号の中心周波数と呼ぶ。

以下、本実施形態のパルスシーケンス４０２について説明する。図１３は、本実施形態のパルスシーケンス４０２のパルスシーケンス図である。本実施形態のパルスシーケンス４０２は基本的に第一の実施形態のパルスシーケンス４０１と同様である。ただし、本実施形態では、上述のように、励起高周波磁場パルス２１Ａ、反転高周波磁場パルス２２Ａ、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａ、および、ＳＩ用磁気共鳴信号４５Ａの中心周波数が異なる。スペクトル観測帯域の中心周波数ｆｃと水の共鳴周波数ｆｗとすると、本実施形態では、図１３に示すように、典型的な１Ｈ計測において、励起高周波磁場パルス２１Ａ、反転高周波磁場パルス２２ＡおよびＳＩ用磁気共鳴信号４５Ａの中心周波数をｆｃに設定し、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａの中心周波数をｆｗに設定する。すなわち、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａを取得する際と、ＳＩ用磁気共鳴信号４５Ａを取得する際に、中心周波数を変更する。

ＳＩ用振動傾斜磁場４４を印加する場合、中心周波数からずれたピークには、折返しや、グリッディング処理による画像歪や画像ボケが発生しやすい。ＳＩ用磁気共鳴信号４５Ａの取得時に、中心周波数をスペクトル観測帯域の中心（ｆｃ）に設定することで、これら現象の影響を低減できる。なお、一般に、水信号よりも高域には通常対象となる代謝物のスペクトルが無いため、スペクトル観測帯域の中心（ｆｃ）は、水信号よりも低域側でほぼ水信号と脂肪信号の中間となる。

一方、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａは、体動による位相変位の検出に用いられる。ここで、水信号が最大の信号強度を有するため、水画像を用いると最も精度よく位相変位を算出できる。ところが、水画像を水の共鳴周波数ｆｗではない中心周波数でデータ取得４３したデータから算出すると、その周波数差に応じて位置ずれが生じる。従って、水画像で算出した体動による位相変位についても位置ずれが混入し、体動補正の効果が減少する場合がある。また、ナビゲーションデータのデータ取得４３のタイミングが僅かでもずれると、水の共鳴周波数ｆｗと中心周波数との差に応じた位相回転が混入し、体動補正の効果を減少させる場合がある。本実施形態では、この二つの影響を低減するため、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａのデータ取得４３の際、中心周波数を水の共鳴周波数ｆｗに設定する。

本実施形態においても、第一の実施形態同様、パルスシーケンス４０２の１回の実行であるショットを、ＳＩ用振動傾斜磁場４４の印加およびデータ取得４６の開始タイミングをずらしながら、予め定められた回数実行する、時間領域でのインターリーブにより計測を行う。

以上のパルスシーケンス４０２に従って計測を行って取得したデータの処理は、第一の実施形態と同様であるため、ここでは説明しない。

以上説明したように、本実施形態によれば、上述のパルスシーケンス４０２に従って、体動補正に用いるナビゲーションデータＲｒと拡散ＳＩデータＳｒとを取得するショットを拡散ＳＩデータＳｒの取得タイミングを変化させて複数回繰り返し、それぞれデータを取得する。このとき、ナビゲーションデータＲｒは、データ処理時に最大信号強度を呈するスペクトルピークの周波数を検波の基準とする中心周波数として取得する。第一の実施形態と同様に、各ショットにおいて、ナビゲーションデータＲｒから空間上各点での位相変位を算出し、当該位相変位を用いて、同じショットで取得した拡散ＳＩデータにおける空間上同一位置のデータの位相を補正する。そして、補正後の一連のデータを時間方向に整列させ、時間方向に周波数解析を行う。

従って、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、体動アーティファクトを抑制し、かつ、ＳＮＲ、空間分解能、スペクトル観測帯域等を維持した高精度な計測を実現できる。さらに、水の共鳴周波数ｆｗとスペクトル観測帯域の中心周波数ｆｃとの差による位置ずれの影響を低減できるため、位相変位を精度よく算出でき、より高い精度の計測を実現することができる。

なお、前者の位置ずれの影響については、水の共鳴周波数ｆｗと中心周波数との差を用いて位置ずれの量を算出できる。このため、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａのデータ取得４３の際の中心周波数をｆｃのままとし、図６のステップＳ６０１において、中心周波数ｆｃと水の共鳴周波数ｆｗとの差異による位置ずれを補正する構成を追加してもよい。

さらに、静磁場不均一により正確な水の共鳴周波数ｆｗが判らない場合がある。このような場合は、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａを２種類取得することで、中心周波数と水の共鳴周波数ｆｗとの差を求めることができる。

図１４（ａ）にナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａを２種類取得する場合のパルスシーケンス図を示す。本図に示すパルスシーケンス４０３は、図１３に示すパルスシーケンス４０２と異なり、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａのデータ取得４３の際に中心周波数を、他の中心周波数と同じｆｃに設定する。また、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１Ａの印加を延長し、Ｇｙの極性が反転している間もデータを取得する。

データ処理時は、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１Ａの極性に応じて取得したナビゲーションデータを分類し、画像再構成を行う。図１４（ｂ）は、このようにして得られた水の画像を模式的に表したものである。画像１４０１は、ｘ軸方向（Ｇｘ）に印加するナビゲーション用振動傾斜磁場４１Ａの極性が正（＋）で、ｙ軸方向（Ｇｙ）に印加するナビゲーション用振動傾斜磁場４１Ａの極性が＋の間に取得したナビゲーションデータから再構成した画像であり、画像１４０２は、Ｇｘが負（−）で、Ｇｙが正（＋）の間に取得したナビゲーションデータから再構成した画像であり、画像１４０３はＧｘが＋、Ｇｙが−の間に取得したナビゲーションデータから再構成した画像であり、画像１４０４は、Ｇｘが−、Ｇｙが−の間に取得したナビゲーションデータから再構成した画像である。また、画像１４０５は、画像１４０１〜１４０４の位置ずれを平均処理したものである。

中心周波数と水の共鳴周波数ｆｗとの差δ［ｐｐｍ］に応じて、４方向（２方向の±）に位置ずれが生じる。ｘ軸方向のずれ量をΔｘ、ｙ軸方向のずれ量をΔｙで表すと、それぞれ、以下の式（９）で表される。

ここで、Ｇｘはｘ軸方向の振動傾斜磁場の印加強度、τはデータサンプリング間隔、Ｇｙはｙ軸方向の振動傾斜磁場の印加強度、Ｔｘはｘ軸方向の振動傾斜磁場の周期である。なお、式（９）は位置ずれの典型的な状況を示すために、単純な矩形波で振動させた場合について導出したものである。

式（９）から判るように、位置ずれの量は、早く振動させているｘ軸方向には小さく、遅く振動させているｙ軸方向には大きい。この位置ずれ量から、逆に中心周波数と水の共鳴周波数ｆｗとの差δを求めることができる。もちろん、静磁場に不均一がある場合のように、位置に応じて水の共鳴周波数ｆｗが異なる場合、画像中の特徴点の変位を計算することで、上述のように各特徴点における周波数の差異を算出し、それを補間することで全域の共鳴周波数を推定することができる。

なお、本実施形態では、主に１Ｈを対象とし、ナビゲーション画像Ｒｉとして水を利用する場合について説明した。しかしながら、これに限られない。例えば、１Ｈを対象とする場合でも、水抑圧を十分に行うと、脳ではＮ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅが最大の信号強度となる場合がある。このような場合には、上記説明における水の項を全てＮ−ａｃｅｔｙｌａｓｐａｒｔａｔｅと変更して実施すればよい。同様に、他の核種に変更して実施してもよい。すなわち、体動による位相変位を高精度に検出するために、当該計測の中で、最大信号強度を示す化学物質の中心周波数を、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２Ａの検波の基準とする周波数として設定すればよい。

なお、第一の実施形態で説明した様々な変法は、本実施形態においても適用可能である。

＜＜第三の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第三の実施形態を説明する。本実施形態では、ＳＩ用磁気共鳴信号を取得する前に、水信号を抑圧する。本実施形態の磁気共鳴装置は基本的に第一の実施形態と同様である。本実施形態では、計算機１４が磁気共鳴装置１００を構成する各装置の動作を制御するパルスシーケンスが第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。本実施形態では、典型的には、１Ｈを対象核種としたＳＩを取り扱う。

以下、本実施形態のパルスシーケンス４０５について説明する。図１５は、本実施形態のパルスシーケンス４０５のパルスシーケンス図である。本実施形態のパルスシーケンス４０５は基本的に図４に示す第一の実施形態のパルスシーケンス４０１と同様である。ただし、本実施形態では、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２とＳＩ用磁気共鳴信号４５とを取得する間に、水信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１と信号抑圧用クラッシャーパルス１５０２とを印加する。

信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１は、所定の周波数帯の信号のみを励起するパルスである。典型的には、水信号の抑圧を目的に、水の共鳴周波数ｆｗを中心として１ｐｐｍ以下の帯域を有するパルスが用いられる。信号抑圧用クラッシャーパルス１５０２は、信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１の前後に、印加量がキャンセルされるように調整されて印加される傾斜磁場パルスである。信号抑圧用クラッシャーパルス１５０２により、水以外の代謝物の信号はディフェーズおよびリフェーズされ、信号量に大きな変化は生じない。しかしながら水信号は、ディフェーズとリフェーズの間に信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１により回転が与えられるため、リフェーズにあたる後段の信号抑圧用クラッシャーパルス１５０２がクラッシャーとして振舞い、抑圧される。

本実施形態においても、第一の実施形態同様、パルスシーケンス４０５の１回の実行であるショットを、ＳＩ用振動傾斜磁場４４の印加およびデータ取得４６の開始タイミングをずらしながら、予め定められた回数実行する、時間領域でのインターリーブにより計測を行う。

本実施形態においても、上記パルスシーケンス４０５に従って計測を行い取得したデータのデータ処理は第一の実施形態と同様であるため、ここでは、説明しない。

以上説明したように、本実施形態によれば、上述のパルスシーケンス４０５に従って、体動補正に用いるナビゲーションデータＲｒと拡散ＳＩデータＳｒとを取得するショットを拡散ＳＩデータＳｒの取得タイミングを変化させて複数回繰り返し、それぞれデータを取得する。このとき、ナビゲーションデータＲｒの取得と拡散ＳＩデータ取得との間に信号抑圧パルスを印加する。そして、第一の実施形態と同様に、各ショットにおいて、ナビゲーションデータＲｒから空間上各点での位相変位を算出し、当該位相変位を用いて、同じショットで取得した拡散ＳＩデータにおける空間上同一位置のデータの位相を補正する。そして、補正後の一連のデータを時間方向に整列させ、時間方向に周波数解析を行う。

従って、本実施形態によれば、ナビゲーションデータには、信号量の大きい水信号を利用でき、かつ、ＳＩの観測時には、信号量が大きすぎて他の代謝物の観測の妨げになる水信号を抑圧できる。水信号は、ＳＩの観測時に視覚的な把握を妨げるだけでなく、ピーク面積の計算におけるベースライン誤差としても混入するため、拡散強調画像の算出や、ＡＤＣの算出にも誤差が混入する可能性がある。ＳＩの観測時に水信号を抑圧するため、これらの算出の精度を高めることができる。

すなわち、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、体動アーティファクトを抑制し、かつ、ＳＮＲ、空間分解能、スペクトル観測帯域等を維持した高精度な計測を実現できる。さらに、水信号抑圧による拡散ＳＩの視認性と定量的な算出の精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では水信号の抑圧を例にあげて説明したが、抑圧対象とする信号はこれに限らない。例えば、１Ｈを観測核種とした場合、脂肪信号は一般にＡＤＣが低く、拡散強調ＳＩでは信号が強大になりすぎる場合がある。この場合、信号抑圧高周波磁場パルス１５０１は、脂肪信号の抑圧が可能なように周波数と帯域とを設定する。

また、第一の実施形態で説明した様々な変法は、本実施形態においても適用可能である。特に、ナビゲーションデータのデータ取得４３およびＳＩデータのデータ取得４６間の時間間隔を長くできないため、信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１および信号抑圧用クラッシャー１５０２の印加回数は制限される。従って、ある程度抑圧対象の信号を抑圧しておくため、信号抑圧用のプリパルスの併用も可能である。

ただし、本実施形態では、ナビゲーションデータに信号量の大きい水信号を利用するため、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２とＳＩ用磁気共鳴信号４５とを取得する間に、水信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１および信号抑圧用クラッシャーパルス１５０２とを印加する。このため、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２とＳＩ用磁気共鳴信号４５との取得タイミングを逆にすることは、本実施形態ではできない。

また、本実施形態においても、第二の実施形態同様、励起高週は磁場パルス２１、反転高周波磁場パルス２２、ＳＩ用磁気共鳴信号４５の中心周波数を、スペクトル観測帯域の中心周波数ｆｃとし、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２を取得する際の中心周波数を水の共鳴周波数ｆｗとするよう構成してもよい。このように構成することで、第二の実施形態同様、精度よく位相変位を算出することができる。

また、第二の実施形態と同様に、上記全ての中心周波数をスペクトル観測帯域の中心周波数ｆｃとし、水の共鳴周波数ｆｗとスペクトル観測帯域の中心周波数ｆｃとの差から位置ずれ量を算出して補正するよう構成してもよい。

さらに、第二の実施形態と同様に、正確な水の共鳴周波数ｆｗが得られない場合、図１４（ａ）に示す手法でナビゲーション用磁気共鳴信号４２を２種類取得し、水の共鳴周波数ｆｗを推定するよう構成してもよい。

＜＜第四の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第四の実施形態を説明する。本実施形態では、ナビゲーションデータを取得せず、ＳＩデータから補正に用いる位相を算出する。本実施形態の磁気共鳴装置は基本的に第一の実施形態と同様である。本実施形態では、計算機１４が磁気共鳴装置１００を構成する各装置の動作を制御するパルスシーケンスおよび取得データを処理するデータ処理が第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

以下、本実施形態のパルスシーケンス４０６について説明する。図１６は、本実施形態のパルスシーケンス４０６のパルスシーケンス図である。本実施形態のパルスシーケンス４０６は基本的に図４に示す第一の実施形態のパルスシーケンス４０１と同様である。ただし、上述のように、本実施形態では、ナビゲーションデータを取得しない。このため、第一の実施形態のパルスシーケンス４０１と異なり、ナビゲーション用磁気共鳴信号４２、ナビゲーション用振動傾斜磁場４１、およびナビゲーションデータのデータ取得４３はない。

本実施形態においても、第一の実施形態同様、パルスシーケンス４０６の１回の実行であるショットを、ＳＩ用振動傾斜磁場４４の印加およびデータ取得４６の開始タイミングをずらしながら、予め定められた回数実行する、時間領域でのインターリーブにより計測を行う。

本実施形態では、ＳＩ用磁気共鳴信号４５をデータ取得４６で得たＳＩデータにデータ処理を施し、補正に用いるナビゲーション画像Ｒｉを計算する。以下、本実施形態における計算機１４のデータ処理部によるデータ処理の手順について、ナビゲーション画像Ｒｉの計算に主眼をおいて説明する。

図１７は、本実施形態のデータ処置の処理フローである。また、図１８は、データ処理の模式図と図１７の処理フローの各ステップとの関係を示す図である。ここでは、第一の実施形態と同様の処理を行うステップは、同番号を付与する。また、本実施形態のデータ処理も第一の実施形態同様、制御部から全計測を終えた旨の通知を受けて開始される。

本実施形態では、まず、データ取得４６で得られたショット毎および時間毎のｋ空間上の各点（ｋｘ、ｋｙ）のＳＩデータＳｒ（ｓｈｏｔ，ｔｉｍｅ，ｋｘ，ｋｙ）について、ｔｉｍｅ、ｋｘ、ｋｙ方向に周波数解析と画像再構成とを行い、ショット毎および分子ｃ毎の実空間上の各点（ｘ、ｙ）のナビゲーション中間データＲｍ（ｓｈｏｔ，ｃ，ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ１７０１）。

次に、ナビゲーション中間データＲｍ（ｓｈｏｔ，ｃ，ｘ，ｙ）について、各ｓｈｏｔの開始タイミングに応じた位相補正処理を加え、予め指定したスペクトルピークｃ０のみを選択し、ナビゲーション画像Ｒｉ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ１７０２）。

ここで、各ｓｈｏｔの開始タイミングに応じた位相補正は、各ショットにおいてｔｉｍｅ方向のフーリエ逆変換の中心がずれるために生じる位相回転を補正するものである。図１８では、各ショットの開始タイミングに応じた位相ずれを模式的に点線枠からのずれで表現している。実際には、ショット毎の実空間上の位置（ｘ、ｙ）における位相ずれｐ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）は、ショットの開始タイミングの差Δｔ（ｓｈｏｔ）とＳＩ用振動傾斜磁場４４の周期Ｔとを用いて次の式（１０）で求められる。

ここでは、各ショットの開始タイミングの差Δｔ（ｓｈｏｔ）は、予め計測条件として設定される。この開始タイミングの差Δｔ（ｓｈｏｔ）とＳＩ用振動傾斜磁場４４の周期Ｔとを用いて位相ずれｐ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）を計算し、ナビゲーション中間データＲｍ（ｓｈｏｔ，ｃ，ｘ，ｙ）からこの位相ずれｐ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）を減算し、位相補正を行う。典型的にはエコー時間ＴＥを取るショットがフーリエ逆変換の中心となるよう、すなわち位相ずれｐ（ｓｈｏｔ，ｘ，ｙ）が０となるように開始タイミングの差Δｔ（ｓｈｏｔ）を計算して位相補正を行う。また、予め指定したスペクトルピークｃ０は、１Ｈを観測対象核種とする場合、例えば、水のスペクトルピークを指定する。

以後、上記ナビゲーション画像を用い、第一の実施形態のステップＳ６０２からステップＳ６０５と同様の処理を行い、拡散強調ＳＩ画像Ｓｉ（ｃ，ｘ，ｙ）を得る。

なお、各ｓｈｏｔにおける周波数解析では、スペクトル観測帯域の狭小化により、水スペクトルが折り返す場合がある。この場合、ステップＳ１７０１において、水信号の中心周波数で周波数補正した後、周波数解析するよう構成する。これにより折り返しではない水のスペクトルピークを得ることができる。

また、静磁場不均一などの影響により、水信号の中心周波数ｆｗが予め判らない場合は、ＳＩ用振動傾斜磁場のＧｘとＧｙとの極性で分類した四つのＳＩデータを基に、ステップＳ１７０１とステップ１７０２とにおいて四つのナビゲーション画像Ｒｉ（ｘ，ｙ）を算出し、第二の実施形態と同様の手法で画像の位置ずれから水信号の周波数を算出する。もちろん、このような処理を行わず、水の共鳴周波数ｆｗを中心周波数として設定し、計測及びデータ処理を単純化してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、上述のパルスシーケンス４０６に従って、拡散ＳＩデータＳｒの取得タイミングを変化させて複数回繰り返しデータを取得する。そして、ショット毎に、拡散ＳＩデータから体動補正に用いるナビゲーションデータを派生させる。得られたナビゲーションデータから空間上の各点での位相変位を算出し、当該位相変位を用いて、派生元の拡散ＳＩデータにおける空間上同一位置のデータの位相を補正する。そして、補正後の一連のデータを時間方向に整列させ、時間方向に周波数解析を行う。

従って、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、体動アーティファクトを抑制し、かつ、ＳＮＲ、空間分解能、スペクトル観測帯域等を維持した高精度な計測を実現できる。また、本実施形態によれば、ナビゲーションデータを拡散ＳＩデータとは別に取得しなくて済むため、エコー時間を短縮でき、また、計測制御を単純化できる。エコー時間を短縮できるため、短いＴ２の代謝物の計測精度を向上することができ、拡散ＳＩにとっては大きな利点となる。

なお、本実施形態においても、第一の実施形態で挙げた様々な変法が適用可能である。また、第二の実施形態同様、水の共鳴周波数とＳＩ用磁気共鳴信号４５を取得する際の中心周波数との差から位置ずれの量を算出し、位相変位算出時に補正するよう構成してもよい。さらに、第三の実施形態同様、ＳＩ用磁気共鳴信号取得前に水信号抑圧用高周波磁場パルス１５０１と信号抑圧用クラッシャーパルス１５０２とを印加するよう構成してもよい。

なお、上記各実施形態は、原子核スピンの共鳴を利用した拡散ＳＩを念頭に記載しているが、それぞれ、電子スピンの共鳴を利用した電子スピン共鳴に対しても適用が可能である。

１１：静磁場発生磁石、１２：傾斜磁場発生コイル、１３：高周波磁場コイル、１４：計算機、１５：傾斜磁場電源、１６：シンセサイザ、１７：変調装置、１８：増幅器、１９：ＡＤ変換器、２１：励起高周波磁場パルス、２１Ａ：励起高周波磁場パルス、２２：スライス傾斜磁場、２２Ａ：反転高周波磁場パルス、２３：反転高周波磁場パルス、２４：スライス傾斜磁場、２５：核磁気共鳴信号、２６：データ取得、２７：位相エンコード傾斜磁場、２８：拡散傾斜磁場、４１：ナビゲーション用振動傾斜磁場、４２：ナビゲーション用磁気共鳴信号、４２Ａ：ナビゲーション用磁気共鳴信号、４３：データ取得、４４：ＳＩ用振動傾斜磁場、４５：ＳＩ用磁気共鳴信号、４５Ａ：ＳＩ用磁気共鳴信号、４６：データ取得、８１：ナビゲーション用傾斜磁場、８２：核磁気共鳴信号、８３：データ取得、８４：位相エンコード傾斜磁場、８５：イメージング用振動傾斜磁場、８６：核磁気共鳴信号、８７：データ取得、１００磁気共鳴装置、４０１：パルスシーケンス、４０２：パルスシーケンス、４０３：パルスシーケンス、４０４：パルスシーケンス、４０５：パルスシーケンス、４０６：パルスシーケンス、８０１：従来のＤＷＩのパルスシーケンス、１１０１：ＤＷ−ＬＳＥＰＳＩのパルスシーケンス、１４０１：画像、１４０２：画像、１４０３：画像、１４０４：画像、１４０５：画像、１５０１：水信号抑圧用高周波磁場パルス、１５０２：信号抑圧用クラッシャーパルス

Claims (8)

1. 静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場の中に置かれた測定対象に高周波磁場を照射する高周波磁場送信手段と、前記測定対象からの核磁気共鳴信号を受信する高周波磁場受信手段と、前記測定対象からの核磁気共鳴信号を空間的に変調する傾斜磁場印加手段と、前記高周波磁場送信手段、傾斜磁場印加手段および前記高周波磁場受信手段の動作を制御する制御手段と、前記高周波磁場受信手段で受信した核磁気共鳴信号を用いて前記測定対象の拡散スペクトロスコピックイメージングデータを算出するデータ処理手段と、を備える磁気共鳴装置であって、
   前記制御手段は、
   前記高周波磁場送信手段に前記測定対象に核磁気共鳴現象を誘起する高周波磁場パルスを印加させる高周波磁場パルス印加手段と、
   前記高周波磁場パルス印加後に、前記傾斜磁場印加手段に、拡散傾斜磁場を印加させる拡散傾斜磁場印加手段と、
   拡散傾斜磁場印加後に前記傾斜磁場印加手段および前記高周波磁場受信手段に、振動傾斜磁場を印加しながら核磁気共鳴信号を取得させる核磁気共鳴信号取得手段と、を備え、
   前記高周波磁場パルス印加手段、前記拡散傾斜磁場印加手段、および前記核磁気共鳴信号取得手段による一連の動作からなるショットを、前記高周波磁場パルスの印加から前記振動傾斜磁場の印加開始および前記核磁気共鳴信号の取得開始までの時間間隔を変えて繰り返し、
   前記データ処理手段は、
   前記ショット毎の実空間上の各位置の位相変位を算出する位相変位算出手段と、
   前記算出したショット毎の実空間上の各位置の位相変位を用いて、当該ショットの前記核磁気共鳴信号の当該位置の位相を補正する位相補正手段と、
   前記位相補正後の核磁気共鳴信号から拡散スペクトロスコピックイメージングデータを算出する拡散ＳＩ算出手段と、を備えること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴装置であって、
   前記核磁気共鳴信号取得手段は、
   前記ショット毎に、前記拡散傾斜磁場印加後であって前記高周波磁場パルス印加から一定時間後に、前記傾斜磁場印加手段および前記高周波磁場受信手段に、ナビゲーション用振動傾斜磁場を印加しながらナビゲーション用磁気共鳴信号を取得させるナビゲーション信号取得手段をさらに備え、
   前記位相変位算出手段は、前記ショット毎のナビゲーション用磁気共鳴信号を用いて、前記ショットの実空間上の各位置の位相変位を算出すること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴装置であって、
   前記高周波磁場受信手段は、前記ナビゲーション用磁気共鳴信号を取得時と、前記核磁気共鳴信号取得時とでは、検波の基準とする中心周波数を変えること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
4. 請求項２記載の磁気共鳴装置であって、
   前記データ処理手段は、前記位相変位算出の前に、前記高周波磁場受信手段に設定される検波の基準とする中心周波数と、前記ナビゲーション用磁気共鳴信号で最大の信号強度を示す共鳴周波数と差を用いて、当該ナビゲーション用磁気共鳴信号から再構成したナビゲーション画像の位置を補正する位置補正手段を備えること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
5. 請求項２記載の磁気共鳴装置であって、
   前記ナビゲーション信号取得手段は、前記核磁気共鳴信号取得手段が核磁気共鳴信号を取得させる前に、前記ナビゲーション用磁気共鳴信号を取得させ、
   前記制御手段は、高周波磁場パルス印加手段および前記拡散傾斜磁場印加手段に、前記ナビゲーション用磁気共鳴信号の取得と前記核磁気共鳴信号の取得との間に、当該核磁気共鳴信号の一部の周波数帯域の信号を抑圧するための高周波磁場パルスと傾斜磁場パルスとを印加させる抑圧パルス印加手段をさらに備えること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
6. 請求項１記載の磁気共鳴装置であって、
   前記位相変位算出手段は、前記ショット毎に取得した核磁気共鳴信号を、当該ショットの印加開始時間に応じて補正し、前記ショット毎の実空間上の各位置の位相変位を算出すること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
7. 請求項１記載の磁気共鳴装置であって、
   前記核磁気共鳴信号取得手段が印加する振動傾斜磁場は、２次元空間を走査する振動傾斜磁場であって、
   前記位相変位算出手段は、２次元空間の点毎の位相変位を算出し、
   前記位相補正手段は、前記２次元空間の各点の位相変位を用いて、当該２次元空間の点毎に独立して前記位相を補正すること
   を特徴とする磁気共鳴装置。
8. 請求項１記載の磁気共鳴装置であって、
   前記核磁気共鳴信号取得手段が印加する振動傾斜磁場は、３次元空間を走査する振動傾斜磁場であって、
   前記位相変位算出手段は、３次元空間の点毎の位相変位を算出し、
   前記位相補正手段は、前記３次元空間の各点の位相変位を用いて、当該３次元空間の点毎に独立して前記位相を補正すること
   を特徴とする磁気共鳴装置。

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