JP2015147046A - Ecgシグナル中に現れるmriシークエンシングノイズのアナログ解除 - Google Patents

Ecgシグナル中に現れるmriシークエンシングノイズのアナログ解除 Download PDF

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Abstract

【課題】ECGシグナルを検出する方法を提供する。【解決手段】初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて患者を撮像する間に、患者の近くに配置した参照センサを用いて、初期MRIシーケンスに反応して、初期MRI参照シグナルを生成することを含む方法。さらに、初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で生成されるであろうノイズを同定することと、ノイズを減少させるために、ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算することと、を含む。また、続くMRIシーケンスを用いて患者を撮像する間、そして参照センサを用いて、続くMRIシーケンスに反応して生成された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾する間、患者から受信した、ECGシグナル中のノイズを減少させるために、プログラム可能な補正を適用することを含む。【選択図】図1

Description

(関連出願の相互参照)
本明細書は、本発明の付与者に付与され、参考文献によって本明細書に組み込まれている、同日付にて申請された、「Dynamic Cancellation of MRI Sequencing Noise Appearing in an ECG Signal」という表題の米国特許明細書に関連する。
(発明の分野)
本発明は一般に、心電図(ECG)シグナルに関し、とりわけ磁気共鳴映像法(MRI)手順の間、ECGシグナルを検出することに関する。
磁気共鳴映像法(MRI)は、患者の組織、特に軟組織を可視化するための、極めて強力な技術である。この技術は、原子核、典型的には水素原子核をそれらの平衡状態から励起することと、原子核が平衡状態に緩和するときに原子核により放出される共鳴高周波信号を測定することとに依存する。
MRI手順において、該手順によって発生した、急速に変化する磁場中に配置された患者の心状態が査定される必要がありうる。心電図(ECG)シグナルのモニタリングが、患者の心状態の良好な指標であり、ECGモニタリングが該手順の効率を増強しうる。
その開示内容が参考により本明細書に組み込まれている、Fischerに付与された米国特許第6,873,869号明細書は、乱流電磁気環境中に配置された患者のECGシグナルを得る方法を記述している。追加されたノイズを含むシグナルが、第一測定ループの2つの電極形成部分によって伝達されたシグナルからの結果である、差動シグナルとして、心臓領域近くで回収される。
その開示内容が参考文献によって本明細書に組み込まれている、Tsitlik et al.,に付与された米国特許第5,217,010号明細書は、MRIシステム中で安全に操作可能であると述べられる、患者をモニタする、又は患者をペーシングするための器具を記述している。器具は、MRI中で産出された高周波数RFシグナルからの結果であるリード上の電圧を減衰させるために、固有のRFフィルタリング及びシェーディングを使用することを請求している。
その開示内容が参考文献によって本明細書に組み込まれている、Brosovich,et al.,に付与された米国特許第2004/0225210号明細書は、電極を別の器具に連結することが可能であると述べられる、リードセットアセンブリを記述している。本アセンブリは2つのリードを含む。条件センスリードは、2つの伝導性経路を特徴とし、それぞれが、そこから生体電気シグナルを伝達するための1つの電極に連結可能であり、電磁気エマネーションによって、そこに含まれる第一ノイズシグナルを持ちうる。ノイズピックアップリードはまた、2つの伝導性経路を特徴とし、それぞれ、電磁気エマネーションによってそこに含まれる第二ノイズシグナルを持ちうる。
その開示内容が参考文献によって本明細書に組み込まれている、Brosovich,et al.,に付与された米国特許第7,039,455号明細書は、MRIを受けている患者から得た、ECGシグナルの品質を改善するための器具を記述している。本器具には、差動増幅計、プレフィルタ、シグナルリミッター回路、及び積分ローパスフィルタを有する中間増幅計が含まれる。
その開示内容が参考により本明細書に組み込まれている、Cohenに付与された米国特許第7,286,871号明細書は、繰り返し干渉汚染の存在下記録された、電気シグナルの汚染を減少させる方法を記述している。電気シグナルはデジタル化され、デジタル化は、タイミングシグナルと共に開始する。複数のデジタル化した電気シグナルを解析し、該電気シグナルをタイミングシグナルに対して同期化して、デジタル化した電気シグナルから差し引いた推定汚染シグナルを得る。
その開示内容が参考により本明細書に組み込まれている、Mooreに付与された、米国特許第4,991,580号明細書は、MRIを受けている患者から得たECGシグナルの品質を改善するために方法を開示している。本方法には、MRI誘導ノイズシグナルを有するECGシグナルを、先に選択された最大立ち上がり速度を有する、スルーレートリミッタ(SRL)回路の入力に対して伝導することが含まれる。SRL回路の出力は、ローパスフィルタ回路に対して連結される。
その開示内容が参考文献によって本明細書に組み込まれている、Kreger,et al.に付与された米国特許第6,070,097号明細書は、心臓MRIに対するゲーティングシグナルを生成するための方法を記述している。MRIシステムには、スキャンされている患者からのECGシグナルを受信し、ゲーティングシグナルを生成する検出器システムが含まれる。ゲーティングシグナルは、ECGシグナル内の検出されたピークが、一組のR−波判定基準に見合った時に生成される。
その開示内容が参考文献によって本明細書に組み込まれる、Uutela Kimmoに付与された欧州特許第1,872,715号明細書は、乱流電磁環境によって生成され、回収される、バイオシグナルアーチファクトの統計学的特徴の参照データ指標を記述している。患者のバイオシグナルの多数のチャネルを、乱流電磁環境中で測定する。多数のチャンネル中のアーチファクトを、参照データを用いて検出し、パラメータを、多数のチャネルの線形組み合わせに対して誘導する。正確なバイオシグナルを、多数のチャネルの望むシグナル試料に、線形組み合わせを適用することによって得、線形組み合わせは、誘導されたパラメータによって定義される。
その開示内容が参考文献によって本明細書に組み込まれている、Schweitzer et al.に付与された国際特許第WO/2012/170119号パンフレットは、MRIスキャンシーケンスの間に、患者の体で、カテーテル電極位置を追跡するためのシステムが記述されている。システムには、潜在的にノイズを誘導する条件の間にとられ、したがってノイズによる改変にさらされた、1つ以上のインピーダンス測定を同定するために設定された緩和ロジックが含まれる。該緩和ロジックを、潜在的に間違いの多いインピーダンス測定を、直前に進められている獲得サイクルからとった、先に得たインピーダンス測定に置換するように構成する。
2011年10月に発行された、Prebhakar Rajiahによる、「Cardiac MRI:Part 2,Pericardial Diseases」という表題の、American Journal of Roentgenologyの197巻、4号の記事は、心臓手順におけるMRIの利用を記述している。
参照により本特許出願に組み込まれた文書は、これらの組み込まれた文書内のどんな用語でも、本明細書で明示的又は暗黙的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本出願の一体部分と見なされるべきであり、本明細書における定義のみが検討されるべきである。
本発明の一実施形態は、次のことを含む方法を提供する:
初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて患者を撮像する間に、前記患者の近くに配置した参照センサを用いて、前記初期MRIシーケンスに反応して初期MRI参照シグナルを生成することと
前記初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、前記患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で生成されるであろうノイズを同定することと、
前記ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算し、前記ノイズを減少させることと、
続くMRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に、そして前記参照センサを用いて前記続くMRIシーケンスに反応して生成された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾する間に、前記患者から受信した前記ECGシグナル中の前記ノイズを減少させるために、前記プログラム可能な補正を適用すること。
典型的に本方法には、前記参照センサを、前記ECGシグナルを拾うことがないように配置することが含まれる。
開示された実施形態において、前記参照センサがアンテナからなる。
さらに開示された実施形態において、前記プログラム可能な補正が、一組の振動数依存ゲインを含む。
またさらに開示された実施形態において、前記ノイズを同定することが、前記患者に連結した固定電極から生成された前記ECGシグナルを解析することからなる。
代替実施形態において、前記ノイズを同定することに、MRIシーケンスで前記患者を撮像せずに、前記患者から受信した前記ECGシグナルを、前記初期MRIシーケンスを用いて患者を撮像する間に、前記患者から受信した前記ECGシグナルと比較すること、が含まれる。
さらなる代替実施形態において、前記ノイズを同定することに、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に、前記者から受信した前記ECGシグナルを合計することが含まれる。典型的に、前記ECGシグナルを合計することは、前記患者に連結した固定電極から生成された前記ECGシグナルを合計することからなる。
本発明の一実施形態により更に、装置であって、
患者の近くに配置され、初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて前記患者を撮像する間に、前記MRIシーケンスに反応して初期MRI参照シグナルを生成するために設定した、参照センサと、
プロセッサであって、
前記初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、前記患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で生成されるであろうノイズを同定することと、
前記ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算して、前記ノイズを減少させることと、
続くMRIシーケンスを用いて前記患者を撮像し、前記参照センサを用いて前記続くMRIシーケンスに反応して生成された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾する間に、前記プログラム可能な補正を適用して、前記患者から受信した前記ECGシグナル中の前記ノイズを減少させることと、のために設定された、プロセッサと、を含む器具が提供される。
本発明は、以下の詳細な実施形態の説明を、図面と併せ読むことによって、より十分に理解されるであろう。
本発明の一実施形態にしたがった、心電図(ECG)シグナル中に現れている磁気共鳴画像法(MRI)ノイズのアナログ解除のための略図的絵図。 本発明の一実施形態にしたがった、MRI手順の間に発生したMRIシグナルのシーケンスを略図的に示している、一組の電圧対時間、及び磁場対時間グラフ。 本発明の一実施形態にしたがった、MRI手順の間に発生したMRIシグナルのシーケンスを略図的に示している、他の組の電圧対時間、及び磁場対時間グラフ。 本発明の一実施形態にしたがった、図1のシステムを実行することにおいて実施した段階のフローチャート。 本発明の他の実施形態にしたがった、図1のシステムを実行することにおいて実施した段階のフローチャート。 本発明のさらなる他の実施形態にしたがった、図1のシステムを実行することにおいて実施した段階のフローチャート。
概論
本発明の実施形態は、MRIシーケンスによって撮像される間、患者から受信した心電図(ECG)シグナル中でピックアップされる、磁気共鳴映像法(MRI)ノイズを減少させる。ノイズを減少させるために、MRIスキャナからのMRI放射を検出可能なセンサ、典型的にはアンテナを、患者の近くに配置する。センサは典型的には、患者からのECGを拾うことがないように、しかしながら、MRIノイズを減少させることにおいて、プロセッサを支持する、MRI参照シグナルとして使用されるシグナルを生成するように配置される。
いくつかの実施形態において、ノイズがまず検出され、トレーニング期を用いて特性化される。トレーニング期に、操作期が続き、そこではトレーニング期にて生成された補正率が適用される。
トレーニング期において、MRIシーケンスが動作可能ではない間に、患者からのECGシグナルがまず記録される。これらのシグナルが、ECG参照シグナルとして使用される。MRIシーケンスがついで活性化され、以上で記述されたMRI参照シグナルが生成され、ECGシグナル内にMRIのノイズが導入される。プロセッサは、ECGシグナルを自動的に追尾するために、MRI参照シグナルを使用し、自動的に追尾されている間生成されたものと、参照ECGシグナルを比較する。比較を用いて、プロセッサが補正率、典型的には、MRIノイズを減少させるように、ECGシグナルを提供してよい、一組の周波数依存ゲインを生成する。
対応する補正率が、異なる型のMRIシーケンスに対して、並びに各型のシーケンスの定義されているパラメータの変数に対して生成されてよい。
操作期において、シーケンスの活性化の間に生成されたMRI参照シグナルを自動的に追尾する間、補正率が、続くMRIシーケンスの間に生成された続くECGシグナルに適用される。典型的に、シーケンスの型、並びにシーケンスを定義しているパラメータが、MRI参照シグナルから同定されてよい。
本発明の代替実施形態において、トレーニング期は存在しない。それどころか、以上で記述されたものと同様の方法を用いて、操作期の間、導入されたMRIノイズが、検出され、減少される。検出及び減少は、注入されたMRIノイズの検出及び減少を改善するために反復を用いて、「オンザフライ」様式にて実施されてよい。
発明を実施するための形態
ここで、本発明の実施形態にしたがって、心電図(ECG)シグナル中に現れている磁気共鳴映像法(MRI)シークエンシングノイズのアナログ解除のための、システム20の略図的絵図である、図1を参照する。システム20は、MRIスキャナ22と、カテーテル等のプローブ24と、制御コンソール26とを備える。プローブ24は、プローブの遠位末端34における1つ以上の電極32を用いて、患者30の心臓28のチャンバーにおけるECGシグナルを捕獲するために使用されてよい。電極32によって捕獲されたシグナルを本明細書では、内部ECGシグナルと呼ぶ。いくつかの実施形態では、プローブ24は、心臓焼灼を行うなど、追加の目的のために使用され得る。更に別の方法としては、プローブ24は、変更すべきところは変更して、心臓又はその他の身体器官において、その他の治療及び/又は診断目的のために使用され得る。電極32によって捕獲された内部ECGシグナルを、典型的には、プローブ24中のコンダクタ及び/又は光学ファイバによって、制御コンソール26まで転送し、そこでシグナルが解析されてよい。
プローブ24を用いて、内部ECGシグナルを捕獲することに加えて、システム20は典型的にまた、典型的に患者の皮膚上に、電極として働く、多数の導電性パッチ36を配置することによって、患者30の皮膚からECGシグナルを獲得する。パッチ36によって捕獲されたシグナルを本明細書では、外部ECGシグナルと呼ぶ。外部ECGシグナルを、ケーブル38を介して、シグナルを解析する制御コンソール26に伝達する。解析から得た結果を、システム20の操作者42に対して、ディスプレイ40上に提示してよい。
操作者42、典型的には心臓専門医が、プローブの遠位末端34が、本明細書でそこより内部ECGシグナルが捕獲される心臓チャンバーであると仮定される、体腔に入るように、患者30の血管系を通してプローブ24を挿入する。典型的に、プローブの遠位末端を、本技術分野で公知の方法によって追跡する。磁気位置追跡技術は、例えば、米国特許第5,391,199号、同5,443,489号、第6,788,967号、同第6,690,963号、同第5,558,091号、同第6,172,499号、同第6,177,792号に、記載されており、それらの開示内容を参照により本願に援用する。インピーダンスに基づく位置追跡技術は、例えば米国特許第5,983,126号、同第6,456,864号、及び同第5,944,022号に説明され、その開示内容が同様に参照により本明細書に組み込まれる。
MRIスキャナ22は、一緒になって空間的に異なる磁場B(x、y、z)を生成する、傾斜磁場コイルなどの磁場コイル50を備える。空間的に異なる磁場は、スキャナ内で生成される高周波(RF)信号の空間位置確認を提供する。更に、スキャナは、送信/受信コイル52を備える。送信モードにおいて、コイル52は患者30へRFパルス化エネルギーを放射し、エネルギーのRFパルスが、患者の組織の原子核スピンと相互作用し、それによって、それらの平衡位置から離れて、原子核の磁気モーメントを再調整する。受信モードにおいて、コイル52は、組織の原子核がそれらの平衡状態に緩和するときに患者の組織から受け取るRF信号を検出する。所与の領域内の原子核の緩和によって生成される信号の周波数(ラーモア周波数)は、その領域の磁場と正比例の関係であり、比例定数は原子の磁気回転比γで与えられる。したがって、水素原子核に関して下記式(1):
Figure 2015147046
(式中、f(x、y、z)は、緩和水素原子核によって点(x、y、z)から放射される周波数であり、
B(x、y、z)は、この点の磁場であり、
Figure 2015147046
は、約42.6MHz・T−1に等しい)を適用する。
システム20はまた、MRI参照センサ54、典型的にはアンテナを含み、アンテナ54として本明細書でまた参照されてよい。アンテナ54は、MRI放射を、コイル50及び52から拾うことによって、スキャナ22の操作に応答してシグナルを生成する。アンテナ54は、ケーブル55、典型的には同軸ケーブルによって、コンソール26に連結する。後に記述するように、システム20は、典型的には、MRI参照シグナルとして、遮断差動増幅計(示していない)を通して伝達された後に、アンテナシグナルを使用する。センサ54が典型的にアンテナである一方で、本発明の範囲には、MRI放射をピックアップすることによってシグナルを生成可能な半導体センサのような、任意の型のセンサが含まれる。
いくつかの実施形態において、スキャナ22を、スキャナプロセッサ56によって操作し、以上で記述したECGシグナルと、ECGとMRI参照シグナルを、ECGプロセッサ58によって解析する。プロセッサ58は典型的にまた、内部ECGシグナルを捕獲しているプローブを追跡する。単純化のために、本明細書の記述において、コンソール26内の単一プロセッサ60が、システム20を操作すると推定され、当業者が、1つ以上のプロセッサがシステムを操作する事象における記述を適合可能であろう。
したがって、以上を参照してECGとMRI参照シグナルを解析することと、内部ECGシグナルを捕獲しているプローブを追跡することとに加えて、プロセッサ60は、必要とされた磁場勾配、並びに送信/受信コイル52を操作するための他の回路を形成することを含む、制御コイル50に対する回路を用いることによって、スキャナ22を操作する。
典型的には、プロセッサ60は一般用途コンピュータで構成され、コンピュータには、本明細書に記載する機能を実行するソフトウェアがプログラムされている。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサ60にダウンロードされてもよく、或いは、光学的、磁気的、又は電子的記憶媒体などの有形の持続的な媒体上で提供されてもよい。別の方法としては、プロセッサ60のいくつかの又は全ての機能は、専用の若しくはプログラム可能なデジタルハードウェア構成要素によって、又はハードウェア要素とソフトウェア要素との組み合わせを使用することによって、実施されてもよい。
図2は、本発明の一実施形態にしたがった、MRI手順の間に生成されるMRIシグナルのシーケンス70を略図的に説明している、第一組の電圧(V)対時間(t)及び磁場(B)対時間(t)グラフである第一の電圧対時間グラフ72は、シーケンス70の開始時に送信される、コイル52によって生成された、送信RFパルス74を説明している。送信RFパルス長は典型的に、より大きく、又はより小さくてもよいが、2msのオーダーである。第一磁場対時間グラフ76中に説明された、送信RFパルスを包含することは、コイル50によって生成されたスライス選択勾配(Gss)磁場パルスである。スライス選択勾配場は、スキャナ22によって撮像されべきである、患者30中の所望の容量を同定する。
第二の磁場対時間グラフ80は、所望の容量内の点の垂直位を選択する、期コード勾配(Gpe)場パルスを説明している。第三の磁場対時間グラフ84は、所望の容量内の点の水平位を選択する、周波数コード勾配(Gfe)場パルスを説明している。
第二の電圧対時間グラフ88は、送信RFパルスに対する応答において、コイル52によって受信したデータ捕獲シグナルに対応している、受信RFパルス90を説明している。
RF送信パルスの中心と、RF受信パルスの中心間の典型的な時間は、およそ30msであってよい。全シーケンスに対する典型的な時間は、およそ40msであってよい。しかしながら、実際の時間は、これらの値よりも長く、又は短くてもよい。
MRI手順の経過の間、シーケンス70によって説明された、RFパルスのシーケンスと磁場設定は、典型的には1sのオーダーの反復速度で、繰り返してよい。シーケンス70の各反復において、磁場パルスを定義している1つ以上の変数は、典型的に患者36の異なる領域がスキャンされうるように、様々であってよい。いくつかの場合、シーケンス70を繰り返すにつれ、その振幅、周波数又は期のような、RF送信パルス74の変数が変化してよい。
シーケンス70は、MRI手順にて典型的に使用される、勾配エコーシーケンスを意味する、1つの型のMRIシーケンスを説明する。
図3は、本発明の一実施形態にしたがった、MRI手順の間に生成されたMRIシグナルのシーケンス100を略図的に説明している、第二組の電圧対時間と磁場対時間グラフである。シーケンス70に対してのように、シーケンス100は、送信及び受信電圧対時間グラフ110及び112と、3つの磁場対時間グラフ120、122及び124とを含む。グラフ中で説明するように、シーケンス100は、(シーケンス70の1つのRFパルスと1つのGfeパルスと対称的に)2つのRF送信パルスと2つの磁場Gfeパルスを使用する。シーケンス100は、MRI手順中でまた典型的に使用されてよい、スピンエコーシーケンスを説明する。
図2及び3は、本発明の実施形態にて使用されてよい、2つの型のMRIシーケンスを説明している。これらのシーケンス、並びに他の可能性あるシーケンスにおける変化が、当業者に明白であり、すべてのそのようなシーケンスは、本発明の範囲内であると推定される。以下の記述において、固有識別子「m」は、各型のMRIシーケンスを標識するために使用し、例示の方法によって、図2によって説明されたMRIシーケンスが、固有識別子m=1を有すると推測され、図3によって説明されたMRIシーケンスは、固有識別子m=2を有すると推測される。
図2及び3はまた、各MRIシーケンスが、シーケンスに対して生成される異なるパルスに対応する、多数の期からなる。MRIシーケンスの期は、一パルス、多数のパルス、及び/又はパルスの部分に関して定義されてよい。例えば、図2のMRIシーケンスの選択された期は、Gpeパルスの期間として定義されてよく、図3のMRIシーケンスに対して、他の選択された期は、第二Gfeパルスの最初の半分の期間として定義されてよい。
一般に、任意のMRIシーケンスは、図2及び3でグラフ化された各パルスを記述している変数に関して定義されてよい。したがって、電圧対時間グラフ72及び110を参照して、変数には、シーケンスを開始しているRFパルスの周波数、期及び電圧の振幅、時間にわたるこれらの変数の値における変化、任意の続くRFパルスの変数、及び初期RFパルスに関する続くRFパルスのタイミングが含まれる。磁場対時間グラフ76、80及び84と、グラフ120、120及び124を参照して、変数には、磁場パルスの形状、すなわち時間によって変化するにともなった場の振幅を記述しているもの、RFパルス又はグラフ72及び112におけるパルスに関する、又は互いに関する、磁場パルスのタイミングが含まれる。
具体的には、各MRIシーケンスmは、一組のパラメータに関して広く特徴付けられてよく、各パラメータは、シーケンスのパルスの一つに対応している。以下の記述において、MRIシーケンスmに対するパラメータの組は、{S}として記述される。
例えば、図2にて説明されるMRIシーケンスm=1は、一組のパラメータ{S}={PRF、PGss、PGpe、PGfe、Pシグナル}を有してよく、本組の各要素が、電圧又は磁場パルスを示している。反対に、図3にて説明されるMRIシーケンスm=2は、一連のパラメータ{S}={PRF1、PRF2、PGss、PGpe、PGfe1、PGfe2、Pシグナル}を有する。
任意の所望のMRIシーケンスmに対して、組中の各パラメータの、さらにより詳細な特徴が存在する。したがって、m=1の電圧対時間グラフ72を参照して、パラメータPRFが、変数、シーケンスを開始しているRFパルスの電圧の、周波数f、期φ及び振幅A、及び時間tにわたるこれらの変数における変化に関して特性化される。PRFは、したがって、一組の規則的な4−タプルとして表されてよく、下記式(2)
Figure 2015147046
(式中、設定添字は、シーケンスの固有識別子mである)として記述されてよい。
同様に、m=1の磁場Gss対時間グラフ76を参照して、PGssが、一組の規則的な組の変数として表されてよいように、パラメータPGssは、時間tにおける可変磁場Bに関して特性化され、以下式(3)
Figure 2015147046
として記述されてよい。
m=2の電圧対時間グラフ110を参照して、パラメータPRF1及びPRF2は、式
Figure 2015147046
(式中f、φ、Aは、m=2の第一パルスの時間tにおける、周波数、期及び振幅であり、
、φ、Aは、m=2の第二パルスの時間tにおける、心拍数、期及び振幅である)によって表されてよい。
他の例として、場対時間グラフ124を参照して、パラメータPGfe1、PGfe2は、式
Figure 2015147046
(式中B及びBは、時間tでの第一Gfeパルスと第二Gfeパルスの場変数である)によって表されてよい。
スキャナ22を操作する前に、操作者42は、各MRIシーケンスmに対する(以上で記述される広く、そしてより詳細な様式での)そのパラメータ及び各パラメータに関連した変数に関して、{S}を保存するために、プロセッサ60を使用する。スキャナ22が操作される手順の間、プロセッサは、図4のフローチャートを参照して表されるように、{S}のパラメータと変数を想起する。{S}のパラメータ及び変数の値を定義している特定の組の数値が、本明細書以下で、{S}mpと呼ばれ、式中pは、数値を表している指数である。
図4は、本発明の一実施形態にしたがった、実行システム20中で実施された段階のフローチャート200である。フローチャートは、2つのセクション、トレーニングセクション202と操作セクション204とに分けられる。フローチャートの記述は、フローチャートの適切な段階が、単一プロセッサ60を用いて実行されることを想定する。システム20が、スキャナプロセッサ56とECGプロセッサ58を含む場合、フローチャート段階は、スキャナプロセッサ56からのMRIシーケンスmのタイミングと同一性に対してのように、そしてシーケンスの数値pに対してのように、通信を使用して、ECGプロセッサ58によって実行されると推定されてよい。
トレーニング期の初期段階210において、操作者42は、パッチ36を患者30にはり、プローブ24を患者の心臓28に挿入する。パッチ36は、外部ECGシグナルを捕獲し、プローブ24の電極又は電極群が、内部ECGシグナルを捕獲し、一方でスキャナ22は動作不能である。プロセッサ60は、捕獲したECGシグナルを受信し、シグナルの参照組として、シグナルの選択された群を保存する。
典型的に、シグナルの参照組には、患者30に関して比較的定常である、電圧からのシグナルが含まれる。例えば、シグナルの参照組は、パッチ36からであってよい。いくつかの実施形態において、プローブ24は、例えば心臓28中の内部参照プローブとして使用される場合、固定であってよく、この場合、(図1で示していない)他の移動可能なプローブが心臓28内に挿入されてよい。プローブ24が固定である場合、ついでその電極又は電極群からのシグナルが、ECG参照シグナルとして使用されてよい。いくつかの実施形態において、参照組には、パッチからのシグナルの選択された1つのような、パッチシグナルの亜組、及び/又はプローブが定常である場合、プローブ24の電極からのシグナルの亜組が含まれてよい。
アンテナ設定段階212において、アンテナ54を、患者30に近く、典型的には患者のカバーの上に位置付ける。アンテナの位置と方向は、患者によって生成されたECGシグナルのアンテナによるピックアップがないように選択される。例えば、アンテナは、患者の腹部区域上に位置付けてよい。
特性化段階214において、プロセッサは、操作システム20にて使用されるべき異なるMRIシーケンスのパラメータ及び変数を保存する。言い換えれば、プロセッサは、手順中で使用されるべきmの各値に対して、組{S}を保存する。一旦パラメータ及び変数が、保存されたならば、プロセッサは、それによってスキャナを操作するために、MRIシーケンスmと、シーケンスに対する数値の組{S}mpとを選択する。
記録段階216において、スキャナ22を、選択されたMRIシーケンスを用いて操作し、プロセッサが、スキャナを操作する一方で生成された、パッチ36からの、及びプローブ24の電極からの、ECGシグナルを捕獲及び記録する。記録されたECGシグナルを、段階210中で保存された参照シグナルと一致する、すなわち、参照シグナルとして同一のリード上に存在するように選択する。記録されたECGシグナルには、スキャナ操作のために、とりわけ、シグナルを伝達しているリード内に注入されたノイズが含まれる。必要性はないけれども、スキャナ操作は典型的に、シーケンスの多数のスキャンに対してであり、操作はシーケンスの単一スキャンに対してであってよい。
さらに、ECGシグナルを捕獲し、記録する間に、そしてスキャナ22を操作する間に、段階216において、プロセッサはまた、センサ54中で生成されたシグナル、MRI参照シグナルを捕獲し、記録する。
補正決定段階218において、MRI参照シグナル上で自動的に追尾する間、段階216の記録されたECGシグナルを、段階210中に保存したECGシグナルの参照組と比較する。比較から、得られたECGシグナルが、参照シグナルに近似するように、プロセッサが、記録されたECGシグナルに適用されるべき補正率を決定する。補正率は典型的に、周波数依存であり、記録されたECGシグナルにプロセッサによって適用される、一組のゲイン{G}であり、一方で、いくつかの実施形態において、補正率は、単一の値ゲインであってよい。各MRIシーケンスmに対して、そしてmシーケンスと関係する数値{S}mpの組に対して、一組のゲイン値が存在する。
試験したp値を用いて、プロセッサは、典型的には、内挿及び/又は外挿によって、任意のシーケンスmに対して、そして本シーケンス内の任意の数値pに対して適用されるべき補正率に対して、式(8)によって与えられるように、表現{G}mpを生成する。
Figure 2015147046
(式中Gは、周波数fにて適用されたゲインであり、iは、周波数の固有同定子である)
{G}mpが、指数pを有するシーケンス数値に対するMRIシーケンスmによって生成されるノイズを減少させるために必要なゲインと関連周波数の組を表すことが理解されるであろう。
典型的には、矢印220によって示されるように、式(8)中、特定のゲインG及び周波数fがより正確に決定されてよいように、mの所定数に対して、段階218を、pの異なる値に対して、多数回繰り返す。反復がまた、p値の範囲に対して許容される。
決断段階222において、プロセッサは、全てのMRIシーケンスが解析されたかどうか、すなわち式(8)中のmの全ての値に対してゲインが生成されたかどうか、を確認する。シーケンスが残っている場合、フローチャートが段階224まで進み、他のMRIシーケンスを選択し、次いで段階216に戻る。全てのシーケンスが解析されたならば、トレーニングセクション202が完了し、操作セクション204が開始される。
操作セクションの第一段階230において、プロセッサは、使用されているMRIシーケンスmを同定する。プロセッサはまた、シーケンスのために使用されている{S}mpの特定の数値を決定する。m及び{S}mpの同定は、スキャナ22からの通信によって行われてよい。あるいは、又は加えて、プロセッサは、mと関連する数値を同定するために、センサ54によってピックアップされたMRIシーケンスシグナルの特性を解析してよい。
操作セクションの最終段階232において、プロセッサは、式(8)からの補正率、すなわち適用されるべきゲインを計算する。プロセッサは次いで、MRIシーケンスが動作可能である間、シグナル内のMRIノイズを減少させるために、計算されたゲインを、パッチ36から、及びプローブ24の電極から受信したすべてのECGシグナルに適用する。プロセッサは、センサ54中に生成されたMRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、MRIシーケンスの操作を決定する。
フローチャート200の以上の記述は、完全なMRIシーケンスmが考慮されていることと、式(8)によって与えられたゲインが、完全シーケンスが操作可能である間に捕獲されたECGシグナルに適用されること、を想定する。当業者は、MRIシーケンスの1つ以上の期からのノイズが、ECGシグナル中で作製される場合、及び各期に対するノイズが別々に減少されるべきである場合に対して、変更すべきところは変更して、記述を適合可能であろう。この場合において、式(8)を、各別個の期の間適用されるべきゲインを計算するために使用してよく、別個の期が、フローチャートのトレーニング及び操作セクション両方において、センサ54にて生成されたMRI参照シグナルから、及び/又はスキャナ22からの通信によって、同定されてよい。
フローチャート200の記述はまた、システム20が、トレーニングセクション202と、続く操作セクション204を用いて実施される。しかしながら、本発明の代替実施形態において、別個のトレーイングセクションに対する必要性はなく、これらの実施形態において、システム20のトレーニングは、「オンザフライ」で実施される。図5及び6を参照して以下で記述した、フローチャート300及び400の段階は、どのようにシステム20が、分離したトレーニングセクションなしに、患者におけるMRI手順の実施の間に実行されうるのかを例示している。
図5は、本発明の代替実施形態にしたがった、実行システム20にて実施された段階のフローチャート300である。第一、第二及び第三段階310、312及び314は実質的に、それぞれ、典型的に固定電極から由来する参照ECGシグナルを保存し、アンテナ54を位置付け、MRIシーケンス特徴を保存する、フローチャート200の段階210、212及び214に関して記述したのと同様である。記録段階316は一般に、段階216と同一である。しかしながら、典型的にECG記録は、少数のMRIスキャンに対して、又は単一スキャンに対してである。
補正決定段階318はまた一般に、段階218と同一である。したがって、プロセッサは、得られたECGシグナルが、ECG参照シグナルと近似であるように、記録されたECGシグナルに適用されるべきである、典型的に式(8)によって与えられたゲインに関して、補正率を決定する。
フローチャートはついで、最終段階320に進む。
典型的に、スキャナが他のスキャンに対して操作される、反復段階322にて示唆するように、段階316及び318が反復される。反復が繰り返されるにつれ、プロセッサが、式(8)から由来し、段階318にて生成されたゲインの精度を改善可能である。
最終段階320は実質的に、最終段階232と同一であり、MRI参照シグナルを自動的に追尾する間、プロセッサが、全てのECGシグナルに対して、段階318にて由来したゲインを適用する。
図6は、本発明の更なる代替実施形態にしたがった、実行システム20にて実施される段階のフローチャート400である。第一、第二及び第三段階410、412及び414は一般に、段階410にて、スキャナが動作不能である一方で、ECGシグナルを捕獲する必要がなく、参照ECGシグナルの保存が存在しないことを除いて、段階210、212及び214と同一である。
記録段階416は実質的に、段階216と同一である。典型的に、記録されたECGシグナルは、パッチ36及び/又はプローブ24の固定電極を含む、多数のリードからのものである。段階216に対してのように、段階416において、プロセッサはまた、センサ54にて生成されたシグナル、MRI参照シグナルを捕獲及び記録する。
補正決定段階418において、プロセッサは、MRI参照シグナルを自動的に追尾する間に、パッチ又は固定電極からの記録されたECGシグナルを合計する。合計されたシグナルが、MRIシーケンスの操作によって生成したノイズの推定をプロセッサに提供する。プロセッサは、シグナル中のMRIノイズを減少させるように、ECGシグナルに適用されるべき、補正率、すなわち式(8)によって表される一組のゲインを生成するために、ノイズ推定を使用する。
フローチャートがついで、最終段階420に進む。
典型的に、スキャナが他のスキャンのために操作される、反復段階422によって示唆されるように、段階416及び418が反復される。反復されるにしたがって、プロセッサは、式(8)から由来し、段階418にて生成されるゲインの精度を改善可能である。
最終段階420は実質的に、最終段階232と同一であり、MRI参照シグナルを自動的に追尾する間、プロセッサが、全てのECGシグナルに対して、段階418にて由来したゲインを適用する。
2つの別のプロセッサ56及び58が動作可能であり、ECGプロセッサ58が、フローチャート200、300又は400の段階を実行するために使用される場合、スキャナプロセッサ56が、シーケンスの同一性、シーケンスの開始及び/又は終了時間、及びシーケンスの期の開始及び/又は終了時間のような、任意の所定のMRIシーケンスに関連した適切な実体を、ECGプロセッサ58に情報提供してよい。
フローチャート300及び400は、最初にトレーニングセクションを有さない、操作システム20に対する2つの異なる方法を記述している。MRIスキャンによってECGシグナル内へ導入されたノイズを推定するために、2つのフローチャートに関して記述された方法を組み合わせうることが評価されるであろう。そのような組み合わせは、ただ一つのフローチャートの工程を適用することと比較して、誘導されたMRIノイズのより迅速、及び/又はより正確な同定を導きうる。
したがって、上述の実施形態は一例として引用したものであり、また本発明は上記に具体的に図示及び記載したものに限定されないことは認識されるであろう。むしろ、本発明の範囲には、上で説明した様々な特徴の組合わせと部分的組合わせの両方、並びにそれらの変形形態及び修正形態が含まれ、これらは、上述の説明を読めば当業者には想到するものであり、従来技術では開示されていないものである。
〔実施の態様〕
(1) 初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて患者を撮像すると同時に、前記患者の近くに配置した参照センサを用いて、前記初期MRIシーケンスに反応して初期MRI参照シグナルを発生させることと、
前記初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、前記患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で発生されるであろうノイズを同定することと、
前記ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算し、前記ノイズを減少させることと、
続くMRIシーケンスを用いて前記患者を撮像すると同時に、そして前記参照センサを用いて前記続くMRIシーケンスに反応して発生された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾すると同時に、前記患者から受信した前記ECGシグナル中の前記ノイズを減少させるために、前記プログラム可能な補正を適用することと、を含む方法。
(2) 前記参照センサを、前記ECGシグナルを拾うことがないように配置することを含む、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記参照センサがアンテナを含む、実施態様1に記載の方法。
(4) 前記プログラム可能な補正が、一組の振動数依存ゲインを含む、実施態様1に記載の方法。
(5) 前記ノイズを同定することに、前記患者に連結した固定電極から発生された前記ECGシグナルを解析することが含まれる、実施態様1に記載の方法。
(6) 前記ノイズを同定することに、MRIシーケンスで前記患者を撮像せずに前記患者から受信した前記ECGシグナルを、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルと比較すること、が含まれる、実施態様1に記載の方法。
(7) 前記ノイズを同定することに、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルを合計することが含まれる、実施態様1に記載の方法。
(8) 前記ECGシグナルを合計することに、前記患者に連結した固定電極から発生された前記ECGシグナルを合計することが含まれる、実施態様7に記載の方法。
(9) 患者の近くに配置され、初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて前記患者を撮像する間に、前記初期MRIシーケンスに反応して初期MRI参照シグナルを発生するために設定した、参照センサと、
プロセッサであって、
前記初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、前記患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で発生されるであろうノイズを同定することと、
前記ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算して、前記ノイズを減少させることと、
続くMRIシーケンスを用いて前記患者を撮像し、前記参照センサを用いて前記続くMRIシーケンスに反応して発生された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾すると同時に、前記プログラム可能な補正を適用して、前記患者から受信した前記ECGシグナル中の前記ノイズを減少させることと、
のために設定された、プロセッサと、を含む器具。
(10) 前記参照センサが、前記ECGシグナルを拾うことがないように配置される、実施態様9に記載の器具。
(11) 前記参照センサがアンテナを含む、実施態様9に記載の器具。
(12) 前記プログラム可能な補正が、一組の振動数依存ゲインを含む、実施態様9に記載の器具。
(13) 前記患者に連結された固定電極を含み、前記ノイズを同定することに、前記固定電極から発生された前記ECGシグナルを解析することが含まれる、実施態様9に記載の器具。
(14) 前記ノイズを同定することに、MRIシーケンスで前記患者を撮像せずに前記患者から受信した前記ECGシグナルを、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルと比較すること、が含まれる、実施態様9に記載の器具。
(15) 前記ノイズを同定することに、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルを合計することが含まれる、実施態様9に記載の器具。
(16) 前記患者に連結された固定電極を含み、前記ECGシグナルを合計することに、前記固定電極から発生された前記ECGシグナルを合計することが含まれる、実施態様15に記載の器具。

Claims (16)

  1. 初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて患者を撮像すると同時に、前記患者の近くに配置した参照センサを用いて、前記初期MRIシーケンスに反応して初期MRI参照シグナルを発生させることと、
    前記初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、前記患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で発生されるであろうノイズを同定することと、
    前記ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算し、前記ノイズを減少させることと、
    続くMRIシーケンスを用いて前記患者を撮像すると同時に、そして前記参照センサを用いて前記続くMRIシーケンスに反応して発生された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾すると同時に、前記患者から受信した前記ECGシグナル中の前記ノイズを減少させるために、前記プログラム可能な補正を適用することと、を含む方法。
  2. 前記参照センサを、前記ECGシグナルを拾うことがないように配置することを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記参照センサがアンテナを含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記プログラム可能な補正が、一組の振動数依存ゲインを含む、請求項1に記載の方法。
  5. 前記ノイズを同定することに、前記患者に連結した固定電極から発生された前記ECGシグナルを解析することが含まれる、請求項1に記載の方法。
  6. 前記ノイズを同定することに、MRIシーケンスで前記患者を撮像せずに前記患者から受信した前記ECGシグナルを、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルと比較すること、が含まれる、請求項1に記載の方法。
  7. 前記ノイズを同定することに、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルを合計することが含まれる、請求項1に記載の方法。
  8. 前記ECGシグナルを合計することに、前記患者に連結した固定電極から発生された前記ECGシグナルを合計することが含まれる、請求項7に記載の方法。
  9. 患者の近くに配置され、初期磁気共鳴画像法(MRI)シーケンスを用いて前記患者を撮像する間に、前記初期MRIシーケンスに反応して初期MRI参照シグナルを発生するために設定した、参照センサと、
    プロセッサであって、
    前記初期MRI参照シグナルを自動的に追尾することによって、前記患者から受信した心電図(ECG)シグナル中で発生されるであろうノイズを同定することと、
    前記ECGシグナルに適用されるべきプログラム可能な補正を計算して、前記ノイズを減少させることと、
    続くMRIシーケンスを用いて前記患者を撮像し、前記参照センサを用いて前記続くMRIシーケンスに反応して発生された続くMRI参照シグナルを自動的に追尾すると同時に、前記プログラム可能な補正を適用して、前記患者から受信した前記ECGシグナル中の前記ノイズを減少させることと、
    のために設定された、プロセッサと、を含む器具。
  10. 前記参照センサが、前記ECGシグナルを拾うことがないように配置される、請求項9に記載の器具。
  11. 前記参照センサがアンテナを含む、請求項9に記載の器具。
  12. 前記プログラム可能な補正が、一組の振動数依存ゲインを含む、請求項9に記載の器具。
  13. 前記患者に連結された固定電極を含み、前記ノイズを同定することに、前記固定電極から発生された前記ECGシグナルを解析することが含まれる、請求項9に記載の器具。
  14. 前記ノイズを同定することに、MRIシーケンスで前記患者を撮像せずに前記患者から受信した前記ECGシグナルを、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルと比較すること、が含まれる、請求項9に記載の器具。
  15. 前記ノイズを同定することに、前記初期MRIシーケンスを用いて前記患者を撮像する間に前記患者から受信した前記ECGシグナルを合計することが含まれる、請求項9に記載の器具。
  16. 前記患者に連結された固定電極を含み、前記ECGシグナルを合計することに、前記固定電極から発生された前記ECGシグナルを合計することが含まれる、請求項15に記載の器具。
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