JP4515721B2 - 灌流画像を分析するための方法、装置及びソフトウェア - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灌流画像を分析するための方法に関し、より詳細には、（ａ）器官の少なくとも１つの輪郭を画定する段階と、（ｂ）少なくとも一つの輪郭によって画定される境界内のかかる器官の関心領域における少なくとも一つの灌流パラメータを確立する段階を含む、ヒト又は動物の器官のＭＲ灌流画像を分析するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
心臓からの狭窄症冠状動脈を検出する方法における、登録されたＭＲ灌流データセットのピクセル的なスロープマップを得るために定量化手段を適用することが公知である（例えば、非特許文献１参照。）。他のパラメータよりも、アップスロープ（灌流率を意味する）の分析は、心筋虚血における高感受性で、特異的な測定を提供すると言われている。アップスロープを測定することは、３つの道管病で病む患者においてさえも、完全な灌流の半定量的測定を提供する。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｊ．Ｓｃｈｗｉｔｔｅｒ ｅｎ Ｇ．Ｋ． ｖｏｎ Ｓｃｈｕｌｔｈｅｓｓ著、「ＭＲ ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ： ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＰＥＴ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ」、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ １１（２０００）、ｐ．７１−７２
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、灌流画像を分析するための方法を改良することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、一連の反復段階において段階（ａ）と（ｂ）が繰り返されることを特徴とし、後続する反復段階のそれぞれに対して、段階（ａ）における少なくとも１つの輪郭の画定が変化されて、さらに、段階（ｂ）での少なくとも１つの灌流パラメータが最適値に到達した後に一連の反復段階は停止する。
【０００５】
かかる測定によって、器官の境界における非常に正確な決定は、確立されるべき灌流パラメータの結果としてさらに非常に正確な決定を考慮することで可能である。
【０００６】
本発明の方法は、器官が心臓であり、関心領域が心臓の心筋層であるか、又はその心臓の心筋層の一部分である場合において、特に有用である。
【０００７】
しかしながら、発明の要点、及びこれによって与えられた保護範囲は、心臓の心筋層であるか、又はその心臓の心筋層における一つ以上の部分に関する灌流画像の分析に限定されないことを注意する。本発明は、例えば、脳などの他の器官に対して等価で良好に適用されてもよい。心臓、特に心臓の心筋層における灌流画像の分析に関する、上述とさらに下記の説明は、単一の適用に限定されないで、主に本方法を解明するために寄与する。
【０００８】
好ましくは、段階（ａ）において、心臓の心筋層における内部輪郭及び／又は外部輪郭が画定される。心筋層の内部輪郭の変化に対して本発明の方法にしたがって最適化を限定することができうるが、心臓の心筋層における内部輪郭と外部輪郭の両方が変化する場合、特に良好な結果が到達可能である。かかる変化は同時に起こるかもしれないが、しかし変化を続いて実行することが好ましい。
【０００９】
適切に、確立される灌流パラメータは、平均のアップスロープ、ピーク強度に達する時間、造影剤の到達時間、最大強度の半分に達する時間、溜められた流入、又は前述に列記の組み合わせからなるグループから選択される。しかしながら、段階（ｂ）において、灌流率（又はアップスロープ）、及び／又は最大灌流率が発生する時間が確立されることが特に有用であることが分かる。かかるパラメータは、分析される器官の灌流の効果的な示唆を提供する。
【００１０】
心筋層の内部輪郭が変化する場合において、本発明の方法は、一連の反復段階を実行することによって、さらに既存の反復段階における灌流率の値及び／又は時間に比較して、灌流率及び／又は最大灌流率が発生する時間が本質的な一定値に到達した後のかかる一連の反復を終了することによって、特に良好に適用される。
【００１１】
本発明はさらに、上述の説明のように灌流画像を分析するための方法を実行するために実施される装置のコンピュータにおけるソフトウェアプログラムを具体化する。
【００１２】
本発明はさらに、本方法を実行することを明らかに目的とする装置を具体化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図を参照する本発明の下記の限定しない典型的な実施態様を参照してさらに明確にされる。
【００１４】
実施例において、灌流画像を分析するための方法は、心臓の左心室２の心筋層１に関連する（図１参照）。左心室２の心筋層１の減少した血液の灌流は、心臓血管疾患の直接の結果である。心筋層１の灌流の測定において、患者の心臓がＭＲか、又は元来周知である他の画像化技術でモニターされる際に造影剤が適用される。画像は、２０乃至４０秒周期において心筋層１を通過する切片３のスキャンをなすことによって得られる。画像の連続において、造影剤が最初に右心室４に入り、次いで左心室２に入って、最終的に心筋層１に入ることがモニターできる。
【００１５】
心臓のかかる部分の灌流が画像化されて、画像化は造影剤によって支援される。時間で記録される測定強度は図２に示される。図２のＸ軸は独立変数として時間を示し、一方でＹ軸は測定された灌流の強度を示す。ここで、「強度」という用語は、例えばＭＲ画像強度等の画像強度を表していると当業者は理解し、図２のグラフに示すための強度を規定する種々の方法を当業者は周知しているであろう。図は明らかに、造影剤が最初に右心室に入ることを示す。これはグラフＡで示される。グラフＢで示されるように、造影剤は、続いて左心室に到達する。最終的に、造影剤はグラフＣで示されるように心筋層に到達する。心筋層に関係する、強度と時間のグラフＣは、心筋層の灌流を分析するために使用される。
【００１６】
心筋層１の信号が非常にノイズを含むために、一般的に、心筋層１は部分化されて、測定はかかる部分化されたすべての部分にわたって平均化される。好ましくは、かかる部分は、ある冠状動脈からの血液が供給される心筋層１のエリアと一致する。上述の手法において、減少された灌流が心筋層部分で観察される場合、供給する動脈までさかのぼることができる。
【００１７】
左心室２と右心室４の信号強度が心筋層１よりも著しく高いので、心筋層部分に左心室と右心室のいずれの部分も含めないようにかなり注意するべきである。これは左の境界と心室血液量が、乳頭筋及び骨りょうの存在により非常に不規則になりえるので、思うほどに容易ではない。
【００１８】
さらに、心筋層１の境界は、一連の単一画像でしばしば明らかに可視できないか、又は時間による最大強度の投影においてさえもしばしば明らかに可視できない。さらに、画像は一般的に比較的低い解像度（典型的には１２８ｘ１２８ピクセル）を有し、わずかなピクセルだけが部分内を平均化するために有用である。
【００１９】
灌流の分析に関心のあるパラメータは、一方で、図２においてグラフＤに関する線Ｃで描写されるような灌流率又はアップスロープであり、もう一方では最大灌流率が発生する時間ｔ_ｕである。図２は、心筋層１の固定された内部境界及び外部境界を伴う、特定状況に関する。
【００２０】
図３と４は、心筋層１の内部輪郭と外部輪郭の直径がそれぞれ変化するに従い生じる最大のアップスロープ又は最大の灌流率における変化、及び、前記最大のアップスロープ又は最大の灌流率が発生する時間（それぞれ図３と４における左と右の図）を示す。
【００２１】
図３と４のＸ軸は、心筋層の輪郭の変化を独立変数として示す（図３は内部輪郭、図４は外部輪郭）。
【００２２】
心筋層の内部輪郭が変化した場合、最終的に上述の灌流パラメータは本質的に一定の値に到達し、さらなる内部輪郭の変化、すなわち、一定値に到達したポイントを越えても変化する直径は、最大灌流率又はかかる最大灌流率が発生する時間のいずれにも影響しないことが図３から分かる。次いで、内部輪郭のさらなる変化が灌流パラメータにもはや影響を及ぼさないポイント、すなわち灌流パラメータの最適値は、心筋層の正しい境界、すなわち、心筋層の灌流を測定するのに最適な境界に最も正確に一致する内部輪郭を表現するとして確立される。
【００２３】
同様に、心筋層の外部輪郭が変化する場合、灌流率と、最大灌流率が発生する時間の両者の最適値、すなわち、最大のアップスロープが最小値になるポイントが確立できる（図４参照）。次いで、かかる最適値に対応する外部輪郭値は、灌流パラメータの見積もりに最適な心筋層の実際の外部境界を正確に表現するとして得られる。
【００２４】
上述した灌流パラメータの最適値が一つ以上確立される場合、器官の輪郭を繰り返し画定し、分析される器官の関心領域の灌流パラメータを少なくとも一つ続いて確立することによるさらなる反復は停止できる。かかる手法において、左心室２又は右心室４におけるどの部分も心筋層１の灌流画像に含まれないことを保証する心筋層の輪郭を検出する正確な方法が規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】心臓を通過する短軸切片を示す図である。
【図２】心臓の部分を通過する巨丸剤の強度と時間のグラフである。
【図３】内部の心筋層の境界における移動、すなわち半径変位に依存して変化する灌流パラメータを示すグラフである。
【図４】心筋層の外部境界の移動、すなわち変位に依存する灌流パラメータの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 心筋層
２ 左心室
３ 切片
４ 右心室

Claims (13)

1. 灌流画像を分析するための方法であって、より詳細には、
   （ａ）器官の少なくとも１つの輪郭を確定する段階と、
   （ｂ）前記少なくとも一つの輪郭によって画定される境界内のかかる器官の関心領域における少なくとも一つの灌流パラメータを確立する段階と、
   を含む、一連の反復段階において前記段階（ａ）及び（ｂ）が繰り返されるヒト又は動物の前記器官のＭＲ灌流画像を分析するための方法であり、後続する反復段階のそれぞれに対して、前記段階（ａ）における前記少なくとも１つの輪郭の画定が変化され、さらに、前記段階（ｂ）での前記少なくとも１つの灌流パラメータが最適値に到達した後に前記一連の反復段階は停止され、前記最適値が、前記段階（ａ）で決定された前記器官の少なくとも１つの輪郭に応じて計算されることを特徴とする、方法。
2. 前記器官は心臓であり、前記関心領域が前記心臓の心筋層であるか、又は前記心臓の心筋層の一部分であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記段階（ａ）において、前記心臓の心筋層における内部輪郭及び／又は外部輪郭が画定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記段階（ｂ）において、灌流率若しくはアップスロープ、及び／又は最大灌流率が発生する時間が確立されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記段階（ｂ）において、前記心筋層の内部輪郭が変化され、さらに既存の反復段階における前記灌流率の値及び／又は時間に比較して、前記灌流率及び／又は前記最大灌流率が発生する前記時間が一定値に到達した後に前記一連の反復を終了することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 灌流画像を分析するための方法を実行するために実施される装置のコンピュータにおけるソフトウェアプログラムであって、より詳細には、
   （ａ）器官の少なくとも１つの輪郭を確定する段階と、
   （ｂ）前記少なくとも一つの輪郭によって画定される境界内のかかる器官の関心領域における少なくとも一つの灌流パラメータを確立する段階と、
   を含む、一連の反復段階において前記段階（ａ）及び（ｂ）が繰り返されるヒト又は動物の前記器官のＭＲ灌流画像を分析するための方法を実行するために実施される装置のコンピュータにおけるソフトウェアプログラムであって、
   後続する反復段階のそれぞれに対して、前記段階（ａ）における前記少なくとも１つの輪郭の画定が変化され、さらに、前記段階（ｂ）での前記少なくとも１つの灌流パラメータが最適値に到達した後に前記一連の反復段階は停止され、前記最適値が、前記段階（ａ）で決定された前記器官の少なくとも１つの輪郭に応じて計算されることを特徴とする、ソフトウェアプログラム。
7. 前記段階（ａ）において、心臓の心筋層における内部輪郭及び／又は外部輪郭が画定されることを特徴とする、請求項６に記載のソフトウェアプログラム。
8. 前記段階（ｂ）において、灌流率若しくはアップスロープ、及び／又は最大灌流率が発生する時間が確立されることを特徴とする、請求項６又は７に記載のソフトウェアプログラム。
9. 前記段階（ｂ）において、前記心筋層の内部輪郭が変化され、さらに既存の反復段階における前記灌流率の値及び／又は時間に比較して、前記灌流率及び／又は前記最大灌流率が発生する前記時間が一定値に到達した後に前記一連の反復を終了することを特徴とする、請求項８に記載のソフトウェアプログラム。
10. 灌流画像を分析するための装置であって、より詳細には、
    （ａ）器官の少なくとも１つの輪郭を確定する段階と、
    （ｂ）前記少なくとも一つの輪郭によって画定される境界内のかかる器官の関心領域における少なくとも一つの灌流パラメータを確立する段階と、
    を含む、一連の反復段階において前記段階（ａ）及び（ｂ）が繰り返されるヒト又は動物の前記器官のＭＲ灌流画像を分析するための装置であり、操作中に、後続する反復段階のそれぞれに対して、前記段階（ａ）における前記少なくとも１つの輪郭の画定が変化され、さらに、前記段階（ｂ）での前記少なくとも１つの灌流パラメータが最適値に到達した後に前記一連の反復段階は停止され、前記最適値が、前記段階（ａ）で決定された前記器官の少なくとも１つの輪郭に応じて計算されることを特徴とする、装置。
11. 前記段階（ａ）において、心臓の心筋層における内部輪郭及び／又は外部輪郭が画定されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記段階（ｂ）において、灌流率若しくはアップスロープ、及び／又は最大灌流率が発生する時間が確立されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記段階（ｂ）において、前記心筋層の内部輪郭が変化され、さらに既存の反復段階における前記灌流率の値及び／又は時間に比較して、前記灌流率及び／又は前記最大灌流率が発生する前記時間が一定値に到達した後に前記一連の反復を終了することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。

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