(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴データを収集するための磁気共鳴イメージングシステムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、
- 前記イメージングゾーン内において主磁場を生成するための磁石と、
- 前記イメージングゾーン内において傾斜磁場を生成するための磁場傾斜生成器であって、前記傾斜磁場は所定の方向にアラインされる、磁場傾斜生成器と、
-機械実行可能な命令、事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ、及びパルスシーケンス命令を記憶するためのメモリであって、 前記パルスシーケンス命令により、前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴フィンガプリンティング技術により前記磁気共鳴データを収集し、前記磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、前記磁気共鳴データをスライスとしてエンコードし、 前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、所定の物体のセットのための前記パルスシーケンス命令の実行に応じて計算磁気共鳴信号のリストを含む、メモリと、
- 前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサであって、前記機械実行可能な命令の実行により、前記プロセッサは、
-前記パルスシーケンス命令で前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって前記磁気共鳴データを収集し、
-前記磁気共鳴データをスライスのセットに分割し、
-前記スライスのセットの各々のための前記磁気共鳴データを前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによって前記スライスのセットの各々の範囲内における所定の物体のセットの各々の量を計算し、
-前記所定の方向に沿った位置の関数として前記スライスのセットの各々の範囲内における前記所定の物体のセットの各々の量をプロットすることによって磁気共鳴フィンガプリンティングチャートを計算する、
プロセッサと
を有する、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
パルスシーケンスはパルス繰り返しの列を有し、前記パルス繰り返しの列の各々のパルス繰り返しは、ランダム期間、期間の分布からの事前選択期間、又は疑似ランダム期間を有し、前記各々のパルス繰り返しは、磁気スピンを回転させるためにフリップ角の分布から選択される高周波パルスを有し、前記各々のパルス繰り返しは、前記磁気共鳴信号が前記繰り返しパルスの終了の前に所定の時間において所定の期間の間にサンプリングされるサンプリングイベントを有し、前記磁気共鳴データは、前記サンプリングイベントの間に収集される、
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】
前記パルスシーケンスの各々のパルス繰り返しは、前記イメージングゾーン内の前記主磁場における不均一性に関する前記信号の依存性を低減するため、前記磁気共鳴信号をリフォーカスするように前記高周波パルス及び前記サンプリングイベントの間の第一の時間的中間点で実行される第一の180度RFパルスを有し、前記パルスシーケンスの各々のパルス繰り返しは、前記サンプリングイベント及び次のパルス繰り返しの開始の間の第二の時間的中間点で実行される第二の180度RFパルスを有する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項４】
前記機械実行可能な命令の実行により、前記プロセッサは更に、
-前記スライスのセットの各々のための前記磁気共鳴データを前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによって前記スライスのセットの各々の範囲内における所定の組織タイプの各々の量を計算し、
前記所定の組織タイプの各々の量の計算は、
-前記所定の物体のセットの各々からの前記信号の線形結合として前記磁気共鳴データの各々の磁気共鳴信号を表し、
-前記最小化技術を用いて前記線形結合を解くことにより前記所定の物体のセットの各々の量を決定する
ことによって実行される、
請求項１、２、又は３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項５】
前記命令の実行により、前記プロセッサが表示媒体上で前記磁気共鳴フィンガプリンティングチャートをレンダリングする、
請求項１乃至４の何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６】
前記命令の実行により、前記プロセッサが前記磁気共鳴フィンガプリンティングチャートの前記レンダリング上に被験体の表現を重ね合わせる、
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】
前記命令の実行により、前記プロセッサはさらに、前記所定の方向に沿った前記表現及び位置の間の所定の関係を使うこと、及び前記所定の物体のセットの少なくとも1つの量を前記被験体の前記表現によって示される解剖学的位置にマッチングさせることの何れか一つを用いて、前記磁気共鳴フィンガプリンティングチャートのレンダリングにおいて前記被験体の前記表現をアラインする、
請求項６に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項８】
前記磁気共鳴イメージングシステムは、前記所定の方向に沿った前記イメージングゾーンを通じた前記被験体の段階的な動きのために動作可能な被験体支持部を更に含み、 前記命令の実行により、前記プロセッサはさらに、
-前記磁気共鳴データの収集の間、前記所定の方向に沿った前記イメージングゾーンを通じて前記被験体を動かすように被験体支持部を制御し、 前記磁気共鳴データの前記スライスのセットへの前記分割は、前記磁気共鳴データの前記収集の間、前記被験体支持部の前記位置によって少なくとも部分的に決定される、
請求項１乃至７の何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９】
前記磁気共鳴イメージングシステムは、前記磁気共鳴データを収集するための高周波システムを更に有し、 前記高周波システムは、前記イメージングゾーン内における前記被験体から前記磁気共鳴信号を受信するための高周波アンテナを有し、 前記高周波アンテナは表面コイルである、
請求項８に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１０】
前記命令の実行により、前記プロセッサはさらに、少なくとも1つの較正ファントムの前記磁気共鳴データの測定を繰り返し、 前記少なくとも1つの較正ファントムの各々は較正軸を有し、 前記較正軸が前記所定の方向にアラインされるとき、前記少なくとも1つの較正ファントムは前記所定の物体のセットの少なくとも一つの既知のボリュームを有する、
請求項１乃至９の何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１１】
前記磁場傾斜生成器は、前記傾斜磁場を生成するための単一の傾斜コイルを有する、
請求項１乃至１０の何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】
前記磁場傾斜生成器は、前記傾斜磁場を生成するために、前記主磁石内における巻線のバリエーションを有する、
請求項１乃至１０の何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１３】
イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴データを収集するための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は、
- 前記イメージングゾーン内において主磁場を生成するための磁石と、
- 前記イメージングゾーン内において傾斜磁場を生成するための磁場傾斜生成器であって、前記傾斜磁場は所定の方向にアラインされる、磁場傾斜生成器と、
-機械実行可能な命令、事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ、及びパルスシーケンス命令を記憶するためのメモリであって、 前記パルスシーケンス命令により、前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴フィンガプリンティング技術により前記磁気共鳴データを収集し、前記磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、前記磁気共鳴データをスライスとしてエンコードし、 前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、所定の物体のセットのための前記パルスシーケンス命令の実行に応じて計算磁気共鳴信号のリストを含む、メモリと
を有し、前記方法は、
-前記パルスシーケンス命令で前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって前記磁気共鳴データを収集するステップと、
-前記磁気共鳴データをスライスのセットに分割するステップと、
-前記スライスのセットの各々のための前記磁気共鳴データを前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによって前記スライスのセットの各々の範囲内における所定の物体のセットの各々の量を計算するステップと、
-前記所定の方向に沿った位置の関数として前記スライスのセットの各々の範囲内における前記所定の物体のセットの各々の量をプロットすることによって磁気共鳴フィンガプリンティングチャートを計算するステップと
を有する、方法。
【請求項１４】
イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴データを収集するための磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサによる実行のためのコンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムは、
- 前記イメージングゾーン内において主磁場を生成するための磁石と、
- 前記イメージングゾーン内において傾斜磁場を生成するための磁場傾斜生成器であって、前記傾斜磁場は所定の方向にアラインされる、磁場傾斜生成器と、
-事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ及びパルスシーケンス命令を記憶するためのメモリであって、 前記パルスシーケンス命令により、前記磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴フィンガプリンティング技術により前記磁気共鳴データを収集し、前記磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、前記磁気共鳴データをスライスとしてエンコードし、 前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、所定の物体のセットのための前記パルスシーケンス命令の実行に応じて計算磁気共鳴信号のリストを含む、メモリと
を有し、
-機械実行可能な命令の実行により、前記プロセッサは、
-前記パルスシーケンス命令で前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって前記磁気共鳴データを収集し、
-前記磁気共鳴データをスライスのセットに分割し、
-前記スライスのセットの各々のための前記磁気共鳴データを前記事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによって前記スライスのセットの各々の範囲内における所定の物体のセットの各々の量を計算し、
-前記所定の方向に沿った位置の関数として前記スライスのセットの各々の範囲内における前記所定の物体のセットの各々の量をプロットすることによって磁気共鳴フィンガプリンティングチャートを計算する、
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴イメージング、特に磁気共鳴フィンガプリンティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴（MR）フィンガプリンティングは、時間分布されるいくつかのRFパルスが、それらは異なる物質又は組織からの信号に測定MR信号に対する特有の寄与を持たせるように適用される新たな技術である。１セット又は一定数の物体からの事前計算信号寄与の限られたディクショナリは測定MR信号と比較され、単一のボクセル内において、その構成は決定されることができる。 たとえば、ボクセルは水、脂肪、及び筋組織のみを含むことが知られている場合、これらの3つの物質からの寄与のみが考慮される必要があり、ほんの少しのRFパルスだけが、正確にボクセルの構成を決定するために必要とされる。
【０００３】
磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、ジャーナル記事Ma他のよる、「磁気共鳴フィンガプリンティング」（ネイチャー、第495巻、187〜193頁、doi、10.1038/nature11971）に紹介される。 磁気フィンガプリンティング技術は、米国特許出願US 2013/0271132 A1及び米2013/0265047 A1でも記述される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、方法及びコンピュータプログラム製品を提供する。 実施例は、従属請求項においてもたらされる。
【０００５】
Ma他によるネイチャー記事は磁気共鳴フィンガプリンティングについての基本的な考え及びディクショナリのようなこの技術を記述するのに用いられる用語を紹介する。ここで「事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ」、「磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ」及び「ディクショナリ」と称される。
【０００６】
当業者によって正しく理解されるように、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実施例することができる。従って、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全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、マイクロコード等を含む）、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をとってもよく、その全てが全般的に、本明細書において「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ばれてもよい。さらに、本発明の態様は、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において実施例されるコンピュータプログラムプロダクトの形をとってもよく、その上でコンピュータにより実行可能なコードを実施例させている。
【０００７】
１つ又は複数のコンピュータ可読媒体のいかなる組合せも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。本明細書において使用される場合「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピュータ計算デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納することができるいかなる有形の記憶媒体も包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読非一時的記憶媒体と呼ぶことができる。コンピュータ可読記憶媒体は、有形のコンピュータ可読媒体と呼ぶこともできる。一部の実施形態において、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ計算デバイスのプロセッサによって利用され収集するデータを格納することもできる。コンピュータ可読記憶媒体の例として、フロッピー（レジストレーション商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、固体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク及びプロセッサのレジスタファイルが挙げられるがそれらに限定されない。光ディスクの例として、コンパクトディスク（ＣＤ）、及び、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ−Ｒディスク等のデジタル多関数ディスク（ＤＶＤ）が挙げられる。コンピュータ可読記憶媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータ装置によって利用され収集する種々のタイプの記録媒体も表す。例えば、データは、モデム上、インターネット上、又は、ローカルエリアネットワーク上で検索することができる。コンピュータ可読媒体上で実施例されるコンピュータにより実行可能なコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等又はそのいかなる適した組合せを含むがそれらに限定されないいかなる適切な媒体を使用して伝達されてもよい。
【０００８】
コンピュータ可読信号媒体は、伝播されるデータ信号を含んでもよく、そ内におけるコンピュータにより実行可能なコードが、例えばベースバンドで又は搬送波の一部として実施例されている。そのような伝播される信号は、電磁気、光又はそのいかなる適した組合せも含むがそれらに限定されない種々の形のうちいずれの形をとってもよい。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且つ命令実行システム、装置若しくはデバイスによって又はそれらと関連させて使用するためのプログラムを伝える、伝播する又は運ぶことができるいかなるコンピュータ可読媒体であってもよい。
【０００９】
「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、プロセッサにも直接利用可能ないかなるメモリでもある。「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、いかなる不揮発性のコンピュータ可読記憶媒体でもある。一部の実施形態において、コンピュータ記憶装置は、コンピュータメモリであってもよく、逆もまた同様である。
【００１０】
本明細書において使用される場合「プロセッサ」は、プログラム又は機械により実行可能な命令又はコンピュータにより実行可能なコードを実行することができる電子部品を包含する。「プロセッサ」を含むコンピュータ計算デバイスへの言及は、２つ以上のプロセッサ又は処理コアをおそらく含有しているとしてレンダリングされるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサであってもよい。プロセッサは、単一のコンピュータシステム内のプロセッサの集合も表すことができ、又は、質量のコンピュータシステムの間で分配することができる。コンピュータ計算デバイスという用語は、１つ又は複数のプロセッサをそれぞれ含むコンピュータ計算デバイスの集合又はネットワークをおそらく表すとレンダリングされるべきでもある。コンピュータにより実行可能なコードは、同じコンピュータ計算デバイス内にあり収集するか又は質量のコンピュータ計算デバイスにわたって分配することさえできる質量のプロセッサによって実行されてもよい。
【００１１】
コンピュータにより実行可能なコードは、プロセッサに本発明の一態様を行わせる機械により実行可能な命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に対する作動を実施するコンピュータにより実行可能なコードは、Ｊａｖａ（レジストレーション商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラム言語、及び、「Ｃ」プログラム言語又は類似のプログラム言語等の従来の手続き型プログラム言語を含む１つ又は複数のプログラム言語のいかなる組合せで書かれてもよく、さらに、機械により実行可能な命令にコンパイルされてもよい。一部の例において、コンピュータにより実行可能なコードは、高水準言語の形又は事前コンパイルの形であってもよく、さらに、オンザフライで機械により実行可能な命令を生成するインタープリタと共に使用されてもよい。
【００１２】
コンピュータにより実行可能なコードは、ユーザのコンピュータ上で完全に、ユーザのコンピュータ上で部分的に、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、ユーザのコンピュータ上で部分的に且つ遠隔コンピュータ上で部分的に、又は、遠隔コンピュータ若しくはサーバー上で完全に実行されてもよい。最後の筋書きにおいて、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（Ｌ）又は広域ネットワーク（Ｗ）を含むいかなる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よく、又は、その接続は、（例えば、インターネットサービスプロバイダーを使用したインターネットを介して）外部のコンピュータに対して行われてもよい。
【００１３】
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電流図、説明図及び／又はブロックダイヤグラムを参考にして記載される。電流図、説明図及び／又はブロックダイヤグラムの各ブロック又はブロックの一部は、適用できる場合にコンピュータにより実行可能なコードの形のコンピュータプログラムの命令によって実行することができるということが理解されることになる。互いに矛盾しない場合に、異なる電流図、説明図及び／又はブロックダイヤグラムにおけるブロックの組合せを組み合わせることができるということがさらに理解される。これらのコンピュータプログラムの命令は、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される命令が電流図及び／又はブロックダイヤグラムの１つ又は複数のブロックにおいて特定される関数／行動を実行する手段を作製するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は機械を生成する他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてもよい。
【００１４】
これらのコンピュータプログラムの命令はコンピュータ可読媒体に格納することもでき、コンピュータ可読媒体に格納された命令が電流図及び／又はブロックダイヤグラムの１つ又は複数のブロックにおいて特定される関数／行動を実行する命令を含む製品を生成するように、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特定の様式で関数するよう命令することができる。
【００１５】
コンピュータプログラムの命令は、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して、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で一連の作動ステップが行われるようにし、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が電流図及び／又はブロックダイヤグラムの１つ又は複数のブロックにおいて特定される関数／行動を実行するプロセスを提供するように、コンピュータにより実行されるプロセスを生成することもできる。
【００１６】
本明細書において使用される場合「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相互作用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」と呼ぶこともできる。ユーザインターフェースは、オペレータに情報若しくはデータを提供してもよく、及び／又は、オペレータから情報若しくはデータを受信してもよい。ユーザインターフェースは、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のを可能にしてもよく、さらに、コンピュータからユーザに出力を提供してもよい。言い換えると、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てもよく、さらに、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の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ことの一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカム、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、ワイヤードグローブ、ダンスパッド、遠隔操作装置及び加速度計を介したデータの受信は全て、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コンポーネントの例である。
【００１７】
本明細書において使用される場合「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、外部のコンピュータ計算デバイス及び／若しくは装置と相互作用する並びに／又はそれらを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タ計算デバイス及び／又は装置に送るのを可能にしてもよい。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが外部のコンピュータ計算デバイス及び／又は装置とデータを交換するのも可能にしてよい。ハードウェアインターフェースの例として、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（レジストレーション商標）接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（レジストレーション商標）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それらに限定されない。
【００１８】
本明細書において使用される場合「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適応された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、視覚的、聴覚的及び／又は触覚的データを出力してもよい。ディスプレイの例として、コンピュータモニター、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、真空蛍光表示管（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）、プロジェクター及びヘッドマウントディスプレイが挙げられるがそれらに限定されない。
【００１９】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、磁気共鳴画像法のスキャンの間に磁気共鳴装置のアンテナによる原子スピンによって放たれる無線周波信号の記録される測定値であるとして本明細書において定義される。磁気共鳴データは、医用画像データの一例である。磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）の画像は、磁気共鳴画像法データ内に含有される解剖学的データの再構成された二次元又は三次元の可視化であるとして本明細書において定義される。この可視化は、コンピュータを使用して行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
1つの態様において、本発明は、イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴フィンガプリントチャートを収集するための磁気共鳴イメージングシステムを提供する。 ここで用いられる磁気共鳴フィンガプリントチャートは、一次元エクステンションに沿った、又は、軸に沿った距離の関数として様々な物体の濃度を記述するか、又はプロットするデータ又はデータのレンダリングを含む。磁気共鳴フィンガプリントチャートのためのデータは、磁気共鳴フィンガプリンティングを使って収集される。 磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内における主磁場を生成するための磁石を有する。 主磁場は時に、B0フィールドと称される。 磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内における傾斜磁場を生成するための磁場傾斜生成器を更に含む。 傾斜磁場は、所定の方向にアラインされる。
【００２１】
磁場生成器は、いくつかの異なる形態をとる。 1つの例において、磁場傾斜生成器は、傾斜磁場を生成するための磁場傾斜コイルである。 他の例において、磁場傾斜生成器は、磁石自体の改良である。磁石は改良されることができるため、 主磁場はそれの範囲内において永久傾斜磁場を有する。 傾斜磁場は、所定の方向にアラインされる。 磁気共鳴フィンガプリントチャートは、所定の方向に沿ってその一次元エクステンションを有する。 磁気共鳴イメージングシステムは、機械実行可能な命令、事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ及びパルスシーケンス命令を記憶するためのメモリを更に有する。 パルスシーケンス命令は、磁気共鳴イメージングシステムに磁気共鳴フィンガプリンティング技術により磁気共鳴データを収集させる命令に変換されることができる命令又はタイミング情報である。磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、好ましくはスライスとして磁気共鳴データをエンコードする。 事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、所定の物体のセットのためのフィンガプリンティングシーケンスへの潜在的なMR信号応答として、計算磁気共鳴信号のリストを含む。様々な所定の物体は、それらに特定の磁気共鳴信号を発生させるT1又はT2時間のような異なる特性である。
【００２２】
各々の事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリエントリは、全パルスシーケンスに対する特定の物体の応答を表す。 ディクショナリのエントリは、実際の測定時間に対応する特定の測定時間の計算磁気共鳴信号である。 ディクショナリのMR信号は、パルスシーケンスに対してよく知られるブロッホ方程式を使用して物体の各々の応答をモデル化することによって計算されることができる。これらの予測されたMR信号値はそれから、測定MR信号と比較されることができる。 ディクショナリにおける物体の各々は、潜在的に測定MR信号に対する正の寄与をすることができる。すべての比較又は多くの測定時間は、磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリにおける物体に関して、測定磁気共鳴信号に寄与する領域の、構成の正確なデコンボリューションを可能にする。
【００２３】
磁気共鳴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制御するためのプロセッサを更に含む。 機械実行可能な命令の実行は、プロセッサに、パルスシーケンス命令で磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データを収集させる。 機械実行可能な命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴データをスライスのセットに分けさせる。 スライスは、所定の方向に対して垂直に位置される。 機械実行可能な命令の実行はさらに、プロセッサに、スライスのセットの各々から磁気共鳴データを事前計算磁気共鳴フィンガプリントディクショナリと比較することによってスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量を計算させる。
【００２４】
機械実行可能な命令の実行はさらに、プロセッサに、スライスのセットの各々のための磁気共鳴データを事前計算磁気共鳴フィンガプリントディクショナリと比較することによってスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量を計算させる。命令の実行はさらに、プロセッサに、所定の方向に沿った位置の関数としてスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量をプロットすることによって磁気共鳴フィンガプリントチャートを計算させる。
【００２５】
上記の磁気共鳴イメージングシステムは、少なくとも磁気共鳴フィンガプリンティング技術が所定の方向で一次元に沿って実行される点で異なる。 所定の方向に対して垂直な空間エンコーディングの傾斜場は使われない。 これは、いくつかの利益をもたらす。 一つは、磁気共鳴フィンガプリンティング技術が非常に高速に収集されることができるということである。 他の利点は、磁気共鳴フィンガプリントチャートが磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ内において物体の少量の存在を特定するのに用いられることができるということである。 たとえば、被験体がガンを有し、所定の物体のセットの範囲内の物体がガンを示す場合、被験体は磁気共鳴イメージングシステムで非常に速くスキャンされることができ、ガンの存在を示す物体は検出されることができる。 それから、これは、詳細にこの領域を見るために、一つより多くの次元でより詳細な磁気共鳴フィンガプリンティングをトリガするのに用いられ、又は、従来の磁気共鳴イメージングをトリガするのにさえ用いられる。 この技術は、所定の物体のセットから少量の物体に非常に感度が高い。
【００２６】
スライスのセットは、磁気共鳴データにおける帯域によって決定される。
【００２７】
パルスシーケンス命令は、変化する繰り返し時間、変化するフリップ角、及びパルス繰り返し毎の変化する測定時間において磁気共鳴データの測定を実行する命令を含む。これは、十分なサンプリングを提供するパルス時間の有用な分布を提供し、磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリに対する異なるコンポーネントのマッチングを可能にする。
【００２８】
RFパルス（フリップ角）のシーケンス、繰り返し時間等は、ランダムであるか、又は疑似ランダムになり得る。 RFパルスの疑似ランダムシーケンス、又は可能なRFパルスの分布から選択されるRFパルスにおいて、RFパルスのシーケンスは、異なる種のための潜在的なMR応答の間で最も高い多様性を実現するためにそのエンコーディングパワーを最大にするように選択される。主な点は、パルスシーケンスが単一の値の代わりに繰り返し時間及びフリップ角の範囲を有することにある。 これは、結果としてもたらされる磁気共鳴信号が異なる組織及び類似のフィンガプリントのために異なる態様で選択される。
【００２９】
k-スペースサンプリングは変化され得る。 たとえば一次元の均一k-スペースサンプリング、一次元の不均一k-スペースサンプリング及び一次元のランダムk-スペースサンプリングである。 x及びy傾斜のないz-スライス選択及びサンプリングのような一次元のスライス選択（すなわち、一度に一つの完全なzスライス）を使うとき、k-スペースの一つの点（原点）だけがサンプリングされると言う。 ここでもx及びy傾斜のない、スライス選択のためでなくz方向におけるk-スペースをサンプリングするためにz傾斜を使うことができる。 この場合、k-スペースは一次元であり、サンプリングはk-スペースの点の均一又は不均一分布を使って実行されることができる。
【００３０】
他の実施例において、パルスシーケンスはパルス繰り返しの列を有する。パルス繰り返しの列の各々のパルス繰り返しは、ランダム分布、期間の分布からの事前選択期間又は疑似ランダム期間を有する。事前選択期間は、RFパルスの結果としてもたらされる列がランダム又は疑似ランダムになるように現われるように分布から選択されるが、他の特性を最適化するようにも選択される。 たとえばすでに上で述べたように、RFパルスは、それらが異なる種に対する潜在的なMR応答の間で最も高い多様性を実現するためにシーケンスのエンコーディング力を最大にするように選択される。
【００３１】
各々のパルス繰り返しは、磁気スピンを回転させるためにフリップ角の分布から選択される高周波パルスを有する。 これらは、イメージングゾーン内の被験体の磁気スピンである。 各々のパルス繰り返しは、磁気共鳴信号が繰り返し時間の終了の前に所定の時間において所定の期間の間にサンプリングされるサンプリングイベントを有する。磁気共鳴データは、サンプリングイベントの間に収集される。
【００３２】
たとえば、フリップ角の分布は、ランダム分布、疑似ランダム分布又は十分なサンプリングをもたらすために選択される所定の分布になり得る。 磁気共鳴フィンガプリンティングにおいて、使われる様々な異なるフリップ角が存在する必要はあり、それゆえに、用語フリップ角の分布が使われる。
【００３３】
他の実施例において、パルスシーケンスの各々のパルス繰り返しは、磁気共鳴信号をリフォーカスするために高周波パルス及びサンプリングイベントの間の第一の時間的な中間点で実行される第一の180°高周波パルスを有する。パルスシーケンスの各々のパルス繰り返しは、サンプリングイベント及び次のパルス繰り返しの開始の間の第二の時間的な中間で実行される第二の180°RFパルスを有する。この実施例において、 パルス繰り返し毎に2つの180°高周波パルスがある。 これらの2つの180°RFパルスは、磁気共鳴信号をリフォーカスする。 それらの効果は、それがB0フィールドにおける不均一性への信号の依存性を除去又は低減することにある。磁気共鳴フィンガプリンティングにおいて、データは、B0フィールドがどれくらい均一かに高く依存する。 磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、適切な計算のためにB0フィールドにおける不均一性を考慮する必要がある。 180°RFリフォーカスパルスを用いることによって、B0フィールドの不均一性へのこの依存性は減らされる。 これにより、スライスのセットの各々の範囲内における所定の物体のセットの各々の量をより正確に計算する機能が可能になる。
【００３４】
特に、磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリを構成することは簡略化される。 信号のB0フィールド変動の効果が最小化され、測定信号が離調効果から独立している場合、ディクショナリエントリは単一のスピンをブロッホ方程式でモデル化することによって構成されることができる。2つの180°RFリフォーカスパルスの使用なしの場合、ディクショナリエントリが計算されるとき、B0フィールドの不均一性は考慮される必要がある。それ故に磁気共鳴フィンガプリントチャートを計算するとき、180°RFリフォーカスパルスを使うことはデコンボリューションの精度も改善する。
【００３５】
他の実施例において、スライスのセットの各々のための磁気共鳴データを事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによる、スライスのセットの各々の範囲内における所定の組織タイプの各々の量の計算は、所定の物体の各々からの信号の線形結合として磁気共鳴データの各々の磁気共鳴信号を表すことによって実行される。これは、計算される非負係数がないようになされる。これは、最小化技術を用いて線形結合を解決することにより所定の物体の各々の量を決定することによってさらに実現される。たとえば、変形最小二乗法が使われることができる。最小二乗法は、特定の物体の負の値が拒絶されるように、修正されることができる。
【００３６】
さらに他の実施例において、命令の実行により、プロセッサが表示媒体上で磁気共鳴フィンガプリントチャートをレンダリングする。 ここで用いられる表示媒体は、表示の電子又は永久の方法を含む。 たとえば、表示媒体は、スクリーン又はタッチスクリーンディスプレイ上の表示である。 表示媒体は、プリント又はレンダリングされた画像も含む。 たとえば、磁気共鳴フィンガプリントは、放射線科医によって使われる標準的なスライドの上へ生成されることができる。
【００３７】
さらに他の実施例において、命令の実行により、プロセッサが磁気共鳴フィンガプリントチャートのレンダリング上に被験体の表現を重ね合わせる。 たとえば、磁気共鳴フィンガプリントチャートが単に物体の濃度及び位置の関数を示すチャートである場合、医師又は他のヘルスケアプロバイダーがそれを解釈することは難しい。 チャート上に被験体の画像又は表現を配置することによって、ユーザーによるより容易なレンダリングが可能になる。 たとえば、線画、写真又は磁気共鳴画像の形態の人のレンダリングは有用になる。
【００３８】
他の実施例において、命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴フィンガプリントチャートのレンダリングにおいて被験体の表現をアラインさせる。 これは、被験体の表現がそれからフィンガプリントチャートにアラインされるため、有用である。
【００３９】
他の実施例において、被験体の表現は、所定の方向に沿った表現及び位置の間の所定の関係を使って磁気共鳴フィンガプリントチャートにアラインされる。 たとえば、被験体は、被験体の解剖学的構造を被験体支持部との所定の関係にもたらす構造を有する被験体支持部にマウントされ得る。被験体支持部の位置はそれから、磁気共鳴イメージングシステムにおける位置にレジストレーションされることができる。
【００４０】
他の実施例において、磁気共鳴フィンガプリントチャートとの表現のアライメントは、所定の物体の少なくとも1つの量を、被験体の表現によって示される解剖学的位置にマッチングさせることによって実行される。たとえば、被験体の体又は構造の特定の部分は、多くの特定の物体又は不足する特定の物体を有する。 これは、フィンガプリントをアラインするために使われることができる。
【００４１】
他の実施例において、磁気共鳴イメージングシステムは、所定の方向に沿ったイメージングゾーンを通じた被験体の段階的な動きのために動作可能な被験体支持部を更に含む。 命令の実行はさらに、プロセッサに、磁気共鳴データの収集の間、所定の方向に沿ったイメージングゾーンを通じて被験体を動かすように被験体支持部を制御させる。 磁気共鳴データのスライスへの分割は、磁気共鳴データの収集の間、被験体支持部の位置によって、少なくとも部分的に決定される。 この実施例において、被験体は、所定の方向に沿った被験体のより大きな領域が実行されるように、磁気共鳴イメージングシステムを通じて段階的に動かされる。たとえば、被験体は、磁気共鳴イメージングシステムを通じて全身又は構造を動かすことによってイメージングされる完全な構造又は体を有することができる。
【００４２】
他の実施例において、磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴データを収集するための高周波システムを更に有する。 高周波システムは、イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴信号を受信するための高周波アンテナを有する。 高周波アンテナは、表面コイルである。 ここで用いられる表面コイルは、被験体に配置されるコイルである。 表面コイルは、ローカル高周波信号を受信又は送信するための多くの別個の要素を有する。 多くの別個の要素又は複数の別個の要素は各々、それ自身の高周波チャネルに接続される。 この場合、表面コイルが、平行イメージングのために使われる。
【００４３】
他の実施例において、命令の実行はさらに、プロセッサに、少なくとも1つの較正ファントムの磁気共鳴データの測定を繰り返させる。 少なくとも1つの較正ファントムの各々は、較正軸を有する。 較正軸が所定の方向にアラインされるとき、少なくとも1つの較正ファントムは所定の物体の各々のための既知のボリュームを有する。このように較正ファントムの使用は、それが、決定される相対量に対して決定されるべきスライスの範囲内の特定の物体の絶対量を可能にするため、有益である。
【００４４】
他の実施例において、磁場傾斜生成器は、傾斜磁場を生成するための単一の傾斜コイルを有する。
【００４５】
他の実施例において、磁場傾斜生成器は、傾斜磁場を生成するために、主磁石内における巻線のバリエーションを有する。 この例において、磁石は永久傾斜磁場を有する。これは、一次元磁気共鳴フィンガプリンティング技術を実行するための、単純で安価なシステムが従来の磁気共鳴イメージングシステムに比べて非常に安価であるため、有益である。傾斜コイル又は傾斜コイル増幅器の必要はない。
【００４６】
他の態様において、本発明は、イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴フィンガプリントチャートを収集するための磁気共鳴イメージングシステムを操作する方法を提供する。 磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内における主磁場を生成するための磁石を有する。 磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内における傾斜磁場を生成するための磁場傾斜生成器を更に有する。 傾斜磁場は、所定の方向にアラインされる。 磁気共鳴イメージングシステムは、機械実行可能な命令、事前計算磁気共鳴フィンガプリントディクショナリ及びパルスシーケンス命令を記憶するメモリを更に有する。 パルスシーケンス命令は、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴フィンガプリンティング技術により磁気共鳴データを収集させる。 磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、磁気共鳴データをスライスとしてエンコードする。
【００４７】
事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、所定の物体のセットのためのパルスシーケンス命令の実行に応答して、計算磁気共鳴信号のリストを含む。 本方法は、パルスシーケンス命令で磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データを収集するステップを有する。 本方法は、磁気共鳴データをスライスのセットに分割するステップを更に有する。 本方法は、スライスのセットの各々のための磁気共鳴データを事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによってスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体のセットの各々の量を計算するステップを更に有する。 本方法は、所定の方向に沿った位置の関数としてスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量をプロットすることによって磁気共鳴フィンガプリンティングチャートを計算するステップを更に有する。
【００４８】
他の態様において、本発明は、イメージングゾーン内における被験体から磁気共鳴フィンガプリントチャートを収集するための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コンピュータプログラムプロダクトを提供する。 磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内における主磁場を生成するための磁石を有する。 磁気共鳴イメージングシステムは、イメージングゾーン内における傾斜磁場を生成するための磁場傾斜生成器を更に有する。 傾斜磁場は、所定の方向にアラインされる。
【００４９】
磁気共鳴イメージングシステムは、機械実行可能な命令、事前計算磁気共鳴フィンガプリントディクショナリ及びパルスシーケンス命令を記憶するメモリを更に有する。 パルスシーケンス命令は、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴フィンガプリンティング技術により磁気共鳴データを収集させる。 磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、磁気共鳴データをスライスとしてエンコードする。
【００５０】
事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリは、所定の物体のセットのためのパルスシーケンス命令の実行に応答して、計算磁気共鳴信号のリストを含む。 
【００５１】
機械実行可能な命令の実行により、プロセッサは、パルスシーケンス命令で磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データを収集する。機械実行可能な命令の実行により、プロセッサは、磁気共鳴データをスライスのセットに分割する。機械実行可能な命令の実行により、プロセッサは、スライスのセットの各々のための磁気共鳴データを事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリと比較することによってスライスのセットの各々における所定の物体の各々の量を計算する。機械実行可能な命令の実行により、プロセッサは、所定の方向に沿った位置の関数としてスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量を適用することによって磁気共鳴フィンガプリンティングチャートを計算する。
【００５２】
本発明の上述の実施形態のうち１つ又は複数の実施形態が、組み合わされた実施形態が相互に矛盾しない限り、組み合わされてもよいということが理解されたい。
【００５３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態が例示によってのみ記載される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】磁気共鳴イメージングシステムの例を図示する。
【図２】磁気共鳴フィンガプリントチャートのレンダリングを図示する。
【図３】請求項1の磁気共鳴イメージングシステムを操作する方法を図示する。
【図４】パルスシーケンスの例を図示する。
【図５】磁気共鳴フィンガプリントチャートのレンダリングの更なる例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
これらの図面における同じ番号の構成要素は、同等の構成要素であるか、又は同じ機能を実行するかの何れかである。機能が同等である場合、前述の構成要素は必ずしも後の図面において議論されるわけではない。
【００５６】
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の例を示す。 磁石104は、それを通るボア106を備える超伝導円筒形磁石104である。 異なるタイプの磁石の使用も可能である。例えば分割円筒形磁石及びいわゆるオープン磁石の両方を使うことも可能である。分割円筒形磁石は、クライオスタットが、例えば荷電粒子線治療とともに使われる磁石のアイソ平面へのアクセスを可能にするように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類似する。オープン磁石は、被験体を受けるのに十分大きいスペースを間に備える積み重ねの2つの磁石セクションを有し、2つのセクション領域はヘルムホルツコイルと類似の構成である。 被験体があまり限られないため、オープン磁石は普及している。 円筒形磁石のクライオスタットの内側において、超伝導コイルの集積がある。 円筒形磁石104のボア106内において、磁場が磁気共鳴イメージングを実行するのに十分強くて均一であるイメージングゾーン108がある。
【００５７】
磁石のボア106内において、磁石104のイメージングゾーン108内における磁気スピンを空間エンコードするために磁気共鳴データの収集のために使われる磁場傾斜コイル110のセットもある。磁場傾斜コイル110は、磁場傾斜コイル電源112に接続される。 磁場傾斜コイル110は、典型例であることが意図される。 通常、磁場傾斜コイル110は、3つの直角空間方向に空間エンコードするためのコイルの3つの別個のセットを含む。 磁場傾斜電源は、磁場傾斜コイルに電流を供給する。 磁場傾斜コイル110に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜をつけられるか、パルス化される。
【００５８】
高周波コイル114は、イメージングゾーン108内における磁気スピンの方向を操作するため、及びイメージングゾーン108内におけるスピンから無線通信を受信するためにイメージングゾーン108に隣接する。高周波アンテナは、複数のコイル要素を含む。 高周波アンテナは、チャネル又はアンテナとも称される。 高周波コイル114は、高周波トランシーバー116に接続される。 高周波コイル114及び高周波トランシーバー116は、別個の送受信コイル及び別個の送信器及び受信器に置換される。 高周波コイル114及び高周波トランシーバー116は典型的であることが理解される。 高周波コイル114は専用送信アンテナ及び専用受信アンテナを表すことも意図される。 同様に、トランシーバー116は別個の送信器及び受信器を表す。 高周波コイル114は複数の受信/送信要素を有し、高周波トランシーバー116は複数の受信/送信チャネルを有する。
【００５９】
被験体支持部120は、イメージングゾーン108を通じて被験体支持部及び被験体118を動かすことができるオプションのアクチュエータ122に付けられる。 このように、被験体118のより大きな部分又は被験体118の全体は、イメージングされることができる。 124とラベルがついている矢印は、磁石104のいわゆるｚ軸に沿っている。 傾斜場システム110、112は、方向124に沿った方向で傾斜場を生成するのに用いられる。 イメージングゾーン108は、方向124に対して垂直であるいくつかのスライス125に分けられることができる。 一次元磁気共鳴フィンガプリンティング技術は、スライス125の各々の範囲内における物体の組成を決定するように方向124に沿って適用されることができる。トランシーバー116、磁場傾斜コイル電源112及びアクチュエータ122はすべて、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に接続されると理解される。
【００６０】
コンピュータ記憶装置134は、パルスシーケンス命令140を含むことが示される。 コンピュータ記憶装置134は、磁気共鳴イメージングシステム100を制御するためにパルスシーケンス命令140を使って収集される磁気共鳴データ142を含むことがさらに示される。 コンピュータ記憶装置134は、磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ144を含むことがさらに示される。 コンピュータ記憶装置134は、磁気共鳴フィンガプリンティングチャート146を含むことがさらに示される。 磁気共鳴フィンガプリンティングチャート146は、磁気共鳴データ142及び磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ144を使用して再構成されている。 コンピュータ記憶装置134は、磁気共鳴フィンガプリントチャート148のレンダリングをさらに有する。
【００６１】
コンピュータメモリ136は、プロセッサ130が磁気共鳴イメージングシステム100の動作及び機能を制御することを可能にするオペレーティングシステム又は他の命令のようなコードを有する制御モジュール150を含む。 コンピュータメモリ136は、磁気共鳴フィンガプリントチャート146を計算するために磁気共鳴データ142及び磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ144を使用するフィンガプリントチャート生成モジュール152を含むことがさらに示される。コンピュータ記憶装置136は、磁気共鳴フィンガプリントチャート148のレンダリングに磁気共鳴フィンガプリンティングチャート146をプロットして、レンダリングするために使われるレンダリングモジュール154をさらに有する。 たとえば、磁気共鳴フィンガプリンティングチャート148のレンダリングは、ディスプレイ上におけるユーザインタフェース132上においてレンダリングされることができる。
【００６２】
図2は、磁気共鳴フィンガプリンティングチャートの典型的なレンダリング148を示す。 この例において、二つの軸200、202を備えるチャートがある。 軸200は、方向124に沿った距離である。 ｙ軸202は、特定の物体の濃度を示す。 204とラベルがついている線は、磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ144を使用して決定される異なる物体の濃度である。 プロフィール206は、被験体の解剖学的構造に対する濃度が容易に推測されることができるように、カーブ204によって配置される被験体の表現である。さらなる点線208は、特定の濃度を被験体206の表現内において解剖学的位置に関連づけるのを補助するためにある。
【００６３】
図3はフローチャートを示し、図1の磁気共鳴イメージングシステム100を操作する方法を例示する。 最初にステップ100において、磁気共鳴データ142は、パルスシーケンス命令140で磁気共鳴イメージングシステム100を制御することによって収集される。次にステップ302において、磁気共鳴データ142は、スライス125のセットに分けられる。次にステップ304において、所定の物体204のセットの各々量は、事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ144とスライスのセットの各々のための磁気共鳴データを比較することによって、スライスのセットの各々の範囲内において計算される。次にステップ306において、磁気共鳴フィンガプリンティングチャート146は、所定の方向124に沿った位置の機能としてスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体204の各々の量をプロット148することによって計算される。
【００６４】
磁気共鳴（MR）フィンガプリンティングは、いくつかの事前計算ディクショナリエントリに対するMR測定の比較による組織タイプの決定のための新しくて非常に有望な技術である。
【００６５】
この発明は、非常に効率的なながん検診又は定量的大体積測定ための新たな機会を開拓するために、専用シーケンス、及び再構成アルゴリズム並びに低減される複雑さのスキャナのMRと組み合わせたMRフィンガプリンティングついての考えに基づいている。
【００６６】
磁気共鳴フィンガプリンティングは、正確な組織特徴評価のための高い可能性を有する。 しかしながら、現在の技術はMR画像のボクセルワイズの解析に基づいており、それ故に、時間がかかり、高価である。
【００６７】
本発明は、特定の組織タイプの存在を効率的に検出して、定量化する一方、
1.ハードウェアコスト及びエネルギー消費を低減し、
2.患者スループットを上げる
方法を提案する。
【００６８】
これは、早期のガン発見のための、又は体脂肪定量化のための新たなアプリケーションを可能にする。
【００６９】
例は、以下の特徴の一つ又はそれより多くを有する。
1. 低パフォーマンスx-及びy-コイルが可能であり、 これらのコイルは完全に省略さえされる（z-傾斜コイルは非常に効率的に設計されることができる）という、低減されるハードウェア条件を備えるMRIシステム、
2.B0独立磁気共鳴フィンガプリンティングのための専用画像収集シーケンス、
3. 異なる組織タイプの相対及び絶対ボリュームを決定する専用再構成アルゴリズム、
4.調査結果を視覚化する表示装置
である。
【００７０】
ボクセルに基づいて医学画像を生成して、解析する代わりに、ここで記述される本方法は、z-スライス全体の組織構成解析をもたらす。 単一の専用フィンガプリント決定（数秒の期間）は、平面内（x、y）傾斜を使用することなく実行される。 スライス全体の組織構成及び組織構成の相対量は、結果としてもたらされる信号から自動的に決定される。
【００７１】
使われるMRシーケンスは好ましくは、2つの条件を満たす。 第一に、関心組織をエンコードして、ディクショナリ（MRフィンガプリンティング）に対して測定信号をマッチングさせることによって定量的組織特徴評価を可能にするため、組織特定パラメータ（例えばT1及びT2値他も考えられる）に感度が高いことである。 第二に、信号は、組織構成をマッチングすることがスライス全体に渡って可能なように非組織特定パラメータ変動（例えばB0変動）から独立していることである。
【００７２】
図4は、T1及びT2に感度が高いが、B0変動から独立する、このようなシーケンスの1つの例を例示する。シーケンスは、フリップ角αi及び遅延時間tiのランダム又は他の自由選択リストに基づいている。 フリップ角α1による第一のRFパルスの後、エコーは2t1の遅れの後生成され、信号は記録される（ADC1）。 長さ2t1bを備える他のエコーステップは、フィンガプリントシーケンスの次の部分がフリップ角α2及び遅れt2で始まる前にディフェージングがここでも除かれることを確実にする。
【００７３】
測定点ADCiの後のさらなるエコーは、t1b=t2b=…で可能な限り短く維持されることができる。スライス選択傾斜は、z傾斜コイルを使って各々のRFパルスのためにスイッチオンされる。
【００７４】
図4は、パルスシーケンス400の一部を示す。 パルスシーケンスが、パルスシーケンス命令140を生成又は計算するために使われる。 このタイミング図において、第一のパルス繰り返し402は示され、第二のパルス繰り返し404は示される。 各々のパルス繰り返しは、高周波パルス406で始まる。 パルス繰り返しの持続期間は、パルス繰り返しの間で変化する。 高周波信号が測られる期間410がある。特定の高周波パルス406の振幅及び／又は形状のように高周波パルス406及び測定期間410の間の時間も変化する。このパルスシーケンス400は、繰り返し402、404毎に二つの180°リフォーカスパルス408、409も示す。第一のリフォーカスパルス408は、高周波パルス406及び測定期間410の間の一時的な中間点に位置される。第二の高周波パルス409は、測定期間410の中間点及び次のパルス406の開始点の間に位置する。第一のリフォーカスパルス408は、測定410がなされるとき、高周波信号はリフォーカスされるようにする。第二のリフォーカスパルス409は、 次のパルス404が始まるとき、信号はリフォーカスされるようにする。
【００７５】
2つのリフォーカスパルス408及び409を使う効果は、磁場の何れかの不均一性の効果が減らされるか、又は最小にされることにある。 これは磁気共鳴フィンガプリンティングチャートの端部における信号対雑音比を減らし、事前計算磁気共鳴フィンガプリントディクショナリをつくることをより容易にもする。 この補償がない場合、事前計算磁気共鳴フィンガプリントディクショナリをつくるために使用される計算において不均一性の効果を含むことが必要とされる。
【００７６】
測定MR信号（すべてのADCi値のリスト）は、ボリュームで予測されるT1及びT2のすべての組合せのために事前計算ディクショナリと比較される。ディクショナリは、T1及びT2の異なる組合せのための上述のフィンガプリンティングシーケンスのためのブロッホ方程式を解くことによってつくられる。
【００７７】
スライス全体の組織構成を決定するために、信号はNディクショナリエントリの（複素）線形結合として表され、
0006285613.tif 000002
となる。ここでsが信号ベクトルであり、dkはディクショナリエントリである。 係数ak≧0は、再構成アルゴリズムによって決定される。 これは、最小二乗法問題、
ak≧0に対して
0006285613.tif 000003
を最小にする
ことを解くことによって実現される。ここでDは、列としてディクショナリエントリdkを備えるディクショナリマトリックスであり、aは個別の潜在的組織コンポーネント/組織タイプの、検出信号への寄与を記述する係数のベクトルである。
【００７８】
各々のディクショナリエントリは、特定の組織タイプに割り当てられる。 このように、係数akは、各々のコンポーネントのために含まれる「スピンの数」に関して、異なる組織コンポーネントの相対量の推定値をもたらす。
【００７９】
更なるステップにおいて、異なる組織タイプのスピン密度が知られている場合、これらの相対的な「スピン数」は組織コンポーネントの相対ボリューム又は相対質量の変換される推定になり得る。
【００８０】
本システムは、空間分解画像を生成しない。 空間分解能だけは、図4に示されるRFパルスをスライス選択方法で適用することによって、z-方向（又は他の単一の方向）において実現される。しかしながら、各々のスライスのために、組織タイプの構成は決定されて、数、棒グラフ等として視覚化されることができる。マルチスライススキャンの場合、異なるコンポーネントの量はz位置の関数として示されることができる。
【００８１】
本システムは、組織の特定のタイプが見つけられる（例えば、疑わしい質量、潜在的な腫瘍）場合、それがオペレーターに警告するような方法でプログラムされる。それは、特定の組織、例えば特定の種の転移又は脂肪片の総ボリューム/相対量をそれが表示する方法でプログラムされることもできる。
【００８２】
ある例において、MRIシステムは、x又はy傾斜コイルを含まない。 z傾斜コイルだけが提供される。
【００８３】
ある例において、MRIシステムは、傾斜コイルをまったく含まない。 静的z傾斜は、非対称巻線を備える専用MR磁石によって提供される。
【００８４】
1つの例において、好ましくはその場の、わずかにより高い空間分解能、体表面の近くに配置される空間的高感度ローカル受信コイルを用いて実現されることができる。
【００８５】
ある例において、患者テーブルが自動的に段階的に動かされる間、いくつかの測定は実行される。 このように、体の大部分又は全身がスキャンされることができる。
【００８６】
他の例において、空間分解能及びSNRを改善し、過度に多くの受信器のコストを下げるため、移動テーブル技術を使って、患者は高感度受信アレイを通じて動かされる（「カーウォッシュアプローチ」）。
【００８７】
ある例において、物体のボリューム/質量を測定によって決定される相対ボリューム/質量の値にリンクする比例関係のファクタを決定するために既知の物体の既知のボリュームを使用するゲージ測定が一度実行される。このように、すべての後続する測定相対ボリューム/質量は、絶対組織ボリューム/質量に変換されることができる。
【００８８】
図5は、磁気共鳴フィンガプリンティングチャートのさらに典型的なレンダリング500を示す。 この例において、二つの軸200、202を備えるチャートがある。 軸200は、方向124に沿った距離である。 軸202は、特定の物体の濃度を示す。 この例において、濃度は、軸200に沿った距離の関数として選択組織タイプのパーセント量をプロットするカーブ204として表される。プロフィール206は、被験体の解剖学的構造に対する濃度が容易に推測されることができるように、カーブ204によって配置される被験体の表現である。磁気フィンガプリントチャートがユーザインタフェース又はグラフィカルユーザインタフェース上にレンダリングされる場合、ユーザーがレンダリングを修正するか、又は変更することができるさらなる制御オブジェクト500もある。たとえば制御オブジェクト500は、どの物体又は組織が表示されるかを選ぶために用いられることができる。制御オブジェクトは、複数の組織タイプが同時に表示されることを可能にすることもできる。 制御オブジェクトは、スケール、ズーム領域及び／又はスケールタイプを修正するために用いられることもできる。 たとえば、スケールは、複数の組織タイプの相対量、組織若しくは物体量のパーセンテージ、濃度の間で、又は方向124に沿って分布される絶対質量に関して、変更されることができる。
【００８９】
本発明は、図面及び上述の記載において詳細に図示されると共に記載されているが、このような図面及び記載は例示的であり、限定的なものでないことは考慮されるべきであり、本発明は開示の実施例に限定されるものではない。
【００９０】
開示の実施例に対する他の変動は、図面、開示、及び従属請求項の検討から特許請求の範囲に記載の発明を実施する当業者によって理解され収集すると共にもたらされ収集する。クレームにおいて、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは""は複数を除外しない。単一のプロセッサ若しくは他のユニットがクレームに列挙される複数のエントリの機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されているという単なる事実はこれら手段の組み合わせが有利に使用され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若しくはその一部として供給される光学記憶媒体若しくは固体媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は分配され収集するが、インターネット又は有線若しくは無線通信システムなどを介して他の形式で分配されてもよい。請求項の参照番号は、これらの請求項の保護範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００９１】
100  医療機器
102  磁気共鳴イメージングシステム
104  磁石
106  ボア
108  イメージングゾーン
110  磁場傾斜コイル
112  磁場傾斜コイル電源
114  高周波コイル
116  トランシーバ
118  被験体
120  被験体支持部
122  アクチュエータ
124  所定の方向
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
136  コンピュータメモリ
140  パルスシーケンス命令
142  磁気共鳴データ
144  磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリ
146  磁気共鳴フィンガプリントチャート
148  磁気共鳴フィンガプリントチャートのレンダリング
150  制御モジュール
152  フィンガプリント生成モジュール
154  レンダリングモジュール
200  方向124に沿った距離
202  物体の濃度を示す軸
204  物体の濃度のプロット
206  被験体の表現
208  解剖学的構造に対する濃度参照を支援する破線
300  パルスシーケンス命令で磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データを収集
302  磁気共鳴データをスライスのセットに分割
304  事前計算磁気共鳴フィンガプリンティングディクショナリでスライスのセットの各々のための磁気共鳴データを比較することによってスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量を計算
306  所定の方向に沿った位置の関数としてスライスのセットの各々の範囲内における所定の物体の各々の量をプロットすることによって磁気共鳴フィンガプリントチャートを計算
400  パルスシーケンス
402  第一のパルス繰り返し
404  第二のパルス繰り返し
406  RFパルス
408  第一の180度リフォーカスパルス
409  第二の180度リフォーカスパルス
410  測定又は高周波信号
【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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