(57)【要約】  医用装置は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムと、医用装置を制御するプロセッサと、機械実行可能命令及びパルスシーケンスを含むメモリとを含む。パルスシーケンスを使用して収集された磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含む。命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンスに従って磁気共鳴イメージングシステムを使用して磁気共鳴データを収集させ、磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成させる。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。
2014523310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムと、
医用装置を制御するプロセッサと、
機械実行可能命令及びパルスシーケンスを含むメモリと、
を含み、
前記パルスシーケンスを使用して収集された前記磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含み、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
前記パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴イメージングシステムを使用して前記磁気共鳴データを収集させ、
前記磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成させ、
前記超短エコー時間画像は、骨画像データを含む、医用装置。
【請求項２】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、
前記水飽和画像から髄様骨画像を構成させ、
前記超短エコー時間画像から前記同位相画像を減算することによって皮質骨画像を構成させ、
前記髄様骨画像を前記皮質骨画像に加算することによって完全骨画像を構成させる、請求項１に記載の医用装置。
【請求項３】
前記命令の実行は、前記プロセッサに、前記完全骨画像、前記脂肪飽和画像、前記同位相画像及び前記超短エコー時間画像を使用して空間依存する放射線減衰係数を計算させる、請求項２に記載の医用装置。
【請求項４】
前記超短エコー時間画像は、骨と空気とを区別するために使用され、前記同位相画像は、画像分割に使用され、前記脂肪飽和画像は、画像分割に使用される、請求項３に記載の医用装置。
【請求項５】
前記命令の更なる実行は、前記プロセッサに、
前記脂肪飽和画像、前記同位相画像、前記完全骨画像及び前記超短エコー時間画像を、グラフィカルユーザインターフェース上に表示させ、
前記グラフィカルユーザインターフェースから放射線治療計画データを受信させる、請求項３に記載の医用装置。
【請求項６】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、放射線治療計画プログラムモジュールを用いた治療計画、前記脂肪飽和画像、前記同位相画像、前記超短エコー時間画像、前記完全骨画像、及び前記空間依存する放射線減衰係数を使用して放射線治療計画データを生成させる、請求項３に記載の医用装置。
【請求項７】
放射線治療システムを更に含み、前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、
前記放射線治療計画データを使用して放射線治療制御コマンドを生成させ、
前記放射線治療制御コマンドを実行することによって前記放射線治療システムを用いて被験者を治療させる、請求項６に記載の医用装置。
【請求項８】
前記放射線治療システムは、線形加速器、ガンマナイフ、荷電粒子治療システム、陽子線治療システム、Ｘ線治療システム、外部ビーム放射システム及び小線源治療システムの何れか１つである、請求項７に記載の医用装置。
【請求項９】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、
ラジオアイソトープイメージングデータを受信させ、
前記ラジオアイソトープイメージングデータ及び前記空間依存する放射線減衰係数を使用して医用画像を計算させる、請求項３に記載の医用装置。
【請求項１０】
前記ラジオアイソトープイメージングデータを収集するラジオアイソトープイメージングシステムを更に含み、前記ラジオアイソトープイメージングシステムは、陽電子放出断層撮影システム及び単光子放出コンピュータ断層撮影システムの何れか１つであり、前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記ラジオアイソトープイメージングシステムを使用して前記ラジオアイソトープイメージングデータを収集させる、請求項９に記載の医用装置。
【請求項１１】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記磁気共鳴データから逆位相画像を再構成させる、請求項１に記載の医用装置。
【請求項１２】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、複数のエコー画像を再構成させ、前記同位相画像、前記脂肪飽和画像、前記水飽和画像及び前記超短エコー時間画像は、ディクソン信号モデルを使用して、前記複数のエコー画像から再構成される、請求項１に記載の医用装置。
【請求項１３】
前記命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記皮質骨画像に基づいてデジタル再構成された放射線写真画像を構成させる、請求項２に記載の医用装置。
【請求項１４】
前記デジタル再構成された放射線写真画像は、支持体位置決めシステムを用いた２次元患者マッチングに使用される、請求項１３に記載の医用装置。
【請求項１５】
医用装置を動作させる方法であって、前記医用装置は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含み、前記方法は、
前記磁気共鳴イメージングシステムを使用して前記磁気共鳴データを収集するステップであって、収集された前記磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含む、ステップと、
前記磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成するステップであって、前記超短エコー時間画像は、骨画像データを含む、ステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記超短エコー時間画像の２次元投影に基づいてデジタル再構成された放射線写真画像を構成するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記デジタル再構成された放射線写真画像に基づいて、放射線治療システム内の支持体位置決めシステムを用いて患者位置を２次元でマッチングするステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記超短エコー時間画像から前記同位相画像を減算することによって皮質骨画像を構成するステップを更に含み、前記皮質骨画像は、前記画像を位置合わせするために使用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
医用装置を制御するプロセッサによる実行のための機械可読命令を含む持続性コンピュータ可読記憶媒体であって、前記医用装置は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含み、前記持続性コンピュータ可読記憶媒体は更に、前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのパルスシーケンスを含み、前記パルスシーケンスを使用して収集された前記磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含み、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
前記磁気共鳴イメージングシステムを使用して前記磁気共鳴データを収集させ、
前記磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成させ、
前記超短エコー時間画像は、骨画像データを含む、持続性コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２０】
医用装置用のコントローラであって、前記医用装置はイメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含み、前記コントローラは、
前記磁気共鳴イメージングシステムを使用して前記磁気共鳴データを収集し、前記コントローラは、前記磁気共鳴データの収集時に、前記磁気共鳴イメージングシステムの動作を制御するためにパルスシーケンスを使用し、前記パルスシーケンスを使用して収集された前記磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含み、
前記磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成し、前記超短エコー時間画像は、骨画像データを含む、コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング、特に放射線治療計画のための磁気共鳴イメージングの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
組織、骨、及び空気を分離できる磁気共鳴（ＭＲ）画像は、ＭＲが陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）及び単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）といった放射イメージング技術、及び、磁気共鳴−放射線治療シミュレーションといった放射治療技術計画と組み合わせて使用されるあらゆる用途に有益である。ＣＴに使用されるハウンズフィールド（Hounsfield）ユニットとは異なり、ＭＲ画像強度と組織密度との関係は単純ではない。例えば従来のＭＲシーケンスを使用する場合、皮質骨と、空気が満たされた窩洞とは共に信号強度を示さないが、これらの密度は実質的に異なる。最終的に、ＭＲ収集時間を最小限に抑えながらＭＲ画像における追加の組織型を信頼高く特定する能力が有益である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージングを使用して被験者内の様々な組織型を特定する手段を提供する。実施形態では、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーを収集するコマンドを含むパルスシーケンスを使用することによって、上記が達成される。自由誘導減衰データは、数ミリ秒の時間規模で収集される。これは、骨組織からの自由誘導減衰データの収集を可能にする。複数の勾配エコーからのデータも収集される。自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを収集する推薦（commendation）によって、様々な画像：同位相画像、脂肪−飽和画像、水−飽和画像、及び超短エコー時間画像が構成される。このような様々な画像を再構成するために使用されるパルスシーケンスを使用することは有益である。というのは、放射線治療計画のために、及び／又は、ラジオアイソトープイメージングシステムからの画像の再構成のために必要なすべての画像データが提供されているからである。このようなパルスシーケンスを使用することは、画像を収集するために必要な時間を短縮させることでも、有益である。
【０００４】
本発明の実施形態は、超短エコー時間（ＵＴＥ）パルスシーケンスの特徴をディクソン（DIXON）収集と組み合わせる磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを提供する。例えばパルスシーケンスは、ＵＴＥとディクソン収集とを単一の収集に組み合わせるＵＴＥトリプルエコー（ＵＴＩＬＥ）ＭＲシーケンスである。この例は、短エコー時（時間ＴＥ１）において高速誘導減衰（ＦＩＤ）をサンプリングし、続いて、ＴＥ２及びＴＥ３において２つの勾配エコーをサンプリングするパルスシーケンスを使用して実施される。エコー時間ＴＥ２及びＴＥ３は、任意選択的に、水と脂肪とがそれぞれほぼ逆位相及び同位相であるところまで調節されてもよい。
【０００５】
皮質骨は、潜在的に閾値化によって空域をマスクした後、経験的に決定される大域閾値によってエコー１（Ｍ１）とエコー３（Ｍ３）との大きさ情報の計算相対的差異から、分割される。軟組織及び脂肪組織の分解は、３つのエコーすべての大きさ及びアンラップ（unwrapped）位相情報を使用して３点ディクソン信号モデリング技法を適用することによって達成される。この１回の収集で、最大で５つの画像セットが提供される。
１．骨の画像
２．水のみの画像（即ち、脂肪飽和画像）
３．脂肪のみの画像（即ち、水飽和画像）
４．同位相画像
５．逆位相画像
【０００６】
本明細書において使用される「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピュータデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を記憶する任意の有形記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読持続性記憶媒体とも称される。コンピュータ可読記憶媒体は、有形コンピュータ可読媒体とも称される。一部の実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータデバイスのプロセッサがアクセス可能なデータを記憶することもできる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、次に限定されないが、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、固体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルが挙げられる。光ディスクの例としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ−Ｒディスクであるコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が挙げられる。コンピュータ可読記憶媒体との用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスがアクセス可能な様々なタイプの記録媒体も指す。例えばデータは、モデム、インターネット、又はローカルエリアネットワークを介して検索される。コンピュータ可読記憶媒体への参照は、場合により、複数のコンピュータ可読記憶媒体への参照と解釈されるべきである。１つ以上のプログラムの様々な実行可能なコンポーネントは、様々なロケーションに記憶される。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば同じコンピュータシステム内の複数のコンピュータ可読記憶媒体である。コンピュータ可読記憶媒体は更に、複数のコンピュータシステム又はコンピュータデバイス間で分散配置されたコンピュータ可読記憶媒体である。
【０００７】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。コンピュータメモリの例としては、次に限定されないが、ＲＡＭメモリ、レジスタ、及びレジスタファイルが挙げられる。「コンピュータメモリ」又は「メモリ」への参照は、場合により、複数のメモリへの参照と解釈されるべきである。メモリは、例えば同じコンピュータシステム内の複数のメモリである。メモリは更に、複数のコンピュータシステム又はコンピュータデバイス間で分散配置された複数のメモリである。
【０００８】
「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。コンピュータストレージの例としては、次に限定されないが、ハードディスクドライブ、ＵＳＢ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、及び固体ハードドライブが挙げられる。一部の実施形態では、コンピュータストレージはコンピュータメモリでもある。またその逆でもよい。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」への参照は、場合により、複数のストレージへの参照と解釈されるべきである。ストレージは、例えば同じコンピュータシステム又はコンピュータデバイス内の複数のストレージデバイスである。ストレージは更に、複数のコンピュータシステム又はコンピュータデバイス間で分散配置された複数のストレージである。
【０００９】
本明細書において使用される「プロセッサ」は、プログラム又は機械実行可能命令を実行できる電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピュータデバイスへの参照は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むものと解釈されるべきである。プロセッサは、例えばマルチコアプロセッサである。プロセッサとは、単一のコンピュータシステム内の、又は、複数のコンピュータシステム間で分散配置された一群のプロセッサを指す。コンピュータデバイスとの用語も、場合により、それぞれが１つ以上のプロセッサを含む一群のコンピュータデバイス又はネットワークを指すものと解釈されるべきである。多くのプログラムの命令は、同じコンピュータデバイス内の、又は、複数のコンピュータデバイス間で分散配置されてもよい複数のプロセッサによって実行される。
【００１０】
本明細書において使用される「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インタラクト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」は更に、「ヒューマンインターフェースデバイス」を指す。ユーザインターフェースは、操作者に情報又はデータを提供する、及び／又は、操作者から情報又はデータを受け取る。ユーザインターフェースは、操作者からの入力がコンピュータによって受信され、コンピュータからの出力をユーザに提供できるようにする。つまり、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又は操作できるようにし、また、インターフェースは、コンピュータが操作者の制御又は操作による効果を示せるようにする。データ又は情報をディスプレイ又はグラフィカルユーザインターフェース上に表示することは、操作者に情報を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、ポインティングスティック、グラフィクステーブル、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカム、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、有線グローブ、ダンスパッド、リモートコントローラ、及び加速度計を介するデータの受信はすべて、操作者からの情報又はデータの受信を可能にするユーザインターフェースコンポーネントの例である。
【００１１】
本明細書において使用される「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のプロセッサが、外部コンピュータデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又は制御できるよう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、外部コンピュータデバイス及び／又は装置に制御信号又は命令を送信できるようにする。ハードウェアインターフェースは更に、プロセッサが、外部コンピュータデバイス及び／又は装置とデータを交換できるようにする。ハードウェアインターフェースの例として、次に限定されないが、汎用シリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ−４８８ポート、ブルートゥース接続、ワイヤレスローカルエリアネットワーク接続、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、及びデジタル入力インターフェースが挙げられる。
【００１２】
本明細書において使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示する出力デバイス又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、音声、及び／又は触知データを出力する。ディスプレイの例としては、次に限定されないが、コンピュータモニタ、テレビジョンスクリーン、タッチスクリーン、触知電子ディスプレイ、点字（Braille）スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及び頭部取付け式ディスプレイが挙げられる。
【００１３】
ラジオアイソトープイメージングデータは、本明細書において、放射性同位元素の放射性減衰を検出する医用イメージングスキャナを使用して収集された２又は３次元データと定義される。ラジオアイソトープイメージングシステムは、本明細書において、患者の身体構造に関する情報を収集し、患者内の放射性マーカー又はトレースによって放射された放射線を検出することによって２次元又は３次元の医用画像データのセットを構成する装置と定義される。ラジオアイソトープイメージングデータは、医師による診断に有用な視覚化を構成するために使用される。この視覚化は、コンピュータを使用して行われる。
【００１４】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書において、磁気共鳴イメージングスキャン時に磁気共鳴装置のアンテナによって記録された原子スピンによって放射された無線信号の測定結果と定義される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、本明細書において、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの再構成された２又は３次元視覚化と定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して行われる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１つの態様において、本発明は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含む医用装置が提供される。医用装置は更に、当該医用装置を制御するプロセッサを含む。当該プロセッサは、コントローラ又はコントロールシステムに置換されてもよい。医用装置は更に、機械実行可能命令及びパルスシーケンスを含むメモリを含む。機械実行可能命令は、プロセッサに、磁気共鳴イメージングシステムを制御させる。本明細書において使用されるパルスシーケンスは、時間に応じて実行される一組の命令又は演算を包含し、これらの命令又は演算は、磁気共鳴データを収集するように磁気共鳴イメージングシステムを制御する又は当該システムを制御するためのコマンドを生成するように併せて使用される。パルスシーケンスは、機械実行可能形式か、又は、人間の操作者によってグラフィカルユーザインターフェース上で操作又は変更できるようにグラフィカル形式にある。グラフィカル形式の場合、パルスシーケンスは、適切なプログラム又はプログラムモジュールによって機械実行可能形式に変換される。
【００１６】
パルスシーケンスを使用して収集された磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含む。本明細書において使用される自由誘導減衰データは、磁気共鳴データの収集時に測定された自由誘導減衰曲線の測定結果を包含する。自由誘導減衰データは、例えば特性時間定数Ｔ２又はＴ２＊において減衰する自由誘導減衰である。エコー信号は、バイポーラスイッチ磁場勾配を使用して、自由誘導減衰から生成される信号である。磁場勾配が反対にされたときに生成されるエコーがある。本明細書において使用される勾配エコーデータは、そのようなエコー信号の測定記録を包含する。本明細書において使用される複数の勾配エコーのデータは、複数のエコー信号の記録を包含する。
【００１７】
命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンスに従って磁気共鳴イメージングシステムを使用して磁気共鳴データを収集させる。つまり、パルスシーケンスコマンド又は制御シーケンスが使用されて磁気共鳴イメージングシステムが制御され、これにより磁気共鳴データが収集された。命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成させる。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。本明細書において使用される同位相画像は、Ｔ１及び標準的な陽子重み付け画像を含む磁気共鳴データから再構成される画像を包含する。
【００１８】
本明細書において使用される脂肪飽和画像は、脂肪の陽子からはほんの少量の核磁気共鳴信号がもたらされるように、画像収集前に脂肪の陽子が飽和された画像を包含する。脂肪飽和画像は、通常、脂肪の陽子が除去された状態で水の陽子の濃度又は場所を示すために使用される。同様に、本明細書において使用される水飽和画像は、磁気共鳴データから再構成され、水の陽子又は水素の陽子が少量の核磁気共鳴信号を生成するように、データ収集前に水の陽子が飽和された画像を包含する。水飽和画像は、通常、脂肪又は脂肪組織の場所を示すために使用される。本明細書において使用される超短エコー時間画像は、自由誘導減衰データから再構成される画像であって、当該自由誘導減衰は、非常に短い時間規模で生じる。自由誘導減衰は、数ミリ秒のオーダーの時定数を有する。超短エコー時間は、腱又は骨といった組織を、非常に小さい自由誘導減衰値でイメージングすることを可能にする。本明細書において使用される骨画像データは、被験者体内の骨の位置及び場所を表す自由誘導減衰データを含む磁気共鳴データを包含する。
【００１９】
本実施形態は、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像が単一のパルスシーケンスを使用して収集されたという利点を有する。このことは、これらの画像はすべて同じ位置関係を有し、被験者の幾何学的構造又は内部生体構造をより正確に再構成するために使用可能であることを意味する。更に、これらの画像はすべて同時に収集されるので収集時間が短縮される。
【００２０】
同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像は、例えばディクソン（Dixon）方法を使用して再構成される。例えば画像は、２点ディクソン方法を使用して再構成される。
【００２１】
別の実施形態では、命令の実行は、プロセッサに、水飽和画像から髄様骨画像を構成させる。一部の実施形態では、水飽和画像内に撮像された脂肪は、適切な解剖学モデルによって髄様骨画像から除去される。例えば変形可能な形状モデルが、髄様骨画像内に特定された髄様骨にフィットされ、脂肪又は脂肪組織を除去するように使用される。命令の実行は更に、プロセッサに、超短エコー時間画像から同位相画像を減算することによって皮質骨画像を構成させる。本明細書において使用される髄様骨画像は、髄様骨の場所を示す画像を指す。髄様骨は、骨梁又は海綿骨と同義である。皮質骨は、骨の堅い外側の層であり、緻密骨組織とも称される。命令の実行は更に、プロセッサに、髄様骨画像を皮質骨画像に加算することによって完全骨画像を構成させる。本発明の本実施形態は、被験者体内の骨組織の画像を構成するために、磁気共鳴イメージングシステムが使用されたという利点を有する。これは、骨組織の調査に使用されるか、又は、治療計画に使用される。
【００２２】
別の実施形態では、命令の実行は、プロセッサに、完全骨画像、脂肪飽和画像、同位相画像及び超短エコー時間画像を使用して、空間依存する放射線減衰係数を計算させる。例えば超短エコー時間画像は、骨及び空洞部分の場所を特定するために使用され、例えば超短エコー時間画像は、被験者の腔といった空洞部分の場所を特定するために使用される。完全骨画像は、様々な骨密度に関する情報を含む。皮質骨及び髄様骨は、異なる密度を有する。空間依存する放射線減衰係数の計算に様々な骨密度に関する情報を使用することによって、空間依存する放射線減衰係数をより正確に求めることができる。
【００２３】
本実施形態は、収集又は構成された様々なタイプの画像が、空間依存する放射線減衰係数を正確に計算するために使用されるという利点も有する。空間依存する放射線減衰係数は、例えば放射線治療計画、又は、陽電子放射断層撮影におけるようにイメージングのために放射線の吸収が正確に予測されなくてはならない診断放射線医学に使用される。これらの画像は、体内の様々なタイプの組織又は領域の特定を可能にする。この解剖学的情報が、被験者の様々な部分による放射線の吸収を正確にモデル化するために使用される。具体的には、同位相画像が、分割モデルを画像にフィットするために使用される。このことは、空間依存する放射線減衰係数の計算を更に精緻化するのに非常に有益である。
【００２４】
別の実施形態では、超短エコー時間画像は、骨と空気とを区別するために使用される。同位相画像は、画像分割に使用される。脂肪飽和画像も、画像分割に使用される。
【００２５】
命令の実行は更に、プロセッサに、脂肪飽和画像、同位相画像、完全骨画像及び超短エコー時間画像を、グラフィカルユーザインターフェース上に表示させる。命令の実行は更に、プロセッサに、グラフィカルユーザインターフェースから放射線治療計画データを受信させる。一部の実施形態では、空間依存する放射線減衰係数は、グラフィカルユーザインターフェースからの入力と共に使用されて、放射線治療計画データが計算される。本実施形態は、放射セッション又は治療を計画するために操作者又は医師が必要とするデータが、グラフィカルユーザインターフェース上に表示されるので特に有益である。ユーザ又は操作者は、画像を検討し、次にマウス又は人間による他の入力デバイスを使用して、グラフィカルユーザインターフェース上で形状又は制御部を操作する。次に、ユーザの入力は、放射線治療計画データに変換される。本実施形態は、放射線治療を行うために必要なデータが同時に提示かつ収集されるため、特に有益である。これにより放射線治療計画が行われる速度の増加がもたらされる。
【００２６】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、放射線治療計画プログラムモジュールを用いた治療計画、脂肪飽和画像、同位相画像、超短エコー時間画像、完全骨画像、及び空間依存する放射線減衰係数を使用して放射線治療計画データを生成させる。本明細書において使用される治療計画は、放射線治療を行うための計画を表すデータファイルを包含する。例えば治療計画は、患者又は被験者の治療されるべき領域と共に被験者を表す解剖学的データを含む。放射線治療計画プログラムモジュールは、治療計画を解釈可能であり、それを脂肪飽和画像、同位相画像及び超短エコー時間画像のうちの少なくとも１つに合せることができる実行可能コードを含む。本実施形態は、医用装置が、磁気共鳴データを収集し、次に、患者又は被験者の放射線治療の計画及び実行に進むことができる点で有利である。
【００２７】
別の実施形態では、医用装置は更に、放射線治療システムを含む。命令の実行は更に、プロセッサに、放射線治療計画データを使用して放射線治療制御コマンドを生成させる。命令の実行は更に、プロセッサに、放射線治療制御コマンドを実行することによって放射線治療システムを用いて被験者を治療させる。本明細書において使用される放射線治療制御コマンドは、放射線治療システムを制御する機械実行可能コマンドを包含する。
【００２８】
別の実施形態では、放射線治療システムは、線形加速器である。
【００２９】
別の実施形態では、放射線治療システムは、ガンマナイフである。
【００３０】
別の実施形態では、放射線治療システムは、荷電粒子治療システムである。本明細書において使用される荷電粒子治療システムは、荷電原子核又は分子といった荷電粒子を被験者のターゲット領域に向けるシステムである。例えば炭素原子核又は陽子が、被験者のターゲットゾーンに向けられる。
【００３１】
別の実施形態では、放射線治療システムは、陽子線治療システムである。本明細書において使用される陽子線治療システムは、被験者のターゲットゾーンに水素原子核といった陽子を向ける治療システムである。
【００３２】
別の実施形態では、放射線治療システムは、Ｘ線治療システムである。本明細書において使用されるＸ線治療システムは、放射線治療を行うために被験者のターゲットゾーンにＸ線を向けるシステムを包含する。
【００３３】
別の実施形態では、放射線治療システムは、外部ビーム放射システムである。本明細書において使用される外部ビーム放射システムは、被験者のターゲットゾーンに外部放射ビームを向ける放射線治療システムを包含する。
【００３４】
別の実施形態では、放射線治療システムは、小線源治療システムである。
【００３５】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、ラジオアイソトープイメージングデータを受信させる。本明細書において使用されるラジオアイソトープイメージングデータは、同位元素の放射性減衰の検出によって生成されるデータを包含する。ラジオアイソトープイメージングデータは、被験者又は患者の診断イメージングにおいて生成される。
【００３６】
命令の実行は更に、プロセッサに、ラジオアイソトープイメージングデータ及び空間依存する放射線減衰係数を使用して医用画像を計算させる。ラジオアイソトープイメージングデータは、被験者体内の検出された放射性同位元素の減衰の記録によって生成される。空間依存する放射線減衰係数が放射性同位元素の場所をより正確に決定可能にすることは既知である。検出された放射線の減衰は、この放射線が被験者内でどのように減衰されたのかについての知識を使用することによってより良好に予測可能である。
【００３７】
別の実施形態では、医用装置は更に、ラジオアイソトープイメージングデータを収集するラジオアイソトープイメージングシステムを含む。
【００３８】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、ラジオアイソトープイメージングシステムを使用してラジオアイソトープイメージングデータを収集させる。
【００３９】
別の実施形態では、ラジオアイソトープイメージングシステムは、陽電子放出断層撮影システムである。
【００４０】
別の実施形態では、ラジオアイソトープイメージングシステムは、単光子放出コンピュータ断層撮影システムである。
【００４１】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴データから逆位相画像を再構成させる。本明細書において使用される逆位相画像は、脂肪信号及び水信号といった２つの別個の成分からの信号が、１８０度位相がずれており、これは、特定のボクセルにおいて核磁気共鳴信号の相殺的干渉を引き起こす画像を包含する。本実施形態は、特定の組織型に放射線治療計画を行う場合に有益である。例えば本実施形態は、肝臓又は副腎における病変を特定するのに有益である。本実施形態は更に、脳内の病的領域を特定するのに有益である。逆位相画像は、例えば放射線治療計画の間にグラフィカルユーザインターフェース上に表示されても、又は、例えば放射線治療計画プログラムモジュールの入力として使用されてもよい。
【００４２】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、複数のエコー画像を再構成させる。エコー画像は、勾配エコーの記録磁気共鳴データから再構成された画像である。複数のエコー画像は、それぞれ、複数の勾配エコーの磁気共鳴データから再構成された複数の画像である。同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像は、ディクソン信号モデルを使用して、磁気共鳴データから構成される。例えばディクソン信号モデルは、２点ディクソン信号モデル、３点ディクソン信号モデル又は４点ディクソン信号モデルである。本実施形態は、これらの画像を構成する有効かつ正確な手段が提供されるので有利である。３点ディクソン信号モデルは、一部の実施形態では、他の画像も再構成される時と同時に磁気共鳴データから逆位相画像を再構成するために使用される。
【００４３】
別の態様では、本発明は、医用装置を動作させる方法を提供する。医用装置は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含む。当該方法は、磁気共鳴イメージングシステムを使用して磁気共鳴データを収集するステップを含む。収集された磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含む。当該方法は更に、磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成するステップを含む。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。
【００４４】
別の実施形態では、当該方法は更に、水飽和画像から髄様骨画像を構成するステップを含む。当該方法は更に、超短エコー時間画像から同位相画像を減算することにより皮質骨画像を構成するステップを含む。当該方法は更に、髄様骨画像を皮質骨画像に加算することにより、完全骨画像を構成するステップを含む。
【００４５】
別の実施形態では、当該方法は更に、完全骨画像、脂肪飽和画像、同位相画像及び超短エコー時間画像を使用して、空間依存する放射線減衰係数を計算するステップを含む。
【００４６】
別の実施形態では、超短エコー時間画像は、骨と空気とを区別するために使用される。同位相画像は、画像分割に使用される。脂肪飽和画像も、画像分割に使用される。
【００４７】
別の態様では、本発明は、医用装置を制御するプロセッサによる実行のための機械可読命令を含む有形コンピュータ可読記憶媒体を提供する。医用装置は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含む。コンピュータ可読記憶媒体は更に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのパルスシーケンスを含む。パルスシーケンスを使用して収集された磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含む。命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴イメージングシステムを使用して磁気共鳴データを収集させる。命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成させる。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。
【００４８】
別の実施形態では、命令の実行は更に、プロセッサに、水飽和画像から髄様骨画像を構成させる。命令の実行は更に、プロセッサに、超短エコー時間画像から同位相画像を減算することによって皮質骨画像を構成させる。命令の実行は更に、プロセッサに、髄様骨画像を皮質骨画像に加算することによって完全骨画像を構成させる。
【００４９】
別の態様では、本発明は、医用装置用のコントローラを提供する。本明細書において使用されるコントローラは、他のシステム又は装置を制御する電子装置を包含する。プロセッサ又はマイクロコントローラは、コントローラの２つの非限定的な例である。医用装置は、イメージングボリュームから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴イメージングシステムを含む。コントローラは、磁気共鳴イメージングシステムを使用して磁気共鳴データを収集する。コントローラは、磁気共鳴データの収集時に、磁気共鳴イメージングシステムの動作を制御するためにパルスシーケンスを使用する。パルスシーケンスを使用して収集された磁気共鳴データは、自由誘導減衰データ及び複数の勾配エコーのデータを含む。コントローラは更に、磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像及び超短エコー時間画像を再構成する。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。
【００５０】
別の実施形態では、コントローラは更に、水飽和画像から髄様骨画像を構成する。コントローラは更に、超短エコー時間画像から同位相画像を減算することによって皮質骨画像を構成する。コントローラは更に、髄様骨画像を皮質骨画像に加算することによって完全骨画像を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
以下において、本発明の好適な実施形態がほんの一例として図面を参照して説明される。
【００５２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による方法を説明するフローチャートを示す。
【図２】図２は、本発明の更なる実施形態による方法を説明するフローチャートを示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるパルスシーケンスを、タイミングチャートの形式で示す。
【図４】図４は、皮質骨画像を示す。
【図５】図５は、髄様骨画像を示す。
【図６】図６は、完全骨画像を示す。
【図７】図７は、脂肪飽和画像を示す。
【図８】図８は、同位相画像を示す。
【図９】図９は、超短エコー時間位相画像を示す。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による医用装置を示すブロック図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の更なる実施形態による医用装置を示すブロック図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の更なる実施形態による医用装置を示すブロック図を示す。
【図１３】図１３は、デジタル再構成された放射線写真（ＤＲＲ）を含む４人の被験者の画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
これらの図面において同様の番号が付された要素は、同等の要素であるか又は同じ機能を行う。先に説明された要素は、機能が同等であるならば後の図面において必ずしも説明されない。
【００５４】
図１は、本発明の一実施形態による方法を説明するフロー図を示す。ステップ１００において、磁気共鳴データが、ＭＲＩシステム及びパルスシーケンスを使用して収集される。パルスシーケンスは、例えば図３に示されるようなパルスシーケンスである。次に、ステップ１０２において、磁気共鳴データから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像、及び超短エコー時間画像が再構成される。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。
【００５５】
図２は、当該方法の更なる実施形態を説明するブロック図を示す。ステップ２００において、磁気共鳴データが、ＭＲＩシステム及びパルスシーケンスを使用して収集される。ステップ２０２において、磁気共鳴イメージングデータから、同位相画像、脂肪飽和画像、水飽和画像、及び超短エコー時間画像が再構成される。超短エコー時間画像は、骨画像データを含む。骨画像データは、患者又は被験者内の骨組織の生体構造を表す画像データである。ステップ２０４において、髄様骨画像が、水飽和画像から構成される。一部の実施形態では、このステップは、モデルを使用して画像から情報を除去すること、例えば画像から脂肪組織を除去することで構成される。次に、ステップ２０６において、超短エコー時間画像から同位相画像を減算することによって、皮質骨画像が構成される。次に、ステップ２０８において、髄様骨画像を皮質骨画像に加算することによって完全骨画像が構成される。最後に、ステップ２１０において、空間依存する放射線減衰係数が計算される。ステップ２１０において、計算には、完全骨画像、脂肪飽和画像、同位相画像、及び／又は超短エコー時間画像を使用することが含まれる。
【００５６】
図３は、タイミングチャートの形式でパルスシーケンス３００を示す。このパルスシーケンス３００において、４つの時間軸があり、時間軸３０２は、無線周波数エネルギーが印加される時を示す。時間軸３０４は、読出し勾配を示す。時間軸３０６は、データ収集用のゲートを示す。時間軸３０８は、核磁気共鳴信号を示す。時間軸３０２では、無線周波数パルス３１０が時間Ｔｒｆの間に印加される。時間軸３０８では、自由誘導減衰３１４、第１の勾配エコー３１６及び第２の勾配エコー３１８が示される。時間軸３０８には、３つの勾配パルスがある。時間軸３０４は、第１の勾配パルス３２０、第２の勾配パルス３２２及び第３の勾配パルス３２４が印加される時を示す。第１の勾配パルス３２０は、自由誘導減衰３１４の間に印加される。第２の勾配パルス３２２は、第１の勾配エコー３１６を引き起こす。第３の勾配パルス３２４は、第２の勾配エコー３１８を引き起こす。時定数Ｔ１、Ｔ２又はＴ２＊といった自由誘導減衰３１４が減衰する特性時間速度は、ＴＥ１  ３２６として示される。第１の勾配エコー３１６は、ＴＥ２  ３２８において最大値を有する。第２の勾配エコー３１８は、ＴＥ３  ３３０において最大値を有する。
【００５７】
時間軸３０６は、磁気共鳴データが収集される時を示す。自由誘導減衰データは、時間間隔Ｔａｑ１  ３３２の間に収集される。第１の勾配エコーデータは、時間間隔３３４の間に収集される。第２の勾配エコーデータは、時間間隔３３６の間に収集される。図３に示されるパルスシーケンスは代表的なものである。パルスシーケンスに変更を加えてもよい。例えば自由誘導減衰データが収集される時刻は、３３８とマーク付けされる時刻まで遅らせてもよい。
【００５８】
図３に示される例では、エコー時間は、エコー時間が同位相時及び逆位相時に収集されるように選択される。しかし、エコー時間は同位相又は逆位相エコー時間である必要はない。勾配エコーが特定されないエコー時間において収集されるように、適切なディクソン（Dixon）モデルが使用される。例えば様々なディクソンモデルが、２、３又は４つの特定されないエコー時間に有効である。
【００５９】
図４は、皮質骨画像４００の一例を示す。画像４００内には、皮質骨４０２が示される。皮質骨画像４００は、超短エコー時間画像から同位相画像を減算することによって構成された。
【００６０】
図５は、髄様骨画像を示す。髄様骨５０２が、髄様骨画像５００内にはっきりと示される。
【００６１】
図６は、画像４００及び５００を加算することによって構成された完全骨画像６００を示す。領域６０２では、皮質骨及び髄様骨が示される。
【００６２】
図７は、脂肪飽和画像７００を示す。
【００６３】
図８は、同位相画像８００を示す。
【００６４】
図９は、位相用の超短エコー時間画像９００を示す。この画像では、空気腔９０２が可視である。
【００６５】
図１０は、本発明の一実施形態による医用装置１０００を示すブロック図を示す。医用装置１０００は、磁気共鳴イメージングシステム１００２を含む。磁気共鳴イメージングシステム１００２は、磁石１００４を含むものとして示される。図１０に示される磁石１００４は、円筒型の超電導磁石である。磁石１００４は、超電導コイルを有する液体ヘリウム冷却クライオスタットを有する。永久磁石又は常伝導磁石を使用することも可能である。様々なタイプの磁石を使用することが可能であり、例えば分割円筒磁石及びいわゆるオープン磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、磁石のアイソプレーン（iso-plane）へのアクセスを可能とするためにクライオスタットが２つのセクションに分割されている点を除き、標準的な円筒磁石と同様であり、このような磁石は、例えば荷電粒子ビーム治療と併せて使用される。オープン磁石は２つの磁石セクションを有し、被験者を受け入れるのに十分に大きい空間を挟んで互いに重ね合わされる。この２つのセクションの配置は、ヘルムホルツ（Helmholtz）コイルの配置と同様である。被験者の閉塞度が少ないため、オープン磁石は評判が良い。円筒磁石のクライオスタット内には、一群の超電導コイルがある。円筒磁石１００４のボア１００６内には、磁気共鳴イメージングを行うのに磁場が十分に強くかつ均一であるイメージングゾーン１００８がある。
【００６６】
磁石１００４のボア１００６内には更に、磁石１００４のイメージングゾーン１００８内の磁気スピンを空間的に符号化するために、磁気共鳴データの収集に使用される磁場勾配コイル１０１０がある。磁場勾配コイル１０１０は、磁場勾配コイル電源１０１２に接続される。磁場勾配コイル１０１０は代表的なものであることを意図している。通常、磁場勾配コイル１０１０は、３つの直交する空間方向に空間的に符号化するための３つの別個のコイルセットを含む。磁場勾配電源が、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場コイルに供給された電流は、時間に応じて制御され、また、傾斜又はパルス状にされる。
【００６７】
イメージングゾーン１００８に隣接して、イメージングゾーン１００８内の磁気スピンの方向を操作し、イメージングゾーン１００８内のスピンからの無線伝送を受け取る無線周波数コイル１０１４がある。無線周波数コイルは、複数のコイル素子を含む。無線周波数コイル又は複数のコイル素子のそれぞれは、チャネルとも呼ばれる。無線周波数コイルは、アンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル１０１４は、無線周波数送受信器１０１６に接続される。無線周波数コイル１０４及び無線周波数送受信器１０１６は、別々の送信コイル及び受信コイルと、別々の送信器及び受信器とに置換されてもよい。無線周波数コイル１０１４及び無線周波数送受信器１０１６は代表的なものであると理解される。無線周波数コイル１０１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナも表すことを意図している。同様に、送受信器１０１６も別々の送信器及び受信器を表す。
【００６８】
送受信器１０１６と磁場勾配コイル電源１０１２とは、コンピュータシステム１０２２のハードウェアインターフェース１０２４に接続される。コンピュータシステム１０２２は更に、プロセッサ１０２６を含む。プロセッサは、プロセッサ１０２６が医用装置１０００の動作及び機能を制御できるようにするハードウェアインターフェース１０２４に接続される。プロセッサ１０２６は更に、ユーザインターフェース１０２８に接続される。プロセッサ１０２６は更に、コンピュータストレージ１０３０及びコンピュータメモリ１０３２に接続される。
【００６９】
コンピュータストレージ１０３０は、パルスシーケンス１０３４を含むものとして示される。パルスシーケンス１０３４は、磁気共鳴イメージングシステム１００２を制御するために使用される。コンピュータストレージ１０３０は、パルスシーケンス１０３４を使用して磁気共鳴イメージングシステム１００２によって収集された磁気共鳴データ１０３６を更に含むものとして示される。コンピュータストレージ１０３０は更に、磁気共鳴データ１０３６から再構成された、同位相画像１０３８、脂肪飽和画像１０４０、水飽和画像１０４２及び超短エコー時間画像１０４４を含むものとして示される。コンピュータストレージ１０３０は更に、磁気共鳴データ１０３６から再構成された逆位相画像１０４６を含むものとして示される。逆位相画像１０４６は、すべての実施形態において計算される又は再構成されるわけではない。
【００７０】
コンピュータストレージ１０３０は更に、水飽和画像１０４２から再構成された髄様骨画像を含むものとして示される。コンピュータストレージ１０３０は更に、超短エコー時間画像１０４４から同位相画像１０３８を減算することによって再構成される皮質骨画像１０５０を含むものとして示される。コンピュータストレージ１０３０は更に、髄様骨画像１０４８を皮質骨画像１０５０に加算することによって構成された完全骨画像１０５２を含むものとして示される。コンピュータストレージ１０３０は、すべての実施形態にあるわけではない空間依存する放射線減衰係数１０５４を含むものとして示される。コンピュータストレージ１０３０は更に、放射線治療計画データ１０５６を含むものとして示される。放射線治療計画データ１０５６は任意選択的であり、すべての実施形態にあるわけではない。コンピュータストレージ１０３０は更に、こちらも任意選択的である治療計画１０５８を含むものとして示される。
【００７１】
コンピュータメモリ１０３２は、医用装置１０００の動作及び機能を制御するためのコンピュータ実行可能命令を含む。コンピュータメモリ１０３２は、制御モジュール１０６０を含むものとして示される。制御モジュール１０６０は、プロセッサ１０２６が、医用装置１０００の動作及び機能を制御できるようにするコンピュータ実行可能コードを含む。コンピュータメモリ１０３２は更に、画像再構成モジュール１０６２を含むものとして示される。画像再構成モジュール１０６２は、コンピュータストレージ１０３０内に含まれる画像１０３８、１０４０、１０４２、１０４４、１０４６を再構成するためのコンピュータ実行可能コードを含む。コンピュータメモリ１０３２は更に、プロセッサ１０２６が画像の加算及び減算といった操作ができるようにする画像操作モジュール１０６４を含む。
【００７２】
コンピュータメモリ１０３２は、画像再構成モジュール１０６２によって使用される３点ディクソン信号モデルを任意選択的に含むものとして示される。コンピュータメモリ１０３２は更に、画像分割モジュール１０６８を含むものとして示される。一部の実施形態では、画像分割モジュールは、コンピュータストレージ１０３０内に含まれる任意の画像を分割するために使用される。コンピュータメモリ１０３２は更に、放射線減衰係数計算モジュール１０７０を含むものとして示される。放射線減衰係数計算モジュール１０７０は、一部の実施形態では、完全骨画像１０５２、脂肪飽和画像１０４０、同位相画像１０３８、及び超短エコー時間画像１０４４から、空間依存する放射減衰係数１０５４を計算するために使用される。
【００７３】
一部の実施形態では、コンピュータメモリ１０３２内に放射線治療計画データ生成モジュール１０７２がある。放射線治療計画データ生成モジュール１０７２は、治療計画１０５８及び空間依存する放射減衰係数１０５４を使用して放射線治療計画データ１０５６を自動的に生成する。一部の実施形態は、コンピュータメモリ１０３２内にあり、グラフィカルユーザインターフェース１０７６の動作及び機能を制御するためのグラフィカルユーザインターフェース制御モジュール１０７４を更に有する。任意選択的なグラフィカルユーザインターフェース１０７６は、完全骨画像６００、脂肪飽和画像７００、同位相画像８００及び超短エコー時間画像９００を表示しているものとして示される。グラフィカルユーザインターフェース１０７６は更に、操作者又は医師が放射線治療計画データ１０５６を入力する放射線治療計画インターフェース１０７８を含む。
【００７４】
図１１は、図１０に示された実施形態と同様の実施形態を示す。図１１に示される医用装置は、放射線治療システム１１２２を含む。磁石１００４は、超電導磁石であり、幾つかの超電導コイル１１２６を有するクライオスタット１１２４を含む。磁石１００４の周りには更に、減磁場領域１１３０を作成する補償コイル１１２８がある。本実施形態における放射線治療システム１１２２は、放射線治療システム全般の代表的なものであることを意図している。ここに示される構成要素は、ＬＩＮＡＣ及びＸ線治療システムに典型的なものである。しかし、分割磁石の使用といった小さい変更をすることによって、荷電粒子又はベータ粒子放射線治療システムも本図を使用して説明することができる。放射線治療源１１３４を磁石１００４周りに回転させるために使用されるガントリ１１３２がある。ガントリ１１３２は、回転アクチュエータ１１３５によって、回転軸１１３３の周りを回転させられる。ガントリ１１３２によって回転される放射線治療源１１３４がある。放射線治療源１１３４は、コリメータ１１３６を通過する放射ビーム１１３８を発生させる。図１１では、放射ビーム１１３８によって照射されるターゲットゾーン１１４２が示される。放射線源１１３４が回転軸１１３３の周りを回転するにつれて、ターゲットゾーン１１４２が照射される。更に、放射線治療システム１１２２に対するターゲットゾーン１１４２の位置を最適化するように、支持体１０２０を位置決めするための支持体位置決めシステム１１４０がある。
【００７５】
ハードウェアインターフェース１０２４は、送受信器１０１６、電源１０１２、回転アクチュエータ１１３５、及び支持体位置決めシステム１１４０に接続されているものとして示される。ハードウェアインターフェース１０２４は、プロセッサ１０２６が、これらの構成要素１０１２、１０１６、１１３５、１１４０のすべてに制御信号を送信する又はこれらから制御信号を受信できるようにする。
【００７６】
コンピュータストレージ１０３０は、放射線治療制御コマンド１１５０を含むものとして示される。放射線治療制御コマンド１１５０は、放射線治療システム１１２２によって実行されると、放射線治療システム１１２２にターゲットゾーン１１４２を治療させる命令を含む。コンピュータメモリ１０３２は、放射線治療制御コマンド生成モジュール１１５２を含むものとして示される。放射線治療制御コマンド生成モジュール１１５２は、プロセッサ１０２６が、放射線治療計画データ１０５６から放射線治療制御コマンド１１５０を生成できるようにする命令を含む。
【００７７】
図１２は、図１０に示される医用装置と同様の医用装置１２００を示す。この実施形態では、ラジオアイソトープイメージングシステム１２０２が、医用装置１２００に組み込まれている。ラジオアイソトープイメージングシステム１２０２は、イオン化放射線を検出するシンチレータリング１２０４を含む。シンチレータリングを構成する個々のシンチレータは、磁石１００４から一連の光検出器１２０８に導出されるライトパイプ又は光ファイバのセット１２０６に接続される。被験者１０１８の体内に、放射性同位元素が集中した部分１２１０が示される。イオン化放射線が放射され（１２１２）、シンチレータリング１２０４内で吸収される。コンピュータストレージ１０３０内に、ラジオアイソトープイメージングデータ１２２０が示される。ラジオアイソトープイメージングデータ１２２０は、光検出器１２０８によって収集された記録データである。コンピュータストレージ１０３０は更に、医用画像１２２２を含むものとして示される。医用画像は、被験者体内の放射性同位元素の場所１２１０を表すラジオアイソトープイメージングデータの画像、再構成、又はレンダリングである。
【００７８】
医用画像１２２２は、ラジオアイソトープイメージングデータ１２２０から再構成された。ラジオアイソトープイメージングシステム１２０２は、例えば陽電子放出断層撮影システム又は単光子放出コンピュータ断層撮影システムである。コンピュータメモリ１０３２は、医用画像再構成モジュール１２３０を含むものとして示される。医用画像再構成モジュール１２３０は、ラジオアイソトープイメージングデータ１２２０から医用画像１２２２を再構成するためにプロセッサ１０２６が使用するコンピュータ実行可能コードを含む。図１０、図１１及び図１２の実施形態に示されるコンピュータ１０２２は、同等であり、同様にコンピュータメモリ１０３２及びコンピュータストレージ１０３０にそれぞれ記憶されるソフトウェア及びデータも同等である。
【００７９】
図１３は、４人の被験者の画像を示す。各行は、１回のイメージングシーケンスによって生成された一人の被験者の画像を含む。画像の列は、左から右に、骨強調画像４００、水のみの画像７００、同位相画像８００、逆位相画像１０４６、脂肪のみの画像５００及びデジタル再構成された放射線写真（ＤＲＲ）を含む。骨強調画像４００は、図４に対応する皮質骨の対照をなし、図９に対応する超短エコー時間画像から同位相画像８００を減算することによって構成される。図４の画像と骨強調画像の列の画像との違いは、脳の存在を減少させる同位相画像の重み付けを含む。水のみの画像７００は、図７に対応する脂肪飽和を有するＴ１ｗ画像である。同位相画像８００は、図８に対応する。脂肪のみの画像５００は、図５に対応し、髄様骨を含む。最後の列は、ＤＲＲ１２４０を含む。ＤＲＲは、骨強調画像４００の３次元ボリュームの２次元投影として作成される。或いは、ＤＲＲは、超短エコー時間画像から減算された重み付けされた同位相画像の２次元投影として構成される。或いは、ＤＲＲは、超短エコー時間画像から減算された重み付けされた同位相画像の２次元投影として構成される。投影は、サジタル透視像として示される。ＤＲＲは、２次元患者マッチングに使用されるのに十分な品質を有する。患者マッチングは、被験者１０１８を放射線治療内に位置決めするように使用される。被験者１０１８の位置の調節は、支持体位置決めシステム１１４０によって行われる。ＤＲＲ画像は、従来のＣＴ画像に取って代わるものである。
【００８０】
別の実施形態では、骨強調画像又は皮質骨画像は、画像を、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ等の他のイメージング様式を含む他の画像と位置合わせするために使用される。パルスシーケンス３００から生成された画像は、本質的に位置合わせされている。骨強調画像は、位置合わせ及び減衰のための密度情報の両方を提供する。更に、パルスシーケンスから生成されたＭＲ画像は、減衰を更に高める軟組織画像を含む。
【００８１】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示かつ説明されたが、このような例示及び説明は、例示であって限定と考えられるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。
【００８２】
開示された実施形態への他の変更は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲の検討から、クレームされた発明を実施する際に、当業者によって理解かつ実現される。特許請求の範囲において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数形を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載される幾つかのアイテムの機能を発揮する。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるからと言って、それらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記録媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／分散配置されるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといったように他の形式で分散配置されてもよい。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定しているものと解釈すべきではない。
【００８３】
参照符号のリスト
３００  パルスシーケンス
３０２  ＲＦ
３０４  読出し勾配
３０６  データ収集ゲート
３０８  核磁気共鳴信号
３１０  無線周波数パルス
３１２  時間ＴＲＦ
３１４  自由誘導減衰
３１６  第１の勾配エコー
３１８  第２の勾配エコー
３２０  第１の勾配パルス
３２２  第２の勾配パルス
３２４  第３の勾配パルス
３２６  ＴＥ１
３２８  ＴＥ２
３３０  ＴＥ３
３３２  ＴＡＱ１
３３４  ＴＡＱ２
３３６  ＴＡＱ３
４００  皮質骨画像
４０２  皮質骨
５００  髄様骨画像
５０２  髄様骨
６００  完全骨画像
６０２  皮質骨及び髄様骨
７００  脂肪飽和画像
８００  同位相画像
９００  超短エコー時間画像（位相）
９０２  空気
１０００  医用装置
１００２  磁気共鳴イメージングシステム
１００４  磁石
１００６  磁石のボア
１００８  イメージングゾーン
１０１０  磁場勾配コイル
１０１２  磁場勾配コイル電源
１０１４  無線周波数コイル
１０１６  送受信器
１０１８  被験者
１０２０  被験者支持体
１０２２  コンピュータ
１０２４  ハードウェアインターフェース
１０２６  プロセッサ
１０２８  ユーザインターフェース
１０３０  コンピュータストレージ
１０３２  コンピュータメモリ
１０３４  パルスシーケンス
１０３６  磁気共鳴データ
１０３８  同位相画像
１０４０  脂肪飽和画像
１０４２  水飽和画像
１０４４  超短エコー時間画像
１０４６  逆位相画像
１０４８  髄様骨画像
１０５０  皮質骨画像
１０５２  完全骨画像
１０５４  空間依存する放射減衰係数
１０５６  放射線治療計画データ
１０５８  治療計画
１０６０  制御モジュール
１０６２  画像再構成モジュール
１０６４  画像操作モジュール
１０６６  ３点ディクソン信号モデル
１０６８  画像分割モジュール
１０７０  放射線減衰係数計算モジュール
１０７２  放射線治療計画データ生成モジュール
１０７４  グラフィカルユーザインターフェース制御モジュール
１０７６  グラフィカルユーザインターフェース
１０７８  放射線治療計画インターフェース
１１２２  放射線治療システム
１１２４  クライオスタット
１１２６  超伝導コイル
１１２８  補償コイル
１１３０  減磁場領域
１１３２  ガントリ
１１３３  回転軸
１１３４  放射線治療源
１１３５  回転アクチュエータ
１１３８  放射ビーム
１１４０  支持体位置決めシステム
１１４２  ターゲットゾーン
１１５０  放射線治療制御コマンド
１１５２  放射線治療制御コマンド生成モジュール
１２００  医用装置
１２０２  ラジオアイソトープイメージングシステム
１２０４  シンチレータリング
１２０６  ライトパイプ
１２０８  光検出器
１２１０  放射性同位元素の集中した部分
１２１２  放射線
１２２０  ラジオアイソトープイメージングデータ
１２２２  医用画像
１２３０  医用画像再構成モジュール
１２４０  デジタル再構成された放射線写真（ＤＲＲ）
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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