JP7325418B2 - Ｂ０基準スキャン及びｗａｓｓｒスキャンから磁場マップを特定するｍｒｉ法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージングに関し、特に、本発明はフィールド（磁場）マップの再構成に関する。

患者の体内の画像を生成するための工程の一部として原子の核スピンを整列させるために、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナにより大きい静磁場が使用される。この大きい静磁場は、Ｂ０場又は主磁場と呼ばれる。対象者の様々な量又は性質が、ＭＲＩを使用して空間的に測定され得る。例えば、水素プロトンの密度が測定され得る。様々なＮＭＲ分光技術も空間的に使用され得る。しかし、多くの場合、化合物又は代謝産物は、実際にＮＭＲ分光測定を直接行うことが不可能であるほど、非常に低濃度である。

理論的には、Ｂ０は一定かつ一様な場でなければならない。しかし、イメージングゾーン内の対象者から磁気共鳴データを取得する実際のＭＲＩシステムを検討してみると、Ｂ０場は非一様性を備える。ＭＲＩにおいて避けられない静的なＢ０磁場のこのような非一様性は、例えば、ＭＲＩシステム自体により、及び、対象者の影響されやすさにより生成される。ジャイロ磁気係数の大きい値は、１００万分のいくらかの場の非一様性に対してさえ大幅な周波数シフトをもたらし、このことが、結果としてＭＲ画像の形状と強度との両方にひずみをもたらす。製造業者は、生成された磁場Ｂ０が特にイメージングゾーン内においてできる限り一様であるように、ＭＲＩシステムを設計しようと試みる。しかし、理想的な磁石を使用した場合であっても、例えばイメージング対象者の影響されやすさに起因して、小さい非一様性が常に残る。

したがって、ＭＲＩは、画像のひずみ及び不鮮明さを減らすために、場の非一様性の効果を修正することを必要とする。このような修正は、実際のＢ０場及びその非一様性に関する正確な情報を必要とする。このような情報は、フィールドマップ、すなわち各ボクセルにおける非共鳴周波数のマップの形態で提供される。概して、このような場は、場の非一様性を正確に特定するが周波数の絶対値に関する情報を提供しないボクセル間の相対周波数差を定量化するのみである。このようなフィールドマッピングは、例えば、長い読み取り時間を伴う高速ＭＲＩ、例えば、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）及び螺旋スキャンに必要とされる。

更に、相対周波数差に関する正確な情報を必要とするだけでなく、周波数の絶対値に関する正確な情報も必要とするＭＲＩ技術が存在する。

このような技術は、例えば化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）ＭＲＩである。ＣＥＳＴでは、交換可能なプロトンを含む低濃度の代謝産物の存在が測定されることが可能である。ＣＥＳＴを使用して調査され得る代謝産物のプロトンは、水プロトンと位置を交換することができる。飽和パルスは、代謝産物の交換可能なプロトンからのＭＲＩ信号を抑制するために使用され得る。プロトンは交換可能であるので、それらは、水と場所を入れ替える。代謝産物からのプロトンは飽和パルスを使用して目標とされたものであるので、それらは、ある期間にわたって測定されたＭＲＩ信号に寄与しない。これは、プロトンが水プロトンと交換された場合でも当てはまる。これは、したがって、水プロトンから測定される信号を小さくする効果をもつ。異なる周波数オフセットにおける飽和パルスを実施すること、及び、水信号に対する効果を測定することにより、低濃度の代謝産物又は他の物質の存在に関する情報が特定され得る。ＣＥＳＴに関連した様々な技術が存在する。一例はアミドプロトン移動（ＡＰＴ）ＭＲＩである。飽和パルスに対する適切な周波数オフセットを選択することができるように、Ｂ０場の、すなわち各ボクセルにおける周波数の局所絶対値に関する情報が必要とされる。

ＣＥＳＴ技術は、概して、基礎となる磁場マップの正確な予備的な知識情報に大きく依存する。Ｈｚのオーダーでのずれは、ＣＥＳＴイメージングの結果を直接的に役に立たないものにし、結果を信頼できないものにする。１Ｈｚ未満の範囲においてフィールドマップを正確に測定するための適切な方法は、ＷＡＳＳＲデータ取得の形態で提供される。

ＷＡＳＳＲデータ取得は、Ｍｉｎａ Ｋｉｍらによる学術論文、題名：「ＷＡｔｅｒ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ（ＷＡＳＳＲ）ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ」、Ｍａｇｎ Ｒｅｓｏｎ Ｍｅｄ．、２００９年６月、６１（６）、１４４１～１４５０頁において詳細に紹介及び説明されている。

しかし、ＷＡＳＳＲデータ取得は分オーダーの時間がかかるので、ＷＡＳＳＲの大きい欠点はデータ取得に必要な長い時間である。

一態様において、本発明は、独立請求項において医療イメージングシステム、コンピュータプログラムプロダクト、及び方法を提供する。実施形態が従属請求項において与えられる。

本発明の実施形態は、各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含む正確かつ高速なフィールドマップ再構成を可能にする。これらの局所絶対水飽和周波数は、Ｂ０場の局所絶対周波数に直接依存する。

一態様において、本発明は、医療イメージングシステムを提供する。医療イメージングシステムは、マシン実行可能命令を記憶するためのメモリを備える。医療イメージングシステムは、医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサを更に備える。医療イメージングシステムは、異なる例において異なる形態をとってよい。幾つかの例において、医療イメージングシステムは、画像又は画像に関連したデータを処理又は修正するためのシステムである。他の例において、医療イメージングシステムは、後で処理される、又はレンダリングに適したデータに処理される医療イメージングデータを取得するためのコンポーネントを更に備える。

マシン実行可能命令の実行は、磁気共鳴データを受信するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。磁気共鳴データは、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータを含む。更に、磁気共鳴データは複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データを含む。ボクセルの部分集合は、例えば複数のボクセルより少ないボクセルを含むものであってよく、すなわち部分集合は真部分集合であってよい。部分集合のすべてのボクセルは、複数のボクセルに含まれる。水飽和データは、限られた数のサンプル点の、例えば、ボクセルの部分集合のボクセル当たり既定数のサンプル点のデータを含む。

マシン実行可能命令の実行は、ＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データを使用して部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を特定するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサに更にさせる。

更に、マシン実行可能命令の実行は、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップを再構成するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。再構成は、基準スキャンのＢ０フィールドデータを使用してボクセル間の相対周波数差を特定すること、及び、部分集合の特定された局所絶対水飽和周波数に基づいて、相対周波数差に周波数オフセットを加算することを有する。ボクセルの部分集合が複数のボクセルを含む場合、周波数オフセットは、例えば、部分集合の個々のボクセルの各々に対して計算された周波数オフセットの値にわたって平均化することにより計算されてよい。したがって、周波数オフセットは、部分集合の個々のボクセルの各々に対して計算された周波数オフセットの値を使用して補間及び／又は外挿される。

医療イメージングシステムは、例えば、医療イメージングデータ、例えば例としてＭＲＩデータを処理するための医療イメージングデータ処理システム、及び、医療イメージングデータを取得するためのシステムを備える。

実施形態は、フィールドマップのためのデータ取得及びフィールドマップの再構成を高速化する有益な効果をもつ。ＷＡＳＳＲデータ取得の使用を基準スキャンからのＢ０フィールドマップと組み合わせることが提案される。ＷＡＳＳＲデータ取得は、限られたサンプル点集合を使用して実施され、周波数オフセットをそれに適用することによりＢ０フィールドマップを修正するために使用されてよい。言い換えると、ＷＡＳＳＲデータ取得は、絶対周波数値を提供することによるＢ０フィールドマップの校正のために使用される。Ｂ０マッピングが基準スキャンにおいて実施されるのに対し、ＷＡＳＳＲデータ取得は共鳴周波数の絶対値を特定するために限られた数の幾つかのサンプル位置のみに対して実施される。サンプル点は、例えば、非常に低い、すなわちゼロに近い共鳴オフセットをもつように選択される。

ＷＡＳＳＲデータ取得から、絶対周波数オフセットが、選択されたサンプル点において特定され、Ｂ０マッピング基準スキャンから相対周波数オフセット値が特定される。ＷＡＳＳＲ周波数オフセットが、サンプリング点におけるＢ０マッピングの絶対値を設定するために使用される。オフセット周波数のＢ０マッピング相対差を使用して、フィールドマップの形態での空間高分解能絶対周波数オフセットマップが特定される。

実施形態は、フィールドマップ情報を取得するための特別な基準スキャンを使用することを可能にし、特別な基準スキャンは、すべてのボクセルに対する純粋なＷＡＳＳＲ基準スキャンよりはるかに速いが、特別な基準スキャンが全般的オフセットをもつという理由から、要求される正確さを欠いている。しかし、この全般的オフセットは、より少ないＷＡＳＳＲデータ取得を使用して特定される。したがって、実施形態は、両方の世界の最善な点を組み合わせること、すなわち、正確なフィールドマップを取得するためにより少なく、ひいては、より高速なＷＡＳＳＲデータ取得を使用した高速フィールドマップ基準スキャンを可能にする。実施形態は、特別な基準スキャンのスキャン時間コストにおいてＷＡＳＳＲの利点をもつハイブリッド型アプローチを提供する有益な効果をもつ。

このような正確なフィールドマップは、例えばＣＥＳＴイメージング内において使用される。しかし、例えば例としてＭｕｌｔｉＢａｎｄ ＳＥＮＳＥ又は金属イメージングといった、このような正確なフィールドマップを必要とする多くの他のＭＲＩ用途が存在する。これらの他のＭＲＩ用途は、正確なフィールドマップを提供するために必要なデータ取得及び再構成の加速により恩恵を受ける。

フィールドマップ情報のための特別な基準スキャンは、例えば秒のオーダーで、ＷＡＳＳＲ基準スキャンより大幅に速い。

ＷＡＳＳＲシフトマップは、ＭＲスキャナにおいて通常取得される典型的なフィールドマップに似たものである。しかし、厳密な中心周波数が知られている基準ボクセルがないので、標準的な勾配エコーベースのフィールドマッピングを使用してシフトセンタリングを実施することは不可能である。すべてのボクセル間の周波数差が正しい場合であっても、ボクセルにおける中心周波数は依然として外れている場合がある。特別な基準スキャンは、すべてのボクセル間の正しい周波数差をもたらし、すなわち、フィールドマップの形状は正しいが、それは、依然として全般的オフセットをもつ。

化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）は、溶質と水プロトンとの間の交換ベースの磁化移動を利用した磁気共鳴イメージングのために使用されるコントラストを表す。

ＣＥＳＴ効果は、水周波数に対する、Ｚスペクトル又はＣＥＳＴスペクトルとも呼ばれる水飽和スペクトルの非対称分析を実施することにより定量化される。しかし、このような非対称分析は、磁場の非一様性に非常にセンシティブである。Ｚスペクトルは、本明細書において使用されるとき、自由水信号に対してプロットされる飽和パルスに対する周波数オフセットの系統的調節を表示するデータを包含する。この技術は多くの場合、Ｚ分光と呼ばれる。Ｚスペクトル取得は、Ｚスペクトル的取得でもある。Ｚスペクトル取得は、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従い、又は、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに適している。

正確な非対称分析のために、空間的なＢ０場の非一様性に無関係なボクセルごとの水飽和スペクトルの適切なセンタリングが必要とされる。

水飽和シフト基準（ＷＡＳＳＲ）法は、直接水飽和イメージングを使用して各ボクセルにおける絶対水周波数を測定することを可能にする。

１Ｈｚ未満の周波数誤差で絶対水周波数を特定するために、ＷＡＳＳＲ法は、典型的には、１６点から３２点のサンプリングを必要とする。

飽和は、正味の磁化を伴わない一時的な非平衡状態を表し、すなわち、同じ量の核スピンが磁場に反して、及び磁場に沿って整列させられる。飽和は、特定の化学シフト、すなわち、関心のある組織成分と水との間の共鳴周波数差に対して周波数選択的飽和パルスを適用することにより達成され、このことが、組織成分の磁化をゼロに調節し、したがって、それらの化学シフトに基づくこれらの成分を抑制する。

したがって、特定の組織タイプが飽和した状態になり、低減された信号を示すか、又は、画像から完全に消失しさえするように、特定の組織タイプを励起することにより画像コントラストを達成するために飽和が利用される。

標準的なＭＲイメージングは、水分子中の水素（１Ｈ）核の励起に依存する。ＣＥＳＴは、標的組織種の飽和した分子から水分子への磁化の移動に基づく。したがって、標的組織種の飽和効果、すなわち、適用された飽和パルスに起因した信号の低減が、水に移動させられ、水において観測される。この移動が行われるための要件は、標的組織種が、水の^１Ｈプロトンと交換可能な^１Ｈプロトンを化学種の構造内に含む化学種を含むことである。

ＣＥＳＴイメージングは、^１Ｈプロトンを含む化学種であって、これらの^１Ｈプロトンを水の^１Ｈプロトンと交換することが可能な関心のある化学種に対して、飽和状態に達するために当該関心のある化学種における^１Ｈプロトンの共鳴周波数において飽和無線周波数パルスが適用されることを、含む。結果として得られる磁気飽和は、関心のある化学種の励起された、すなわち飽和したプロトンと励起されていない水プロトンとの化学交換を介して経時的に水に移動させられる。続く水のＭＲＩ信号の低下は、関心のある化学種の濃度に対する間接的な尺度を提供する。ＭＲＩシーケンスを適用するとき、取得された信号は、信号を返さないか、又は低減された信号しか返さない水に含まれる飽和したプロトンに起因して、低減される。

化学種は、通常、水に比べて、例えば１０^－５から１０^－６のオーダーの、少ない量しか存在しないので、ＣＥＳＴは、水への飽和した^１Ｈプロトンの連続的した移動により恩恵を受け、水における飽和の蓄積を結果的にもたらす。水に移動させられた飽和した^１Ｈプロトンを置換する、水からの飽和していない^１Ｈプロトンは、同様に飽和し、後での移動において水に移動させられる。結果として、関心のある化学種の^１Ｈプロトン当たりＮ回の交換が発生することを考慮すると、水のＭＲＩ信号の低減を通した関心のあるそれぞれの化学種の検出可能性は、定常状態に達するまで、又は、ＲＦ飽和の終わりまで、Ｎ倍に増幅される。

しかし、ＣＥＳＴイメージングを実施するとき、飽和移動は、水信号レベルに影響を与える唯一の効果というわけではない。飽和ＲＦの適用中に発生する他の効果が存在する。信頼性の高いＣＥＳＴ定量化を提供することができるように、それらの競合する過程の効果は除去される必要がある。主な２つの競合する効果は、例えば、磁化移動コントラスト（ＭＴＣ）及び直接水飽和（ＤＳ）である。

ＣＥＳＴと同様に、ＭＴＣも同様に、飽和したプロトンと水における飽和していないプロトンとの交換に基づいている。しかし、ＣＥＳＴは、１つの移動経路を含む磁化移動メカニズムを含む。ＣＥＳＴとは対照的に、ＭＴＣは半固体マクロ分子を伴い、この場合、飽和移動が複数のステップにおいて、例えば、双極子結合及び化学交換を通して発生する。これらの半固体マクロ分子は、短いＴ２＊時間をもち、したがって、広スペクトルをもつ。更に、ＭＴＣ効果は、スペクトル的に固有ではなく、したがって、そのスペクトル位置ではなく飽和パルスの帯域幅により、より強く影響を受ける。

直接水飽和効果は、飽和ＲＦパルスのスペクトルプロファイルが完全になることがないということによりもたらされる。したがって、関心のある化学種のプロトンの共鳴周波数を中心としたＲＦ照射は、更に、特定の程度で水のプロトン磁化に直接影響を与える。

ＭＴＣ及びＤＳの効果を無くすために、ＣＥＳＴ効果は、例えば水中心周波数に対してΔωｐｐｍといった特定のスペクトル位置を飽和させるときの水信号の低減を、例えば水中心周波数に対してΔωｐｐｍといった反対側のスペクトル位置を飽和させるときの水信号の低減と比較して評価される。これは、ＭＴＣ及びＤＳ効果が水中心周波数の周りで対称であるのに対し、ＣＥＳＴ効果がいくぶん非対称であることに基づいている。

したがって、水中心周波数に対してΔωｐｐｍにおける、ＣＥＳＴ定量化尺度ＭＴＲ_ａｓｙｍ（Δω）は、次式のように導出される。

ここで、Δωは照射周波数、飽和周波数、及び水中心周波数の間のシフト差である。Ｓ（Δω）及びＳ（－Δω）は、それぞれ、Δω及び－ΔωにおけるＲＦ飽和を伴う測定された信号を識別し、Ｓ_０は、ＲＦ飽和を伴わない信号測定結果を識別する。

水中心周波数に対してΔωｐｐｍにおける所与の交換する化合物に対する定量化尺度ＭＴＲ_ａｓｙｍ（Δω）を導出するために、理論的には、水中心周波数に対してΔω及び－Δωにおける、２つの反対のスペクトル位置におけるＣＥＳＴ測定結果と、水中心周波数における、すなわち０ｐｐｍにおける基準スキャンとが必要とされるだけである。しかし、実際には、定量化尺度ＭＴＲ_ａｓｙｍ（Δω）の微分は、Ｂ０磁場の非一様性の存在により妨げられる。これらの非一様性は、例えば、使用されるＭＲＩハードウェアに内在するゆっくりと変化する場の非一様性、及び、患者の組織の特定の影響されやすさによりもたらされる。Ｂ０場の非一様性は、スペクトル全体の位置に依存したシフトを結果的にもたらす。

水に対する直接飽和曲線の急勾配の傾きに起因して、小さいＢ０場の差、及び、水飽和スペクトルにおける同時シフトでさえ、磁場の非一様性に対してＣＥＳＴイメージングを非常に影響されやすいものにするＭＴＲ_ａｓｙｍの大きい変化をもたらす。したがって、局所的な磁気的な影響されやすさの差は、例えば、ＣＥＳＴ画像におけるアーティファクト的な信号スパイクの発生をもたらす。更に、これは、ＣＥＳＴ効果の大きさの定量化の誤差をもたらし、又は、更には、ＣＥＳＴ効果の完全な除去をもたらす。

有意な定量化尺度ＭＴＲ_ａｓｙｍ（Δω）を計算することができるように、Ｂ０場の非一様性に起因したシフトを考慮した実際の水中心周波数が知られる必要があり、シフト差Δω及び－Δωは実際の水中心周波数に対して対称に選択される必要がある。したがって、すべての測定がＢ０場の非一様性に起因したシフトを考慮して実施され得るように、ボクセル当たりの水中心周波数の周波数シフトを知ることが必要とされる。

一見したところでは、従来のフィールドマッピングは、この問題を解決することが可能であるように思われるが、厳密な水中心周波数が知られている少なくとも１つのボクセルを必要とすることが、従来のフィールドマッピングのみに基づくあらゆるアプローチを困難にする。

ＷＡＳＳＲ法は、絶対水周波数、すなわち水中心周波数を基準とするための、純粋な直接水飽和画像の取得に基づいている。各画像ボクセルにおける絶対水周波数を正確に測定するために、ＣＥＳＴ及びＭＴＣと同様に磁化移動効果の無視できる程度の干渉をもたらす十分に小さい出力及び持続期間のＲＦ照射が適用される。

直接水飽和スペクトルの形状、ひいてはその中心周波数に対するその対称性は、Ｂ０場の非一様性により影響を受けないので、対称性分析を使用して、スペクトルの上昇する傾斜部分及び下降する傾斜部分の間の周波数差を等化して、直接飽和曲線の中心が特定される。しかし、中心の位置は、磁気的な影響されやすさの違いに起因してボクセルごとに違う局所的磁気Ｂ０場による影響を受ける。

個々のボクセルにおける実際の水中心周波数を特定するために、最大対称アルゴリズムが適用される。直接水飽和スペクトルは、個々のボクセルに対して測定される。測定されたスペクトルは、Ｂ０場の非一様性を伴わずに、実験的に観測された水中心周波数、すなわち推測された水中心周波数に対して鏡面対称である。元のスペクトルの測定された強度と、鏡面対称のスペクトルの３次スプライン補間された強度との間の平均二乗誤差が最小化される。最小化のために、次の最大対称中心周波数（ＭＳＣＦ）推定器の形態の離散エネルギー関数が使用される。

ここで、ｘ_ｉはＮ個の点（ｉ＝１、…、Ｎ）のうちのサンプリングされたＷＡＳＳＲ周波数位置を識別し、

は、元のスペクトルｆ（ｘ_ｉ）の鏡面対称な補間されたスペクトルであり、ここで、Ｃは、元のスペクトルの推定された中心周波数である。ＭＳＣＦ推定器により実行される平均二乗誤差の和（＜＞）にわたるａｒｇｍｉｎ及び数値最適化が、例えば、ネルダーミードのシンプレックス直接探索法を使用して実施される。探索初期化は、例えば、中央値強度高さの半分における点の中央値周波数を選択することにより達成される。しかし他の初期化も同様に可能である。対称性分析は、対称点の周囲において少なくとも幾つかのサンプルを取得しなければ不可能であるので、最小の個数の点の取得が必要とされる。

ＷＡＳＳＲ法は、選択されたボクセルの集合の各ボクセルに対して、それぞれのボクセルから測定されたＷＡＳＳＲスペクトルを３次スプライン補間することと、それぞれのＷＡＳＳＲスペクトルの中心周波数に対する探索を初期化することと、対称性分析、例えば最大対称アルゴリズムを使用して中心周波数を最適化することとを有する。結果として得られる周波数シフトマップは、ボクセルごとにＣＥＳＴスペクトルを修正するために使用される。

実施形態によると、限られた数のサンプル点は２つ又は３つである。ボクセルの部分集合のボクセル当たり既定数のサンプル点は、例えば２つ又は３つであってよい。ＷＡＳＳＲデータ取得法は、それがゼロに近くなければならないことが基準スキャンに基づいて知られているボクセルにおけるフィールドマップ周波数を測定するために、例えば２つから３つといった最小のサンプル点集合とともに使用される。フィールドマップに加算される必要のあるオフセットは、ＷＡＳＳＲ測定を使用して基準スキャンから計算される。

実施形態によると、ボクセルの部分集合は、基準スキャンに従ったＢ０フィールドデータの最小値を伴うボクセルを含む。実施形態によると、Ｂ０場の最小値をもつボクセルが、基準スキャンにおいて識別される。Ｂ０場の最小値をもつこれらのボクセルのうちの一部又はすべてが、ボクセルの部分集合として選択される。ＷＡＳＳＲスキャンの取得パラメータは、Ｂ０場の最小値を伴うこのボクセルの部分集合に対して水飽和データを取得するように適応される。実施形態によると、ボクセルの部分集合は、１つのボクセルを含む。基準スキャンによる判断として低フィールドマップ値をもつボクセルに対して特定される１つの基準点が探索されるのみであるので、ＷＡＳＳＲデータ取得のサンプリングされたＺスペクトルはゼロ値に近いものである。このようにして、オフセットにおける高い精度が、幾つかの、例えば例として２つから３つのＷＡＳＳＲ測定結果のみを使用して達成される。

実施形態によると、医療イメージングシステムは、イメージングゾーン内の対象者から磁気共鳴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、パルスシーケンスコマンドを更に記憶する。パルスシーケンスコマンドは、Ｂ０フィールドマッピングプロトコルに従ってＢ０フィールドデータを取得するように、及び、ＷＡＳＳＲ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って水飽和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、磁気共鳴データを取得するようにパルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。

実施形態によると、受信された磁気共鳴データは、ＣＥＳＴスキャンの化学交換飽和移動データを更に含む。マシン実行可能命令の実行は、再構成されたフィールドマップを使用して複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する化学交換飽和移動データの局所絶対水飽和周波数を調節するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサに更にさせる。更に、マシン実行可能命令の実行は、調節された化学交換飽和移動データを使用してＣＥＳＴマップを再構成するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサに更にさせる。

実施形態によると、メモリは更なるパルスシーケンスコマンドを記憶する。更な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化学交換飽和移動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、化学交換飽和移動データを取得するように更なるパルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。

実施形態によると、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルは、アミドプロトン移動加重磁気共鳴イメージングプロトコルである。

アミドプロトン移動（ＡＰＴ）加重イメージングは、従来のＭＲＩと異なる画像コントラストを生成する新たなＭＲＩ法である。ＡＰＴ加重イメージングは、化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）ＭＲＩ法であり、その信号は、典型的には高重症度の脳腫瘍組織に存在する内在性タンパク質及びペプチドの濃度に基づいている。したがって、ＡＰＴ加重イメージングは造影剤の投与を一切必要としない。

ＡＰＴ加重イメージングは、例えば、脳腫瘍の画像診断及び治療後イメージングにおいて使用される。ＡＰＴ加重イメージングは、例えば手術後に腫瘍の悪性度、及び残存腫瘍の大きさを特定することにおいて、より高い信頼性を提供する可能性がある。多くの処置手法は、患者に対する最善の取り得るケアの選択を提供する治療法選択肢の中の最適な選択のために、腫瘍のアグレッシブ性、すなわち悪性度の正確な特定に依存する。

高悪性度の腫瘍は、速い腫瘍成長速度と、結果的な低い生存率中央値を理由として、外科的腫瘍切除と、その後の追加的な治療、例えば放射線及び／又は化学療法とを有する迅速かつ決定的な行動を必要とする。より遅い腫瘍成長速度の低悪性度の腫瘍について検討する場合、治療の効果と副作用との微調整されたバランスを可能にする、より広い範囲の取り得る治療法の選択肢が存在する。

ＭＲＩは、優れた軟組織のコントラスト及び実用的なイメージングを提供する。これは、放射線科医が例えば、診断及び病期分類において放射線科医の役に立つように、病巣の位置、寸法、形態、組成、及び生理機能に関する情報を取得することを可能にする。

更に、例えば例として、より高い信頼性により高悪性度の腫瘍と低悪性度の腫瘍とを区別することといった、追加的な能力をもつことに強い関心が存在する。この目的において、例えばＡＰＴ加重イメージングが使用される。ＡＰＴコントラストは、細胞増殖に関連するタンパク質及びペプチドの存在と相関する。細胞増殖は腫瘍の特徴であるので、ＡＰＴ色マップが、腫瘍組織を識別すること、及び定量化することにおいて有用である。

ＡＰＴ加重イメージング及び他のＣＥＳＴ法は、水素原子の化学交換に基づいている。タンパク質におけるペプチド結合のアミドプロトンの信号は、概して、標準的なＭＲＩにおいて測定されるには低すぎる。タンパク質アミド基と周辺の水との間における水素、すなわちプロトンの交換は、これらのアミドプロトンを測定する異なる手法を可能にする。

ＡＰＴでは、アミド水素の周波数における狭いＲＦプレパルス、すなわち飽和パルスが、そのＭＲ信号を減弱するように提供される。アミド基と水とが水素原子を連続的に交換するので、飽和したプロトンの数が水において増加し、したがって、測定された水信号がより低くなる。水のＭＲＩ信号の変化は、アミドの存在を測定する間接的手法を提供する。ＡＰＴ画像は、ＡＰＴの存在がポジティブな色付き信号として示されるように、非対称計算を使用することにより生成された色マップとして提示される。

ＡＴＰ信号は、細胞増殖に関連したタンパク質の濃度と相関する。このタンパク質の濃度、ひいてはＡＰＴ信号強度は、悪性腫瘍の悪性度に対応する。したがって、ＡＴＰイメージングは、腫瘍を強調表示する改善された方法を提供する。

腫瘍の悪性度及びＡＰＴ信号は通常、正に相関するように観測され、すなわち、高悪性度の腫瘍は高ＡＰＴコントラストを呈する傾向を示す。したがって、ＡＰＴ画像は、ポストコントラスト画像より強調して腫瘍を可視化するために使用され、より解釈しやすいスキャン画像を結果的にもたらす。

実施形態によると、フィールドマップ情報は、選択により適切な基準スキャンを使用して取得される。実施形態によると、フィールドマップの再構成は、Ｄｉｘｏｎ型磁気共鳴イメージングプロトコルに従った複数のエコーシフト又はエコー時間に対するデータを含む基準スキャンのＢ０フィールドデータを使用してＢ０フィールドマップを再構成することを有する。

高速スキャンによりＢ０場情報を導出するための例は、複数のエコー、すなわち２つ以上のエコーを使用した標準的な勾配エコー技術を使用し、後からＤＩＸＯＮ処理技術を適用することである。ＭＲＩの分野において知られたＤＩＸＯＮ処理は、同時にＢ０場を推定しながら、水と脂肪とを分離する処理である。任意選択的に、Ｔ２＊／Ｒ２＊値も推定される。

実施形態によると、Ｂ０フィールドマップは、水信号と脂肪信号とが同相である状態での複数のエコーシフト又はエコー時間に対するデータを含む基準スキャンのＢ０フィールドデータを使用して再構成される。

Ｂ０フィールドマップを再構成するための別の例は、水信号と脂肪信号とが同相であるエコー時間を使用して、複数の、すなわち２つ以上のエコーを使用したスキャンを使用することである。このスキャンは典型的には、勾配エコーシーケンスを使用して取得される。Ｂ０場情報は、この場合、水、脂肪、及び／又はＴ２＊／Ｒ２＊を推定することを必要とせず、エコーからの位相差から直接導出され得る。

実施形態によると、医療イメージングシステムは、イメージングゾーン内の対象者から磁気共鳴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、パルスシーケンスコマンドを更に記憶する。実施形態によると、パルスシーケンスコマンドは、次の、すなわち、スピンエコープロトコル、高速ターボスピンエコープロトコル、エコープラナーイメージングプロトコル、勾配エコーイメージングプロトコル、及び定常状態フリープロセッションイメージングプロトコルのうちのいずれか１つに従う。実施形態によると、パルスシーケンスコマンドは、水信号及び脂肪信号の位相が同相であるように特定のエコーシフト又は特定のエコー時間を使用するために構成される。

更に、フィールドマップは、例えばＭｕｌｔｉＢａｎｄ ＳＥＮＳＥ又は螺旋スキャンといった複数の他の臨床スキャンにわたって再使用される。これらの他の臨床スキャンは、ＷＡＳＳＲシーケンスを使用した校正と組み合わされた基準スキャンに基づく実施形態により、フィールドマップの高い精度及び高速取得／再構成により恩恵を受ける。実施形態によると、フィールドマップの各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数は、各ボクセルに対するＢ０場の局所絶対周波数に変換される。

別の一態様において、本発明は、医療画像処理の、又は医療イメージングシステムを動作させるための方法を提供する。本方法は、磁気共鳴データを受信することを有する。磁気共鳴データは、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータ、及び、複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データを含む。水飽和データは、限られた数のサンプル点のデータを含む。本方法は、ＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データを使用して部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を特定することを更に有する。更に、本方法は、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップを再構成することを有する。再構成は、基準スキャンのＢ０フィールドデータを使用してボクセル間の相対周波数差を特定すること、及び、部分集合の特定された局所絶対水飽和周波数に基づいて相対周波数差に周波数オフセットを加算することを有する。

本方法は、医療イメージングシステムの前述の機能的特徴のうちの任意のものを実施するように医療イメージングシステムを制御することを有する。

別の一態様において、本発明は、医療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プロダクトを含む。マシン実行可能命令の実行は、磁気共鳴データを受信するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。磁気共鳴データは、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータを含む。更に、磁気共鳴データは、複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データを含む。水飽和データは、限られた数のサンプル点のデータを含む。

マシン実行可能命令の実行は、ＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データを使用して部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を特定するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサに更にさせる。

更に、マシン実行可能命令の実行は、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップを再構成するように医療イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。再構成は、基準スキャンのＢ０フィールドデータを使用してボクセル間の相対周波数差を特定することと、部分集合の特定された局所絶対水飽和周波数に基づいて相対周波数差に周波数オフセットを加算することとを有する。

実施形態によると、コンピュータプログラムプロダクトは、医療イメージングシステムのプロセッサが、医療イメージングシステムの前述の機能的特徴のうちの任意のものを実施するように医療イメージングシステムを制御することを可能にするように構成されたマシン実行可能命令を含む。

本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り、組み合わせられることを理解されたい。

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プロダクトとして具体化され得る。したがって、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書においてすべて一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態を取り得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態を取り得る。

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が利用されてもよい。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ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」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保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、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（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、又はＤＶＤ－Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかを取り得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。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。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。幾つかの実施形態において、コンピュータストレージはコンピュータメモリであってもよく、逆も同様である。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、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可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと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る。プロセッサは、また、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の中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。

コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Java（登録商標）、Smalltalk（登録商標）、又はC++等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む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てもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタとともに使用されてもよい。

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。

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プロダクトのフローチャート、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複数のブロックの一部は、適用できる場合、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され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、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が組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行す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において指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された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において指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行す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において指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。

本明細書で使用される「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インタラクト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デバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから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がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、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する又は操作することを可能にしてもよい、及び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結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、情報をオペレータに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、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから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要素の全例である。

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／又は装置とインタラクトする及び／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包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。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てもよい。ハードウェアインタフェースの例は、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、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）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を含むが、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ために構成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、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、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、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面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トディスプレイ（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を含むが、これらに限定されない。

磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。ＭＲＦ磁気共鳴データは磁気共鳴データである。磁気共鳴データは、医療イメージデータの一例である。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像又はＭＲ画像は、磁気共鳴データに含まれる解剖学的データの再構成された２次元又は３次元の可視化結果として本明細書において規定される。この可視化は、コンピュータを使用して実施され得る。Ｚスペクトル取得は、Ｚスペクトルのプロット又は画像を再構成することに適した磁気共鳴データである。

以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として次の図面を参照して説明される。
医療イメージングシステムの一例を示す図である。 図１の医療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の図である。 医療イメージングシステムの更なる例を示す図である。 図３の医療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の図である。

図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。

図１は、医療イメージングシステム１００の一例を示す。医療イメージングシステム１００はコンピュータ１０２を備える。コンピュータは、任意選択的にハードウェアインタフェース１０６に接続されたものとして示されるプロセッサ１０４を備える。プロセッサ１０４は、更に任意選択的にユーザインタフェース１０８に接続されるものとして示される。プロセッサ１０４は、メモリ１１０に接続されたものとして示される。メモリ１１０は、プロセッサ１０４にとってアクセス可能なメモリの任意の組み合わせであってよい。これは、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他のストレージデバイスなど、メインメモリ、キャッシュメモリ、更には不揮発性メモリなどのようなものを含む。幾つかの例においてメモリ１１０は、非一時的なコンピュータ可読媒体と見なされてよい。

ハードウェアインタフェース１０６は、例えば、利用可能な場合には磁気共鳴イメージングシステムといった医療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ために使用されてよい。プロセッサ１０４がコンピュータネットワークを介してデータを送信及び受信し得るように、ハードウェアインタフェース１０６は、ネットワークコンポーネントを更に備えてよい。

メモリ１１０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が医療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、及び／又は、数学的演算及び／又は画像処理機能を実施することを可能にする。

メモリ１１０は複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータ１２２を含むものとして更に示される。更に、メモリ１１０は、例えば１つのボクセルといったボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データ１２４を含む。水飽和データ１２４は、例えば例として２つ又は３つのサンプル点といった限られた数のサンプル点のデータを含む。加えて、メモリ１１０は、ＣＥＳＴスキャンの化学交換飽和移動データ１２６を含む。

メモリ１１０は、Ｂ０フィールドデータ１２２を使用して再構成されたＢ０フィールドマップ１２８を含むものとして更に示される。更に、メモリ１１０は、ＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データ１２４を使用した部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数１３０を含む。メモリ１１０は、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップ１３２を更に含む。このフィールドマップ１３２は、部分集合のボクセルの局所絶対水飽和周波数１３０及びＢ０フィールドマップ１２８を使用して再構成される。

フィールドマップ１３２がＣＥＳＴ以外のＭＲＩ技術のために使用される場合、メモリ１１０は、ＣＥＳＴスキャンの化学交換飽和移動データ１２６の代わりに別のＭＲＩスキャンの他のＭＲＩデータを含んでよい。

メモリ１１０は、調節された化学交換飽和移動データ１３４を含むものとして更に示される。それぞれの化学交換飽和移動データ１３４の局所絶対水飽和周波数は複数のボクセルのうちの各ボクセルに対して調節されている。更に、メモリ１１０は、調節された化学交換飽和移動データ１３４を使用して再構成されたＣＥＳＴマップ１３６を含む。幾つかの場合において、ＣＥＳＴプロトコルは、ＡＰＴｗ磁気共鳴イメージングプロトコルであってよい。この場合において、メモリ１１０に含まれるＣＥＳＴマップ１３６は、ＡＰＴｗマップであってよい。

フィールドマップ１３２がＣＥＳＴ以外のＭＲＩ技術のために使用される場合、ＭＲＩデータを使用したＣＥＳＴマップ１３６の代わりに、別の画像が再構成されてよい。

図２は、図１の医療イメージングシステム１００を動作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において医療イメージングシステム１００は磁気共鳴データを受信する。磁気共鳴データは、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータ、複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データ、及び複数のボクセルのうちの各ボクセルに対するＣＥＳＴスキャンの化学交換飽和移動データを含む。例示的な実施形態によるボクセルの部分集合は、１つのボクセルを含む。更に、水飽和データは、例えば例として２つ又は３つといった限られた数のサンプル点のみのデータを含む。ステップ２０２において、Ｂ０フィールドマップは、基準スキャンのＢ０フィールドデータを使用して再構成される。Ｂ０フィールドマップは、複数のボクセルのうちのボクセル間の相対周波数差を提供する。ステップ２０４において、局所絶対水飽和周波数は、部分集合のボクセルの各々に対して特定される。ステップ２０６において、フィールドマップが再構成される。フィールドマップは、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含む。個々のボクセルに対するそれぞれの局所絶対水飽和周波数は、Ｂ０フィールドマップにより提供されるボクセル間の相対周波数差を使用して特定される。相対周波数差のデータは、部分集合の特定された局所絶対水飽和周波数により提供された周波数オフセットと組み合わされる。ステップ２０８において、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対する化学交換飽和移動データの局所絶対水飽和周波数は、再構成されたフィールドマップを使用して調節される。ステップ２１０において、ＣＥＳＴマップは、調節された化学交換飽和移動データを使用して再構成される。

図３は、医療イメージングシステム３００の更なる例を示す。図３における医療イメージングシステム３００は、図１における医療イメージングシステム１００と同様である。図３における医療イメージングシステム３００は、磁気共鳴イメージングシステム３０２を更に備えるものとして示される。

磁気共鳴イメージングシステム３０２は、磁石３０４を備える。磁石３０４は、超伝導円筒型磁石であって、ボア３０６がその超伝導円筒型磁石を通る超伝導円筒型磁石である。異なる種類の磁石の使用も可能であり、例えば、分割された円筒磁石といわゆるオープンマグネットの両方を使用することも可能である。分割された円筒磁石は、クライオスタットが磁石のアイソ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、荷電粒子ビーム療法と組み合わされて使用される。オープンマグネットは２つの磁石セクションを含み、間に対象者を受容するために十分な大きさの空間を設けた状態で一方が他方の上方にあり、２セクションエリアの配置はヘルムホルツコイルの配置と同様である。オープンマグネットは、対象者が比較的閉じ込められないので一般的である。円筒磁石のクライオスタットの内側に、超伝導コイルの一群が存在する。円筒磁石３０４のボア３０６内に、磁場が磁気共鳴イメージングを実施するために十分に強くて均一であるイメージングゾーン３０８が存在する。関心領域３０９は、イメージングゾーン３０８内に示される。磁気共鳴データは、典型的には関心領域に対して取得される。対象者３１８は、対象者３１８の少なくとも一部がイメージングゾーン３０８及び関心領域３０９内に位置するように、対象者支持体３２０により支持されたものとして示される。

磁石のボア３０６内に、磁石３０４のイメージングゾーン３０８内の磁気スピンを空間的に符号化するために予備的磁気共鳴データの取得のために使用される１セットの磁場勾配コイル３１０も存在する。磁場勾配コイル３１０は、磁場勾配コイル電源３１２に接続される。磁場勾配コイル３１０は代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイル３１０は、３つの直交空間方向で空間的に符号化するためのコイルの３つの別個のセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。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、ランプされるか又はパルス化される。

イメージングゾーン３０８に隣接するのは、イメージングゾーン３０８内の磁気スピンの配向を操作するため及び同じくイメージングゾーン３０８内のスピンから無線伝送を受信するための無線周波数コイル３１４である。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を含む。無線周波数アンテナは、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。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、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信機及び受信機と置き換えられる。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は代表的なものであることを理解されたい。無線周波数コイル３１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナをも表すように意図される。同様に、トランシーバ３１６は、別個の送信機及び受信機をも表す。無線周波数コイル３１４は、複数の受信／送信素子をも有し、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。例えば、ＳＥＮＳＥなどのパラレルイメージング技術が実施される場合、無線周波数コイル３１４は複数のコイル素子を含む。

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１０２のハードウェアインタフェース１０６に接続されるものとして示される。コンピュータメモリ１１０は、パルスシーケンスコマンド３３０を更に格納するものとして示される。プロセッサ１０４は、磁気共鳴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を制御するパルスシーケンスコマンド３３０を使用し得る。パルスシーケンスコマンド３３０は、Ｂ０フィールドマッピングプロトコルに従ってＢ０フィールドデータを、ＷＡＳＳＲ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って水飽和データを取得するように、及び、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って化学交換飽和移動データを取得するように構成される。

図４は、図３の医療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に示される方法は図２に示される方法と同様である。図４における方法はステップ４００から始まる。ステップ４００において、磁気共鳴データ、すなわち、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータ、複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データ、及び、複数のボクセルのうちの各ボクセルに対するＣＥＳＴスキャンの化学交換飽和移動データを取得するためにパルスシーケンスコマンドが使用される。ステップ４００の後、本方法は図２の方法のステップ２００に進み、本方法は、その後は、図２に示される方法と同一である。

図２及び図４に示される方法は、例えば、図１及び図３に示されるものと同様にマシン実行可能命令１２０により実施される。

例は、例えばアミドプロトン移動加重又は化学交換飽和移動画像として使用される磁化移動非対称性（ＭＴＲ_ａｓｙｍ）の正確な評価を取得するＭＲＩ技術を提供する。この技術は、ＭＲ画像取得及び処理手順を含む。画像取得は、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータ、複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データの限られた集合を取得することを伴い、及び、複数のボクセルに対する、例えば例としてＡＴＰスキャンといったＣＥＳＴスキャンの化学交換飽和移動データを含む。Ｂ０フィールドデータは、標準的なＤｉｘｏｎ法を介して磁場の非一様性を特定するために、Ｂ０フィールドマップを再構成するために使用される。水信号のＭＴＲ_ａｓｙｍは、Ｂ０場の非一様性に起因した周波数オフセットに調節される化学交換飽和移動データから導出される。

アミドプロトン移動（ＡＰＴ）は、内在性細胞質タンパク質又はペプチドのＭＲベースの分子イメージングのための技術である。それは、化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）効果に基づいており、タンパク質濃度を反映し、及び、交換速度を介して局所的ｐＨを反映している。ＡＰＴ ＭＲＩの有望な臨床用途は、腫瘍学的に（腫瘍における、より高いタンパク質濃度、放射線壊死及び活動性又は再発腫瘍の差別化）、及び、神経学的に（脳卒中における虚血性アシドーシス）想定される。アミドプロトンの検出が、水共鳴の周囲における対称な無線周波数（ＲＦ）飽和周波数オフセット±Δω、例えば±３．５ｐｐｍを使用した、水信号に対する磁化移動非対称性（ＭＴＲ_ａｓｙｍ）分析に基づくのに対し、ＡＰＴ加重信号（ＡＰＴＷ）は例えば＋３．５ｐｐｍの周辺での画像信号の低減として観測される。飽和周波数オフセットに応じて信号振幅の非対称性を測定することは、本質的に、例えば－３．５ｐｐｍの周辺での混乱させる信号の寄与により非常に影響を受けやすい。複数の画像Ｓ［ω］は、ＭＴＲ_ａｓｙｍ＝（Ｓ［－ω］－Ｓ［＋ω］）／Ｓ_０の評価のための可変飽和周波数オフセットΔω－いわゆるＺスペクトル－とともに記録される。

本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。すなわち本発明は、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のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「含む、備える」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数形は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙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用いられ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ともに若しくは他のハードウェア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等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１００ 医療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 メモリ
１２０ マシン実行可能命令
１２２ Ｂ０フィールドデータ
１２４ 水飽和データ
１２６ 化学交換飽和移動データ
１２８ Ｂ０フィールドマップ
１３０ 局所絶対水飽和周波数
１３２ フィールドマップ
１３４ 調節された化学交換飽和移動データ
１３６ ＣＥＳＴマップ
３００ 医療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 イメージングゾーン
３０９ 関心領域
３１０ 磁場勾配コイル
３１２ 磁場勾配コイル電源
３１４ 無線周波数コイル
３１６ トランシーバ
３１８ 対象者
３２０ 対象者支持体
３３０ パルスシーケンスコマンド

Claims (18)

1. 医療イメージングシステムであって、前記医療イメージングシステムが、
   マシン実行可能命令を記憶するためのメモリと、
   前記医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサと、
   を備え、
   前記マシン実行可能命令の実行が、
   磁気共鳴データを受信することであって、前記磁気共鳴データが、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータと、前記複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データとを含み、前記ボクセルの部分集合が、前記複数のボクセルよりも少ない２つ以上のボクセルを有し、前記水飽和データが、前記ボクセルの部分集合のボクセルごとに限られた数のサンプル点のデータを含む、受信することと、
   前記ＷＡＳＳＲスキャンの前記水飽和データを使用して前記ボクセルの部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を特定することと、
   前記ボクセルの部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップを再構成することであって、前記フィールドマップの前記再構成が、前記基準スキャンの前記Ｂ０フィールドデータを使用して前記ボクセル間の相対周波数差を特定することと、前記ボクセルの部分集合の特定された前記局所絶対水飽和周波数に基づいて前記相対周波数差に周波数オフセットを加算することとを有する、再構成することと、
   をするように前記医療イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせる、
   医療イメージングシステム。
2. 前記限られた数のサンプル点が、２つ又は３つである、
   請求項１に記載の医療イメージングシステム。
3. 前記ボクセルの部分集合が、前記基準スキャンに従った前記Ｂ０フィールドデータの最小値を伴うボクセルを含む、
   請求項１に記載の医療イメージングシステム。
4. 前記医療イメージングシステムが、イメージングゾーン内の対象者から前記磁気共鳴データを取得する磁気共鳴イメージングシステムを更に備え、前記メモリが、パルスシーケンスコマンドを更に記憶し、前記パルスシーケンスコマンドが、Ｂ０フィールドマッピングプロトコルに従って前記Ｂ０フィールドデータを取得し、ＷＡＳＳＲ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記水飽和データを取得し、前記マシン実行可能命令の実行が、前記磁気共鳴データを取得するように前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせる、
   請求項１に記載の医療イメージングシステム。
5. 受信された前記磁気共鳴データが、化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）スキャンの化学交換飽和移動データを更に含み、前記マシン実行可能命令の前記実行が、
   再構成された前記フィールドマップを使用して前記複数のボクセルのうちの前記各ボクセルに対する前記化学交換飽和移動データの前記局所絶対水飽和周波数を調節することと、
   調節された前記化学交換飽和移動データを使用してＣＥＳＴマップを再構成することと、
   をするように前記医療イメージングシステムを制御することを更に前記プロセッサにさせる、
   請求項１に記載の医療イメージングシステム。
6. 前記メモリが、更なるパルスシーケンスコマンドを記憶し、前記更なるパルスシーケンスコマンドが、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記化学交換飽和移動データを取得し、前記マシン実行可能命令の実行が、前記化学交換飽和移動データを取得するように前記更なるパルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせる、
   請求項５に記載の医療イメージングシステム。
7. 前記ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルが、アミドプロトン移動加重磁気共鳴イメージングプロトコルである、
   請求項６に記載の医療イメージングシステム。
8. 前記フィールドマップの前記再構成が、Ｄｉｘｏｎ型磁気共鳴イメージングプロトコルに従った複数のエコーシフト又はエコー時間に対するデータを含む前記基準スキャンの前記Ｂ０フィールドデータを使用してＢ０フィールドマップを再構成することを更に有する、
   請求項１に記載の医療イメージングシステム。
9. 前記フィールドマップが、水信号と脂肪信号とが同相である状態での複数のエコーシフト又はエコー時間に対するデータを含む前記基準スキャンの前記Ｂ０フィールドデータを使用して再構成される、
   請求項１に記載の医療イメージングシステム。
10. 医療イメージングシステムを動作させる方法であって、前記方法が、
    磁気共鳴データを受信するステップであって、前記磁気共鳴データが、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータと、前記複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データとを含み、前記ボクセルの部分集合が、前記複数のボクセルよりも少ない２つ以上のボクセルを有し、前記水飽和データが、前記ボクセルの部分集合のボクセルごとに限られた数のサンプル点のデータを含む、磁気共鳴データを受信するステップと、
    前記ＷＡＳＳＲスキャンの前記水飽和データを使用して前記ボクセルの部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を特定するステップと、
    前記ボクセルの部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップを再構成するステップであって、前記フィールドマップの前記再構成が、前記基準スキャンの前記Ｂ０フィールドデータを使用して前記ボクセル間の相対周波数差を特定するステップと、前記ボクセルの部分集合の特定された前記局所絶対水飽和周波数に基づいて前記相対周波数差に周波数オフセットを加算するステップとを有する、再構成するステップと、
    を有する、方法。
11. 磁気共鳴イメージングシステムのイメージングゾーン内の対象者から前記磁気共鳴データを取得するステップと、
    Ｂ０フィールドマッピングプロトコルに従って前記Ｂ０フィールドデータを取得し、ＡＳＳＲ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記水飽和データを取得するステップと
    を更に有する、請求項１０に記載の方法。
12. 医療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記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記マシン実行可能命令の実行が、
    磁気共鳴データを受信することであって、前記磁気共鳴データが、複数のボクセルに対する基準スキャンのＢ０フィールドデータと、前記複数のボクセルのうちのボクセルの部分集合に対するＷＡＳＳＲスキャンの水飽和データとを含み、前記ボクセルの部分集合が、前記複数のボクセルよりも少ない２つ以上のボクセルを有し、前記水飽和データが、前記ボクセルの部分集合のボクセルごとに限られた数のサンプル点のデータを含む、磁気共鳴データを受信することと、
    前記ＷＡＳＳＲスキャンの前記水飽和データを使用して前記ボクセルの部分集合の各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を特定することと、
    前記複数のボクセルのうちの前記各ボクセルに対する局所絶対水飽和周波数を含むフィールドマップを再構成することであって、前記フィールドマップの前記再構成が、前記基準スキャンの前記Ｂ０フィールドデータを使用して前記ボクセル間の相対周波数差を特定することと、前記ボクセルの部分集合の特定された前記局所絶対水飽和周波数に基づいて前記相対周波数差に周波数オフセットを加算することとを有する、再構成することと、
    をするように前記医療イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせる、
    非一時的コンピュータ可読媒体。
13. パルスシーケンスコマンドを更に含み、前記パルスシーケンスコマンドが、Ｂ０フィールドマッピングプロトコルに従って前記Ｂ０フィールドデータを取得し、ＷＡＳＳＲ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って前記水飽和データを取得し、前記マシン実行可能命令の実行が、前記磁気共鳴データを取得するように前記医療イメージングシステムを制御することを更に前記プロセッサにさせる、
    請求項１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
14. 前記限られた数のサンプル点が、２つ又は３つである、
    請求項１０に記載の方法。
15. 前記ボクセルの部分集合が、前記基準スキャンに従った前記Ｂ０フィールドデータの最小値を伴うボクセルを含む、
    請求項１０に記載の方法。
16. 受信された前記磁気共鳴データが、化学交換飽和移動（ＣＥＳＴ）スキャンの化学交換飽和移動データを更に含み、前記マシン実行可能命令の前記実行が、
    再構成された前記フィールドマップを使用して前記複数のボクセルのうちの前記各ボクセルに対する前記化学交換飽和移動データの前記局所絶対水飽和周波数を調節することと、
    調節された前記化学交換飽和移動データを使用してＣＥＳＴマップを再構成することと、
    をするように前記医療イメージングシステムを制御することを更に前記プロセッサにさせる、
    請求項１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
17. 前記マシン実行可能命令の実行が更に、ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルに従って、前記化学交換飽和移動データを取得するように前記医療イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせる、
    請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
18. 前記ＣＥＳＴ磁気共鳴イメージングプロトコルが、アミドプロトン移動加重磁気共鳴イメージングプロトコルである、
    請求項１７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

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