(57)【要約】  脳のミエリン組織のマップを生成する、コンピュータによる方法を記載する。更に、様々なミエリン含量のサブマップをイメージングすることができる。本方法は、少なくとも２つの相互作用する組織コンパートメントを含むシミュレーションモデルを使用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳のミエリン組織のマップを生成する、コンピュータによる方法であって、
−前記脳の２つ以上の物理的特性のマップを生成するステップ、
−少なくとも２つの相互作用する組織コンパートメントを含むシミュレーションモデルを形成するステップ、
−入力として前記シミュレーションモデルを使用して物理的特性を生成するステップ、
−生成した前記マップで観察される前記物理的特性を前記シミュレーションモデルによって生成した前記物理的特性に関連付けるステップ、及び
−前記関係を使用してミエリン画分マップを生成するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記生成される物理的特性は、可能な限りの前記組織コンパートメント分布と共に生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２つ以上の物理的特性は、Ｔ1、Ｔ2、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤのうちの１つ又は複数を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
生成した前記マップで観察される前記物理的特性を前記シミュレーションモデルによって生成した前記物理的特性に関連付ける前記ステップは、ルックアップテーブルを使用して行われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ミエリン画分マップから少なくとも１つのミエリンサブマップを生成するステップを更に含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
（１つ又は複数の）前記ミエリンサブマップは、ミエリン水マップ、ミエリン半固体マップ、細胞内及び細胞外（間質）の水分マップ、非ミエリン半固体マップ、自由水マップ、全水分含量マップ、ミエリン水画分マップ、浮腫マップ、脳の全ミエリン含量マップ、並びに脳内の相対ミエリン画分マップのうちの１つ又は複数を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記相互作用する組織コンパートメントは、ミエリン画分コンパートメント、細胞画分コンパートメント、自由水画分コンパートメント、ミエリン水画分コンパートメント、ミエリン半固体コンパートメント、細胞間及び間質の水分コンパートメント、並びに非ミエリン半固体コンパートメントのうちの１つ又は複数を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
脳のミエリン組織のマップを生成する、コンピュータによるイメージングシステムであって、
−前記脳の２つ以上の物理的特性のマップを生成するように配設された第１のイメージング回路、
−少なくとも２つの相互作用する組織コンパートメントを含むシミュレーションモデル、
−入力として前記シミュレーションモデルを使用して物理的特性を生成するように配設されたコントローラ
−生成した前記マップで観察される前記物理的特性を前記シミュレーションモデルによって生成した前期物理的特性に関連付けるように配設されたコントローラ、及び
−前記関係を使用してミエリン画分マップを生成するように配設された第２のイメージング回路
を含む、システム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記物理的特性を可能な限りの前記組織コンパートメント分布と共に生成するよう配設される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記２つ以上の物理的特性は、Ｔ1、Ｔ2、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤのうちの１つ又は複数を含む、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
生成した前記マップで観察される前記物理的特性を前記シミュレーションモデルを用いて生成した前記物理的特性に関連付けるように配設された、ルックアップテーブルを含む、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ミエリン画分マップから少なくとも１つのミエリンサブマップを生成するように配設された、イメージング回路含む、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
（１つ又は複数の）前記ミエリンサブマップは、ミエリン水マップ、ミエリン半固体マップ、細胞内及び細胞外（間質）の水分マップ、非ミエリン半固体マップ、自由水マップ、全水分含量マップ、ミエリン水画分マップ、浮腫マップ、脳の全ミエリン含量マップ、並びに脳内の相対ミエリン画分マップのうちの１つ又は複数を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記相互作用する組織コンパートメントは、ミエリン画分コンパートメント、細胞画分コンパートメント、自由水画分コンパートメント、ミエリン水画分コンパートメント、ミエリン半固体コンパートメント、細胞間及び間質の水分コンパートメント、並びに非ミエリン半固体コンパートメントのうちの１つ又は複数を含む、請求項８〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
コンピュータプログラムセグメントが記憶されたデジタル記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムセグメントは、コンピュータで実行される時にコンピュータに、
−脳の２つ以上の物理的特性のマップを生成するステップ、
−少なくとも２つの相互作用する組織コンパートメントを含むシミュレーションモデルを形成するステップ、
−入力として前記シミュレーションモデルを使用して物理的特性を生成するステップ、
−生成した前記マップで観察される前記物理的特性を前記シミュレーションモデルによって生成した前記物理的特性に関連付けるステップ、及び
−前記関係を使用してミエリン画分マップを生成するステップ
を実行させる、記憶媒体。
【請求項１６】
前記生成される物理的特性は、可能な限りの前記組織コンパートメント分布と共に生成される、請求項１５に記載の記憶媒体。
【請求項１７】
前記２つ以上の物理的特性は、Ｔ1、Ｔ2、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤのうちの１つ又は複数を含む、請求項１５又は１６に記載の記憶媒体。
【請求項１８】
生成した前記マップで観察される前記物理的特性を前記シミュレーションモデルによって生成した前記物理的特性に関連付ける前記ステップは、ルックアップテーブルを使用して行われる、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の記憶媒体。
【請求項１９】
前記ミエリン画分マップから少なくとも１つのミエリンサブマップを生成するステップを更に含む、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の記憶媒体。
【請求項２０】
（１つ又は複数の）前記ミエリンサブマップは、ミエリン水マップ、ミエリン半固体マップ、細胞内及び細胞外（間質）の水分マップ、非ミエリン半固体マップ、自由水マップ、全水分含量マップ、ミエリン水画分マップ、浮腫マップ、脳の全ミエリン含量マップ、並びに脳内の相対ミエリン画分マップのうちの１つ又は複数を含む、請求項１９に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
前記相互作用する組織コンパートメントは、ミエリン画分コンパートメント、細胞画分コンパートメント、自由水画分コンパートメント、ミエリン水画分コンパートメント、ミエリン半固体コンパートメント、細胞間及び間質の水分コンパートメント、並びに非ミエリン半固体コンパートメントのうちの１つ又は複数を含む、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）定量化シーケンスによって取り込んだ脳組織の画分マップを作成するための方法、システム、及びコンピュータプログラムに関する。特に、本発明を使用して、複数の物理的パラメータに基づいて脳のミエリン画分マップを作成するための方法、システム、及びコンピュータプログラムを提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング法（ＭＲＩ）は、（斜面を含む）どんな面の断面画像も作成することができる。医療用ＭＲＩは、水と脂肪の励起水素原子核（プロトン）の緩和特性に基づくものが最も多い。撮像される対象物を強力で均一な磁場に配置すると、細胞内の非整数のスピン数を有する原子核のスピンが全て磁場に平行に整列するか、又は反平行に整列する。ＭＲＩスキャンの出力結果は、１つのＭＲＩコントラスト画像又は一連のＭＲＩコントラスト画像になる。
【０００３】
ＭＲＩコントラストを理解するためには、ＲＦ励起後に平衡状態を確立する緩和プロセスの時定数についてある程度理解することが重要である。励起されたプロトンが緩和及び再整列すると、プロトンは記録されている速度でエネルギーを放出して周囲環境に関する情報を提示することができる。プロトンスピンの磁場に沿った最整列は縦緩和と呼ばれ、一定の割合の組織原子核が再整列するのに必要な時間（典型的には、約１秒）は「Ｔｉｍｅ1」又はＴ1と呼ばれる。Ｔ2強調画像は、横エネルギーパルスを印加した後のスピンの局所的な位相分散によるものであり、横緩和時間（典型的には、組織に対して１００ミリ秒未満）は「Ｔｉｍｅ2」又はＴ2と呼ばれる。これらの緩和時間は、緩和速度Ｒ1（＝１／Ｔ1）及びＲ2（＝１／Ｔ2）としても表わされる。全体の信号は、プロトンの数又はプロトン密度ＰＤによって決まる。スキャナコンソールでは、エコー時間ＴＥ、繰り返し時間ＴＲ、フリップ角α及びプレパレーションパルスの印加（並びにその他多数）等の全ての利用可能なパラメータは、一定値に設定される。それぞれの特定のパラメータセットにより、測定組織の特性に応じて、結果画像の特定の信号強度が生成される。
【０００４】
従来のコントラストイメージング法では、画像の中で認められる絶対信号強度はそのままの意味を有するものではなく、診断につながるのは寧ろ、異なる組織間の強度差、コントラストである。Ｒ1、Ｒ2及びＰＤ等の物理的パラメータの測定に基づいて、より定量的アプローチを適用することができる。これらの値は、スキャナ設定に左右されないので、下層組織を反映した値となる。
【０００５】
Ｂｌｏｃｈシミュレーションモデル（例えば非特許文献１を参照）は、含まれる組織の直接測定法のＭＲ定量化結果の予測所見に組織成分を関連付けるように構成することができるので、ＭＲコンピュータを使用した診断が可能になる。
【０００６】
特に対象とする脳組織の１つのタイプは、ミエリンと呼ばれる。ミエリンは、脳の神経軸策の周囲に絶縁体としての髄鞘を形成するので、特に興味深い。ミエリンの劣化及び損傷は、認知症や多発性硬化症などのさまざまな病気につながる恐れがある。また、ミエリンは、浮腫、麻痺、又は脳腫瘍の範囲を判断するための重要な要因でもある。ミエリンは、脂肪組織（半固体）の薄層と水とからなる。
【０００７】
ＭＲＩに関する診断方法及びイメージング方法を改善する必要は常に存在している。特に、ミエリンのような脳組織の改善されたイメージング及び分析のための方法及び装置が望まれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｌｅｖｅｓｑｕｅ  Ｒ、Ｐｉｋｅ  ＧＢ著、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ  ｈｅａｌｔｈｙ  ａｎｄ  ｄｉｓｅａｓｅｄ  ｗｈｉｔｅ  ｍａｔｔｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｎｄ  ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｔ2  ｒｅｌａｘｏｍｅｔｒｙ：Ａ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｖｉｅｗ  ｖｉａ  ａ  ｆｏｕｒ−ｐｏｏｌ  ｍｏｄｅｌ」Ｍａｇ  Ｒｅｓｏｎ  Ｍｅｄ  ６２巻、ｐ．１４８７−１４９６（２００９年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、複数の物理的パラメータ（例えば、Ｔ1及びＴ2緩和時間と、Ｒ1及びＲ2緩和速度と、プロトン密度ＰＤとの組み合わせ、又はそのサブセット）の測定を脳内の組織含量に関連付けるための方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的及び他の目的は、添付の請求項に示されている方法及び装置によって達成することができる。
【００１１】
ＭＲイメージングにおいて特に対象となる組織は、ミエリンである。本発明の方法の実施形態によれば、複数の物理的パラメータ（例えば、Ｔ1及びＴ2緩和時間と、Ｒ1及びＲ2緩和速度と、プロトン密度ＰＤとの組み合わせ、又はそのサブセット）の測定からミエリン画分を求めるための機器及びコンピュータプログラムが提供される。複数の物理的パラメータは、一連のＭＲ画像から求めることができる。また、ミエリン水、ミエリン半固体、細胞内及び細胞外（間質）の水分、非ミエリン半固体、自由水、全水分含量、ミエリン水画分、浮腫、脳の全ミエリン含量、並びに脳内の相対ミエリン画分を得ることができ、出力として表示することができる。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、脳のミエリン組織のマップを生成する、コンピュータによる方法が提供される。この方法は、脳の２つ以上の物理的特性のマップを生成するステップを含む。この方法はさらに、少なくとも２つの相互作用する組織コンパートメント（ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）を含むシミュレーションモデルを形成するステップと、入力としてシミュレーションモデルを使用して物理的特性を生成するステップとを含む。この方法は、次に、生成したマップで観察される物理的特性をシミュレーションモデルによって生成した物理的特性に関連付け、この関係を使用してミエリン画分マップを生成することにより、ミエリン画分マップを生成する。
【００１３】
一実施形態によれば、生成される物理的特性は、可能な限りの組織コンパートメント分布と共に生成される。
【００１４】
一実施形態によれば、２つ以上の物理的特性は、Ｔ1、Ｔ2、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤのうちの１つ又は複数を含む。
【００１５】
一実施形態によれば、生成したマップで観察される物理的特性をシミュレーションモデルによって生成した物理的特性に関連付けるのは、ルックアップテーブルを使用して行われる。
【００１６】
一実施形態によれば、ミエリン画分マップから少なくとも１つのミエリンサブマップが生成される。
【００１７】
一実施形態によれば、（１つ又は複数の）ミエリンサブマップは、ミエリン水マップ、ミエリン半固体マップ、細胞内及び細胞外（間質）の水分マップ、非ミエリン半固体マップ、自由水マップ、全水分含量マップ、ミエリン水画分マップ、浮腫マップ、脳の全ミエリン含量マップ、並びに脳内の相対ミエリン画分マップのうちの１つ又は複数を含む。
【００１８】
一実施形態によれば、相互作用する組織コンパートメントは、ミエリン画分コンパートメント、細胞画分コンパートメント、自由水画分コンパートメント、ミエリン水画分コンパートメント、ミエリン半固体コンパートメント、細胞間及び間質の水分コンパートメント、並びに非ミエリン半固体コンパートメントのうちの１つ又は複数を含む。
【００１９】
本発明は、本明細書に記載されている方法を実行するように設計された、コンピュータによるイメージングシステム、及びコンピュータで実行される時にコンピュータに本明細書に記載されている方法を実行させるコンピュータプログラム命令／ソフトウェアセグメントが記憶されたデジタル記憶媒体も含む。
【００２０】
一実施形態によれば、コンピュータによるイメージングシステムは、脳のミエリン組織のマップを生成するために、脳の２つ以上の物理的特性のマップを生成するように配設された第１のイメージング回路と、少なくとも２つの相互作用する組織コンパートメントを含むシミュレーションモデルとを備える。このシステムは更に、入力としてシミュレーションモデルを使用して物理的特性を生成するように配設されたコントローラと、生成したマップで観察される物理的特性をシミュレーションモデルによって生成した物理的特性に関連付けるように配設されたコントローラとを備える。第１のイメージング回路と同じ構造にすることができる第２のイメージング回路を設け、これを、相関関係を使用して脳のミエリン画分マップを生成するように配設することができる。
【００２１】
ミエリンのイメージングを可能にするために、上述の方法を実行するためのコントローラユニット／イメージング回路をコンピュータ内に設けることができる。（１つ若しくは複数の）コントローラ及び／又はイメージング回路は、適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを使用して実装することができる。ハードウェアは、読み取り可能な記憶媒体に記憶されているソフトウェアを実行するように配設することができる１つ又は複数のプロセッサを含むことができる。（１つ又は複数の）プロセッサは、単一の専用プロセッサ、単一の共有プロセッサ、又は複数の独立したプロセッサ（いくつかは共有にしてもよいし、分散してもよい）によって実装することができる。更に、プロセッサとして、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ＡＳＩＣハードウェア、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、及び／又はその他の記憶媒体が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２２】
本明細書に記載されている方法の利点の中には、単位体積当たりのミエリン画分の絶対値を得ることができるという利点があり、これは、ＭＲＩの脳画像を理解する上で役に立つ。また、短時間でのＭＲ画像の取得によって、この値を求めることができる。さらに、ミエリン画分から導出して、ミエリン水、ミエリン半固体、細胞内及び細胞外（間質）の水分、非ミエリン半固体、自由水、全水分含量、ミエリン水画分、浮腫、脳の全ミエリン含量、及び脳内の相対ミエリン画分も得ることができる。
【００２３】
以下において、非限定的な例を使用して、添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、ＭＲシステムの概略図である。
【図２】図２は、ＭＲ画像を生成する時に実行されるいくつかの手順ステップを示すフローチャートである。
【図３】図３は、ミエリン及びそれに関連する量の画像を導出する方法を更に示すプロットである。
【図４】図４は、ミエリン及びそれに関連する量の画像を導出する方法を更に示すグラフである。
【図５】図５は、ミエリン及びそれに関連する量の画像を導出する方法を更に示す図及びグラフである。
【図６】ミエリン及びそれに関連する量の画像を導出する方法を更に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１において、ＭＲＩシステム１００の構成の全体図を示す。システム１００は、ＭＲスキャナ１０１を備える。ＭＲスキャナは、生体をスキャンすることによりＭＲＩデータを生成する働きをする。ＭＲスキャナは更に、スキャナ１０１で生成されたデータを処理するためにコンピュータ１０３に接続される。コンピュータ１０３は、メモリに接続される中央処理装置と、データ及び情報を受信及び出力するための多数の入出力ポートとを備える。コンピュータ１０３は、１つ又は複数の入力装置（概して、入力装置１０５で表す）から入力コマンドを受信する。入力装置１０５は、コンピュータマウス、キーボード、トラックボール、又は任意の他の入力装置のうちの１つ又は複数であってよい。コンピュータ１０３は更に、処理されたスキャンデータをコントラスト画像として可視化するためのスクリーン１０７に接続される。特に、コンピュータ１０３は、本明細書に記載されている方法を実行するように設計された（１つ又は複数の）コントローラユニット／イメージング回路を備えることができる。
【００２６】
図２において、ミエリンマップを生成する時に実行されるステップのフローチャートを示す。まず、脳の２つ以上の物理的特性のマップを生成する。これは、例えば、以下のステップ２０１〜２０３を使用して実行することができる。
【００２７】
即ち、ステップ２０１では、１つ又は複数のＭＲシーケンスが生成され、このシーケンスから、この場合は脳である対象物の組織のＴ1緩和及びＴ2緩和による強度差が観察される様々な画像を得ることができる。これは、エコー時間ＴＥ、繰り返し時間ＴＲ、フリップ角、又はプレパレーションパルス後の遅延時間等のスキャナ設定を変更することにより行うことができる。ステップ２０２において、ステップ２０３で脳の定量化マップとして算出されるＴ1、Ｔ2、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤ（又は等価量）のような物理的特性を算出するために、これらの画像を使用してフィッティングが行われる。例えば、Ｊ．Ｂ．Ｍ．Ｗａｒｎｔｊｅｓ、Ｏ．Ｄａｈｌｑｖｉｓｔ  Ｌｅｉｎｈａｒｄ、Ｊ．Ｗｅｓｔ、Ｐ．Ｌｕｎｄｂｅｒｇ著「Ｒａｐｉｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｂｒａｉｎ：Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃｉｎｉｃａｌ  Ｕｓａｇｅ」Ｍａｇｎ  Ｒｅｓｏｎ  Ｍｅｄ、６０巻、ｐ．３２０−３２９（２００８年）を参照されたい。
【００２８】
ステップ２０４において、図３と合わせて以下で更に説明するように、複数の相互作用する組織コンパートメントを有するシミュレーションモデルが設計される。組織コンパートメントの数は、シミュレーションモデルに適すると考えられる任意の適した数にすることができる。次に、ステップ２０５において、ＭＲシーケンスの影響下における、これらのコンパートメントのシミュレーション信号強度を算出することができる。ステップ２０６において、Ｔ1、Ｔ2、ＰＤ等のシミュレーション物理的特性を使用して、組織コンパートメント分布に応じて値が算出される。一実施形態では、全ての可能な組織コンパートメント分布をシミュレートすることができる。特に、ステップ２０２で使用されたフィッティングを使用して、可能な組織コンパートメント分布のシミュレーションを行うことができる。
【００２９】
ステップ２０８において、これらのシミュレーションを使用して、任意の組織分布をＴ1、Ｔ2、ＰＤ等の算出された物理的特性に関連付けるためにルックアップテーブル又は記述的機能を生成することができる。その後、ステップ２０９において、ルックアップテーブル又は同様の機能を使用して、算出されたＴ1、Ｔ2、ＰＤ等の物理的特性に基づいて患者の脳のミエリン画分マップを生成することができる。ステップ２０９で作成されたミエリン画分マップに基づいて、ステップ２１０において、ミエリン水マップ、ミエリン半固体マップ、細胞内及び細胞外（間質）の水分マップ、非ミエリン半固体マップ、自由水マップ、全水分含量マップ、ミエリン水画分マップ、浮腫マップ、脳の全ミエリン含量、並びに脳内の相対ミエリン画分のような関連するミエリンサブマップが算出される。全ミエリン含量は、脳全体の単位体積当たりのミエリン画分の合計である。同様に、この画分から脳内の相対ミエリン画分を導出することができ、即ち、相対ミエリン画分は脳全体の単位体積当たりのミエリン画分の合計を脳の体積で割った値である。
【００３０】
また、別の実施形態によれば、シミュレーションを実行してルックアップテーブルにその結果を保存し、その後ルックアップテーブルを使用して異なる物理的特性を関連付ける代わりに、測定後にシミュレーションモデルを使用したカーブフィッティングを行うことができる。このような実施形態では、結果が必要となる都度シミュレーションを実行しなければならないが、ルックアップテーブルを使用する必要がなくなる。
【００３１】
図３において、脳のＲ1、Ｒ2、ＰＤのシミュレーションモデルの一例を示す。各々の取得ボクセル体積は、ミエリン画分（ＭｙＦ）と細胞画分（ＣＦ）と自由水画分（ＦＷＦ）とに分割される。ＭｙＦコンパートメントは、ミエリン水（ＭｙＷ）とミエリン半固体（ＭＳＳ）とからなる。ＣＦコンパートメントは、細胞内及び間質の水分（ＩＩＷ）と非ミエリン半固体状物質（ｎｏｎ−ＭＳＳ）とからなる。自由水画分は水のみからなる。各々の画分は、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤで表わされる独自の物理的特性を有する。ＭｙＦとＣＦの間に、磁気交換率κMyF-CFとして表される相互作用が存在し、両画分の磁化発生を結合する。同様に、ＣＦとＦＷＦの間にも磁気交換率κCF-FWFが存在する。体積全体における有効かつ観測可能なＲ1、Ｒ2、ＰＤは、結合画分の挙動の結果である。緩和速度値と画分分布のみが指標となり、数値例となる。全てのコンパートメントの集合が、画像セグメント／画像取得ボクセル全体を構成する。
【００３２】
図２と合わせて説明したステップの全ては、例えば、デジタル記憶媒体上でコンピュータにロードされた適切なソフトウェアプログラムを実行して、コンピュータに上述のステップを実行させることによって、コンピュータに実装することができるが、この形に限定されない。また、例えばルックアップテーブルの形態の異なるモデル及びメモリと組み合わせて、適切なイメージング回路及びコントローラを備える適切なハードウェアを使用して、本発明の方法を実装することもできる。
【００３３】
更に、図３のシミュレーションモデルは３つのコンパートメントを備えることに留意されたい。しかし、それらの間に相互作用を有する３つより多い（又は３つより少ない）コンパートメントを使用することができることも理解されたい。例えば図３では、ミエリン画分コンパートメントは、ミエリン水ＭｙＷとミエリン半固体とに更に分割することができる。また、細胞画分コンパートメントは、相互作用のある細胞内及び間質の水分（ＩＩＷ）と非ミエリン半固体とに更に分割することができる。
【００３４】
シミュレーションモデルの結果の一例を図４に示す。画分分布は、例えば、３０％のミエリン画分、７０％の細胞画分、０％の自由水画分に設定される。経時的な磁化挙動が算出され、その結果、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤを導出することができる信号強度曲線が得られる。この例では、結果は、Ｒ1＝１．６８ｓ-1、Ｒ2＝１２．５ｓ-1、ＰＤ＝６４％である。従って、（Ｒ1，Ｒ2，ＰＤ）＝（１．６８，１２．５，０．６４）の測定値は、（ＭｙＦ，ＣＦ，ＦＷＦ）＝（０．３，０．７，０．０）に相当する。これは、全ての可能性のある測定結果を予測するために、全ての可能な画分分布に対して繰り返される。
【００３５】
図４ａ、４ｂにおいて、図２に関して使用した速度値を使用して３つの組織画分分布の予想磁化のシミュレーションを示す。図４ａには、１２０°ＲＦ飽和パルス印加後の遅延時間の関数として長手方向磁化Ｍzを示している。図４ｂには、９０°ＲＦ励起パルス印加後のエコー時間の関数として横方向磁化Ｍxを示している。図４ａ、図４ｂに示されているのは、１．１００％のＣＦ、２．１５％のＭｙＦ及び８５％のＣＦ、３．３０％のＭｙＦ及び７０％のＣＦの磁化である。ＦＷＦは３つのケース全てにおいて０とした。破線は、Ｒ1、Ｒ2の対応する信号強度の単一指数関数によるフィッティング結果を示している。Ｒ2に関して、最初の１０ミリ秒のエコー時間は、実験条件を反映するために無視される。その結果、短いエコー時間での急速な減衰が実験的には見逃されるために、一般に、算出されるＰＤは過小評価されることになる。３つの曲線の推定値（Ｒ1，Ｒ2，ＰＤ）は、それぞれ（０．９２，１０．５，０．８５）、（１．２６，１１．４，０．７５）、及び（１．６８，１２．５，０．６４）である。
【００３６】
図５において、脳の典型的なＲ1、Ｒ2、ＰＤマップを対象となる領域（ＲＯＩ）と共に示す。ＲＯＩ内のデータは、Ｒ1−Ｒ2−ＰＤ空間のＲ1−Ｒ2、Ｒ1−ＰＤ、Ｒ2−ＰＤ投影面にグラフで記入されている。０％〜４０％のミエリン画分のシミュレーションモデルの結果が追加されている。灰白質（ＧＭ）及び白質（ＷＭ）の典型的な位置は、円で示されている。
【００３７】
Ｒ1−Ｒ2−ＰＤ空間内の各々の点に、特定の画分分布を割り当てて、Ｒ1、Ｒ2、ＰＤをミエリン画分、細胞画分、自由水画分の固有の分布に転換することができる。図５には、１．５Ｔの磁場強度で測定した健常者（女性、３８歳）の脳の水平方向スライスの定量的ＭＲＩデータの典型例：ａ．０〜３ｓ-1におけるＲ1緩和速度、ｂ．５〜２０ｓ-1におけるＲ2緩和速度、ｃ．５０％〜１００％のプロトン密度（この場合、１００％は３７℃の純水に相当する）が示されている。３つの対象領域が示されており、Ｒ1−Ｒ2−ＰＤデータが画像の下のＲ1−Ｒ2、Ｒ1−ＰＤ、Ｒ2−ＰＤ投影面にプロットされている。ＭｙＦ／ＣＦの割合は、正方形の印で示されるように、０／１００％〜４０／６０％の範囲で４％ずつ段階的に変えられる。ＧＭ及びＷＨのクラスタの平均位置は、円で示されている。Ｒ1画像では、ＲＯＩは、Ｍ、ＷＭ及びＣＳＦの一部を含む領域に位置する。得られたデータ包絡線は、典型的にＧＭ位置から屈曲し、示された線に沿ったデータを有する。Ｒ2プロットでは、ＲＯＩはＷＭのみを含む領域に位置し、ＰＤプロットでは、ＲＯＩは視床を含む領域に位置する。
【００３８】
図６において、図５と同じスライスの多数の画分、ミエリン画分（ｂ）、細胞画分（ｃ）、ミエリン水画分（ｅ）、全水分含量（ｆ）及び導出量を示す。比較のために、従来のＴ2Ｗ画像（ａ）とＴ1Ｗ画像（ｄ）とが追加されている。図４に、スライスのＴ2Ｗ（ａ）と共に、０〜４０％のミエリン画分（ｂ）及び５０〜１００％の細胞画分（ｃ）を示す。さらに、スライスのＴ1Ｗ画像（ｄ）と共に、０〜３０％のＭＷＦ（ＭｙＷ／全水分含量）（ｅ）及び５０〜１００％のスライスの全水分含量（ｆ）（ＭｙＷ＋ＩＩＷに相当し、この場合、ＣＳＦはマスク処理されない）を示す。見やすくするために、全ての画像に赤で頭蓋内腔輪郭線を表示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図６ｆ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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