(57)【要約】  本発明は、関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似１５０を特定するための磁気共鳴イメージングシステム１００に関する。特定することは、（３−ｎ）次元磁気共鳴データ１４４の第１の集合を取得することと、（３−ｎ）次元磁気共鳴データ１４４を使用して（３−ｎ）次元位相分布１４６を再構成することと、（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して（３−ｎ）次元導電率分布１４８を計算し、（３−ｎ）次元導電率分布１４８に対してｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターを適用することとを含む。
2021518222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するメモリと、プロセッサとを備える磁気共鳴イメージングシステムであって、
前記パルスシーケンスコマンドが、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、
前記マシン実行可能命令の実行が、前記イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせ、
前記特定することが、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合を取得することであって、前記第１の集合が、前記関心のある三次元解剖学的構造物と交差する、第１の平面の二次元磁気共鳴データ、又は、第１の線の一次元磁気共鳴データ、のうちの少なくとも１つを含む、取得することと、
前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して（３−ｎ）次元位相分布を再構成することと、
（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して（３−ｎ）次元導電率分布を計算し、前記（３−ｎ）次元導電率分布に対してｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターを適用することと、
を含む、
磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
前記関心のある三次元解剖学的構造物内において、３つの次元の各々が、近似される前記導電率分布に等しく寄与すると仮定して、前記スケーリングファクターが特定される、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項３】
前記導電率分布の前記近似を特定することが、前記関心のある三次元解剖学的構造物内における共通の点において前記第１の線に交差する第２の線及び第３の線に対して反復される、
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項４】
前記第１の線、前記第２の線、及び前記第３の線が、互いに垂直に延びている、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項５】
前記導電率分布の前記近似を特定することが、前記関心のある三次元解剖学的構造物内において前記第１の平面に交差する第２の平面に対して反復される、
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】
前記第２の平面が、前記第１の平面に対して垂直に延びている、
請求項５に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項７】
前記導電率分布の前記近似を特定することが、前記関心のある三次元解剖学的構造物内における共通の点において前記第１の平面と前記第２の平面とに交差する第３の平面に対して反復される、
請求項５又は６に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項８】
前記第３の平面が、前記第１の平面及び前記第２の平面に対して垂直に延びている、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項９】
前記導電率分布の前記近似を特定することが、前記関心のある三次元解剖学的構造物内において前記第１の平面に交差する第４の線に対して反復される、
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１０】
前記第４の線が、前記第１の平面に対して垂直に延びている、
請求項９に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データの前記第１の集合が、前記パルスシーケンスコマンドを使用して取得された前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データの複数の第２の集合にわたって平均化することにより結果的にもたらされる前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データの平均化された集合である、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データの前記第２の集合の各々が、アーティファクトを確認され、アーティファクトを含まないことが特定された前記第２の集合のデータのみが、前記平均化のために使用される、
請求項１１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データの前記第２の集合の各々に対して、前記関心のある三次元解剖学的構造物の位置が特定され、前記第２の集合のうちの１つに対する前記関心のある三次元解剖学的構造物の前記位置が基準位置に対して動かされると特定された場合、それぞれの前記第２の集合が破棄されること、又は、それぞれの前記第２の集合が前記関心のある三次元解剖学的構造物の前記基準位置を表す前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データの基準集合に重ね合わされることのうちの１つが実行される、
請求項１２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１４】
磁気共鳴イメージングシステムの作動方法であって、
前記磁気共鳴イメージングシステムが、マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するメモリと、プロセッサとを備え、
前記パルスシーケンスコマンドが、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、
前記マシン実行可能命令の実行が、前記方法による前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせる方法において、
前記作動方法が、前記イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定するステップを有し、
前記特定するステップが、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合を取得するステップであって、前記第１の集合が、前記関心のある三次元解剖学的構造物と交差する、第１の平面の二次元磁気共鳴データ、又は、第１の線の一次元磁気共鳴データのうちの少なくとも１つを含む、取得するステップと、
前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して（３−ｎ）次元位相分布を再構成するステップと、
（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して（３−ｎ）次元導電率分布を計算し、前記（３−ｎ）次元導電率分布に対してｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターを適用するステップと、
を有する、磁気共鳴イメージングシステムの作動方法。
【請求項１５】
パルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記パルスシーケンスコマンドが、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御し、
前記マシン実行可能命令の実行が、前記イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することを前記プロセッサにさせ、
前記特定することが、
前記パルスシーケンスコマンドを使用して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合を取得することであって、前記第１の集合が、
前記関心のある三次元解剖学的構造物と交差する、第１の平面の二次元磁気共鳴データ、又は、第１の線の一次元磁気共鳴データのうちの少なくとも１つを含む、取得することと、
前記（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して（３−ｎ）次元位相分布を再構成することと、
（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して（３−ｎ）次元導電率分布を計算し、前記（３−ｎ）次元導電率分布に対してｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターを適用することと、
を含む、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、磁気共鳴イメージングに関し、特に磁気共鳴イメージングデータを使用した導電率の特定に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気特性断層撮影（ＥＰＴ）は、３つの空間的方向の全てにおける３Ｄ  ＭＲＩスキャンのＲＦ関連位相の二次導関数を計算することにより、インビボで定量的に患者の導電率を特定することができる。ＥＰＴは、例えば、Ｋａｔｓｃｈｅｒ  Ｕらによる学術論文、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ，ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＮＭＲ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ  ２０１７；３０（８）：ｅ３７２９において説明されている。
【０００３】
ＥＰＴでは、患者の電気特性、例えば導電率は、標準的な磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）セットアップ及び標準的なＭＲＩシーケンスを使用して導出される。ＥＰＴは追加的な外部から搭載された電極、電流、又は無線周波（ＲＦ）プローブを必要としない。ＥＰＴは定量的なＭＲＩに基づいており、すなわち、ＥＰＴは伝導率の絶対値を取得する。
【０００４】
臨床試験は、ＥＰＴを使用して測定された導電率が例えば例として乳房腫瘍及び脳腫瘍といった腫瘍の悪性度と相関することを示した。したがって、ＥＰＴは、腫瘍の悪性度をインビボで分析するためのアプローチを提供する。
【０００５】
論文「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｔｉｓｓｕｅ  ａｔ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ」、２０１５  ９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（ＥＵＣＡＰ）、ＥＵＲＡＡＰ、２０１５年４月１３日，１〜４頁において、Ｌｅｅ  Ｓｅｕｎｇ−Ｋｙｕｎらは、インビボで組織の導電率及び比誘電率を測定するための、生体組織における無線周波数（ＲＦ）波伝播効果に起因した高磁場磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）における画像シェーディングの使用を説明している。
【発明の概要】
【０００６】
明示的なＲＦ場マッピング無しでＲＦシェーディングされたＭＲ画像から生体組織の電気的特性を抽出する方法が提供される。
【０００７】
本発明は、独立請求項において磁気共鳴イメージングシステム、磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法及びコンピュータプログラムプロダクトを提供し、実施形態は３次元の導電率分布の適切な近似を計算することを可能にするという有益な効果をもつ。実施形態が従属請求項において与えられる。
【０００８】
一態様において、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムに関する。磁気共鳴イメージングシステムは、マシン実行可能命令とパルスシーケンスコマンドとを記憶するメモリを備える。パルスシーケンスコマンドは、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。更に、磁気共鳴イメージングシステムはプロセッサを備える。プロセッサは、マシン実行可能命令を実行するように構成される。マシン実行可能命令の実行は、イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定するように磁気共鳴イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。
【０００９】
特定することは、ｎをｎ＝１又はｎ＝２として、パルスシーケンスコマンドを使用して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合を取得することを有する。したがって、第１の集合は、以下のうちの少なくとも１つ、すなわち、関心のある解剖学的構造物と交差する第１の平面の二次元磁気共鳴データ、又は、第１の線の一次元磁気共鳴データのうちの少なくとも１つを含む。更に、（３−ｎ）次元位相分布が（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して再構成される。（３−ｎ）次元導電率分布は、（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して計算され、（３−ｎ）次元導電率分布に対して、ｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターが適用される。
【００１０】
実施形態は、ＭＲＩデータの取得に必要な時間を大幅に短くする有益な効果をもつ。イメージングゾーンを通る切断平面の、又は切断線の（３−ｎ）次元ＭＲＩデータ、すなわちＭＲＩデータの取得は、三次元ＭＲＩデータ、すなわち、全３ＤイメージングゾーンのＭＲＩデータの取得より大幅に速いものである。より短い取得時間は、患者が患者の呼吸を止めることができる典型的な時間より短い時間スケールで、動きアーティファクトを含まないＭＲＩデータを取得することを可能にする。情報の削減、すなわち、ＭＲＩデータが取得される次元の低減は、スケーリングファクターを使用することにより効果的に補償される。したがって、選択された点、すなわち、交差する平面又は交差する線に含まれる点における、関心のある解剖学的構造物の導電率の現実に即した近似が提供される。この近似に基づいて、例えば、それぞれの平面又は線により交差される腫瘍組織の悪性度が、分析され、及び／又は特定される。
【００１１】
例えば腫瘍の悪性度をインビボで分析するための腹部及び胸部エリアにおけるＥＰＴ測定は、ＥＰＴ測定が呼吸運動により妨げられるという基本的な問題を抱える。動き、すなわち、ＭＲＩデータが取得される対象者の動きは、ＥＰＴに特有の問題であり、標準的なＭＲイメージングにおいて観測される単純な信号の不鮮明さ、又はゴースト発生より深刻な妨害を結果的にもたらす。動きは、導電率を導出するために使用されるＭＲＩ位相に影響を与える。動きにより誘起された位相成分は、予測不可能な手法により伝導率の再構成を役に立たないものにする。したがって、導電率における動きアーティファクトの存在及び影響は、標準的なＭＲＩ強度画像の場合と同様に簡単に識別されることができない。更に、ＥＰＴにおける３Ｄ  ＭＲＩデータ取得のための一般的な要求はスキャン期間を長くし、ＥＰＴスキャンを、動きの影響が特に生じやすくする。例えば、患者は、非常に限られた長さの時間に限り患者の呼吸を止めることができる。患者が患者の呼吸を止めることができる平均のスケールに比べて、十分な分解能による３Ｄ  ＭＲＩデータ取得、すなわちインビボで腫瘍組織の導電率を特定することに必要な時間は過度に長い。言い換えると、それは、概して、呼吸によりもたらされる動きに起因して結果を役に立たないものにすることなく、十分な分解能をもつ３Ｄ  ＭＲＩデータを取得することができない。
【００１２】
実施形態は、要求される三次元データに比べて（３−ｎ）次元データ取得により分解される、次元の数の低下を補償するために、導電率がスケールアップされるという結果を伴う（３−ｎ）次元データ取得を提案する。このアプローチは、本明細書において「伝導率加重イメージング」（ＣＷＩ）とも呼ばれる。（３−ｎ）次元データ取得は、二次元及び／又は一次元データ取得を含む。
【００１３】
したがって、実施形態は、２Ｄ  ＭＲＩデータにより提供される位相の二次導関数を計算することを有する。２Ｄ  ＭＲＩデータは、イメージングボリュームを通る平面に対応している。導関数は面内の２つの空間座標、すなわち、それぞれのイメージング面に広がる２つの空間座標に沿って計算される。位相の導関数は、考慮された、次元の数の低下を補償するためにスケーリングファクターを使用して３Ｄ導電率を近似するために使用される２Ｄ導電率を結果的にもたらす。一次近似において各空間的方向が全３Ｄ導電率に等しく寄与して、３Ｄ導電率のおおよそ３分の２の２Ｄ導電率を結果的にもたらすと仮定すると、このスケーリングファクターはおおよそ２分の３になると推定される。
【００１４】
代替的な実施形態によると、１Ｄ  ＭＲＩデータは、線、すなわち１Ｄペンシルビームに沿って取得される。線に沿った、すなわち、線が延びている空間座標に沿った位相の二次導関数は、次元の数の低下を補償するためにスケーリングファクターを使用して３Ｄ導電率を近似するために使用される１Ｄ導電率を提供する。スケーリングファクターは、一次近似において各空間的方向が全３Ｄ導電率に等しく寄与すると仮定すると、おおよそ３になる。したがって、１Ｄ導電率は、３Ｄ導電率の３分の１と推測される。
【００１５】
１Ｄと２Ｄ  ＭＲＩデータは、３Ｄ  ＭＲＩデータより大幅に速く取得される。したがって、実施形態は、スキャンが１回の息止めにおいて実施されるように、ＥＰＴスキャンの時間を短くする。ＥＰＴスキャンの時間中の動きが無視できる程度であるように、スキャンに必要な時間スケールが十分に短いと仮定すると、ＥＰＴスキャンは自由な呼吸中でも実施される。
【００１６】
したがって、実施形態は、呼吸運動により強く影響を受ける腹部及び胸部エリアにおいてもＥＰＴを使用することを可能にする。したがって、ＥＰＴベースの腫瘍伝導率分析の使用は、腹部及び胸部エリアに拡張される。
【００１７】
実施形態によると、スキャン形状、すなわち平面又は線の配向は、呼吸サイクル中の腫瘍の空間軌道に従って選択され、すなわち、選択された１Ｄ又は２Ｄスキャン形状によりカバーされる腫瘍軌道の割合を最大化するために、平面又は線は軌道に沿って延びる。１つの１Ｄ／２Ｄスキャンのみが実行される／実行され得る場合、これは特に利点となる。
【００１８】
実施形態が、例えば呼吸運動の影響を受けながらＲＯＩの伝導率を推定することに適用される。これは、肺及び肝腫瘍に主に適用可能である。息止めを考慮しない場合、実施形態は、胃腸運動、例えば例として結腸／直腸癌にも適用される。
【００１９】
実施形態によると、関心のある三次元解剖学的構造物内において３つの次元の各々が、近似される導電率分布に等しく寄与すると仮定して、スケーリングファクターが決定される。
【００２０】
実施形態は、考慮された、より少ない情報量の効率的な補償が実施されるという有益な効果をもつ。したがって、関心のある三次元解剖学的構造物の実際の定量的な伝導率値の推定値を取得するために、例えば、３／２＝１．５（２Ｄ）又は３（１Ｄ）のスケーリングファクターが考慮される。
【００２１】
マクスウェル方程式によると、導電率σは、画像「トランシーブ」位相φ
から、（簡略化された）ヘルムホルツ方程式
【数２】
2021518222.tif 000003
を介して計算され、ここで、ωはラーモア周波数であり、μ０は真空中の透磁率である。ヘルムホルツ方程式は、電気特性及びＢ１の大きさが局所的に十分に一定であると仮定する。ＥＰＴを使用して分析される関心のある解剖学的構造物は３Ｄ構造物であるので、このような構造物内における導電率は、３つの空間座標、すなわちｘ、ｙ、及びｚの各々に沿った導関数に依存する。
【００２２】
実施形態は、
【数３】
2021518222.tif 000004
の近似を更に使用し、その結果、ヘルムホルツ方程式は、ｕ、ｖが２Ｄ  ＭＲＩデータ集合の２つの空間的な面内座標である２Ｄ  ＭＲＩデータの場合、
【数４】
2021518222.tif 000005
となり、又は、ｒが１Ｄ線に沿った空間座標である１Ｄ  ＭＲＩデータの場合、
【数５】
2021518222.tif 000006
となる。前述の２Ｄ及び１Ｄ近似方程式を使用すると、ＥＰＴに対して従来必要とされる長い３Ｄスキャンに比べて、動きアーティファクトから大幅に小さく影響を受ける短いスキャンから、導電率を推定することが可能である。
【００２３】
実施形態によると、１Ｄ／２Ｄ  ＭＲＩスキャンは、平面／線の異なる配向を使用して反復されてよく、そこから、（３−ｎ）次元ＭＲＩデータが取得される。追加的な配向は、例えば、更なる導関数を簡略化するために、及び、方向に沿って導関数が計算される当該方向の間の相関を減らすために、元のスキャン形状に直交するように選択されてよい。異なるスキャンは、独立したスキャンとして、又は交互に行う手法により、すなわち、配向の順序の反復を伴って連続的に測定される。
【００２４】
少なくとも３つの、例えば交互に行う１Ｄスキャンが、同じ動き状態に関連し、及び、共通のボクセルにおいて互いに交差する場合、異なる線の交差部における共通のボクセルに対して、厳密なＥＰＴ再構成が可能にされる。共通のボクセルにおける導電率に対する厳密な値、すなわちσｅｘａｃｔは、３つの異なる線に対して同じボクセルにおいて計算された３つの異なる一次元導電率値、すなわちｉ＝ｘ、ｙ、ｚとしたときのσ１Ｄ，ｉの和により提供される。σｅｘａｃｔと、ｉ＝ｘ、ｙ、ｚとしたときのσ１Ｄ，ｉのうちの１つとの間の比、又は、σｅｘａｃｔと、ｉ＝ｘ、ｙ、ｚとしたときの３つのσ１Ｄ，ｉの平均値との間の比を使用することにより、スケーリングファクターが、異なる方向に対して異なる寄与度を採用して計算される。
【００２５】
少なくとも２つの、例えば交互に行う２Ｄスキャン１及び２が同じ動き状態に関連し、及び、共通のボクセルの線に沿って共通のボクセルにおいて互いに交差する場合、異なる平面の交線における共通のボクセルの各々に対して、厳密なＥＰＴ再構成が可能にされる。上述の１Ｄの例と同様に、例えば、それぞれのボクセルにおけるσｅｘａｃｔと、平面１及び２のうちの１つの、ｉ＝１、２としたときの二次元導電率値σ２Ｄ，ｉとの間の比、又は、σｅｘａｃｔと、ｉ＝１、２としたときの２つのσ２Ｄ，ｉの平均値との間の比を使用して、ボクセルの各々に対して、スケーリングファクターが計算される。この場合において、σｅｘａｃｔは、例えば、ｉ＝１、２としたときの二次元導電率値σ２Ｄ，ｉ、及び、２つの平面のうちの第２のものにより提供される直交する方向に対する一次元導電率値、すなわちσ１Ｄのうちの１つを使用して計算される。加えて、交線に沿った共通のボクセルにおけるスケーリングファクターに対して計算された値は、スケーリングファクターに対する結果を改善するために平均化される。
【００２６】
実施形態によると、導電率分布の近似を特定することは、関心のある解剖学的構造物内における共通の点において第１の線に交差する第２の線及び第３の線に対して反復される。
【００２７】
実施形態は、それらが異なる方向における導電率分布を提供するという有益な効果をもち、及び、共通の点における、すなわち、共通の点を表すボクセルにおける関心のある解剖学的構造物の導電率に対する厳密な、又は少なくとも、より正確に近似された値を計算することを可能にする。それぞれの値は、スケーリングファクターを計算するために使用される。
【００２８】
実施形態によると、第１の線、第２の線、及び第３の線は互いに垂直に延びている。実施形態は、それらが、共通の点における関心のある解剖学的構造物の導電率に対する厳密な値を計算することを可能にするという有益な効果をもつ。それぞれの値はスケーリングファクターを計算するために使用される。
【００２９】
実施形態によると、導電率分布の近似の特定は関心のある解剖学的構造物内において第１の平面に交差する第２の平面に対して反復される。
【００３０】
実施形態は、それらが異なる方向における導電率分布を提供するという有益な効果をもち、２つの平面の交線に沿った、すなわちそれぞれの交線を表すボクセルにおける関心のある解剖学的構造物の導電率に対する厳密な、又は少なくとも、より正確に近似された値を計算することを可能にする。それぞれの値は、平均化され、及び、スケーリングファクターを計算するために使用される。
【００３１】
実施形態によると、第２の平面は、第１の平面に対して垂直に広がっている。実施形態は、それらが、交線に沿った関心のある解剖学的構造物の導電率に対する厳密な値を計算することを可能にするという有益な効果をもつ。それぞれの値は、スケーリングファクターを計算するために使用される。
【００３２】
実施形態によると、導電率分布の近似の特定は、関心のある解剖学的構造物内における共通の点において第１の平面と第２の平面とに交差する第３の平面に対して反復される。実施形態は、関心のある解剖学的構造物の導電率に対するより多くの近似された値及び／又は厳密な値が提供されるという有益な効果をもつ。特に、厳密な値は、１つの交線に沿って提供されるだけでなく、互いに交差する３つの交線に沿ったものである。
【００３３】
実施形態によると、第３の平面は第１の平面及び第２の平面に対して垂直に広がっている。実施形態は、１つの交線に沿っているだけでなく互いに垂直に交差する３つの交線に沿った厳密な値を提供するという有益な効果をもつ。したがって、厳密な値は、各空間的方向ｘ、ｙ、ｚにおいて提供される。
【００３４】
実施形態によると、導電率分布の近似の特定は、関心のある解剖学的構造物内において第１の平面に交差する第４の線に対して反復される。実施形態は、線に対するデータ取得が平面に対するデータ取得より速いものであるという有益な効果をもつ。したがって、線を追加して導電率の断面分布を得ることで、関心のある解剖学的構造物の導電率の１つの厳密な値が取得される。
【００３５】
実施形態によると、第４の線は第１の平面に対して垂直に延びている。
【００３６】
実施形態によると、（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合が、パルスシーケンスコマンドを使用して取得された（３−ｎ）次元磁気共鳴データの複数の第２の集合にわたって平均化することにより結果的にもたらされる（３−ｎ）次元磁気共鳴データの平均化された集合である。実施形態は、平均化された（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用することによりＳＮＲが改善されるという有益な効果をもつ。しかし、ＭＲＩデータの複数の第２の集合を取得することは、データ取得の各々に対する取得時間の短縮に起因して、のみ可能である。この低減は、三次元磁気共鳴データの代わりに（３−ｎ）次元磁気共鳴データを考慮した結果である。
【００３７】
実施形態によると、（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第２の集合の各々は、アーティファクトを確認され、アーティファクトを含まないことを特定された第２の集合のデータのみが、平均化のために使用される。実施形態は、導電率に対する信頼性の高い結果を提供する有益な効果をもつ。アーティファクトの存在は、例えば、（３−ｎ）次元磁気共鳴データから再構成された追加的な（３−ｎ）次元ＭＲＩ強度画像を使用して特定される。ｎ＝１の場合、二次元ＭＲＩ強度分布とも呼ばれる二次元ＭＲＩ強度画像が提供される。ｎ＝２の場合、一次元ＭＲＩ強度分布とも呼ばれる一次元ＭＲＩ強度画像が提供される。この一次元ＭＲＩ強度分布は、例えばグラフの形態で表される。
【００３８】
実施形態によると、（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第２の集合の各々に対して関心のある解剖学的構造物の位置が特定される。第２の集合のうちの１つに対する関心のある解剖学的構造物の位置が基準位置に対して動かされると特定された場合、以下のうちの１つ、すなわち、それぞれの第２の集合が破棄されること、又は、それぞれの第２の集合が関心のある解剖学的構造物の基準位置を表す（３−ｎ）次元磁気共鳴データの基準集合に重ね合わされることのうちの１つが実行される。
【００３９】
実施形態は、位置を変えることに起因した近似の等しさの低減が回避されるという有益な効果をもつ。特に、関心のある解剖学的構造物の異なる部分からの導電率の成分を組み合わせることが効果的に防止される。
【００４０】
実施形態によると、短い１Ｄ又は２Ｄ  ＭＲＩスキャンは、例えば患者の息止めの開始から始められる動的な流れにおいて反復される。患者は、呼吸を止めることが苦痛でない限り患者の呼吸を止めるように要求される。患者が呼吸を再開したとき、動的なスキャンの流れが停止される。異なるダイナミクス、すなわち息止め中に取得されたＭＲＩデータ集合は、それぞれのＭＲＩデータ集合の動き状態に従って事後的に平均化される。異なるダイナミクスにわたって平均化することは、改善された信号対ノイズ比を結果的にもたらす。
【００４１】
位相分布の生成は、取得されたＭＲＩデータを使用したＭＲＩ位相画像の再構成を含む。再構成は、ｋ空間から画像空間への、取得されたＭＲＩデータのフーリエ変換を含む。結果として得られる位相画像、ひいては基礎となるＭＲＩデータ集合は、動的な流れのＭＲＩデータの異なる集合を次の３つのグループにソートするために使用される。
−  ターゲットグループ：ＭＲＩデータのこれらの集合は、息止め中の基準位置における動きアーティファクトを伴わない、関心のある解剖学的構造物、例えば腫瘍を表す。基準位置は、例えば、息止めの開始時における位置である。このグループのＭＲＩデータの集合は、ＳＮＲを大きくするために平均化され得る。
−  変位グループ：ＭＲＩデータのこれらの集合は、基準息止め位置と異なる位置における動きアーティファクトを伴わない、関心のある解剖学的構造物、例えば腫瘍を表す。それらは、例えば、適切な呼吸動き状態における息止めの後に取得される。このグループからのＭＲＩデータの集合は、破棄されるか、又は、ＳＮＲを更に大きくするように平均化するためにターゲットグループのＭＲＩデータの集合に重ね合わされる。
−  誤りのあるグループ：ＭＲＩデータのこれらの集合は、動きアーティファクト、すなわち、取得中に動かされた関心のある解剖学的構造物を表し、及び、破棄される。
【００４２】
ターゲットグループ、及び、場合によっては更に変位グループからのＭＲＩデータの集合を平均化することは、伝導率の再構成の前又は後に実施される。言い換えると、ＭＲＩデータの集合が平均化されるか、ＭＲＩデータの集合から生成された位相分布が平均化されるか、又は、導電率に対する結果が平均化される。
【００４３】
別の一態様において、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法に関する。磁気共鳴イメージングシステムは、マシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリを備える。パルスシーケンスコマンドは、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。磁気共鳴イメージングシステムは、プロセッサを更に備える。プロセッサによるマシン実行可能命令の実行は、本方法による磁気共鳴イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。本方法は、イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定することを有する。
【００４４】
特定することは、ｎをｎ＝１又はｎ＝２として、パルスシーケンスコマンドを使用して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合を取得することを有する。したがって、第１の集合は、以下のうちの少なくとも１つ、すなわち、関心のある解剖学的構造物と交差する第１の平面の二次元磁気共鳴データ、又は、第１の線の一次元磁気共鳴データのうちの少なくとも１つを含む。更に、（３−ｎ）次元位相分布は、（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して再構成される。（３−ｎ）次元導電率分布は、（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して計算され、（３−ｎ）次元導電率分布に対して、ｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターが適用される。
【００４５】
別の一態様において、本発明は、パルスシーケンスコマンドを使用して磁気共鳴イメージングシステムを制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラムプロダクトに関する。パルスシーケンスコマンドは、イメージングゾーンから磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するように構成される。マシン実行可能命令の実行は、イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定するように磁気共鳴イメージングシステムを制御することをプロセッサにさせる。
【００４６】
特定することは、ｎをｎ＝１又はｎ＝２として、パルスシーケンスコマンドを使用して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの第１の集合を取得することを有する。したがって、第１の集合は、以下のうちの少なくとも１つ、すなわち、関心のある解剖学的構造物と交差する第１の平面の二次元磁気共鳴データ、又は、第１の線の一次元磁気共鳴データのうちの少なくとも１つを含む。更に、（３−ｎ）次元位相分布は、（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して再構成される。（３−ｎ）次元導電率分布は、（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して計算され、及び（３−ｎ）次元導電率分布に対して、ｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターが適用される。
【００４７】
本発明の前述の実施形態は、関心のある解剖学的構造物内における導電率の値に対して相応の近似を計算することを可能にする。この目的において、（３−ｎ）次元磁気共鳴データが取得される。次元の低減に起因して、取得は、大幅に高速化される。（３−ｎ）次元位相分布を再構成することにより、（３−ｎ）次元導電率分布が計算され、関心のある三次元解剖学的構造物内における厳密な導電率分布を近似するために使用される。次元の数の低下、及び、結果的な情報ロスは、スケーリングファクターを適用することにより補償される。
【００４８】
取得時間の短縮は、同じ又は異なる空間的方向に対して（３−ｎ）次元磁気共鳴データの複数の集合を取得することを可能にする。これは、ＳＮＲを改善するために、個々の点における導電率分布に対する厳密な値を計算するために、及び／又は、スケーリングファクターの計算を改善するために使用される。
【００４９】
本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り、組み合わせられることを理解されたい。
【００５０】
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プロダクトとして具体化され得る。したがって、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。
【００５１】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。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ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」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保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、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されることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、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サムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、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によってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。
【００５２】
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
【００５３】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。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。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。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ストレージ媒体である。幾つかの実施形態において、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであってもよく、逆も同様である。
【００５４】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、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の中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。
【００５５】
コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施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）、又はC++等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等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン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。
【００５６】
コンピュータ実行可能コードは、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、スタンドアローン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で及び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。後者の場合、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）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。
【００５７】
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プロダクトのフローチャート、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又は複数のブロックの一部は、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施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、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せられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。
【００５８】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。
【００５９】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。
【００６０】
本明細書で使用される「ユーザインタフェース」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インタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタ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結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに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、指示棒、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、ウェブコム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。
【００６１】
本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」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ティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部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を可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、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、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。
【００６２】
本明細書で使用される「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ために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、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、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面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トディスプレイ（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を含むが、これらに限定されない。
【００６３】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデータは、磁気共鳴イメージングスキャン中の磁気共鳴イメージングシステムのアンテナを使用した、核スピンにより放射された無線周波信号の記録された測定結果として本明細書において規定される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像又はＭＲ画像は、本明細書においては、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次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、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】
【００６４】
以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として次の図面を参照して説明される。
【図１】磁気共鳴イメージングシステムの一例を示す図である。
【図２Ａ−２Ｆ】データ取得の異なる配向及び次元を示す図である。
【図３】導電率を特定する例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。
【００６６】
図１は、磁石１０４を備える磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁石１０４は、ボア１０６がそれを貫通する超伝導円筒型磁石である。異なるタイプの磁石の使用も可能である。例えば、分割された円筒磁石といわゆるオープンマグネットを両方に使用することも可能である。分割された円筒磁石は、クライオスタットが磁石のアイソ面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、荷電粒子ビーム療法と組み合わされて使用されてよい。オープンマグネットは、間に対象者を収容するために十分な大きさの空間を設けた状態で一方が他方の上方にある２つの磁石セクションを含み、２セクションエリアの配置はヘルムホルツコイルの配置と同様である。オープンマグネットは、対象者が比較的閉じ込められないので一般的である。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群がある。円筒磁石１０４のボア１０６内には、磁場が、磁気共鳴イメージングを実行するのに十分強く均一であるイメージングゾーン１０８がある。関心領域１０９はイメージングゾーン１０８内に示される。磁気共鳴データは、典型的には関心領域に対して取得される。対象者１１８の少なくとも一部がイメージングゾーン１０８及び関心領域１０９内に位置するように、対象者１１８が対象者支持体１２０により支持されたものとして示される。
【００６７】
磁石のボア１０６内には、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内で磁気スピンを空間的に符号化するために、磁気共鳴データの取得のために使用される磁場勾配コイル１１０のセットもある。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交空間方向で空間的に符号化するためのコイルの３つの別個のセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ状にされるか又はパルス化される。
【００６８】
イメージングゾーン１０８に隣接するのは、イメージングゾーン１０８内の磁気スピンの配向を操作するため及び同じくイメージングゾーン１０８内のスピンから無線伝送を受信するための無線周波数コイル１１４である。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を含む。無線周波数アンテナは、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル１１４は、無線周波数トランシーバ１１６に接続される。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信機及び受信機と置き換えられる。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は代表的なものであることを理解されたい。無線周波数コイル１１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナをも表すように意図される。同様に、トランシーバ１１６は、別個の送信機及び別個の受信機をも表す。無線周波数コイル１１４は、複数の受信／送信素子をも有し、無線周波数トランシーバ１１６は、複数の受信／送信チャネルを有する。例えば、ＳＥＮＳＥなどのパラレルイメージング技術が実施される場合、無線周波コイル１１４は複数のコイル素子を含む。
【００６９】
トランシーバ１１６及び勾配コントローラ１１２は、コンピュータシステム１２６のハードウェアインタフェース１２８に接続されるものとして示される。コンピュータシステムは更に、ハードウェアシステム１２８と通信しているプロセッサ１３０と、メモリ１３４と、ユーザインタフェース１３２とを備える。メモリ１３４は、プロセッサ１３０にとってアクセス可能であるメモリの任意の組み合わせである。これは、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他のストレージデバイスなど、メインメモリ、キャッシュメモリ、更には不揮発性メモリなどのようなものを含む。幾つかの例では、メモリ１３４は、非一時的コンピュータ可読媒体であると見なされる。ユーザインタフェース１３２は、磁気共鳴イメージングシステム１００により実行されるデータ取得及び／又は処理の結果を表示するためのディスプレイを備える。
【００７０】
メモリ１３４は、マシン実行可能命令１４０を含むものとして示される。マシン実行可能命令１４０は、磁気共鳴イメージングシステム１００の動作及び機能をプロセッサ１３０が制御することを可能にする。マシン実行可能命令１４０は、様々なデータ分析及び計算機能をプロセッサ１３０が実施することを更に可能にする。コンピュータメモリ１３４は、パルスシーケンスコマンド１４２を含むものとして更に示される。
【００７１】
パルスシーケンスコマンド１４２は、ｎ＝１又はｎ＝２として（３−ｎ）次元磁気共鳴データ１４４の集合を取得するように、磁気共鳴イメージングシステム１００を制御するように構成される。マシン実行可能命令１４０は、プロセッサ１３０が（３−ｎ）次元磁気共鳴データ１４４の集合を使用して（３−ｎ）次元位相分布１４６を再構成することを可能にする。マシン実行可能命令１４０は、（３−ｎ）次元位相分布１４６を使用して（３−ｎ）次元導電率分布１４８をプロセッサ１３０が計算することを可能にする。（３−ｎ）次元導電率分布１４８に対して（３−ｎ）次元磁気共鳴データ１４４における次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターを適用することにより、イメージングゾーン１０８内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似１５０が取得される。
【００７２】
図２Ａから図２Ｆは、（３−ｎ）次元磁気共鳴データ取得のための異なる例示的な配向及び次元を示す。図２Ａは、一次元磁気共鳴データの例示的な集合を、方向ｒに沿って延びた第１の線２００の形態で示す。一次元磁気共鳴データのこの集合は、方向ｒに沿って一次元位相分布を再構成するために使用される。一次元導電率分布は、方向ｒに沿った空間導関数、すなわち、
【数６】
2021518222.tif 000007
を使用して計算され、ここで、各空間的方向における導関数がおおむね等しいという仮定のもとで、スケーリングファクターｆｓ＝３である。
【００７３】
図２Ｂは、二次元磁気共鳴データの例示的な集合を、ｕ方向及びｖ方向に沿って延びた第１の平面２０２の形態で示す。二次元磁気共鳴データのこの集合は、ｕ方向及びｖ方向に沿って二次元位相分布を再構成するために使用される。二次元導電率分布は、ｕ方向及びｖ方向に沿った空間導関数、すなわち、
【数７】
2021518222.tif 000008
を使用して計算され、ここで、各空間的方向における導関数がおおむね等しいという仮定のもとで、スケーリングファクターは、
【数８】
2021518222.tif 000009
である。
【００７４】
図２Ｃは、一次元磁気共鳴データの３つの例示的な集合を、共通の点２０８において垂直に交差する３つの線２００、２０４、２０６の形態で示す。３つの垂直に交差する線２００、２０４、２０６を使用して、導関数が、共通の点２０８において各空間的方向ｘ、ｙ、ｚに対して計算される。したがって、導電率の厳密な値が、共通の点２０８において特定される。線２００、２０４、２０６に沿った残りの点が、図２Ａに示される一次元導電率を提供する。共通の点２０８における導電率の厳密な値は、より現実に即したスケーリングファクターを計算するために使用される。
【００７５】
図２Ｄは、共通の点２１０において線２０９により垂直に交差される平面２０２の形態で二次元磁気共鳴データを示す。導電率の厳密な値が共通の点２１０において特定されるとともに、平面２０２内における、及び線２０９に沿った残りの点が、図２Ｂ及び図２Ａに示されるように、それぞれ、二次元及び一次元導電率を提供する。共通の点２１０における導電率の厳密な値は、より現実に即したスケーリングファクターを計算するために使用される。
【００７６】
図２Ｃは、共通の線２１４に沿って垂直に交差する２つの平面２０２、２１２の形態で、二次元磁気共鳴データの２つの例示的な集合を示す。２つの垂直に交差する平面２０２、２１２を使用して、導関数が、共通の線２１４に沿って各空間的方向ｘ、ｙ、ｚに対して計算される。したがって、導電率の厳密な値は、共通の線２１４に含まれる点において特定される。平面２０２、２１２内における残りの点は、図２Ｂに示されるように二次元導電率を提供する。共通の線２１４に含まれる点における導電率の厳密な値は、より現実に即したスケーリングファクターを計算するために使用される。
【００７７】
図２Ｃは、各々が３つの平面２００、２１２、２１６のうちの２つに共通した３つの線２１４、２１８、２２０の形態で垂直に交差する３つの平面２００、２１２、２１６の形態で二次元磁気共鳴データの３つの例示的な集合を示す。３つの垂直に交差する平面２００、２１２、２１６を使用して、導関数が、共通の線２１４、２１８、２２０に沿って各空間的方向ｘ、ｙ、ｚに対して計算される。したがって、導電率の厳密な値が、共通の線２１４、２１８、２２０に含まれる点において特定される。平面２００、２１２、２１６に沿った残りの点は、図２Ｂに示されるように二次元導電率を提供する。共通の線２１４、２１８、２２０に沿った点における導電率の厳密な値が、より現実に即したスケーリングファクターを計算するために使用される。
【００７８】
図３は、イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定するための図１の磁気共鳴イメージングシステム１００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。ステップ３００において、ｎをｎ＝１又はｎ＝２として、（３−ｎ）次元磁気共鳴データの集合が取得される。したがって、第１の集合は、例えば、平面の二次元磁気共鳴データ（図２Ｂを参照されたい）、又は、線の一次元磁気共鳴データ（図２Ａを参照されたい）を含む。ステップ３０２において、（３−ｎ）次元位相分布が、ステップ３００において取得された（３−ｎ）次元磁気共鳴データを使用して再構成される。ステップ３０４において、（３−ｎ）次元導電率分布が、（３−ｎ）次元内の空間導関数を使用して計算される。ステップ３０６において、ｎによる次元の相対的低減を補償するスケーリングファクターが適用される。スケーリングファクターは、ステップ３０４の結果に、又は代替的に、導関数を計算する前の（３−ｎ）次元位相分布に適用される。
【００７９】
ステップ３００は、同一の平面／線に対して反復され、及び、結果として得られる集合にわたる（３−ｎ）次元磁気共鳴データの平均が、ＳＮＲを改善するために計算される。更に、又は代替的に、イメージングゾーン内における関心のある三次元解剖学的構造物内における導電率分布の近似を特定する方法の全体が、平面／線の異なる配向（図２Ｃから図２Ｆを参照されたい）を使用して複数回反復されてよい。異なる配向を使用した反復は、例えば、患者がその者の呼吸をこれ以上止めることができなくなるまで、例えば、交互に行う手法により、すなわち、配向１、配向２、配向３、配向１、配向２、配向３、配向１、配向２、配向３、…というように実行される。
【００８０】
本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。すなわち本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。
【００８１】
開示された実施形態のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「含む、備える」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数形は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙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が有利に用いられ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若しくは他のハードウェア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等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００８２】
１００  磁気共鳴イメージングシステム
１０４  磁石
１０６  磁石のボア
１０８  イメージングゾーン
１０９  関心領域
１１０  磁場勾配コイル
１１２  磁場勾配コイル電源
１１４  無線周波コイル
１１６  トランシーバ
１１８  対象者
１２０  対象者支持体
１２６  コンピュータシステム
１２８  ハードウェアインタフェース
１３０  プロセッサ
１３２  ユーザインタフェース
１３４  コンピュータメモリ
１４０  マシン実行可能命令
１４２  パルスシーケンスコマンド
１４４  （３−ｎ）次元磁気共鳴データ
１４６  （３−ｎ）次元位相分布
１４８  （３−ｎ）次元導電率分布
１５０  導電率分布の近似
２００  第１の線
２０２  第１の平面
２０４  第２の線
２０６  第３の線
２０８  共通の点
２０９  第４の線
２１０  共通の点
２１２  第２の平面
２１４  第１の共通の線
２１６  第３の平面
２１８  第２の共通の線
２２０  第３の共通の線
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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