JP2000501530A - 組織の非侵襲温度マッピング方法およびシステム - Google Patents
組織の非侵襲温度マッピング方法およびシステムInfo
- Publication number
- JP2000501530A JP2000501530A JP9520668A JP52066897A JP2000501530A JP 2000501530 A JP2000501530 A JP 2000501530A JP 9520668 A JP9520668 A JP 9520668A JP 52066897 A JP52066897 A JP 52066897A JP 2000501530 A JP2000501530 A JP 2000501530A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixels
- temperature
- tissue
- group
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
- A61B5/015—By temperature mapping of body part
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
- A61B8/5223—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
- G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
- G01K3/14—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values in respect of space
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
- A61B5/7267—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems involving training the classification device
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Physiology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
画像データから温度をマッピングする方法およびシステム。この方法は、複数の画素から構成される組織の画像を受信し、画像を画素(104)のグループに分離し、画素の各グループは一組の記述子(106)を有し、撮像された組織(108)の初期状態に対応する記述子の基線の組を確立し、画素(114)のグループのための一組の記述子における差分を測定し、差分は画素のグループの画素値における変化に対応し、画素(118−124)のグループに対応する組織の測定された差分を温度変化に相関させ、そして、組織(130−132)の温度範囲における変化を示す相関された温度変化に応答して組織画像上に温度の表示をかぶせるステップを有する。システムは、組織の初期状態から神経ネットワークにより学習された基線値にたいして一組の記述子を評価するための神経ネットワークを実効あるものにするデジタルプロセッサーを有する。
Description
【発明の詳細な説明】
組織の非侵襲温度マッピング方法およびシステム
発明の分野
本発明は温度監視装置および方法に関し、特に組織温度の監視方法およびシス
テムに関する。
発明の背景
熱治療法もしくは発熱療法を用いて組織を治療する方法およびシステムは良く
知られている。例えば、熱によるガン組織の治療が、有益であることは知られて
いる。即ち、異常組織を基本温度を超える約摂氏42度で加熱すると、不可逆の
細胞の損傷を組織に招いてしまう。このようにして、良性および悪性の腫瘍を壊
死できる。摂氏45度を超える温度では、不可逆の損傷は、異常組織のみならず
健全な組織にも、生ずる。約摂氏42−45度の温度範囲は、人体組織にとって
は治療学的発熱療法範囲として知られている。摂氏45−60度の範囲での加熱
治療は、一般的に熱治療もしくは温熱療法として知られている。およそ摂氏65
度の温度では、組織は切除される。
異常組織を壊死させるための一般的に認識されている温度範囲は良く知られて
いる一方、特別な組織にたいする熱の影響は数多くの他の要因に左右される。例
えば、組織が異常に低い細胞pH,貧弱な酸素処理もしくは栄養喪失にあるとし
たら、通常予期されるより低い温度で組織は不可逆な損傷にたいして傷つきやす
くなる。このことが、異常もしくは腫瘍組織が、正常な組織より温度の上昇にた
いしてより影響されやすいと考えられている理由のひとつである。
発熱療法的に組織を治療するため異常組織に熱を加えるために、外的非侵襲お
よび最小侵襲手術法(MIS」)の両方が発展してきた。非侵襲誘導技術は、超
音波変換機のみならず高周波(RF)およびマイクロ波アプリケータを用いる。
MIS技術および技術工学は、病気にかかった組織を破壊するために組織の目的
の領域にむかってエネルギーを放出するために、治療探り針を人体に挿入するこ
とを主として含む。事実上、探り針により放出されるエネルギーは、典型的には
、
レーザー、マイクロ波、高周波、電気メスもしくは超音波である。これらの探り
針は、間組織、腔内もしくは、腹腔鏡の方法を介してエネルギーを管理するため
に異常な目標の組織の近くに位置される。通常は、針またはカテーテルで導入さ
れる探り針が直接組織内に位置することを、探り針を間組織に位置させることは
意味している。腔内法は、目標とする組織の近くの自然人の開口部に探り針が位
置することを要求し、そして腹腔鏡手術法は、探り針が目標の組織の近くに位置
できるような小さな切開を必要とする。例えば、熱治療探り針は、会陰もしは尿
道を介して病気の領域(間組織)に探り針を挿入するか、尿道もしくは直腸に挿
入および目標の領域(腹腔)に向けるか、腹腔鏡的切開を介して組織の近くに探
り針を位置させるかによって前立線ガンを治療できる。そのような典型的な方法
を使用すれば、例えば、非切開の肝臓ガン、前立腺ガン、膵臓ガン、乳ガンおよ
び多様な婦人病を治療するために異常組織にエネルギーを放出するために探り針
を位置させることでできる。
これらのMIS技術は、接触している組織が放出されたエネルギーにより熱せ
られるように治療される組織の近くにエネルギー放出探り針を位置できるように
する一方、目標の領域もしくは近隣の領域での温度を監視するための用意は殆ど
なされていなかった。その結果、周囲の正常な組織に影響を与えずに異常組織を
充分に壊死または除去するために目標の領域に十分な熱の投与量を決定すること
が、治療にあたる医師には、困難となっていた。もしも治療にあたる医師が、異
常組織を破壊するために熱治療にたいして十分な熱の投与量を供給しなかったと
したら、生存している異常組織が再生し、そしてガンもしくは他の異常細胞状態
が続くこととなる。一方、医師が熱治療の効果的な投与量以上に熱を加えたとし
たら、治療により影響された正常な組織の量は病的状態を増加させるか、もしく
は逆に患者の健康に衝撃を与える副作用を引き起こす。
熱治療の投与量を効果的に決定する必要性に応答して、熱の投与量もしくはそ
の効果を測定するために様々な試みがなされてきた。そのような試みのひとつは
、所定の期間に熱効果を生成するエネルギーの放出時間を計ることだった。しか
しながら、この時間の制約は、異常な組織と目標の領域の周囲の異常組織の状態
の両方についての仮定に依存している。年齢、患者の一般的な健康、周囲の組織
の
酸素処理、周囲の組織の血液の潅流そしてエネルギー吸収率および目標の領域の
治療の投与量に影響する他の公知のパラメータにより引き起こされる異なる組織
の状態を補償するためには、経験的な研究が必要である。これらの研究は、せい
ぜい治療の投与量のために算定された時間だけを提供することができる一般的な
パラメーターを提供する。従って、治療を十分に監視することなく目標の領域へ
の熱治療の投与量を制御するための所定の時間を用いると、異常組織の効果のな
い治療もしくは健康な組織の不必要な破壊を生じてしまう。
目標の領域と周囲の領域から温度データのいくつかのフィードバックを供給す
る努力において、組織温度を監視する他の方法が開発されてきた。そのようなひ
とつの方法は、影響された組織領域における温度に関する情報を提供するために
組織に温度探り(probes)針を埋め込むことを必要としている。これらの温度探
り針を位置づけることは、繊細な動作であり、そして探り針およびセンサーの周
囲の領域のために温度を推定するのと同様に目標の組織内および目標の領域外の
温度を正確に認識するために探り針とセンサーの正確な位置を知ることは、絶対
に必要である。付言すれば、これらの探り針を位置づけるには、侵襲技術が必要
であり、さらには治療後にはこれらの探り針を除去することが必要となる。もち
ろん、これらの侵襲技術と組織内での温度探り針の位置づけは、全体の手続きの
侵襲の性質に付加され、患者が治癒しなければならない外傷を引き起こす。付言
すれば、熱は、治療される領域から外に向かって周囲の領域に、異なる潅流レベ
ルおよび異なる組織のタイプを主な原因とする異なる割合で伝達される。被治療
領域内外の加熱を効果的に監視するには、治療にあたる医師が実用的とは考えな
い、もしくは臨床的には受け入れることができない沢山の探り針を必要とする。
温度探り針の有効性に影響をあたえる別の要因は、健全な組織対異常な組織の異
なる熱伝導性である。通常、温度探り針は、影響された領域をとりまく健全組織
に位置される。その結果として、目標とする組織から健全な組織への熱の転送の
割合は、探り針と異常な組織領域とのあいだの組織が破壊されるまで熱探り針が
高温を登録できないようにする。従って、正常な組織内での温度探り針の位置は
、重要であり熱治療の有効性に影響をあたえる。
熱治療技術において温度監視を提供する別の試みは、組織における温度変化を
表示するための核磁気共鳴映像法の使用を含む。核磁気共鳴映像法は、その手続
きを実効するための特別の非磁気器具および設備を必要とするのにしたがい、典
型的にコストを抑制する。従って、そのような技術の使用は、比較的大きな領域
の映像を必要とする非常に特別な環境、器具および手続きに限定されるようにみ
える。
最後に、温度治療監視のために超音波映像法を用いる試みもいくつかなされて
きた。超音波データは、グレイの様々な段階において組織構造を撮像するために
用いられるグレイスケールデータのかたちで現される。異常な組織が壊死もしく
は切除されるときの組織構造の変化は、表示された映像を十分に知覚的に変化さ
せるには、重要ではない。同様に、普遍的な細胞損傷が生ずる破壊的な基準にそ
の温度が近づく際の通常の組織内での構造の変化は、典型的なグレイスケール超
音波画像において直接には観察できない。
必要とされるのは、発熱療法もしくは熱治療目標領域とその近くでの組織の温
度を監視する方法である。
必要とされるのは、数多くの温度探り針の位置づけを必要とせず、もしくは目
標および周囲の組織へのそのような探り針の注意深い位置づけなしで組織での熱
状態を監視する方法である。
必要とされるのは、コストを抑えた核磁気共鳴器具および環境を必要としない
熱的に治療される組織の領域における組織のための温度データを監視、表示する
方法である。
必要とされるのは、組織の構造的な特徴は、視覚的には、知覚できず,または
、組織で生ずる温度変化により著しく変化するのだけれども、温度データまたは
組織損傷情報を提供する超音波エネルギーとともに組織の温度を監視する方法で
ある。
発明の概要
本発明の基本原理にしたがって実施されるシステムおよび方法により、組織温
度を監視する先に知られているシステムおよび方法の制限は、克服される。本発
明の方法は、複数の画素からなる組織の画像を受信し、画像を画素のグループに
分離し、各画素のグループは、一組の記述子を有し、撮像された組織の初期状態
に対応する基線セットの記述子を確立し、画素のグループのために記述子の組の
差分を測定し、画素のグループのために画素値における変化に差分は対応し、画
素のグループに対応する組織のために測定された差分を温度変化に相関させ、そ
して組織に対して、温度範囲の変化を示す相関された温度変化に応答して、組織
画像上に温度の表示をかぶせるステップからなる。
この方法は、本発明の基本原理に従って制作されたシステムによって実効され
る。そのようなシステムは、超音波表示デバイス、超音波表示デバイスによって
生成された画像データを読み取り、そして、画像データにおける変化を解釈する
温度マッピングワークステーションを有する。好ましくは、少なくとも、ひとつ
の温度探り針を、画像領域内の組織に挿入し、そして、最も好ましくは、探り針
は、目標の領域に位置される。温度マッピングワークステーションは、基線値を
得るための単純な基準、傾き検出、キャニー検出、放射状物分析その他、そして
温度測定に相関できる画像の変化を検出するための蓋然性柱状図のようないくつ
かのエッジ検出技術のひとつを用いる。全体の画像もしくは画像の予め選択され
た部分が分析される。超音波画像の強度レベルは、好ましくは、最も軽いグレイ
スケール値を超えるのに先立って除去できる温度基準に相応するグレイスケール
に最も軽い表示された画素が変化するように調節される。グレイスケール強度が
調節された後、各画素のグループのために一組の基線記述子が定義される。各画
素のグループは、記述子の組における数多くの記述子に相応する沢山の神経要素
を有している。画素のグループのための神経要素の出力は、出力神経要素に接続
されている。各出力神経要素は、組織のために可能な温度範囲のひとつに対応す
る。各出力要素での画素グループのための神経要素からの出力の計量は、画素の
グループのために温度を表示するために出力要素のひとつを活性化する。好まし
くは、熱治療の開始前に読み取られた画素値は、神経要素のための重みづけを確
立するために学習セットデータを発展するために用いられる。各出力神経要素は
、その活性化状態を通常の状態と比較して、もしも出力要素がエラーを検出する
としたら、画素のグループのために神経要素により用いられた重みに調節信号を
提供する。
一度熱治療が開始されたら、組織を発熱させる治療探り針からエネルギーを受
ける。組織における温度変化は、今度は、後方散乱された超音波撮像エネルギー
に影響を及ぼす。その結果として、組織の画像を更新するために超音波表示デバ
イスにより生成された画素データもまた変化する。組織温度は、探り針により測
定され、温度変化は、時間に対して座標に記入される。この温度変化は、探り針
がおかれた位置に対応する画素のグループのために、記述子の組用の重みづけさ
れた平均グレイスケール値における対応する変化と比較される。グレイスケール
変化と温度変化の相関は、システムにおける他の神経要素のために神経要素に提
供される。基線グレイスケール重みづけされた平均と現在のグレイスケール重み
づけされた平均との相関を相関要素にて乗じると、各神経要素はその画素の対応
するグループのために温度に対応する信号を提供する。この温度は、画素のグル
ープが存在する範囲を決定するための各温度範囲のための基準値と比較される。
マッピングシステムは、各画素値のグループにより代表された組織のための所定
の温度帯を表示する表示画像のためにオーバーレイを生成する。測定された差分
が異なる温度帯における温度に相関していると温度マッピングシステムが決定す
るとき、オーバーレイは更新され、画素のグループにより代表される組織のため
の新しい温度帯をしめす。
好ましくは、マッピングシステムは、基線測定差分を確立するためにエッジ検
出技術を用いる。検出されたエッジは、計数され、それは測定されたエッジのあ
いだの傾き、もしくは累積されたエッジのあいだの相違であり、基線値を確立す
る。エッジに関連するひとつもしくはそれ以上の値が、基線値を確立するために
用いられる。洗練の度合いを変更する多くのエッジ検出技術のひとつは、単純基
準検出、傾き検出,そしてキャニーエッジ検出のように使用される。検出された
エッジは、今度は、線形境界および認知できる形状を識別するために用いられる
。画素のグループを介する指向性の通路は、エッジ検出のために画素を選択する
ために用いられる。異なる通路に関連する画素は、情報の異なる度合いを生成す
る。各記述子の通路は、相違する蓋然性の分配を生成し、そして蓋然性が直角で
あれば、重なり合う情報は殆どない。
組織の熱治療中、治療の輻射を受ける組織は、変化しはじめ、そして、表示さ
れた画像において対応する画素値は変化する。これまで、変化するものは、比較
的、観察する医師には知覚されず、そして目標領域が受ける熱治療の投与量の十
分な表示を提供してはいなかった。画素のグループのための一組の記述子のため
の基線値からの変化が測定され、そして表示画像内での組織の温度変化に相関さ
れる。熱誘導された変化の相関のためのひとつの方法は、チャンファー・マッチ
ング技術を使用し、画像間での体積セット相関を提供する。温度変化は、画素の
グループが存在する範囲を決定するための異なる温度範囲のために基準の温度と
比較される。次いで、各画素のグループ内での温度範囲を表示するカラーオーバ
ーレイは生成され、画像とともに表示のために送信される。このオーバーレイを
生成する別の方法は、色を各温度範囲に相関させることである。組織の熱治療の
ために、関心の温度範囲は、通常、高熱、熱治療そして融除できる範囲である。
好ましくは、他の色を用いることができるけれども、これらの範囲に関連する値
は、グレイスケール、茶色、緑色そして赤色である。
好ましくは、マッピングシステムは、温度が移植された組織に対応する画素の
グループのための基線値における変化を探り針により測定された温度に相関させ
る。このグレイスケール対温度相関要因は、好ましくは、摂氏度に対するグレイ
スケール単位の割合で表現される。この相関要因は、次いで、画素の他のグルー
プのためにグレイスケール対温度相関要因を修正するために用いられる。このよ
うにして、マッピングシステムは、温度探り針を各組織領域に埋め込む必要なし
に画素のグループに関連した画素の他のグループの各々における温度変化を検出
する。このことによって、主に熱誘導された組織変化から生ずる目標の領域を取
り巻く組織の熱的な変化をエキスパートシステムは検出し、血液の潅流、増加し
た酸素処理および目標の領域の熱治療の結果として生ずる他の要因を有する。そ
の結果として、マッピングシステムは、温度オーバーレイを生成するための組織
の吸収率についての仮定を使用する必要がなく、しかし、むしろ治療中、いかに
して画素の変化を温度測定に相関させるかを、学習する。
本発明の利点は、数々の温度探り針の位置づけを必要とせず温度処理された組
織を監視する能力を有することにある。もしも、温度探り針が温度監視の証明の
ために要求されるとしたら、マッピングシステムの動作の証明に必要とされる沢
山の探り針が、組織温度を示す温度探り針に依存するシステムにたいして非常に
減少する。本発明のシステムおよび方法は、目標とされた領域における熱治療の
応用により影響される超音波デバイスのディスプレイ内にある組織の温度変化を
治療にあたる医師が検出できるようにする。このようにして、目標領域の治療を
継続するかの決定に影響する、目標領域以外の領域における組織変化を検出でき
る。ディスプレイにおける色の変化を観察することにより、融除される組織、熱
による壊死もしくは壊死に近い組織および通常の温度帯にとどまる組織を識別で
きる。この情報に応答して、視認する医師は、熱損傷の点にまで健康な組織の温
度を上昇させることなく、異常組織の破壊を確実なものとするためにエネルギー
放出探り針の位置づけにたいしてより以上の制御をなすことができる。
本発明の他の利点は、温度のマッピングに対して、核磁気共鳴映像法を必要と
しない点である。その結果、温度のプロファイリングのコストを抑えたMRIを
避けることができ、そのような温度監視技術を用いる方法にたいして、医療のコ
ストが大幅に削減される。
本発明のこれらの利点、他の利点および利益は、添付の図面と詳細な説明の概
観によって確認される。
図面の簡単な説明
図1は、超音波機器上に表示される組織の温度を監視するシステムのブロック
図;
図2は、本発明の実施例において用いられる温度マッピングワークステーショ
ンのブロック図;
図3Aは、神経要素の略線図;
図3Bは、画素もしくは画素のグループを決定するための4個の記述子を用い
る神経要素を例として示す略線図;
図3Cは、図3Bにおける画素のグループの神経ネットワークの略線図;
図4Aは、画素に対する一組の記述子を定義するために用いられる画素の略線
図;
図4Bは、画素のグループに対する一組の記述子を定義するために用いられる
画素の略線図;および
図5は、超音波機器上に表示された組織の温度を監視する方法の流れ図。
発明の詳細な説明
図1は、本発明の原理を実施するために用いられるシステムを示す。システム
10は、温度マッピングワークステーションもしくはシステム14と接続される
超音波撮像デバイス12を有する。超音波撮像デバイス12は、コンピューター
ユニット16および送信器・変換器ユニット18を有する。送信機・変換機ユニ
ットは、電気ケーブル20を介して、コンピュータユニットに接続される。送信
機・変換機ユニット18は、超音波エネルギーを放出し、組織によって後方散乱
されたエネルギーを受信する。この情報は、後方散乱されたデータを処理するコ
ンピュータユニット16に供給され、ディスプレイ22に表示される画像を生成
する。このような超音波撮像システムは、従来良く知られているものである。温
度マッピングワークステーション14は、画像データを電気ケーブル24を介し
て伝達するためにコンピュータユニット16に接続されている。もしくは、温度
マッピングワークステーション14によっておこなわれる画像処理は、システム
バス等を介してシステム12に接続されたデジタル信号処理カード上で実行され
てもよい。
本発明によるシステム10は、マイクロ波、レーザ、高周波、電気腐食、もし
くは超音波探り針等の熱治療機器との関連において用いることができるが、シス
テム10の用途はそのような応用に限られる訳ではない。例えば、システム10
は、組織内に注入もしくは静脈から取り出された化学薬品に対して反応する組織
の温度を監視するためにも用いることができる。
超音波撮像デバイスの画面上の画像データの表示については、良く知られてい
る。基本的には、超音波エネルギーは、送信機・変換機ユニット18の送信機部
から表示される組織に向かって放出される。このエネルギーは、組織の異なる形
態によって相違して、後方散乱される。この後方散乱されたエネルギーは、分光
反射部および干渉反射部からなる。後方散乱されたエネルギーは、送信機・変換
機18の変換機部で受信され、グレイスケール強度データに変換される。グレイ
スケール強度データは、システム12内のビデオRAM等に蓄えられる。そのよ
うなRAMは、良く知られていて、典型的には、表示画面22に対する画素に対
応するよう行列の方法で組織されている。グレイスケール強度データは、ビデオ
RAM12等から検索され、表示画面22用の駆動信号を生成するために用いら
れる。グレイスケールデータの検索および駆動信号の生成は、人間の目に「フリ
ッカー」が現れないような割合で行われる。ビデオRAMは、通常、ディスプレ
イを駆動するためにビデオRAMからデータを読み出すのと同様に、プロセッサ
ーがRAM内の画素値を更新できるように構成されている。最も商業的に入手で
きる超音波システムは、ディスプレイ22を駆動するための信号を記録できるよ
うにビデオデータポートを提供している。このポートは、典型的には、RS−1
70ポートであり、そのようなポートを介して提供されるデータは良く知られて
いる。
好ましくは、マッピングワークステーション14は、ビデオデータポートから
ビデオデータ信号を受信し、デジタル化して、画素データを生成する。殆どの超
音波システムは、RS−170ポートを有しているので、そのようにして実行し
た場合、ワークステーション12は、殆どの超音波システムと互換性を有するこ
ととなる。また一方、画素もしくはグレイスケールデータをシステム12に伝達
するためのパラレルまたはシリアルデータポートを介してワークステーション1
4はシステム12に接続されている。この構造によれば、システム12において
信号処理をうけるデータに先立って、システム12からグレイスケールデータを
提供できる利点がある。システム12は、後方散乱されたエネルギーの干渉反射
成分において用いられる情報に対する感度を減少するように信号処理を行うこと
ができる。このように感度を減少させると、ワークステーション14による温度
検出の精度に影響をおよぼす。超音波撮像システムが、画素データを処理する前
に画素データを受信することにより、反射成分における情報はより精度の高い温
度マッピングに貢献することとなる。そのうえに、システム12により生成され
た画素データは、温度マッピング用の信号処理を複雑にするメーカーの特別な情
報をも含む。温度マッピングに対するアナログまたはデジタルデータもしくはそ
れらと等価なものを、移転することは、本発明の原理内である。
グレイスケールデータは、表示画素の強度レベルを定義するデータワードであ
る。グレイスケール範囲の最低値は、低強度またはブラックシェード画素に対応
し、一方、その範囲の高い値は、最も明るい強度またはホワイトシェード画素に
対応する。そのあいだに介在する値は、グレイのシェード、故にグレイスケール
データという用語となる。グレイスケールデータは、カラーデータを表示可能な
画面上に表示できる。超音波ユニット12のディスプレイ22およびワークステ
ーション14のディスプレイ26は、グレイスケールとカラー画像の両方を表示
することができるディスプレイである。
好ましくは、温度マッピングワークステーション14は、インテル ペンティ
アム プロセッサー、8 MB以上のRAMおよび540MB以上のハードドラ
イブを有するパーソナルコンピュターである。システムバスを介してシステム1
4に接続しているのは、デジタルプロセッシングカードであり、このカードは、
システム12からの画像データを処理して温度マッピングを行う。そのようなデ
ジタル信号処理カードは、カナダ国、ケベック州、サン・ローランのコレコ社で
製造されており、オクラス F/64デジタル信号処理カードとして指定されて
いる。処理される画像データは、システム14のディスプレイ26上に表示可能
である。付言すれば、システム14は、ディスプレイ26上に表示された画像に
ついてカーソルを移動および画像の座標を識別するためのマウスもしくはトラッ
クボールのような標準的な入力・出力(I/O)装置を有する。
図2は、本発明の温度マッピングを実行するために用いられるデジタル信号処
理カード28のブロック図である。カードは、フレーム グラッバー(GRABBER
)30、データバッファー32、データシグナルプロセッサー34、学習セット
メモリ(LEARNING SET MEMORY)36、ワークメモリ38、オーバーレイバッファ
ー40およびフレーム送信機42を有する。フレームグラッバー30は、一度に
一フレームずつビデオデータポートからビデオデータを検索し、アナログビデオ
データを処理のためにデータバッファー32に記憶される画素データに変換する
。代わりとして、フレームグラッバー30は、システム12により生成されたグ
レイスケールデータを得るためにシステム12とデジタルデータポートを介して
接続するデジタルインターフェイス50からデータを得ることもできる。グレイ
スケールデータは、システム12により用いられ、ディスプレイ22を駆動する
映像信号を生成し、そのワークステーション14への転送に先立って、デジタル
信号処理をうけてもよいし、うけなくともよい。典型的には、フレームデータは
、
毎秒約9乃至20フレームずつの割合でディスプレイ20に供給される。画像デ
ータのノイズを減少するためには、各画素にたいして、データの数フレームを検
索し、平均化できる。この平均化された画素データは、次いでバッファー32に
プロセッサー34の処理のために記憶される。
熱治療を開始するのに先立ち、全表示が対象とする領域として識別されるけれ
ども、治療にあたる医師は、好ましくは、ディスプレイ26上に表示される画像
内での対象領域を選択する。マウスまたはトラックボール52を用いて、対象領
域の輪郭を描くことにより、その領域を識別することができる。システム14は
、温度マッピングのための監視期間中、対象領域内での画像データを評価する。
前もって定義される領域の形が用いられるけれども、好ましくは、対象領域は、
長方形もしくは矩形の左上部および右下部を定義するために、ディスプレイ26
上の第一および第二の位置をクリックすることで定義することができる。一度、
対象領域が定義されたなら、プロセッサー34は、温度マッピングのために、対
象領域を画素の前もって定義されたグループに分離する。画素のグループは、単
一の画素として定義できる。しかしながら、そのような画像の分離は、超音波探
り針の位置における変化に対しては、敏感である。超音波探り針における小さい
変化は、画像にたいして生成された画素データを実質的に変更し、そして組織変
化を正確に反映はしない、差異の測定を生ずる。好ましくは、画素のグループは
、多数の画素を含み、そして、他の形を用いることができるけれども、形状とし
ては四角である。多数の画素のグループは、超音波探り針の位置の変化にたいし
ては、敏感ではない。好ましくは、画素のグループは、対象とする領域を画素グ
ループの整数分の一に分離する。例えば、160x160の画素のグループは、
4x4、10x10または16x16の画素のグループに分離する。
一度対象領域と画素のグループが定義されたなら、プロセッサー34は、好ま
しくは、画素の各グループにたいして、神経要素を生成し、基線値の学習セット
および各神経要素にたいして転送の機能を確立する。基線値は、学習セットメモ
リ36に格納される。各画素のグループにたいする基線値については、あとでよ
り詳細に述べることとする。基線値は、画素グループの同質性およびその周囲の
近隣の画素のグループについて、プロセッサー34に情報を提供する。この基線
の情報は、温度値と変化に相関する熱治療により引き起こされる変化を検出する
ために用いられる。
画素グループに対する一組の基線値は、画素グループ内外のグレイスケール値
の差異の測定を含む。例えば、画素のグループに対する平均グレイスケール値は
演算することができ、画素グループに隣り合う各画素に対する差動グレイスケー
ル値は、計算および累積できる。そのような測定は、画素グループの範囲におけ
る画像の滑らかさの表示を提供する。同様に、画素グループの境界でのグレイス
ケール値に関連する傾きは、熱治療の開始に先立つ画像領域における変化を定義
するために用いられる。基線値の他の例は、画素グループの近くにおけるエッジ
の検出、計数および測定を含む。そのようなエッジの検出と測定は、従来広く知
られているしきい値、傾きおよびキャニー(Canny)技術を用いて行われる。
好ましくは、エッジの検出および測定は、アメリカ特許No.5,267,3
28に開示されるラジアル技術を用いて行われる。上記特許において述べられ、
また本発明の好ましい実施例において用いられる技術は、ラジアル形状抽出、ラ
ジアル空間分配抽出、ラジアル輪郭抽出およびラジアル傾き抽出技術である。こ
れらの技術によれば、画素グループの近くでのエッジの検出および計数のための
基線値測定、画素グループの領域における画像の滑らかさ、画素グループ周囲の
領域での同質性、画素グループの対向する側における領域の類似性および画素グ
ループの領域におけるグレイスケールの変化の量の標準が夫々、提供される。熱
治療が生ずるに従い、基線値を確立し、そしてそれらの値における変化を演算す
るためにこれらの技術を用いることによって、治療によって引き起こされた変化
の量を示す差異の値が識別できる。
治療が開始されたのちは、プロセッサー34は、現在、表示されている画像の
新しい記述子を生成するための新しいフレームデータに対してバッファー32に
格納されている画素値を用いる。これらの記述子は、学習セットメモリ36の学
習セットデータと比較されて、対象領域内における画素の各グループに対する画
像の変化を測定する。測定された画像の変化は典型的にはグレイスケール単位で
表現され、画素のグループに対応する組織領域にたいする温度の変化に相関して
いる。この温度変化は、組織が存在する範囲を確定するための温度範囲の基準値
と比較される。画素グループに対する温度範囲の識別は、オーバーレイバッファ
ー40に格納されているオーバーレイ画像データを生成するために用いられる。
オーバーレイ画像データは、アナログフレームデータに変換され、そしてディス
プレイ24にフレーム送信機42によって供給される。オーバーレイ画像データ
は画素のグループに対応する組織領域のための温度を示すために、ディスプレイ
24上の画像部分をカラー化する。また一方、オーバーレイ画像データは、画素
の形でとどまることができ、そしてフレーム送信機32は画素データをシステム
12に伝達するためのI/Oコントローラでも可である。画素データはシステム
12のビデオRAMに格納でき、画素の各グループのための温度範囲を示すため
にディスプレイ24の部分をカラー化するために用いられる。
図3Aは、神経要素のサンプルを示す。神経要素HIは、入力データを出力状
態Oに相関させる転送機能を実施する。もしも出力状態を真に読み取ることが可
能であるなら、相関された出力状態Oと真の状態との差を用いて転送機能を修正
することにより、入力データIを対応する出力状態Oに良く相関させることがで
きる。このようにして、進行中のプロセスの期間中、要素HIは調整もしくは学
習する。本発明においては、神経要素におけるこのような調節により、システム
は、血液の潅流等により引き起こされた組織における変化を補償することができ
る。
本発明による典型的な神経要素を図3Bに示す。ここにおいて、神経要素HI
は、4つの入力D1,D3,D5およびD7を受信する。これらの入力はあとで
より詳細に述べる。これらの入力は、神経要素のための一組の記述子を定義し、
神経要素は、上記のプロセスによって識別された画素もしくは画素のグループに
対応する。記述子D1,D3,D5およびD7は、バッファー32における画素
値から派生する。図3Bにおける要素HIの転送機能は、記述子の現在のセット
の重みづけされた平均値と学習セットに含まれた記述子のための基線値の状態と
の差を、要素HIに対応する画素の温度に相関させる。この温度は、4つの入力
のうちのひとつを活性化する。出力は、温度が通常の範囲(O1)、高熱範囲(
O2)、熱治療範囲(O3)および融除範囲(O4)のどの範囲にあるかを示す
。好ましくは、これらの範囲は、上記した摂氏度で表現されたものに対応する。
神経要素に対して4つの記述子を用いたのは、単に例としてであり、各要素にた
いしては、より多くのまたより少ない記述子を用いることができる。好ましくは
、各神経要素には、4つの記述子が用いられる。
好ましくは、表示される組織に少なくともひとつの温度探り針48が埋めこま
れる。この探り針48からの信号は、アナログ・デジタル変換機50によりデジ
タル信号に変換され、この信号は、探り針48が埋め込まれた表示された組織上
の位置に対応するプロセッサー34における神経要素に供給される。この信号は
、神経要素に対する転送機能を訂正するために用いられる真の温度の読み取りを
提供する。この補償要因は、神経要素を処置されている組織における進行中の状
態に適応させるために、他の神経要素にも提供できる。
各画素グループにたいする好ましい神経ネットワークを図3Cに示す。より少
ないまたはより多い記述子をグループにたいして用いることができるけれども、
そのネットワークは4つ一組の記述子を示している。これらの入力は、重みづけ
られた平均値を演算するために、異なるように重みづける4つの神経要素の各々
に提供される。これらの重みづけされた平均値は、各々、出力要素に適応され、
各々の出力要素は、温度範囲に対応している。出力要素は、適応された平均値を
重みづけし、そして出力要素のひとつが、活性化される。好ましくは、正しい出
力要素が活性化されたか否かを検証するための温度相関要因を出力要素は具備す
る。もしエラーがある時、調節信号を生成して、神経要素に供給することにより
、神経要素での重みづけ要因Wを調節するために誤った重みづけされた平均値を
提供する。各画素のグループにたいする出力要素の状態は、オーバーレイデータ
を生成するために用いられる。
画素の一組の記述子を生成するために用いられる画素を図4Aに示す。同図に
おいて、中心の画素P0は、温度を計算するための画素である。直に隣接する画
素P1−P8は、記述子D1−D8を定義するために用いられる。これらの記述
子は、画素P0と隣接する画素のうちのひとつの画素との差により定義される。
例えば、D1は、P0とP1のグレイスケール値の差により定義され、D2は、
P0とP2との差により定義される、等々である。第二番目に近い画素もエッジ
の検出および測定に用いることができる。図4Bにおいて、画素P1−P8は、
中心画素P0に最も近い画素であり、画素P9−P24は、第二番目に近い画素
である。第二番目に近い画素は、好ましくは、最も近い画素に比べて測定におい
てより少ない重みづけを与えられる。これらの記述子の全部若しくはいくつかの
重みづけされた平均値は、画素P0のために一組の記述子を定義するのに用いら
れる。同様に、一組の記述子が画素のグループのために定義される。図4Bに示
すように、G0で示される画素のグループは画素グループG1−G8に囲まれて
いる。そのような場合、記述子D1は、G0の最上段の画素の各々とG1におい
て垂直に隣接する画素との差の平均値により定義される。記述子D3,D5およ
びD7も同様に定義される。D2,D4,D6およびD8に対する記述子は、G
0の角の画素とG2,G4,G6およびG8の領域において斜めに隣接する画素
とのあいだの差により夫々定義される。
好ましくは、画素グループの記述子の組みは、画素のグループのまわりの8つ
の放射状の構造から派生する。ひとつ画素に対する放射状の構造、R1−R8が
図4Aにしめされている。図4Bにおいて、放射状構造は、中心領域G0の周り
の8つのグループに対応するか、もしくは、それらは、中心画素G0から延長さ
れる単一の行、列そして斜めの放射状構造として定義できる。一組の記述子を選
択するさいの重要な点は、画素のグループについての領域に関する情報を提供す
るグループにおける隣接する画素を定義することである。それによって、変化は
、それらが画素のグループに近づくにしたがい、もしくはそれらが画素のグルー
プから発するにしたがい検出できる。
本発明の方法は、図5に示すようにフローチャートで表現できる。治療にあた
る医者は、好ましくは、約摂氏65度の融除できる温度基準値に対応するグレイ
スケールレベルまでディスプレイ上の最も明るい要素がその強度を増加するよう
にディスプレイ22上の表示された画像の強度を調節することによりはじめる(
ステップ100)。このことは、表示された画像にたいする強度レベルが、グレ
イスケールの範囲の下部のあらわれるようにディスプレイの利得を調節すること
によってもなされる。すなわち、最も明るい点は「明るく」もしくは「白く」見
えないと、グレイスケールの上方の端部に到達することなくそれらはより明るく
なる。好ましくは、プロセッサー34はグレイスケール強度のあらゆるレベル
において画素の計数を示す表示を生成する。ユーザーは、低いレベルの多くの画
素が関心の領域を支配するまでディスプレイ上のゲインを調節する。そのような
方法により、より高温でのマッピングを可能とする、グレイスケールのより高い
端部まで、画素が変化できるような強度レベルまでユーザーは、表示された画像
をシフトする。
グレイスケール強度が調節された後、ユーザーは、上述のごとく対象とする領
域を定義できる(ステップ102)。そして、対象の領域は画素のグループへと
分離される(ステップ104)。画素のグループが定義された後、一組の記述子
が各画素グループにたいして選択され、そして検出された通常の温度への選択さ
れた記述子の組みに最も良くマッピングする転送機能が選択される(ステップ1
06)。記述子は、各画素グループの領域において同質性の表示を提供する差動
の測定、傾き等である。その組における各記述子にたいする基線値は、決定され
そして学習セットメモリに神経要素に関連して位置される(ステップ108)。
マッピングシステム14は、システムの準備が完了し、組織治療が開始できるこ
とを治療にあたる医師に信号で教える。この表示は、ディスプレイ28上にメッ
セージを表示するか、もしくはコンピュータシステムの状態を表示するために光
源もしくは発光ダイオード(「LED」)または他の視覚もしくは聴覚による方
法によって生成できる。
治療が開始されると、システム14のフレームグラッバー30は、システム1
2から定期的に画像データを入手し、それをバッファー32に格納する(ステッ
プ110)。この画素データを受け取ると、各神経要素にたいする記述子の組み
への記述子は、更新されて、神経要素に入力される(ステップ112)。神経要
素は、記述子の入力を用いて現在の要素値を演算し、現在の要素値と基線値の差
分を測定する(ステップ114)。現在値もまたワークメモリ38に記憶され、
各神経要素にたいして柱状図を作成する(ステップ116)。好ましくは、温度
探り針が埋め込まれた組織の真の温度を読み取り、そして出発温度からの温度の
差分変化を測定する。この変化は、対応する神経要素のための記述子の基線セッ
トと現在値とのあいだのグレイスケール値における変化に相関している(ステッ
プ118)。もし摂氏度相関要因に対するこのグレイスケール単位が、神経要素
が用いるものと略同一であるとしたら、プロセスは継続される(ステップ120
)。さもないと、神経要素の転送機能のための相関もしくは重みづけ要因が修正
される(ステップ122)。
グレイスケール対温度相関要因を用いて、各神経要素は、記述子の組みの基線
値と現在値とのグレイスケール差分に対応する温度変化を演算する(ステップ1
24)。温度差分は、測定された出発温度に付加されて、神経要素に対応する組
織の温度を決定する(ステップ126)。もし、この温度が熱治療範囲の基準温
度のひとつより高いとしたら(ステップ128)、検出された温度範囲に対応す
るオーバーレイデータが、生成され、オーバーレイバッファー40に格納される
(ステップ130)。オーバーレイデータは、フレーム送信機42によりビデオ
信号に変換され、ディスプレイ24に送信されて(ステップ132)、画素のグ
ループに相応する特徴の温度を示す色の変化を生じる。
上述のエキスパートシステムは、グレイスケール対温度相関要因を確認するた
めひとつ以上の温度探り針を用いる。別の実施例においては、温度探り針は用い
ていない。その代わり、医師は、撮像される組織領域に治療探り針を向けて、短
い治療照射を加える。この照射の力およびその時間は、組織への力の信託を計算
するための組織エネルギー吸収要因とともにこの情報を用いるマッピングシステ
ムに提供される。パワーの堆積は、特徴のために識別された組織のタイプのため
の良く知られている温度変化に対応する。この温度変化は、テストパルスの期間
中、同じ領域のために測定された差分のグレイスケールに相関している。これは
、領域のために平均の相関要因を確認もしくは計算するために2、3回行われる
。他の組織のタイプに対する相応する相関要因は、良く知られた方法でそのデー
タから外挿できる。一度相関要因がこの方法で計算されたら、システムを調節す
るための探り針によって測定された温度を用いることに関連したステップが行わ
れないことをのぞけば、システムを使用することは上述のごとく進行する。
付言すれば、本発明のエキスパートシステムは、グレイスケールの差分は熱的
に誘導されて、信号ノイズでは引き起こされないことを証明できる。差分を証明
するためには、エキスパートシステムは、先行する記述子の値により成立した傾
きが、温度範囲におけるシフトを確証するか否かを決定するために、神経要素に
たいして格納されたヒストグラムデータについてのエッジ検出技術を用いること
ができる。付言すれば、ひとつの神経要素にたいする現在の記述子セット値と隣
接する神経要素にたいする現在の記述子セット値の差は、神経要素の近くの領域
が近づいているのか、若しくは別の温度範囲にあるのかを確証するためのエッジ
検出または画像の画質向上技術を用いて評価できる。付言すれば、若しくは、そ
の一方、柱状図データは、現在の記述子セットが正確に組織または画像変化を定
義しているか否かを決定するために、フィルターリングもしくはノイズ交番技術
を用いることで処理できる。このようにして、各神経要素にたいするヒストグラ
ムデータと隣接する神経要素のための記述子セット値を用いて領域に対する温度
シフトを確認できる。この証明は、ノイズを多く含むまたは異常なデータに応答
して生成される温度変化の表示の尤度を減少させるために用いられる。
使用にあたっては、治療にあたる医師は、患者に対して、目標とする組織領域
の熱治療を準備する。治療を開始するのに先立って、温度監視システム10を、
患者の近くに配置し、もし温度探り針が温度証明のために用いられるのなら、超
音波画像スクリーンに表示される組織に対して挿入される。各神経要素のための
記述子セットに対して温度マッピングシステム14が基線値を確立したのち、シ
ステムは、治療の開始を医師に信号で知らせる。そして、医師は選択された方法
により、治療探り針を患者に挿入し、目標の領域に向かって放出されたエネルギ
ーを向ける。熱が目標領域における放出されたエネルギーにより生成されるにし
たがい、マッピングシステム14は、定期的にビデオRAM22に書き込まれる
画素データを捕捉する。捕捉されたデータは、基線値と比較される記述子値を更
新するために用いられ、グレイスケール差分を生成する。更新の割合は、使用さ
れるデジタル信号プロセッサー、速度および記憶容量に依存する。好ましい実施
例においては、毎秒12フレームの割合で、オクラスF/64カードは、ビデオ
データを更新する。グレイスケール差分は、グレイスケール対温度相関要因を用
いることで温度変化に相関される。神経要素に対応する組織のために決定される
相応する温度は、治療範囲のために基準温度と比較される。もし画素値のための
差分が、組織の温度が別のゾーンにシフトしたことを示しているとしたら、マッ
ピングシステムは、神経要素のための柱状図データに関するエッジ検出技術を用
いるか、または調査中に、神経要素に隣接する神経要素のための記述子セット値
に関するエッジ検出技術を用いて、温度ゾーンを確認できる。好ましくは、マッ
ピングシステムは、神経要素に用いられるグレイスケール対温度相関要因を確認
するため組織に埋め込まれたひとつ以上の温度探り針を読み取る。神経要素に対
応する組織に対して温度範囲のシフトが検出されたとき、マッピングシステム1
4は、カラーオーバーレイデータをオーバーレイバッファー40に格納し、その
データは、超音波ユニット12のディスプレイ24を修正するためにビデオRA
M22に送信される。治療する医師が色の表示される画像への付加を観察したと
き、医師は探り針を動かすか、目的の領域に供給されるエネルギーを調節できる
。一度、医師が目的の組織が壊死もしくは融除できたと満足したら、治療は終了
し、そして、治療探り針は除去される。もしも、医師が領域の温度監視を続けた
いのならば、送信機・変換機18を用いて、エキスパートシステムによって組織
の温度変化を示すために基線値と比較される画像データの生成を続ける。
本発明を好ましい実施例および変形例およびプロセスによって示してきたが、
また好ましい実施例および変形例およびプロセスを非常に詳細に述べてきたが、
そのような詳細まで付帯する請求の範囲をいかなる方法によっても制限するのは
、本出願人の意図するところではない。付加的な利点および修正は、従来の技術
において直ちに現れる。例えば、後方散乱されたデータにおける変化は、送信機
・変換機18で受信された信号から検出できる。その結果、ユニット18の変換
機が生成する信号は、温度変化を決定するために、本発明の原理にしたがって制
作されたシステムによって処理できる。そのようなシステムは、本発明の範囲内
である。同様に、本発明は、超音波エネルギーにより生成された画像に基づいて
説明してきたが、本発明のシステムおよび方法は、レーダーまたは他の画像エネ
ルギー源から生成された画像データとともに用いることができる。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1998年1月21日(1998.1.21)
【補正内容】
付言すれば、熱は、治療される領域から外に向かって周囲の領域に、異なる潅流
レベルおよび異なる組織のタイプを主な原因とする異なる割合で伝達される。被
治療領域内外の加熱を効果的に監視するには、治療にあたる医師が実用的とは考
えない、もしくは臨床的には受け入れることができない沢山の探り針を必要とす
る。温度探り針の有効性に影響をあたえる別の要因は、健全な組織対異常な組織
の異なる熱伝導性である。通常、温度探り針は、影響された領域をとりまく健全
組織に位置される。その結果として、目標とする組織から健全な組織への熱の転
送の割合は、探り針と異常な組織領域とのあいだの組織が破壊されるまで熱探り
針が高温を登録できないようにする。従って、正常な組織内での温度探り針の位
置は、重要であり熱治療の有効性に影響をあたえる。
熱治療技術において温度監視を提供する別の試みは、組織における温度変化を
表示するための核磁気共鳴映像法の使用を含む。核磁気共鳴映像法は、その手続
きを実効するための特別の非磁気器具および設備を必要とするのにしたがい、典
型的にコストを抑制する。従って、そのような技術の使用は、比較的大きな領域
の映像を必要とする非常に特別な環境、器具および手続きに限定されるようにみ
える。
最後に、温度治療監視のために超音波映像法を用いる試みもいくつかなされて
きた。超音波データは、グレイの様々な段階において組織構造を撮像するために
用いられるグレイスケールデータのかたちで現される。異常な組織が壊死もしく
は切除されるときの組織構造の変化は、表示された映像を十分に知覚的に変化さ
せるには、重要ではない。同様に、普遍的な細胞損傷が生ずる破壊的な基準にそ
の温度が近づく際の通常の組織内での構造の変化は、典型的なグレイスケール超
音波画像において直接には観察できない。
アメリカ特許No.5370121には、被験物の内部の温度変化を測定する
方法および装置が開示されている。時間的に異なる時点で二つの超音波画像が生
成され、そしてそれから差分の超音波画像が決定される。温度に関連するデータ
は、対象とする領域のために決定され、そのデータを表示するために数字による
表示が提供される。
アメリカ特許No.4620546には、断層X線写真画像を得るために断層
X線写真超音波探り針を有する超音波熱治療装置が開示されている。焦点の位置
、即ち、加熱用具からの超音波輻射の病気に冒されやすい場所は、断層X線写真
画像に重畳され、そしてTVモニターに表示される。
アメリカ特許No.5267328には、放射状物として定義される画素のあ
いだでの差分の測定が行われる画像から生成される画素から、差異を示すパター
ン情報を選択する方法が開示されている。
必要とされるのは、発熱療法もしくは熱治療目標領域とその近くでの組織の温
度を監視する方法である。
必要とされるのは、数多くの温度探り針の位置づけを必要とせず、もしくは目
標および周囲の組織へのそのような探り針の注意深い位置づけなしで組織での熱
状態を監視する方法である。
必要とされるのは、コストを抑えた核磁気共鳴器具および環境を必要としない
熱的に治療される組織の領域における組織のための温度データを監視、表示する
方法である。
必要とされるのは、組織の構造的な特徴は、視覚的には、知覚できず,または
、組織で生ずる温度変化により著しく変化するのだけれども、温度データまたは
組織損傷情報を提供する超音波エネルギーとともに組織の温度を監視する方法で
ある。
発明の概要
本発明の基本原理にしたがって実施されるシステムおよび方法により、組織温
度を監視する先に知られているシステムおよび方法の制限は、克服される。本発
明の方法は請求項1記載の段階を含む。
この方法は、本発明の基本原理に従って制作されたシステムによって実効され
る。そのようなシステムは、超音波表示デバイス、超音波表示デバイスによって
生成された画像データを読み取り、そして、画像データにおける変化を解釈する
温度マッピングワークステーションを有する。好ましくは、少なくとも、ひとつ
の温度探り針を、画像領域内の組織に挿入し、そして、最も好ましくは、探り針
は、目標の領域に位置される。温度マッピングワークステーションは、基線値を
得るための単純な基準、傾き検出、キャニー検出、放射状物分析その他、そして
温度測定に相関できる画像の変化を検出するための蓋然性柱状図のようないくつ
かのエッジ検出技術のひとつを用いる。全体の画像もしくは画像の予め選択され
た部分が分析される。超音波画像の強度レベルは、好ましくは、最も軽いグレイ
スケール値を超えるのに先立って除去できる温度基準に相応するグレイスケール
に最も軽い表示された画素が変化するように調節される。グレイスケール強度が
調節された後、各画素のグループのために一組の基線記述子が定義される。各画
素のグループは、記述子の組における数多くの記述子に相応する沢山の神経要素
を有している。画素のグループのための神経要素の出力は、出力神経要素に接続
されている。各出力神経要素は、組織のために可能な温度範囲のひとつに対応す
る。各出力要素での画素グループのための神経要素からの出力の計量は、画素の
グループのために温度を表示するために出力要素のひとつを活性化する。好まし
くは、熱治療の開始前に読み取られた画素値は、神経要素のための重みづけを確
立するために学習セットデータを発展するために用いられる。各出力神経要素は
、その活性化状態を通常の状態と比較して、もしも出力要素がエラーを検出する
としたら、画素のグループのために神経要素により用いられた重みに調節信号を
提供する。
一度熱治療が開始されたら、組織を発熱させる治療探り針からエネルギーを受
ける。組織における温度変化は、今度は、後方散乱された超音波撮像エネルギー
に影響を及ぼす。その結果として、組織の画像を更新するために超音波表示デバ
イスにより生成された画素データもまた変化する。
図1は、超音波機器上に表示される組織の温度を監視するシステムのブロック
図;
図2は、本発明の実施例において用いられる温度マッピングワークステーショ
ンのブロック図;
図3Aは、神経要素の略線図;
図3Bは、画素もしくは画素のグループを決定するための4個の記述子を用い
る神経要素を例として示す略線図;
図3Cは、図3Bにおける画素のグループの神経ネットワークの略線図;
図4Aは、画素に対する一組の記述子を定義するために用いられる画素の略線
図;
図4Bは、画素のグループに対する一組の記述子を定義するために用いられる
画素の略線図;および
図5は、超音波機器上に表示された組織の温度を監視する方法の流れ図。
発明の詳細な説明
図1は、本発明の原理を実施するために用いられるシステムを示す。システム
10は、温度マッピングワークステーションもしくはシステム14と接続される
超音波撮像デバイス12を有する。超音波撮像デバイス12は、コンピューター
ユニットおよび送信器・変換器ユニット18を有する。送信機・変換機ユニット
は、電気ケーブル20を介して、コンピュータユニットに接続される。送信機・
変換機ユニット18は、超音波エネルギーを放出し、組織によって後方散乱され
たエネルギーを受信する。この情報は、後方散乱されたデータを処理するコンピ
ュータユニットに供給され、ディスプレイ22に表示される画像を生成する。こ
のような超音波撮像システムは、従来良く知られているものである。温度マッピ
ングワークステーション14は、画像データを電気ケーブル24を介して伝達す
るためにコンピュータユニットに接続されている。もしくは、温度マッピングワ
ークステーション14によっておこなわれる画像処理は、システムバス等を介し
てシステム12に接続されたデジタル信号処理カード上で実行されてもよい。
本発明によるシステム10は、マイクロ波、レーザ、高周波、電気腐食、もし
くは超音波探り針等の熱治療機器との関連において用いることができるが、シス
テム10の用途はそのような応用に限られる訳ではない。例えば、システム10
は、組織内に注入もしくは静脈から取り出された化学薬品に対して反応する組織
の温度を監視するためにも用いることができる。
超音波撮像デバイスの画面上の画像データの表示については、良く知られてい
る。基本的には、超音波エネルギーは、送信機・変換機ユニット18の送信機部
から表示される組織に向かって放出される。このエネルギーは、組織の異なる形
態によって相違して、後方散乱される。この後方散乱されたエネルギーは、分光
反射部および干渉反射部からなる。後方散乱されたエネルギーは、送信機・変換
機18の変換機部で受信され、グレイスケール強度データに変換される。グレイ
スケール強度データは、システム12内のビデオRAM等に蓄えられる。そのよ
うなRAMは、良く知られていて、典型的には、表示画面22に対する画素に対
応するよう行列の方法で組織されている。グレイスケール強度データは、ビデオ
RAM等から検索され、表示画面22用の駆動信号を生成するために用いられる
。グレイスケールデータの検索および駆動信号の生成は、人間の目に「フリッカ
ー」が現れないような割合で行われる。ビデオRAMは、通常、ディスプレイを
駆動するためにビデオRAMからデータを読み出すのと同様に、プロセッサーが
RAM内の画素値を更新できるように構成されている。最も商業的に入手できる
超音波システムは、ディスプレイ22を駆動するための信号を記録できるように
ビデオデータポートを提供している。このポートは、典型的には、RS−170
ポートであり、そのようなポートを介して提供されるデータは良く知られている
。
好ましくは、マッピングワークステーション14は、ビデオデータポートから
ビデオデータ信号を受信し、デジタル化して、画素データを生成する。殆どの超
音波システムは、RS−170ポートを有しているので、そのようにして実行し
た場合、ワークステーション14は、殆どの超音波システムと互換性を有するこ
ととなる。また一方、画素もしくはグレイスケールデータをシステム12に伝達
するためのパラレルまたはシリアルデータポートを介してワークステーション1
4はシステム12に接続されている。この構造によれば、システム12において
信号処理をうけるデータに先立って、システム12からグレイスケールデータを
提供できる利点がある。システム12は、後方散乱されたエネルギーの干渉反射
成分において用いられる情報に対する感度を減少するように信号処理を行うこと
ができる。このように感度を減少させると、ワークステーション14による温度
検出の精度に影響をおよぼす。超音波撮像システムが、画素データを処理する前
に画素データを受信することにより、反射成分における情報はより精度の高い温
度マッピングに貢献することとなる。そのうえに、システム12により生成され
た画素データは、温度マッピング用の信号処理を複雑にするメーカーの特別な情
報をも含む。温度マッピングに対するアナログまたはデジタルデータもしくはそ
れらと等価なものを、移転することは、本発明の原理内である。
グレイスケールデータは、表示画素の強度レベルを定義するデータワードであ
る。グレイスケール範囲の最低値は、低強度またはブラックシェード画素に対応
し、一方、その範囲の高い値は、最も明るい強度またはホワイトシェード画素に
対応する。そのあいだに介在する値は、グレイのシェード、故にグレイスケール
データという用語となる。グレイスケールデータは、カラーデータを表示可能な
画面上に表示できる。超音波ユニット12のディスプレイ22およびワークステ
ーション14のディスプレイ26は、グレイスケールとカラー画像の両方を表示
することができるディスプレイである。
好ましくは、温度マッピングワークステーション14は、インテル ペンティ
アム プロセッサー、8 MB以上のRAMおよび540MB以上のハードドラ
イブを有するパーソナルコンピュターである。システムバスを介してシステム1
4に接続しているのは、デジタルプロセッシングカードであり、このカードは、
システム12からの画像データを処理して温度マッピングを行う。そのようなデ
ジタル信号処理カードは、カナダ国、ケベック州、サン・ローランのコレコ社で
製造されており、オクラス F/64デジタル信号処理カードとして指定されて
いる。処理される画像データは、システム14のディスプレイ26上に表示可能
である。付言すれば、システム14は、ディスプレイ26上に表示された画像に
ついてカーソルを移動および画像の座標を識別するためのマウスもしくはトラッ
クボールのような標準的な入力・出力(I/O)装置を有する。
図2は、本発明の温度マッピングを実行するために用いられるデジタル信号処
理カードのブロック図である。カードは、フレーム グラッバー(GRABBER)30
、
データバッファー32、データシグナルプロセッサー34、学習セットメモリ(
LEARNING SET MEM0RY)36、ワークメモリ38、オーバーレイバッファー40
およびフレーム送信機42を有する。フレームグラッバー30は、一度に一フレ
ームずつビデオデータポートからビデオデータを検索し、アナログビデオデータ
を処理のためにデータバッファー32に記憶される画素データに変換する。代わ
りとして、フレームグラッバー30は、システム12により生成されたグレイス
ケールデータを得るためにシステム12とデジタルデータポートを介して接続す
るデジタルインターフェイス50からデータを得ることもできる。グレイスケー
ルデータは、システム12により用いられ、ディスプレイ22を駆動する映像信
号を生成し、そのワークステーション14への転送に先立って、デジタル信号処
理をうけてもよいし、うけなくともよい。典型的には、フレームデータは、毎秒
約9乃至20フレームずつの割合でディスプレイ20に供給される。画像データ
のノイズを減少するためには、各画素にたいして、データの数フレームを検索し
、平均化できる。この平均化された画素データは、次いでバッファー32にプロ
セッサー34の処理のために記憶される。
熱治療を開始するのに先立ち、全表示が対象とする領域として識別されるけれ
ども、治療にあたる医師は、好ましくは、ディスプレイ26上に表示される画像
内での対象領域を選択する。マウスまたはトラックボール52を用いて、対象領
域の輪郭を描くことにより、その領域を識別することができる。システム14は
、温度マッピングのための監視期間中、対象領域内での画像データを評価する。
前もって定義される領域の形が用いられるけれども、好ましくは、対象領域は、
長方形もしくは矩形の左上部および右下部を定義するために、ディスプレイ26
上の第一および第二の位置をクリックすることで定義することができる。一度、
対象領域が定義されたなら、プロセッサー34は、温度マッピングのために、対
象領域を画素の前もって定義されたグループに分離する。画素のグループは、単
一の画素として定義できる。しかしながら、そのような画像の分離は、超音波探
り針の位置における変化に対しては、敏感である。超音波探り針における小さい
変化は、画像にたいして生成された画素データを実質的に変更し、そして組織変
化を正確に反映はしない、差異の測定を生ずる。好ましくは、画素のグループは
、
多数の画素を含み、そして、他の形を用いることができるけれども、形状として
は四角である。多数の画素のグループは、超音波探り針の位置の変化にたいして
は、敏感ではない。好ましくは、画素のグループは、対象とする領域を画素グル
ープの整数分の一に分離する。例えば、160x160の画素のグループは、4
x4、10x10または16x16の画素のグループに分離する。
一度対象領域と画素のグループが定義されたなら、プロセッサー34は、好ま
しくは、画素の各グループにたいして、神経要素を生成し、基線値の学習セット
および各神経要素にたいして転送の機能を確立する。基線値は、学習セットメモ
リ36に格納される。各画素のグループにたいする基線値については、あとでよ
り詳細に述べることとする。基線値は、画素グループの同質性およびその周囲の
近隣の画素のグループについて、プロセッサー34に情報を提供する。この基線
の情報は、温度値と変化に相関する熱治療により引き起こされる変化を検出する
ために用いられる。
画素グループに対する一組の基線値は、画素グループ内外のグレイスケール値
の差異の測定を含む。例えば、画素のグループに対する平均グレイスケール値は
演算することができ、画素グループに隣り合う各画素に対する差動グレイスケー
ル値は、計算および累積できる。そのような測定は、画素グループの範囲におけ
る画像の滑らかさの表示を提供する。同様に、画素グループの境界でのグレイス
ケール値に関連する傾きは、熱治療の開始に先立つ画像領域における変化を定義
するために用いられる。基線値の他の例は、画素グループの近くにおけるエッジ
の検出、計数および測定を含む。そのようなエッジの検出と測定は、従来広く知
られているしきい値、傾きおよびキャニー(Canny)技術を用いて行われる。
好ましくは、エッジの検出および測定は、アメリカ特許No.5,267,3
28に開示されるラジアル技術を用いて行われる。上記特許において述べられ、
また本発明の好ましい実施例において用いられる技術は、ラジアル形状抽出、ラ
ジアル空間分配抽出、ラジアル輪郭抽出およびラジアル傾き抽出技術である。こ
れらの技術によれば、画素グループの近くでのエッジの検出および計数のための
基線値測定、画素グループの領域における画像の滑らかさ、画素グループ周囲の
領域での同質性、画素グループの対向する側における領域の類似性および画素グ
ループの領域におけるグレイスケールの変化の量の標準が夫々、提供される。熱
治療が生ずるに従い、基線値を確立し、そしてそれらの値における変化を演算す
るためにこれらの技術を用いることによって、治療によって引き起こされた変化
の量を示す差異の値が識別できる。
治療が開始されたのちは、プロセッサー34は、現在、表示されている画像の
新しい記述子を生成するための新しいフレームデータに対してバッファー32に
格納されている画素値を用いる。これらの記述子は、学習セットメモリ36の学
習セットデータと比較されて、対象領域内における画素の各グループに対する画
像の変化を測定する。測定された画像の変化は典型的にはグレイスケール単位で
表現され、画素のグループに対応する組織領域にたいする温度の変化に相関して
いる。この温度変化は、組織が存在する範囲を確定するための温度範囲の基準値
と比較される。画素グループに対する温度範囲の識別は、オーバーレイバッファ
ー40に格納されているオーバーレイ画像データを生成するために用いられる。
オーバーレイ画像データは、アナログフレームデータに変換され、そしてディス
プレイ22にフレーム送信機42によって供給される。オーバーレイ画像データ
は画素のグループに対応する組織領域のための温度を示すために、ディスプレイ
22上の画像部分をカラー化する。また一方、オーバーレイ画像データは、画素
の形でとどまることができ、そしてフレーム送信機32は画素データをシステム
12に伝達するためのI/Oコントローラでも可である。画素データはシステム
12のビデオRAMに格納でき、画素の各グループのための温度範囲を示すため
にディスプレイ22の部分をカラー化するために用いられる。
図3Aは、神経要素のサンプルを示す。神経要素HIは、入力データを出力状
態Oに相関させる転送機能を実施する。もしも出力状態を真に読み取ることが可
能であるなら、相関された出力状態Oと真の状態との差を用いて転送機能を修正
することにより、入力データIを対応する出力状態Oに良く相関させることがで
きる。このようにして、進行中のプロセスの期間中、要素HIは調整もしくは学
習する。本発明においては、神経要素におけるこのような調節により、システム
は、血液の潅流等により引き起こされた組織における変化を補償することができ
る。
本発明による典型的な神経要素を図3Bに示す。ここにおいて、神経要素HI
は、4つの入力D1,D2,D3およびD4を受信する。これらの入力はあとで
より詳細に述べる。これらの入力は、神経要素のための一組の記述子を定義し、
神経要素は、上記のプロセスによって識別された画素もしくは画素のグループに
対応する。記述子D1,D2,D3およびD4は、バッファー32における画素
値から派生する。図3Bにおける要素HIの転送機能は、記述子の現在のセット
の重みづけされた平均値と学習セットに含まれた記述子のための基線値の状態と
の差を、要素HIに対応する画素の温度に相関させる。この温度は、4つの入力
のうちのひとつを活性化する。出力は、温度が通常の範囲(O1)、高熱範囲(
O2)、熱治療範囲(O3)および融除範囲(O4)のどの範囲にあるかを示す
。好ましくは、これらの範囲は、上記した摂氏度で表現されたものに対応する。
神経要素に対して4つの記述子を用いたのは、単に例としてであり、各要素にた
いしては、より多くのまたより少ない記述子を用いることができる。好ましくは
、各神経要素には、4つの記述子が用いられる。
好ましくは、表示される組織に少なくともひとつの温度探り針48が埋めこま
れる。この探り針48からの信号は、アナログ・デジタル変換機50によりデジ
タル信号に変換され、この信号は、探り針48が埋め込まれた表示された組織上
の位置に対応するプロセッサー34における神経要素に供給される。この信号は
、神経要素に対する転送機能を訂正するために用いられる真の温度の読み取りを
提供する。この補償要因は、神経要素を処置されている組織における進行中の状
態に適応させるために、他の神経要素にも提供できる。
各画素グループにたいする好ましい神経ネットワークを図3Cに示す。より少
ないまたはより多い記述子をグループにたいして用いることができるけれども、
そのネットワークは4つ一組の記述子を示している。これらの入力は、重みづけ
られた平均値を演算するために、異なるように重みづける4つの神経要素の各々
に提供される。これらの重みづけされた平均値は、各々、出力要素に適応され、
各々の出力要素は、温度範囲に対応している。出力要素は、適応された平均値を
重みづけし、そして出力要素のひとつが、活性化される。好ましくは、正しい出
力要素が活性化されたか否かを検証するための温度相関要因を出力要素は具備す
る。もしエラーがある時、調節信号を生成して、神経要素に供給することにより
、神経要素での重みづけ要因Wを調節するために誤った重みづけされた平均値を
提供する。各画素のグループにたいする出力要素の状態は、オーバーレイデータ
を生成するために用いられる。
画素の一組の記述子を生成するために用いられる画素を図4Aに示す。同図に
おいて、中心の画素P0は、温度を計算するための画素である。直に隣接する画
素P1−P8は、記述子D1−D8を定義するために用いられる。これらの記述
子は、画素P0と隣接する画素のうちのひとつの画素との差により定義される。
例えば、D1は、P0とP1のグレイスケール値の差により定義され、D2は、
P0とP2との差により定義される、等々である。第二番目に近い画素もエッジ
の検出および測定に用いることができる。図4Bにおいて、図4Aの画素P1−
P8に対応する画素は、中心画素P0に最も近い画素であり、画素P9−P24
は、第二番目に近い画素である。第二番目に近い画素は、好ましくは、最も近い
画素に比べて測定においてより少ない重みづけを与えられる。これらの記述子の
全部若しくはいくつかの重みづけされた平均値は、画素P0のために一組の記述
子を定義するのに用いられる。同様に、一組の記述子が画素のグループのために
定義される。図4Bに示すように、G0で示される画素のグループは画素グルー
プG1−G8に囲まれている。そのような場合、記述子D1は、G0の最上段の
画素の各々とG1において垂直に隣接する画素との差の平均値により定義される
。記述子D3,D5およびD7も同様に定義される。D2,D4,D6およびD
8に対する記述子は、G0の角の画素とG2,G4,G6およびG8の領域にお
いて斜めに隣接する画素とのあいだの差により夫々定義される。
好ましくは、画素グループの記述子の組みは、画素のグループのまわりの8つ
の放射状の構造から派生する。ひとつ画素に対する放射状の構造、R1−R8が
図4Aにしめされている。図4Bにおいて、放射状構造は、中心領域G0の周り
の8つのグループに対応するか、もしくは、それらは、中心画素G0から延長さ
れる単一の行、列そして斜めの放射状構造として定義できる。一組の記述子を選
択するさいの重要な点は、画素のグループについての領域に関する情報を提供す
るグループにおける隣接する画素を定義することである。それによって、変化は
、
それらが画素のグループに近づくにしたがい、もしくはそれらが画素のグループ
から発するにしたがい検出できる。
本発明の方法は、図5に示すようにフローチャートで表現できる。治療にあた
る医者は、好ましくは、約摂氏65度の融除できる温度基準値に対応するグレイ
スケールレベルまでディスプレイ上の最も明るい要素がその強度を増加するよう
にディスプレイ22上の表示された画像の強度を調節することによりはじめる(
ステップ100)。このことは、表示された画像にたいする強度レベルが、グレ
イスケールの範囲の下部にあらわれるようにディスプレイの利得を調節すること
によってもなされる。すなわち、最も明るい点は「明るく」もしくは「白く」見
えないと、グレイスケールの上方の端部に到達することなくそれらはより明るく
なる。好ましくは、プロセッサー34はグレイスケール強度のあらゆるレベルに
おいて画素の計数を示す表示を生成する。ユーザーは、低いレベルの多くの画素
が関心の領域を支配するまでディスプレイ上のゲインを調節する。そのような方
法により、より高温でのマッピングを可能とする、グレイスケールのより高い端
部まで、画素が変化できるような強度レベルまでユーザーは、表示された画像を
シフトする。
請求の範囲
1.複数の画素からなる組織の画像を受信し、組織における温度変化をマッピ
ングする方法であって、
上記画像を画素のグループに分離し、なお、上記画素のグループの各々は、上
記グループ内の画素と上記グループ外の画素とのグレイスケール値の差分の測定
によって形成されたひと組の記述子から選択された、対応する組の記述子を有し
;
少なくとも各画素のグループのひとつのために基線を確立し、なお、上記対応
する組の記述子、上記基線は組織の初期状態に学習セットとして対応する;
画素のグループ内での新しい画素に対応する画素のグループのための上記記述
子のセットと上記画素のグループのための上記記述子のセットのための基線との
あいだの差分を測定し;
上記測定された差分を上記画素のグループに対応する組織の温度変化に相関さ
せ;そして
組織のための所定の温度範囲における変化を示す上記相関された温度変化に応
答して、組織画像上に温度の表示をかぶせるステップを有することを特徴とする
組織における温度変化をマッピングする方法。
2.上記分離するステップは、組織の上記画像における対象とする領域を定義
し、上記対象領域を画素のグループに分離するステップをさらに有することを特
徴とする請求項1記載の方法。
3.上記画素のグループ外の画素は、放射状として定義されていることを特徴
とする請求項3記載の方法。
4.上記基線を確立するステップは、各画素のグループと各放射状物とのあい
だの相関を決定し、そして上記決定された相関を学習セットとして格納するステ
ップをさらに有することを特徴とする請求項3記載の方法。
5.上記相関を測定するステップは、少なくとも、上記各画素のグループに関
して上記放射状物のエッジの数を計数し、上記計数されたエッジの空間分配を決
定し、上記検出されたエッジと上記画素のグループとのあいだの累積された差を
測定し、対向する放射状物のために非対称の量を演算し、そして、隣り合う放射
状物のあいだの累積された傾きを測定するステップのひとつをさらに有すること
を特徴とする請求項4記載の方法。
6.上記相関ステップは、上記各画素のグループのひとつに対応する真の温度
測定を読み取り、上記画素のグループの基線のあいだのグレイスケール差分を測
定し、そして上記真の温度測定と基線温度測定とのあいだの相違に上記グレイス
ケール差分を相関させるステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載
の方法。
7.上記相関されたグレイスケールに相応して、画素の他のグループのための
グレイスケール対温度相関要因を温度測定に調節するステップをさらに有するこ
とを特徴とする請求項6記載の方法。
8.上記基線確立ステップは、複数のパワー堆積測定からグレイスケール対温
度相関要因を検定するステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載の
方法。
9.上記修正ステップは、上記所定の温度範囲に対応するオーバーレイデータ
を生成するステップをさらに有し、上記オーバーレイデータは、上記所定の温度
範囲の夫々の色から構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.複数の画素からなる組織の画像を受信し; 上記画像を画素のグループに分離し、上記画素のグループの各々は、対応する 組の記述子を有し; 少なくとも各画素のグループのひとつのために基線を確立し、上記対応する組 の記述子、上記基線は組織の初期状態に学習セットとして対応する; 画素のグループ内での新しい画素に対応する画素のグループのための上記記述 子のセットと上記画素のグループのための上記記述子のセットのための基線との あいだの差分を測定し; 上記測定された差分を上記画素のグループに対応する組織の温度変化に相関さ せ;そして 組織のための温度範囲における変化を示す上記相関された温度変化に応答して 、組織画像上に温度の表示をかぶせることを特徴とする組織における温度変化を マッピングする方法。 2.上記分離するステップは、組織の上記画像における対象とする領域を定義 し、上記対象領域を画素のグループに分離するステップをさらに有することを特 徴とする請求項1記載の方法。 3.上記分離するステップは、上記グループ内の画素と上記画素以外の画素と のあいだの差分の測定によって形成された一組の記述子から各画素グループのた めの上記記述子の組を選択するステップをさらに有することを特徴とする請求項 1記載の方法。 4.上記画素のグループ外の画素は、放射状として定義されていることを特徴 とする請求項3記載の方法。 5.上記基線を確立するステップは、各画素のグループと各放射状物とのあい だの相関を測定し、そして上記測定された相関を学習セットとして格納するステ ップをさらに有することを特徴とする請求項4記載の方法。 6.上記相関を測定するステップは、少なくとも、上記各画素のグループに関 して上記放射状物のエッジの数を計数し、上記計数されたエッジの空間分配を決 定し、上記検出されたエッジと上記画素のグループとのあいだの累積された差を 測定し、対向する放射状物のために非対称の量を演算し、そして、隣り合う放射 状物のあいだの累積された傾きを測定するステップのひとつをさらに有すること を特徴とする請求項5記載の方法。 7.上記相関ステップは、上記各画素のグループのひとつに対応する真の温度 測定を読み取り、上記画素のグループの基線のあいだのグレイスケール差分を測 定し、そして上記真の温度測定と基線温度測定とのあいだの相違に上記グレイス ケール差分を相関させるステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載 の方法。 8.上記相関されたグレイスケールに相応して、画素の他のグループのための グレイスケール対温度相関要因を温度測定に調節するステップをさらに有するこ とを特徴とする請求項7記載の方法。 9.上記基線確立ステップは、複数のパワー堆積測定からグレイスケール対温 度相関要因を検定するステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載の 方法。 10.上記修正ステップは、上記所定の温度範囲に対応するオーバーレイデー タを生成するステップをさらに有し、上記オーバーレイデータは、上記所定の温 度範囲の夫々の色から構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US56357095A | 1995-11-28 | 1995-11-28 | |
US08/563,570 | 1995-11-28 | ||
PCT/US1996/019013 WO1997020193A1 (en) | 1995-11-28 | 1996-11-26 | Method and system for non-invasive temperature mapping of tissue |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000501530A true JP2000501530A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=24251037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9520668A Pending JP2000501530A (ja) | 1995-11-28 | 1996-11-26 | 組織の非侵襲温度マッピング方法およびシステム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6067371A (ja) |
EP (1) | EP0864075A1 (ja) |
JP (1) | JP2000501530A (ja) |
AU (1) | AU1062397A (ja) |
WO (1) | WO1997020193A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009516546A (ja) * | 2005-11-17 | 2009-04-23 | ボストン サイエンティフィック リミテッド | 医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法 |
JP2010512221A (ja) * | 2006-12-12 | 2010-04-22 | デューン メディカル デヴァイシズ リミテッド | グラフィカルユーザーインターフェース(gui)、データ表示方法および装置 |
Families Citing this family (90)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6389305B1 (en) * | 1993-12-15 | 2002-05-14 | Lifeline Biotechnologies, Inc. | Method and apparatus for detection of cancerous and precancerous conditions in a breast |
US20010041843A1 (en) * | 1999-02-02 | 2001-11-15 | Mark Modell | Spectral volume microprobe arrays |
US6757412B1 (en) * | 1998-10-21 | 2004-06-29 | Computerzied Thermal Imaging, Inc. | System and method for helping to determine the condition of tissue |
US6470207B1 (en) | 1999-03-23 | 2002-10-22 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Navigational guidance via computer-assisted fluoroscopic imaging |
US6454730B1 (en) * | 1999-04-02 | 2002-09-24 | Misonix Incorporated | Thermal film ultrasonic dose indicator |
US6684097B1 (en) | 1999-04-22 | 2004-01-27 | University Of Miami | Intraoperative monitoring of temperature-induced tissue changes with a high-resolution digital x-ray system during thermotherapy |
EP1719542A1 (en) * | 1999-04-22 | 2006-11-08 | The University of Miami | Intraoperative monitoring of temperature-induced tissue changes with a high-resolution digital X-ray system during thermotherapy |
AU4480700A (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-10 | University Of Miami | Intraoperative monitoring of temperature-induced tissue changes with a high-resolution digital x-ray system during thermotherapy |
US6377834B1 (en) * | 1999-05-19 | 2002-04-23 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Real time in vivo measurement of temperature changes with contrast enhanced NMR imaging |
US7520856B2 (en) * | 1999-09-17 | 2009-04-21 | University Of Washington | Image guided high intensity focused ultrasound device for therapy in obstetrics and gynecology |
US7510536B2 (en) * | 1999-09-17 | 2009-03-31 | University Of Washington | Ultrasound guided high intensity focused ultrasound treatment of nerves |
CA2387127A1 (en) | 1999-10-25 | 2001-05-17 | Therus Corporation | Use of focused ultrasound for vascular sealing |
US6626855B1 (en) | 1999-11-26 | 2003-09-30 | Therus Corpoation | Controlled high efficiency lesion formation using high intensity ultrasound |
US6618608B1 (en) * | 1999-11-30 | 2003-09-09 | Txsonics, Ltd. | Thermal imaging of fat and muscle using a simultaneous phase and magnitude double echo sequence |
US20020007122A1 (en) * | 1999-12-15 | 2002-01-17 | Howard Kaufman | Methods of diagnosing disease |
US8256430B2 (en) | 2001-06-15 | 2012-09-04 | Monteris Medical, Inc. | Hyperthermia treatment and probe therefor |
DE10118194A1 (de) * | 2001-04-11 | 2002-12-05 | Siemens Ag | Verfahren zur Vorbereitung einer Magnetresonanzaufnahme unter Verwendung bereits erfolgter Aufnahmen sowie Kernspintomographievorrichtung, die das Verfahren verwendet |
KR100722596B1 (ko) * | 2001-04-19 | 2007-05-28 | 가부시끼가이샤 도시바 | 화상처리방법과 화상처리장치 |
US6559644B2 (en) * | 2001-05-30 | 2003-05-06 | Insightec - Txsonics Ltd. | MRI-based temperature mapping with error compensation |
US6951542B2 (en) * | 2002-06-26 | 2005-10-04 | Esaote S.P.A. | Method and apparatus for ultrasound imaging of a biopsy needle or the like during an ultrasound imaging examination |
US7155043B2 (en) * | 2001-11-21 | 2006-12-26 | Confirma, Incorporated | User interface having analysis status indicators |
US20030228044A1 (en) * | 2002-06-05 | 2003-12-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiographic marker location |
US20060032382A1 (en) * | 2002-06-07 | 2006-02-16 | Nothum Robert G Jr | Integrated compact food process line and process |
US7309867B2 (en) * | 2003-04-18 | 2007-12-18 | Medispectra, Inc. | Methods and apparatus for characterization of tissue samples |
US7459696B2 (en) * | 2003-04-18 | 2008-12-02 | Schomacker Kevin T | Methods and apparatus for calibrating spectral data |
US7136518B2 (en) * | 2003-04-18 | 2006-11-14 | Medispectra, Inc. | Methods and apparatus for displaying diagnostic data |
US20040208385A1 (en) * | 2003-04-18 | 2004-10-21 | Medispectra, Inc. | Methods and apparatus for visually enhancing images |
US6768918B2 (en) * | 2002-07-10 | 2004-07-27 | Medispectra, Inc. | Fluorescent fiberoptic probe for tissue health discrimination and method of use thereof |
US7306593B2 (en) * | 2002-10-21 | 2007-12-11 | Biosense, Inc. | Prediction and assessment of ablation of cardiac tissue |
US20040133109A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-08 | Scimed Life Systems, Inc. | Systems and methods for acoustic thermal imaging |
DE10301416B3 (de) * | 2003-01-16 | 2004-07-15 | Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur kontaktlosen Temperaturüberwachung und -regelung |
US8206299B2 (en) * | 2003-12-16 | 2012-06-26 | University Of Washington | Image guided high intensity focused ultrasound treatment of nerves |
US9750425B2 (en) | 2004-03-23 | 2017-09-05 | Dune Medical Devices Ltd. | Graphical user interfaces (GUI), methods and apparatus for data presentation |
US20060036147A1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-16 | Scimed Life Systems, Inc. | Systems and methods for detecting and presenting textural information from medical images |
US7578790B2 (en) * | 2004-07-20 | 2009-08-25 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Systems and methods for detecting and presenting textural information from medical images |
US9066679B2 (en) | 2004-08-31 | 2015-06-30 | University Of Washington | Ultrasonic technique for assessing wall vibrations in stenosed blood vessels |
WO2006032059A2 (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-23 | University Of Washington | Acoustic coupler using an independent water pillow with circulation for cooling a transducer |
US20090054887A1 (en) * | 2004-10-06 | 2009-02-26 | Covidien Ag | Systems and Methods for Thermally Profiling Radiofrequency Electrodes |
US20080015664A1 (en) * | 2004-10-06 | 2008-01-17 | Podhajsky Ronald J | Systems and methods for thermally profiling radiofrequency electrodes |
DE102005037367B3 (de) * | 2005-08-08 | 2007-04-05 | Siemens Ag | Verfahren für eine Röntgeneinrichtung |
WO2007021958A2 (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | University Of Washington | Method and apparatus for preparing organs and tissues for laparoscopic surgery |
US8414494B2 (en) * | 2005-09-16 | 2013-04-09 | University Of Washington | Thin-profile therapeutic ultrasound applicators |
US8016757B2 (en) * | 2005-09-30 | 2011-09-13 | University Of Washington | Non-invasive temperature estimation technique for HIFU therapy monitoring using backscattered ultrasound |
US8167805B2 (en) | 2005-10-20 | 2012-05-01 | Kona Medical, Inc. | Systems and methods for ultrasound applicator station keeping |
US8047990B2 (en) * | 2006-01-19 | 2011-11-01 | Burdette Everette C | Collagen density and structural change measurement and mapping in tissue |
US7492938B2 (en) | 2006-02-14 | 2009-02-17 | Intelliscience Corporation | Methods and systems for creating data samples for data analysis |
US20070244844A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-18 | Intelliscience Corporation | Methods and systems for data analysis and feature recognition |
US8625885B2 (en) | 2006-03-23 | 2014-01-07 | Intelliscience Corporation | Methods and systems for data analysis and feature recognition |
US8175992B2 (en) | 2008-03-17 | 2012-05-08 | Intelliscience Corporation | Methods and systems for compound feature creation, processing, and identification in conjunction with a data analysis and feature recognition system wherein hit weights are summed |
US8185485B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-05-22 | Lifeline Biotechnologies, Inc. | Device for analyzing thermal data based on breast surface temperature for the detection for use in determining cancerous conditions |
US8231542B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-07-31 | Lifeline Biotechnologies, Inc. | System for analyzing thermal data based on breast surface temperature to determine suspect conditions |
US8226572B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-07-24 | Lifeline Biotechnologies, Inc. | Methods for collecting and analyzing thermal data based on breast surface temperature to determine suspect conditions |
US20100160781A1 (en) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | University Of Washington | Doppler and image guided device for negative feedback phased array hifu treatment of vascularized lesions |
EP2440129A4 (en) | 2009-06-08 | 2015-06-03 | Mri Interventions Inc | MRI-CONTROLLED SURGICAL SYSTEMS WITH PRESET SCAN SURFACES |
WO2010148088A2 (en) | 2009-06-16 | 2010-12-23 | Surgivision, Inc. | Mri-guided devices and mri-guided interventional systems that can track and generate dynamic visualizations of the devices in near real time |
US9289154B2 (en) * | 2009-08-19 | 2016-03-22 | Insightec Ltd. | Techniques for temperature measurement and corrections in long-term magnetic resonance thermometry |
US20110046475A1 (en) * | 2009-08-24 | 2011-02-24 | Benny Assif | Techniques for correcting temperature measurement in magnetic resonance thermometry |
US20110092880A1 (en) | 2009-10-12 | 2011-04-21 | Michael Gertner | Energetic modulation of nerves |
US20110118600A1 (en) | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Michael Gertner | External Autonomic Modulation |
US8986231B2 (en) | 2009-10-12 | 2015-03-24 | Kona Medical, Inc. | Energetic modulation of nerves |
US9119951B2 (en) | 2009-10-12 | 2015-09-01 | Kona Medical, Inc. | Energetic modulation of nerves |
US8517962B2 (en) | 2009-10-12 | 2013-08-27 | Kona Medical, Inc. | Energetic modulation of nerves |
US8469904B2 (en) | 2009-10-12 | 2013-06-25 | Kona Medical, Inc. | Energetic modulation of nerves |
US8986211B2 (en) | 2009-10-12 | 2015-03-24 | Kona Medical, Inc. | Energetic modulation of nerves |
US8295912B2 (en) | 2009-10-12 | 2012-10-23 | Kona Medical, Inc. | Method and system to inhibit a function of a nerve traveling with an artery |
US9174065B2 (en) | 2009-10-12 | 2015-11-03 | Kona Medical, Inc. | Energetic modulation of nerves |
US11998266B2 (en) | 2009-10-12 | 2024-06-04 | Otsuka Medical Devices Co., Ltd | Intravascular energy delivery |
US20160059044A1 (en) | 2009-10-12 | 2016-03-03 | Kona Medical, Inc. | Energy delivery to intraparenchymal regions of the kidney to treat hypertension |
US8368401B2 (en) | 2009-11-10 | 2013-02-05 | Insightec Ltd. | Techniques for correcting measurement artifacts in magnetic resonance thermometry |
US8810246B2 (en) * | 2010-01-19 | 2014-08-19 | Insightec Ltd. | Hybrid referenceless and multibaseline PRF-shift magnetic resonance thermometry |
US9465090B2 (en) * | 2010-06-09 | 2016-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of magnetic resonance-based temperature mapping |
RU2452925C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-06-10 | Закрытое Акционерное Общество "Сем Технолоджи" | Способ отображения температурного поля биологического объекта |
KR20130020421A (ko) * | 2011-08-19 | 2013-02-27 | 삼성전자주식회사 | 초음파를 이용하여 치료부위의 온도를 모니터링하는 방법 및 장치, 초음파를 이용한 치료 및 진단 시스템 |
WO2014003855A1 (en) | 2012-06-27 | 2014-01-03 | Monteris Medical Corporation | Image-guided therapy of a tissue |
US9448407B2 (en) * | 2012-12-13 | 2016-09-20 | Seiko Epson Corporation | Head-mounted display device, control method for head-mounted display device, and work supporting system |
KR101563498B1 (ko) * | 2013-05-02 | 2015-10-27 | 삼성메디슨 주식회사 | 대상체의 변화 정보를 제공하는 초음파 시스템 및 방법 |
WO2015119861A1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. | Device for ablation and photoacoustics imaging |
US10675113B2 (en) | 2014-03-18 | 2020-06-09 | Monteris Medical Corporation | Automated therapy of a three-dimensional tissue region |
US9486170B2 (en) | 2014-03-18 | 2016-11-08 | Monteris Medical Corporation | Image-guided therapy of a tissue |
US9700342B2 (en) | 2014-03-18 | 2017-07-11 | Monteris Medical Corporation | Image-guided therapy of a tissue |
US9270940B1 (en) | 2014-09-30 | 2016-02-23 | International Business Machines Corporation | Remote object sensing in video |
CN108765438B (zh) * | 2014-10-21 | 2020-10-30 | 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 | 一种肝脏边界的识别方法及*** |
US10925579B2 (en) | 2014-11-05 | 2021-02-23 | Otsuka Medical Devices Co., Ltd. | Systems and methods for real-time tracking of a target tissue using imaging before and during therapy delivery |
US10327830B2 (en) | 2015-04-01 | 2019-06-25 | Monteris Medical Corporation | Cryotherapy, thermal therapy, temperature modulation therapy, and probe apparatus therefor |
US20160367830A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-22 | Syneron Medical Ltd. | System For Visualizing Treated Skin Temperature |
US10448838B2 (en) | 2015-10-19 | 2019-10-22 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Illustrating error in a temperature distribution map |
US11426229B2 (en) | 2019-02-21 | 2022-08-30 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for magnetic resonance imaging thermometry |
US11276174B2 (en) * | 2019-02-21 | 2022-03-15 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for magnetic resonance imaging thermometry |
US11403760B2 (en) * | 2019-02-21 | 2022-08-02 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for magnetic resonance imaging thermometry |
CN113171121B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-09-13 | 吉林大学 | 基于多物理场耦合的骨骼肌肉***疾病的诊断装置和方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4620546A (en) * | 1984-06-30 | 1986-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasound hyperthermia apparatus |
US5267328A (en) * | 1990-01-22 | 1993-11-30 | Gouge James O | Method for selecting distinctive pattern information from a pixel generated image |
DE4229817C2 (de) * | 1992-09-07 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Verfahren zur zerstörungsfreien und/oder nichtinvasiven Messung einer Temperaturänderung im Inneren eines insbesondere lebenden Objektes |
EP0627206B1 (en) * | 1993-03-12 | 2002-11-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for ultrasound medical treatment |
-
1996
- 1996-11-26 EP EP96941497A patent/EP0864075A1/en not_active Withdrawn
- 1996-11-26 AU AU10623/97A patent/AU1062397A/en not_active Abandoned
- 1996-11-26 WO PCT/US1996/019013 patent/WO1997020193A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-11-26 JP JP9520668A patent/JP2000501530A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-13 US US09/022,797 patent/US6067371A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009516546A (ja) * | 2005-11-17 | 2009-04-23 | ボストン サイエンティフィック リミテッド | 医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法 |
JP4794631B2 (ja) * | 2005-11-17 | 2011-10-19 | ボストン サイエンティフィック リミテッド | 医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法 |
JP2010512221A (ja) * | 2006-12-12 | 2010-04-22 | デューン メディカル デヴァイシズ リミテッド | グラフィカルユーザーインターフェース(gui)、データ表示方法および装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6067371A (en) | 2000-05-23 |
AU1062397A (en) | 1997-06-19 |
WO1997020193A1 (en) | 1997-06-05 |
EP0864075A1 (en) | 1998-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2000501530A (ja) | 組織の非侵襲温度マッピング方法およびシステム | |
US20210077835A1 (en) | Tissue ablation using gap distance | |
JP5462167B2 (ja) | Hifu治療中の組織変化モニタリングのためのシステム及び方法 | |
US8090436B2 (en) | Tissue discrimination and applications in medical procedures | |
Ottes et al. | Visuomotor fields of the superior colliculus: a quantitative model | |
US7499745B2 (en) | Multidimensional bioelectrical tissue analyzer | |
CN114343820B (zh) | 一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞*** | |
KR20130020421A (ko) | 초음파를 이용하여 치료부위의 온도를 모니터링하는 방법 및 장치, 초음파를 이용한 치료 및 진단 시스템 | |
CA2415828A1 (en) | Device for mini-invasive ultrasound treatment of disc disease | |
EP1835852A1 (en) | Automated processing of electrophysiological data | |
JP2004520878A (ja) | 赤外線検知器を用いた生理機能測定方法及び装置 | |
US20120078098A1 (en) | Collagen Density and Structural Change Measurement And Mapping in Tissue | |
CN102858252A (zh) | 用于确定对象的性质的性质确定装置 | |
US10806503B2 (en) | Methods and systems for electrophysiology ablation gap analysis | |
US9433397B2 (en) | Method and device for determining the elastic modulus of a biological tissue | |
CN110090019A (zh) | 疤痕评估 | |
RU2470586C1 (ru) | Способ выбора тактики лечения рецидива злокачественной глиомы головного мозга | |
EP1196080A1 (en) | Method and apparatus for high resolution dynamic digital infrared imaging | |
Lian et al. | Prostate deformation from inflatable rectal probe cover and dosimetric effects in prostate seed implant brachytherapy | |
US20240245917A1 (en) | Use of blood flow images to inform scs workflow | |
US12048594B2 (en) | Contact quality assessment by dielectric property analysis | |
US20220226637A1 (en) | Intelligent vector electrode for a pacemaker or an implantable cardioverter-defibrillator | |
Guo et al. | EIT probe based intraoperative tissue inspection for minimally invasive surgery | |
Levine et al. | Evaluation of patients with acoustic neuroma with dynamic posturography | |
Vázquez-Calvo et al. | Personalized voltage maps guided by cardiac magnetic resonance in the era of high-density mapping |