(57)【要約】  本発明は、医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサ１０６を含む医療イメージングシステム１００、３００を提供する。マシン実行可能命令１１２の実行により、プロセッサは、関心領域３２２の静的血管造影画像１１４を受け取ること（２００）と、関心領域の時系列の血管造影画像１１６、１１６’を受け取ること（２０２）と、静的血管造影画像を使用して画像マスク１１８を構築すること（２０４）と、時系列の血管造影画像を使用して画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号１２０を決定すること（２０６）と、複合血管造影画像を、時間依存信号の極値１２４が時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、時間依存信号の極値を使用して画像マスク内の各ボクセルに充満時間１２６を割り当てること（２１０）、及び画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別すること（２１２）によって構築すること（２０８）とを行う。
2021504035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシン実行可能命令を格納するメモリと、
医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサとを備える、当該医療イメージングシステムであって、前記マシン実行可能命令の実行により、前記プロセッサが、
ボクセルを含む関心領域の静的血管造影画像を受け取ることと、
前記関心領域の時系列の血管造影画像を受け取ることと、
前記静的血管造影画像を使用して、前記関心領域内のボクセルの識別表示である画像マスクを構築することと、
前記時系列の血管造影画像を使用して前記画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定することと、
複合血管造影画像を、
前記時間依存信号の極値が前記時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、前記時間依存信号の前記極値を使用して前記画像マスク内の各ボクセルに充満時間を割り当て、
前記時間依存信号の前記極値が前記時間依存信号の前記平均から前記所定の閾値未満で逸脱する場合、前記画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別し、
前記充満時間の程度が前記複合血管造影画像に表示されるように前記複合血管造影画像をレンダリングする
ことによって構築することと
を行う、医療イメージングシステム。
【請求項２】
前記静的血管造影画像が、飛行時間（ＴＯＦ）磁気共鳴血管造影画像であり、前記時系列の血管造影画像が、時系列の動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影画像である、
請求項１に記載の医療イメージングシステム。
【請求項３】
前記マシン実行可能命令の実行により、更に、前記プロセッサが、
飛行時間（ＴＯＦ）磁気共鳴データから前記静的血管造影画像を再構築することによって前記静的血管造影画像を提供し、
動脈スピンラベリング（ＡＳＬ）磁気共鳴データから前記時系列の血管造影画像を再構築することによって前記時系列の血管造影画像を提供する、
請求項２に記載の医療イメージングシステム。
【請求項４】
前記医療イメージングシステムが磁気共鳴イメージングシステムを更に含み、前記メモリが、飛行時間磁気共鳴血管造影プロトコルに従って前記ＴＯＦ磁気共鳴データを取得するために前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するパルスシーケンスコマンドを更に含み、前記パルスシーケンスコマンドが、更に、動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルに従って前記ＡＳＬ磁気共鳴データを取得するため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により、更に、前記プロセッサが、
前記ＴＯＦ磁気共鳴データを取得するために前記磁気共鳴イメージングシステムを前記パルスシーケンスコマンドで制御し、
前記ＡＳＬ磁気共鳴データを取得するために前記磁気共鳴イメージングシステムを前記パルスシーケンスコマンドで制御する、
請求項３に記載の医療イメージングシステム。
【請求項５】
前記動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルが、選択的動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルである、
請求項４に記載の医療イメージングシステム。
【請求項６】
前記静的血管造影画像が磁気共鳴血管造影画像若しくはＣＴ血管造影画像である、
前記時系列の血管造影画像が時系列の磁気共鳴血管造影画像若しくは時系列のＣＴ血管造影画像である、又は
それらの組み合わせである、
請求項１に記載の医療イメージングシステム。
【請求項７】
前記マシン実行可能命令の実行により、前記プロセッサが、前記複合血管造影画像、前記静的血管造影画像、及び前記時系列の血管造影画像を訓練済みパターン認識アルゴリズムへの入力として使用して、異常な流れ及び／又は異常な血管構造を識別する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。
【請求項８】
前記複合画像は、
前記複合血管造影画像が、前記充満時間に応じて前記画像マスク内のボクセルの充満を示すアニメーションとしてレンダリングされる、又は、
前記複合血管造影画像が、前記画像マスク内のボクセルの前記充満時間を示すグレースケール、擬似カラースケール、若しくは輝度による画像としてレンダリングされる
ことで、レンダリングされる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。
【請求項９】
前記マシン実行可能命令の実行により、更に、前記プロセッサが、
前記時系列の血管造影画像を使用して前記画像マスクの外の各ボクセルの前記時間依存信号を決定し、
前記時間依存信号の前記極値が前記時間依存信号の前記平均から前記所定の閾値を超えて逸脱する場合、前記画像マスクの外のボクセルを異常なボクセルとして識別する、
請求項１から８のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。
【請求項１０】
前記マシン実行可能命令の実行により、更に、前記プロセッサが、前記複合血管造影画像内の前記異常なボクセルにマークをつける、
請求項９に記載の医療イメージングシステム。
【請求項１１】
前記マシン実行可能命令の実行により、更に、前記プロセッサが、前記複合血管造影画像内の前記無充満ボクセルにマークをつける、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。
【請求項１２】
前記マシン実行可能命令の実行により、更に、前記プロセッサは、
前記時系列の血管造影画像を互いに位置合わせすること、
前記静的血管造影画像を前記時系列の血管造影画像と位置合わせすること、又は
それらの組み合わせ
を実行する、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。
【請求項１３】
前記静的血管造影画像が、前記関心領域を第１の解像度及び第１のスライス厚をもつボクセルの第１のセットに分割し、前記時系列の血管造影画像が、前記関心領域を第２の解像度及び第２のスライス厚をもつボクセルの第２のセットに分割し、前記マシン実行可能命令の実行により、更に、前記プロセッサは、前記第１の解像度が前記第２の解像度と一致し、前記第１のスライス厚が前記第２のスライス厚と一致するように、前記ボクセルの第１のセット又は前記ボクセルの第２のセットのうちの１つを補間する、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の医療イメージングシステム。
【請求項１４】
医療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、前記マシン実行可能命令の実行により、前記プロセッサが、
ボクセルを含む関心領域の静的血管造影画像を受け取ることと、
前記関心領域の時系列の血管造影画像を受け取ることと、
前記静的血管造影画像を使用して、前記関心領域内のボクセルの識別表示である画像マスクを構築することと、
前記時系列の血管造影画像を使用して前記画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定することと、
複合血管造影画像を、
前記時間依存信号の極値が前記時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、前記時間依存信号の前記極値を使用して前記画像マスク内の各ボクセルに充満時間を割り当て、
前記時間依存信号の前記極値が前記時間依存信号の前記平均から前記所定の閾値未満で逸脱する場合、前記画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別する
ことによって構築することと
を行う、コンピュータプログラム。
【請求項１５】
医療イメージングの方法であって、前記方法が、
ボクセルを含む関心領域の静的血管造影画像を受け取るステップと、
前記関心領域の時系列の血管造影画像を受け取るステップと、
前記静的血管造影画像を使用して、前記関心領域内のボクセルの識別表示である画像マスクを構築するステップと、
前記時系列の血管造影画像を使用して前記画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定するステップと、
複合血管造影画像を、
前記時間依存信号の極値が前記時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、前記時間依存信号の前記極値を使用して前記画像マスク内の各ボクセルに充満時間を割り当て、
前記時間依存信号の前記極値が前記時間依存信号の前記平均から前記所定の閾値未満で逸脱する場合、前記画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別する
ことによって構築するステップと
を有する、医療イメージングの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管造影医療イメージング技法に関し、特に、動脈スピンラベリング及び飛行時間血管造影の磁気共鳴イメージング技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩスキャナは、スライス又はボリュームのいずれかの画像を構築することができる。スライスは、１ボクセル厚のみの薄いボリュームである。ボクセルは、ＭＲ信号が平均化される小さいボリューム要素であり、ＭＲ画像の解像度を表す。ボクセルは、単一のスライスが考慮される場合、本明細書ではピクセル（画素）とも呼ばれる。
【０００３】
異なる磁気共鳴イメージングプロトコル（パルスシーケンス又はパルスシーケンスコマンドとして実装される）を実行することによって、異なるタイプの情報が対象者に関して測定される。例えば、流体の流れ又は拡散が直接測定されるようにスピンの符号化を可能にする様々な技法がある。Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ等による参考図書「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  ＭＲＩ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ」（以下、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  ＭＲＩ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ」）Ｅｌｓｅｖｉｅｒ、２００４年、ＩＳＢＮ  ９７８−０−１２−０９２８６１−３は、いくつかの異なる動脈スピンタグ付け技法のレビューを、セクション１７．１（８０２から８２９頁）に記載しており、提供している。動脈スピンラギング（ＡＳＬ）は動脈スピンタグ付けの別名である。この参考図書はまた、セクション１５．３（６７８から７０１頁）に飛行時間（ＴＯＦ）及び造影ＭＲ血管造影（ＣＥＲＭＡ）血管イメージング法をレビューしている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、医療イメージングシステム、コンピュータプログラムプロダクト、及び医療イメージングの方法を提供する。
【０００５】
血管造影画像を生成するための様々な医療イメージング技法が存在する。いくつかの技法は、より高い空間解像度の血管造影画像を提供することができ、いくつかの技法は、より高い時間解像度の血管造影画像を提供することができる。本発明の実施形態は、空間血管造影情報を提供する静的血管造影画像を時間血管造影情報を提供する時系列の血管造影画像と組み合わせて、空間血管造影データと時間血管造影データとの両方を含む複合血管造影画像にする手段を提供する。これは、静的血管造影画像から画像マスクを構築することによって達成される。画像マスクは、対象者の血管構造を画像化するボクセルを識別する。次いで、時系列の血管造影画像が、画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を構築するために使用される。次いで、画像マスク内のボクセルの時間依存信号が検査されて、時系列の血管造影画像によって画像化される期間の間にボクセルが充満されるかどうか及び充満されるときが決定される。
【０００６】
他の例では、画像マスクの外のボクセルの時間依存信号も決定及び分析されて、画像マスクで識別されたボクセルの外の異常な流れが識別される。
【０００７】
１つの態様では、本発明は、マシン実行可能命令を格納するメモリを含む医療イメージングシステムを提供する。医療イメージングシステムは、医療イメージングシステムを制御するためのプロセッサを更に含む。マシン実行可能命令の実行により、プロセッサは、関心領域の静的血管造影画像を受け取る。関心領域はボクセルを含む。本明細書で使用される静的血管造影画像は、血管造影イメージング技法又はイメージングモダリティを使用して取得された画像を包含する。本明細書で使用される関心領域は、静的血管造影画像によって画像化される３次元領域を包含する。関心領域は、ボクセルの厚さによって表された厚さを有する３次元ボリューム又は２次元スラブである。
【０００８】
マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、関心領域の時系列の血管造影画像を受け取る。時系列の血管造影画像は、規則的な間隔又は周期で取得され、アニメーション又は時間展開を提供するために使用される血管造影画像である。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、静的血管造影画像を使用して画像マスクを構築する。画像マスクは、関心領域内のボクセルの識別表示である。画像マスクは、例えば、血管構造を含む関心領域内の領域を示すために使用される。画像マスクの構築は、様々な例において各様に実行される。例えば、静的血管造影画像が閾値処理され、選ばれた閾値超又は閾値未満の値を有するボクセルが画像マスク内にあるとして識別される。更に、より複雑な技法が使用されてもよい。例えば、血管追跡又はセグメンテーションアルゴリズムが適用される。解剖学的ランドマークが、太い又は大きい血管構造を識別するために使用される。次いで、これらの既知の構造に隣接する血管が、血管構造の一部として識別される。
【０００９】
マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、時系列の血管造影画像を使用して画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定する。例えば、血管造影画像内のボクセルの各々に対して、ボクセルに割り当てられた１つ又は複数の値がある。時間依存信号は、時系列の血管造影画像の内の特定のボクセルの値を表す一連の値である。
【００１０】
マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、複合血管造影画像を構築する。血管造影画像の構築は、いくつかのステップで実行される。最初に、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、充満時間が、時間依存信号の極値を使用して画像マスク内の各ボクセルに割り当てられる。平均は、特定のボクセル内の平均、一群のボクセル内の平均、又は全体的なボクセル平均である。一群のボクセルは、例えば、マスク全体内又は検査されているボクセルの近傍内の一群のボクセルである。
【００１１】
複合血管造影画像の構築は、更に、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値未満で逸脱する場合、画像マスクのボクセルを無充満ボクセルであるとして識別することによって実行される。例えば、各ボクセルの時間依存信号は、平均化されるか又はある統計値を割り当てられる。次いで、各ボクセルの時間依存信号は、他よりも大きいか又は小さい極値があるかどうかを調べるために探索される。この極値が、例えば平均を超えるあるパーセント又は絶対値である所定の閾値の外にある場合、このボクセルは、充満時間であるとして又は無充満ボクセルとして識別される。例えば、時系列の血管造影画像が取得された時間の間に充満されていない、画像マスクによって識別された血管構造がある。
【００１２】
この実施形態は、異なる血管造影画像の組み合わせが両方の利点を提供できるようにするので有利である。例えば、静的血管造影画像は、対象者の血管構造の一層の細部を含むように取得されている。時系列血管造影データは、例えば、信号の時間展開を示すことができるように極めて迅速に取得される。次いで、時系列の血管造影画像は、測定された信号を静的血管造影画像に移すために使用される。
【００１３】
別の実施形態では、静的血管造影画像は、ＴＯＦすなわち飛行時間磁気共鳴血管造影画像である。時系列の血管造影画像は、時系列の動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影画像である。この実施形態は、ＴＯＦ磁気共鳴血管造影画像の詳細な血管構造を動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影画像の時間展開と組み合わせることができるので有利である。
【００１４】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、ＴＯＦ磁気共鳴データから静的血管造影画像を再構築することによって静的血管造影画像を提供する。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、ＡＳＬ磁気共鳴データから時系列の血管造影画像を再構築することによって時系列の血管造影画像を提供する。
【００１５】
別の実施形態では、医療イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムを更に含む。メモリは、飛行時間磁気共鳴血管造影プロトコルに従ってＴＯＦ磁気共鳴データを取得するため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たパルスシーケンスコマンドを更に含む。パルスシーケンスコマンドは、更に、動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルに従ってＡＳＬ磁気共鳴データを取得するため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により、更に、プロセッサは、パルスシーケンスコマンドを使用してＴＯＦ磁気共鳴データを取得するために磁気共鳴イメージングシステムをパルスシーケンスコマンドで制御する。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、磁気共鳴イメージングシステムをパルスシーケンスコマンドで制御することによってＡＳＬ磁気共鳴データを取得する。この実施形態は、対象者が磁気共鳴イメージングシステム内にいるとき、静的血管造影画像と時系列の血管造影画像が取得されるので有利である。これは、対象者が同じ又は同様の位置にいるようにデータが取得されることを意味する。これは、実行される必要のある位置合わせの量を低減させ、更に、データは一層一致する。
【００１６】
パルスシーケンスコマンドは、インターリーブ式に又は更に逐次式にＴＯＦ磁気共鳴データ及びＡＳＬ磁気共鳴データを取得するように構成される。
【００１７】
ＡＳＬプロトコルはまた、いわゆる連続的プロトコルである。例えば、ＡＳＬプロトコルは、互いに対して回転するｋ空間の部分をアンダーサンプリングし取得する。これにより、時系列の血管造影画像を再構築するために使用されるｋ空間内のラインの柔軟な選択が可能になる。他の例では、ＡＳＬ磁気共鳴データは、個別画像に再構築され得るｋ空間の完全にサンプリングされた部分で取得される。
【００１８】
別の実施形態では、動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルは、選択的動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルである。選択的動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影プロトコルでは、特定の静脈のみがラベリングされる。これは、複合血管造影画像を構築する方法と組み合わせて、特定の静脈からの静脈流の非常に詳細な構築を可能にする。
【００１９】
別の実施形態では、静的血管造影画像は、磁気共鳴血管造影画像である。
【００２０】
別の実施形態では、静的血管造影画像は、ＣＴすなわちコンピュータ断層撮影血管造影画像である。
【００２１】
別の実施形態では、時系列の血管造影画像は、時系列の磁気共鳴血管造影画像である。
【００２２】
別の実施形態では、時系列の血管造影画像は、時系列のＣＴすなわちコンピュータ断層撮影血管造影画像である。
【００２３】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、複合血管造影画像、静的血管造影画像、及び時系列の血管造影画像を訓練済みパターン認識アルゴリズムへの入力として使用して異常な流れ及び／又は異常な血管構造を識別する。例えば、訓練済みパターン認識アルゴリズムは、例えば、正常の静脈又は動脈構造に起因していない流れ構造を認識することができるニューラルネットワーク又は他の人工知能アルゴリズムである。これは、腫瘍、疾病、又は外傷などの対象者内の異常構造を識別するのに有用である。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、複合血管造影画像は、充満時間の程度が複合血管造影画像に表示されるようにレンダリングされる。充満時間の程度は、例えば充満時間自体であってもよく、しかし、更に、無充満ボクセル又はさもなければ充満時間を逸脱しているボクセルとして識別された、画像マスク内のボクセルの表示又は強調表示であってもよい。
【００２５】
別の実施形態では、複合血管造影画像は、充満時間に応じて画像マスク内のボクセルの充満を示すアニメーションとしてレンダリングされる。
【００２６】
別の実施形態では、複合血管造影画像は、画像マスク内のボクセルの充満時間を示すグレースケール、擬似カラースケール、又は輝度による画像としてレンダリングされる。
【００２７】
当業者は、充満時間を逸脱しているボクセルを示す又は強調表示するために、レンダリングのための多くの他のやり方が可能であることを理解されよう。これは、例えば、矢印及び／又は円、又はそれらのボクセルを示す任意の他の形状によって達成される。
【００２８】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、時系列の血管造影画像を使用して画像マスクの外の各ボクセルの時間依存信号を決定する。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、画像マスクの外のボクセルを異常なボクセルであるとして識別する。これは、腫瘍又は外傷などの対象者の構造の異常を示すボクセルを識別する際に有用である。
【００２９】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、複合血管造影画像内の異常なボクセルにマークをつける。例えば、これらの異常なボクセルは、強調表示されるか、円で囲まれるか、又は医師又は技師が異常なボクセルに気づくのを容易にする他の指標でマークをつけられる。
【００３０】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、複合血管造影画像内の無充満ボクセルにマークをつける。例えば、マスク内にあるが充満されていないボクセルが存在する。充満されなかった対象者の血管構造の部分であるボクセルを示すことは有用である。
【００３１】
別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、時系列の血管造影画像を互いに位置合わせする。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、静的血管造影画像を時系列の血管造影画像に位置合わせする。マシン実行可能命令の実行により、これらの可能なものの両方が生じる。これは、対象者が時系列の血管造影画像及び／又は静的血管造影画像の取得の間に動いた場合の問題に対処するのに有用である。位置合わせは異なるやり方で実行されてもよい。ある事例では、血管構造が位置合わせのために使用される。他の場合には、他の解剖学的構造及びランドマークが、時系列の血管造影画像及び／又は静的血管造影画像内に見える。例えば、均一であるか又は解剖学的構造を含まないとして目に見える領域があるが、しかしながら、コントラストの変化は依然として解剖学的構造を示す。
【００３２】
別の実施形態では、静的血管造影画像は、関心領域を第１の解像度及び第１のスライス厚をもつボクセルの第１のセットに分割する。時系列の血管造影画像は、関心領域を第２の解像度及び第２のスライス厚をもつボクセルの第２のセットに分割する。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、第１の解像度が第２の解像度と一致し、第１のスライス厚が第２のスライス厚と一致するように、ボクセルの第１のセット又はボクセルの第２のセットのうちの１つを補間する。これは、静的血管造影画像が時系列の血管造影画像と異なる解像度で取得されるのを可能にするので有利である。例えば、時系列の血管造影画像の解像度は静的血管造影画像よりも低い。これが、例えば、時系列の血管造影画像をより迅速に取得するのを可能にする。次いで、低い解像度の血管造影画像から取得されたデータは、基本的には、高い解像度の静的血管造影画像に重ね合わされる。
【００３３】
別の態様では、本発明は、医療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を提供する。マシン実行可能命令の実行により、プロセッサは、関心領域の静的血管造影画像を受け取る。関心領域はボクセルを含む。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、関心領域の時系列の血管造影画像を受け取る。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、静的血管造影画像を使用して画像マスクを構築する。画像マスクは、関心領域内のボクセルの識別表示である。
【００３４】
マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、時系列の血管造影画像を使用して画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定する。マシン実行可能命令の実行により、更に、プロセッサは、複合血管造影画像を構築する。複合血管造影画像の構築は、時間依存信号の極値が時間依存信号の時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、時間依存信号の極値を使用して画像マスク内の各ボクセルに充満時間を割り当てることによって実行される。複合血管造影画像の構築は、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値未満で逸脱する場合、画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別することによって更に実行される。このコンピュータプログラムの利点は、前に説明されている。
【００３５】
別の態様において、本発明は、医療イメージングの方法を提供する。この方法は、関心領域の静的血管造影画像を受け取るステップを有する。関心領域はボクセルを含む。この方法は、関心領域の時系列の血管造影画像を受け取るステップを更に有する。この方法は、静的血管造影画像を使用して画像マスクを構築するステップを更に有する。画像マスクは、関心領域内のボクセルの識別表示である。この方法は、時系列の血管造影画像を使用して画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定するステップを更に有する。この方法は、複合血管造影画像を構築するステップを更に有する。複合血管造影画像は、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、時間依存信号の極値を使用して画像マスク内の各ボクセルに充満時間を割り当てることによって構築される。複合血管造影画像は、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均時間から所定の閾値未満で逸脱する場合、画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別することによって更に構築される。この方法の利点は、前に説明されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。従って、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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何れかをとり得る。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。
【００４０】
「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、任意の揮発性又は不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。
【００４１】
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、各々が一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。
【００４２】
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、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療イメージングデータの一例である。磁気共鳴（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。ＴＯＦ磁気共鳴データは、磁気共鳴データの一例である。ＡＳＬ磁気共鳴データは、磁気共鳴データの更なる例である。
【００５１】
以下において、本発明の好ましい実施形態が、単に例として、図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】医療イメージングシステムの一例を示す図である。
【図２】図１の医療イメージングシステムを操作する方法を示す流れ図である。
【図３】医療イメージングシステムの更なる例を示す図である。
【図４】図３の医療イメージングシステムを操作する方法を示す流れ図である。
【図５】静的血管造影画像及び時系列の血管造影画像の一例を示す図である。
【図６】図５の静的血管造影画像及び時系列の血管造影画像に由来する時間依存信号の例を示す図である。
【図７】マークされた領域を有する図５の静的血管造影画像を示す図である。
【図８】複合血管造影画像の一例を示す図である。
【図９】ＡＳＬ及びＴＯＦパルスシーケンスの組み合わせを構築するためのインターリービング方式の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
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何れかである。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。
【００５４】
図１は、医療イメージングシステム１００の一例を示す。医療イメージングシステム１００は、コンピュータ１０２を含むものとして示される。コンピュータは、オプションのハードウェアインタフェース１０４、ユーザインタフェース１０８、及びメモリ１１０と通信するプロセッサ１０６を含む。ハードウェアインタフェース１０４により、プロセッサ１０６は、他の構成要素と通信するか若しくは他の構成要素を制御すること、又は他の医療イメージング若しくはコンピュータシステムとデータを交換することができる。プロセッサ１０６は、１つ又は複数のプロセッサ及び／又は多数のプロセッサコアを表す。ユーザインタフェース１０８は、データの入力及び／又はデータの表示のためのデバイスを含む。例えば、ユーザインタフェース１０８は、キーボード、マウス、タッチスクリーンを含む。ユーザインタフェース１０８は、ディスプレイ又はデータ出力デバイスを更に含む。メモリ１１０（コンピュータメモリとも呼ばれる）は、プロセッサ１０６にアクセス可能なメモリの任意の組み合わせとすることができる。これは、メインメモリ、キャッシュメモリ、更にフラッシュＲＡＭ、ハードドライブなどの不揮発性メモリのようなもの、又は他のストレージデバイスを含む。いくつかの例では、メモリ１１０は、非一時的コンピュータ可読媒体であると考えられる。
【００５５】
メモリ１１０はマシン実行可能命令１１２を含むものとして示される。マシン実行可能命令１１２により、プロセッサ１０６は、ハードウェアインタフェース１０４を介して他の構成要素を制御することができ、及び／又はデータ又は他のファイルを操作して、他の数学的又はデータ操作のためにフーリエ変換を実行することなどのデータを変更及び操作することができる。
【００５６】
メモリ１１０は更に、静的血管造影画像１１４を含むものとして示される。メモリ１１０は更に、時系列の血管造影画像１１６を含むものとして示される。メモリ１１０は、静的血管造影画像１１４を使用して構築された画像マスク１１８を含むものとして示される。コンピュータメモリ１１０は更に、時系列の血管造影画像１１６の各々に対して画像マスク１１８内に配置されたボクセルに関して引き出された時間依存信号１２０を含むものとして示される。メモリ１１０は更に、ボクセルからの計算平均１２２を含むものとして示される。この計算平均１２２は、画像マスク１１８内の特定の１つ又は複数のボクセルの時間依存信号１２０からのものである。メモリ１１０は更に、時間依存信号１２０のうちの１つについての極値を含むものとして示される。時間依存信号の極値１２４及び計算平均１２２は、どちらも、画像マスク１１８内の特定のボクセルを、充満時間１２６を有するか又は画像マスク内の充満ボクセルであるとしてマークするために使用される。
【００５７】
図２は、図１の医療イメージングシステム１００を操作する方法を示す流れ図を示す。最初に、ステップ２００において、静的血管造影画像１１４が受け取られる。静的血管造影画像は、対象者の関心領域を描写している。関心領域はボクセルを含む。静的血管造影画像は様々なやり方で受け取られる。ある例では、静的血管造影画像は、磁気共鳴データから画像を再構築することによって受け取られる。他の例では、静的血管造影画像は、ネットワーク接続又は他のデータソースを介して受け取られる。
【００５８】
次に、ステップ２０２において、関心領域の時系列の血管造影画像が受け取られる。静的血管造影画像と同様に、時系列の血管造影画像は、多様なやり方で取得されるか又は受け取られる。次に、ステップ２０４において、画像マスク１１８が、静的血管造影画像１１４を使用して構築される。画像マスクは、関心領域内のボクセルの識別表示である。次いで、ステップ２０６において、時間依存信号１２０が、画像マスク内の各ボクセルに対して、時系列の血管造影画像１１６を使用して決定される。次いで、最後に、ステップ２０８において、複合血管造影画像１２８が構築される。
【００５９】
複合血管造影画像１２８の構築は、サブステップ２１０及び２１２において実行されるものとして示される。ステップ２１０において、時間依存信号１２０の極値が時間依存信号１２０の平均１２２から所定の閾値を超えて逸脱する場合、充満時間１２６が、時間依存信号の極値を使用して画像マスクのボクセルの各々に割り当てられる。複合血管造影画像の構築は、更に、時間依存信号の極値が時間依存信号の平均１２２から所定の閾値未満で逸脱する場合、画像マスク１１８内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別することによって実行される。
【００６０】
図３は、医療イメージングシステム３００の更なる例を示す。医療イメージングシステム３００は、磁気共鳴イメージングシステム３０２を含むものとして示される。磁気共鳴イメージングシステム３０２は、磁石３０４を含む。磁石３０４は、貫通するボア３０６を有する超伝導円筒型磁石３０４である。異なるタイプの磁石の使用も可能である。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３０４のボア３０６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３０８がある。
【００６１】
磁石のボア３０６内には、磁石３０４のイメージングゾーン３０８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３１０のセットもある。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る。一般的に、磁場勾配コイル３１０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、ランプ状にされるか又はパルス化される。
【００６２】
イメージングゾーン３０８に隣接するのは、イメージングゾーン３０８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３０８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３１４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３１４は、無線周波数トランシーバ３１６に接続される。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３１４及び無線周波数トランシーバ３１６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３１４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３１６は、別個の送信機及び受信機をも表す。無線周波数コイル３１４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３１６は、複数の受信／送信チャネルを有し得る。
【００６３】
磁石３０４のボア３０６内には、イメージングゾーン３０８に対象者を支持する対象者支持台３２０がある。イメージングゾーン３０８内に関心領域３２２がある。関心領域３２２内には、タグ付け場所３２４もある。タグ付け場所３２４は、血液のボーラスがＡＳＬ又はＴＯＦ磁気共鳴イメージングのいずれかを介してラベリングされる領域である。この例では、タグ付け場所３２４は平面として示されている。これは、例えば、非選択的ＡＳＬ磁気共鳴イメージングで使用される。選択的ＡＳＬを実行するには、タグ付け場所３２４は、更に、より小さい領域に局所化される。
【００６４】
トランシーバ３１６及び磁場勾配コイル電源３１２は、コンピュータシステム１０２のハードウェアインタフェース１０４に接続されるものとして示される。コンピュータメモリ１１０は更に、パルスシーケンスコマンド３３０を含むものとして示される。本明細書で使用されるパルスシーケンスコマンドは、時間の関数として磁気共鳴イメージングシステム６００の機能を制御するために使用されるコマンドに変換されるコマンド又はタイミング図を包含する。パルスシーケンスコマンドは、特定の磁気共鳴イメージングシステム６００に適用された磁気共鳴イメージングプロトコルの実装形態である。
【００６５】
コンピュータメモリ１１０は更に、磁気共鳴イメージングシステム３０２をパルスシーケンスコマンド３３０で制御することによって取得されたＴＯＦ磁気共鳴データ３３２を含むものとして示される。メモリ１１０は更に、磁気共鳴イメージングシステム３０２をパルスシーケンスコマンド３３０で更に制御することによって取得されたＡＳＬ磁気共鳴データ３３４を含むものとして示される。この例では、静的血管造影画像１１４は、ＴＯＦ磁気共鳴血管造影画像である。時系列の血管造影画像１１６は、時系列の動脈スピンラベリング磁気共鳴血管造影画像である。
【００６６】
図４は、図３の医療イメージングシステム３００を操作する方法を示す流れ図を示す。図４に示す方法は、図２の方法に類似しているが、いくつかの追加のステップが実行される。最初に、ステップ４００において、プロセッサはパルスシーケンスコマンドを使用して、ＴＯＦ磁気共鳴データ３３２を取得する。次に、ステップ４０２において、プロセッサ１０６はパルスシーケンスコマンド３３０を使用して、磁気共鳴イメージングシステム３０２を制御し、それによって、ＡＳＬ磁気共鳴データ３３４を取得する。ステップ４００及び４０２は、順序が逆にされてもよく、更に、同時に実行されてもよい。例えば、パルスシーケンスコマンド３３０は、時間的に二者択一的に、ＴＯＦ磁気共鳴データ３３２の一部及びＡＳＬ磁気共鳴データ３３４の一部を取得するインターリーブパルスシーケンスコマンドとすることができる。
【００６７】
次に、ステップ４０４及び４０６が実行される。ステップ４０４及び４０６は、逆の順序で実行されてもよい。次に、ステップ４０４において、静的血管造影画像１１４が、ＴＯＦ磁気共鳴データ３３２から静的血管造影画像を再構築することによって提供される。次に、ステップ４０６において、時系列の血管造影画像１１６が、ＡＳＬ磁気共鳴データ３３４から時系列の血管造影画像１１６を再構築することによって提供される。ステップ４０６の後、方法は、図２に示されているように、ステップ２００に進む。
【００６８】
例は、高解像ＴＯＦ取得と時間分解ＡＳＬ画像との両方の情報を組み合わせることによって、高い空間及び時間解像度をもつ動脈血管系の血管造影画像を生成する方法を提供する。ＡＳＬデータとＴＯＦデータとの両方の各ボクセルの信号は同時に分析されており、病理学的変化及び技術的問題に関する結論が引き出される。この情報は、異常を監視するのを避けるだけでなく、診断処理を加速するために、画像中の目立つ特徴に放射線専門医の注意を正確に位置づけるのに使用される。
【００６９】
脳栄養動脈及び頭蓋内血管の詳細な視覚化は、脳卒中、動静脈奇形、動脈瘤などのような多くの脳疾患の診断にとって重要である。
【００７０】
高い空間解像度は、血管の構造形態の評価により、例えば、狭窄動脈の管腔内直径が測定され、又は小さい動脈瘤が検出されるのを可能にするので、有利である。高度の診断では、血流速度、平均移動時間などのような血行動態に関する追加情報が必要とされる。
【００７１】
ＭＲＩでは、いくつかの取得技法が、血管構造及びその血行動態の完全な診断のために、脳血管系に関する十分な空間及び時間情報を集めるのに使用される。特に、動脈がＡＶＭ及び他の病変のように変質されている場合、空間及び時間情報は、様々な病気の正しい診断を妨げる様々なシーケンスから結論を下される。すべての画像を１つの画像に組み合わせることにより、関連する情報が、迅速で確実な画像検査のために、簡潔なやり方で放射線専門医に提示される。これは、構造画像、例えば、異なるモダリティ（例えば、ＣＴ及びＭＲＩ）からのＴ１及びＴ２重み付け又は組み合わせ情報だけでなく、血管イメージングのような特殊な適用にも当てはまる。ＭＲＩでは、いくつかの技法が血管構造及び／又は血行動態特性の画像を取得するために存在するので、適格なシーケンスの範囲はかなり大きい。依然として、各方法には個々の利点があるにもかかわらず、他の方法より勝っており、頭蓋内血管状態の包括的なビューを提示できる単一の方法は存在しない。その上、異常を監視するのを避けるだけでなく、診断処理を加速するために、画像中の目立つ特徴に放射線専門医の注意を引きつけることができるツールは有利である。
【００７２】
異なる技法の画像情報の組み合わせは、各技法の利点を強調しながら個々の欠点を相殺し、それにより、データの評価を簡単化するのには魅力的に見える。加えて、これは、更に、自動的に（又は半自動的に）画像情報を事前分析し、個々のシーケンスの情報に従って特定の特性を分類するのに使用される。病理学的過程又は技術的問題を指し示す画像情報の不整合が、放射線専門医に正確に示され強調される。
【００７３】
デジタル減算血管造影（ＤＳＡ）は、空間及び時間解像度に関する血管造影のゴールドスタンダードを提示する。しかしながら、この方法は血管の投影画像しか提供せず、血行動態パラメータの定量化は困難である。加えて、その手順は侵襲性であり、カテーテルが、造影剤を投与するために、注目する血管に配置される。コンピュータ断層撮影（ＣＴ）は低侵襲性であり、血管系の３Ｄ画像を生成することができるが、（ＤＳＡのように）患者は電離放射線及び外因性造影剤物質にさらされる。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、血管を視覚化するための多様な取得技法を提供する。飛行時間血管造影（ＴＯＦ）は、高い空間解像度で血管造影図を生成することができるので、臨床のルーチン測定でしばしば使用されるが、しかしながら、血行動態情報は集めることができない。時間分解ＭＲ法は、通常、ガドリニウムベース造影剤を必要とし、限定された時間及び空間解像度しか有していない。動脈スピンラベリング（ＡＳＬ）技法は、造影剤の使用なしに時間分解血管造影図を作り出すことができるが、また、全収集時間を減少させるために空間解像度が限定され、それが小さい血管構造の評価を妨げる。放射線専門医は、各画像シリーズを個別に解釈し、様々な画像からすべての情報を集めることによって脳裏に完全な画像を形成しなければならない。画像情報を分析し、診断処理の前に異常を示すことができる入手可能なツールはない。
【００７４】
例は、高解像ＴＯＦ取得と時間分解ＡＳＬ画像との両方の情報を組み合わせることによって、高い空間及び時間解像度をもつ動脈血管系の血管造影画像を生成できるようにする方法を提供する。ＴＯＦ及びＡＳＬ画像は、空間及び時間情報を使用して位置合わせされる。ＡＳＬデータとＴＯＦデータとの両方の各ボクセルの信号は、同時に分析される。それによって、各ボクセルは、いくつかの特性に従って分類される（以下でより詳細に説明する）。この情報は、異常を監視するのを避けるだけでなく、診断処理を加速するために、画像中の目立つ特徴に放射線専門医の注意を正確に位置づけるのに使用される。
【００７５】
図５は、静的血管造影画像１１４の一例を示し、更に、時系列の血管造影画像１１６の１つのフレームを示す。図５及び以下の図において、画像１１６は、１つの画像だけが示されているが、時系列の血管造影画像全体を表すように意図されている。図５において、静的血管造影画像１１４は、５１２×５１２ボクセルであり、１７０スライスを構成するＴＯＦ血管造影画像である。時系列の血管造影画像１１６は、スライス当たり２２４×２２４ボクセルであり、１２０スライスしか有していない。したがって、ＡＳＬ画像１１６は、解像度が低い。この方法を実行する前に、ＡＳＬ画像は、サイズ変更済みの時系列血管造影画像１１６にサイズ変更される。画像は補間され、その結果、サイズ変更済み画像１１６は今ではスライス当たり５１２×５１２ボクセルを有し、更に１７０スライスを有する。
【００７６】
図６は、図５からの静的血管造影画像１１４及びサイズ変更済みの時系列の血管造影画像１１６’の図を示す。それは、充満時間の決定を示すために使用される。両方の画像１１４及び１１６’において、場所を示す５つのボックスがある。これは、領域１  ６００、領域２  ６０２、領域３  ６０４、領域４  ６０６、及び領域５  ６０８である。マークされた領域の各々はボクセルの番号を示す。画像１１４及び１１６’に隣り合わせて、どの領域を表すかに従ってラベリングされたいくつかのプロットがある。各プロットは、ボクセル信号又は強度６１２の関数としてのフレームに関する時間のプロットである。次いで、各プロット内に、時間依存信号１２０があり、更に、所定の閾値６１４が示されている。領域６００は、マスクの外にあり、雑音信号を示す。領域６０２は、早く充満される１つ又は複数のボクセルを示す。領域６０４は、中間又は中央時間に充満される領域を示す。領域６０６は、比較的遅く充満されるボクセルを示す。ボックス６０８は、静脈信号を示す。例えば、ボックス６０８はマスク内にあり、領域６００はマスク内にない。図６は、ＴＯＦ及びＡＳＬ画像の信号評価を示す。例えば、これは、流れ挙動を分析するか又は動脈のタイプに関する結論を引き出すために使用される。不整合は、血管の病理学的変化だけでなく、技術的問題も示す（領域６０８）。選択された可能なものの詳細な説明は上述のテキストに与えられている。
【００７７】
図７は、画像１１４の更なる図を示す。図７には、破線で囲まれ、７００でマークされた３つの領域がある。これらはマークされた領域７００である。マークされた領域は、画像の分析において不整合を示し、プロットされるとき、強調のためにプロット及び色づけすることもできる。それらは、取得中に血管の病理学的変化及び／又は技術的問題を示す。この例では、静脈血管の視覚化が、恐らくデータの取得中の不十分な飽和が原因の技術的問題に起因して現れている。これによって、放射線専門医の注意は、重要部位に正確に位置づけられ、全体的な診断処理又は画像の取得の調整を助ける。画像の分析における不整合は、色分けすることができ、血管の病理学的変化及び技術的問題を示すことができる。ここで、マークされた領域７００は、技術的問題（不十分な飽和）に起因して発生した静脈血管の視覚化を示す。これによって、放射線専門医の注意は、重要部位に正確に位置づけられ、診断処理全体をサポートすることができる。
【００７８】
図８は、図５及び図６からの静的血管造影画像１１４及び時系列の血管造影画像１１６’を使用して構築された複合血管造影画像１２８の一例を示す。この例では、複合血管造影画像は、到着時間マップとして提示されたＡＳＬからの時間情報によるマップ済みＴＯＦ血管造影画像である。ＡＳＬ画像は動脈血管のみを提示するので、提示された画像解析は、図７に示されたような不十分な飽和などの技術的問題に起因してＱＦ画像に現れる静脈血管の視覚化を避けることができる。図７に示されたアーチファクトが図８には存在しないことに留意されたい。図８は、到着時間マップとして提示されたＡＳＬからの時間情報によるマップ済みＴＯＦ画像を示す。ＡＳＬ画像は動脈血管のみを提示するので、提示された画像解析は、技術的問題（不十分な飽和）に起因してＴＯＦ画像に現れることがある静脈血管の視覚化を避けることができる。これが、図７と同様に示される。
【００７９】
第１の実施例：
１．提示する技法は、２つのＭＲＩシーケンスから構成され、それらは、次に、組み合わされる。血管系の高い空間解像度をもつＴＯＦスキャンが取得され、時間分解ＡＳＬ血管造影スキャンが取得される。
２．例えば、バイスプライン補間、バイキュービック画像処理カーネルなどを使用して、ＴＯＦ画像と同じ解像度及びスライス厚に一致するようにＡＳＬ画像を画像再フォーマットすること（図５を参照）。
３．例えば、剛体位置合わせ又は高度変換モデルによる、対象者の動きを打ち消すためのＴＯＦ及びＡＳＬデータの画像位置合わせ。
４．画像解析が、ＴＯＦ血管造影図から血管マスクを作り出すことによって、例えば、信号強度閾値処理又は高度セグメンテーション法によって実行される。
５．マスクがＡＳＬ画像に適用されている。加えて、ＡＳＬ画像中の時間情報が、ＴＯＦ画像（マスク）のセグメント化血管を評価するために使用されている、すなわち、ＡＳＬ画像の特定の信号挙動、例えば、時間経過による信号挙動が、ボクセルごとに評価される（図６を参照）。
６．健康な人では、両方の取得が一致する、すなわち、動脈が存在する場所に信号を示す。それによって得られた画像の評価に対して、例えば、いくつかの可能性が生じる。
Ａ．バックグラウンド信号（雑音）：両画像で、信号レベルは雑音閾値内にとどまっている。それゆえに、これらのボクセルはバックグラウンド信号と考えられる（図６、領域６００を参照）。
Ｂ．早期充満：ＡＳＬ信号レベルは、早期の時相で高く現れ、次いで、次の時相で連続的に減少する。これは早期に充満された動脈を示す（図６、領域６０２を参照）。
Ｃ．中間充満：ＡＳＬ信号は最初の時相の後に増加し始め、後期時相に向かって減少する（図６、領域６０４を参照）。
Ｄ．後期充満：ＡＳＬ信号は、雑音閾値内にあり、後期時相で増加し始める。これは、周辺部における後期充満動脈を示す（図６、領域６０６を参照）。
７．不整合は、技術的だけでなく病理学的理由に起因して生じる。放射線専門医が特別に注意するように、適切なボクセル／区域がマークされる（図６を参照）。例えば：
Ｅ．静脈信号：血管がＴＯＦ画像に見える。ＡＳＬの信号は、すべての時相にわたって雑音レベル内に現れる。（図６、領域６０８を参照）。
Ｆ．狭窄：遅い血流のために、狭窄動脈はＴＯＦ画像では見えないことがあるが、遅い流れはＡＳＬ血管造影により視覚化される。
Ｇ．シグナルボイド：血管は、例えば、面内流れ方向に起因して、ＴＯＦ画像ではシグナルボイドを提示するが、しかしながら、動脈は、ＡＳＬ画像では視覚化される。
８．視覚化−最終画像（高い空間解像度をもつ時間分解ＴＯＦ）はまた、動的なシーケンスとして又は到着時間マップとして視覚化され、それは、異なる色を各時相に割り当て、静止画像における流入特性を視覚化することを意味する（図８を参照）。血管完全性の自動評価では、出力は確率マップであり、それは、異常な流れ挙動の区域が、上述のように最終画像で強調表示される（図７を参照）ことを意味する。
【００８０】
第２の実施例：
選択的血管造影イメージング（すなわち、単一の動脈の視覚化）がＡＳＬを使用して可能であるので、単一の動脈からの情報が同様のやり方でＴＯＦ画像にマッピングされる。
【００８１】
第３の実施例：
提示する方法は、異常な流れ挙動及び／又は異常な血管状態の可能性を予測するのに、機械学習アルゴリズムの適用から利益を得ることができる。これは、正常な血管画像並びに正常な流れ挙動のデータベースを使用することを含む。更なる結果では、病理の特有な挙動に関する知識はまた、これらの発見に対する信頼を高める。
【００８２】
第４の実施例：
提示する方法は、ＭＲ血管造影法のみに限定されない。記載の画像処理は、更に、ＭＲ及びＣＴ血管造影データ並びに他のイメージングモダリティの２つ以上の画像シーケンスの画像情報を組み合わせるために適用することができる。
【００８３】
例は、限定はしないが、動脈に関する高解像度情報だけでなく、基礎をなす血行動態特性も重要である複雑で拡散性の流れパターンをもつ脳血管疾患のイメージングなどの用途に適用される。これらは、脳卒中、動静脈奇形（ＡＶＭ）だけでなく、瘻孔、シャント動脈、及び腫瘍栄養動脈である。他の用途には、狭窄動脈及び閉塞が含まれる。
【００８４】
例は、必ずしも脳血管系に限定されるのではなく、他の動脈を視覚化するためにも使用される。これらには、腎動脈、冠動脈、及び末梢下肢動脈の視覚化が含まれる。
【００８５】
ＡＳＬ血管造影シーケンスは２つのモジュールを含む。第１のモジュールは、ＲＦパルスを（擬似）連続的に印加することによって、又は画像領域に近い大きいボリュームに短いＲＦパルスを印加することによって、ラベリングされた血液のボーラスを生成する。第２のモジュールは、シーケンスの画像取得部分を記述する。ラベリングされた血液の磁化は、急速に減衰し、すべてのイメージングデータを一度に取得するには短すぎ、したがって、全プロセス、すなわち、２つのモジュールは、すべての画像データが取得されるまで繰り返される必要がある。加えて、同じ量のデータが血液ラベリングなしに取得され、続いて、それが、静的な組織の最終血管造影画像を修正するために画像減算に使用される。
【００８６】
ＴＯＦ血管造影では、撮像スライス又はボリュームは、飽和しており、データは、不飽和血液が画像スタックに入った後に取得される。数回繰り返されるＡＳＬシーケンスの間に、特定の量のＴＯＦイメージング、すなわち、単一のスライス又は画像ボリュームのサブセットを実行することが可能である（以下の図９を参照）。
【００８７】
図９は、パルスシーケンスコマンド３３０の１つの実施態様のタイミング図を示す。図９に示された例では、パルスシーケンスコマンドは、インターリーブパルスシーケンスを使用してＴＯＦ磁気共鳴データ及びＡＳＬ磁気共鳴データを取得する。代替は、１つのパルスシーケンスで完全なＴＯＦ磁気共鳴データを取得し、次いで、第２のパルスシーケンスでＡＳＬ磁気共鳴データを取得するものである。インターリーブパルスシーケンス３３０は、交互に並ぶ２つのブロックを含む。第１の繰り返し９００及び第２の繰り返し９０２がある。これらの２つのブロックは、データがすべて取得されるまで順々に連続的に繰り返す。第１の繰り返し９００には、ＡＳＬラベル９０２があり、次いで、ＡＳＬ読出し９０４が実行され、次いで、最後に、ＴＯＦ読出し９０６が実行される。第２の繰り返し時間９０２では、ＡＳＬ制御９０８が最初に実行される。次に、ＡＳＬ読出し９１０が実行され、その後ＴＯＦ読出し９１２が続く。ＡＳＬ読出し９０４及び９１０は、同じ位相符号化を有する。ＴＯＦ読出し９０６は、ＴＯＦ読出し９１２と異なる位相符号化を有する。
【００８８】
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。
【００８９】
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】
【００９０】
１００  医療イメージングシステム
１０２  コンピュータ
１０４  ハードウェアインタフェース
１０６  プロセッサ
１０８  ユーザインタフェース
１１０  メモリ
１１２  マシン実行可能命令
１１４  静的血管造影画像
１１６  時系列の血管造影画像
１１６’  サイズ変更済みの時系列の血管造影画像
１１８  画像マスク
１２０  時間依存信号
１２２  ボクセルからの計算平均
１２４  時間依存信号の極値
１２６  充満時間
１２８  複合血管造影画像
２００  関心領域の静的血管造影画像を受け取る、ここで、関心領域はボクセルを含む
２０２  関心領域の時系列の血管造影画像を受け取る
２０４  静的血管造影画像を使用して画像マスクを構築する、ここで、画像マスクは関心領域内のボクセルの識別表示である
２０６  時系列の血管造影画像を使用して画像マスク内の各ボクセルの時間依存信号を決定する
２０８  複合血管造影画像を構築する
２１０  時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値を超えて逸脱する場合、時間依存信号の極値を使用して画像マスク内の各ボクセルに充満時間を割り当てる
２１２  時間依存信号の極値が時間依存信号の平均から所定の閾値未満で逸脱する場合、画像マスク内のボクセルを無充満ボクセルであるとして識別する
３００  医療イメージングシステム
３０２  磁気共鳴イメージングシステム
３０４  磁石
３０６  磁石のボア
３０８  イメージングゾーン
３１０  磁場勾配コイル
３１２  磁場勾配コイル電源
３１４  無線周波数コイル
３１６  トランシーバ
３１８  対象者
３２０  対象者支持台
３２２  関心領域
３２４  タグ付け場所
３３０  パルスシーケンスコマンド
３３２  ＴＯＦ磁気共鳴データ
３３４  ＡＳＬ磁気共鳴データ
４００  磁気共鳴イメージングシステムをパルスシーケンスコマンドで制御して、ＴＯＦ磁気共鳴データを取得する
４０２  磁気共鳴イメージングシステムをパルスシーケンスコマンドで制御して、ＡＳＬ磁気共鳴データを取得する
４０４  ＴＯＦ磁気共鳴データから静的血管造影画像を再構築することによって静的血管造影画像を提供する
４０６  ＡＳＬ磁気共鳴データから時系列の血管造影画像を再構築することによって時系列の血管造影画像を提供する
６００  領域１
６０２  領域２
６０４  領域３
６０６  領域４
６０８  領域５
６１０  時間
６１２  ボクセル強度
６１４  所定の閾値
７００  マークされた領域
９００  第１のＴＲ
９０２  第２のＴＲ
９０２  ＡＳＬラベル
９０４  ＡＬＳ読出し
９０６  ＴＯＦ読出し
９０８  ＡＳＬ制御
９１０  ＡＳＬ読出し
９１２  ＴＯＦ読出し
【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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【国際調査報告】
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