【手続補正書】
【提出日】平成27年6月5日(2015.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療装置であって：
磁気共鳴データを獲得するための磁気共鳴撮像システムと、
当該医療装置を制御するためのプロセッサと、
前記プロセッサによる実行のための機械読み取り可能な命令を含むメモリと
を具備し、
前記命令の実行は、前記プロセッサに、
ベースライン磁気共鳴データを獲得させ；
前記ベースライン磁気共鳴データを使用して第１の画像を再構成させ；
アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得させ、前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、前記ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされ；
前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび前記第１の画像を使用して、第２の画像を再構成させ、前記第２の画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成され；かつ
前記第２の画像を使用して、温度マップを算出させる、
医療装置。
【請求項２】
被験者の対象となるボリュームを治療するための温度治療システムをさらに具備し、
前記命令の実行はさらに、前記プロセッサに、前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データの獲得中に、前記対象となるボリュームを治療させる、請求項１記載の医療装置。
【請求項３】
前記命令の実行はさらに、前記プロセッサに、前記対象となるボリュームの位置に応じて前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データの獲得のためのｋ−空間内における複数のサンプリング・ポイントを選択させる、請求項２記載の医療装置。
【請求項４】
前記命令の実行はさらに、前記プロセッサに繰り返し：
前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得させ；
前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび前記第１の画像を使用して、前記第２の画像を再構成させ；
前記第２の画像を使用して、前記温度マップを算出させ；
前記温度マップに従って、温度治療システムコマンドを生成させ；かつ
前記温度治療システムコマンドを前記温度治療システムに対して送信させる；
請求項２または請求項３記載の医療装置。
【請求項５】
前記温度治療システムは、高密度焦点式超音波システム、高周波生体組織治療システム、マイクロ波照射装置、冷凍アブレータまたはレーザの中のいずれか一つである、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項６】
前記第２の画像の再構成中の制約において、前記対象となるボリュームの位置が使用される、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項７】
前記第１の画像は位相画像であり、前記第２の画像は位相画像であり、前記温度マップは、前記第１の画像のボクセルと前記第２の画像のボクセルとの間における位相シフトを決定することにより、算出される、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項８】
プロトン密度、水プロトンのＴ１緩和時間、水プロトンのＴ２緩和時間、水プロトンのＴ２スター緩和時間、及び拡散定数の変化の中のいずれか一つにおける変化を計算することにより、前記第１の画像と前記第２の画像とを使用して前記温度マップが構築される、請求項１乃至請求項７の中のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項９】
前記画像比率制約的な再構成アルゴリズムは制約を有し、前記制約は、振幅画像、位相画像、複素数値画像、およびこれらを組み合わせの中のいずれか一つの上において計算される、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項１０】
前記ベースライン磁気共鳴データおよび前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、パラレルイメージング技法を使用して獲得され、および／または再構成される、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項１１】
前記ベースライン磁気共鳴データおよび前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、２次元または３次元の傾斜エコー・パルス系列を使用して獲得される、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項１２】
前記ベースライン磁気共鳴データおよび前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、２次元または３次元の傾斜エコーＥＰＩパルス系列を使用して獲得され、
前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび前記ベースライン磁気共鳴データの獲得のためのｋ−空間内における複数のサンプリング・ポイントは、前記第１の画像と前記第２の画像とが同様のエコー時間を使用して獲得されるように選ばれる、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項１３】
前記ベースライン磁気共鳴データおよび前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、２次元または３次元のスピン・エコー・パルス系列またはターボ・スピン・エコー・パルス系列を使用して獲得される、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された医療装置。
【請求項１４】
医療装置の作動方法であって、前記医療装置は、磁気共鳴データを獲得するための磁気共鳴撮像システムを具備し、当該方法は：
ベースライン磁気共鳴データを獲得するステップ；
前記ベースライン磁気共鳴データを使用して第１の画像を再構成するステップ；
アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するステップであって、前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、前記ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされる、ステップ；
前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび前記第１の画像を使用して、第２の画像を再構成するステップであって、前記第２の画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成される、ステップ；および、
前記第２の画像を使用して、温度マップを算出するステップ；
を具備する、方法。
【請求項１５】
医療装置のプロセッサによる実行のための機械実行可能な命令を具備するコンピュータ・プログラムであって、前記医療装置は、磁気共鳴データを獲得するための磁気共鳴撮像システムを具備し、前記命令の実行は、前記プロセッサに：
ベースライン磁気共鳴データを獲得させ；
前記ベースライン磁気共鳴データを使用して第１の画像を再構成させ；
アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得させ、前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、前記ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされ；
前記アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび前記第１の画像を使用して、第２の画像を再構成させ、前記第２の画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成され；かつ
前記第２の画像を使用して、温度マップを算出させる；
コンピュータ・プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】画像比率制約的な再構成を伴う加速されたＭＲ温度測定マッピング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴温度測定法と関係し、より具体的には、以前に獲得された磁気共鳴データを使用してアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを再構成することによって温度マッピングを速める手段と関係している。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気共鳴温度測定は、治療のために生体組織を加熱したり冷却したりする手段と結合されてきた。生体組織に対する加熱や冷却の効果を測定することは、治療の方向性を導くことを可能にし、さらには、治療対象の上での治療効果を評価する手段を実現可能にする。
【０００３】
高密度焦点式超音波（HIFU:  High  Intensity  Focused  Ultrasound）療法においては、熱による照射対象の壊死が充分であることを保証する一方で、周辺の健康な生体組織に対する過剰な過熱とダメージを回避するために、（例えば、ＭＲＩを使用するなどして）高い信頼性を有するリアルタイムな温度モニタリングが必要となる。時間的および空間的に充分な解像度を達成するために、好適には高い空間解像度を伴った高速な撮像が必要とされ、同時に、高い信頼性を有する温度測定結果の再構成のために、充分なＳＮＲを維持する必要が有る。
【０００４】
以下の先行技術文献、Wlodarczyk他著、「Three-Dimensional  Monitoring  of  Small  Temperature  Changes  for  Therapeutic  Hyperthermia  Using  MRI」、Journal  of  Magnetic  Resonance  Imaging、第８巻、１６５ページ〜１７４ページにおいては、パルス状拡散傾斜スピン・エコー・パルス系列を使用して、磁気共鳴温度を速めるために、鍵穴技法が使用される。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、本明細書に添付した特許請求の範囲における独立請求項が規定するところに従い、医療装置、当該医療装置の動作方法および当該医療装置を制御するコンピュータ・プログラム製品を提供する。本発明に係る複数の実施例は、従属請求項において与えられる。
【０００６】
ＭＲＩ（磁気共鳴画像法）は、その他の温熱療法と併せて、ＨＩＦＵの動作をプランニングし誘導するために、しばしば使用される。ＭＲ（磁気共鳴）は、幾つかのパラメータが温度に依存するため、高品質の温度画像を生成することができると言う点において、他の画像診断方法よりも優位性がある。最も一般的に採用されているアプローチは、水のプロトン共鳴周波数（ＰＲＦ）シフトを使用するものであり、これは温度に対して線形の依存関係にある。温度測定のためのその他の代替的な手法は、プロトン密度またはＴ１、Ｔ２またはＴ２スターの緩和時間の温度依存関係に依拠している。しかしながら、温度依存性の程度は小さく、生体組織に依存するものであり、この事は、ＰＲＦ温度測定法が今までで最も良く使用されてきた主たる理由である。他の温度測定技法は振幅画像に依拠しているけれども、ＰＲＦ温度測定法は、位相画像の測定に依拠している。
【０００７】
最近になってリリースされた子宮筋腫の焼灼のためのフィリップス社製「Ｓｏｎａｌｌｅｖｅ  ＭＲ−ＨＩＦＵ（磁気共鳴型高密度焦点式超音波：Magnetic  Resonance  -High  Intensity  Focused  Ultrasound）」製品においては、傾斜エコー・マルチショットＥＰＩパルス系列が使用され、この場合、ＴＥ＝２０ｍｓであり、６スライス分の動的撮像時間が約３秒（冠状の照射対象領域について３スライス分、ビーム伝搬経路の矢状方向のモニタリングのために１スライス分、皮膚や結腸のような敏感な生体組織の近傍に位置する２つの冠状スライス）であり、１枚の冠状スライスは、２．５×２．５×７ｍｍ３の空間解像度を有している。上述した機能仕様は受け入れ可能なものではあるが、理想的には、より高い空間解像度を有するより大きな空間カバレージを達成することが好適であり、最適なものとしては等方性の３次元画像が考えられる。しかし、安全な焼灼手順を保証するために、ＳＮＲ（信号対雑音比）に関して妥協すること無しに、時間解像度を好適には数秒のオーダーに維持すべきであり、その理由は、これが温度測定の正確性と直接的に比例するからである。従って、より高速な位相撮像を実現する必要性が存在する。本発明に係る実施例は、従来よりも高速な位相撮像に加えて、その他の技術的優位性を提供することが可能である。
【０００８】
ＭＲ−ＨＩＦＵにおいては、（トランスデューサから照射対象までの）音響学的ビーム伝搬経路は、途中に障害物となるものが無いようにすることが好適である。この事は、施術者が超音波で切除しようと望む領域内に従来型のコイル部材が配置されるべきではないことを意味している。この事は、患者の体の前面に位置するコイルの設計を著しく制限する。何故なら、数多くの子宮筋腫治療用プラットフォームにおいては、患者はうつ伏せに横たわっており、超音波は患者の腹壁を介して体内に入射するからである。従って、ＭＲ−ＨＩＦＵに関する位相配列型（フェーズドアレイ）コイルは、部分的に並列な撮像に関して限られた能力しか発揮できず、高い加速係数は、画像の品質を低下させる。
【０００９】
現在用いられている典型的な手法である準リアルタイムＭＲモニタリング方法における限られたカバレージは、以下のような幾つかの欠点を有している。（i）温度情報は、限られたボリュームの上でのみ利用可能である。（ii）加熱焦点の大きさと形状は、部分的にしか視認することが出来ず、その結果、熱的な照射線量についての情報が不完全となり、照射対象に対してダメージを与えるのみならず、健康な生体組織に対してもダメージを与えてしまう可能性がある。（iii）動きは、温度モニタリング画像内において位相誤差と振幅誤差を容易に誘発する。破損していない真の３次元情報を使用することが出来れば、それらの誤差は、動き補正ソフトウェアを使用してより簡単に補正することができるだろう。
【００１０】
撮像時間は、従来型の手法における技術的制限である。本発明において、高められたスピードは、安全性とモニタリング能力とを改善する。例えば、動きの多い照射対象を扱うような将来の応用用途に関して、改善されたスピードは極めて重要となる可能性がある。
【００１１】
本発明に係る幾つかの実施例においては、画像品質の顕著な低下を引き起こすこと無しに、高い加速係数を実現し、その結果、上述した従来型の手法が持つ技術的欠点に直接対処することが可能な方法が提案される。これら複数の方法に共通する特徴は、これらの方法の全てが以下の点に依拠していることである。即ち、続けて獲得される複数のモニタリング画像同士の間に殆ど相対的な変化が無く、動的振る舞いの各々においてｋ−空間の一部だけを獲得するという点である。つまり、データ又はデータの一部の中には、以前の動的フレームから引き継ぐことが可能な多くの冗長性が存在すると言うことである。
【００１２】
温度マッピングに関する複数の画像は、非常に良く似た振幅を持っている。実際、動きが全く無いならば、全ての時間フレームの振幅は、緩和時間の変化に起因して信号強度が変化する加熱された領域を除いて、同一となるはずである。当該加熱された領域は、緩和時間内における温度に関連した変化が信号の強度に影響を与えるのに充分な程度に温度が変化した領域であると看做すことが可能である。幾つかの場合において、温度の変化は、超音波が照射される焦点位置の変化によって引き起こされる可能性がある（すなわち、この場合、温度は摂氏２０℃以上も増加し得る）。しかしながら、加熱されている領域は、必ずしも直接的に加熱されている領域だけに限定される訳ではなく、それ以外の領域を指して言う場合もあり得る。例えば、観測可能な（しかし、典型的にはもっと小さい）温度変化を（より小さい信号変化によって）他の場所で観測することもまた可能である。
【００１３】
さらに、１ボクセル内において大きな温度差が存在するならば、スピン間において誘導された位相差は、信号の部分的な相殺を引き起こし、信号の強度に影響を与える可能性がある。これは脂肪組織に関するスピンと水分に関するスピンとの間のアウト・フェーズ（out-phase）状態と同様のものである。信号振幅の維持は、本発明において提案された解決法において利用されることが可能である。
【００１４】
本発明に係る一実施例においては、本発明において提案される第１の方法について、以下の２つの本質的な特徴が存在する。
【００１５】
（１）ベースライン画像および再構成されるべき画像の低解像度バージョンを使用して、再構成されるべき画像を近似するために、画像比率制約的な再構成技法（ＩＲＣＲ：Image  Ratio  Constrained  Reconstruction）が使用される。本発明に係る実施例は、ＩＲＣＲの結果から得られた振幅と位相を制約条件として使用し、さらに当該ＩＲＣＲの結果（振幅と位相の両者）を初期化条件として使用することにより、獲得済みの低い周波数の情報に基づいて、未獲得の高い周波数の情報を近似する。当該ベースライン画像は、ｋ−空間内において低解像度の再構成されるべき画像よりも完全な形でサンプリングされる。
【００１６】
（ａ）一つのバージョンにおいては、加熱された領域は制約条件から取り除くことが可能である。
【００１７】
（ｂ）その他のバージョンにおいては、以前に再構成された位相画像についてのベースラインのドリフトに基づいて、現在の再構成されるべき画像のベースラインのドリフトがモデル化される。
【００１８】
（２）獲得スピードを向上させるため、部分的に並列な撮像（ＰＰＩ：Partially  Parallel  Imaging）および／または部分的なフーリエ再構成が使用され得る。
【００１９】
第２の実施例においては、データの冗長性が利用され、当該実施例は、圧縮されたセンシング・アプローチに基づいている。ＰＲＦのみならず、温度測定に関する全ての方法は、温度に関連した変化をパラメータとして（直接的に又は間接的に）測定する。その結果として得られるものは、位相差の画像（ＰＲＦ温度測定技法の場合）または振幅差の画像（緩和定数またはＰＤ温度測定技法の場合）または代替的に、ＭＲパラメータ・マップ差分画像（例えば、２つの異なる時刻において取得されたルック・ロッカー（Look-Locker）に基づく２つのＴ１緩和定数マップ）などである。動きが全く無い場合、これらの差分画像は、画像空間内において疎らである。実際、（少なくとも理論上は）加熱された領域だけが非ゼロの値を有する。従って、部分的に獲得されたデータだけを使用して高解像度の画像を再構成するために、上述したような「疎らさ」による制約条件が使用されることが可能である。
【００２０】
好適には、ＨＩＦＵシステムは、コイルによる解決法を利用して、部分的な撮像方法の実現を可能にすべきである。この事は一般的に、着目しているボリューム内において本質的に異なる空間的感度を有する幾つかのコイル部材が存在することを意味している。これらの部分的な撮像方法は、以下の説明において後述する方法と組み合わせて使用され、その結果、撮像動作の高速化をさらに増進する。
【００２１】
本発明に係る複数の実施例は、時間的および空間的な解像度を改善し、ＨＩＦＵ、ＲＦ、マイクロ波療法、凍結療法、およびレーザー療法などを含む任意の温熱療法モダリティについての温度マッピングの空間カバレージを改善する。温熱療法の具体例としては、焼灼、加温療法および低温療法などがある。加温療法は、例えば、薬剤の局所化された伝達または遺伝子療法などのために使用されることが可能である。
【００２２】
本明細書中で使用される用語「コンピュータ読み出し可能記録媒体」は、コンピューティング装置内のプロセッサによって実行可能な命令コードを格納することが可能なあらゆる有形的記録媒体を包含する。「コンピュータ読み出し可能記録媒体」は、コンピュータにより読み出すことが可能な非伝搬的な記録媒体を指して言うことが可能である。さらに、「コンピュータ読み出し可能記録媒体」は、コンピュータにより読み出すことが可能な有形の記録媒体を指して言うことも可能である。本発明に係る幾つかの実施例においては、コンピュータ読み出し可能記録媒体は、コンピューティング装置内のプロセッサによってアクセスすることが可能なデータを格納することもまた可能である。コンピュータ読み出し可能記録媒体の具体例には、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型のサム・ドライブ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光学ディスク、光磁気ディスク、およびプロセッサ内のレジスタ・ファイル等がある。光学ディスクの具体例には、コンパクト・ディスク（ＣＤ）やデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等があり、これらのより具体的な例は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、およびＤＶＤ−Ｒディスクなどである。さらに、用語「コンピュータ読み出し可能記録媒体」は、ネットワークや通信回線を経由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多種多様なタイプの記録媒体を指して言うことも可能である。例えば、データはモデムを経由してインターネット上から又はローカル・エリア網上から取り出すことが可能である。
【００２３】
「コンピュータ・メモリ」または「メモリ」は、コンピュータ読み出し可能記録媒体の一例である。「コンピュータ・メモリ」は、プロセッサによって直接的にアクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータ・メモリ」の具体例には、ＲＡＭメモリ、レジスタ、およびレジスタ・ファイル等が含まれるが、これらだけに限定はされない。
【００２４】
「コンピュータ記憶装置」または「記憶装置」は、コンピュータ読み出し可能記録媒体の一例である。「コンピュータ記憶装置」は、任意の不揮発性のコンピュータ読み出し可能記録媒体である。「コンピュータ記憶装置」の具体例には、ハードディスク・ドライブ、ＵＳＢ型のサム・ドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ、スマート・カード、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、および半導体ハード・ドライブ等が含まれるが、これらだけに限定はされない。
【００２５】
本明細書中で使用される用語「プロセッサ」は、プログラム、即ち、機械実行可能な命令コードを実行することが可能な電子部品を包含する。「プロセッサ」を具備するコンピューティング装置に対する言及は、場合によっては、２つ以上のプロセッサ又はプロセッサ・コアを含んでいると解釈される。当該プロセッサは、例えば、マルチコア・プロセッサとすることも可能である。さらに、プロセッサは、単一のコンピュータ・システム内の複数のプロセッサの集合体であっても良く、多数のコンピュータ・システムに跨って分散されたものであっても良い。用語「コンピューティング装置」は、場合によっては、各々がプロセッサを具備する複数のコンピューティング装置から成る集合体またはネットワークを指して言っていると解釈されるべきである。数多くのプログラムは、自身の命令コードを有しており、当該命令コードは、同一のコンピューティング装置内にあっても良く、多数のコンピューティング装置に跨って分散されていても良い多数のプロセッサによって実行される。
【００２６】
本明細書中で使用される用語「ユーザ・インターフェース」は、ユーザ又は操作者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ーフェースである。「ユーザ・インターフェース」を指して「ヒューマン・インターフェース装置」と呼ぶこともまた可能である。ユーザ・インターフェースは、情報やデータを操作者に対して提供し、当該操作者から情報やデータを受け取ることが可能である。「ユーザ・インターフェース」は、コンピュータによって受け取られるべき操作者からの入力操作を可能にし、コンピュータからユーザに対して出力を提供することを可能にする。言い換えれば、「ユーザ・インターフェース」は、操作者がコンピュータを制御したり操作したりすることを可能にすると同時に、当該コンピュータが当該操作者による操作や制御の効果を表示することを可能にすることができる。データや情報をディスプレイ装置やグラフィカル・ユーザ・インターフェースの上に画面表示することは、情報を操作者に対して提供することの一例である。キーボード、マウス、トラック・ボール、タッチ・パッド、指示スティック、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、Ｗｅｂカメラ、ヘッドセット、ギア・スティック、ステアリング・ホイール、ペダル、有線接続グローブ、ダンス・パッド、リモコン装置、および加速度センサなどを介したデータ受信の全ては、操作者から情報やデータを受信することを可能にするユーザ・インターフェース構成要素の具体例である。
【００２７】
本明細書中で使用される用語「ハードウェア・インターフェース」は、コンピュータ・システム内のプロセッサが、外部のコンピューティング・デバイスや外部の装置と対話したりこれらを制御したりすることを可能にするインターフェースを包含する。「ハードウェア・インターフェース」は、プロセッサが、外部のコンピューティング・デバイスや外部の装置に対して制御信号や指令を送信することを可能にしても良い。「ハードウェア・インターフェース」はさらに、プロセッサが、外部のコンピューティング・デバイスや外部の装置との間でデータを交換することを可能にしても良い。「ハードウェア・インターフェース」の具体例には、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−２３２Ｃポート、ＩＥＥＥ−４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、無線ローカル・エリア網接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェース、ＭＩＤＩインターフェース、アナログ入力インターフェース、およびデジタル入力インターフェース等が含まれるがこれらだけに限定はされない。
【００２８】
本明細書中で使用される用語「ディスプレイ」または「ディスプレイ装置」は、画像やデータを画面表示するために適合された出力装置またはユーザ・インターフェースを包含する。「ディスプレイ」は、視覚的データ、聴覚的データおよび／または触覚的なデータを出力することが可能である。「ディスプレイ」の具体例には、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、双安定性ディスプレイ、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（ＶＦ）ディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、電子発光ディスプレイ（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ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ装置、および頭部取り付け型のディスプレイなどが含まれるが、これらだけに限定はされない。
【００２９】
本明細書中において、用語「磁気共鳴（ＭＲ）データ」は、磁気共鳴撮像走査の期間内において原子スピンによって放出される無線周波数信号を磁気共鳴装置のアンテナによって測定した測定結果を記録したものとして定義される。本明細書中において、ＭＲＩ（磁気共鳴画像法）画像とは、磁気共鳴撮像データの中に含まれている解剖学的データの２次元的または３次元的に視覚化するように再構成した画像である。この視覚化の処理は、コンピュータを使用して実行することが可能である。
【００３０】
「磁気共鳴データ」は、磁気共鳴撮像走査の期間内において原子スピンによって放出される無線周波数信号を磁気共鳴装置のアンテナによって測定した測定結果を具備することが可能であり、磁気共鳴温度測定のために使用することが可能な情報を含んでいる。磁気共鳴温度測定は、温度に敏感なパラメータの変化を測定することにより、機能する。磁気共鳴温度測定の期間内において測定されることが可能なパラメータの具体例としては、プロトン共鳴周波数シフトや拡散係数などがあり、あるいは、磁気共鳴を使用して温度を測定するために、Ｔ１緩和時間および／またはＴ２緩和時間の変化を使用することが可能である。プロトン共鳴周波数シフトは、温度に依存している。何故なら、個々のプロトン（水素原子）が経験する磁場は、周囲を取り巻く分子構造に依存しているからである。温度の上昇分は、当該温度が水素原子間の結合に影響を与えることに起因して、分子スクリーニングを減少させる。この事は、プロトン共鳴周波数の温度依存性を結果としてもたらす。
【００３１】
プロトン密度は、平衡磁化に対して線形に依存している。従って、プロトン密度により重み付けされた画像を使用して、温度変化を判定することが可能である。
【００３２】
緩和時間Ｔ１、Ｔ２およびＴ２スター（しばしば、Ｔ２＊とも表記する）もまた温度に依存している。従って、Ｔ１、Ｔ２およびＴ２スターの重み付け画像の再構成は、熱マップまたは温度マップを構成するために使用されることが可能である。
【００３３】
さらに温度は、水溶液内の分子のブラウン運動に対しても影響を与える。従って、パルス状拡散傾斜スピン・エコー等のような拡散係数を測定することが出来るパルス系列が温度を測定するために使用されることが可能である。
【００３４】
磁気共鳴を使用して温度を測定するための最も有用な手法の一つは、水のプロトンについてのプロトン共鳴周波数（ＰＲＦ）シフトを測定することによるものである。プロトンの共鳴周波数は温度に依存している。１ボクセル内での温度が変化するにつれて、周波数シフトは、水のプロトンの測定された位相を変化させる。これにより、２枚の位相画像の間の温度変化が決定されることが可能である。温度を決定するためのこの方法は、他の方法と比較して相対的に高速であると言う優位性を持っている。本明細書中において、ＰＲＦ法は、他の方法よりも遥かに詳細に検討される。しかしながら、本明細書中で検討されている方法と技術内容は、磁気共鳴画像法による温度測定を実行するための他の方法に対しても適用可能である。
【００３５】
本明細書中において使用される用語「超音波ウィンドウ」は、超音波の波またはエネルギーを伝送することが可能なウィンドウを包含する。典型的には薄いフィルム材または薄膜が超音波ウィンドウとして使用される。例えば、超音波ウィンドウは、２軸延伸ポリエチレン−テレフタル酸エステル（ＢｏＰＥＴ：Biaxially-oriented  polyethylene  terephthalate）製の薄い薄膜で作られることが可能である。
【００３６】
一実施態様において、本発明は、磁気共鳴データを獲得するための磁気共鳴撮像システムを具備した医療装置を提供する。当該医療装置は、当該医療装置を制御するためのプロセッサをさらに具備している。当該装置は、当該プロセッサによる実行のために機械読み取り可能な命令コードを含んでいるメモリをさらに具備する。
【００３７】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサは、ベースライン磁気共鳴データを獲得する。当該プロセッサは、指令または制御信号を磁気共鳴撮像システムに送信し、その結果として、当該プロセッサが磁気共鳴データを獲得できるようにすることにより、磁気共鳴データを獲得することが可能である。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、ベースライン磁気共鳴データを使用して第１の画像を再構成する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされる。言い換えると、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該ベースライン磁気共鳴データについてサンプリングされたｋ−空間内のポイントの数ほど多くのポイントをサンプリングしない。さらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、疎らにサンプリングされた磁気共鳴データと呼ぶこともまた可能である。
【００３８】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ、および当該第１の画像を使用して第２の画像を再構成する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ｋ−空間内においてより少ないポイント数しかサンプリングしていないので、当該第１の画像は、少なくとも部分的に当該第２の画像を再構成するために使用される。当該第１の画像からのデータを使用することは、当該第２の画像が当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを使用して再構成されるという理由から、この事は技術的に優位である。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する際には、ｋ−空間内においてより少ない数のポイントしかサンプリングされないので、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するのに要する時間は当該ベースライン磁気共鳴データを獲得するのに要する時間よりも短い。
【００３９】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを算出する。本発明に係る幾つかの実施例においては、温度マップは、当該第２の画像と当該第１の画像の両者を使用して算出される。当該第２の画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成される。例えば、当該第１の画像は、キャリブレーション用の画像またはベースライン画像である。続いて、温度マップは、当該第２の画像と当該第１の画像が何時獲得されたかに関して温度変化をマッピングするために構成される。本発明に係る幾つかの実施例においては、磁気共鳴データは磁気共鳴撮像システムの撮像領域内に位置する被験体から獲得される。
【００４０】
本明細書中において用いられているとおり、画像比率制約的な再構成（ＩＲＣＲ）アルゴリズムは、再構成のために画像比率を使用し、さらには、振幅および／または位相の制約条件を使用するアルゴリズムのことを指して言う。
【００４１】
ＩＲＣＲアルゴリズムがどのように構成されることが可能かについての具体例を以下の説明において概説する：
＜１＞獲得処理
（ａ）ＨＩＦＵ超音波処理に先立って、一つ又は２つの完全なｋ−空間ベースライン・データの組が獲得される。
【００４２】
（ｂ）ＨＩＦＵ超音波処理の期間内において、完全な形で獲得された中心領域を有する部分的なｋ−空間のデータが位相画像の生成のために獲得される。本発明に係る全ての実施例がＨＩＦＵ超音波処理を使用するわけではない。
【００４３】
＜２＞再構成モデル
（ａ）画像比率制約的な再構成（ＩＲＣＲ）
完全な形で獲得されたｋ−空間のデータＲＫ（通常は、最初の時間フレーム）は、基準データの組として使用される。ＰＫは、時間フレームｔについての部分的に獲得されたｋ−空間のデータの組である。ＰＫについてのアンダー・サンプリング方式と同一のアンダー・サンプリング方式を使用して、ＲＫから部分的なｋ−空間のデータの一組であるＰＲＫを生成することが可能である。ＩＰＫ、ＩＲＫおよびＩＰＲＫを、それぞれＰＫ、ＲＫおよびＰＲＫを使用して生成された画像であるとする。すると、再構成された画像は、
【００４４】
【数１】
2014506822.tif 000001
と表され、演算子「×」と「÷」はそれぞれ画素単位での乗算演算と除算演算を表す。特異点を回避するために、除算演算に先立って特定の閾値を選択することが可能である。
【００４５】
（ｂ）振幅と位相について制約された再構成処理
再構成のモデルは以下の式で表される。
【００４６】
【数２】
2014506822.tif 000002
ここで、Ｉは、再構成されようとしている画像であり、
【００４７】
【数３】
2014506822.tif 000003
は、ＩＲＣＲにより再構成された画像であり、ｊはコイルの番号であり、Ｎｃｈはコイル部材の個数であり、ｋｊは、部分的に獲得されたｋ−空間のデータであり、Ｓｊはｊ番目のコイル部材の感度マップであり、αはこれら２つの項の間のバランスをとるための正値パラメータであり、｜＊｜は、絶対値記号であり、‖＊‖２は、Ｌ２ノルムを表す。
【００４８】
（ｃ）完全な形で獲得された中心部のｋ−空間データは、ＳＥＮＳＥ係数＞１として、例えば、ｋ−空間内において非対称的に又は均等に間隔を空ける等して、部分的に獲得され、部分的に未獲得であるデータを近似するために、部分的なフーリエ技法［５］やＰＰＩ［１，２］が適用されることが可能である。
【００４９】
（ｄ）代替的な再構成モデルは、再構成のために、画像サポート縮減または疎らさの制約条件を使用することが可能である。最初に、部分的に獲得済みのデータは、ｋ−空間内におけるＩＲＣＲの結果を減算して、残余の部分的に獲得済みのデータを生成することが可能であり、これは、疎らな画像サポート（理想的には、変化した位相を有する領域のみ）を有する画像に対応する。そして、再構成モデルは以下の式により表される。
【００５０】
【数４】
2014506822.tif 000004
ここで、
【００５１】
【数５】
2014506822.tif 000005
は、再構成されようとしている画像であり、ｊはコイルの番号であり、Ｎｃｈはコイル部材の個数であり、
【００５２】
【数６】
2014506822.tif 000006
は、残余の部分的に獲得済みのｋ−空間データである。ｋ−空間内において、各時間フレームは、獲得された位置においてベースライン・データを減算して、残余のｋ−空間データの一組を生成する。
【００５３】
（ｅ）代替的に、上記の式［１］の中の振幅／位相に関する制約条件から加熱されている領域が取り除かれる。何故ならば、位相と振幅はこの領域内において変化することが知られているからである（振幅はごく少数のボクセルの中で僅かに変化するだけであるものの）。
【００５４】
（ｆ）位相に関する制約条件が使用されるならば、以前の画像の位相ドリフト率と中心部に位置するｋ−空間の取得済みデータについての位相ドリフトに基づいて現在の画像内における位相のベースライン・ドリフトを推定する。
【００５５】
＜３＞数値的なアルゴリズム
（ａ）上記の式［１］は、凸集合上への射影を使用して数値的に解くことが可能である。この数値的な解法は、高速であり、パラメータαを必要としない。
【００５６】
（ｂ）上記の式［１］はさらに、共役勾配に基づく方法を使用して解くことも可能である。この数値的解法は、僅かながらより正確である一方で、再構成のためにより長い時間を要し、幾つかのパラメータを注意深く選ぶことを要する。
【００５７】
本発明に係る他の実施例においては、当該医療装置は、被験者の対象となるボリュームを治療するための温度治療システムをさらに具備する。本発明に係る幾つかの実施例においては、当該対象となるボリュームは、磁気共鳴撮像システムの撮像領域内にある。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得している最中に、当該対象となるボリュームを治療する。例えば、当該プロセッサは、温度マップに従って、温度治療システムへの制御コマンドを生成することによって、当該対象となるボリュームを治療することが可能である。当該プロセッサはさらに、温度治療システムへの制御コマンドを当該温度治療システムに対して送信することにより、当該対象となるボリュームが治療されるようにすることが可能である。本明細書中で用いられているとおり、温度治療システムへの制御コマンドは、当該プロセッサが当該温度治療システムを制御するために使用する指令や制御信号を具備する。本明細書中で用いられている「温度治療システム」は、被験者の内部の対象となるボリュームの温度を制御可能な態様で上昇させたり低下させたりするシステムを具備する。
【００５８】
アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、非常に高速に獲得することが可能なので、本発明に係るこの実施例は、技術的に優位である。この事は第２の画像を使用した温度マップの高速な算出を実現可能にする。当該温度マップは、当該温度治療システムを制御するためのフィードバック情報として使用されることが可能である。
【００５９】
本発明に係るその他の実施例においては、命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該対象となるボリュームの位置に従って当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するために、ｋ−空間のサンプリング・ポイントを選択する。例えば、当該ｋ−空間のサンプリング・ポイントは、当該対象となるボリュームの位置との間に最も強い相関を有する位置であり、さらに第２の画像が選択されることが可能である。もしも当該対象となるボリュームが加熱されるか又は冷却されるならば、温度マップを生成するのに使用される画像データは当該対象となるボリュームの中で最も大きく変化するであろうことが予測されるので、この事は、技術的に優位である。
【００６０】
ｋ−空間のサンプリング・ポイント又は領域を選択することは、ｋ−空間の軌跡を決定するために着目する領域についての情報を使用して着目する領域を選択し、その結果として、動的な撮像処理の期間中に冗長な情報の獲得を回避する技法として先行技術文献中において既知である。同様に、ｋ−空間のサンプリング軌跡を選択することにおいて、着目する領域を使用することは、磁気共鳴撮像において着目する領域の外部の信号を抑制するための技法としても知られている。既知の技術を使用して、当該第２の画像内において当該対象となるボリュームと最も強い相関を有する当該ｋ−空間のサンプリング・ポイントが選択されることが可能である。
【００６１】
一つの従来方式は、着目する領域あるいは、この場合には、当該対象と成るボリュームに対応するｋ−空間に対して特異値分解（ＳＶＤ）解析法を使用することである。当該対象となるボリュームに対応する当該第２の画像中の領域が当該第２の画像中の周辺を取り巻く部分または残りの部分よりも良好に再構成されるような態様でｋ−空間のサンプリング・ポイントが選択されるので、この実施例は特に技術的優位性がある。この事は、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データの獲得処理を高速化することを助けることが可能である。
【００６２】
本発明に係るその他の実施例においては、命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを反復的に獲得する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ、および当該第１の画像を使用して第２の画像を反復的に再構成する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを反復的に算出する。本発明に係る幾つかの実施例においては、温度マップを算出するために、さらに第１の画像もまた使用される。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、温度マップに従って、温度治療システムへの制御コマンドを反復的に生成する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、温度治療システムへの制御コマンドを当該温度治療システムに対して反復的に送信する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該温度治療システムをフィードバック制御するための情報として使用される温度マップを生成するために使用されるので、この実施例が技術的に優位である。
【００６３】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、高密度焦点式超音波システムとすることが可能である。
【００６４】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、高周波生体組織治療システムとすることが可能である。例えば、高周波アンテナは、高周波エネルギーを使用して当該対象となるボリュームを加熱するために使用することが可能である。典型的には、対象となる領域を加熱する高周波エネルギーを生成するために、追加のアンテナが被験者の近傍において使用または配置される。
【００６５】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、マイクロ波照射装置とすることが可能である。マイクロ波照射装置は、対象となる領域に対してマイクロ波エネルギーを向けるように適合されている。この事は、対象となる領域における温度を増加させることが可能である。
【００６６】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、冷凍アブレータとすることが可能である。冷凍アブレータは、生体組織の焼灼を引き起こす温度になるまで、対象となる領域またはその一部を冷却するように適合されている。
【００６７】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、レーザとすることが可能である。レーザは生体組織を選択的に切除するために使用することが可能である。
【００６８】
本発明に係るその他の実施例においては、当該対象となるボリュームの位置は、当該第２の画像の再構成処理中において制約条件として使用されることが可能である。
【００６９】
本発明に係るその他の実施例においては、当該第１の画像は位相画像である。当該第２の画像は、位相画像である。温度マップは、第１の画像のボクセルと第２の画像のボクセルとの間の位相シフトを判定することによって算出される。この実施例においては、第１の画像と第２の画像との間の温度変化の結果として生じる位相変化を測定するために、温度マップは、ＧＲＥ（Gradient  Recalled  Echo）撮像シーケンスを使用して構成される。当該位相の変化は、共鳴周波数の温度に依存した変化に起因して発生する。
【００７０】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、プロトン密度の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【００７１】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、水のプロトンについてのＴ１緩和時間の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【００７２】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、水のプロトンについてのＴ２緩和時間の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【００７３】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、水のプロトンについてのＴ２スター緩和時間の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【００７４】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、拡散定数変化量の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【００７５】
本発明に係るその他の実施例においては、当該変化は、第２の画像の各ボクセル毎に算出される。
【００７６】
本発明に係るその他の実施例においては、画像比率制約的な再構成アルゴリズムは、制約条件を算出する動作を具備し、当該制約条件は、振幅画像、位相画像、複素数値画像、およびこれらを組み合わせた画像の中の任意の一つの上で算出される。振幅画像、位相画像、および複素数値画像は、第１の画像および／または第２の画像のことを指して言うことが可能である。
【００７７】
本発明に係るその他の実施例においては、ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、並列撮像（パラレルイメージング）技術を使用して獲得され、および／または再構成される。例えば、ＳＥＮＳＥ技法またはＧＲＡＰＰＡ技法を使用することが可能である。
【００７８】
本発明に係るその他の実施例においては、ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、２次元または３次元の傾斜エコー・パルス系列を使用して獲得されることが可能である。
【００７９】
本発明に係るその他の実施例においては、ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、２次元または３次元の傾斜エコーＥＰＩパルス系列を使用して獲得されることが可能である。ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データの獲得のためのｋ−空間のサンプリング・ポイントは、第１の画像と第２の画像とが同様のエコー時間を使用して獲得されるように選択される。言い換えると、第１の画像と第２の画像とを獲得するために使用されるエコー時間は、同一の持続時間に対して所定の時間量を加算または減算した時間である。別々のエコー時間を使用して位相画像からスピン周波数画像を算出することが可能である。温度変化を決定するものは、周波数の相違である。
【００８０】
ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、２次元または３次元のスピン・エコー・パルス系列またはターボ・スピン・エコー・パルス系列を使用して獲得されることが可能である。
【００８１】
本発明の別の側面においては、本発明は、医療装置を動作させる方法を提供する。同様に、本発明はさらに、コンピュータにより実装された方法を提供する。当該医療装置は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している。当該方法は、ベースライン磁気共鳴データを獲得するステップを具備している。当該磁気共鳴撮像システムは、ベースライン磁気共鳴データを獲得するために使用されることが可能である。当該方法はさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、第１の画像を再構成するステップを具備している。当該第１の画像を再構成するために、標準的な画像再構成技法を使用することが可能である。
【００８２】
当該方法は、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するステップを具備している。上記説明と同様に、当該磁気共鳴撮像システムは、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するために使用されることが可能である。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内において、アンダー・サンプリングされている。当該方法はさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと第１の画像とを使用して第２の画像を再構成するステップを具備している。当該第２の画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成される。当該方法はさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを算出するステップを具備する。
【００８３】
本発明の別の側面においては、本発明は、医療装置のプロセッサによる実行のための機械実行可能な命令コードを具備するコンピュータ・プログラム製品を提供する。例えば、当該コンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ読み出し可能記録媒体の上に格納されることが可能である。当該医療装置は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、ベースライン磁気共鳴データを獲得する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、第１の画像を再構成する。
【００８４】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内において、アンダー・サンプリングされている。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと第１の画像とを使用して第２の画像を再構成する。当該第２の画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成される。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを算出する。
【００８５】
本発明の一側面において、本発明は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している医療装置を提供する。当該医療装置は、当該医療装置を制御するためのプロセッサをさらに具備している。当該装置は、当該プロセッサによる実行のための機械読み取り可能な命令コードを含んでいるメモリをさらに具備している。
【００８６】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサは、ベースライン磁気共鳴データを獲得する。当該プロセッサは、指令または制御信号を磁気共鳴撮像システムに送信し、その結果として、当該プロセッサが磁気共鳴データを獲得できるようにすることにより、磁気共鳴データを獲得することが可能である。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、第１の画像を再構成する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内において、アンダー・サンプリングされている。言い換えると、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該ベースライン磁気共鳴データについてサンプリングされたｋ−空間内のポイントの数ほど多くのポイントをサンプリングしない。さらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、疎らにサンプリングされた磁気共鳴データと呼ぶこともまた可能である。
【００８７】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと第１の画像とを使用して第２の画像を再構成する。当該第２の画像は、圧縮された検知動作を使用して再構成される。本発明に係る実施例は、当該第１の画像と当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとをアルゴリズムに対する入力として、圧縮された検知動作のアルゴリズムを使用することが可能である。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データがｋ−空間内においてサンプリングするポイントの個数が少なくなると、当該第１の画像は、当該第２の画像を少なくとも部分的に再構成するために使用される。当該第１の画像データを使用することは、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを使用して当該第２の画像が再構成されることを可能にするので、この事は技術的に優位である。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する際には、ｋ−空間内においてサンプリングされるポイントの個数が少なくなるので、ベースライン磁気共鳴データと比べて当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するのに要する時間はより短い時間で済む。
【００８８】
圧縮された検知動作のアルゴリズムの具体例を以下のとおりに概説する。
【００８９】
（１）獲得動作
（ａ）ダイナミック・レベルの各々が均一な量のランダムに分布するサンプルを有することとなるような態様で、ダイナミック・レベルの各々を可変密度の擬似ランダム・パターンを使用してサブ・サンプリングする。
【００９０】
（i）当該複数のサンプルはさらに、図３において説明するとおり、エイリアシングを一層低減させるために制約されることが可能である。
【００９１】
（２）再構成モデル
（ａ）画像空間内の「疎らさ」は、正則化のための項として使用することが可能である。使用可能な正則化の具体例としては、バラつきの合計、ウェーブレット変換、非凸型有限差分、学習済みの辞書、非局所的な平均、およびその他のものが含まれる。
【００９２】
（ｂ）一つの使用可能な再構成モデルは以下の式で表される。
【００９３】
【数７】
2014506822.tif 000007
ここで、
【００９４】
【数８】
2014506822.tif 000008
は、再構成されようとしている画像であり、ｊはコイルの番号であり、Ｎｃｈはコイル部材の個数であり、
【００９５】
【数９】
2014506822.tif 000009
は、残余の部分的に獲得済みのｋ−空間データである。
【００９６】
【数１０】
2014506822.tif 000010
は、上記（ａ）において説明した「疎らさ」についての制約オペレータであり、λは、これら２つの項の間のバランスをとるための非負値パラメータである。
【００９７】
（３）数値的な方法
（ａ）例えば、直交マッチング追跡法や分割ブレグマン法およびその他の手法などのように、ランダムにアンダー・サンプリングされたデータから完全な画像を復元するための幾つかの手法を使用することが可能である。
【００９８】
圧縮された検知動作のアルゴリズムと比較した場合のＩＲＣＲ法の利点は、計算負荷量が遥かに少ないことである。
【００９９】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを算出する。本発明に係る幾つかの実施例においては、温度マップは、当該第２の画像と当該第１の画像の両者を使用して算出される。例えば、当該第１の画像は、キャリブレーション用の画像またはベースライン画像である。続いて、温度マップは、当該第２の画像と当該第１の画像が何時獲得されたかに関して温度変化をマッピングするために構成される。本発明に係る幾つかの実施例においては、磁気共鳴データは磁気共鳴撮像システムの撮像領域内に位置する被験体から獲得される。
【０１００】
本発明に係る他の実施例においては、当該医療装置は、被験者の対象となるボリュームを治療するための温度治療システムをさらに具備する。本発明に係る幾つかの実施例においては、当該対象となるボリュームは、磁気共鳴撮像システムの撮像領域内にある。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得している最中に、当該対象となるボリュームを治療する。例えば、当該プロセッサは、温度マップに従って、温度治療システムへの制御コマンドを生成することによって、当該対象となるボリュームを治療することが可能である。当該プロセッサはさらに、温度治療システムへの制御コマンドを当該温度治療システムに対して送信することにより、当該対象となるボリュームが治療されるようにすることが可能である。本明細書中で用いられているとおり、温度治療システムへの制御コマンドは、当該プロセッサが当該温度治療システムを制御するために使用する指令や制御信号を具備する。本明細書中で用いられている「温度治療システム」は、被験者の内部の対象となるボリュームの温度を制御可能な態様で上昇させたり低下させたりするシステムを具備する。
【０１０１】
アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、非常に高速に獲得することが可能なので、本発明に係るこの実施例は、技術的に優位である。この事は第２の画像を使用した温度マップの高速な算出を実現可能にする。当該温度マップは、当該温度治療システムを制御するためのフィードバック情報として使用されることが可能である。
【０１０２】
本発明に係るその他の実施例においては、命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該対象となるボリュームの位置に従って当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するために、ｋ−空間のサンプリング・ポイントを選択する。例えば、当該ｋ−空間のサンプリング・ポイントは、当該対象となるボリュームの位置との間に最も強い相関を有する位置であり、さらに第２の画像が選択されることが可能である。もしも当該対象となるボリュームが加熱されるか又は冷却されるならば、温度マップを生成するのに使用される画像データは当該対象となるボリュームの中で最も大きく変化するであろうことが予測されるので、この事は、技術的に優位である。
【０１０３】
ｋ−空間のサンプリング・ポイント又は領域を選択することは、ｋ−空間の軌跡を決定するために着目する領域についての情報を使用して着目する領域を選択し、その結果として、動的な撮像処理の期間中に冗長な情報の獲得を回避する技法として先行技術文献中において既知である。同様に、ｋ−空間のサンプリング軌跡を選択することにおいて、着目する領域を使用することは、磁気共鳴撮像において着目する領域の外部の信号を抑制するための技法としても知られている。既知の技術を使用して、当該第２の画像内において当該対象となるボリュームと最も強い相関を有する当該ｋ−空間のサンプリング・ポイントが選択されることが可能である。
【０１０４】
一つの従来方式は、着目する領域あるいは、この場合には、当該対象と成るボリュームに対応するｋ−空間に対して特異値分解（ＳＶＤ）解析法を使用することである。当該対象となるボリュームに対応する当該第２の画像中の領域が当該第２の画像中の周辺を取り巻く部分または残りの部分よりも良好に再構成されるような態様でｋ−空間のサンプリング・ポイントが選択されるので、この実施例は特に技術的優位性がある。この事は、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データの獲得処理を高速化することを助けることが可能である。
【０１０５】
本発明に係るその他の実施例においては、命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを反復的に獲得する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ、および当該第１の画像を使用して第２の画像を反復的に再構成する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを反復的に算出する。本発明に係る幾つかの実施例においては、温度マップを算出するために、さらに第１の画像もまた使用される。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、温度マップに従って、温度治療システムへの制御コマンドを反復的に生成する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、温度治療システムへの制御コマンドを当該温度治療システムに対して反復的に送信する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該温度治療システムをフィードバック制御するための情報として使用される温度マップを生成するために使用されるので、この実施例が技術的に優位である。
【０１０６】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、高密度焦点式超音波システムとすることが可能である。
【０１０７】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、高周波生体組織治療システムとすることが可能である。例えば、高周波アンテナは、高周波エネルギーを使用して当該対象となるボリュームを加熱するために使用することが可能である。典型的には、対象となる領域を加熱する高周波エネルギーを生成するために、追加のアンテナが被験者の近傍において使用または配置される。
【０１０８】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、マイクロ波照射装置とすることが可能である。マイクロ波照射装置は、対象となる領域に対してマイクロ波エネルギーを向けるように適合されている。この事は、対象となる領域における温度を増加させることが可能である。
【０１０９】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、冷凍アブレータとすることが可能である。冷凍アブレータは、生体組織の焼灼を引き起こす温度になるまで、対象となる領域またはその一部を冷却するように適合されている。
【０１１０】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、レーザとすることが可能である。レーザは生体組織を選択的に切除するために使用することが可能である。
【０１１１】
本発明に係るその他の実施例においては、圧縮された検知動作の手法を使用した当該第２の画像の再構成のための「種となる画像」（シード画像）が、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して算出される。この実施例は、圧縮された検知動作のアルゴリズムが解に向かってより高速に収束することを可能にするので、この実施例は技術的に優位である。この事は、圧縮された検知動作の手法を使用する際に、当該第２の画像の全体的な構成処理を高速化する。
【０１１２】
本発明に係るその他の実施例においては、当該第１の画像は位相画像である。当該第２の画像は、位相画像である。温度マップは、第１の画像のボクセルと第２の画像のボクセルとの間の位相シフトを判定することによって算出される。この実施例においては、第１の画像と第２の画像との間の温度変化の結果として生じる位相変化を測定するために、温度マップは、ＧＲＥ（Gradient  Recalled  Echo）撮像シーケンスを使用して構成される。当該位相の変化は、共鳴周波数の温度に依存した変化に起因して発生する。
【０１１３】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、プロトン密度の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【０１１４】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、水のプロトンについてのＴ１緩和時間の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【０１１５】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、水のプロトンについてのＴ２緩和時間の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【０１１６】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、水のプロトンについてのＴ２スター緩和時間の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【０１１７】
本発明に係るその他の実施例においては、第１の画像と第２の画像は、拡散定数変化量の変化を算出することにより温度マップを生成するために使用される。
【０１１８】
本発明に係るその他の実施例においては、当該変化は、第２の画像の各ボクセル毎に算出される。
【０１１９】
本発明に係るその他の実施例においては、ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、並列撮像（パラレルイメージング）技術を使用して獲得され、および／または再構成される。例えば、ＳＥＮＳＥ技法またはＧＲＡＰＰＡ技法を使用することが可能である。
【０１２０】
本発明に係るその他の実施例においては、ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、２次元または３次元の傾斜エコー・パルス系列を使用して獲得されることが可能である。
【０１２１】
本発明に係るその他の実施例においては、ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、２次元または３次元の傾斜エコーＥＰＩパルス系列を使用して獲得されることが可能である。ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データの獲得のためのｋ−空間のサンプリング・ポイントは、第１の画像と第２の画像とが同様のエコー時間を使用して獲得されるように選択される。言い換えると、第１の画像と第２の画像とを獲得するために使用されるエコー時間は、同一の持続時間に対して所定の時間量を加算または減算した時間である。幾つかの実施例においては、当該第１の画像のエコー時間と当該第２の画像のエコー時間とは、完全に同一である。互いに異なるエコー時間を使用して位相画像からスピン周波数画像を算出することが可能である。温度変化を決定するものは、周波数の相違である。幾つかの実施例においては、当該第１の画像のエコー時間と当該第２の画像のエコー時間とは、完全に同一である。互いに異なるエコー時間を使用して位相画像からスピン周波数画像を算出することが可能である。温度変化を決定するものは、周波数の相違である。
【０１２２】
ベースライン磁気共鳴データとアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データとは、２次元または３次元のスピン・エコー・パルス系列またはターボ・スピン・エコー・パルス系列を使用して獲得されることが可能である。
【０１２３】
本発明の別の側面においては、本発明は、医療装置を動作させる方法を提供する。同様に、本発明はさらに、コンピュータにより実装された方法を提供する。当該医療装置は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している。当該方法は、ベースライン磁気共鳴データを獲得するステップを具備している。当該磁気共鳴撮像システムは、ベースライン磁気共鳴データを獲得するために使用されることが可能である。当該方法はさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、第１の画像を再構成するステップを具備している。当該第１の画像を再構成するために、標準的な画像再構成技法を使用することが可能である。
【０１２４】
当該方法は、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するステップを具備している。上記説明と同様に、当該磁気共鳴撮像システムは、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するために使用されることが可能である。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内において、アンダー・サンプリングされている。当該方法はさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと第１の画像とを使用して第２の画像を再構成するステップを具備している。当該第２の画像は、圧縮された検知動作のアルゴリズムを使用して再構成される。当該方法はさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを算出するステップを具備する。
【０１２５】
本発明の別の側面においては、本発明は、医療装置のプロセッサによる実行のための機械実行可能な命令コードを具備するコンピュータ・プログラム製品を提供する。例えば、当該コンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ読み出し可能記録媒体の上に格納されることが可能である。当該医療装置は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、ベースライン磁気共鳴データを獲得する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、第１の画像を再構成する。
【０１２６】
当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内において、アンダー・サンプリングされている。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと第１の画像とを使用して第２の画像を再構成する。当該第２の画像は、圧縮された検知動作のアルゴリズムを使用して再構成される。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該第２の画像を使用して温度マップを算出する。
【０１２７】
本発明の一側面において、本発明は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している医療装置を提供する。これまでの説明において上述した医療装置の実施例は、ここで説明する医療装置についても同様に当てはまる。当該医療装置は、当該医療装置を制御するためのプロセッサをさらに具備している。当該装置は、当該プロセッサによる実行のための機械読み取り可能な命令コードを含んでいるメモリをさらに具備している。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサは、ベースライン磁気共鳴データを獲得する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、ベースライン位相画像を再構成する。当該ベースライン位相画像は、以前の説明において既に述べた医療装置における第１の画像に対応するものである。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされている。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび当該ベースライン位相画像を使用して位相画像を再構成する。本明細書中において記述されている位相画像は、以前の説明において既に述べた医療装置における第２の画像と均等なものである。位相画像は素早く獲得することが可能であり、温度マップを生成する目的に使用したり、当該医療装置を制御するためのフィードバック・ループに関するデータとして使用したりすることが可能である。
【０１２８】
本発明に係るその他の実施例においては、当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該位相画像を使用して温度マップを算出する。本発明に係る幾つかの実施例においては、当該ベースライン位相画像もまた、温度マップを少なくとも部分的に算出するために使用される。例えば、当該ベースライン位相画像と当該位相画像との間における位相の変化は、温度マップを計算するために使用されることが可能である。
【０１２９】
本発明に係る他の実施例においては、当該医療装置は、被験者の対象となるボリュームを治療するための温度治療システムをさらに具備する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得している最中に当該対象となるボリュームを治療する。
【０１３０】
本発明に係るその他の実施例においては、当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該対象となるボリュームの位置に応じて当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するために、ｋ−空間内の複数のサンプリング・ポイントを選択する。
【０１３１】
本発明に係るその他の実施例においては、命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを反復的に獲得する。命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび当該ベースライン位相画像を使用して位相画像を再構成する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該位相画像を使用して温度マップを反復的に算出する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、温度マップに従って、温度治療システムへの制御コマンドを反復的に生成する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、温度治療システムへの制御コマンドを、温度治療システムに向けて反復的に送信する。
【０１３２】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、高密度焦点式超音波システムとすることが可能である。
【０１３３】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、高周波生体組織治療システムとすることが可能である。
【０１３４】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、マイクロ波照射装置とすることが可能である。
【０１３５】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、冷凍アブレータとすることが可能である。
【０１３６】
本発明に係るその他の実施例においては、上述した温度治療システムは、レーザとすることが可能である。
【０１３７】
本発明に係るその他の実施例においては、当該位相画像は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して再構成される。
【０１３８】
本発明に係るその他の実施例においては、当該位相画像は、圧縮された検知動作のアルゴリズムを使用して再構成される。
【０１３９】
本発明に係るその他の実施例においては、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを使用して、圧縮された検知動作のための「種となる位相画像」が算出される。
【０１４０】
本発明に係るその他の実施例においては、鍵穴アルゴリズムを使用して温度マップが再構成される。
【０１４１】
本発明に係るその他の実施例においては、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは反復的に獲得される。当該反復的に獲得されたアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを使用することにより、当該位相画像は反復的に獲得される。
【０１４２】
本発明の別の側面においては、本発明は、医療装置を動作させる方法を提供する。当該医療装置は、磁気共鳴データを獲得するために磁気共鳴撮像システムを具備している。当該方法は、ベースライン磁気共鳴データを獲得するステップを具備している。当該方法は、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、ベースライン位相画像を再構成するステップをさらに具備している。当該方法は、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するステップをさらに具備している。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされている。当該方法は、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび当該ベースライン位相画像を使用して、位相画像を再構成するステップをさらに具備している。この方法はさらに、コンピュータによって実行される方法として実装することも可能である。
【０１４３】
本発明の別の側面においては、本発明は、医療装置を制御するために、プロセッサにより実行される機械実行可能な命令コードを具備するコンピュータ・プログラム製品を提供する。当該コンピュータ・プログラム製品は、例えば、コンピュータ読み出し可能記録媒体の上に記録される。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサは、ベースライン磁気共鳴データを獲得する。当該ベースライン磁気共鳴データを獲得するために、磁気共鳴撮像システムを使用することが可能である。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して、ベースライン位相画像を再構成する。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データは、当該ベースライン磁気共鳴データと比較して、ｋ−空間内においてアンダー・サンプリングされている。当該命令コードが実行されることにより、当該プロセッサはさらに、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データおよび当該ベースライン位相画像を使用して、位相画像を再構成する。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明に従って実施される方法の実施例を示すフローチャート
【図２】本発明に従って実施される方法のさらに別の実施例を示すフローチャート
【図３】本発明に係る実施例に従って実施される医療装置を示す図
【図４】本発明に係る実施例に従って実施されるさらに別の医療装置を示す図
【図５】本発明に係る実施例に従って実施されるさらに別の医療装置を示す図
【図６】本発明に係る実施例に従って実施されるさらに別の医療装置を示す図
【図７】本発明に係る方法の有効性を例示するための２種類のプロットを示す図
【発明を実施するための形態】
【０１４５】
本発明に係る以下の好適な実施例においては、本明細書に添付した図面を参照しながら、単に例示的な方法に従って、本発明の実施例の説明がされる。これらの図面の中に記載された同一または類似の参照符号は、均等物を表すか又は同様の処理機能が実行されることを表す。本明細書中の以前の説明において既に説明してきた事項は、機能的に等価である場合には、それ以降の図面およびこれらを参照した説明においては必ずしも検討される必要が無い。
【０１４６】
図１は、本発明に従って実施される方法の一実施例を説明するフローチャートを図示する。ステップ１０２において、ベースライン磁気共鳴データが獲得される。ステップ１０４において、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して第１の画像が再構成される。ステップ１０６において、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データが獲得される。ステップ１０８において、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと当該第１の画像とを使用して第２の画像が再構成される。ステップ１１０において、当該第２の画像を使用して温度マップが算出される。本発明に係る幾つかの実施例においては、当該温度マップは、当該第２の画像と当該第１の画像の両者を使用して算出される。
【０１４７】
図２は、本発明に従って実施される方法のさらに別の実施例を説明するフローチャートを図示する。ステップ２００において当該方法が開始される。続いて、ステップ２０２において、ベースライン磁気共鳴データが獲得される。ステップ２０４において、当該ベースライン磁気共鳴データを使用して第１の画像が再構成される。続いて、ステップ２０６において、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得するために、ｋ−空間内における複数のサンプリング・ポイントが選択される。ステップ２０８においては、温度治療システムへの制御コマンドが生成される。ステップ２１０において、温度治療システムへの制御コマンドが温度治療システムに対して送信される。これにより、当該温度治療システムは、対象となる領域に対する温度治療を開始する。ステップ２１２において、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データが獲得される。続いて、ステップ２１４において、当該アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データと当該第１の画像とを使用して第２の画像が再構成される。さらに、ステップ２１６において、当該第２の画像を使用して、そして場合によってはさらに当該第１の画像をも使用して温度マップが算出される。ステップ２１８においては、温度治療システムへの制御コマンドが生成される。
【０１４８】
続いて、ステップ２２０において、温度治療システムへの制御コマンドが温度治療システムに対して送信される。温度治療システムへの制御コマンドは、ステップ２１０において温度治療システムに対して最初に送信されているが、今回においては、温度治療システムへの制御コマンドは、当該温度マップに応じて又は当該温度マップを使用して修正されている。続いて、システムの動作は、ステップ２１２へと戻り、さらに新たなアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データを獲得する。続いて、システムの動作はそれ以降のステップに進み、第２の画像を使用して既存の温度マップを置換する内容が算出される。ステップ２１２からステップ２２０までの一連の処理は、温度マップを使用して温度治療システムへの制御コマンドを修正するためのフィードバック制御ループを形成する。例えば、温度治療システムへの制御コマンドは、温度マップと治療プランの両者に従って修正されることが可能である。温度治療または温度療法が終了した際には、当該方法は、ステップ２２２において終了する。
【０１４９】
図３は、本発明に係る実施例に従って実施される医療装置を示す。当該医療装置は、磁気共鳴撮像システム３０１を具備している。当該磁気共鳴撮像システムは、円筒状の磁石３０２を具備している。磁石３０２は、内部を貫通する内腔部（ボア）３０４を有している。図３に図示された磁石３０２は、円筒形状タイプの超伝導磁石である。当該磁石は、超伝導コイルと共に、液体ヘリウムを冷却材として使用した低温保持装置を有している。さらには、永久磁石や常伝導磁石を使用することもまた可能である。さらには、異なる形状タイプの磁石を使用することもまた可能であり、例えば、分割円筒型の磁石といわゆる開放型の磁石の両者を使用することもまた可能である。分割円筒型の磁石は、磁石のアイソプレーンへのアクセスを可能にするために低温保持装置が２つの区画に分割されている点を除いては、標準的な円筒形状の磁石と同様であり、そのような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム療法との関連において使用されることが可能である。開放型の磁石は、被験者を受容するのに充分な大きさの空間を間に挟んで上下に配置された２つの磁石区画を有する。すなわち、ヘルムホルツ型コイルの配置構成と同様の２つの区画エリアから成る磁石配置構成である。開放型の磁石は、被験者にとってより閉塞感が無いので多くの人々に受け入れられている。円筒形状の磁石の低温保持装置の内部には、超伝導コイルの集合体が存在する。円筒形状の磁石の内腔部３０４には、撮像領域３１０が存在し、当該領域内においては、磁気共鳴撮像を実行するのに充分な程度に磁場が強くかつ磁場が均一である。
【０１５０】
内腔部３０４の内部には、複数の磁場傾斜コイル３０６の組（セット）が存在する。当該磁石の内腔部３０４の内部には、当該磁石の撮像領域内における磁気スピンを空間的に符号化している磁気共鳴データを獲得するために使用される複数の磁場傾斜コイル３０６が存在する。複数の磁場傾斜コイル３０６は、磁場傾斜コイルの電源３０８に接続されている。本明細書中においては、磁場傾斜コイル３０６は代表的な構成部材であると意図されている。典型的には、複数の磁場傾斜コイル３０６は、互いに直交する３つの空間方向に沿って空間的な符号化を行うために、それぞれが複数のコイルから成る３つの別々の組を含んでいる。磁場傾斜コイルの電源３０８は、複数の磁場傾斜コイル３０６に電流を供給する。複数の磁場傾斜コイル３０６に供給される電流の大きさは、時間の関数の形で制御され、電流の時間変化は、傾斜をつけられたり、パルス化されたりすることが可能である。
【０１５１】
被験者３１２の体の一部は、撮像領域３１０の内部に位置している。被験者３１２は、被験者の体を支持する支持台３１４の上に横たえられている。撮像領域３１０に隣接して、高周波コイル３１６が存在する。撮像領域３１０内部の磁気スピンの方向を操作するため、さらには、これも撮像領域３１０の内部にあるスピンからの無線伝搬波を受信するために、撮像領域３１０に隣接して、高周波コイル３１６が存在する。高周波コイル３１６は、複数のコイル部材を含むことが可能である。高周波コイル３１６のことを、「チャネル」または「高周波アンテナ」と呼ぶこともまた可能である。高周波コイル３１６は、高周波送受信機３１８に接続されている。高周波コイル３１６と高周波送受信機３１８は、送信用と受信用に分離された別々のコイルおよび別々に分離された送信機と受信器によって置き換えられることも可能である。高周波コイル３１６と高周波送受信機３１８とは、単に代表的な構成部材として示されているに過ぎないことが理解されよう。高周波コイル３１６は、専用の送信用アンテナと専用の受信用アンテナをも表すと意図されている。同様に高周波送受信機３１８は、別々に分離された送信機と受信器を表しても良い。
【０１５２】
高周波送受信機３１８および磁場傾斜コイルの電源３０８は、コンピュータ・システム３２０のハードウェア・インターフェース３２２に接続されている。ハードウェア・インターフェース３２２はさらに、プロセッサ３２４に接続されている。プロセッサ３２４はさらに、ユーザ・インターフェース３２６、コンピュータ記憶装置３２８およびコンピュータ・メモリ３３０に接続されている。
【０１５３】
コンピュータ記憶装置３２８は、ベースライン磁気共鳴データ３３２を含んでいるものとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、ベースライン磁気共鳴データ３３２から再構成される第１の画像３３４を含んでいるものとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ３３６を含んでいるものとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ３３６と第１の画像３３４とから再構成される第２の画像３３８を含んでいるものとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、第２の画像３３８から再構成され、場合によっては、少なくとも部分的に第１の画像３３４をさらに使用して再構成される温度マップ３４０を含んでいるものとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、パルス系列３４２を含んでいるものとして図示されている。パルス系列３４２は、複数のコマンドとタイミング関係性を含んでおり、これらは、プロセッサ３２４が磁気共鳴撮像システム３０１を制御することにより、ベースライン磁気共鳴データ３３２とアンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ３３６を獲得するために使用されることが可能である。コンピュータ・メモリ３３０は、制御モジュール３５０を含んでいるものとして図示されている。制御モジュール３５０は、プロセッサ３２４が医療装置３００の動作と機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能な命令コードを含んでいる。
【０１５４】
コンピュータ・メモリ３３０はさらに、再構成モジュール３５２を含んでいるものとして図示されている。再構成モジュール３５２は、ベースライン磁気共鳴データ３３２を第１の画像３３４へと再構成するためのコンピュータ実行可能な命令コードを含んでいる。コンピュータ・メモリ３３０はさらに、アンダー・サンプリング再構成モジュール３５４を含んでいるものとして図示されている。アンダー・サンプリング再構成モジュール３５４は、アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ３３６と第１の画像３３４とを使用して、第２の画像３３８を再構成するためのコンピュータ実行可能な命令コードを含んでいる。本発明に係る幾つかの実施例においては、アンダー・サンプリング再構成モジュール３５４は、画像比率制約的な再構成アルゴリズムを実装するためのコンピュータ実行可能な命令コードを具備している。本発明に係るその他の幾つかの実施例においては、アンダー・サンプリング再構成モジュール３５４は、圧縮された検知動作のアルゴリズムを実装するためのコンピュータ実行可能な命令コードを具備している。
【０１５５】
コンピュータ・メモリ３３０はさらに、温度マッピング・モジュール３５６を含んでいるものとして図示されている。温度マッピング・モジュール３５６は、第２の画像３３８を使用して、場合によっては、第１の画像３３４もさらに使用して温度マップ３４０を構成し又は算出するために使用されるコンピュータ実行可能な命令コードを含んでいる。
【０１５６】
図４は、本発明に係るさらに別の実施例に従って実施される医療装置４００を示している。図４に示される医療装置の実施例は、高密度焦点式超音波システム４０２である温度治療システムを具備している。高密度焦点式超音波システム４０２は、流体充填室（チャンバ）４０４を具備している。流体充填室４０４の内部には、超音波振動子（トランスデューサ）４０６が存在する。図４には示されていないが、超音波振動子４０６は、各々が超音波のビームをそれぞれ個別的に生成する機能を持った複数個の超音波振動子部材を具備することが可能である。このような装置構成は、上述した複数の超音波振動子部材の各々に対して供給される交流電流の位相および／または振幅を制御することにより、超音波処理の対象となる箇所４１８の位置を電気的にステアリング操作するために使用することが可能である。
【０１５７】
超音波振動子４０６は、超音波振動子４０６が機械的に再配置されることを可能にする機構４０８と接続されている。機構４０８は、機構４０８を機械的に駆動するように適合された機械式アクチュエータ４１０と接続されている。機械式アクチュエータ４１０は、超音波振動子４０６に電力を供給するための電源をさらに表している。本発明に係る幾つかの実施例においては、当該電源は、個々の超音波振動子部材への供給電力の位相および／または振幅を制御することが可能である。本発明に係る幾つかの実施例においては、機械式アクチュエータ／電源４１０は、磁石３０２の内腔部３０４の外側に配置することが可能である。
【０１５８】
超音波振動子４０６は、図４の伝搬経路４１２に沿って伝搬するとして図示される超音波を生成する。経路４１２上の超音波は、流体充填室４０４を通過し、さらに超音波ウィンドウ４１４を通過して伝搬する。この実施例においては、上述した超音波はさらに、ジェル・パッド４１６を通過する。ジェル・パッド４１６は、必ずしも全ての実施例において存在している必要は無いものの、この実施例においては、被験者を支持する支持台３１４にはジェル・パッド４１６を受容する窪み部分が存在する。ジェル・パッド４１６は、超音波振動子４０６と被験者３１２との間における超音波のエネルギーのカップリングを補助する。ジェル・パッド４１６を通過した後に、経路４１２上の超音波は、被験者３１２の体内を通過して超音波処理の対象となる箇所４１８において焦点を結ばされる。超音波処理の対象となる箇所４１８として焦点を合わされる位置は、治療対象となる領域４２０の内部にある。治療対象となる領域４２０の全体にわたって治療を行うために、超音波振動子４０６の機械式による位置決めと電気的ステアリング操作による超音波処理の対象となる箇所４１８の位置決めを組み合わせた操作を介して、超音波処理の対象となる箇所４１８は移動させられることが可能である。
【０１５９】
高密度焦点式超音波システム４０２もまた、コンピュータ・システム３２０のハードウェア・インターフェース３２２に対して接続されているものとして図示されている。コンピュータ・システム３２０および記憶装置３２８やメモリ３３０の中の情報内容は、図３に図示した情報内容と均等なものである。
【０１６０】
コンピュータ記憶装置３２８は、治療プラン４４４を含んでいるものとして図示されている。治療プラン４４４は、温度治療システム４０２によって治療対象となる領域４２０を治療することに関する記述および／または指令を含んでいる。幾つかの実施例においては、磁気共鳴撮像システム３０１によって生成された磁気共鳴画像に対して、プロセッサ３４４が治療対象となる領域４２０をレジストレーションすることを可能にする解剖学的なデータを治療プラン４４４が含むようにすることが可能である。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、ｋ−空間内における複数のサンプリング・ポイント４４６を含んでいるとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８はさらに、温度治療システムへの制御コマンド４４８を含んでいるとして図示されている。温度治療システムへの制御コマンド４４８が、プロセッサ３２４によって高密度焦点式超音波システム４０２に対して送信されることにより、システム４０２は、超音波処理の対象となる領域４１８を超音波切除し、さらには、超音波処理の対象となるポイントを、治療対象となる領域４２０の全体にわたって移動させる。
【０１６１】
コンピュータ・メモリ３３０は、パルス系列生成モジュール４５６およびｋ−空間の選択モジュール４５８を含んでいるとして図示されている。ｋ−空間の選択モジュール４５８は、ｋ−空間内における複数のサンプリング・ポイント４４６を選択するためのコンピュータ実行可能な命令コードを含んでいる。ｋ−空間内における複数のサンプリング・ポイント４４６は、治療対象となる領域４２０が良好に表現され、ｋ−空間内におけるこれらのサンプリング・ポイントによって再構成されるような態様で選択される。パルス系列生成モジュール４５６は、k−空間内における複数のサンプリング・ポイントを使用してパルス系列３４２を生成するように適合されている。コンピュータ・メモリ３３０はさらに、温度治療システムの制御モジュール４６０を含んでいるとして図示されている。温度治療システムの制御モジュール４６０は、温度治療システムへの制御コマンド４４８を生成するように適合されている。温度治療システムへの制御コマンド４４８は、治療プラン４４４および／または温度マップ３４０を使用して生成されることが可能である。
【０１６２】
図５は、本発明に係るさらに別の実施例に従って実施される医療装置５００を示している。図５に示される医療装置の実施例は、図３および図４に示した実施例と同様の実施例である。図５に示すコンピュータ・システム３２０は、図３および図４に示すコンピュータ・システム３２０と均等である。コンピュータ記憶装置３２８およびコンピュータ・メモリ３３０の中の情報内容もまた、図３および図４に示すコンピュータ記憶装置３２８およびコンピュータ・メモリ３３０の情報内容と均等である。図５に示す実施例においては、温度治療システムとして、高周波生体組織加熱システム５０１が使用されている。高周波生体組織加熱システム５０１は、アンテナ５０２および高周波発信機５０４を具備している。アンテナ５０２は、治療対象となる領域４２０の近傍に位置している。発信機５０４によって生成され、アンテナ５０２によって放射される高周波エネルギーは、治療対象となる領域４２０を選択的に加熱するために使用される。この実施例においては、高周波発信機５０４は、ハードウェア・インターフェース３２２と接続されているものとして図示されている。プロセッサ３２４およびコンピュータ記憶装置３２８やコンピュータ・メモリ３３０の中の情報内容は、図４においてプロセッサ３２４によって高密度焦点式超音波システム４０２が制御される方法と等価な方法に従って高周波発信機５０４を制御するのに使用される。
【０１６３】
図６は、本発明に係るさらに別の実施例に従って実施される医療装置６００を示している。この実施例においては、温度治療システム６０１が図示されている。被験者３１２の体内には、照射装置（アプリケータ）６０２が挿入されている。治療対象となる領域４２０は、照射装置６０２の端部の近傍に位置している。ここで説明する温度治療システム６０２は、代表的な構成部材であり、マイクロ波照射装置、冷凍アブレータまたはレーザのうちの何れかを含むことが可能である。照射装置６０２は、被験者３１２の体内に低温物質を配送するためのマイクロ波を供給したり、治療対象となる領域４２０へとレーザー光の焦点を合わせたりするように適合されることが可能である。同様に、供給システム６０４は、マイクロ波の電源、低温物質や冷却液を供給するシステム、又はレーザーの電源とすることも可能である。温度治療システム６０１は、コンピュータ・システム３２０のハードウェア・インターフェース３２２と接続されているものとして図示されている。コンピュータ記憶装置３２８およびコンピュータ・メモリ３３０の中の情報内容は、図３、図４および図５に示すコンピュータ記憶装置３２８およびコンピュータ・メモリ３３０の情報内容と均等である。これらの中に含まれているコンピュータ実行可能な命令コードは、プロセッサ３２４が、図４および図５に示す実施例と均等な方法に従って、温度治療システム６０１を制御することを可能にする。
【０１６４】
図７は、本発明に係る方法の有効性を例示するための２種類のプロットを示している。図７に示す実験においては、豚の体内における治療対象となる領域（即ち、着目する領域）を加熱するために、高密度焦点式超音波システムが使用されている。治療対象となる領域（即ち、着目する領域）の温度は、磁気共鳴撮像データの複数のスライスが連続したものとして画像化されている。プロット７００は、スライス（２）からのデータを示し、プロット７０２は、スライス（４）からのデータを示している。上記２種類のプロット７００、７０２のｘ軸は、秒単位の時間７０４である。ｙ軸上には、健康な状態の体温を上回る摂氏の単位で表された温度７０６が示されている。上記２種類のプロット７００、７０２における温度７０６は、該当するスライス内において着目する領域全体にわたって平均された温度である。３種類の異なる方法を使用してデータが獲得されている。上記２種類のプロットにおいて、完全なｋ−空間を使用して獲得されたデータは、７０８とラベル付けされている。上記２種類のプロットにおいて、ＩＲＣＲ法に基づく再構成アルゴリズムを使用して獲得されたデータは７１０とラベル付けされている。上記２種類のプロットにおいて、第２の画像を再構成するために鍵穴アルゴリズムを使用して獲得されたデータは、７１２とラベル付けされている。スライス（２）に関するプロット７００とスライス（４）に関するプロット７０２を調べることにより、完全なｋ−空間のデータ７０８を獲得するのに比べて、ＩＲＣＲ法に基づくデータ獲得７１０は、非常に良好な性能を示していることが観察できる。
【０１６５】
図７に示す事例においては、治療対象となる加熱された領域における温度は、ＩＲＣＲ法と鍵穴法とを比較するために使用されている。この例においては、単一チャネルのデータだけが利用可能である。ｔ＝０および１において獲得された完全なｋ−空間のデータはベースライン・データとして使用されている。正味の加速倍率は１０倍である。
【０１６６】
本明細書に添付した図面および上述した説明において本発明の詳細な内容が例示され、記述されてきたけれども、そのような例示や記述は単に例示的であって発明の範囲を制限的に解釈すべきではなく、本発明の技術的範囲は、本明細書中において開示された実施例の内容だけに制限されることはない。
【０１６７】
図面の記載、本明細書中の記載、および本明細書に添付した請求項の記載を検討することにより、本願において特許請求されている発明を実施する際に、本明細書中において開示された実施例に対するその他の変形例は、当該技術分野における当業者によって理解され実施されることが可能である。本明細書に添付した請求項の記載において、用語「具備する」は、他の構成要素や処理ステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、複数個存在する場合を除外するものではない。単一のプロセッサ又はその他の処理ユニットは、本願の請求項に記載されている幾つかの部材の機能を充足することが可能である。複数の特定の対処方針が相互に異なる従属請求項に記載されているという事実は、これら複数の対処方針を組み合わせたものが有益に使用されることが出来ないと言うことを意味するものではない。コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと共に、又はその一部として提供される光学的記憶媒体や半導体記憶媒体のような適切な媒体の上に格納され／配布されるが、インターネットやその他の有線または無線の通信システムを介する等して、他の形態で配布されることもまた可能である。本願の請求項中に記載された如何なる参照符号も本発明の技術的範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【符号の説明】
【０１６８】
３００  医療装置
３０１  磁気共鳴撮像システム
３０２  磁石
３０４  磁石の内腔部
３０６  磁場傾斜コイル
３０８  磁場傾斜コイルの電源
３１０  撮像領域
３１２  被験者
３１４  被験者を載せる支持台
３１６  高周波コイル
３１８  送受信機
３２０  コンピュータ・システム
３２２  ハードウェア・インターフェース
３２４  プロセッサ
３２６  ユーザ・インターフェース
３２８  コンピュータ記憶装置
３３０  コンピュータ・メモリ
３３２  ベースライン磁気共鳴データ
３３４  第１の画像
３３６  アンダー・サンプリングされた磁気共鳴データ
３３８  第２の画像
３４０  温度マップ
３４２  パルス系列
３５０  制御モジュール
３５２  再構成モジュール
３５４  アンダー・サンプリング再構成モジュール
３５６  温度マッピング・モジュール
４００  医療装置
４０２  高密度焦点式超音波システム
４０４  流体充填室
４０６  超音波振動子
４０８  機構
４１０  機械的アクチュエータ／電源
４１２  超音波の伝搬経路
４１４  超音波ウィンドウ
４１６  ジェル・パッド
４１８  超音波処理の対象となる箇所
４２０  対象となる領域
４４４  治療プラン
４４６  ｋ−空間のサンプリング・ポイント
４４８  温度治療システムへの制御コマンド
４５６  パルス系列生成モジュール
４５８  ｋ−空間選択モジュール
４６０  温度治療システム制御モジュール
５００  医療装置
５０１  高周波生体組織加熱システム
５０２  アンテナ
５０４  高周波発信機
６００  医療装置
６０１  温度治療システム
６０２  照射装置
６０４  供給システム
７００  スライス（２）
７０２  スライス（４）
７０４  秒単位の時間
７０６  健康な豚の体温を上回る温度（摂氏）
７０８  完全なｋ−空間のサンプリングを使用して獲得されたデータ
７１０  ＩＲＣＲアルゴリズムを使用して再構成された第２の画像
７１２  鍵穴アルゴリズムを使用して再構成された第２の画像