JP7227277B2 - Ｃｅｓｔ磁気共鳴イメージングにおける動き検出 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、特に化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）ＭＲＩに関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナは、大きな静磁場（Ｂ０）に依存して、被検体の身体に画像を生成するためのプロシージャの一部として原子の核スピンをアラインさせる。これらの画像は、被検体のさまざまな量又は特性を反映することができる。例えば、水素プロトンの密度が測定され、空間的に分解されることができる。しかしながら、しばしば、化合物又は代謝物質は非常に希釈されているので、実際問題として、それを直接撮像することは不可能である。

従って、化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）ＭＲＩのような技術が開発されている。ＣＥＳＴイメージングでは、交換可能なプロトンを有する希釈代謝物質の存在が測定される。ＣＥＳＴを用いてスタディされることができる代謝物質のプロトンは、水からのプロトンと位置を交換することができる。飽和パルスを用いて、代謝物質の交換可能なプロトンからのＭＲＩ信号を抑制することができる。代謝物質の交換可能なプロトンは交換可能であるため、それらは水プロトンと位置を交換する。代謝物質からのプロトンは、飽和パルスでターゲット照射されているので、それらは、ある期間の間、測定されるＭＲＩ信号に寄与しない。これは、代謝物質からのプロトンが水プロトンと交換されたときにも当てはまる。これは、水プロトンから測定されるＭＲＩ信号を低下させる効果を有する。複数の異なる周波数オフセットで飽和パルスを放出して、測定されるＭＲＩ信号に対する効果を測定することによって、希釈された代謝物質又は他の物質の存在に関する情報が決定されることができる。ＣＥＳＴ技術に関連するさまざまな技術がある。一例は、アミドプロトン移動（ＡＰＴ）ＭＲＩである。

雑誌文献Zaiss et al. "Chemical exchange saturation transfer (CEST) and MR Z-spectroscopy in vivo: review of theoretical approaches and methods," Phys. Med. Biol. 58 (2013) R221-R269には、ＣＥＳＴ及びＺスペクトロスコピーについての典型的なレビューが掲載されている。

欧州特許出願公開ＥＰ２５１５１３８Ａ１は、身体の移動する部分のＭＲイメージングの方法を開示しており、この方法は、身体の部分を１つ又は複数の準備ＲＦパルスに連続的にさらしながら身体から動き信号（ＭＳ）を検出するステップと、身体の部分を、少なくとも１つの励起ＲＦパルス及び切り換え磁場勾配を含むイメージングシーケンスにさらすステップであって、イメージングシーケンスは、検出される動き信号（ＭＳ）によってトリガされるステップと、身体の部分からＭＲ信号を取得するステップと、取得されたＭＲ信号からＭＲ画像を再構成するステップと、を有する。

本発明は、独立請求項に記載の医用イメージングシステム、コンピュータプログラム製品、及び方法を提供する。実施形態は従属請求項に記載されている。

ＣＥＳＴを実行する際の困難は、多数の異なる飽和周波数に対する磁気共鳴画像が取得されることである。従って、被検体のスライス又はボリュームは、複数回撮像される。この取得中に被検体が移動すると、結果としてｚスペクトルが損傷する可能性がある。本発明の実施形態は、各ボクセルに動き尤度マップを割り当てることによって、この動きの影響を低減する手段を提供することができる。すなわち、動き確率マップは、ボクセル単位の動き確率を表す。動き尤度マップは、例えば、動きが特定の閾値を超えていることを示すマスクでありえ、又は、そのボクセル内のデータが損傷している確率に関連し、又はかかる確率から導出されることができる。動き尤度マップは、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像の再構成に付加的に用いられる。すなわち、動き尤度マップに基づく動きアーチファクトの補正が再構成に含まれる。

本発明は、ＣＥＳＴ－ＭＲイメージングにおける動き補正に関する。ＣＥＳＴイメージング技術は、希釈代謝物質の検出を目的とし、代謝物質のプロトンとバルク水プロトンとの間の化学交換に依存する。これらの代謝物質は、飽和パルスのＲＦ周波数をスキャンし、そのメイン（バルク水）ピークに対し正規化された水ープロトンスペクトルを各ボクセルごとに計算することによって取得される、いわゆるｚスペクトルの詳細に基づいて検出されることができる。本発明の洞察は、実験精度を超えたｚスペクトルのずれ（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ）が、ＣＥＳＴ信号に影響する動きを表すように見えることである。すなわち、ボクセルのｚスペクトルが理想的なスペクトル値から実質的にずれた当該ボクセルは、動きによる影響を受けた可能性が高い。所定の変動レンジは、適用されるＣＥＳＴ撮像プロトコルの詳細に依存することができ、所定の変動レンジを超えるずれは、動きに起因するものでありうる。この所定の変動レンジは、単純な較正又は試行錯誤によって決定され得る。更なる洞察は、再構成において動きの可能性を考慮する場合、動きが確実でなく、疑わしいボクセルにおいて動きが正確に認められないとしても、ＣＥＳＴ－ＭＲ画像の診断画像品質が向上されることである。

一態様では、本発明は、マシン実行可能命令を記憶するためのメモリを備える医用イメージングシステムを提供する。医用イメージングシステムは更に、医用イメージングシステムを制御するためのプロセッサを有する。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴画像データを受信するステップを実行させる。磁気共鳴画像データは、ボクセルを有する。ボクセルの各々は、飽和周波数オフセットの組について測定されたｚスペクトルを有する。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、各ボクセルの測定されたｚスペクトルを所定の基準と比較することによって、各ボクセルに動き尤度マップを割り当るステップを実行させる。

マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴画像データ及び動き尤度マップを使用してＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成するステップを実行させる。ＣＥＳＴ磁気共鳴画像データの取得には数分かかることがある。取得中に、被験者が移動することが起こりうる。従って、実施形態は、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像に対する動きの影響を低減する手段を提供することができる。各ボクセル自身のｚスペクトルが、所定の基準と比較される。これは、動き尤度マップを割り当てるために使用される。次に、動き尤度マップに加えて磁気共鳴画像データを用いてＣＥＳＴ磁気共鳴画像の再構成が用いられる。例えば、動き尤度マップは、動き補正される可能性が高いデータを除去するために、又はデータをリスケーリングするために使用されることができる。

典型的なＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルは、複数の異なる飽和周波数オフセットで実施される少なくとも７つの異なる測定の組を有する。７つの測定が典型的であるが、磁気共鳴画像データは、７つの測定よりも多いか又は少ない測定を有することができる。

ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルは、さまざまな異なるＣＥＳＴプロトコルのいずれであってもよい。例えば、ＡＰＴｗアミドプロトン移動強調ＣＥＳＴが一例である。他の例としては、腫瘍学、神経学（＋神経腫瘍学）及び神経血管（脳卒中）アプリケーションのためのＣＥＳＴ画像が挙げられる。ヒドロキシル又はアミンＣＥＳＴのような他のプロトンプールのＣＥＳＴイメージングも可能であり、又はＣＥＳＴ造影剤（ｐａｒａＣＥＳＴ又はｄｉａＣＥＳＴ剤）のＣＥＳＴイメージングも行うことができる。動的グルコース増強ＣＥＳＴ画像、例えば、ＧｌｕｃｏＣＥＳＴ又はＧｌｙｃｏＣＥＳＴも、一実施形態の適用によって改善することができる。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、プロセッサは、誤差関数を最小化することによって、ボクセルの各測定されたｚスペクトルの少なくともサブセットに曲線を適合させる。動き尤度マップは、ボクセルの各々について最小化された誤差関数に依存する。この実施形態は、曲線フィッティングが、ｚスペクトルが動きによって損傷しているかどうかを判定する有効な手段を提供することができるので、有益でありうる。

Ｚスペクトルに適合させることができる曲線は、さまざまな異なる曲線のうちの１つとすることができる。例えば、フォークト（Voigt）関数、複数のガウス関数、及びローレンツーガウス関数はすべて、適用可能性を見出すことができる。

別の実施形態では、飽和度移行のための所定のプロトンプールの所定の化学シフト距離内で測定されたＺスペクトルの飽和度周波数オフセットは、測定されたＺスペクトルのフィッティングから除外される。ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルを実行するとき、ＣＥＳＴ効果を介して伝達され得るプロトンに起因して、所定の周波数での共鳴が存在し得る。これらは、測定されたＺスペクトラムのディップをもたらす。この実施形態では、これらの所定の周波数は、曲線フィッティングから導出されることができる。これは、曲線へのフィットが、Ｚスペクトルによって検出された動きの指標としてどれだけうまく機能するかを改善する可能性がある。

別の実施形態では、メモリは、複数のＺスペクトルを含むＺスペクトルディクショナリを含む。例えば、Ｚスペクトルディクショナリは、被検体内にあり得る異なる組織型についてのエントリを含み得る。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、重みの組を最適化することによって、複数のＺスペクトルの線形結合を使用して、フィットされたＺスペクトルを構築させる。各ボクセルの動き尤度マップは、ディクショナリエントリの線形結合からの測定されたＺスペクトルの残留偏差を使用して計算される。ボクセルについて実際に測定されるＺスペクトルは、ボクセル内の異なるタイプの組織又は材料による異なるＺスペクトルの組み合わせでありうる。Ｚスペクトルディクショナリは、これらの異なる可能な組織タイプ又は材料のすべてについてのエントリを含むことができる。測定されたＺスペクトルが、線形結合によって再構成されたＺスペクトルと異なる場合、それは、Ｚスペクトルが損傷していることを示すことができる。これは、次いで、動きを検出するために使用されることができる。

Ｚスペクトルディクショナリは、測定され及び／又は計算されたＺスペクトルから構築されることができる。重みの組の最適化は、さまざまな異なる方法で実施されることができる。一例において、最小二乗法が、重みの組を最適化するために使用される。他の例では、他の最適化技法が使用されることができる。

別の実施形態では、動き尤度マップは、１つ又は複数の周波数オフセットについて測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することによって構築される。

別の実施形態では、所定の基準は、測定されたＺスペクトルのＺスペクトル信号の絶対レンジであり、測定されたＺスペクトルの不飽和Ｚスペクトル信号の割合（パーセント）で表される。

別の実施形態では、所定の基準は、Ｚスペクトル信号と測定されたＺスペクトルの隣接するＺスペクトル信号との比較における相対レンジである。

別の実施形態では、所定の基準は、測定されたＺスペクトルの隣接するＺスペクトル信号に関して、Ｚスペクトル信号が周波数オフセットの絶対距離として単調に増加するかどうかを調べるタスクである。これは、０ｐｐｍでありうる

別の実施形態では、所定の基準は、Ｚスペクトル信号が、モデル関数に関連して所定の誤差マージンの外側に見出されることである。

所定の誤差マージンの外側のＺスペクトル信号の識別は、異常値であるＺスペクトル信号の識別でありうる。モデル関数は、例えば、関数をフィッティングすることによって、又はディクショナリベースのモデリングを行うことによって、得られることができる。

別の実施形態では、尤度マップは確率分布マップである。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、尤度マップを使用してＣＥＳＴ磁気共鳴画像のボクセルをスケーリングさせる。この実施形態は、動きによって損傷されている可能性のあるボクセルの強調を解除するために使用されることができるので、有益でありうる。これは、例えば、疑わしい大きな動き効果を有するボクセル内の信号をダウンスケーリングすることと等価でありうる。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、動き尤度マップを閾値処理することによって画像マスクを構築させる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、画像マスクを使用して、そのボクセルを所定の値に設定することによって、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像を修正させる。この実施形態では、動き尤度マップが、閾値処理によって決定され得る特定の値を上回る場合、これらのボクセルは、マスクを使用して除外されるか、又は所定の値に設定される。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像をディスプレイ上にレンダリングさせる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像に隣接して動き尤度マップをレンダリングさせるか、又はＣＥＳＴ磁気共鳴画像をディスプレイ上にスーパーインポーズさせる。この実施形態は、動き尤度マップと共に表示されるＣＥＳＴ磁気共鳴画像が、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像を解釈しようとする人にとって有用なツールでありうるため、有益でありうる。動き尤度マップは、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像のさまざまな値がどの程度正確であるかについての信頼度を提供することができる。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに磁気共鳴ｋ空間データを受信させる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴ｋ空間データを使用して磁気共鳴画像データを再構成させる。

別の実施形態では、医用イメージングシステムは、撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴ｋ空間データを取得するように構成された磁気共鳴イメージングシステムを更に備える。メモリは、更に、パルスシーケンスコマンドを記憶する。パルスシーケンスコマンドは、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴データを取得するように構成される。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンスコマンドを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御させることで、磁気共鳴ｋ空間データを取得させる。

別の態様では、本発明は、医用イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、ＣＥＳＴ磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得される磁気共鳴画像データを受信させる。磁気共鳴画像データは、ボクセルを有する。ボクセルの各々は、一組の飽和周波数オフセットについて測定されたＺスペクトルを有する。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、各ボクセルの測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することによって、各ボクセルに動き尤度マップを割り当てさせる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴画像データ及び動き尤度マップを使用してＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成させる。

別の実施形態では、医用イメージングシステムは、撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴ｋ空間データを取得するように構成される磁気共鳴イメージングシステムを更に備える。メモリは、更に、パルスシーケンスコマンドを記憶する。パルスシーケンスコマンドは、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴データを取得するために、磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンスコマンドを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御させることで、磁気共鳴ｋ空間データを取得させる。マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴ｋ空間データを使用して磁気共鳴画像データを再構成させる。

別の態様では、本発明は、医用システムを更に提供する。この方法は、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得される磁気共鳴画像データを受信するステップを有する。磁気共鳴画像データは、ボクセルを有する。ボクセルの各々は、一組の飽和周波数オフセットについて測定されるＺスペクトルを有する。この方法は更に、各ボクセルの測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することによって、各ボクセルに動き尤度マップを割り当てるステップを有する。この方法は、磁気共鳴画像データ及び動き尤度マップを用いて、ＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成するステップを更に有する。

組み合わせられた実施形態が相互に排他的でない限り、本発明の前述の実施形態の１つ又は複数が組み合わせされることができることを理解されたい。本発明の前述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り、組み合わされることができることが理解される。当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法、又はコンピュータプログラム製品として具体化されることができる。従って、本発明の態様は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又は本明細書ではすべて一般に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶことができるソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形をとることができる。更に、本発明の態様は、コンピュータ実行可能コードが具体化された１つ又は複数のコンピュータ可読媒体に具体化されたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を記憶することができる任意の有形の記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読の非一時的記憶媒体と呼ばれることもある。コンピュータ可読記憶媒体はまた、有形のコンピュータ可読媒体と呼ばれることもある。ある実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ装置のプロセッサによってアクセス可能なデータを記憶することも可能である。コンピュータ可読記憶媒体の例には、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルが含まれるが、これらに限定されない。光ディスクの例としては、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、又はＤＶＤ－Ｒディスクなどのコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が挙げられる。コンピュータ可読記憶媒体という用語はまた、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータ装置によってアクセスされることが可能なさまざまなタイプの記録媒体をさす。例えば、データは、モデムを介して、インターネットを介して、又はローカルエリアネットワークを介して取り出されることができる。コンピュータ可読媒体上に具体化されたコンピュータ実行可能コードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、又は前述のもの任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない、任意の適切な媒体を使用して送信され得る。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドで、又は搬送波の一部として、コンピュータ実行可能コードがその中に具体化された伝搬データ信号を含むことができる。そのような伝播信号は、電磁、光学、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含むが、それらに限定されない、任意のさまざまな形をとることができる。コンピュータ読み取り可能な信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、機器、又は装置によって、又はそれに関連して使用するために、プログラムを通信し、伝播し、又は運ぶことができる、任意のコンピュータ可読媒体でありうる。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータ記憶装置」又は「記憶装置」は、コンピュータ可読記憶媒体の他の一例である。コンピュータ記憶装置は、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。ある実施形態では、コンピュータ記憶装置は、コンピュータメモリであってもよく、又はその逆であってもよい。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム又はマシン実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードを実行することができる電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を構成するコンピューティングデバイスへの言及は、可能性として複数のプロセッサ又は処理コアを有するものとして解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサであってもよい。プロセッサは、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステム間で分散されたプロセッサの集合を指す場合もある。コンピューティングデバイスという用語は、プロセッサ又はプロセッサを構成するそれぞれのコンピューティングデバイスの集合又はネットワークを指す可能性があると解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピューティングデバイス内にあってもよいし、複数のコンピューティングデバイスに分散されていてもよい複数のプロセッサによって実行されてもよい。

コンピュータ実行可能コードは、マシン実行可能命令又はプロセッサに本発明の態様を実行させるプログラムを含むことができる。本発明の態様のための動作を実行するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語及びＣ又は類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含み、１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれ、マシン実行可能命令にコンパイルされる。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形成であってもよいし、事前にコンパイルされた形成であってもよく、その場でマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。

コンピュータ実行可能コードは、ユーザのコンピュータ上で、部分的にはユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、部分的にはユーザのコンピュータ上で、部分的にはリモートのコンピュータ上で、又は全体的にはリモートのコンピュータ又はサーバ上で、実行することができる。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、又は（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用するインターネットを介して）外部コンピュータに接続されてもよい。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又はブロックの一部は、適用可能な場合には、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施することができることを理解されたい。更に、互いに排他的ではない場合、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせを組み合わせることができることを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供されて、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックで指定された機能／動作を実施するための手段を作成するように、マシンを生成することができる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスに特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体に記憶することもでき、その結果、コンピュータ可読媒体に格納された命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックで指定された機能／動作を実装する命令を含む製造品を生成する。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスにロードされて、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラマブル装置、又は他のデバイス上で実行されて、コンピュータ実装プロセスを生成することにより、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックで指定された機能／動作を実装するためのプロセスを提供することが可能である。

ここで使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムと対話することを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェース装置」とも呼ばれ、ユーザインタフェースは、情報又はデータをオペレータに提供し、及び／又はオペレータから情報又はデータを受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力をコンピュータによって受け取ることを可能にし、コンピュータからユーザに出力を提供することができる。換言すれば、ユーザインタフェースは、オペレータがコンピュータを制御又は操作することを可能にし、インタフェースは、コンピュータがオペレータの制御又は操作の効果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモートコントロール、及び加速度計を介したデータの受信は、すべて、オペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェースコンポーネントの例である。

本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は機器と対話する及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを含む。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが、制御信号又は命令を外部コンピューティングデバイス及び／又は機器に送信することを可能にし得る。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしうる。ハードウェアインタフェースの例としては、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ－２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、ワイヤレスローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するように適応された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚的データ、聴覚データ、及び／又は触覚データを出力することができる。ディスプレイの例としては、コンピュータモニタ、テレビ画面、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、ブラウン管、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイが挙げられるが、これらに限定されない。

磁気共鳴ｋ空間データは、ここでは、ＭＲＩスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナを用いて原子スピンによって発せられた高周波信号の記録された測定値であると規定される。磁気共鳴画像データは、本明細書では、磁気共鳴ｋ空間データから再構成される解剖学的データの再構成された２次元又は３次元視覚化として規定される。磁気共鳴画像データの可視化は、コンピュータを使って行うことができる。

水信号は、本明細書では複素水信号と呼ぶことができ、水信号が複素画像又は複素画像データの一部である場合、又はそれを含む場合と交換可能である。脂肪信号は、本明細書では複素脂肪信号と呼ぶことができ、脂肪信号が複素画像データ又は複素画像データの一部であるか、又は複素画像データを含む場合と交換可能である。

医用イメージングシステムの一例を示す図。 図１の医用イメージングシステムを作動させる方法を示すフローチャート。 医用イメージングシステムの他の例を示す図。 図３の医用イメージングシステムを動作させる方法を示すフローチャート。 Ｚスペクトルの例を示す図。 Ｚスペクトルの他の例を示す図。 Ｚスペクトルの他の例を示す図。 水共鳴の第１の周波数からオフセットされた磁化移動パルスを用いて取得された肝臓のＭＲＩ画像を示す図。 水共鳴の第２の周波数からオフセットされた磁化移動パルスを用いて取得された図８の肝臓のＭＲＩ画像を示す図。 図８の画素を図９の対応するボクセルによって除算することによって構築された画像を示す図。 Ｂ０場補正を用いた図８の肝臓の非対称分析の結果を示す図。 第１及び第２の周波数におけるＺスペクトルの一貫性(consistency)に基づく図８の動脈に対するマスクを示す図。 図１１の非対称性解析への図１２のマスクの適用を示す図。

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して、単に例示として説明する。

これらの図における同様の番号が付された構成要素は、同等の構成要素であるか、又は同じ機能を実行するかのいずれかである。前述した構成要素は、機能が同等である場合には、必ずしも後の図で説明されない。

図１は、医用イメージングシステム１００の一例を示す。医用イメージングシステム１００は、プロセッサ１０４を有するコンピュータ１０２を備えるものとして示されている。プロセッサは、任意選択のハードウェアインタフェース１０６及び任意選択のユーザインタフェース１０８に接続されているものとして示されている。ハードウェアインタフェース１０６は、例えば、ネットワークインタフェースによって、又は医用イメージングシステムの他のコンポーネントとデータ又はコマンドを交換するために使用されることができる。プロセッサ１０４は更に、メモリ１１０に接続されているものとして示されている。メモリ１１０は、プロセッサ１０４にアクセス可能なメモリの任意の組み合わせであってもよい。これには、メインメモリ、キャッシュメモリのようなものや、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又はその他の記憶装置などの不揮発性メモリも含まれる。いくつかの例では、メモリ１０４は、非一時的コンピュータ可読媒体であると考えることができる。

メモリは、マシン実行可能命令１２０を含むものとして示される。マシン実行可能命令１２０は、プロセッサ１０４がさまざまなデータ処理タスクを実行することを可能にし、いくつかの例では、医用イメージングシステム１００の他のコンポーネントを制御することも可能にする。メモリ１１０は更に、磁気共鳴画像データ１２２を含むものとして示されている。磁気共鳴画像データ１２２は、ボクセルを有する。各ボクセルは、一組の飽和周波数オフセットについて測定されたＺスペクトルを含む。メモリ１１０は更に、所定の基準１２４を含むものとして示されている。所定の基準１２４が、磁気共鳴画像データ１２２と比較されることで、動き尤度マップ１２６が生成され又は計算されることができる。動き尤度マップ１２６は、メモリ１１０に記憶されているものとして示されている。メモリ１１０は更に、動き尤度マップ１２６を少なくとも部分的に使用して磁気共鳴画像データ１２２から再構成されたＣＥＳＴ磁気共鳴画像１２８を含むものとして示されている。

図２は、図１の医用イメージングシステム１００を作動させる方法を示すフローチャートを示す。まず、ステップ２００において、磁気共鳴画像データ１２２が受信される。磁気共鳴画像データは、ＣＥＳＴ磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得される。磁気共鳴画像データは、ボクセルを有し、ボクセルの各々は、飽和周波数オフセットの組について測定されたＺスペクトルを有する。次に、ステップ２０２において、各ボクセルの測定されたＺスペクトルを所定の基準１２４と比較することによって、動き尤度マップ１２６が各ボクセルに割り当てられる。最後に、ステップ２０６において、磁気共鳴画像データ１２２及び動き尤度マップ１２６を用いてＣＥＳＴ磁気共鳴画像１２８が再構成される。

図３は、医用イメージングシステム３００の他の例を示す。図３の医用イメージングシステム３００は、医用イメージングシステム３００が磁気共鳴イメージングシステム３０２を更に有することを除いて、図１の医用イメージングシステム１００と同様である。磁気共鳴イメージングシステム３０２は、磁石３０４を有する。磁石３０４は、それを貫通するボア３０６を有する円筒型の超電導磁石である。異なる種類の磁石の使用も可能である。例えば、分割円筒形磁石といわゆるオープン磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒形磁石は、クライオスタットが磁石の等平面へのアクセスを可能にするために２つのセクションに分割されていることを除いて、標準的な円筒形磁石と同様であり、このような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療と併せて使用されることができる。オープン磁石は、被検体を受け入れるのに十分な大きさの空間をそれらの間に有する２つの磁石部分を有し、２つの磁石部分の配置は、ヘルムホルツコイルと類似している。オープン磁石は、被検体の閉じ込めが少ないので、人気がある。円筒形磁石のクライオスタットの内部には、超電導コイルの集合体がある。円筒形磁石３０４のボア３０６内には、磁場が磁気共鳴イメージングを実行するのに十分に強くかつ均一である撮像ゾーン３０８が存在する。関心領域３０９が撮像ゾーン３０８内に示されている。取得される磁気共鳴データは、典型的には、関心領域について取得される。被検体３１８は、被検体３１８の少なくとも一部が撮像ゾーン３０８及び関心領域３０９内にあるように、被検体支持体３２０によって支持されているように示されている。

磁石のボア３０６内には、磁場勾配コイル３１０の組も存在し、これは、磁石３０４の撮像ゾーン３０８内で磁気スピンを空間符号化するための予備的な磁気共鳴データを取得するために使用される。磁場勾配コイル３１０は、磁場勾配コイル電源３１２に接続されている。磁場勾配コイル３１０は、代表例＋Ｂ２５５であることが意図されている。典型的には、磁場勾配コイル３１０は、３つの直交する空間方向において空間符号化するための３つの別々のコイル組を有する。磁場勾配電源は、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル３１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ状にされてもパルス状にされてもよい。

撮像ゾーン３０８に隣接して、撮像ゾーン３０８内の磁気スピンの向きを操作し、撮像ゾーン３０８内のスピンからの無線送信も受信するための無線周波数コイル３１４がある。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を有することができる。無線周波数アンテナは、チャネル又はアンテナと称されることができる。無線周波数コイル３１４は、無線周波数トランシーバ３１６に接続される。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は、別個の送信コイル及び受信コイル、ならびに別個の送信機及び受信機と置き換えられることができる。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は、代表例であることが理解される。無線周波数コイル３１４は、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナを表すことも意図されている。同様に、トランシーバ３１６も、別個の送信機及び受信機を表すことができる。また、無線周波数コイル３１４は、複数の受信／送信素子を有してもよく、無線周波数トランシーバ３１６は、複数の受信／送信チャネルを有することができる。例えば、ＳＥＮＳＥのようなパラレルイメージング技術が実行される場合、無線周波数３１４は、複数のコイル素子を有することができる。

トランシーバ３１６及び勾配コントローラ３１２は、コンピュータシステム１０１のハードウェアインタフェース１０６に接続されているように示されている。

メモリは更に、パルスシーケンスコマンド３２１を有するものとして示されている。パルスシーケンスコマンドは、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴ｋ空間データを取得するように磁気共鳴イメージングシステム３０２を制御するように構成される。メモリ１１０は、パルスシーケンスコマンド３２１を使用して取得された磁気共鳴ｋ空間データ３２２を含むものとして示されている。動き尤度マップは、さまざまな異なる方法で割り当てられ、又は計算されることができる。メモリ１１０は、曲線３２４及び誤差関数３２６を任意に含むものとして示されている。曲線３２４は、測定されたＺスペクトルにフィットされることができる。誤差関数３２６は、誤差関数又は測定されたＺスペクトルに対する曲線３２４のフィッティングパラメータでありうる。誤差関数３２６は、動き尤度マップを割り当てる際に使用されることができる。

メモリ１１０は、任意には、Ｚスペクトルディクショナリ３２８を有するものとして示されている。Ｚスペクトルディクショナリ３２８は、被検体３１８内にあると予想される異なる材料又は組織に関するものとすることができる異なるＺスペクトルの集合である。Ｚスペクトルディクショナリ３２８を使用して、Ｚスペクトルの線形結合を測定されたＺスペクトルにフィットさせることができる。これは、この最適化プロセス中に計算される重み３３０の組をもたらすことができる。フィットされたＺスペクトルと測定されたＺスペクトルとの間の差は、残差（residual）３３２として表されることができる。残差３３２は、動き尤度マップを計算するために使用されることができる。

図４は、図３の医用イメージングシステム３００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。図４の方法は、図２に示す方法と同様である。図４において、この方法はステップ４００で開始する。ステップ４００において、プロセッサは、パルスシーケンスコマンド３２１を用いて磁気共鳴イメージングシステム３０２を制御して、磁気共鳴ｋ空間データ３２２を取得する。これは、磁気共鳴ｋ空間データを受信することと等価でありうる。次に、ステップ４０２において、プロセッサは、磁気共鳴ｋ空間データ３２２を用いて磁気共鳴画像データ１２２を再構成する。これは、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って行われる。次に、この方法は、図２に示すステップ２００と同じステップ２００に進む。同様に、ステップ２０２及び２０４も実行される。

前述したように、生理的動きが著しい身体領域におけるＣＥＳＴ画像は、このＭＲＩ技術に固有の動き感受性の理由で強く妨げられる。特に、腹部におけるゆっくりとした生理学的動き、例えば蠕動動き又は膀胱充満は、ＣＥＳＴ画像におけるＺスペクトルの非一貫性及びアーチファクトをもたらし得る。ここでは、動きによって影響を受けるＣＥＳＴ画像領域をマスクするためにＺスペクトル一貫性を分析する方法が開示される。

化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）ＭＲＩ、特にアミドプロトン移動加重（ＡＰＴｗ）ＭＲＩは、腫瘍学における腫瘍等級付けのような用途に関して多くの注目を集めている。生理学的動きが有意な身体領域におけるＣＥＳＴ画像は、このＭＲＩ技術の固有の動き感受性の理由で強く妨げられる。ＡＰＴｗ／ＣＥＳＴ ＭＲＩにおける動きアーチファクトは、複数の異なる態様で現れうる。信号符号化の場合、ＲＦ飽和周波数オフセットに関連する空間次元及びＺスペクトル次元がサンプリングされる。これは、典型的には、少なくとも３～５分のオーダーのスキャン時間を必要とする。参考として、この取得時間は、例えば、２秒のＲＦ飽和度、１０スライス、空間マトリクス１２８、Ｂ０視野補正及び正規化（Ｓ）のための７つの異なるＺスペクトル点を使用し、３Ｄ高速スピンエコー技術によるパラレルイメージング加速度（加速度係数２）を含む場合に達成可能である。この期間にわたって身体画像に現れる多くの生理学的動きの効果がある。１つのＺスペクトル点について記録される個々のボリュームは、動きにより損なわれる（高速運動／拍動／短期不随意運動）ことがあり、これはすべてのＭＲＩスキャンについて共通である。特にＣＥＳＴ画像については、異なるＺスペクトル点間の動きが、アーチファクトをもたらすことがあり、何故ならば、その処理は、異なるＺスペクトルデータの減算と除算を意味するからである。関連する時間スケール（例えば、３ＤイメージングにおけるＺスペクトルボリュームあたり１分）では、ゆっくりとした再配置、位置ドリフト（「クッションへの身体沈み込み」）が役割を果たすことがある。特に、腹部におけるゆっくりとした生理学的動き、例えば蠕動運動又は膀胱充満は、ＣＥＳＴ画像におけるＺスペクトルの非一貫性及びアーチファクトをもたらし得る。これらは、典型的には、並進運動につながるが、臓器の弾性変形にもつながる。ここでは、動きの影響を受けたＣＥＳＴ画像領域を効率的にマスクするためにＺスペクトルの一貫性を分析する方法が開示される。

幾つかの例が、複数の異なるＺスペクトル画像ボリュームの取得の間のあらゆる動きに対して大きな感受性を有するすべてのＣＥＳＴ ＭＲＩの欠点に対処することができる。対応するＣＥＳＴ固有の動きアーチファクトは、動き検出又は補正のための余分なデータポイントを取得する必要なしに、幾つかの例によって大幅に抑制されることができる。

いくつかの例は、生理学的動きによる信号損傷の場合にＣＥＳＴ画像をマスクするために、一貫性チェックのためのＺスペクトル特徴を使用することができる。ＺスペクトルＳ［ω］は、それが損傷していない場合は基本的に常に、オフセットの増加に伴って画像強度の増加を示すはずである。更に、撮像パラメータの選択及び公称組織タイプに特有のＺスペクトルの形状も同様である。従って、異なる飽和周波数オフセットωにおける実際の相対Ｚスペクトル強度は、期待値と比較されることができる。期待されるＺスペクトル形状から有意なずれが見出された場合、ＣＥＳＴ取得は動きによって損傷したと仮定される。従って、対応するボクセルは、ＣＥＳＴ固有の動きアーチファクトを抑制するために、無視され、マスクされ、又はダウンスケーリングされることができる。

Ｚスペクトルは、任意のタイプのＭＲＩシーケンス及びＲＦ飽和度スキームを用いて取得されることができる。Ｚスペクトル周波数取得の次数は、任意のものでありうる。場合によっては、予想される動きのタイプ、例えば、低速又は高速の動きレジームにそれぞれ依存するＺスペクトル次元における交互又は線形の取得に応じて、Ｚスペクトル取得を分類することが有益であり得る。

さまざまな例に関連して、ＣＥＳＴ動きアーチファクトを検出し、補正するために、Ｎ個のＺスペクトル画像のデータセットに基づいて、３つの基本的なタイプのＺスペクトル解析が提案される：

（１）選択したＺスペクトル信号Ｓ［ωｉ］／Ｓ０のレンジを指定する。このレンジは、不飽和画像Ｓ０の絶対レンジ（パーセント）でありえ、又は隣接するＺスペクトル信号Ｓ［ωｊ］／Ｓ０と比較した相対レンジである（５１０）。
ａ．レンジをチェックする：ｐ１［％］＜Ｓ［ωｉ］／Ｓ０＜ｐ２［％］
ｂ．周波数オフセットの増加に伴う信号の増大をチェックする
Ｓ［ωｉ］＞Ｓ［ωｊ］（｜ωｉ｜＞｜ωｊ｜）
ｃ．隣り合う信号関係の境界をチェックする：α＜Ｓ［ωｉ］／Ｓ［ωｊ］＜β

レンジ基準からの観察されるずれは、動きアーチファクトとして分類される。以下の図５の５２６を参照されたい。実際には、α＝１．１～１．３及びβ＝１．５～２の値が良好に機能した。

（２）信号モデルを点ｋ＜Ｎの選択されたレンジにフィットさせ、フィットされたモデル曲線からの測定されたＺスペクトル画像のずれをチェックする：Ｓ［ωｉ］／Ｓｍｏｄｅｌ－ｆｉｔ［ωｉ］＜ｐ［％］。モデルは、例えば、ローレンツ－ガウス関数でありうる。大きなずれは動きを示す。以下の図７を参照されたい。

（３）既知の組織タイプに関連する可能なＺスペクトル形状のディクショナリ（dictionary）を作成する。部分体積（パーシャルボリューム）効果について、異なる組織タイプに関連するＺスペクトル形状の線形結合を可能にする。測定されたＺスペクトル形状とＺスペクトルディクショナリの任意の組み合わせとの一貫性をチェックする。一貫性が見出されない場合、又は一貫性が不十分である場合、現在処理されているボクセルに動きエラーが存在すると仮定することができる。

例はまた、ボクセルが、上記の基準のうちの１つに従って、動きによる非一貫性に関して疑わしい信号を示す場合に、補正を適用するいくつかの方法を提供することができる。

（ｉ）動き損傷の確率は、上記の一貫性基準に従って各ボクセルに割り当てられることができる。

（ｉｉ）動きアーチファクトの確率マップは、以下のために使用されることができる:
ａ．ＣＥＳＴ画像をマスクする
ｂ．動きの疑いがある領域をダウンスケールする
ｃ．確率マップをオーバーレイとして表示するか、ＣＥＳＴ画像の横に信頼度情報として表示する

一例として、２つの選択されたＺスペクトルオフセット周波数における強度をω１及びω２で比較し、図５に示すようなα＜Ｓ［ω１］／Ｓ［ω２］＜βの基準を満たさないボクセルを拒絶する。

図５は、Ｚスペクトル５００の例を示す。Ｚスペクトル５００は、いくつかの異なるＺスペクトル点５０２から構築される。５０４とラベル付けされたＺスペクトル点は、期待される測定位置が存在するＺスペクトル点である。しかしながら、実際のＺスペクトル点５０６は、動きによって損傷されている。Ｚスペクトル点５０８は、ＣＥＳＴ効果の影響を受ける位置のＺスペクトル点に対応する。Ｚスペクトル点５１０は、磁化移動パルスなしで信号の大きさ５２０を測定するために使用される、オフレゾナンスＺスペクトル点である。オフレゾナンスＺスペクトル点５１０は、約１０００ｐｐｍのオーダーのオフレゾナンスで測定される。ｘ軸は、水素の水共鳴に対するｐｐｍ５２２での共鳴である。ｙ軸５２４は、信号の大きさである。

図５はまた、動きを検出するために使用することができる所定の基準５２６を示す。隣接する信号５０２に対する５０６の信号の比は、それが２つの所定の限界α及びβの範囲内にあるかどうか見られる。５０６と５０２の大きさの比がこの所定のレンジ内にない場合、データの動き損傷があることを示すことができる。

図５の例示的な実施形態は、２つの選択された周波数ω１及びω２と、強度変化α及びβについての閾値を使用して、期待されるＺスペクトル形状に調整された基準とを使用するＺスペクトル一貫性のチェックを示す。形状及び適切な閾値は、ＣＥＳＴパラメータの選択に依存するが、所与の（標準化された）ＣＥＳＴプロトコルに対して固定されることができる。

図６は、Ｚスペクトル５００の別の例を示す。この例では、動き５０６及び５０６'によって損傷されている２つのＺスペクトル点がある。それらは、それらの予想される位置５０４及び５０４'のからそれぞれ変位している。この例では、所定の基準６００は、水共鳴３２４からの距離の絶対値が増加するにつれて、Ｚスペクトル点が単調に増加することがチェックされる。この所定の基準は、５０６及び５０６'が動きにより損傷されている可能性があると識別するために使用されることができることが分かる。これを使用して、動き尤度マップ１２６を割り当てることができる。

図７は、Ｚスペクトル５００の他の例を示す。この例では、モデル関数７００は、Ｚスペクトル点５０２、５０４及び５１０にフィットされている。モデル関数７００は、モデル関数７００の周りの所定の誤差マージン７０２を規定するために使用される。Ｚスペクトル点５０６は、所定の誤差マージン７０２内にないことが分かる。Ｚスペクトル点５０６は、動きに起因する可能性が高い。実際のＺスペクトル曲線にはＣＥＳＴディップ（降下）による降下７０４があることが分かる。この点はモデル関数７００のフィッティングから除外した。これにより、ＣＥＳＴ効果による降下７０４がモデル関数７００のロケーションを乱すことが防止された。

図７において、Ｚスペクトル一貫性チェックは、複数のＺスペクトル周波数ωｉを使用して行われる。実際に測定されたＺスペクトルが、誤差マージンを含む（フィットされた）モデルと比較される。Ｚスペクトルバックグラウンド（ＭＴ効果）の典型的なモデルは、上記の例のように、ローレンツ－ガウス関数である。形状及び適切な閾値は、ＣＥＳＴパラメータの選択に依存するが、所与の（標準化された）ＣＥＳＴプロトコルに対して固定されることができる。ＣＥＳＴコントラストのために変動が予想されるので、関心のあるプロトンプール（ここではアミド、＋Δω＝３．５ｐｐｍ）付近の飽和周波数は、一貫性チェックから除外されてもよい。

図８－図１３は、提案されたＺスペクトル法を用いて補正された肝臓ＭＲＩ ＣＥＳＴ検査の例を示す。この実例では、３２素子のトルソ心臓コイル受信、トリガ用の呼吸ベルト、及び２チャネル並列送信を装備した３Ｔ ＭＲＩシステム（Ａｃｈｉｅｖａ ＴＸ、Ｐｈｉｌｉｐｓ、ＮＬ）が使用された。１００％デューティサイクルでのＲＦ飽和が、伝送チャネル交替を用いて適用された。

更なるパラメータ：ＦＯＶ ２２０×５００ｍｍ；面内分解能１．８ｍｍ；冠状断面スライス６ｍｍ；再構成０．８６ｍｍ；駆動平衡再焦点を有する２Ｄ高速スピンエコー；４４０ｍｓのショット持続時間を有する４セグメント；高低のｋ空間オーダー；Δω＝＋３．５ｐｐｍ（ＡＰＴｗ）；トリガ遅延８１０ｍｓ；取得ウィンドウ後の余分な遅延１．６ｓ；１９個のＺスペクトル点；ステップサイズ０．４ｐｐｍ；スキャン持続時間７１／２ｍｉｎ；ＴＲ／ＴＥ＝５７００／６．２ｍｓ；Ｚスペクトル点あたりのスキャン時間２３ｓ；ピクセル帯域幅２９０Ｈｚ；ＲＦ飽和Ｂ＝１．５μＴ及び２秒の持続時間。この特定ＣＥＳＴシーケンスに対しては、α＝１．３を選択し、β＝１．６は、更に、ω１＝－５８０Ｈｚとω２＝－３８０Ｈｚを用いて、Ｚスペクトルデータの非一貫性を通じて動きを検出するための良好な選択である。

図８～図１３において、ＣＥＳＴ ＭＲＩにおける非一貫性のＺスペクトルデータのマスキングの例が示されている。（図８）Ｓ［ω１］；（図９）Ｓ［ω１］；（図１０）商Ｓ［ω１］／Ｓ［ω２］は、横隔膜位置が呼吸トリガを用いてかなり安定しているにもかかわらず、肝臓内の動き問題を示す。（図１１）Δω＝＋３．５ｐｐｍ（ＡＰＴｗイメージング）でのＢ０場補正による非対称分析（ＭＴＲａｓｙｍ）の結果。（図１２）ω１／ω２におけるＺスペクトルの一貫性に基づくマスク。（図１３）ＭＴＲａｓｙｍは、ＭＴＲａｓｙｍ；ｍｃと呼ばれるＺスペクトルの非一貫性（マスク値を０％に設定）に対してマスクされる。

図８～図１３は、ＣＥＳＴにおける非一貫性Ｚスペクトルデータをマスキングする例を示すために使用される。図８は、水共鳴の第１の周波数Ｓ［ω１］からの磁化移動パルスオフセットを用いて取得された肝臓のＭＲＩ像を示す。すべての図８－図１３は、肝臓の同じ関心領域を示す。図９は、水共鳴からの第２のオフセットＳ［ω２］におけるＺスペクトルデータを示す。図８及び図９のオフセットは、Ｚスペクトル内の隣接する位置にある。画像８は、図９の画像９００よりも水共鳴に近い。図１０は、図８の画像８００のボクセルを図９の画像９００で除算した商を示す。これにより、Ｓ［ω１］とＳ［ω２］の比率を示す画像１０００が得られる。動きによる損傷を含む可能性が高い２つの領域１００２がある。図１１は、Δω＝＋３．５ｐｐｍでＢ０場補正を伴う非対称性解析の結果である画像１１００を示す。損なわれた領域１００２が、画像１１００内に明確に見える。

図１２は、Ｓ［ω１］とＳ［ω２］の比率のＺスペクトル一貫性を用いて構成されたマスク１２００を示している。図１３は、図１２のマスク１２００を図１２の画像１２００に適用した結果を示している。マスク内の値は、所定の値に設定されている。これにより、領域１００２のアーチファクトが大部分除去されていることが分かる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されてきたが、そのような図示及び説明は説明的又は例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである。本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。

開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の請求項の検討から、請求項に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され、及び実施されることができる。請求項において、「有する、含む（comprising）」は、他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙されるいくつかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶され／配布されることができるが、他の形態で、例えばインターネット又は他の有線もしくは無線電気通信システムなどを介して、配布されることもできる。請求項におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

１００ 医用イメージングシステム
１０２ コンピュータ
１０４ プロセッサ
１０６ ハードウェアインタフェース
１０８ ユーザインタフェース
１１０ コンピュータメモリ
１２０ マシン実行可能命令
１２２ 磁気共鳴画像データ
１２４ 所定の基準
１２６ 動き尤度マップ
１２８ ＣＥＳＴ磁気共鳴画像
２００ ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得される磁気共鳴画像データを受信する
２０２ 各ボクセルの測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することによって、各ボクセルに動き尤度マップを割り当てる
２０４ 磁気共鳴画像データと動き尤度マップとを用いてＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成する
３００ 医用イメージングシステム
３０２ 磁気共鳴イメージングシステム
３０４ 磁石
３０６ 磁石のボア
３０８ 撮像ゾーン
３０９ 関心領域
３１０ 磁場勾配コイル
３１２ 磁場勾配コイル電源
３１４ 高周波コイル
３１６ トランシーバ
３１８ 被検体
３２０ 被検体支持部
３２１ パルスシーケンスコマンド
３２２ 磁気共鳴ｋ空間データ
３２４ 曲線
３２６ 誤差関数
３２８ Ｚスペクトルのディクショナリ
３３０ 重みの組
３３２ 残差
４００ 磁気共鳴ｋ空間データを受信する
４０２ ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って、磁気共鳴ｋ空間データを使用して磁気共鳴画像データを再構成する
５００ Ｚスペクトル
５０２ Ｚスペクトル点
５０４ Ｚスペクトル点の期待される位置
５０４' Ｚスペクトル点の期待される位置
５０６ 動きによって損傷したＺスペクトル点
５０６' 動きによって損傷したＺスペクトル点
５０８ ＣＥＳＴ効果の影響を受けるＺスペクトル点
５１０ オフレゾナンスＺスペクトル点
５２０ 磁化移動パルスのない信号の大きさ
５２２ ＰＰＭの共鳴
５２４ 信号振幅
５２６ 所定の基準
７００ モデル関数
７０２ 所定の誤差マージン
７０４ ＣＥＳＴ降下
８００ Ｓ［ｗ１］のＭＴ画像
９００ Ｓ［ｗ２］のＭＴ画像
１０００ Ｓ［ｗ１］／Ｓ［ｗ２］の比
１００２ 動き損傷領域
１１００ 非対称（ＭＴＲａｓｙｍ）分析
１２００ 画像マスク

Claims (14)

1. 医用イメージングシステムであって、
   マシン実行可能命令を記憶するメモリと、
   前記医用イメージングシステムを制御するプロセッサと、
   を有し、前記マシン実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
   ＣＥＳＴ磁気共鳴画像プロトコルに従って取得される磁気共鳴画像データを受信するステップであって、前記磁気共鳴画像データはボクセルを有し、各ボクセルが、飽和周波数オフセットの組について測定されたＺスペクトルを有する、ステップと、
   各ボクセルの前記測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することにより、ボクセルごとの動きの確率を表す動き尤度マップを形成するステップと、
   前記磁気共鳴画像データからＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成するステップであって、前記動き尤度マップに基づいて動きアーチファクトを補正することを含む、ステップと、
   を実行させる、医用イメージングシステム。
2. 前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、誤差関数を最小化することによって、各ボクセルの前記測定されたＺスペクトルの少なくともサブセットに対し曲線をフィットさせるステップを実行させ、前記動き尤度マップは、各ボクセルの最小化された誤差関数に依存する、請求項１に記載の医用イメージングシステム。
3. 飽和移動に関する所定のプロトンプールの所定の化学シフト距離内の測定されたＺスペクトルの飽和周波数オフセットが、前記測定されたＺスペクトルのフィッティングから除外される、請求項２に記載の医用イメージングシステム。
4. 前記メモリは、複数のＺスペクトルを含むＺスペクトルディクショナリを有し、前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、重みの組を最適化することにより、前記複数のＺスペクトルの線形結合を使用して、フィットされたＺスペクトルを構築するステップを実行させ、ディクショナリエントリの線形結合からの前記測定されたＺスペクトルの残留偏差を使用して、各ボクセルの動き尤度マップが計算される、請求項１に記載の医用イメージングシステム。
5. 前記動き尤度マップは、前記周波数オフセットのうちの１つ又は複数に関する前記測定されたＺスペクトルを前記所定の基準と比較することによって構築される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の医用イメージングシステム。
6. 前記所定の基準は、
   前記測定されたＺスペクトルの不飽和Ｚスペクトル信号のパーセンテージである前記測定されたＺスペクトルのＺスペクトル信号の絶対レンジ、
   前記測定されたＺスペクトルの隣接するＺスペクトル信号に対するＺスペクトル信号の比較における相対レンジ、
   周波数オフセットの絶対距離が０ｐｐｍから増加するにつれて、前記測定されたＺスペクトルの隣接するＺスペクトル信号値の単調に増加する値、及び
   モデル関数に関連して所定の誤差マージンの外で発見されるＺスペクトル信号、
   のいずれかである、請求項５に記載の医用イメージングシステム。
7. 前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記動き尤度マップを使用して前記ＣＥＳＴ磁気共鳴画像のボクセルをスケーリングするステップ、を実行させる、請求項１に記載の医用イメージングシステム。
8. 前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、
   前記動き尤度マップを閾値化することによって画像マスクを構築するステップと、
   前記ボクセルを前記画像マスクを用いて所定の値に設定することによって前記ＣＥＳＴ磁気共鳴画像を修正するステップと、
   を実行させる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の医用イメージングシステム。
9. 前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、
   前記ＣＥＳＴ磁気共鳴画像をディスプレイ上にレンダリングするステップと、
   前記ディスプレイ上で、前記動き尤度マップを前記ＣＥＳＴ磁気共鳴画像に隣接してレンダリングし、又は前記ＣＥＳＴ磁気共鳴画像にスーパーインポーズするステップと、
   を実行させる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の医用イメージングシステム。
10. 前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、
    磁気共鳴ｋ空間データを受信するステップと、
    ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴ｋ空間データを使用して磁気共鳴画像データを再構成するステップと、
    を実行させる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の医用イメージングシステム。
11. 前記医用イメージングシステムは、撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴ｋ空間データを取得するように構成された磁気共鳴イメージングシステムを更に有し、前記メモリが更に、パルスシーケンスコマンドを記憶し、前記パルスシーケンスコマンドは、前記ＣＥＳＴ磁気共鳴撮像プロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するように構成され、前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記磁気共鳴ｋ空間データを取得するよう前記パルスシーケンスコマンドを用いて前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するステップを実行させる、請求項１０に記載の医用イメージングシステム。
12. 医用イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を有するコンピュータプログラムであって、前記マシン実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
    ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って取得される磁気共鳴画像データを受信するステップであって、前記磁気共鳴画像データはボクセルを有し、各ボクセルは、飽和周波数オフセットの組について測定されたＺスペクトルを有する、ステップと、
    各ボクセルの前記測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することによって、ボクセルごとの動きの確率を表す動き尤度マップを形成するステップと、
    前記磁気共鳴画像データを使用してＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成するステップであって、前記動き尤度マップに基づいて動きアーチファクトを補正することを含む、ステップと、
    を実行させる、コンピュータプログラム。
13. 前記医用イメージングシステムは更に、撮像ゾーン内の被検体から前記磁気共鳴ｋ空間データを取得するように構成される磁気共鳴イメージングシステムを有し、前記メモリが更に、パルスシーケンスコマンドを有し、前記パルスシーケンスコマンドは、前記ＣＥＳＴ磁気共鳴撮像プロトコルに従って前記磁気共鳴データを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するよう構成され、前記マシン実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、
    前記磁気共鳴ｋ空間データを取得するために前記パルスシーケンスコマンドにより前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するステップと、
    前記ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記磁気共鳴ｋ空間データを用いて磁気共鳴画像データを再構成するステップと、
    を実行させる、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
14. 医療システムを作動させる方法であって、
    ＣＥＳＴ磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得される磁気共鳴画像データを受信するステップであって、前記磁気共鳴画像データは、ボクセルを有し、各ボクセルは、飽和周波数オフセットの組について測定されたＺスペクトルを有するステップと、
    各ボクセルの測定されたＺスペクトルを所定の基準と比較することによってボクセルごとの動きの確率を表す動き尤度マップを形成するステップと、
    前記磁気共鳴画像データを使用してＣＥＳＴ磁気共鳴画像を再構成するステップであって、前記動き尤度マップに基づいて動きアーチファクトを補正することを含む、ステップと、
    有する方法。

Images