(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影被験者の諸領域を互いに分離可能にする。【解決手段】プログラムは、形態イメージング装置を介して獲得された撮像被験者の第１の解剖学的画像データセットにアクセスさせ１０２、機能イメージング装置を介して獲得された撮像被験者の機能画像データセットにアクセスさせ１０４、第１の解剖学的画像データセットを機能画像データセットに対して位置合わせさせ１０６、機能画像データセットに基づいて機能画像データセットを分割させ１０８、分割された機能画像データセットに基づいてバイナリマスクを定義させ１１０、バイナリマスクを第１の解剖学的画像データセットに適用１１２させて、第２の解剖学的画像データセットと、またそれに基づいた画像とを構築させる、という命令を記憶する。第２の解剖学的画像データセットには、生理活性領域の外側のエリアに相関する第１の解剖学的画像データセットの画像データが実質的になくなる。【選択図】図１
2011000439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）であって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ（１９２、２６４、２８４）によって実行されたとき、前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、
撮像被験者（２６０）の、形態イメージング装置を介して獲得された第１の解剖学的画像データセットにアクセス（１０２）させ、
前記撮像被験者（２６０）の、少なくとも１つの生物学的過程を撮像する機能イメージング装置を介して獲得された機能画像データセットにアクセス（１０４）させ、
前記第１の解剖学的画像データセットを前記機能画像データセットに対して位置合わせさせ（１０６）、
前記機能画像データセットの生理活性領域に基づいて前記機能画像データセットを分割させ（１０８）、
分割された機能画像データセットに基づいてバイナリマスクを定義させ（１１０）、
前記バイナリマスクを前記第１の解剖学的画像データセットに適用して第２の解剖学的画像データセットを構築（１１２）させることにより、この第２の解剖学的画像データセットに、前記生理活性領域の外側のエリアに相関する前記第１の解剖学的画像データセットの画像データが実質的になくしておき、
前記第２の解剖学的画像データセットに基づいて画像を構築させる、
という命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項２】
前記命令が、さらに前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、
前記第２の解剖学的画像データセットに基づいて前記撮像被験者（２６０）の前記生理活性領域を定量化させ（１１４）、
定量化した結果をユーザに対して表示させる、請求項１記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項３】
前記生理活性領域を定量化させる（１１４）前記命令が、さらに前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、
前記生理活性領域の面積を決定すること、および
前記生理活性領域の体積を決定すること
のうちの少なくとも１つを実行させる、請求項２記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項４】
前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に前記機能画像データセットを分割させる（１０８）前記命令が、前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、前記機能画像データセットのデータに閾値処理を適用させる、請求項１記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項５】
前記命令が、さらに前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）にユーザ入力から閾値を受け取らせ、前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に前記閾値処理を適用させる命令が、前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、前記閾値に基づいて前記閾値処理を適用させる、請求項４記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項６】
前記命令が、さらに前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、１組の形態演算を前記第２の解剖学的画像データセットに適用させる、請求項１記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項７】
前記形態イメージング装置が、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング装置（１８０）を含み、前記機能イメージング装置が、陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）イメージング装置（１７０）を含む、請求項１記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項８】
前記形態イメージング装置が、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング装置（１８０）を含み、前記機能イメージング装置が、コンピュータ断層撮影（ＰＥＴ）イメージング装置（２５０）を含む、請求項１記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項９】
前記命令が、さらに前記コンピュータ（１９２、２６４、２８４）に、
前記生理活性領域を定量化する前に前記第２の解剖学的画像データセットを分割させる（１１３）、請求項２記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【請求項１０】
前記機能画像データセットを分割する（１０８）ことが島状部除去技法を含む、請求項１記載のコンピュータ可読記憶媒体（２００、２３６、２６６、２８８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、画像データセットの作成に関し、より詳細には、被験者の分離された領域またはエリアを表す画像データセットの作成に関する。
【背景技術】
【０００２】
解剖学的画像データまたは構造画像データとしても知られる（機能画像データに対する）形態画像データは、しばしば印象的なディテールを含む。たとえば、ＭＲ頭部形態画像データは、しばしば、脳の解剖学的構造の詳細なデータをもたらす。脳の一部分または諸領域を解析または定量化するために、頭部画像データ内に見出される脳形態画像データの分割（ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）がしばしば利用される。しかし、頭部画像データは、しばしば頭蓋骨画像データをも含んでおり、脳画像データのそのような分割を行うためには、最初に脳画像データを頭蓋骨画像データから分離することが望まれる。すなわち、そのような場合には、非脳組織データを脳組織データから分割する前に脳組織データを解析または定量化することは困難なものになり得る。したがって、しばしば分割技法を最初に使用し、脳組織データを頭蓋骨データなど非脳組織データから分割する。ひとたび分割されたならば、分離された脳組織データにより、画像処理アルゴリズムで脳内の様々な組織または領域を容易に分割し、脳形態データから定量データを生成することが可能になる。定量脳データの一例は大脳皮質の厚さであり、これは、とりわけ認知症、片頭痛、知能に関する研究において重要である。
【０００３】
一部の形態画像データにおけるディテールの量は、データを情報の豊富なものにするが、そのディテールはまた、関心領域を分割して取り出すことを困難なものにし得る。たとえば、形態画像データセット内で表現されているディテールのレベルは、脳のディテールを、目、頭蓋骨、および他の周囲組織など周囲のディテールから分離することを困難にする可能性がある。これらの同じディテールはまた、脳を非脳組織から分離する３Ｄ輪郭を生成することを困難にする可能性がある。分割をそのようなデータセットに対して直接使用してもよいが、これは計算上、またアルゴリズム上困難なタスクになり得る。被験者の、脳以外の他の領域またはエリアを定量化しようと試みるときにも、同様の難点が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１３６０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、後で計量し易いように、撮像被験者の諸領域を効率的に互いに分離することのできるシステムおよび方法を有することが望ましいはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、コンピュータ可読記憶媒体がコンピュータプログラムを記憶している。このコンピュータプログラムは、コンピュータによって実行されたとき、コンピュータに、形態イメージング装置を介して獲得された撮像被験者の第１の解剖学的画像データセットにアクセスさせ、少なくとも１つの生物学的過程を撮像する機能イメージング装置を介して獲得された撮像被験者の機能画像データセットにアクセスさせ、第１の解剖学的画像データセットを機能画像データセットに対して位置合わせさせ、機能画像データセットの生理活性領域に基づいて機能画像データセットを分割させ、分割された機能画像データセットに基づいてバイナリマスクを定義させ、バイナリマスクを第１の解剖学的画像データセットに適用させ第２の解剖学的画像データセットを構築し、第２の解剖学的画像データセットに基づいて画像を構築させる命令を含む。第２の解剖学的画像データセットは、生理活性領域の外側のエリアに対して相関する第１の解剖学的画像データセットの画像データが実質的にない物となる、即ち、分離されている。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、画像再構築方法が、形態イメージング装置を介してある物体から獲得されたその物体の解剖学的領域のイメージングデータの第１のデータセットを得るステップと、機能イメージング装置を介してその物体から獲得された第２のデータセットを得るステップとを含む。第２のデータセットは、その物体の少なくとも１つの生物学的過程のイメージングデータを含む。また、この方法は、第１のデータセットを第２のデータセットに対して位置合わせするステップと、第２のデータセットを分割し、第１のデータセットに対して位置合わせされたマスキングデータセットを有する第３のデータセットを生成するステップと、マスキングデータセットに基づいて第１のデータセットから第４のデータセットを生成するステップと、第４のデータセットから画像を構築するステップと、画像内のある領域を定量化するステップとを含む。第４のデータセットは、第１のデータセットの部分集合である。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、方法が、形態イメージング装置を介して撮像被験者から獲得された第１のデータセットを、機能イメージング装置を介してその撮像被験者から獲得された第２のデータセットに対して位置合わせするステップと、第２のデータセットを分割し、第１のデータセットに対して位置合わせされたイメージングマスクを作成するステップとを含む。イメージングマスクは、第２のデータセット内の生理活性データに対応するエリアを含む。また、この方法は、イメージングマスクに基づいて第３のデータセットを作成するステップと、第３のデータセットに基づいて撮像被験者のある領域を定量化し、その領域の定量値を決定するステップと、その定量値をユーザに対して表示するステップとを含む。第３のデータセットは、第１のデータセットからのデータを含むが、該エリアの外側のデータに対して相関する第１のデータセットからのデータが実質的にない。
【０００９】
様々な他の特徴および利点が、以下の詳細な説明および図面から明らかになろう。
【００１０】
図面は、本発明を実施するために現在企図されている実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を実施するための技法を示す流れ図である。
【図２】本発明の実施形態と共に使用するための磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステムの概略ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態と共に使用するための例示的なコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムの概略図である。
【図４】本発明の実施形態と共に使用するための例示的な陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による、イメージング技法１００を示す流れ図が示されている。技法１００はブロック１０２で始まり、撮像被験者から獲得された第１の解剖学的画像データセットにアクセスする、またはそれを得る。第１の解剖学的画像データセットは、解剖学的イメージング装置または形態イメージング装置を介して獲得された解剖学的画像データセットである。形態イメージング装置は、たとえば、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング装置またはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング装置とすることができる。他の形態イメージング装置を介して獲得された解剖学的画像データセットもまた企図されている。
【００１３】
一般に、形態イメージング装置または形態イメージング装置は、解剖学的画像データまたは構造画像データを出力する。形態イメージング装置は、たとえば、機能的ＭＲイメージング（ｆＭＲＩ）モダリティ、陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）イメージング装置、または核医学イメージング装置など、機能イメージング装置または機能イメージング装置と対照的なものである。機能イメージング装置は、被験者の機能的過程（すなわち、生理活性）を撮像する。機能イメージング装置を介して獲得された画像データは、しばしば、特定の生理活性のある領域とない領域との強い対比を示す画像を提供する。形態イメージング装置と機能イメージング装置の組合せは、１つの「装置」で実施することができることに留意されたい。たとえば、ある装置がＣＴイメージング能力とＰＥＴイメージング能力を共に含むことができる。
【００１４】
形態イメージング装置を介して獲得された第１の解剖学的画像データセットにアクセスした後で、プロセス制御がブロック１０４に進み、撮像被験者から獲得された機能画像データセットにアクセスする、またはそれを得る。機能画像データセットは、ｆＭＲＩまたはＰＥＴなど機能イメージング装置を介して獲得される。
【００１５】
図１は、第１の解剖学的画像データセットにアクセスしてから機能画像データセットにアクセスすることを示しているが、第１の解剖学的画像データセットの前に機能画像データセットにアクセスすることができることも企図されている。
【００１６】
機能画像データセットにアクセスした後で、プロセス制御がブロック１０６に進み、その機能画像データセットを第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせする。解剖学的画像データセットと機能画像データセットを共に位置合わせすることにより、解剖学的画像データセットと機能画像データセットが同じ座標形内で整列する。したがって、第１の解剖学的画像データセットと機能画像データセットのどちらにも表されている被験者の１つまたは複数のエリアまたは領域が、互いに位置合わせされる。
【００１７】
ブロック１０８に進むと、次いで機能画像データセットを分割し、少なくとも１つの生理活性領域または生理活性エリアを分離する。したがって、この分割は、機能画像データセット内で表現されている生理活性に基づいている。たとえば、機能画像データセットは、ＰＥＴイメージング装置を介して獲得されている可能性がある。さらに、機能画像データセットは、たとえば、撮像被験者の脳および頭蓋骨を表すデータを含むことができる。ＰＥＴイメージング装置がたとえば脳内でのグルコースの消費を描写する場合、脳のグルコースを消費する部分を、機能画像データセット内で、グルコース消費のない領域から別々に識別することが可能になる。一実施形態では、グルコース消費が行われるエリア（たとえば、脳）は、グルコース消費のないエリア（たとえば、頭蓋骨）より大きな信号値を有することになる。そのような場合、分割を実施し、グルコースを生成するエリアまたは領域を非グルコース生成領域から分割することができる。
【００１８】
任意の好適なタイプの分割を実施することができる。たとえば、分割は、１つまたは複数の閾値を機能画像データセットの信号値と比較することに基づく閾値処理を含むことができ、この場合、１つまたは複数の閾値は、コンピュータによって自動的に選択される、かつ／またはユーザによって選択される。一例では、コンピュータまたはプロセッサが、閾値処理に使用される所期閾値を自動的に選択することができ、その後で、ユーザが別の閾値を選択し、閾値処理分割を「微調整」することができる。１つまたは複数の閾値をコンピュータ／プロセッサ単独またはユーザ単独で決定することができることも企図されている。図２のコンピュータシステム１９２など、コンピュータを使用し、図１の技法１００を実施することができる。しかし、他のコンピュータまたはプロセッサを使用し、本発明の実施形態を実施することができることも企図されている。コンピュータまたはプロセッサは、イメージング装置の１つ（たとえば、形態イメージング装置または機能イメージング装置）に結合されてもよく、あるいはコンピュータまたはプロセッサは、入力を介して画像データを受け取るスタンドアロンユニットであってもよい。
【００１９】
図１に戻ると、エロージョン、ダイレーション、および／または島状部除去（ｉｓｌａｎｄ  ｒｅｍｏｖａｌ）など他の分割技法を、閾値処理分割を実施する代わりに実施することができる。  さらにこれらの分割技法の組合せを実施することができることも企図されている。
【００２０】
機能画像データセットが第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせされているので、技法１００は、視覚的、対話的な分割プロセスを可能にする。すなわち、ユーザは、融合された多断面再構成ビュー（すなわち、第１の解剖学的画像の上の機能画像のビュー）の提示を受けることができ、機能画像が第１の解剖学的画像と視覚的に整列するまで「微調整」が必要とされる場合、機能画像を操作することができる。次いでユーザは、特定の生理活性を分離する助けとなるように、分割プロセスを操作することができる。次いで、連結成分アルゴリズムをコンピュータによって実施し、関心領域または関心エリアに連結されていない異質の領域を除去することができる。
【００２１】
分割後、プロセス制御がブロック１１０に進み、バイナリマスクなどマスクを、分割された機能画像データセットから作成する。すなわち、たとえば分割された機能画像データセット内で表現されているいくつかの領域には０の値を割り当てることができ、他の領域には１の値を割り当てることができる。したがって、１および０を含むマスクが分割を通じて生成される。このマスクは機能画像データセットから生成され、機能画像データセットは第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせされているので、このマスクもまた、第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせされている。
【００２２】
グルコース消費を描写するＰＥＴイメージング装置を介して機能画像データセットが獲得された一例では、分割された機能画像データセット内で表現されているグルコース消費エリア（すなわち、生理活性領域）に１の値を割り当てることができ、一方、機能画像データセット内で表現されている非グルコース消費エリアに０の値を割り当てることができる。代わりに他の値をこれらの領域に割り当てることができることも企図されている。それでもなお、分割された機能画像データセットがイメージングマスクに変換される。分割とマスク作成は、最初に分割を必要とし、次いでそこからマスクを作成するプロセスではなく、組合せプロセスとして行うことができることも企図されている。
【００２３】
イメージングマスクを作成または生成した後で、プロセス制御はブロック１１２に進み、第１の解剖学的画像データセット内の撮像被験者のある領域をその領域の外側のエリアから分離することができるようにイメージングマスクを第１の解剖学的画像データセットに適用する（第１の解剖学的画像データセットがイメージングマスクに対して位置合わせされる）ことによって第２の解剖学的画像データセットを生成する。たとえば、被験者の頭部内のあるエリアがＭＲイメージング装置（すなわち、形態イメージング装置）を介して、またＰＥＴイメージング装置（すなわち、機能イメージング装置）を介して撮像されている場合、ＭＲ画像データセットに対して位置合わせされたマスクを使用し、たとえば被験者の脳を頭蓋骨から分離することができる。換言すれば、機能画像データセットを作成するためにグルコース消費を描写するＰＥＴイメージング装置が使用された上記の例では、コンピュータまたはプロセッサは、イメージングマスク内で表現されているグルコース消費エリアに対して相関する第１の解剖学的画像データセットからのデータを含む第２の解剖学的画像データセットを作成することができる。さらに、コンピュータまたはプロセッサは、第２の解剖学的画像データセットを、イメージングマスク内で表現されている非グルコース消費エリアに対して相関する第１の解剖学的画像データセットからのデータを実質的に含まないものにすることができる。したがって、第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせされているマスクを使用することによって、たとえば、被験者の、ある分離された脳領域を表現する第２の解剖学的画像データセットを、第１の解剖学的画像データセットから作成することができる。
【００２４】
上記の例のように、ある脳領域を分離するのではなく、第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせされたイメージングマスクを使用し、被験者の頭蓋骨領域を分離することができることも企図されている。そのような例では、コンピュータまたはプロセッサは、イメージングマスク内で表現されているグルコース消費エリアに対して相関する第１の解剖学的画像データセットからのデータが実質的にない第２の解剖学的画像データセットを第１の解剖学的画像データセットから作成する。したがって、分離された頭蓋骨領域の画像を、イメージングマスクに基づいて第２の解剖学的画像データセットから構築することができる。
【００２５】
上述の例は、本発明の実施形態について例示している。しかし、他の実施形態もまた企図されている。たとえば、本発明の実施形態を実施し、心臓または肝臓など、脳領域または頭蓋骨領域以外の被験者の諸領域を分離することができる。さらに、本発明の実施形態は、ＰＥＴ画像データセット以外の機能画像データセットからマスクを作成することを可能にする。同様に、本発明の実施形態は、ＭＲ画像データセット以外の解剖学的画像データセットから、分離されたエリアの画像を作成することを可能にする。
【００２６】
一実施形態では、撮像被験者内の領域またはエリアを分離した後で、プロセス制御が（破線で示されている）ブロック１１３に進み、第２の解剖学的画像データセットを分割する。この追加の分割を実施し、その領域またはエリアをさらに画定することができることも企図されている。たとえば、ダイレーションおよび／またはエロージョン技法を使用し、その領域をさらに画定することができる。したがって、その領域の異質の部分を除去することも、それに加えて、または代替として、その領域に諸部分を追加することもできる。どちらの場合にも、追加の分割を通じて、よりロバストな第２の解剖学的画像データセットまたは画像を作成することができる。
【００２７】
ブロック１０８、１１３に関連して上記で論じた閾値処理、エロージョン、およびダイレーション分割技法に加えて、またはそれらの代わりに、他の分割技法をブロック１０８、１１３で実施することができる。たとえば、他の形態演算子、領域拡大法（ｒｅｇｉｏｎ  ｇｒｏｗｉｎｇ）、クラスタリング、ヒストグラムをベースとするもの、エッジ検出、レベル設定、グラフ分割（ｇｒａｐｈ  ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）、流域変形（ｗａｔｅｒｓｈｅｄ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、モデルをベースとするもの、マルチスケール、および／またはニューラルネットワーク分割技法を実装することができる。さらに、論じられていない他の分割技法を実装することができる。
【００２８】
撮像被験者内の領域またはエリアを分離した後で、第２のデータセットが分割されているか否かにかかわらず、プロセス制御がブロック１１４に進み、第２の解剖学的画像データセット内で表現されている、分離された領域もしくはエリア、またはその一部分を定量化または計量する。たとえば、ある分離された脳領域が第２のＭＲ画像データセット（すなわち、第２の解剖学的画像データセット）内で表現されている場合、その分離された脳の長さ、高さ、または面積を決定することができる。第２のＭＲ画像データセットが３次元ＭＲ画像データセットである場合、脳の体積をも決定することができる。さらに、ＭＲデータセット内でディテールがしばしば表現されているため、そのデータセット内で表現されている白質および／または灰白質の割合をも決定する、または定量化することができる。さらに、患者の認知症を研究するために使用される大脳皮質（灰白質）の厚さを測定することなど、他のタイプの計量もまた想定されている。特定のタイプの計量に関して、得られた第２の解剖学的画像データセットをさらに分割することが必要とされる可能性がある。
【００２９】
撮像被験者内の領域またはエリアを分離することができるため、技法１００は、これらの領域またはエリアのより正確な定量化を可能にする。たとえば、撮像被験者の頭部の一部分を表現する解剖学的画像データセットは、撮像被験者の頭蓋骨の一部分と脳の一部分とを表現するデータを含むことができる。しかし、そのような解剖学的画像データセットでは、頭蓋骨と脳の間の境界を画することが困難なものになり得る。したがって、たとえば完全な解剖学的画像データセット内で表現されている頭蓋骨部分または脳部分を定量化し難いことがある。所望の解剖学的領域を分離しようとする際に、解剖学的画像データセットに対して、分割技法を実施することができるが、解剖学的画像データセットそれ自体に対してそのような分割を行うことは、計算上またはアルゴリズム上困難なものになり得る。しかし、技法１００は、機能画像データセットに対して分割を行うことを可能にし、これは、解剖学的画像データセットなど他のデータセットに対して同じプロセスを行うより計算上もアルゴリズム上も困難でない可能性があり、また技法１００は、分割された機能画像データセットを、解剖学的画像データセットを分割するために使用することを可能にする。
【００３０】
したがって、技法１００によれば、マスクを、分割された機能画像データセットから作成することができる。技法１００に示されているように、マスクは、解剖学的ＭＲ画像データセットなど第１の解剖学的画像データセットに対して位置合わせされるので、第１の解剖学的画像データセットの、所望の分割された解剖学的領域またはエリアを、マスクと第１の解剖学的画像データセットの組合せから作成される第２の解剖学的画像データセット内で表現することができる。換言すれば、第１の解剖学的画像データセットが撮像被験者の脳および頭蓋骨のデータを含む場合、撮像被験者の分離された頭蓋骨または分離された脳領域を表現する第２のＭＲデータセットを作成することができる。
【００３１】
上記で論じたように、本発明の実施形態は、様々なイメージング装置を使用して獲得することができる画像データセットにアクセスすることを含む。例示的なイメージングデバイスまたはイメージング装置が図２に示されており、解剖学的画像データセットを獲得するための磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム１８０の主要構成要素が示されている。このシステムの動作は、入力デバイス１８４、制御パネル１８６、およびディスプレイ画面１８８を含むオペレータコンソール１８２から制御される。コンソール１８２は、オペレータがディスプレイ画面１８８上の画像の生成および表示を制御することを可能にする別個のコンピュータシステム１９２と、リンク１９０を介して通信する。コンピュータシステム１９２は、バックプレーン１９４を介して互いに通信するいくつかのモジュールを含む。これらは、画像プロセッサモジュール１９６と、ＣＰＵモジュール１９８と、画像データ配列を格納するためのフレームバッファとして当技術分野で知られるメモリモジュール２００とを含む。コンピュータシステム１９２は、高速シリアルリンク２０４を介して別個のシステムコントロール２０２と通信する。入力デバイス１８４は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチスクリーン、ライトペン（ｌｉｇｈｔ  ｗａｎｄ）、音声制御、または任意の同様もしくは同等の入力デバイスを含むことができ、対話式の幾何学的指示（ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）に使用することができる。
【００３２】
システムコントロール２０２は、バックプレーン２０６によって共に接続された１組のモジュールを含む。これらは、ＣＰＵモジュール２０８と、シリアルリンク２１２を介してオペレータコンソール１８２に接続するパルス発生器モジュール２１０とを含む。リンク２１２を介して、システムコントロール２０２は、実行すべきスキャンシーケンスを示すためにオペレータからコマンドを受け取る。パルス発生器モジュール２１０は、所望のスキャンシーケンスを実施するようにシステム構成要素を動作させ、生成されるＲＦパルスのタイミング、強度、および形状、ならびにデータ獲得ウィンドウのタイミングおよび長さを示すデータを生成する。パルス発生器モジュール２１０は、１組の勾配増幅器２１４に接続し、スキャン中に生成される勾配パルスのタイミングおよび形状を示す。また、パルス発生器モジュール２１０は、患者に貼り付けられた電極からのＥＣＧ信号など、患者に接続されたいくつかの異なるセンサからの信号を受け取る生理学的情報収集コントローラ（ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２１６から患者データを受け取ることができる。最後に、パルス発生器モジュール２１０は、患者および磁石システムの状態に関連する様々なセンサから信号を受信するスキャン室インターフェース回路２１８に接続する。また、スキャン室インターフェース回路２１８を介して、患者位置決めシステム１７７がコマンドを受け取り、スキャンするために患者を所望の位置に移動する。
【００３３】
パルス発生器モジュール２１０によって生成された勾配波形が、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器、およびＧｚ増幅器を有する勾配増幅器システム２１４に印加される。各勾配増幅器は、全体的に２２０で指定されている勾配コイルアセンブリ内の対応する物理的な勾配コイルを励起し、獲得された信号を空間符号化するために使用される磁場勾配を生成する。勾配コイルアセンブリ２２０は、極性磁石２２４および全身ＲＦコイル２２６を含む磁石アセンブリ２２２の一部を形成する。システムコントロール２０２内のトランシーバモジュール２２８がパルスを生成し、このパルスは、ＲＦ増幅器２３０によって増幅され、送信／受信スイッチ２３２によってＲＦコイル２２６に結合される。患者内の励起された原子核によって放出される、結果的に生じる信号を、同じＲＦコイル２２６によって検知し、送信／受信スイッチ２３２を介して前置増幅器２３４に結合することができる。増幅されたＭＲ信号が、トランシーバ２２８の受信器セクション内で復調、ろ波、およびデジタル化される。送信／受信スイッチ２３２は、送信モード中にＲＦ増幅器２３０をコイル２２６に電気的に接続し、受信モード中に前置増幅器２３４をコイル２２６に接続するように、パルス発生器モジュール２１０からの信号によって制御される。また、送信／受信スイッチ２３２は、別個のＲＦコイル（たとえば、表面コイル）を送信モードまたは受信モード時に使用することを可能にする。
【００３４】
ＲＦコイル２２６によって拾い上げられたＭＲ信号は、トランシーバモジュール２２８によってデジタル化され、システムコントロール２０２内のメモリモジュール２３６に転送される。ｋ空間ＲＡＷデータの配列がメモリモジュール２３６内に獲得されたとき、スキャンが完了する。このｋ空間ＲＡＷデータは、再構築しようとする各画像ごとに別々のｋ空間データ配列に再配置され、これらのそれぞれが配列プロセッサ２３８に入力され、配列プロセッサ２３８は、そのデータを画像データの配列にフーリエ変換するように動作する。この画像データは、シリアルリンク２０４を介してコンピュータシステム１９２に送られ、メモリ内に格納される。オペレータコンソール１８２からコマンドを受け取ったことに応答して、この画像データは、長期記憶装置内で保存されることも、画像プロセッサ１９６によってさらに処理され、オペレータコンソール１８２に送られ、ディスプレイ１８８上で提示されることもある。
【００３５】
解剖学的画像データセットを作成することに加えて、ＭＲＩシステム１８０はまた、技法１００を実行するようにプログラムされてもよい。すなわち、コンピュータシステム１９２は、ＭＲＩシステム１８０を介して獲得された解剖学的画像データセット、ならびにＭＲＩシステム１８０（ＭＲＩシステム１８０がｆＭＲＩとしても使用される場合）を介して、または別の機能イメージング装置を介して獲得された機能画像データセットにアクセスし、技法１００のステップを実行するためにこれらの画像データセットを使用するように構成またはプログラムされてもよい。
【００３６】
次に図３を参照すると、本発明の実施形態に従って使用することができる例示的なＣＴシステム２５０が示されている。ＣＴシステム２５０は、それぞれ解剖学的画像データセットまたは機能画像データセットを生成する形態イメージング装置として、または機能イメージング装置として使用することができる。ＣＴイメージングシステム２５０は、「第３世代」ＣＴスキャナを代表するガントリ２５２を含む。ガントリ２５２は、Ｘ線のビームを、ガントリ２５２の反対側にある検出器アセンブリまたはコリメータ２５６に向かって投射するＸ線源２５４を有する。検出器アセンブリ２５６は、複数の検出器（図示せず）およびデータ獲得システム（ＤＡＳ）２５８によって形成されている。これらの複数の検出器は、患者２６０を通過する投射Ｘ線を検知し、ＤＡＳ２５８は、そのデータを、後で処理するためにデジタル信号に変換する。検出器アセンブリ２５６の各検出器は、入射Ｘ線ビーム、したがって患者２６０を通過するとき減衰されたビームの強度を表すアナログ電気信号を生成する。Ｘ線投影データを獲得するためのスキャン中には、ガントリ２５２、およびガントリ２５２に取り付けられた構成部品が、回転中心の周りで回転する。
【００３７】
画像リコンストラクタ（図示せず）が、サンプリングされデジタル化されたＸ線データをＤＡＳ２５８から受け取り、高速再構築を実行する。再構築された画像は、入力として、シリアルリンク２６２を介してコンピュータ２６４に印加され、コンピュータ２６４は、その画像を大容量記憶装置２６６内に格納する。
【００３８】
コンピュータ２６０はまた、コマンドおよびスキャン用パラメータをオペレータから受け取る。関連付けられたディスプレイ２６８により、オペレータは、再構築された画像、およびコンピュータ２６４からの他のデータを観察することができる。解剖学的画像データセットおよび／または機能画像データセットを作成することに加えて、ＣＴシステム２５０はまた、技法１００を実行するようにプログラムされてもよい。すなわち、コンピュータシステム２６４は、図２のＭＲＩシステム１８０を介して獲得された解剖学的画像データセット、または図３のＣＴシステム２５０を介して獲得された解剖学的画像データセット、ならびに図２のＭＲＩシステム１８０（ＭＲＩシステム１８０がｆＭＲＩとしても使用される場合）、図３のＣＴシステム２５０を介して、または下記の図４のＰＥＴシステム２７０など別の機能イメージング装置を介して獲得された機能画像データセットにアクセスし、技法１００のステップを実行するためにこれらの画像データセットを使用するように構成またはプログラムされてもよい。
【００３９】
次に図４を参照すると、本発明の実施形態に従って使用することができる例示的なＰＥＴシステム２７０が示されている。ＰＥＴシステム２７０は、機能画像データセットを生成する機能イメージング装置として使用することができる。ＰＥＴスキャナ２７０は、中央の開口またはボア２７６の周りで検出器リングアセンブリ２７４を支持するガントリ２７２を含む。検出器リングアセンブリ２７４は、円形の形状であり、円筒形の検出器リングアセンブリを形成するように中心軸２７８に沿って離隔された複数の検出器リング（図示せず）で構成されている。患者テーブル２８０が、ガントリ２７２の前面に配置され、検出器リングアセンブリ２７４の中心軸２７８と位置合わせされる。患者テーブルコントローラ（図示せず）が、シリアル通信リンク２８６を介してコンピュータまたはオペレータワークステーション２８４からコマンドを受け取ったことに応答して、テーブルベッド２８２をボア２７６内に移動する。ワークステーション２８４は、コンピュータ可読記憶媒体２８８、プロセッサ２９０、およびディスプレイ２９２を含み、ユーザは、ワークステーション２８４を介してＰＥＴシステム２７０を制御することができる。
【００４０】
機能画像データセットを作成することに加えて、ＰＥＴシステム２７０はまた、技法１００を実行するようにプログラムされてもよい。すなわち、ワークステーション２８４は、ＰＥＴシステム２７０を介して獲得された機能画像データセット、および図２のＭＲＩシステム１８０または図３のＣＴシステム２５０を介して獲得された解剖学的画像データセットにアクセスし、技法１００のステップを実行するためにこれらの画像データセットを使用するように構成またはプログラムされてもよい。
【００４１】
図１の技法１００は、ＭＲイメージング装置およびＣＴイメージング装置以外の形態イメージング装置を介して獲得された解剖学的画像データセットを用いて実施することができる。同様に、技法１００は、ＰＥＴイメージング装置、ＭＲイメージング装置、またはＣＴイメージング装置以外の機能イメージング装置を介して獲得された機能画像データセットを用いて実施することができる。
【００４２】
開示されている方法、装置、およびシステムに関する技術的貢献は、画像内のある領域を分離する、コンピュータによって実施される方法、装置、およびシステムを提供することである。
【００４３】
一実施形態によれば、コンピュータ可読記憶媒体がコンピュータプログラムを記憶している。このコンピュータプログラムは、コンピュータによって実行されたとき、コンピュータに、形態イメージング装置を介して獲得された撮像被験者の第１の解剖学的画像データセットにアクセスさせ、少なくとも１つの生物学的過程を撮像する機能イメージング装置を介して獲得された撮像被験者の機能画像データセットにアクセスさせ、第１の解剖学的画像データセットを機能画像データセットに対して位置合わせさせ、機能画像データセットの生理活性領域に基づいて機能画像データセットを分割させ、分割された機能画像データセットに基づいてバイナリマスクを定義させ、バイナリマスクを第１の解剖学的画像データセットに適用させ第２の解剖学的画像データセットを構築し、第２の解剖学的画像データセットに基づいて画像を構築させる命令を含む。第２の解剖学的画像データセットには、生理活性領域の外側のエリアに対して相関する第１の解剖学的画像データセットの画像データが実質的にない。
【００４４】
他の実施形態によれば、方法が、形態イメージング装置を介して撮像被験者から獲得された第１のデータセットを、機能イメージング装置を介してその撮像被験者から獲得された第２のデータセットに対して位置合わせするステップと、第２のデータセットを分割し、第１のデータセットに対して位置合わせされたイメージングマスクを作成するステップとを含む。イメージングマスクは、第２のデータセット内の生理活性データに対応するエリアを含む。また、この方法は、イメージングマスクに基づいて第３のデータセットを作成するステップと、第３のデータセットに基づいて撮像被験者のある領域を定量化し、その領域の定量値を決定するステップと、その定量値をユーザに対して表示するステップとを含む。第３のデータセットは、第１のデータセットからのデータを含むが、該エリアの外側のデータに対して相関する第１のデータセットからのデータが実質的にない。
【００４５】
他の実施形態によれば、方法が、形態イメージング装置を介して撮像被験者から獲得された第１のデータセットを、機能イメージング装置を介してその撮像被験者から獲得された第２のデータセットに対して位置合わせするステップと、第２のデータセットを分割し、第１のデータセットに対して位置合わせされたイメージングマスクを作成するステップとを含む。イメージングマスクは、第２のデータセット内の生理活性データに対応するエリアを含む。また、この方法は、イメージングマスクに基づいて第３のデータセットを作成するステップと、第３のデータセットに基づいて撮像被験者のある領域を定量化し、その領域の定量値を決定するステップと、その定量値をユーザに対して表示するステップとを含む。第３のデータセットは、第１のデータセットからのデータを含むが、該エリアの外側のデータに対して相関する第１のデータセットからのデータが実質的にない。
【００４６】
本発明については、好ましい実施形態によって述べられており、明示的に述べられているものの他に、均等物、代替形態、および修正形態が可能であり、それらが添付の特許請求の範囲内にあることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４７】
１７７  患者位置決めシステム
１８０  磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム
１８２  オペレータコンソール
１８４  入力デバイス
１８６  制御パネル
１８８  ディスプレイ画面
１９０  リンク
１９２  コンピュータシステム
１９４  バックプレーン
１９６  画像プロセッサモジュール
１９８  ＣＰＵモジュール
２００  メモリモジュール
２０２  別個のシステムコントロール
２０４  高速シリアルリンク
２０６  バックプレーン
２０８  ＣＰＵモジュール
２１０  パルス発生器モジュール
２１２  シリアルリンク
２１４  １組の勾配増幅器
２１６  生理学的情報収集コントローラ
２１８  スキャン室インターフェース回路
２２０  勾配コイルアセンブリ
２２２  磁石アセンブリ
２２４  極性磁石
２２６  全身ＲＦコイル
２２８  トランシーバモジュール
２３０  ＲＦ増幅器
２３２  送信／受信スイッチ
２３４  前置増幅器
２３６  メモリモジュール
２３８  配列プロセッサ
２５０  例示的なＣＴシステム
２５２  ガントリ
２５４  Ｘ線源
２５６  検出器アセンブリまたはコリメータ
２５８  データ獲得システム（ＤＡＳ）
２６０  患者
２６２  シリアルリンク
２６４  コンピュータ
２６６  大容量記憶装置
２６８  関連付けられたディスプレイ
２７０  ＰＥＴシステム
２７２  ガントリ
２７４  検出器リングアセンブリ
２７６  中央の開口またはボア
２７８  中心軸
２８０  患者テーブル
２８２  テーブルベッド
２８４  コンピュータまたはオペレータワークステーション
２８６  シリアル通信リンク
２８８  コンピュータ可読記憶媒体
２９０  プロセッサ
２９２  ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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