(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴撮像システムを有する医療機器であって、前記磁気共鳴撮像システムが、
前記撮像ゾーン内にＢ０磁場を発生するための主磁石と、
マシン実行可能な命令及びパルスシーケンスコマンドを格納するメモリと、
前記医療機器を制御するためのプロセッサと、
を有し、前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、
・  前記磁気共鳴撮像システムを前記パルスシーケンスコマンドで制御することにより前記磁気共鳴データを取得させ、
・  前記被検体の被検体磁気感受性マップを受信させ、
・  前記磁気共鳴データからＢ０不均一性マップを計算させ、
・  前記被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を計算させ、
・  前記Ｂ０不均一性マップから前記被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算させ、
・  前記残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算させる、
医療機器。
【請求項２】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、
・  前記磁気共鳴データの少なくとも一部を少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像に再構築させ、
・  前記被検体磁気共鳴画像をセグメント化することにより被検体モデルを計算させ、
・  前記被検体モデルから前記被検体磁気感受性マップを構築させる、
請求項１に記載の医療機器。
【請求項３】
前記パルスシーケンスコマンドは前記磁気共鳴データをディクソン磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得させるコマンドを有し、前記少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像は少なくとも１つの脂肪画像及び少なくとも１つの水画像を有し、前記被検体モデルは脂肪部分及び水部分を有し、前記被検体磁気感受性マップが前記脂肪部分及び水部分からの磁気感受性に対する空間依存的貢献度を加えることにより計算される、請求項２に記載の医療機器。
【請求項４】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに逆グリーン関数を前記残差Ｂ０磁場擾乱に適用することにより空間的骨分布を計算させ、前記骨マップが少なくとも部分的に前記空間的骨分布から計算される、請求項２又は請求項３に記載の医療機器。
【請求項５】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、
・  空間的骨分布を推定させ、
・  推定されたＢ０磁場擾乱を計算するために前記空間的骨分布にグリーン関数を適用すると共に、前記推定されたＢ０磁場擾乱を前記残差Ｂ０磁場擾乱と最適化アルゴリズムにおいて比較することにより前記空間的骨分布を反復的に改良させ、前記骨マップが少なくとも部分的に前記空間的骨分布から計算されるようにさせる、
請求項２又は請求項３に記載の医療機器。
【請求項６】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、
・  前記少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像をセグメント化することにより前記骨マップを計算させ、
・  前記空間的骨分布を用いて前記骨マップを調整させる、
請求項４又は請求項５に記載の医療機器。
【請求項７】
前記セグメント化された画像の骨マップの計算が、前記空間的骨分布を用いた前記セグメント化の重み付けを有する、請求項６に記載の医療機器。
【請求項８】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに前記骨マップ及び前記被検体モデルを用いて放射線減衰マップを計算させる、請求項２ないし７の何れか一項に記載の医療機器。
【請求項９】
当該医療機器は少なくとも前記撮像ゾーンの核医学画像を取得するための核医学撮像システムを有し、前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、
前記撮像ゾーンから核医学撮像データを取得させ、
該核医学撮像データ及び前記放射線減衰マップを用いて前記核医学画像を再構築させる、
請求項８に記載の医療機器。
【請求項１０】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、
・  治療計画を受信させ、
・  該治療計画及び前記放射線減衰マップを用いて放射線治療システム制御コマンドを発生させる、
請求項８又は請求項９に記載の医療機器。
【請求項１１】
当該医療機器は前記撮像ゾーン内の目標を照射するための放射線治療システムを更に有し、前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、前記放射線治療システムを前記放射線治療システム制御コマンドで制御させる、請求項１０に記載の医療機器。
【請求項１２】
前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、更に、
・  前記撮像ゾーン内の前記Ｂ０磁場を描写する背景Ｂ０磁場マップを受信させ、
・  前記残差Ｂ０磁場擾乱を計算する前に前記Ｂ０不均一性マップを前記背景Ｂ０磁場マップで補正させる、
請求項１ないし１１の何れか一項に記載の医療機器。
【請求項１３】
撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴撮像システムを有する医療機器の作動方法であって、前記磁気共鳴撮像システムは撮像ゾーン内にＢ０磁場を発生するための主磁石を有し、当該方法が、
・  前記磁気共鳴撮像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り前記磁気共鳴データを取得するステップと、
・  前記被検体の被検体磁気感受性マップを受信するステップと、
・  前記磁気共鳴データからＢ０不均一性マップを計算するステップと、
・  前記被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を計算するステップと、
・  前記Ｂ０不均一性マップから前記被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算するステップと、
・  前記残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算するステップと、
を有する、方法。
【請求項１４】
医療機器を制御するプロセッサにより実行するためのマシン実行可能な命令を有するコンピュータプログラムであって、前記医療機器は撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴撮像システムを有し、該磁気共鳴撮像システムは撮像ゾーン内にＢ０磁場を発生するための主磁石を有し、前記マシン実行可能な命令の実行が前記プロセッサに、
・  前記磁気共鳴撮像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り前記磁気共鳴データを取得させ、
・  前記被検体の被検体磁気感受性マップを受信させ、
・  前記磁気共鳴データからＢ０不均一性マップを計算させ、
・  前記被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を計算させ、
・  前記Ｂ０不均一性マップから前記被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算させ、
・  前記残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算させる、
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、特にはＢ０磁場の擾乱を用いた骨組織の位置特定に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きな静磁場が、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナにより患者の身体内の画像を生成するための手順の一部として原子の核スピンを整列させるために使用される。この大きな静磁場はＢ０磁場と称される。
【０００３】
ＭＲＩ走査の間において、１以上の送信器コイルにより発生されるラジオ周波数（ＲＦ）パルスはＢ１磁場と称されるものを生起する。付加的に印加される勾配磁場及びＢ１磁場は実効的局部磁場に擾乱（摂動）を生じさせる。核スピンにより次いで放出されるＲＦ信号が、１以上の受信器コイルにより受信される。これらのＲＦ信号はＭＲ画像を構築するために使用される。これらのコイルはアンテナとも称される。更に、上記送信器及び受信器コイルは、両機能を果たす１以上の送受信器コイルに統合することもできる。送受信器コイルなる用語の使用は、別個の送信器及び受信器コイルが使用されるシステムも参照するものと理解される。
【０００４】
ＭＲＩスキャナは、スライス又はボリュームの何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な体積要素であり、当該ＭＲ画像の解像度を示す。ここでは、単一のスライスが考察される場合、ボクセルはピクセル（画素）と称することもできる。
【０００５】
骨組織の撮像は、幾つかのケースでは、これらの高度に秩序化された構造に存在する短いＴ２時間により困難である。骨組織を撮像するために、典型的には特別なパルスシーケンスが用いられる。例えば、Tyler, Damian J.,他による雑誌記事“Magnetic resonance imaging with ultrashort TE (UTE) PULSE sequences: technical considerations.”Journal of Magnetic Resonance Imaging 25.2 (2007): 279-289は幾つかの技術を論じている。
【０００６】
骨組織を撮像する他の方法は、磁気共鳴画像の画像分割（セグメント化）を行うことである。米国特許第7,920,730号はＭＲＩ画像を用いて骨及び骨疾患を検出する方法を開示しており、該方法はＭＲＩ画像から骨境界輝度情報を用いて骨境界を検出及び分割するステップ；並びに分割された画像領域内の骨疾患を検出するステップを含んでいる。
【０００７】
磁気共鳴撮像のディクソン法（Dixon method）は、別個の水及び脂質（脂肪）画像を生成するための一連の技術を含んでいる。これらに限られるものではないが、２点ディクソン法、３点ディクソン法及び多点ディクソン法等の種々のディクソン法は、ここでは、まとめてディクソン技術又は法と称される。ディクソン技術を記述するための用語は良く知られており、多くの考察記事の主題であると共に磁気共鳴撮像に関する標準的文献に現れる。例えば、Elsevier Academic Pressにより 2004年に刊行されたBernstein他による“Handbook of MRI Pulse Sequences”は頁８５７〜８８７に幾つかのディクソン技術に関する考察を含んでいる。
【０００８】
Physics in medicine and biology 51.24 (2006):6381のKoch, Kevin M.他による雑誌記事“Rapid calculations of susceptibility-induced magnetostatic field perturbations for in vivo magnetic resonance.”は、生体内の感受性（susceptibility）の差により誘起されるＢ０磁場の巨視的不均一性（inhomogeneity）を予測するためのマックスウェル方程式に対する近似解の計算を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、独立請求項において医療機器、該医療機器を動作させる方法及びコンピュータプログラム製品を提供する。実施態様は、従属請求項に示される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
当業者によれば明らかなように、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実施化することができる。従って、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施態様、完全にソフトウェアの実施態様（ファームウエア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等）又はソフトウェア態様及びハードウェア態様（ここでは、全て、“回路”、“モジュール”若しくは“システム”と称することができる）を組み合わせた実施態様の形態をとることができる。更に、本発明の態様は、コンピュータ実行可能なコードが具現化された１以上のコンピュータ読取可能な媒体に実施化されたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。
【００１１】
１以上のコンピュータ読取可能な媒体の任意の組み合わせを用いることができる。該コンピュータ読取可能な媒体は、コンピュータ読取可能な信号媒体又はコンピュータ読取可能な記憶媒体であり得る。ここで使用される“コンピュータ読取可能な記憶媒体”とは、計算装置のプロセッサにより実行可能な命令を記憶することができる任意の有形記憶媒体を含む。該コンピュータ読取可能な記憶媒体は、コンピュータ読取可能な非一時的記憶媒体と称することができる。上記コンピュータ読取可能な記憶媒体は、有形コンピュータ読取可能な媒体と称することもできる。幾つかの実施態様において、コンピュータ読取可能な記憶媒体は、計算装置のプロセッサによりアクセスすることができるデータを記憶することもできる。コンピュータ読取可能な記憶媒体の例は、これらに限定されるものではないが、フロッピーディスク、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メモリ（USB thumb drive）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（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を含む。光ディスクの例は、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ−Ｒディスクを含む。コンピュータ読取可能な記憶媒体なる用語は、ネットワーク又は通信リンクを介して当該計算装置によりアクセスすることが可能な種々のタイプの記録媒体も指す。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り出すことができる。コンピュータ読取可能な媒体上に具現化されたコンピュータ実行可能なコードは、これらに限定されるものではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等、又はこれらの何らかの適切な組み合わせを含む任意の適切な媒体を用いて伝送することができる。
【００１２】
コンピュータ読取可能な信号媒体は、コンピュータ実行可能なコードが内部に（例えば、ベースバンド内に又は搬送波の一部として）具現化された伝搬されるデータ信号を含むことができる。このような伝搬される信号は、これらに限定されるものではないが、電磁的、光学的又はこれらの何れかの適切な組み合わせのものを含む種々の形態の何れかをとることができる。コンピュータ読取可能な信号媒体は、コンピュータ読取可能な記憶媒体ではなく、且つ、命令実行システム、装置若しくはデバイスにより又はこれらに関連して使用するためのプログラムを通知、伝搬又は伝送することができる任意のコンピュータ読取可能な媒体とすることができる。
【００１３】
“コンピュータメモリ”又は“メモリ”は、コンピュータ読取可能な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。“コンピュータ記憶部”又は“記憶部”は、コンピュータ読取可能な記憶媒体の他の一例である。コンピュータ記憶部は、任意の不揮発性コンピュータ読取可能な記憶媒体である。幾つかの実施例において、コンピュータ記憶部はコンピュータメモリとすることもでき、その逆も同様である。
【００１４】
ここで使用される“プロセッサ”とは、プログラム、マシン実行可能な命令又はコンピュータ実行可能なコードを実行することができる電子部品を含む。“プロセッサ”を有する計算装置を参照する場合、２以上のプロセッサ又は処理コアを可能性として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・プロセッサであり得る。プロセッサは、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の間に分散された一群のプロセッサを指すこともできる。計算装置なる用語は、各々がプロセッサ若しくは複数のプロセッサを有する計算装置の集合又はネットワークを可能性として指すとも解釈されるべきである。コンピュータ実行可能なコードは、同一の計算装置内にあり得るか、又は複数の計算装置の間に分散さえもされ得る複数のプロセッサにより実行することができる。
【００１５】
コンピュータ実行可能なコードは、プロセッサに本発明の一態様を実行させるマシン実行可能な命令又はプログラムを有し得る。本発明の態様に関する処理を実行するためのコンピュータ実行可能なコードは、１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、これらプログラミング言語は、ジャバ、スモールトーク、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同様のプログラミング言語等でマシン実行可能な命令にコンパイルされる従来の手続型プログラミング言語を含む。幾つかの事例において、コンピュータ実行可能なコードは、高レベル言語の形態又は事前にコンパイルされた形態であり得ると共に、実行しながらマシン実行可能な命令を発生するインタープリタと一緒に使用することもできる。
【００１６】
上記コンピュータ実行可能なコードは、単独型ソフトウェアパッケージとして全体的にユーザのコンピュータ上で若しくは部分的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且つ部分的に遠隔コンピュータ上で、又は全体として遠隔コンピュータ上若しくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオにおいて、遠隔コンピュータはユーザのコンピュータに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）を含む何らかのタイプのネットワークを介して接続することができ、又は該接続は外部コンピュータに対してなすことができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いることによりインターネットを介して）。
【００１７】
本発明の態様は、本発明の実施態様による方法、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、説明図及び／又はブロック図における各ブロック又はブロックの一部は、適用可能な場合は、コンピュータ実行可能なコードの形態のコンピュータプログラム命令により実施化することができると理解される。更に、互いに排他的でない場合、異なるフローチャート、説明図及び／又はブロック図におけるブロックは組み合わせることもできると理解される。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マシンを生成する他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに対して、上記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する上記命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック又は複数のブロックにおいて特定される機能／動作を実施するための手段を生成するように、供給することができる。
【００１８】
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特定の態様で機能するように指令することができる斯かるコンピュータプログラム命令は、コンピュータ読取可能な媒体に記憶することもでき、かくして、該コンピュータ読取可能な媒体に記憶された上記命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック又は複数のブロックにおいて特定される機能／動作を実施する命令を含む製品を形成するようにする。
【００１９】
上記コンピュータプログラム命令は、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、一連の処理ステップが該コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置又は他のデバイス上で実行されて、コンピュータで実施する処理が形成され、かくして、上記コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行する命令が、前記フローチャート及び／又はブロック図のブロック又は複数のブロックにおいて特定される機能／動作を実施するための処理をもたらすようにすることもできる。
【００２０】
ここで使用される“ユーザインターフェース”とは、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装置”と称することもできる。ユーザインターフェースは、情報若しくはデータを操作者に供給し、及び／又は操作者から情報若しくはデータを受信することができる。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り受信されることを可能にし得ると共に、コンピュータからユーザに出力を供給することができる。言い換えると、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することを可能にし得ると共に、該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の効果を示すことを可能にし得る。ディスプレイ又はグラフィックユーザインターフェース上でのデータ又は情報の表示は、操作者への情報の供給の一例である。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、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウエブカム、ヘッドセット、ペダル、ワイヤグローブ、リモコン及び加速度計を介してのデータの受信は、全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の構成部品の例である。
【００２１】
ここで使用される“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計算デバイス及び／又は装置と対話し、及び／又は斯かる計算デバイス及び／又は装置を制御することを可能にするインターフェースを含む。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが外部計算デバイス及び／又は装置に制御信号又は命令を送信することを可能にし得る。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが外部計算デバイス及び／又は装置とデータを交換することも可能にし得る。ハードウェアインターフェースの例は、これらに限定されるものではないが、汎用直列バス、IEEE 1394ポート、パラレルポート、IEEE 1284ポート、直列ポート、RS-232ポート、IEEE 488ポート、ブルートゥース（登録商標）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を含む。
【００２２】
ここで使用される“ディスプレイ”又は“表示装置”は、画像又はデータを表示するように構成された出力装置又はユーザインターフェースを含む。ディスプレイは、視覚、音響及び／又は触覚データを出力することができる。ディスプレイの例は、これらに限定されるものではないが、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、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、バイステーブルディスプレイ、電子ペーパ、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（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、プロジェクタ及びヘッドマウント（頭部装着）ディスプレイを含む。
【００２３】
磁気共鳴（ＭＲ）データとは、ここでは、磁気共鳴撮像走査の間において磁気共鳴装置のアンテナを用いた、原子スピンにより放出されるラジオ周波数信号の記録された測定情報であると定義される。磁気共鳴データは、医療画像データの一例である。磁気共鳴（ＭＲ）画像とは、ここでは、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの再生された二次元又は三次元視覚化情報であると定義される。この視覚化は、コンピュータを用いて実行することができる。
【００２４】
一態様において、本発明は医療機器を提供する。該医療機器は、撮像ゾーン内の被検体（被検者）から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴撮像システムを有する。該磁気共鳴撮像システムは、撮像ゾーン内にＢ０磁場を発生するための主磁石を有する。該Ｂ０磁場は、しばしば、主磁場とも称される。該Ｂ０又は主磁場は上記撮像ゾーン内で静的且つ均一な磁場であり、種々の原子の磁気スピンを磁気共鳴撮像整列させ、磁気共鳴撮像が実行され得るようにする。上記磁気共鳴撮像システムは、更に、マシン実行可能な命令及びパルスシーケンスコマンドを格納するメモリを有する。該磁気共鳴撮像システムは、更に、当該医療機器を制御するためのプロセッサを有する。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに前記磁気共鳴撮像システムを前記パルスシーケンスコマンドで制御することにより前記磁気共鳴データを取得させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記被検体の被検体磁気感受性（磁化率）マップを受信させる。該被検体磁気感受性マップは種々の異なる態様で受信（入力）することができる。該被検体磁気感受性マップは、例えば、メモリ又は上記プロセッサのコンピュータ記憶装置に記憶することができる。他の例において、該被検体磁気感受性マップは、磁気共鳴画像等の別のデータ源から計算することにより入力される。
【００２５】
前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記磁気共鳴データからＢ０不均一性（inhomogeneity）マップを計算させる。Ｂ０不均一性マップの決定は良く知られており、斯かるＢ０不均一性マップを決定するために種々の異なる態様をとることができる。例えば、Ｂ０不均一性マップは、しばしば、ディクソン（Dixon）磁気共鳴撮像技術を実行する際に決定することができる。Ｂ０をマッピングするためにディクソン技術を使用することの利点は、生体Ｂ０マップの品質を損ない得る脂肪から生じるオフレゾナンス効果が、該ディクソンに基づく再生により本質的に補償されることである。通常のディクソン技術の考察は、Bernstein他によるＭＲＩパルスシーケンスのハンドブックに見付けることができる（頁８５７〜８８７参照）。原理的に、１つのＲＦ励起の後に複数のエコーをサンプリングする又は幾つかのＲＦ励起を行い、一度に１つのエコーシフトをサンプリングする任意のマルチ勾配エコーシーケンスを使用することができる。これは、しばしば、種々の脂肪抑圧磁気共鳴撮像技術又はプロトコルと組み合わせることができる。
【００２６】
前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記推定された被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱（摂動）を計算させる。例えば、体積測定的磁気共鳴撮像プロトコルが実行されているなら、斯様な被検体固有の磁気感受性マップは簡単な分割（セグメント化）により導出することができる。最も簡単なモデルは、対応する感受性値により表される２つの区画（組織及び空気）からなり得る。もっと複雑な組織／感受性モデルも想定される。更に、動作磁場強度（Ｂ０）は既知である。このことから、被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を既知の技術又は電気力学を用いて計算することは容易である。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記Ｂ０不均一性マップから上記被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算させる。この処理においては、前記の算出された被検体Ｂ０磁場擾乱がＢ０不均一性マップから減算され、この結果、残差Ｂ０磁場擾乱が得られる。
【００２７】
上記残差Ｂ０磁場擾乱は、前記の推定された被検体磁気感受性マップによっては考慮することができないＢ０磁場に対する擾乱である。この擾乱は、通常のＭＲＩにおいては大きな信号を示すことがなく、如何なるセグメント化の題材でもなかった骨組織から生じ得ると仮定される。次に、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、該残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算させる。残差Ｂ０磁場擾乱を定量的に知ることは、この残差Ｂ０磁場擾乱となり得る骨組織の分布の直接的計算を可能にする。例えば、当該被検者内の骨の分布を骨マップと称することができる。該骨マップは、当該残差Ｂ０磁場擾乱となる骨の分布又は骨マップを解く又は反復的に決定することにより計算することができる。
【００２８】
当該医療機器は、例えば、骨組織の位置を通常の又は従来の磁気共鳴撮像プロトコルを用いて推定することができるという利点を有し得る。
【００２９】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記磁気共鳴データの少なくとも一部を少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像に再構築させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、上記被検体磁気共鳴画像をセグメント化することにより被検体モデルを計算させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、上記被検体モデルから前記被検体磁気感受性マップを構築させる。被検体感受性マップの構築は、種々の異なる方法で実行することができる。或るケースでは、簡単な磁気共鳴画像、例えば陽子密度画像を、被検体内の磁気感受性の分布に関する仮定を含んだモデルを適合させるために使用することができる。例えば、当該モデルは、被検体内の組織分布のタイプに関するデータ又は予測を提供する磁気共鳴データに適合させることができる。特定の組織タイプの空間的依存性に関する知識は、被検体磁気感受性マップの直接的な構築を可能にする。
【００３０】
一例において、前記パルスシーケンスコマンドは単一の磁気共鳴撮像プロトコルのためのものである。他の例において、前記パルスシーケンスコマンドは、２以上の磁気共鳴撮像プロトコルを実行するためのものである。
【００３１】
他の実施態様において、前記パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴（撮像）データをディクソン（Dixon）磁気共鳴撮像プロトコルに従って取得させるコマンドを有する。前記少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像は、少なくとも１つの脂肪画像及び少なくとも１つの水画像を有する。前記被検体モデルは、脂肪部分及び水部分を有する。前記被検体磁気感受性マップは、前記脂肪部分及び水部分からの磁気感受性に対する空間的貢献度を加える又は割り当てることにより計算される。被検体内の脂肪及び水の磁気感受性は既知であり得る。
【００３２】
他の実施態様において、前記被検体モデルを計算することは、被検体内の水及び脂肪の空間的依存性を前記少なくとも１つの脂肪画像及び前記少なくとも１つの水画像を用いて決定することを含む。水及び脂肪の空間的依存性は異なる形で表すことができる。例えば、水の空間的依存性は１つのマッピングとすることができ、脂肪の空間的依存性は他のマッピングとすることができる。他の例において、当該空間的依存性は比で表される。
【００３３】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、逆グリーン関数（inverted Green’s function）を前記残差Ｂ０磁場擾乱に適用することにより空間的骨分布を計算させる。前記骨マップは、少なくとも部分的に該空間的骨分布から計算される。
【００３４】
上記逆グリーン関数は、幾つかの例では、逆グリーン双極子関数であり得る。逆グリーン関数は、グリーンの逆畳み込み（deconvolution）とも称することができる。
【００３５】
幾つかのケースにおいて、上記空間的骨分布は前記骨マップである。他のケースにおいて、該空間的骨分布は骨マップを計算する際に使用される。
【００３６】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、先ず空間的骨分布を推定させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記空間的骨分布にグリーン関数を適用すると共に、次いで結果としての推定されたＢ０磁場擾乱を最適化アルゴリズムにおいて前記残差Ｂ０磁場擾乱と比較することにより前記空間的骨分布を反復的に改良させる。この場合、上記最適化アルゴリズムは上記空間的骨分布に対して骨組織の小さな部分を追加又は除去することができる。後の空間的骨分布は、次いで、新たに推定されるＢ０磁場擾乱を計算するために使用することができる。次いで、この処理は、推定されたＢ０磁場擾乱が前記残差Ｂ０磁場擾乱に所定の尺度内で収束するまで繰り返される。
【００３７】
前記骨マップは、少なくとも部分的に前記空間的骨分布から計算される。逆グリーン関数を使用する代わりに、当該骨組織が予備的な空間的骨分布の形態であるかについての初期推定は、残差Ｂ０磁場擾乱を計算するために順方向グリーン関数を使用する。結果としての計算された残差Ｂ０磁場擾乱は実際の残差Ｂ０磁場擾乱の所定の距離又は基準内となり、次いで、当該アルゴリズムは停止する。そうでない場合、骨組織の空間位置は当該空間的骨分布を補正しようと試みるために調整される。この処理は、当該空間的骨分布に対して満足のゆく解が見付かるまで反復的に実行することができる。
【００３８】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像をセグメント化することにより前記骨マップを計算させる。上記セグメント化された画像の骨マップの計算は、前記空間的骨分布を用いた前記セグメント化の重み付けを有する。この実施態様において、骨マップは空間的骨分布から直接的に計算されるのではなく、空間的骨分布は画像のセグメント化を重み付けするために使用される。これは、骨組織をプロットする際に特に有効であり得る。例えば、骨は典型的に自身に接触した他の組織を有する。これらの組織は、磁気共鳴撮像画像において見えるものであり得る。困難なことは、被検体内には、撮像される非常に強い磁気共鳴信号を放出しない領域を有する空洞、泡又は他の構造が存在し得ることである。セグメント化の間に重み付けを実行するために当該空間的骨分布を使用することは、或る領域が骨組織を含むものとして誤って選択される機会を減じることができる。
【００３９】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記少なくとも１つの被検体磁気共鳴画像をセグメント化することにより前記骨マップを計算させると共に、前記空間的骨分布を用いて該骨マップを調整させる。この例において、当該骨マップは主に前記被検体磁気共鳴画像をセグメント化することにより計算される。当該骨マップにおける境界又は他の位置は、次いで、前記空間的骨分布を用いて補正される。
【００４０】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記骨マップ及び前記被検体モデルを用いて放射線減衰マップを計算させる。ここで使用される放射線減衰マップは、被検体を介しての電離放射線の減衰を計算するために使用することができる組織の３Ｄ分布である。前記被検体モデル及び骨マップを組み合わせる結果、一層正確な放射線減衰マップを得ることができる。これは、例えば放射線計画の間において又は陽電子放射トモグラフィ若しくは単光子放射トモグラフィ等の他の核医学撮像技術において有用であり得る。
【００４１】
他の実施態様において、当該医療機器は少なくとも前記撮像ゾーンの核医学画像を取得するための核医学撮像システムを更に有する。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記撮像ゾーンから核医学撮像データを取得させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、該核医学撮像データ及び前記放射線減衰マップを用いて前記核医学画像を再生させる。この実施態様は、被検体が放射線減衰マップを取得又は決定させることができ、移動無しで核医学撮像技術を実行することができる故に有益であり得る。
【００４２】
核医学撮像システムの例は、陽電子放射トモグラフィシステム又は単光子放射トモグラフィシステムを含む。
【００４３】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、治療計画を受信（入力）させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、該治療計画及び前記放射線減衰マップを用いて放射線治療システム制御コマンドを発生させる。
【００４４】
他の実施態様において、当該医療機器は前記撮像ゾーン内の目標を照射するための放射線治療システムを更に有する。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記放射線治療システムを前記放射線治療システム制御コマンドで制御させる。
【００４５】
他の実施態様において、前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記撮像ゾーン内の前記Ｂ０磁場を描写する背景Ｂ０磁場マップを受信（入力）させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記残差Ｂ０磁場擾乱を計算する前に前記Ｂ０不均一性マップを上記背景Ｂ０磁場マップで補正させる。この実施態様は、当該磁気共鳴撮像システムに固有のＢ０磁場に大きな不均一性がある場合に有益であり得る。該実施態様は、当該撮像ゾーンにおけるＢ０磁場が一層不均一となる境界においても有効であり得る。
【００４６】
上記背景Ｂ０磁場は種々の方法で得ることができる。患者が配置されていない場合の主磁場分布に関する情報は、これらに限られるものではないが、例えば、
−  システム設置の間に測定されたシムのプロット、
−  何らかの専用のＢ０マップのファントム測定（水で充填された球を用いる）、又は
−  他の磁場プローブ／磁場測定方法、
から得ることができる。
【００４７】
他の態様において、本発明は前記医療機器を動作させる方法を提供する。該医療機器は、撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴撮像システムを有する。該磁気共鳴撮像システムは撮像ゾーン内にＢ０磁場を発生するための主磁石を有する。当該方法は、前記磁気共鳴撮像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り前記磁気共鳴データを取得するステップを有する。該方法は、更に、前記被検体の被検体磁気感受性マップを受信するステップを有する。該方法は、更に、前記磁気共鳴データからＢ０不均一性マップを計算するステップを有する。該方法は、更に、前記被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を計算するステップを有する。該方法は、更に、前記Ｂ０不均一性マップから前記被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算するステップを有する。該方法は、更に、前記残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算するステップを有する。
【００４８】
他の態様において、本発明は、前記医療機器を制御するプロセッサにより実行するためのマシン実行可能な命令を有するコンピュータプログラム製品を提供する。前記医療機器は、撮像ゾーン内の被検体から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴撮像システムを有する。該磁気共鳴撮像システムは、撮像ゾーン内にＢ０磁場を発生するための主磁石を有する。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに前記磁気共鳴撮像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り前記磁気共鳴データを取得させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記被検体の被検体磁気感受性マップを受信させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記磁気共鳴データからＢ０不均一性マップを計算させる。
【００４９】
前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を計算させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記Ｂ０不均一性マップから前記被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算させる。前記マシン実行可能な命令の実行は前記プロセッサに、更に、前記残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算させる。
【００５０】
本発明の上述した実施態様の１以上は、組み合わされる実施態様が相互に排他的でない限りにおいて、組み合わせることができると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、医療機器の一例を示す。
【図２】図２は、図１の医療機器を動作させる方法を解説したフローチャートを示す。
【図３】図３は、方法の他の例を解説したフローチャートを示す。
【図４】図４は、シミュレーションからの画像を示す。
【図５】図５は、医療機器の他の例を示す。
【図６】図６は、図５の医療機器を動作させる方法を解説したフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明の好ましい実施態様を、図面を参照して例示のみとして説明する。
【００５３】
図面の各図における同様の符号の要素は、等価な要素であるか又は同一の機能を果たす。前に説明された要素は、当該機能が等価であるなら後の図では必ずしも説明されることはない。
【００５４】
図１は、医療機器の一例を示す。該医療機器１００は磁気共鳴撮像システム１０２を有する。該磁気共鳴撮像システム１０２は、磁石１０４を有する。磁石１０４は、その中心を経るボア１０６を備えた円筒型超伝導磁石１０４である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒状磁石及び所謂開放型磁石の両者を用いることも可能である。分割円筒状磁石は、当該磁石の等角面へのアクセスを可能にするために低温槽が２つの区域に分割されていることを除き、標準の円筒状磁石と同様のものであり、斯様な磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療に関連して使用することができる。開放型磁石は、被検体（被検者）を収容するのに十分なほど大きな空間を挟んで上下に配置された２つの磁石部分を有し、これら２つの部分の配置はヘルムホルツコイルのものと類似している。開放型磁石は、被検体が余り制限されないので一般的である。円筒状磁石の低温槽内には、一群の超伝導コイルが存在する。円筒状磁石１０４のボア１０６内には、磁気共鳴撮像を実施するのに十分なほど磁場が強く且つ均一な撮像ゾーン１０８が存在する。
【００５５】
上記磁石のボア１０６内には一組の勾配磁場コイル１１０も存在し、該勾配磁場コイルは磁石１０４の撮像ゾーン１０８内の磁気スピンを空間的にエンコードすべく磁気共鳴データの収集のために使用される。勾配磁場コイル１１０は、勾配磁場コイル電源１１２に接続される。該勾配磁場コイル１１０は代表的なものである。典型的に、該勾配磁場コイル１１０は３つの直交する空間方向に空間的にエンコードするための３つの別個の組のコイルを含んでいる。勾配磁場コイル電源は、当該勾配磁場コイルに電流を供給する。該勾配磁場コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜され及び／又はパルス状にすることができる。
【００５６】
撮像ゾーン１０８に隣接するものは、該撮像ゾーン１０８内の磁気スピンの向きを操作すると共に、該撮像ゾーン１０８内のスピンからのラジオ伝送を受信するためのラジオ周波数コイル１１４である。該ラジオ周波数コイル（アンテナ）は複数のコイルエレメントを含むことができる。ラジオ周波数コイル１１４は、チャンネル又はアンテナと称することもできる。ラジオ周波数コイル１１４はラジオ周波数送受信器１１６に接続される。ラジオ周波数コイル１１４及びラジオ周波数送受信器１１６は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信器及び受信器に置換することもできる。ラジオ周波数コイル１１４及びラジオ周波数送受信器１１６は代表的なものであると理解される。ラジオ周波数コイル１１４は、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナを表そうとするものでもある。同様に、送受信器１１６は別個の送信器及び別個の受信器を表すこともできる。ラジオ周波数コイル１１４は複数の受信／送信エレメントを有することもでき、ラジオ周波数送受信器１１６は複数の受信／送信チャンネルを有することができる。
【００５７】
磁石１０４のボア１０６内には、オプションとしてのアクチュエータ１２２に取り付けられた被検体サポート１２０が存在し、該アクチュエータは撮像ゾーン１０８を経て当該被検体サポート及び被検体１１８を移動させることができる。送受信器１１６、勾配磁場コイル電源１１２及びアクチュエータ１２２は全て、コンピュータシステム１２６のハードウェアインターフェース１２８に接続されていることが分かる。
【００５８】
コンピュータ記憶部１３４及びコンピュータメモリ１３６の内容は入れ替え可能である。幾つかの例において、コンピュータ記憶部１３４の内容はコンピュータメモリ１３６内に複製することができる。
【００５９】
コンピュータ記憶部１３４は、パルスシーケンスコマンド１４０を含むように図示されている。パルスシーケンスコマンド１４０はコマンド又はデータであり、これらは磁気共鳴データを収集するように磁気共鳴撮像システム１０２を制御するための命令を作成するコマンドに変換することができる。コンピュータ記憶部１３４は、更に、磁気共鳴データ１４２を含むものとして示され、該磁気共鳴データは前記パルスシーケンスコマンド１４０を用いて収集されたものである。コンピュータ記憶部１３４は、更に、受信された被検体磁気感受性（磁化率）マップ１４４を格納するものとして示されている。該マップは、例えばプロセッサ１３０により他のデータから計算されたものであり得るか、又はネットワーク若しくは他の記憶装置を介して入力若しくは受信されたものであり得る。コンピュータ記憶部１３４は、更に、前記磁気共鳴データ１４２から計算されたＢ０不均一性マップ１４６を格納するものとして示されている。１つの特定の例において、前記パルスシーケンスコマンド１４０はディクソン（Dixon）パルスシーケンスであり、Ｂ０不均一性マップ１４６は磁気共鳴データ１４２をディクソン磁気共鳴プロトコルに従って処理する過程の間に計算される。コンピュータ記憶部１３４は、更に、被検体Ｂ０磁場擾乱（摂動）１４８を格納するものとして示されている。該被検体Ｂ０磁場擾乱は、被検体磁気感受性マップ１４４から計算されたものである。コンピュータ記憶部１３４は、更に、残差Ｂ０磁場擾乱１５０を格納するものとして示されており、該残差Ｂ０磁場擾乱は被検体Ｂ０磁場擾乱１４８をＢ０不均一性マップ１４６から減算することにより計算されたものである。コンピュータ記憶部１３４は、更に、残差Ｂ０磁場擾乱１５０から計算された骨マップ１５２を格納するものとして示されている。
【００６０】
更に、コンピュータメモリ１３６は制御モジュール１６０を含むものとして示されている。該制御モジュール１６０は、プロセッサ１３０が磁気共鳴撮像システム１０２を含む当該医療機器１００全体を制御及び動作させることを可能にする命令を含んでいる。例えば、制御モジュール１６０はプロセッサ１３０が磁気共鳴データ１４２を取得するためにパルスシーケンスコマンド１４０を使用することを可能にする。コンピュータメモリ１３６は、更に、画像再生モジュール１６２を含むものとして示されている。該画像再生モジュール１６２は、プロセッサ１３０が磁気共鳴データ１４２からデータを再生及び抽出することを可能にするコンピュータコード又は命令を含んでいる。このことは、磁気共鳴データ１４２を種々の撮像プロトコルに対して処理すると共にフーリエ変換を実行することを含むことができる。
【００６１】
コンピュータメモリ１３６は、プロセッサ１３０がデータを処理するために種々の球及び微分タイプの方程式を適用することを可能にする微分方程式モジュール１６４を格納するものとして示されている。例えば、微分方程式モジュール１６４はプロセッサ１３０が種々のデータをグリーン又は逆グリーン関数に従って処理することを可能にすることができる。コンピュータメモリ１３６は、更に、画像処理モジュール１６６を格納するものとして示されている。画像処理モジュール１６６は、プロセッサ１３０が画像を修正するための画像処理技術を実施することを可能にすると共に、データのアレイ及び大集団に対して種々の数学的演算を実行することも可能にする。コンピュータ記憶部１３４及びコンピュータメモリ１３６の内容は互いに複製することができ、一方に示される種々の項目は他方に切り換え又は記憶することができる。
【００６２】
図２は、図１の医療機器１００を動作させる方法の一例を解説したフローチャートを示す。先ず、ステップ２００において、磁気共鳴撮像システム１０２をパルスシーケンスコマンド１４０で制御することにより磁気共鳴データ１４２が収集される。次に、ステップ２０２において、被検体磁気感受性マップ１４４が受信される。次に、ステップ２０４において、磁気共鳴データ１４２からＢ０不均一性マップ１４６が計算される。次に、ステップ２０６において、被検体磁気感受性マップ１４４から被検体Ｂ０磁場擾乱１４８が計算される。次に、ステップ２０８において、Ｂ０不均一性マップ１４６から被検体Ｂ０磁場擾乱１４８を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱１５０が計算される。最後に、ステップ２１０において、残差Ｂ０磁場擾乱１５０から骨マップ１５２が計算される。幾つかの例において、該骨マップは、例えば逆グリーン関数を用いて当該残差Ｂ０磁場擾乱から直接計算される。他のケースにおいて、骨マップは種々の画像処理又はセグメント化技術に関連して反復的手順で計算することができ、その場合、初期的に推定された身体磁気感受性マップも最適化の問題となり得る。被検体Ｂ０磁場擾乱及び残差Ｂ０磁場擾乱の両者は、三次元データセットのマッピング手段である。
【００６３】
固体構造は非常に短いＴ２を示すので、ＭＲＩは通常は皮質骨を検出することができない。しかしながら、これらの種の固体組織は、ＭＲ不可視的であっても、磁化率（磁気感受性）を介して近隣のＭＲＩ信号に影響を及ぼす。対応する磁気双極子効果は、実際の感受性源からかなり離れた領域でも実効磁場に影響を与える。
【００６４】
従って、幾つかの例は、皮質骨（又は水に富んだ組織とは磁気感受性が異なる物質）を位置特定するために、測定されたＢ０マップ、何らかの被検体情報及び適切な“双極子反転”を使用することができる。この方法は、放射線治療計画において皮質骨を位置特定するために又はＰＥＴ減衰マップ推定を支援するために非常に有効であり得る。何故なら、測定されるＢ０マップをディクソン走査の副産物として得ることができるからである。
【００６５】
放射線治療計画を支援するためにＭＲＩデータを使用したいという願望が存在する。この手順において、骨は通常の組織よりも強い放射線吸収を示す故に骨組織を位置特定することが重要である。ＰＥＴにおいてＰＥＴ画像再生を改善するために適用される減衰補正に関しても同じことが言える。骨を識別するために、骨に由来し得る短いＴ２成分を部分的に視覚化するためにＵＴＥを利用することができる。しかしながら、現在のＵＴＥ技術は、堅くて石灰化された骨、即ち極僅かなＭＲで検出可能な陽子しか含まない皮質骨に関する十分な情報を提供することはできない。ＵＴＥを補完するために、ディクソン（Dixon）撮像法が提案されている。該ディクソン法は水と脂肪の分離を可能にするもので、後者は骨髄の実質的な成分である。このようにして、ディクソン法は骨組織を間接的に識別するための付加的情報を提供する。それにも拘わらず、潜在的曖昧さを除去するために、もっと優先する知識及び解剖学的に誘起されるモデルが依然として必要とされる。例えば、脂肪は骨髄に固有に存在するものではなく、身体の何処にでも見付けられるもので、骨を間接的に位置特定するためには複雑な画像処理を必要とさせる。このような手順は、特定の患者が、採用された解剖学的モデルとは解剖学的に大幅に異なる場合、失敗し得る。
【００６６】
幾つかの例は、ディクソン撮像からの又は何らかの他のソースから利用可能な磁場マップを再利用することができる。選択された長過ぎるＴＥにより、当該骨組織が測定されたＭＲ信号に寄与しないとしても、該骨組織の感受性特性は周囲のＢ０場に影響を与える。この影響は、ＭＲにより骨組織の周りに存在する水又は脂肪信号を介して見ることができる。以下においては、３ＤのＢ０マップが考察されることに注意されたい。測定されるＢ０マップは実際に２つの主成分を有する：
【数１】
0006700316.tif 000002
【００６７】
Ｂ0 vaccum(r)は、システム設置の間に又は裸のシムプロット若しくは他の測定値から推定することができ、患者が存在しない場合の主磁場不均一性を表す。代わりに、悪いシムの影響は空間的に滑らかであり、適切なフィッティング又はバイアス補正により除去することができると仮定することができる。この処理が成功すると仮定すると、測定されたＢ０マップから、身体の磁気感受性貢献度により支配されるＢ’0 meas(r)を得ることができる：
【数２】
0006700316.tif 000003
【００６８】
誘起される主磁場不均一性に対する身体磁気感受性の影響（Ｂ0 body_susc(r)）は、適切なシミュレーションにより予測することができることに注意することが重要である。Ｂ0 body_susc(r)は、身体磁気感受性分布Ｓ(r)のグリーンの双極子関数（Ｇ(r)）による畳み込み（＊）として近似することができる。
【数３】
0006700316.tif 000004
【００６９】
異なる組織タイプは異なる磁気感受性の値を有する（Ｘ水＝−９.２ppm、Ｘ脂肪＝−９.７ppm、Ｘ骨＝−１２.８ppm、Ｘ空気＝０ppm（数値は不正確であるかも知れない））。水及び脂肪の磁気感受性は殆ど同一であるが、空気及び骨の磁気感受性は著しく相違する。従って、３Ｄディクソン水／脂肪（マグニチュード）画像及び適切な閾処理に基づいて、簡単な３Ｄ身体磁気感受性マップを形成することができる。このＸマップは、各ピクセルにおいて、水、脂肪又は空気の何れかの対応する磁気感受性の値を定義する。該マップは、マグニチュード画像において信号を付与することがないので、骨は含まない。この手順は水及び脂肪の磁気感受性の値の類似性により簡略化することができる。即ち、身体内の各ボクセルは、空気（Ｘ＝０）でない限り、平均（水／脂肪）磁気感受性の値を得るようにする。また、外部のボクセルはゼロに設定される。このようにして、簡単な二進身体マスクが作成され、該マスクは身体磁気感受性誘起磁場貢献度（Ｂ0 body_susc_sim(r)）を推定／シミュレーションするために使用することができる。該シミュレーションに骨が考慮されなかった事実により、差分マップ
【数４】
0006700316.tif 000005
は、残存する骨の磁場貢献度により支配される。
【数５】
0006700316.tif 000006
によりモデル化することができる骨の空間的貢献度（Bone(r)）は、式(5)を反転することにより得ることができる。
【数６】
0006700316.tif 000007
【００７０】
適切な正則化を用いて、これは、フーリエドメインにおいてＦＦＴを用いて、又は一層良好には式（６）の問題を行列ベクトル表記で書く代数的手段を介して解くことができる。次いで、該問題は適切な擬似逆行列を介して、又はこれが利用可でないなら反復法を介して解くことができる。
【００７１】
３ＤのＢ０マップは、３Ｄディクソン走査から得ることができる。該マップから静止背景勾配（Ｂ０vacuum）が除去され、更に、磁気感受性に支配される磁場貢献度を分離するために適切なフィルタ処理／バイアス補正が実施される（図３のフローチャート参照）。水モデル順方向磁気感受性シミュレーションを用いると共に、測定されたマップに対する差分を計算すれば、グリーンの逆畳み込みは当該ＭＲＩ測定においてＭＲ信号に貢献しなかった成分の位置を示す（図４参照）。このようにして、骨組織を位置特定することができる。
【００７２】
図３は、骨マップ又は分布を計算する方法を解説した他のフローチャートを示す。図３において、当該方法は２つの入力を有し、これらはＢ０不均一性マップ１４６及びＳ−マップとラベルが付された被検体磁気感受性マップ１４４である。図３のフローチャートは、Ｂ０不均一性マップのオプション的処理を示している。被検体が存在しない場合の背景Ｂ０マップが既知である場合、補正されたＢ０不均一性マップ３０６を計算するために該Ｂ０背景マップ３０４を減算することができる。ステップ３０４が実行されない場合、Ｂ０不均一性マップ１４６を、補正されたＢ０不均一性マップ３０６の代わりに使用することができる。背景の不均一性が無視可能であるなら、ステップ３０４はオプションである。図３のフローチャートは、更に、被検体磁気感受性マップ１４４がグリーンの逆畳み込み３０８を介して処理され、被検体Ｂ０磁場擾乱１４８を計算することを示している。該フローチャートは、更に、被検体Ｂ０磁場擾乱１４８が上記の補正されたＢ０不均一性マップ３０６から減算されることを示している。この結果、残差Ｂ０磁場擾乱１５０が得られる。該フローチャートは、次いで、骨マップ１５２が上記残差Ｂ０磁場擾乱からグリーンの逆畳み込み２１０を用いて計算されることを示している。
【００７３】
図３は、骨検出方法の基本的アイデアのフローチャートを示している。入力データは、測定されたＢ０マップ、及び３ＤマグニチュードＭＲＩデータから導出することができる組織マップＳである。最初のものは人体により誘起されない感受性効果に関して事前知識等を用いて補正することができる一方、Ｓは感受性効果を推定するために使用することができる。測定された及びシミュレーションされたＢ０マップの差分は、当該シミュレーションにおいて考慮されなかった見えない組織の貢献度を反映する。適切な逆畳み込みより、対応する信号をつきとめることができる。
【００７４】
図４は、骨マップ４１０を計算する方法をテストするために使用された一連のシミュレーションを示す。ボックス４００は、水４１２、及び骨髄を封入する皮質骨の層から形成された骨内部からなるシミュレーションされた被検体を示す。画像４００における被検体は、次いで、身体により誘起された感受性マップ４０２を計算するために使用された。これは、Ｂ０測定結果を模擬するために実施された。簡略化のために、画像４０４には水槽４１２が示されている。これは、水４１２のみに関する身体誘起感受性マップを計算するために使用された。この結果が図４０６に示されている。これは、基準磁気共鳴画像として機能する。画像４０２と画像４０６との間の差分が、差分Ｂ０マップ４０８に示されている。該差分Ｂ０マップ４０８は、図１の残差Ｂ０磁場擾乱１５０と相似である。図４は、次いで、骨マップ４１０が差分Ｂ０マップ４０８に対してグリーンの逆畳み込みを実行することにより構築されることを示している。
【００７５】
図５は、医療機器５００の他の例を示す。図５に示される例は、幾つかの追加を伴うが図１に示された例に非常に類似している。この例において、パルスシーケンスコマンド１４０は、ディクソン磁気共鳴撮像プロトコルのためのものである。磁気共鳴データ１４２は、Ｂ０不均一性マップ１４６並びに脂肪画像５０２及び水画像５０４へと処理される。水画像５０４及び脂肪画像５０２は、被検体モデル５０６を構築するために使用される。該被検体モデル５０６は、被検体内の水及び脂肪の位置の関数としての空間的依存性を有する。当該プロセッサは、次いで、被検体モデル５０６を、該被検体モデル内に定義された脂肪及び水からの磁気感受性に対する空間的貢献度を割り当てることにより被検体磁気感受性マップ１４４を計算するために使用する。
【００７６】
図６は、図５の医療機器５００を動作させる方法を解説したフローチャートを示す。図６に示される方法は、図２に示されたものと類似している。図２におけるステップ番号２０２は、ステップ６００、６０２及び６０４により置換されている。当該方法は図２におけるのと同様にステップ２００において開始する。次に、ステップ６００において磁気共鳴データ１４２は脂肪画像５０２及び水画像５０４に再構築される。これは、ディクソン磁気共鳴撮像プロトコルに従うことにより実施される。このプロトコルに従う際に、ステップ２０４も実行される。ステップ２０４においては、Ｂ０不均一性マップ１４６も計算される。
【００７７】
次に、ステップ６０２において、上記脂肪画像５０２及び水画像５０４を分割（セグメント化）することにより被検体モデル５０６が計算される。該被検体モデル５０６は、脂肪画像５０２及び水画像５０４を使用することにより、各ボクセルにおける脂肪及び水の算出された割合を単に用いることによって分割無しで計算することもできる。ステップ６０４において、該被検体モデル５０６から被検体磁気感受性マップ１４４が計算される。ステップ６０４は、ステップ２０２における被検体磁気感受性マップを提供するステップと等価である。次いで、ステップ６０４を実行した後、当該方法は図２に示されたものと同一のステップ２０６、２０８及び２１０に進む。
【００７８】
他の態様においては、当該皮質骨位置特定方法を任意の種類のモデルに基づく分割（セグメント化）と組み合わせることができる。ここでは、測定されたＭＲデータ、好ましくは言及した水／脂肪分解ディクソンデータセット（更にＢ０マップを発生することを可能にする）が考慮される。該Ｂ０マップは、“定量的”感受性マッピングにより骨の位置及び形状を推定するために前述した手順を受ける。骨の位置及び形状に関する情報は、モデルに基づくセグメント化を改善するために使用される。これは以下の様にして実現することができる。
【００７９】
水、脂肪又は両方のデータに基づいて、セグメント化を実行することができ、これは、実際の患者の生体構造に整合させることができる異なる詳細の程度（臓器、骨、可能性のあるインプラント等）の適切に訓練された身体モデルの使用を含むこともできる。このセグメント化処理の結果として、異なる組織タイプを、対応する感受性値で自動的に注記付けすることができる。見付けられた注釈付けセグメント化結果に基づく順方向シミュレーションを用いて、仮想のＢ０マップを推定することができ、該マップは幾つかの静主磁場関連補正を適用した後に測定されたもの（実験的なもの）と比較することができる。前記残差、即ち推定されたＢ０マップと実験的Ｂ０マップとの間の差分に基づいて、セグメント化結果を有効化又は改善することができる。
【００８０】
改善のために、適切なペナルティ関数（この関数はＬ２ノルムに基づくものであり得るか、又はＬ１若しくはＬ０ノルムを採用したスパース性側面も含み得る）を用いる反復的手順が考えられる。この関数において、対応する問題は簡単に以下の式におけるように描くことができる（一般性を失うことなく）：
【数７】
0006700316.tif 000008
【００８１】
この式において、Ｓegm(r)は、セグメント化の結果、又は一層正確には与えられた３つの項の最小化を受けるセグメント化結果から発生されたマップ（異なる組織分類に対して異なる感受性値を含む）を示す。演算子ｗ()及びｆ()はセグメント化結果を用いてディクソンＭＲ画像から対応する水及び脂肪部分を抽出する一方、Ｗ及びＦは測定された水及び脂肪画像並びに測定され補正された主磁場Ｂ０-map/corrを各々示す。最初の２つのＬ２項は非常に簡単な形で一般的セグメント化問題を示し、当該モデルの水及び脂肪含有部分並びに対応する撮像データの間の十分な一致を見付ける。項ｗ(Ｓegm)及びｆ(Ｓegm)は、一種の組織感受性マップとして確定するＳegmの要素である全体のセグメント化結果の２つの重要な成分を形成する。組織感受性マップのグリーン双極子関数による畳み込みを用いる結果、組織により誘起された感受性マップが得られ、該マップは実験的補正静磁場Ｂ０データと一致しなければならず、正則化パラメータαにより加減される。
【００８２】
式（７）に規定された問題を用いて又は同様のものを用いて、セグメント化結果を改善することができる。ＭＲにも直接的なＭＲ可視信号を生じさせない他の感受性値を持つ他の物質（金属又はセラミックインプラント等）の可能性のある存在に関する適切な知識を組み込むことは、身体内の斯かる物体をモデルに基づくセグメント化（形状及び組成に関する事前知識も含む）の補助により位置特定することを更に可能にする。
【００８３】
以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、このような図示及び説明は解説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。即ち、本発明は開示された実施態様に限定されるものではない。
【００８４】
開示された実施態様に対する他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、本開示及び添付請求項の精査から理解し、実施することができるものである。尚、請求項において、“有する”なる文言は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載された幾つかの項目の機能を満たすことができる。また、特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実は、これら手段の組合せを有利に使用することができないということを示すものではない。また、コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に若しくは他のハードウェアの一部として供給される固体媒体等の適切な媒体により記憶／分配することができるのみならず、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等のように他の形態で分配することもできる。また、請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。
【符号の説明】
【００８５】
１００    医療機器
１０２    磁気共鳴システム
１０４    磁石
１０６    磁石のボア
１０８    測定ゾーン又は撮像ゾーン
１１０    勾配磁場コイル
１１２    勾配磁場コイル電源
１１４    ラジオ周波数コイル
１１６    送受信器
１１８    被検体（被検者）
１２０    被検体サポート
１２２    アクチュエータ
１２５    スライス
１２６    コンピュータシステム
１２８    ハードウェアインターフェース
１３０    プロセッサ
１３２    ユーザインターフェース
１３４    コンピュータ記憶部
１３６    コンピュータメモリ
１４０    パルスシーケンスコマンド
１４２    磁気共鳴データ
１４４    被検体磁気感受性マップ
１４６    Ｂ０不均一性マップ
１４８    被検体Ｂ０磁場擾乱
１５０    残差Ｂ０磁場擾乱
１５２    骨マップ
１６０    制御モジュール
１６２    画像再生モジュール
１６４    微分方程式モジュール
１６６    画像処理モジュール
２００    磁気共鳴撮像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り磁気共鳴データを取得する
２０２    被検体の被検体磁気感受性マップを受信する
２０４    磁気共鳴データからＢ０不均一性マップを計算する
２０６    被検体磁気感受性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を計算する
２０８    Ｂ０不均一性マップから被検体Ｂ０磁場擾乱を減算することにより残差Ｂ０磁場擾乱を計算する
２１０    残差Ｂ０磁場擾乱から骨マップを計算する
３００    入力
３０２    出力
３０４    Ｂ０背景マップを減算する
３０６    補正されたＢ０不均一性マップ
３０８    グリーンの畳み込み
４００    シミュレーションされた被写体の画像
４０２    画像４００における被写体の算出された身体誘起感受性マップ
４０４    水のみの画像
４０６    画像４０６における水の算出された身体誘起感受性マップ
４０８    画像４０２及び４０６の間の差分
４１０    骨マップ
４１２    水
４１４    皮質骨
４１６    骨髄
５０２    脂肪画像
５０４    水画像
５０６    被検体モデル
６００    磁気共鳴データが脂肪画像及び水画像に再構築される
６０２    被検体モデルが脂肪画像及び水画像をセグメント化することにより計算される
６０４    被検体磁気感受性マップが被検体モデルから計算される
【図１】
0006700316.tif 000009
【図２】
0006700316.tif 000010
【図３】
0006700316.tif 000011
【図４】
0006700316.tif 000012
【図５】
0006700316.tif 000013
【図６】
0006700316.tif 000014