(57)【要約】  本発明は、機械実行可能命令１２０を記憶するメモリ１１０と、医用撮像システムを制御するプロセッサ１０４とを含む医用撮像システム１００、３００を提供する。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、被験者３１８の関心領域３０９のＢ１位相マップの休止グループ１２２を受信させ（２００）、被験者の関心領域のＢ１位相マップの活動グループ１２４を受信させ（２０２）、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの休止グループを使用して、関心領域の導電率マップの休止グループ１２６を計算させ（２０４）、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率マップの活動グループ１２８を計算させ（２０６）、導電率マップの休止グループ及び導電率マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率変化マッピング１３０を計算させる（２０８）。
2021527470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械実行可能命令を記憶するメモリと、
医用撮像システムを制御するプロセッサと、
を含む、医用撮像システムであって、
前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
被験者の関心領域のＢ１位相マップの休止グループを受信させ、
前記被験者の前記関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信させ、
電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの前記休止グループを使用して、前記関心領域の導電率マップの休止グループを計算させ、
前記電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの前記活動グループを使用して、前記関心領域の前記導電率マップの活動グループを計算させ、
前記導電率マップの前記休止グループ及び前記導電率マップの前記活動グループを使用して、前記関心領域の導電率変化マッピングを計算させる、
医用撮像システム。
【請求項２】
Ｂ１位相マップの前記休止グループは、脳を画像化し、Ｂ１位相マップの前記活動グループは、前記脳を画像化し、前記導電率変化マッピングは、脳活動の差を記述している、請求項１に記載の医用撮像システム。
【請求項３】
前記導電率マップの前記活動グループ及び前記導電率マップの前記休止グループの前記計算の前記電気特性トモグラフィアルゴリズムは、機械学習アルゴリズムとして少なくとも部分的に実装される、請求項２に記載の医用撮像システム。
【請求項４】
前記導電率マップの前記活動グループ及び前記導電率マップの前記休止グループの前記計算の前記電気特性トモグラフィアルゴリズムは、前進微分方程式ソルバとして少なくとも部分的に実装される、請求項２又は３に記載の医用撮像システム。
【請求項５】
前記前進微分方程式ソルバは、各ボクセルを囲むボクセルのカーネルの前記Ｂ１位相マップのラプラシアンを使用して各ボクセルの導電率を計算する、請求項３に記載の医用撮像システム。
【請求項６】
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記関心領域内の各ボクセルに組織タイプを割り当てる組織セグメンテーションを受信させ、
前記ラプラシアンを計算する前に、前記組織セグメンテーションを使用して各ボクセルを囲むボクセルの前記カーネルを調整させ、
各ボクセルを囲むボクセルの前記カーネルは、前記カーネル内のすべてのボクセルが同じ組織タイプを有するように調整される、
請求項５に記載の医用撮像システム。
【請求項７】
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記関心領域のマグニチュード画像を受信させ、
前記マグニチュード画像及び前記導電率変化マッピングをディスプレイ上にレンダリングさせ、
前記導電率変化マッピングは前記マグニチュード画像に重ねられることと、前記導電率変化マッピング及び前記マグニチュード画像は同じスケールで隣接する領域に表示されることとのうちのいずれか１つである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の医用撮像システム。
【請求項８】
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記被験者の前記関心領域を記述するＢ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得された磁気共鳴撮像データを受信させ、
前記磁気共鳴撮像データの一部を、前記被験者の休止状態又は前記被験者の活動状態に割り当てるメタデータを受信させ、
前記磁気共鳴撮像データの前記一部から、前記被験者の前記関心領域の複数のＢ１磁気共鳴位相マップを再構成させ、
前記メタデータを使用して前記複数のＢ１磁気共鳴位相マップのそれぞれを割り当てることにより、Ｂ１位相マップの前記活動グループ及びＢ１位相マップの前記休止グループを構成させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の医用撮像システム。
【請求項９】
前記被験者からの前記磁気共鳴撮像データを撮像ゾーンから取得する磁気共鳴撮像システムをさらに含み、前記メモリは、パルスシーケンスコマンドをさらに含み、前記パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴撮像システムを制御して、前記Ｂ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルに従って、前記関心領域から前記磁気共鳴撮像データを取得するように構成され、前記関心領域は前記撮像ゾーン内にあり、前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、前記磁気共鳴撮像システムを制御させて、前記パルスシーケンスコマンドを使用して前記磁気共鳴撮像データを取得させる、請求項８に記載の医用撮像システム。
【請求項１０】
前記Ｂ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルは、平衡定常状態自由歳差運動磁気共鳴撮像プロトコル、マルチエコー勾配エコー磁気共鳴撮像プロトコル、及びスピンエコーベースの磁気共鳴撮像プロトコル、のうちのいずれか１つである、請求項９に記載の医用撮像システム。
【請求項１１】
前記磁気共鳴撮像システムは、前記被験者に前記休止状態及び前記活動状態を示す被験者インジケータをさらに含み、前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記磁気共鳴撮像システムを制御させて、前記被験者インジケータが前記休止状態と前記活動状態とを交互にする間、前記磁気共鳴撮像データを繰り返し取得させ、
前記磁気共鳴撮像データの前記取得中に、前記被験者インジケータに一致するように、前記磁気共鳴撮像データの前記メタデータを生成させる、
請求項９又は１０に記載の医用撮像システム。
【請求項１２】
Ｂ１位相マップの前記休止グループ及びＢ１位相マップの前記活動グループはそれぞれ、少なくとも５つのＢ１位相マップ、少なくとも１０個のＢ１位相マップ、少なくとも２０個のＢ１位相マップ、少なくとも４０個のＢ１位相マップ、少なくとも６０個のＢ１位相マップ、及び少なくとも８０個のＢ１位相マップのうちのいずれか１つを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の医用撮像システム。
【請求項１３】
医用撮像システムの作動方法であって、
被験者の関心領域のＢ１位相マップの休止グループを受信するステップと、
前記被験者の前記関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信するステップと、
電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの前記休止グループを使用して、前記関心領域の導電率マップの休止グループを計算するステップと、
前記電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの前記活動グループを使用して、前記関心領域の導電率マップの活動グループを計算するステップと、
導電率マップの前記休止グループ及び導電率マップの前記活動グループを使用して、前記関心領域の導電率変化マッピングを計算するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
医用撮像システムを制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
被験者の関心領域のＢ１位相マップの休止グループを受信させ、
前記被験者の前記関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信させ、
電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの前記休止グループを使用して、前記関心領域の導電率マップの休止グループを計算させ、
前記電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの前記活動グループを使用して、前記関心領域の導電率マップの活動グループを計算させ、
導電率マップの前記休止グループ及び導電率マップの前記活動グループを使用して、前記関心領域の導電率変化マッピングを計算させる、
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像に関し、特に、電気特性トモグラフィに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナは、患者の体内の画像を生成する手順の一部として、大きな静磁場（Ｂ０）に依存して原子の核スピンを整列させる。これらの画像は、被験者のさまざまな量や特性を反映している。例えば、脳の活性化の血液動態反応は、活性化された脳領域に磁気及び電気的変化を引き起こす。ＭＲＩは、磁気的変化を、例えば脳血流又は血中酸素濃度依存（ＢＯＬＤ）効果に基づいて視覚化することを可能にする。後者は、通常、機能的ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）と呼ばれる。
【０００３】
Ｋａｔｓｃｈｅｒおよびｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｅｒｇによるレビュー論文「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ，ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＮＭＲ  ｉｎ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ  ２０１７；ｅ：２７２９（ＤＯＩ：１０．１００２／ｎｍｂ．３７２９）は、フォワードベース及びその他の方法の電気特性トモグラフィ（ＥＰＴ）を開示している。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、独立請求項における医用撮像システム、コンピュータプログラム製品、及び方法を提供する。実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
実施形態は、脳の活性化又は脳活動の変化の間の導電率及び／又は誘電率を測定する電気特性トモグラフィ（ＥＰＴ）の使用を提供する。測定は、従来のｆＭＲＩ実験と同様に行われるが、活性化期間及び休止期間についてＥＰＴマップが生成される。その後、データは、統計的手法（ｔ検定など）を使用して分析することができるが、活性化期間及び休止期間中の電気特性を定量化することもできる。
【０００６】
一態様では、本発明は、機械実行可能命令を記憶するメモリを含む医用撮像システムを提供する。医用撮像システムは、医用撮像システムを制御するプロセッサをさらに含む。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、被験者の関心領域のＢ１位相マップの休止グループを受信させる。本明細書で使用される「Ｂ１位相マップの休止グループ」という用語は、Ｂ１位相マップのあるグループである。「休止」という用語は、Ｂ１位相マップの特定のグループを示すためのものである。
【０００７】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、被験者の関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信させる。本明細書で使用される「Ｂ１位相マップの活動グループ（active group of B1 phase maps）」という用語は、Ｂ１位相マップのあるグループを包含する。「Ｂ１位相マップ」の前の「活動」は、Ｂ１位相マップの特定のグループを示すことを目的としている。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの休止グループを使用して、関心領域の導電率マップの休止グループを計算させる。ここでも、導電率マップの休止グループの「休止」という用語は、導電率マップの特定のグループを示すためのものである。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率マップの活動グループを計算させる。本明細書で使用される「導電率マップの活動グループ（active group of conductivity maps）」という用語は、導電率マップのあるグループであり、前の「活動」という用語は、導電率マップの特定のグループを示すことを意図している。
【０００８】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、導電率マップの休止グループ及び導電率マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率変化マッピングを計算させる。この実施形態は、被験者の２つの異なる状態の導電率の変化を示すマッピングを生成する効果的な手段を提供するので、有益である。導電率変化マッピングの計算は、さまざまな例でさまざまな手段で影響を受ける可能性がある。例えば、一実施形態では、導電率マップの休止グループを使用して、導電率マップの平均休止グループを計算することができ、また、導電率マップの活動グループを使用して、平均活動導電率マップを計算することができる。
【０００９】
この場合、導電率変化マッピングは、これら２つの平均導電率マップの差であってよい。他の例では、２つのグループを使用して、さまざまな統計的手法を適用することができる。例えば機能的磁気共鳴撮像法では、例えば脳内の機能的活動の位置を決定するために、繰り返し測定を使用する技術がいくつかある。これらの技術は、導電率マップの休止グループ及び導電率マップの活動グループに直接適用することができる。Ｂ１位相マップの残りのグループは、例えば、３次元データセット、２次元スライスのセット、又は場合によっては、関心領域ごとに１つの２次元スライスである。
【００１０】
別の実施形態では、被験者の関心領域は、被験者の脳内の関心領域である。
【００１１】
別の実施形態では、Ｂ１位相マップの休止グループは、脳を画像化する。Ｂ１位相マップの活動グループは、脳を画像化する。導電率変化マッピングは、脳活動の差を記述する。この実施形態は、脳の機能的撮像の代替手段を提供するため、有益である。導電率の変化は、脳のさまざまな領域への血流の変化に関連している。
【００１２】
この実施形態の例では、脳が撮像されている被験者は、Ｂ１位相マップの活動グループが取得されるときにある活動を行い、Ｂ１位相マップの休止グループが取得されるときにこの活動を行うことを控える。そうすると、導電率変化マッピングは、活動を行うことによって引き起こされた脳の特定部分への血流の増加を示す。例えば、被験者は、Ｂ１位相マップの活動グループが取得されるときに、手などの特定の身体部分を動かす。別の例では、Ｂ１位相マップの活動グループが取得されるときに、被験者は特定のことを考えたり、光や音などの刺激を受けたりする。
【００１３】
別の実施形態では、導電率マップの活動グループ及び導電率マップの休止グループの計算の電気特性トモグラフィアルゴリズムは、少なくとも部分的に機械学習アルゴリズムとして実装される。例えば、ニューラルネットワークを使用して微分方程式を解くことができる。
【００１４】
別の実施形態では、導電率マップの活動グループ及び導電率マップの休止グループの計算の電気特性トモグラフィアルゴリズムは、少なくとも部分的に前進微分方程式（forward differential equation）ソルバとして実装される。この実施形態は、さまざまな導電率マップを計算する数値的に効率的な手段を提供するので、有益である。
【００１５】
別の実施形態では、前進微分方程式ソルバは、有限差分アルゴリズムである。
【００１６】
別の実施形態では、前進微分方程式ソルバは、各ボクセルを囲むボクセルのカーネルのＢ１位相マップのラプラシアンを使用して、各ボクセルの導電率を計算する。
【００１７】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、関心領域内の各ボクセルに組織タイプを割り当てる組織セグメンテーションを受信させる。
【００１８】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、ラプラシアンを計算する前に、組織セグメンテーションを使用して各ボクセルを囲むボクセルのカーネルを調整させる。各ボクセルを囲むボクセルのカーネルは、各カーネル内のボクセルが同じ組織タイプを持つように調整される。この実施形態は、導電率マップを計算する数値的に正確な手段を提供するので、有益である。
【００１９】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、関心領域を記述する磁気共鳴画像を受信させる。この磁気共鳴画像は、例えばマグニチュード画像である。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴画像をセグメント化させて、関心領域内の各ボクセルに組織タイプを割り当てる組織セグメンテーションを生成させる。
【００２０】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、関心領域のマグニチュード画像を受信させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、マグニチュード画像及び導電率変化マッピングをディスプレイ上にレンダリングさせる。これは、いくつかの異なるやり方で達成することができる。ある態様では、導電率変化マッピングがマグニチュード画像に重ね合わされる。別の態様では、導電率変化マッピング及びマグニチュード画像が同じスケールで隣接する領域に表示される。これらの両方は、医師又はオペレータが導電率変化マッピングの結果を容易に解釈することを可能にする手段を提供する。
【００２１】
この例のマグニチュード画像は、さまざまな形式をとることができる。これは、個別に取得された陽子密度画像又は他の磁気共鳴画像であってもよく、また、Ｂ１位相マップを取得するときに取得された画像の平均であってもよい。
【００２２】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、被験者の関心領域を記述しているＢ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得された磁気共鳴撮像データを受信させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴撮像データの一部を被験者の休止状態又は被験者の活動状態に割り当てるメタデータを受信させる。
【００２３】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴撮像データの部分から被験者の関心領域の複数のＢ１磁気共鳴位相マップを再構成させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、メタデータを使用して複数のＢ１磁気共鳴位相マップのそれぞれを割り当てることにより、Ｂ１位相マップの活動グループ及びＢ１位相マップの休止グループを構成させる。この実施形態では、生の磁気共鳴撮像データは、Ｂ１磁気共鳴位相マップに再構成され、次いで、これらは、メタデータを使用して、活動グループ又は休止グループのいずれかに割り当てられる。
【００２４】
別の実施形態では、医用撮像システムは、撮像ゾーンから被験者から磁気共鳴撮像データを取得する磁気共鳴撮像システムをさらに含む。メモリは、パルスシーケンスコマンドをさらに含む。これらのパルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴撮像システムを制御して、Ｂ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルに従って関心領域から磁気共鳴撮像データを取得するように構成されている。関心領域は、撮像ゾーン内にある。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴撮像システムを制御させて、パルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴撮像データを取得させる。
【００２５】
別の実施形態では、Ｂ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルは、平衡定常状態自由歳差運動磁気共鳴撮像プロトコル、マルチエコーグラディエントエコー磁気共鳴撮像プロトコル、及びスピンエコーベースの磁気共鳴撮像プロトコルのうちのいずれか１つである。
【００２６】
別の実施形態では、磁気共鳴撮像システムは、被験者に休止状態及び活動状態を示す被験者インジケータをさらに含む。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴撮像システムを制御させて、被験者インジケータが休止状態と活動状態とを交互に繰り返す間、磁気共鳴撮像データを繰り返し取得させる。各取得では、取得は、完全に休止状態と動作中の活動状態とのいずれかにある。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴撮像データの取得中に、被験者インジケータに一致するように磁気共鳴撮像データのメタデータを生成させる。
【００２７】
別の実施形態では、Ｂ１位相マップの休止グループ及びＢ１位相マップの活動グループはそれぞれ、少なくとも５つのＢ１位相マップ、少なくとも１０個のＢ１位相マップ、少なくとも２０個のＢ１位相マップ、少なくとも４０個のＢ１位相マップ、少なくとも６０個のＢ１位相マップ、及び少なくとも８０個のＢ１位相マップのうちのいずれか１つを含む。
【００２８】
他の実施形態では、さまざまなＢ１マグニチュード画像が取得され、誘電率マッピングを導電率マッピングと併せて行うこともできる。いくつかの実施形態では、誘電率の変化は、導電率マッピングの変化と共に表示されてもよい。
【００２９】
別の態様では、本発明は、医用撮像システムを操作する方法を提供する。方法は、被験者の関心領域からＢ１位相マップの休止グループを受信するステップを含む。方法は、被験者の関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信するステップをさらに含む。方法は、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの休止グループを使用して、関心領域の導電率マップの休止グループを計算するステップをさらに含む。方法は、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率マップの活動グループを計算するステップをさらに含む。方法は、導電率マップの休止グループ及び導電率マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率変化マッピングを計算するステップをさらに含む。
【００３０】
別の態様では、本発明はさらに、医用撮像システムを制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、被験者の関心領域のＢ１位相マップの休止グループを受信させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、被験者の関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの休止グループを使用して、関心領域の導電率マップの休止グループを計算させる。
【００３１】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率マップの活動グループを計算させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、導電率マップの休止グループ及び導電率マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率変化マッピングを計算させる。
【００３２】
組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り、本発明の前述の実施形態のうちの１つ以上を組み合わせることができることが理解される。
【００３３】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法、又はコンピュータプログラム製品として具現化され得る。したがって、本発明の態様は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではすべて一般に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶことができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ実行可能コードが具現化された１つ以上のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
【００３４】
１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピューティング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ことができる任意の有形の記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体と呼ばれることもある。コンピュータ可読記憶媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによって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、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、ソリッドステートハードディスク、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、磁気光ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルが挙げられるが、これらに限定されない。光ディスクの例としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクなどのコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）がある。コンピュータ可読記憶媒体という用語はまた、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によってアクセス可能なさまざまなタイプの記録媒体を指す。例えば、データは、モデムを介して、インターネットを介して、又はローカルエリアネットワークを介して取得される。コンピュータ可読媒体上に具現化されたコンピュータ実行可能コードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどや、前述のものの任意の適切な組合せを含むがこれらに限定されない、任意の適切な媒体を使用して送信され得る。
【００３５】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドで、又は搬送波の一部として、コンピュータ実行可能コードがその中に具現化された伝搬データ信号を含み得る。このような伝播信号は、電磁、光学、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むが、それらに限定されない、さまざまな形態のいずれかをとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、又はデバイスによる、又はそれらに関連する使用のためのプログラムを通信、伝播、又は搬送することができる任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。
【００３６】
「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。「コンピュータ記憶装置」又は「記憶装置」は、コンピュータ可読記憶媒体のさらなる例である。コンピュータ記憶装置は、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。いくつかの実施形態では、コンピュータ記憶装置がコンピュータメモリであってもよく、又はその逆であってもよい。
【００３７】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、機械実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードを実行することができる電子構成要素を包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの参照は、おそらく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。プロセッサはまた、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されたプロセッサの集合体を指すこともある。コンピューティングデバイスという用語はまた、１つ以上のプロセッサをそれぞれが含むコンピューティングデバイスの集合体又はネットワークを指すことがあると解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピューティングデバイス内にあるか、又は複数のコンピューティングデバイスに分散されていてもよい複数のプロセッサによって実行され得る。
【００３８】
コンピュータ実行可能コードは、機械実行可能命令や、プロセッサに本発明の態様を行わせるプログラムを含み得る。本発明の態様のための動作を実行するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含み、機械実行可能命令にコンパイルされた１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書くことができる。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態であっても、事前にコンパイルされた形態であってもよく、その場で機械実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
【００３９】
コンピュータ実行可読コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上かつ部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されても、又は（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに接続されてもよい。
【００４０】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック若しくはブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実装できることを理解される。さらに、相互に排他的でない場合、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わされてもよいことが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供されて、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで指定された機能／動作を実施するための手段を作成するように、機械を生成することができる。
【００４１】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、プログラマブルデータ処理装置、及び／又は他のデバイスに特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、その結果、コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで指定された機能／動作を実装する命令を含む製造品を生成する。
【００４２】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスにロードされて、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラマブル装置、又は他のデバイス上で行われて、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで指定された機能／動作を実装するためのプロセスを提供するように、コンピュータ実装プロセスを生成することも可能である。
【００４３】
本明細書で使用される「ユーザインターフェース」は、ユーザ又はオペレータ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」は、「ヒューマンインターフェースデバイス」とも呼ばれる。ユーザインターフェースは、情報又はデータをオペレータに提供し、及び／又はオペレータから情報又はデータを受信する。ユーザインターフェースは、オペレータからの入力をコンピュータが受信することを可能にし、コンピュータからの出力をユーザに提供することができる。換言すれば、ユーザインターフェースは、オペレータがコンピュータを制御又は操作することを可能にし、インターフェースは、コンピュータがオペレータの制御又は操作の効果を示すことを可能にする。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のデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供する一例である。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、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ペダル、ワイヤードグローブ、リモートコントロール、及び加速度計を介したデータの受信はすべて、オペレータ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構成要素の例である。
【００４４】
本明細書で使用される「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のコンピューティングデバイス及び／又は装置と対話及び／又は制御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、プロセッサが制御信号又は命令を外部のコンピューティングデバイス及び／又は装置に送信することを可能にする。ハードウェアインターフェースはまた、プロセッサが外部のコンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することも可能にする。ハードウェアインターフェースの例としては、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−２３２ポート、ＩＥＥＥ−４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、無線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が、これらに限定されない。
【００４５】
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「表示デバイス」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、視覚データ、聴覚データ、及び／又は触覚データを出力する。ディスプレイの例としては、コンピュータモニタ、テレビ画面、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、及びヘッドマウントディスプレイが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４６】
本明細書では、磁気共鳴撮像データは、ＭＲ走査中に磁気共鳴装置のアンテナを使用して、原子スピンによって放出された無線周波数信号の記録された測定値であると定義される。本明細書では、磁気共鳴画像データは、磁気共鳴ｋ空間データから再構成された解剖学的データの２次元又は３次元の再構成された視覚化であると定義される。磁気共鳴画像データの視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
以下では、本発明の好ましい実施形態を、単なる例として、図面を参照して説明する。
【００４８】
【図１】図１は、医用撮像システムの例を示す。
【図２】図２は、図１の医用撮像システムを操作する方法を説明するフローチャートを示す。
【図３】図３は、医用撮像システムのさらなる例を示す。
【図４】図４は、図３の医用撮像システムを操作する方法を説明するフローチャートを示す。
【図５】図５は、複数のＢ１磁気共鳴位相マップを分類する方法を説明する。
【図６】図６は、本明細書のいくつかの例に従って構成された導電率変化マッピングの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
これらの図の同様の番号の要素は、同等の要素であるか、同じ機能を実行する。機能が同等である場合、以前に説明した要素については、後の図で必ずしも説明する必要はない。
【００５０】
図１は、医用撮像システム１００の一例を示す。医用撮像システム１００は、プロセッサ１０４を含むコンピュータ１０２を含むものとして示されている。プロセッサは、オプションのハードウェアインターフェース１０６及びオプションのユーザインターフェース１０８に接続されているものとして示されている。ユーザインターフェース１０８は、画像をレンダリングするためのディスプレイであるか、又はそれを含み得る。ハードウェアインターフェース１０６は、例えば、ネットワークインターフェースであるか、又はそれはまた、医用撮像システムの他の構成要素とデータ又はコマンドを交換するために使用される。プロセッサ１０４は、メモリ１１０に接続されているものとしてさらに示されている。メモリ１１０は、プロセッサ１０４にアクセス可能なメモリの任意の組み合わせであり得る。これには、メインメモリ、キャッシュメモリ、及びフラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、その他のストレージデバイスなどの不揮発性メモリが含まれ得る。いくつかの例では、メモリ１１０は、非一時的なコンピュータ可読媒体と見なされてもよい。
【００５１】
メモリは、機械実行可能命令１２０を含むものとして示されている。機械実行可能命令１２０は、プロセッサ１０４がさまざまなデータ処理タスクを行うことを可能にし、また、いくつかの例では、医用撮像システム１００の他の構成要素を制御することを可能にする。
【００５２】
メモリ１１０は、Ｂ１位相マップの休止グループ１２２を含むものとして示されている。Ｂ１位相マップの休止グループ１２２は、Ｂ１位相マップの休止グループとラベル付けされたＢ１位相マップのグループである。メモリ１１０は、Ｂ１位相マップの活動グループ１２４を含むものとしてさらに示されている。同様に、Ｂ１位相マップの活動グループ１２４は、Ｂ１位相マップの活動グループ１２４とラベル付けされたＢ１位相マップのグループである。メモリ１１０は、Ｂ１位相マップの休止グループ１２２のそれぞれを使用して計算された導電率マップの休止グループ１２６を含むものとしてさらに示されている。メモリ１１０は、Ｂ１位相マップの活動グループ１２４のそれぞれを使用して計算された導電率マップの活動グループ１２８を含むものとしてさらに示されている。メモリ１１０は、導電率変化マッピング１３０を含むものとしてさらに示されている。導電率変化マッピング１３０は、導電率マップの休止グループ１２６及び導電率マップの活動グループ１２８を使用して計算された、被験者の関心領域の導電率の変化である。
【００５３】
図２は、図１の医用撮像システム１００を操作する方法を説明するフローチャートを示す。最初に、ステップ２００において、プロセッサ１０４は、被験者の関心領域についてのＢ１位相マップの休止グループ１２２を受信する。次に、ステップ２０２において、プロセッサ１０４は、被験者の関心領域のＢ１位相マップの活動グループ１２４を受信する。Ｂ１位相マップの休止グループ１２２及びＢ１位相マップの活動グループ１２４は、さまざまなやり方で受信することができる。ある場合には、これらは、ネットワーク又は他のデータ転送方法を介して受信される。他の例では、医用撮像システムは、磁気共鳴撮像システムの一部であってよく、Ｂ１位相マップの休止グループ１２２及びＢ１位相マップの活動グループ１２４は、磁気共鳴撮像データからそれらを再構成することによって受信される。
【００５４】
次に、ステップ２０４において、Ｂ１位相マップの休止グループから、導電率マップの休止グループ１２６が、関心領域について計算される。次に、ステップ２０６において、Ｂ１位相マップの活動グループ１２４を使用して、導電率マップの活動グループ１２８が、関心領域について計算される。導電率マップの休止グループ１２６及び導電率マップの活動グループ１２８は両方とも、電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って計算される。最後に、ステップ２０８において、導電率マップの休止グループ１２６及び導電率マップの活動グループ１２８を使用して、導電率変化マッピング１３０が、関心領域について計算される。図２に示していないオプションのステップには、導電率変化マッピングをレンダリングすることなどを含み、これはまた、関心領域を示す磁気共鳴画像と共にディスプレイ上に導電率変化マッピングをレンダリングすることを含み得る。
【００５５】
図３は、医用撮像システム３００のさらなる例を示す。図３の医用撮像システム３００は、磁気共鳴撮像システムをさらに含むことを除いて、図１の医用撮像システム１００と同様である。
【００５６】
磁気共鳴撮像システム３０２は、磁石３０４を含む。磁石３０４は、その中にボア３０６を有する円筒型の超伝導磁石である。異なる種類の磁石の使用も可能である。例えば、分割円筒形磁石や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。分割円筒形磁石は、クライオスタットが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２つのセクションに分割されていることを除いて、標準的な円筒形磁石と同様であり、このような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療と併用される。オープン磁石は、被験者を受け入れるのに十分な大きさの空間を間に有して、上下の２つの磁石セクションを有し、この２つのセクションの配置はヘルムホルツコイルの場合と同様である。オープン磁石は、被験者の閉塞感が少ないため、人気がある。円筒形磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの集合体がある。円筒形磁石３０４のボア３０６内には、磁気共鳴撮像を行うのに磁場が十分に強力かつ均一である撮像ゾーン３０８がある。関心領域３０９が撮像ゾーン３０８内に示されている。取得される磁気共鳴データは、典型的には関心領域について取得される。被験者３１８は、被験者３１８の少なくとも一部が撮像ゾーン３０８及び関心領域３０９内にあるように、被験者支持体３２０によって支持されているように示されている。
【００５７】
磁石のボア３０６内には、磁場勾配コイル３１０のセットも存在し、これは、磁石３０４の撮像ゾーン３０８内の磁気スピンを空間的に符号化するための予備的な磁気共鳴データの取得のために使用される。磁場勾配コイル３１０は、磁場勾配コイル電源３１２に接続されている。磁場勾配コイル３１０は、代表的なものであることが意図されている。典型的には、磁場勾配コイル３１０は、３つの直交する空間方向において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。磁場勾配電源は、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル３１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ状にされてもパルス状にされてもよい。
【００５８】
撮像ゾーン３０８に隣接して、撮像ゾーン３０８内の磁気スピンの配向を操作し、撮像ゾーン３０８内のスピンからの無線送信も受信するための無線周波数コイル３１４がある。この例では、無線周波数コイル３１４は、ヘッドコイルであり、関心領域３０９は、被験者３１８の脳を画像化する。
【００５９】
無線周波数アンテナは、複数のコイル要素を含むことができる。無線周波数アンテナはまた、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル３１４は、無線周波数トランシーバ３１６に接続されている。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は、別個の送信コイル及び受信コイル、ならびに別個の送信器及び受信器と置き換えられてもよい。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は、代表的であることが理解される。無線周波数コイル３１４は、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナを表すことも意図されている。同様に、トランシーバ３１６もまた、別個の送信器及び受信器を表してもよい。無線周波数コイル３１４はまた、複数の受信／送信要素を有してもよく、無線周波数トランシーバ３１６は、複数の受信／送信チャネルを有してもよい。例えばＳＥＮＳＥなどのパラレル撮像技術が行われる場合、無線周波数コイル３１４は、複数のコイル要素を有することになる。
【００６０】
磁石３０４のボア３０６内に、被験者インジケータ３２２が存在する。被験者インジケータは、例えば、被験者３１８に音声及び／又は視覚刺激を提供する。被験者インジケータ３２２は、２つの異なる明白な状態、すなわち、活動状態及び休止状態のうちの１つで刺激を提供することができる。被験者インジケータ３２２が活動状態を示すとき、被験者３１８は、特定のことを考えているか、又は、手足を動かすか若しくは別の行動を行うなど、特定の身体活動を行っている。被験者インジケータ３２２は、例えば、被験者３１８に見えるライトを有するか、ディスプレイであるか、又は音声信号を提供する。トランシーバ３１６、勾配コントローラ３１２、及び被験者インジケータ３２２は、コンピュータシステム１０２のハードウェアインターフェース１０６に接続されているものとして示されている。
【００６１】
メモリ１１０は、パルスシーケンスコマンド３３０を含むものとしてさらに示されている。パルスシーケンスコマンドは、プロセッサ１０４が磁気共鳴撮像システム３０２を制御することを可能にするコマンドか、又はそのようなコマンドに変換可能なデータのいずれかである。メモリ１１０は、パルスシーケンスコマンド３３０で磁気共鳴撮像システム３０２を制御することによって取得された磁気共鳴撮像データ３３２を含むものとしてさらに示されている。パルスシーケンスコマンド３３０はまた、磁気共鳴撮像データ３３２の個々の取得中に、被験者インジケータ３２２が活動状態を示すことと休止状態を示すこととの間で変化するようにする命令を含み得る。磁気共鳴撮像データ３３２がどちらの状態にあるのかを後に決定するために使用することができるデータはメタデータ３３４内にある。
【００６２】
メタデータ３３４は、メモリ１１０に記憶されているものとして示されている。メモリ１１０は、磁気共鳴撮像データ３３２から再構成された複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６を示している。メタデータ３３４は、複数のＢ１磁気共鳴位相マップのどれがＢ１位相マップの休止グループ１２２及びＢ１位相マップの活動グループ１２４に属するかを決定するために使用することができるキーである。プロセッサ１０４は、メタデータ３３４を使用して、複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６を、Ｂ１位相マップの休止グループ１２２及びＢ１位相マップの活動グループ１２４に分類することができる。
【００６３】
図４は、図３の医用撮像システム３００を操作する方法を説明するフローチャートを示す。図４の方法は、図２に説明した方法と同様であるが、いくつかの追加ステップが追加されている。図４の方法は、ステップ４００から開始する。ステップ４００において、プロセッサ１０４は、磁気共鳴撮像システム３０２を制御して、磁気共鳴撮像データ３３２を繰り返し取得する。ステップ４００が行われると、ステップ４０２も行われる。ステップ４０２において、プロセッサ１０４は、磁気共鳴撮像データ３３２のメタデータ３３４を生成する。これは、磁気共鳴撮像データの取得中にメタデータが被験者インジケータ３２２と一致するようにするためである。
【００６４】
次に、ステップ４０４において、プロセッサは、磁気共鳴撮像データ３３２を受信する。この方法の磁気共鳴撮像データは、被験者３１８の脳領域の関心領域３０９について取得されている。次に、ステップ４０６において、プロセッサ１０４は、メタデータ３３４を受信する。次に、ステップ４０８において、プロセッサは、磁気共鳴撮像データ３３２の部分から、複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６を再構成する。次に、ステップ４１０において、プロセッサ１０４は、メタデータ３３４を使用して、複数のＢ１磁気共鳴位相マップのそれぞれをＢ１位相マップの活動グループ１２４及び位相マップの休止グループ１２２に割り当てることによって、Ｂ１位相マップの活動グループ１２４及び位相マップの休止グループ１２２を構成又は分類する。ステップ４１０の後、方法は、次に、図２に示すステップ２００に進む。
【００６５】
磁気共鳴撮像法は、体のさまざまな臓器の解剖学的構造及び形態を視覚化するのに非常に貴重なツールである。それに加えて、ＭＲＩは、脳血流に関連する変化を検出することによって脳活動を測定するために使用することができる。これはまた、機能的磁気共鳴撮像法（ｆＭＲＩ）とも呼ばれる。これは、脳血流と神経細胞活性化とが結びついているという事実に依存している。脳の特定の領域が使用されている場合（例えば、人が積極的に筋肉を動かしているときの運動皮質の一部）、その領域への脳血流及び酸素消費量が増加する。
【００６６】
脳の活性化の血液動態反応は、活性化された脳領域に磁気及び電気的変化を引き起こす。これまで、例えば、脳血流（ＣＢＦ）の変化又は脱酸素化された血液の磁気特性に基づいて、血液動態反応の磁気変化をＭＲＩで画像化する方法しか分かっていない。血液動態反応の電気的変化を画像化する方法は分かっていない。
【００６７】
ｆＭＲＩの主要な形式は、血中酸素濃度依存（ＢＯＬＤ）効果に基づいている。ヘモグロビンは、その酸素化型及び脱酸素化型で異なる磁気特性を示し、これは、ＭＲＩスキャナを使用して、通常はＴ２＊に敏感なシーケンスによって検出可能な磁気信号の変動をもたらす。スキャン中に被験者が行う行動が何度も繰り返される場合、統計的手法を使用して、結果としてこの違いが確実により多くある脳の領域、したがって、当該行動中に脳のどの領域が最も活動であるかが決定される。結果として得られる脳の活性化は、色分けされ、以前に取得された解剖学的画像に重ね合わされ、したがって、脳の活動的な部分を視覚化することができる。
【００６８】
ｆＭＲＩは、外科医が手術を計画したり、他の治療法を決定したりできるようにするために、腫瘍に関する脳の活性化を視覚化するために臨床的に使用される。神経科学では、ｆＭＲＩは、うつ病、統合失調症、自閉症、てんかんなどのさまざまな病気の理解を深める可能性のある、挙動や行動などに関連する脳内の複雑なプロセスを研究するための待ち望まれたツールである。
【００６９】
実施例は、脳の活性化中の導電率及び／又は誘電率を測定するための電気特性トモグラフィ（ＥＰＴ）の使用を提供する。測定は、従来のｆＭＲＩ実験と同様に行われるが、ＢＯＬＤコントラストの代わりに、活性化期間及び休止期間についてＥＰＴマップが生成される。その後、データは、統計的手法を使用して分析できるが、活性化期間及び休止期間中の電気特性を定量化することもできる。ＢＯＬＤ測定は、主に脱酸素化された血液の増加による変化に依存しているため、信号は静脈血に偏っている可能性があるが、提案されたアプローチではこれは当てはまらない。
【００７０】
脳血流量の増加は、活性化領域の導電率（血液の導電率〜１．２５Ｓ／ｍは灰／白質の導電率〜０．４５Ｓ／ｍよりも高いため）及び活性化領域の誘電率（血液の（比）誘電率〜７０は灰／白質の（比）誘電率〜６０よりも高いため）を増加させる。
【００７１】
データ収集のための平衡定常状態自由歳差運動（ｂＳＳＦＰ）シーケンス（パルスシーケンスコマンド３３０）を使用して、ＥＰＴ  ｆＭＲＩ測定を行うことができる。スキャンの画像ボリュームは、脳全体又は活動が予想される単一の領域（関心領域３０９）を対象とする。画像ボリュームは数回取得される。例えば６０回のダイナミクスが行われる。スキャン中、ボランティア又は患者は、休止期間と交互に特定のタスク、例えば指をタッピングする、写真を見る、言葉を出すなど（下の図５を参照）を行うようにアドバイスされる。再構成されたマグニチュード画像に加えて、スキャンの位相画像も、
σ＝Δφ／２μω２                                          （１）
を介する後続の導電率マップの再構成のために記憶される。ここで、ωはラーモア周波数であり、Δはラプラス演算子（３Ｄの２次空間導関数）であり、φはｂＳＳＦＰ位相マップであり、μは体内の透磁率である。導電率は、式（１）を使用して、６０回のダイナミクスすべてに対して個別に再構成され、結果は、ｆＭＲＩに通常適用される統計的手法を使用して調べられる。組織の誘電率を再構成するために同じ手順を行うことができ、これは、脳のＢ１マップ（つまり、ＲＦ送信フィールドの大きさ）が追加で測定されたならば可能にされる。導電率ベースのｆＭＲＩは、誘電率ベースのｆＭＲＩよりも将来性がある。これは、（ａ）位相をＢ１の大きさよりも高速かつ正確に測定できるため、（ｂ）血液と脳との差が、誘電率よりも導電率の方が高いためである。
【００７２】
異なるダイナミクスからの導電率マップを比較すると、不完全な測定又は不完全な再構成からのエラーは、これらのエラーがすべてのダイナミクスについて（ほぼ）同じである限り、相殺される。
【００７３】
図５は、複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６を分類する方法を説明する図を示す。患者（被験者３１８）は、画像ボリュームが絶えず取得されている間に、（被験者インジケータ３２２によって）特定のタスクを実行するようにアドバイスされている。プロットの上部は、被験者インジケータ３２２によって提供される信号５００を示す方形波波形を示す。２つの状態は、活動状態５０４と休止状態、つまり、非活動５０２とを有する。この下には、複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６を表す一連の画像がある。波形５００からのデータは、メタデータの形で複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６のそれぞれに相関させることができ、メタデータは、次に、複数のＢ１磁気共鳴位相マップ３３６を、Ｂ１位相マップの休止グループ１２２及びＢ１位相マップの活動グループ１２４に分類するために使用される。
【００７４】
図６は、本明細書のいくつかの実施例に従って構成された導電率変化マッピングの例を示す。マトリックスに配置された９つの画像がある。縦列では、これは、同じ時間に、被験者の異なる動きに対して取得されたデータに対応する。縦列６００の画像は、活動状態の被験者による左手の動きに対応している。中央の縦列６０２の画像は、活動状態の被験者による右手の動きに対応している。右端の縦列６０４は、被験者の両足の動きに対応している。
【００７５】
第１の横列６０６の画像は、活性化がある場合とない場合との導電率マップ間のｔ値を計算した結果を示している。活性化を伴う導電率マップは、導電率マップの活動グループ１２８に対応する。活性化を伴わない導電率マップは、導電率マップの休止グループ１２６に対応する。横列６０６の図は、活性化がある場合とない場合との導電率変化マッピング１３０の一例である。横列６０８は、ＢＯＬＤ効果を使用した対応する従来のｆＭＲＩ研究からの統計的ｔ検定の結果を示している。下の横列、つまり、横列６１０は、ｂＳＳＦＰマグニチュード画像に重ね合わせた横列６０８の結果を示している。各縦列６００、６０２、６０４には、関心領域６１２がある。各縦列内で、関心領域６１２は同一である。
【００７６】
上の図６は、３Ｔ磁石を使用して、左手、右手、及び両足の動きをテストする３つの異なるボランティア実験の結果を示している。脳の活性化の領域は、従来のＥＰＩを使用した場合と、提案されたＥＰＴを使用した場合のｆＭＲＩでほぼ同じである。活性化の有無による導電率の差は０．１Ｓ／ｍほどであり、これは、１０％の血液量の変化に相当し、予測と一致している。ＥＰＴを使用すると、活性化された領域は脳の内部に向かってぼやけて見える。これは、次の問題で説明できる。
【００７７】
式（１）のラプラシアンを解くことは、ターゲットボクセルの周りにボクセルのアンサンブル（いわゆる「カーネル」）を数値的に必要とする。このカーネルは、再構成エラーを回避するために、ターゲットボクセルと同じ導電率のボクセルに基づいている必要がある。通常、これは、カーネル及び組織の局所的な幾何学的形状に一致するように、ｂＳＳＦＰマグニチュード画像からの組織境界を考慮に入れることによって実現される。ｆＭＲＩの場合、活性化領域及び非活性化領域間の組織境界は得られず、これが、活性化領域がぼやけて見えるという上記の観察の理由である。ぼやけは脳の内部に向かってのみ現れ（活性化領域のこちら側には明確な境界が与えられていないため）、ぼやけは脳の外部に向かっては現れない（活性化領域のこちら側には明確な境界が与えられているため）。
【００７８】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されてきたが、このような図示及び説明は例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。
【００７９】
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。特許請求の範囲において、「含む」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、単数形は、複数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、特許請求の範囲に列挙されるいくつかのアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、こ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一緒に、又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶／配布することができるが、インターネット又は他の有線もしくは無線電気通信システムを介するなど、他の形態で配布することもできる。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００８０】
１００  医用撮像システム
１０２  コンピュータ
１０４  プロセッサ
１０６  ハードウェアインターフェース
１０８  ユーザインターフェース
１１０  コンピュータメモリ
１２０  機械実行可能命令
１２２  Ｂ１位相マップの休止グループ
１２４  Ｂ１位相マップの活動グループ
１２６  導電率マップの残りのグループ
１２８  導電率マップの活動グループ
１３０  導電率変化マッピング
２００  被験者の関心領域のＢ１位相マップの休止グループを受信する
２０２  被験者の関心領域のＢ１位相マップの活動グループを受信する
２０４  電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの休止グループを使用して、関心領域の導電率マップの休止グループを計算する
２０６  電気特性トモグラフィアルゴリズムに従って、Ｂ１位相マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率マップの活動グループを計算する
２０８  導電率マップの休止グループ及び導電率マップの活動グループを使用して、関心領域の導電率変化マッピングを計算する
３００  医用撮像システム
３０２  磁気共鳴撮像システム
３０４  磁石
３０６  磁石のボア
３０８  撮像ゾーン
３０９  関心領域
３１０  磁場勾配コイル
３１２  磁場勾配コイルの電源
３１４  無線周波数コイル
３１６  トランシーバ
３１８  被験者
３２０  被験者支持体
３２２  被験者インジケータ
３３０  パルスシーケンスコマンド
３３２  磁気共鳴撮像データ
３３４  メタデータ
３３６  複数のＢ１磁気共鳴位相マップ
４００  磁気共鳴撮像システムを制御して、被験者インジケータが休止状態と活動状態とを交互に繰り返す間、磁気共鳴撮像データを繰り返し取得する
４０２  磁気共鳴撮像データの取得中に、被験者インジケータと一致するように磁気共鳴撮像データのメタデータを生成する
４０４  被験者の関心領域を記述しているＢ１位相マッピング磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得された磁気共鳴撮像データを受信する
４０６  磁気共鳴撮像データの一部を被験者の休止状態又は被験者の活動状態に割り当てるメタデータを受信する
４０８  磁気共鳴撮像データの一部から被験者の関心領域の複数のＢ１磁気共鳴位相マップを再構成する
４１０  メタデータを使用して複数のＢ１磁気共鳴位相マップのそれぞれを割り当てることにより、Ｂ１位相マップの活動グループ及びＢ１位相マップの休止グループを構成する
５００  被験者インジケータによって提供される信号
５０２  休止状態
５０４  活動状態
６００  活動期間中の左手の動き
６０２  活動期間中の右手の動き
６０４  活動期間中の両足の動き
６０６  活性化を伴う場合と伴わない場合との導電率マップ間のｔ値
６０８  ＢＯＬＤを使用した従来のｆＭＲＩの結果
６１０  ｂＳＳＦＰマグニチュードマップにオーバーレイされた６０８からの図
６１２  マッピングを有する関心領域
【図１】
2021527470.tif 000003
【図２】
2021527470.tif 000004
【図３】
2021527470.tif 000005
【図４】
2021527470.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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