(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元構造体である被測定物内の対象組織をセンシングヘッドとして用い、前記被測定物の圧迫変化を非侵襲で捉える圧迫センサであって、
ＭＲＩ装置を用い、位置情報を含んだ磁気共鳴信号から前記対象組織における水の拡散異方性情報を取得する取得手段と、
前記拡散異方性情報を利用し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータの所定値に合致したものを、前記位置情報を含んだ圧迫変化情報として特定する特定手段と、
前記圧迫変化情報を、前記位置情報を用いて画像化する画像化手段と、
前記対象組織が画像化されている画像に、前記圧迫変化情報を前記位置情報を用いて重ねて表示する表示手段と、
前記位置情報を利用して決定した所定範囲における前記圧迫変化情報の拡散パラメータの値を合算し平均値を求めた後、その平均値を予め備えられている基準値と比較し、前記平均値が前記基準値から大きく外れるほど大きいとする圧迫変化度合いを導き出し、この圧迫変化度合いに基づいて、圧迫変化の大きさを自動で判別する自動判別手段と、
前記対象組織が画像化されている画像の前記所定範囲に、前記圧迫変化の大きさを重ねて表示する判別結果表示手段と、
を備えることを特徴とするＭＲＩを利用した圧迫センサ。
【請求項２】
前記圧迫変化情報として特定されなかった前記拡散異方性情報に含まれる前記位置情報を用い、前記対象組織が画像化されている画像中に、前記圧迫変化情報として特定されないで評価対象から除外された除外部位を表示する除外部位表示手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩを利用した圧迫センサ。
【請求項３】
前記拡散パラメータの所定値は、ＦＡ値に換算して０．１８〜０．４５である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩを利用した圧迫センサ。
【請求項４】
前記センシングヘッドは、脳内灰白質の尾状殻および／または被殻である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のＭＲＩを利用した圧迫センサ。
【請求項５】
３次元構造体である被測定物内の対象組織をセンシングヘッドとして用い、前記被測定物の圧迫変化を非侵襲で捉える圧迫センシング方法であって、
ＭＲＩ装置を用い、位置情報を含んだ磁気共鳴信号から前記対象組織における水の拡散異方性情報を取得する取得工程と、
前記拡散異方性情報を利用し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータの所定値に合致したものを、前記位置情報を含んだ圧迫変化情報として特定する特定工程と、
前記圧迫変化情報を、前記位置情報を用いて画像化する画像化工程と、
前記対象組織が画像化されている画像に、前記圧迫変化情報を前記位置情報を用いて重ねて表示する表示工程と、
前記位置情報を利用して決定した所定範囲における前記圧迫変化情報の拡散パラメータの値を合算し平均値を求めた後、その平均値を予め備えられている基準値と比較し、前記平均値が前記基準値から大きく外れるほど大きいとする圧迫変化度合いを導き出し、この圧迫変化度合いに基づいて、圧迫変化の大きさを自動で判別する自動判別工程と、
前記対象組織が画像化されている画像の前記所定範囲に、前記圧迫変化の大きさを重ねて表示する判別結果表示工程と、
を含むことを特徴とするＭＲＩを利用した圧迫センシング方法。
【請求項６】
前記圧迫変化情報として特定されなかった前記拡散異方性情報に含まれる前記位置情報を用い、前記対象組織が画像化されている画像中に、前記圧迫変化情報として特定されないで評価対象から除外された除外部位を表示する除外部位表示工程を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法。
【請求項７】
前記拡散パラメータの所定値は、ＦＡ値に換算して０．１８〜０．４５である、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法。
【請求項８】
前記センシングヘッドは、脳内灰白質の尾状殻および／または被殻である、
ことを特徴とする請求項５から請求項７の何れか１つに記載のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法。
【請求項９】
請求項５から請求項８の何れか１つに記載のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行する、
ことを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項１０】
請求項５から請求項８の何れか１つに記載のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行するためのコードセグメントを有する、
ことを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内の圧迫変化を評価する圧迫センサおよび圧迫センシング方法に関し、所定対象組織をセンシングヘッドとして用いて非侵襲な手段により圧迫変化を捉え、かつ、この圧迫変化を画像化して画像にすることにより、客観的な病態評価、病態診断を可能にするＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法、コンピュータシステム、コンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
頭蓋内に起こる多くの疾患、例えば、脳腫瘍、脳卒中、頭部外傷、水頭症、先天性奇形等では、疾患の影響でおこる脳への圧迫という物理現象が、症状に密接にかかわっている。頭蓋内にて何らかの異常が生じると、頭蓋骨で囲まれていて圧の逃げ場のない脳では、病変から圧迫されて機能障害が起こり、この機能障害に関わる症状等が出現することになるからである。圧迫の影響が甚大であれば、永久的な障害につながり、生命を失う事態に陥る虞もあるため、従来から頭蓋内における圧迫という物理現象を、どのようにすれば正確に評価することができるかについて、様々な検討が行われている。
【０００３】
頭蓋内の圧迫を評価する技術としてはこれまで、頭蓋内に圧センサを挿入するといった侵襲的な手段が用いられてきた。しかし、頭蓋内に圧センサを挿入するという評価手法では、挿入可能な頭蓋内の領域が限られるとともに、センシングされた圧から、その周囲の圧迫のみが推定できる（この値を、頭蓋内の総合圧として扱っていた）に過ぎないという問題があった。また、侵襲的な手段は、患者への配慮、ＱＯＬ（quality of life）向上等の観点から、可能な限り避けることが求められている。例えば、下記特許文献１に提案された非侵襲生体情報測定装置に係る発明等から明らかなように、非侵襲な評価、診断技術を提供することの重要性はいうまでもないところである。
【０００４】
一方、ＣＴ（computed tomography）、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）に代表される非侵襲な評価手段の発展は、近年著しい。これらの装置により出力される画像は高精度であり、頭蓋内の圧迫を評価する非侵襲な評価手段としても活用されることが期待される。しかし、これまでの研究の過程では、圧迫という物理現象を描出することが可能な画像検査法は開発されておらず、画像から読み取れる脳の偏位に基づいて頭蓋内の圧迫の度合いを推定することに留まっていた。そもそも、脳の全体量、硬さ等は年齢や既往疾患の有無等により様々であり、偏位の様子も定性的な指標となるものではないため、脳の偏位に基づいた頭蓋内の圧迫診断は正確性を欠くことが、かねてより指摘されている。
【０００５】
ここで、新しい撮像技術として、分子（原子）の拡散異方性という情報が得られる拡散テンソル画像（diffusion tensor imaging、以下「ＤＴＩ」という。）を撮像可能なＭＲＩ装置が登場している。ＤＴＩは、水分子が、自由空間では三次元的に等方向に拡散するが、生体内では様々な構造物によって拡散方向が制限されているため、拡散の大きさが方向に依存して三次元的に異なること（異方性拡散）を原理に、水分子の拡散と拡散方向（拡散異方性）を、水分子中のプロトンをＭＲＩ技術で検出して詳細に知り得ようとするものである。
【０００６】
ＭＲＩにて水分子の拡散異方性を測定するには、微小な動きを検出するための傾斜磁場であるＭＰＧ（motion probing gradient）の方向を変えた複数（６軸以上）の拡散強調画像ＤＷＩ（diffusion weighted imaging）をもとに、テンソル解析を行ってＭＰＧの方向に依存しない（測定系の座標系に依存しない）指標に変換し、そのうち拡散の異方性を表したものを抽出して測定する方法が知られている。
【０００７】
そして、ＤＴＩを用いれば、脳神経線維における細胞膜等の微細構造を反映できることが判明している。なお、脳を対象としていないものの、ＤＴＩを用いて末梢神経の位置や状態を評価する技術に関する発明が、例えば、下記特許文献２にて提案されている。また、最近の知見からは、頭蓋内の水分子の拡散が、脳神経線維における細胞膜等の微細構造の変化の影響を受けていることが分かってきている。水分子の拡散異方性を表す拡散パラメータの１つであるＦＡ（fractional anisotropy）値に基づいて、頭蓋内の様子を画像化することが可能であることも示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１１５５５号公報
【特許文献２】特表平８−５０００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
また、最近になり、脳腫瘍によって圧迫された脳神経線維ではＦＡ値が上昇していることが臨床上、確認されたほか、ＦＡ値の上昇と脳神経線維における圧迫の度合いとが正の相関を示していること、このような相関を顕著に示す頭蓋内の領域が灰白質の尾状核であること等も知見として挙げられている。
【００１０】
しかし、ＦＡ値の上昇と脳神経線維における圧迫の度合いとが正の相関を示しているという知見があるからといって、このような変化を頭蓋内の圧迫変化として客観的に反映し、画像化、可視化等を通じて評価する技術がない限り、圧迫変化に基づいて各種の疾患を診断することは不可能である。逆にいえば、上述のとおり、頭蓋内に起こる疾患では、頭蓋内における圧迫の度合いという物理現象が重要な診断手法となり得るために、圧迫変化を画像化、可視化することを通じて正確に病態を診断することが可能になれば、脳神経外科領域等における診断、治療効果の向上が著しく期待されるものとなる。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、頭蓋内の圧迫変化を非侵襲な手段により捉えることができ、捉えた圧迫変化情報を画像化することで、頭蓋内の病態評価を客観的に行うことが可能なＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法、コンピュータシステム、コンピュータ可読媒体を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センサは、３次元構造体である被測定物内の対象組織をセンシングヘッドとして用い、前記被測定物の圧迫変化を非侵襲で捉える圧迫センサであって、ＭＲＩ装置を用い、位置情報を含んだ磁気共鳴信号から前記対象組織における水の拡散異方性情報を取得する取得手段と、前記拡散異方性情報を利用し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータの所定値に合致したものを、前記位置情報を含んだ圧迫変化情報として特定する特定手段と、前記圧迫変化情報を、前記位置情報を用いて画像化する画像化手段と、前記対象組織が画像化されている画像に、前記圧迫変化情報を前記位置情報を用いて重ねて表示する表示手段と、前記位置情報を利用して決定した所定範囲における前記圧迫変化情報の拡散パラメータの値を合算し平均値を求めた後、その平均値を予め備えられている基準値と比較し、前記平均値が前記基準値から大きく外れるほど大きいとする圧迫変化度合いを導き出し、この圧迫変化度合いに基づいて、圧迫変化の大きさを自動で判別する自動判別手段と、前記対象組織が画像化されている画像の前記所定範囲に、前記圧迫変化の大きさを重ねて表示する判別結果表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センシング方法は、３次元構造体である被測定物内の対象組織をセンシングヘッドとして用い、前記被測定物の圧迫変化を非侵襲で捉える圧迫センシング方法であって、ＭＲＩ装置を用い、位置情報を含んだ磁気共鳴信号から前記対象組織における水の拡散異方性情報を取得する取得工程と、前記拡散異方性情報を利用し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータの所定値に合致したものを、前記位置情報を含んだ圧迫変化情報として特定する特定工程と、前記圧迫変化情報を、前記位置情報を用いて画像化する画像化工程と、前記対象組織が画像化されている画像に、前記圧迫変化情報を前記位置情報を用いて重ねて表示する表示工程と、前記位置情報を利用して決定した所定範囲における前記圧迫変化情報の拡散パラメータの値を合算し平均値を求めた後、その平均値を予め備えられている基準値と比較し、前記平均値が前記基準値から大きく外れるほど大きいとする圧迫変化度合いを導き出し、この圧迫変化度合いに基づいて、圧迫変化の大きさを自動で判別する自動判別工程と、前記対象組織が画像化されている画像の前記所定範囲に、前記圧迫変化の大きさを重ねて表示する判別結果表示工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法では、前記圧迫変化情報として特定されなかった前記拡散異方性情報に含まれる前記位置情報を用い、前記対象組織が画像化されている画像中に、前記圧迫変化情報として特定されないで評価対象から除外された除外部位を表示する除外部位表示手段又は除外部位表示工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
特に、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法では、上記拡散パラメータの所定値が、ＦＡ値に換算して０．１８〜０．４５であることが好ましく、上記センシングヘッドが、脳内灰白質の尾状殻および／または被殻であることがさらに好ましい。
【００１６】
このほか本発明は、上記ＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行することを特徴とするコンピュータシステムであり、上記ＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行するためのコードセグメントを有することを特徴とするコンピュータ可読媒体である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、３次元構造体である被測定物内の対象組織をセンシングヘッドとして用い、被測定物の圧迫変化を非侵襲で測定するＭＲＩを利用した圧迫センサである。特に、ＭＲＩ装置を用い、位置情報を含んだ拡散テンソル磁気共鳴信号から対象組織における水の拡散異方性情報を取得する取得手段と、拡散異方性情報を利用し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータの所定値に合致したものを、位置情報を含んだ圧迫変化情報として特定する特定手段と、圧迫変化情報を位置情報を用いて画像化する画像化手段と、対象組織が画像化されている画像に、圧迫変化情報を位置情報を用いて重ねて表示する表示手段とから構成されている。すなわち、本発明では、ＭＲＩ装置によって取得した対象組織における水の拡散異方性情報に基づいて、圧迫を受けていると判断される圧迫変化情報を特定して抽出し、この圧迫変化情報を対象組織が画像化されている画像に重ねて表示することができる。したがって、対象組織をセンシングヘッドとして用いることで、非侵襲な手段によって圧迫変化情報を画像として得られるため、画像化した圧迫変情報に基づいて、客観的な病態評価、病態診断に利用することができる。
【００１８】
また、本発明は、３次元構造体である被測定物内の対象組織をセンシングヘッドとして用い、被測定物の圧迫変化を非侵襲で捉えるＭＲＩを利用した圧迫センシング方法である。特に、ＭＲＩ装置を用い、位置情報を含んだ拡散テンソル磁気共鳴信号から対象組織における水の拡散異方性情報を取得する取得工程と、拡散異方性情報を利用し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータの所定値に合致したものを、位置情報を含んだ圧迫変化情報として特定する特定工程と、圧迫変化情報を位置情報を用いて画像化する画像化工程と、対象組織が画像化されている画像に、圧迫変化情報を位置情報を用いて重ねて表示する表示工程とを備えている。すなわち、本発明では、ＭＲＩ装置によって取得した対象組織における水の拡散異方性情報に基づいて、圧迫を受けていると判断される圧迫変化情報を特定して抽出し、この圧迫変化情報を対象組織が画像化されている画像に重ねて表示するセンシング方法を実行することができる。したがって、対象組織をセンシングヘッドとして用いることで、非侵襲な手段によって圧迫変化情報を画像として得られるため、画像化した圧迫変情報に基づいて、客観的な病態評価、病態診断に利用することができる。
【００１９】
本発明では、特に、上記位置情報利用して決定した所定範囲における圧迫変化情報の拡散パラメータの値を合算し平均値を求めた後、その平均値を予め備えられている基準値と比較し、平均値が基準値から大きく外れるほど大きいとする圧迫変化度合いを導き出し、この圧迫変化度合いに基づいて、圧迫変化の大きさを自動で判別する自動判別手段又は自動判別工程を備え、この圧迫変化の大きさを、対象組織が画像化されている画像の前記所定範囲に重ねて表示する判別結果表示手段又は判別結果表示工程を備えるので、自動判別手段又は自動判別工程によって被測定物の圧迫変化の度合いを知ることができ、画像化した圧迫変情報に基づいた病態評価、病態診断を、より客観性の増すものとすることができる。圧迫変化情報として特定されなかった拡散異方性情報に含まれる位置情報を用い、対象組織が画像化されている画像中に、圧迫変化情報として特定されないで評価対象から除外された除外部位を表示する除外部位表示手段又は除外部位表示工程を備えることによっても、画像化した圧迫変情報に基づいた病態評価、病態診断を、より客観性の増すものとすることができる。
【００２０】
また、上記拡散パラメータの所定値は、ＦＡ値に換算して０．１８〜０．４５であるので、圧迫変化とその病態との関係を明確に示す好ましい所定値のみを圧迫変化情報として特定できるため、画像化した圧迫変情報の精度を高めることができる。さらに、センシングヘッドは、脳内灰白質の尾状殻および／または被殻であるので、圧迫変化評価に好ましい頭蓋内領域の圧迫変化情報を得ることができ、画像化した圧迫変情報の精度をますます高めることができる。
【００２１】
このほか、本発明は、上記ＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行するコンピュータシステムとして構築することができる。さらに、ＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行するためのコードセグメントと有するコンピュータ可読媒体とすることで、様々なＭＲＩ装置に適用可能にすることができ、汎用性が増すものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＭＲＩを利用した圧迫センサの構成を、構成部品の観点から説明する模式図である。
【図２】本発明のＭＲＩを利用した圧迫センサの構成を、機能面から説明する模式図である。
【図３】本発明のＭＲＩを利用した圧迫センサにおいて、所定範囲における圧迫変化情報の拡散パラメータの値を合算し平均値を求めた後、その平均値の大小によって圧迫変化の度合いを自動判別するのに必要な作業手順を説明するブロック図である。
【図４】本発明のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法による圧迫変化情報を位置情報を用いて画像化する作業手順を説明するブロック図である。
【図５】図４にて説明する作業手順のうち、算出工程からカラー表示工程の一部にかけての手順をさらに説明するブロック図である。
【図６】本発明のＭＲＩを利用した圧迫センサにより得られる画像の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳述する。
【００２４】
本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センサＡは、図１に示すように、被測定物に磁場を与え、被測定物から得られる磁気共鳴信号を受信するＭＲＩ装置１と、このＭＲＩ装置１から出力される磁気共鳴信号を受信し、演算処理し、さらに画像として表示する演算処理装置２とから構成されている。そして、ＭＲＩ装置１と、演算処理装置２とを作動させることにより、３次元構造体としての例えば脳の、対象組織、例えば、尾状殻および被殻をセンシングヘッドとして用い、脳内の圧迫変化を非侵襲で捉えることができるものである。
【００２５】
ＭＲＩ装置１は、静磁場を発生させる静磁場コイル部１１と、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル部１２と、高周波を送信させる送信コイル部１３と、人体を横たえて頭蓋内の脳を所定の位置に固定するとともに、この脳に傾斜磁場の影響が及ぶようにするための撮像空間１４と、傾斜磁場の影響を受けることにより、脳、特に尾状殻および被殻から出力される磁気共鳴信号を取得する受信コイル部１５と、が設けられて構成されている。また、ＭＲＩ装置１には、従来のＭＲＩ画像を取得するためのＴ１、Ｔ２強調画像を得るために必要な撮像手段のほか、図２に示すように、拡散テンソル画像（ＤＴＩ）を得るための前段階である拡散強調信号を取得する取得手段１０が備えられている。
【００２６】
拡散強調信号の取得手段１０は、適宜の撮像条件により、送信コイル部１３が高周波を発生させ、傾斜磁場コイル部１２から傾斜磁場（ＭＰＧ）を、方向を変えて複数軸、例えば、６軸以上にて出力する手段である。そうすると、傾斜磁場の影響を受け、尾状殻および被殻における水の拡散異方性情報が、拡散強調信号として受信コイル部１５にて捉えられ、この拡散強調信号が演算処理装置２に送信されるようになる。
【００２７】
なお、本実施形態では、脳内の尾状核、被殻のみならず、頭蓋内の脳全体の拡散強調信号が取得されるものであるが、少なくとも脳内の尾状核又は被殻の一方の拡散強調信号を取得することができれば、本発明を実施することが可能である。
【００２８】
演算処理装置２は、図１に示すように、ＭＲＩ装置１により得られた拡散強調信号に対し、各種の演算処理を行うことにより、脳内の尾状核又は被殻の圧迫変化を、変化度合いに対応させて形態画像に重ねて出力するものである。
【００２９】
演算処理装置２に備わる各種の演算処理の構成は、図２に示すように、ＭＲＩ装置１により得られた拡散強調信号に対し、その画素毎にテンソル解析を行ってＭＰＧの方向に依存しない指標（テンソル楕円体）に変換し、そのうち水の拡散の異方性を表したものを抽出するとともに、拡散強調信号の発信元の位置情報を付随させて拡散テンソル情報（ＤＴＩｄａｔａ）とするＤＴＩｄａｔａ取得手段２１と、ＤＴＩｄａｔａをテンソル固有ベクトルで表すとともに、位置情報を付随させたまま、固有値λ１，λ２，λ３（λ１＞λ２＞λ３）を算出し、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータとしての、例えば、下記［式１］により計算されるＦＡ値で表されるＦＡデータにて表す算出手段２２と、位置情報毎のＦＡデータから、ＦＡ値が０．１８〜０．４５、好ましくは、０．２０〜０．４０であるものを、位置情報を付随させたまま圧迫変化データとして特定、抽出する特定手段２３と、圧迫変化データを、ＦＡ値の高低に対応させたカラー表示に変換するカラー変換手段２４と、からなる。そして、ＦＡ値の高低に対応させたカラー表示を、圧迫変化データに含まれる位置情報を利用して脳内の尾状核又は被殻が画像化されている画像に重ねて表示する表示手段２５によって、演算処理装置２に内蔵又は外付けされているディスプレーに表示される。
【００３０】
なお、拡散パラメータとしてのＦＡ値の所定値を、０．１８〜０．４５、好ましくは、０．２０〜０．４０の範囲としたのは、発明者らが、この範囲において病態と相関して圧迫を受けていると有意に判断されることを、研究過程で見出したことから定めたものである。
【００３１】
【数１】
0005621170.tif 000002
【００３２】
また、演算処理装置２は、図示を省略したが、ＤＴＩｄａｔａ取得手段２１によって取得したＤＴＩｄａｔａを利用し、頭蓋内の脳全体のＤＴＩを得るＤＴＩ取得手段を備えている。そして、本実施形態において、ＦＡ値の高低に対応させたカラー表示は、位置情報を利用して尾状核又は被殻が画像化されているＤＴＩに重ねられ、演算処理装置２に内蔵又は外付けされているディスプレーに表示される。ただし、本発明は、ＦＡ値の高低に対応させたカラー表示を、尾状核又は被殻が画像化されている従来のＭＲＩ画像に重ねて表示することでも実施可能である。
【００３３】
さらに、演算処理装置２は、ＤＴＩｄａｔａに付随している位置情報利用し、脳内の所定範囲、例えば、尾状核・被殻が含まれる範囲における圧迫変化データを合算した後、その合算値の大小によって脳内の圧迫変化の度合いを判別する自動判別手段３を備えている。
【００３４】
自動判別手段３の構成は、図３に示すように、脳全体のＭＲＩ画像中から脳梁膨大部・膝部の構造を指標としてスライス面を選択し、その中の脳梁膨大部・膝部・内包・脳室を基準として尾状核・被殻周囲を選択する選択手段３１と、選択した尾状核・被殻周囲において、特定手段２３によって特定された圧迫変化データとして表される部分を抽出する抽出手段３２と、抽出された圧迫変化データにおけるＦＡ値を合算し、平均値を求めて、この平均値と予め備えられた基準値との比較を行って、基準値から大きく外れるほど圧迫度合いが大きいとする圧迫変化度合いを導き出す比較手段３３と、圧迫変化度合いに基づいて大、中、小等と判定する判定手段３４と、からなる。上記基準値とは、健常人５０例を対象として、前記自動判別手段３を用いて取得した圧迫変化データにおけるＦＡ値を合算したものをデータベースとして作成し、そのデータをもとに統計学的に平均化した値である。
【００３５】
なお、比較手段３３において、平均値と基準値との比較から導き出す圧迫変化度合いは、圧迫度合いが客観的に表されるものであれば、基準値から大きく外れるほど圧迫度合いが大きいとする指標のほか、加重平均値等の適宜の指標を利用することができる。また、判定手段３４においても、圧迫度合いを大、中、小と判定するほか、５段階評価、定量的に表す評価方法等、種々の判定方法を利用することができる。
【００３６】
次に、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行するための操作手順を例示して説明する。
【００３７】
本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センンシング方法は、例えば、ＭＲＩを利用した圧迫センサＡに備えられる。そして、本方法を実行することで、ＭＲＩを利用した圧迫センサＡが機能する。具体的には、ＭＲＩ装置の撮像空間に、人体を横たえて被測定物としての脳を、所定の位置に固定し、図４に示すような手順により圧迫センシングを始める（図１、図２も参照）。
【００３８】
まず、ＭＲＩ装置１の送信コイル部１３が高周波を発生させ、傾斜磁場コイル部１２から傾斜磁場（ＭＰＧ）を出力させ、人体の脳、特に、尾状殻および被殻における水の拡散異方性情報を、拡散強調信号として受信コイル部１５にて取得し、続いて、演算処理装置２にて、この拡散強調信号をＤＴＩｄａｔａとして取得する（取得工程Ｓ１）。
【００３９】
さらに、演算処理装置２にて各種の演算を開始する。各種の演算は、まず、ＭＲＩ装置１を通じて得られたＤＴＩｄａｔａからテンソルおよびその固有ベクトルを取得する（以上、取得工程Ｓ１）とともに、ＤＴＩｄａｔａの発信元の位置情報を付随させて、ＦＡ値で表されるＦＡデータとして表す（算出工程Ｓ２）。次に、得られた位置情報毎のＦＡデータから、ＦＡ値が０．１８〜０．４５、好ましくは、０．２０〜０．４０となるものを、位置情報を含んだ圧迫変化データとして特定、抽出する（特定工程Ｓ３）。得られた圧迫変化データは、ＦＡ値の高低に対応させたカラー表示に変換され（カラー変換工程Ｓ４）、続いて、圧迫変化データに含まれる位置情報を利用して尾状核又は被殻が画像化されているＭＲＩ画像に重ねて、演算処理装置２に内蔵又は外付けされているディスプレーに表示される（表示工程Ｓ５）。
【００４０】
特に、本実施形態においては、図５に示すように、得られた圧迫変化データを、ＦＡ値の高低に対応させたカラー表示に変換するにあたり、ＦＡ値が０．１８以上〜０．２５未満であるものをイエロー、ＦＡ値が０．２５以上〜０．４５未満であるものをレッドで表示するものとしている。さらに、各色は、ＦＡ値の高低に合わせて、連続的に明度を上昇させて表示することができる。
【００４１】
また、圧迫の度合いを自動判定するときは、図２に示すように、演算処理装置２における自動判別手段３を作動させる。具体的には、図３に示すように、脳全体のＭＲＩ画像中から脳梁膨大部・膝部の構造を指標として水平方向のスライス面を選択し、その中の脳梁膨大部・膝部・内包・脳室を基準として尾状核・被殻周囲を選択する（選択工程Ｓ６）。次に、選択した尾状核・被殻周囲において、特定手段２３によって特定された圧迫変化データとして表される部分を抽出する（抽出工程Ｓ７）。抽出された圧迫変化データにおけるＦＡ値の合算を行って平均値を取得し、得られた平均値を予め備えられた基準値との比較し、基準値から大きく外れるほど大きいとする圧迫度合いを導き出し（比較工程Ｓ８）、導き出した圧迫度合いを大、中、小等と判定し（判定工程Ｓ９）、その判定結果を、判定結果表示工程Ｓ１０により、演算処理装置２に内蔵又は外付けされているディスプレーに表示する。判定結果表示工程Ｓ１０では、表示工程Ｓ５と同様な仕組みにより、判定結果を、演算処理装置２に内蔵又は外付けされているディスプレーに表示すればよい。
【００４２】
ここで、ＤＴＩｄａｔａから算出する値の指標となる拡散パラメータ、すなわち、圧迫を受けていると判断される拡散パラメータに関し、上記実施形態ではＦＡ値を例示して説明したが、ＦＡ値以外のものを採用してもよい。拡散パラメータとしては例えば、ＲＡ（Relative Anisotropy）、ＶＲ（Volume Ratio)等を採用することができる。ただし、ＤＴＩｄａｔａから特定、抽出する拡散パラメータの所定値は、ＦＡ値に換算したとき０．１８〜０．４５に相当する値であることが、圧迫変化評価のために望ましいものとなる。
【００４３】
また、図４に示すように、本実施形態のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法では、特定工程Ｓ３において、ＦＡデータのうちＦＡ値が０．１８〜０．４５、又は、０．２０〜０．４０の範囲に該当せず、圧迫変化データとして特定、抽出されずに評価対象から除外したものを、除外部位であることを画像にてカラーで示す工程（除外部位カラー表示工程Ｓ１１）を含むことが好ましい。例えば、ＦＡ値が０．１８未満であるものをグレーで、ＦＡ値が０．４５以上のものをホワイトで表示するものとすればよい。そして、除外部位カラー表示工程Ｓ１１によってカラーで示されるようになった除外部位は、表示工程Ｓ５により、圧迫変化データとともに、尾状核又は被殻が画像化されているＤＴＩ画像に重ねられ、演算処理装置２に内蔵又は外付けされているディスプレーに表示される。また、除外部位カラー表示工程Ｓ１１を実行する除外部位カラー表示手段を、演算処理装置２に備えさせて圧迫センサを構成することが好ましいものとなる。除外部位カラー表示工程又は除外部位カラー表示手段は、病態のより正確な客観評価に資することができる。
【００４４】
また、本実施形態のＭＲＩを利用した圧迫センシング方法では、脳内のごく一部の領域で正常状態（圧迫を受けていない状態）であっても、ＦＡ値が０．１８〜０．４５又は０．２０〜０．４０の範囲に該当する領域の情報や、ＦＡ値の低下という現象から、偶発的にＦＡ値が０．１８〜０．４５、又は、０．２０〜０．４０の範囲に該当してしまったという情報、すなわち、本来的には特定工程Ｓ３によって特定されてはならないにもかかわらず、特定されてしまう情報を、圧迫変化データから除く工程を含むことが、さらに好ましい。また、このような工程を実行するための手段を、演算処理装置に備えさせることもできる。
【００４５】
このほか、本発明は、上述のように、ＭＲＩを利用した圧迫センシング方法を実行するコンピュータシステムを含み、また、これらの方法を実行するためのコンピュータ可読媒体を含むものであり、これコンピュータシステム又はコンピュータ可読媒体は、従来のＭＲＩ装置と演算処理装置とで構成されたものに、後付けで適用することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法を実施し、慢性硬膜下血腫を抱える患者１６症例を対象に、客観的な病態評価が行えるかどうかを検証した検証結果について説明する。
【００４７】
１）対象症例と実施方法
本発明の実施例の対象症例としたのは、慢性硬膜下血腫にて片側の脳に圧迫を受けている１６症例である。この１６症例の全例について血腫を除去して圧迫を解除する手術を行った。手術前と手術後にそれぞれ、本発明に係るＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法を実施し、圧迫可視化画像を作成した。また、圧迫程度の自動評価を行った（本発明法）。
【００４８】
２）拡散テンソル画像撮影条件
本実施例で採用した拡散テンソル画像撮影条件は、下記［表１］のとおりである。
【００４９】
【表１】
0005621170.tif 000003
【００５０】
３）圧迫可視化画像の作成方法と評価方法
上記２）にて得られた拡散テンソル画像の全脳の拡散異方性データより、ＦＡ値０．２０〜０．４０の範囲内に含まれるデータを抽出した。その値を０．２０−０．２５がイエロー、０．２５−０．４０がレッドで、ＦＡ値の高低に応じて明度を連続的に変化させてカラー表示した。また、選択範囲に含まれない０．２０未満はグレー、０．４０以上はホワイトにて表記した。カラー表示画像を全脳の形態画像に融合させて、図６にて一例の、手術前と手術後の画像を示すように、圧迫可視化画像を作成した。
評価は脳神経外科専門医２名が視覚的に行い、圧迫可視化画像が症例の圧迫変化を描出しており、病態評価が行われているかを確認して合議の結果で判定した。
【００５１】
４）圧の自動判定
また、上記２）にて得られた拡散テンソル画像の拡散異方性データより、生体内の主構造物である脳梁膨大部・脳梁膝部の位置を特定し、尾状核・被殻を含むスライス画像を選定した。さらに、そのスライス内での脳梁膨大部・脳梁膝部・内包・脳室の位置より、尾状核・被殻周囲の部位を抽出した。その抽出部位内のＦＡ値０．２０〜０．４０の範囲内に含まれるデータをさらに抽出し、合算し平均値を求めた。基準値に対し、平均値がどの程度遊離しているかによって圧を判定し、圧迫変化の程度を自動判定した。０〜０．０５を圧迫なし、０，０５〜０．１０が圧迫「小」、０．１０〜０．１５を圧迫「中」、０．１５以上を圧迫「大」と判定した。
なお、この判定結果を検証するための正確性の評価では、手術中に頭蓋骨に穴をあけて測定した頭蓋内圧との相関を解析している。実際の頭蓋内圧では、１０ｃｍＨ2０以下となった症例の圧迫を「小」、１０〜２０ｃｍＨ2０を「中」、２０ｃｍＨ2０以上を「大」として整合性を検討した。さらに、統計学的な解析のために、求めた平均値と実際の頭蓋内圧との相関を解析した。
【００５２】
５）対照データ（コントロールデータ）
対照データ１として、手術中に頭蓋骨に穴をあけて測定した頭蓋内圧を利用した（従来侵襲法）。また、対照データ２として、術前にＤＴＩを撮影した際に行ったＭＲＩ画像より得られる画像上の形態の歪みの度合いを、正中部から脳室中隔までの距離として算定した（従来非侵襲法）。なお、対照データは、本発明法が対象とした症例と同一症例から得られたものである。
【００５３】
６）検証結果
６−１）本発明の有効性、正確性等の評価方法
本発明法で得られた圧迫可視化画像に基づいて、圧迫変化の客観的評価が行えるかどうか検証した（有効性評価）。また、従来侵襲法にて得られた頭蓋内圧との比較を行い、術中に測定した圧と、本発明法により自動判定した圧とが、どの程度相関しているかを検証した（正確性評価）。さらに、従来非侵襲法により得られた画像に形態の歪みからの圧の推定評価と、従来侵襲法にて得られた頭蓋内圧との比較を行い、従来非侵襲法により得られた画像から圧の客観的評価が行えるかどうか検証した（従来非侵襲法の有効性評価）。
【００５４】
６−２）結果
ｉ）圧迫可視化画像の評価（有効性評価）
手術前における評価では、本発明法で得られた圧迫可視化画像から組織圧迫を受けていることを１６症例中の１５例で確実に確認することができた。また、圧迫の重症度が増すにつれて、画像上での圧迫描出所見が悪化していくことを確認することができた。術後における評価では、全例で圧迫が解除されて、画像での圧迫所見がなくなり、正常化していることが確認できた。圧迫の程度との相関が極めて高いことが確認された。また、視覚にて容易に、客観的に評価できることが確認された。
【００５５】
ｉｉ）従来侵襲法と本発明法による自動判定との圧の相関評価（正確性評価）
１６例中１３例は自動判定した圧迫度合いと、侵襲的な方法にて調べた頭蓋内圧から推定した圧迫度合いは相関した。残りの３例は１段階ずれた結果となった。２段階以上のずれを示した例は存在しなかった。
自動判定した圧と術中に侵襲的に測定した圧とは統計学的に相関を示した（Ｒ2＝０．４１）。
【００５６】
ｉｉｉ）従来非侵襲法の画像による圧の客観的評価（従来非侵襲法の有効性評価）
これ対し、従来非侵襲法より得られた画像上での歪みの距離から評価した圧は、術中測定した圧とは相関を示さなかった（Ｒ2＝０．１２）。
【００５７】
６−３）結論
ｉ）従来侵襲法に比べ、非侵襲的に圧迫変化を評価することが可能である。
本発明法は非侵襲的な方法であるが、上記６−２）の結果から、従来侵襲法で得られていた情報と高い相関を示したデータを得ることが可能であることが確認された。したがって、本発明法は、侵襲的な評価法が適応となりにくい小児・高齢者・重症者の症例等に適応できるなど、圧迫変化評価に基づく病態診断の適応拡大を期待することができる。
【００５８】
ｉｉ）従来非侵襲法に比べ、圧迫変化を正確に評価することが可能である。
上記６−２）の結果から、本発明法は従来非侵襲法よりも正確に頭蓋内の圧を評価できることが確認された。
【００５９】
ｉｉｉ）非侵襲、簡便、客観的な圧迫変化評価が可能である。
上記６−２）の結果から、本発明法では、圧迫所見を非侵襲な手段で、かつ、画像表示することで評価可能なことが確認された。また、自動で圧迫度合いを判定可能なことも確認された。本発明法は、従来法（従来非侵襲法、従来侵襲法）よりも簡便で客観的な評価を実現可能であることが理解される。
【００６０】
したがって、本発明は、従来法よりも非侵襲的に正確な圧評価が可能である。また、この方法は簡便で客観的な評価を可能としており、今後、この画期的な方法を利用することで多くの疾患における診断・治療を改善することが期待される。特に、圧の正確な評価が得られないために、負わざるを得なくなった永久的な障害や、重度の圧迫より失ってきた多くの命を救うことが期待される。
【００６１】
ここで、上記実施例では、慢性硬膜下血腫症に係る圧迫変化評価の例を説明したが、病態としては、上記例示のほか、成人水頭症、脳腫瘍、重症頭部外傷患者の急性期、小児先天性奇形に係る評価に特に有効であるものと判断することができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、３次元構造物として、人体、特に脳を例示して説明したが、これに限られることなく、例えば、生体内の閉鎖空間というべき、筋組織、骨格筋等のＭＲＩを利用した圧迫センサおよび圧迫センシング方法としても適用することができる。また、閉鎖空間を有するものであれば、人体の他でも適用の可能性がある。また、センシングヘッドとして用いる対象組織に、脳内灰白質中の尾状核、被殻を例示して説明したが、例えば、骨格筋であれば、筋線維等をセンシングヘッドとして用いれば、骨格筋等における圧迫評価が可能であると期待される。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ・・・圧迫センサ
１・・・ＭＲＩ装置
１０・・取得手段
１１・・静磁場コイル部
１２・・傾斜磁場コイル部
１３・・送信コイル部
１４・・撮像空間
１５・・受信コイル部
２・・・演算処理装置
２１・・ＤＴＩｄａｔａ取得手段
２２・・拡散パラメータ算出手段
２３・・特定手段
２４・・カラー変換手段
２５・・表示手段
３・・・自動判定手段
３１・・選択手段
３２・・抽出手段
３３・・比較手段
３４・・判定手段
Ｓ１・・取得工程
Ｓ２・・算出工程
Ｓ３・・特定工程
Ｓ４・・カラー変換工程
Ｓ５・・表示工程
Ｓ６・・選択工程
Ｓ７・・抽出工程
Ｓ８・・比較工程
Ｓ９・・判定工程
Ｓ１０・判定結果表示工程
Ｓ１１・除外部位カラー表示工程
【図２】
0005621170.tif 000004
【図３】
0005621170.tif 000005
【図４】
0005621170.tif 000006
【図５】
0005621170.tif 000007
【図１】
0005621170.tif 000008
【図６】
0005621170.tif 000009