(57)【要約】オブジェクトデータセットから指向構造を導き出す方法を提供する。オブジェクトデータセットは多次元幾何学的空間における位置に局所的方向を割り当てる。例えば、少なくとも１つの‘対象領域’の拡散テンソル磁気共鳴画像に置ける局所的流れ方向に関する局所的方向が、例えば、ｆＭＲＩ画像、機能パラダイムとｆＭＲＩ画像集合の時間的相関性又は解剖学的画像のような空間的機能情報に基づいて選択される。それらの‘対象領域’は、神経繊維系を表す指向構造を導き出すために繊維トラッキング法を開始するために用いられる。
2006524088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクトデータセットから指向構造を導き出す方法であって：
多次元幾何学的空間における位置に局所的方向を割り当てるオブジェクトデータセット；
を有する指向構造を導き出す方法であり、
前記空間的機能情報に基づいて多次元幾何学的空間における少なくとも１つの対象領域を選択する段階；
前記の選択された対象領域において候補位置を選択する段階；及び
前記候補位置において支配的な局所的方向と、前記空間的機能情報におけるそれらの候補位置の相対的位置と、に基づいて前記指向構造を確定する段階；
を有することを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項２】
請求項１に記載の指向構造を導き出す方法であって：
機能性磁気共鳴画像を生成し；
前記の少なくとも１つの対象領域は前記機能性磁気共鳴画像に基づいて決定される；
ことを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項３】
請求項２に記載の指向構造を導き出す方法であって：
前記機能性磁気共鳴画像の所定のパラダイムとの相関性が得られ；
前記の少なくとも１つの対象領域が前記相関性に基づいて決定される；
ことを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項４】
請求項３に記載の指向構造を導き出す方法であって：
前記機能性磁気共鳴画像の所定のパラダイムとの前記相関性が所定の閾値と比較され；
前記機能性磁気共鳴画像の少なくとも１つの領域は、前記相関性が前記所定の閾値を上回る場合に選択され；
前記の少なくとも１つの対象領域は、前記機能性磁気共鳴画像における前記の選択された領域に基づいて決定される；
ことを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項５】
請求項１に記載の指向構造を導き出す方法であって：
２つ又はそれ以上の対象領域が選択され、前記候補位置は前記対象領域において選択され；
前記指向構造は、前記の選択された対象領域を通っている限り、確立される；
ことを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項６】
請求項１に記載の指向構造を導き出す方法であって、更なる候補位置は確立された現指向構造に基づいて選択される、ことを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項７】
請求項１及び特に請求項３に記載の指向構造を導き出す方法であって、更なる候補位置は前記の少なくとも１つの対象領域に隣接して選択される、ことを特徴とする指向構造を導き出す方法。
【請求項８】
多次元幾何学的空間における位置に局所的方向を割り当てるオブジェクトデータセットを受信し；
前記空間的機能情報に基づいて多次元幾何学的空間における少なくとも１つの対象領域を選択し；
前記の選択された対象領域において候補位置を選択し；及び
前記候補位置において支配的な局所的方向と、前記空間的機能情報におけるそれらの候補位置の相対的位置と、に基づいて前記指向構造を確定する；
ことを特徴とするワークステーション。
【請求項９】
空間的機能情報に基づいて多次元幾何学的空間において少なくとも１つの対象領域を選択するための命令を有するコンピュータプログラムであって：
前記の選択された対象領域において候補位置を選択し；及び
前記候補位置において支配的な局所的方向と、前記空間的機能情報におけるそれらの候補位置の相対的位置と、に基づいて前記指向構造を確定する；
ことを特徴と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、オブジェクトデータベースから指向構造を導き出す方法に関する。
【０００２】
そのような方法については、国際公開第０１／９１６３９号パンフレットに記載されている。
【背景技術】
【０００３】
その既知の方法は、種々の拡散感応性勾配結合及び強度を有する拡散強調磁気共鳴画像からの脳繊維の画像の再構成に関する。この脳繊維構造の再構成は指向構造を形成する。拡散強調磁気共鳴画像の画像情報は画素の形で利用可能になる。個々の画素の強度は、３ｘ３の拡散テンソルにおける６つの独立変数を演算するために適合される。拡散テンソルは、次いで、３つの固有値及び対応する３つの固有ベクトルを得るために対角化される。それらの固有ベクトルは、対象の画素における脳繊維構造の局所的方向を表す。従って、拡散強調磁気共鳴画像は、脳における位置に対して脳繊維の局所的方向を割り当てる。
【０００４】
既知の方法は、脳繊維構造を確立するために繊維トラッキング法を用いる。既知の方法において採用された繊維トラッキング法は３つの部分であって、脳繊維トラッキングの初期段階、画素接続段階及び繊維の終端の判断段階を有する。繊維の先端部のトラッキングがユーザにより任意に選択された三次元空間において開始され、繊維の方向（最大固定値に関連する固定ベクトル）に従って両方の方向に伝えられる。トラッキングが画素から次の画素へ進む度に、繊維が隣接画素の繊維方位の無秩序性に基づいて続いているか又は終端するかの判断がなされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、既知の方法に比べて、計算労力が低減される指向構造を導き出す方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、本発明に従った指向構造を導き出す方法であって：
−  空間的機能情報に基づいて多次元幾何学的空間において少なくとも１つの対象領域を選択する段階；
−  選択された対象領域において候補位置を選択する段階；
−  候補位置における支配的局所方向と、多次元幾何学的空間におけるそれらの候補位置の相対的位置に基づいて、指向構造を確定する段階；
を有する方法により達成される。
【０００７】
オブジェクトデータセットは、検査されるオブジェクトに関する方向情報を表す。特に、オブジェクトは検査される患者であり、検査は患者の脳及び神経系に関連している。例えば、方向情報は、脳及び神経系における異方性水拡散の局所的方向に関する。オブジェクトデータセットから、指向構造は支配的局所的方向に基づいて確立される。脳及び神経系に適用されるとき、指向構造は、軸索トラックが組織化され、白質領域の空間的構造の研究を可能にする。指向構造の確立は、所謂、繊維トラッキングアルゴリズムにより達成されることができる。それらの繊維トラッキングアルゴリズムについては、参考文献‘Ｆｉｂｅｒ  ｔｒａｃｋｉｎｇ：ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ−ａ  ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｒｅｖｉｅｗ’，Ｓ．Ｍｏｒｉ  ａｎｄ  Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．Ｍ．ｖａｎ  Ｚｉｊｌ，ＮＭＲ  Ｂｉｏｍｅｄ，１５（２００２）ｐｐ．４６８−４８０に記載されている。繊維トラッキング法は、幾つかの候補位置又はシード点からの局所的支配方向に従う指向構造の再構築を有する。候補位置として幾何学的空間において全ての位置を含む膨大な時間を要する探索を回避するために、候補位置の選択は１つ又は幾つかの‘対象領域’に制限される。本発明は、少数の候補位置を用いて、対象の指向構造の全く完全な再構成を行うという点で、候補位置選択の効率化における更なる改善を実現する。このように、‘対象領域’は、同じオブジェムト及びオブジェクトデータベース自体に関する空間機能情報に基づいて選択される。
【０００８】
本発明の上記の及び他の特徴については、従属請求項に記載されている実施形態を参照して詳述する。
【０００９】
好適には、前記空間機能情報は、脳及び神経系の機能を表す機能性磁気共鳴画像により表される。例えば、‘対象領域’は、対象の脳の活動が機能画像において現れる領域として選択される。
【００１０】
候補位置の選択の効率の更なる改善は、パラダイムの実行中に取得される機能性磁気共鳴画像とパラダイムの相関性とに基づいて‘対象領域’が選択されることにおいて達成される。そのようなパラダイムは、フィンガータッピング又はパターンの視聴のような、検査される患者に設定されるタスクに関する。
【００１１】
更なる好適な実施においては、機能性磁気共鳴画像のパラダイムの相関性は幾何学的空間における幾つかの位置に対する所定の閾値と比較される。‘対象領域’は、それ故、その相関性が所定の閾値を上回る幾何学的空間における領域に基づいて選択される。このようにして、‘対象領域’は自動的に選択されることができる。このようにして選択されるそれらの‘対象領域’は、少数の候補位置に基づいて指向構造が適切に再構成される点で、非常に高効率である。
【００１２】
本発明は、請求項８に記載するワークステーションに更に関する。本発明のワークステーションは、例えば、ＤＴＩ画像の形のオブジェクトデータセットを受信するように備えられ、本発明の方法を実行するように更に備えられる。本発明は又、請求項９に記載しているコンピュータプログラムに関する。本発明のコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭのようなデータ担体において備えられることができ、又、Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂのようなデータネットワークからダウンロードされることが可能である。コンピュータプログラムがワークステーションの機能しているメモリにダウンロードされるとき、そのコンピュータプログラムにおける命令は、そのワークステーションが本発明の方法を実行するようにする。
【００１３】
本発明の上記の及び他の特徴については、添付図面を参照しながら、以下の実施形態において詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すような方法の図においては、オブジェクトデータセットは拡散テンソル磁気共鳴画像データベース（ＤＴＩデータセット）により形成される。ＤＩＴ画像は磁気共鳴イメージングシステム６により生成される。ＤＴＩデータセット１は、白色脳組織における異方性流れの主な流れの方向を局所的に表している。ＤＴＩデータセット１は、三次元ボリューム空間におけるある位置への局所的な主な流れの方向をボクセルに割り当てる三次元画像であることが可能である。ＤＴＩ画像を表示するために、ＤＴＩデータセットをモニタに適用することができる。ＤＴＩデータセットに対して、繊維トラッキングアルゴリズムが、検査される患者の神経線維系を表す繊維構造の形で指向構造２をＤＴＩ画像から導き出すために適用される。候補点として幾何学的空間における全ての位置を含む膨大な時間を必要とする探索を回避するために、候補位置の選択は１つ又は幾つかの‘対象領域’３に限定される。ＤＴＩデータセットにおいて繊維を探索するための最初の候補位置はその‘対象領域’において選択される。繊維構造が形成されるにつれ、付加的な候補位置が、繊維構造が構築されている現繊維構造近くで選択される。‘対象領域’３は機能情報に基づいて選択される。そのような機能情報は、例えば、機能的磁気共鳴画像（ｆＭＲＩ画像）４から得られる。ｆＭＲＩ画像は、例えば、磁気共鳴イメージングシステム６において検査される患者の同じ検査中に生成される。このｆＭＲＩ画像は、例えば、患者の脳における活動の局所領域を表す。本発明に従って、‘対象領域’は、ｆＭＲＩ画像において目視可能である脳の活動がある領域として選択される。従って、それらの脳の活動領域に接続している繊維系は、ＤＴＩ画像１から容易に導き出される。特に、問題の脳領域の接続に対して無関係である何れの繊維の繊維トラッキングにおける無用な努力を回避することができる。‘対象領域’は又、‘対象領域’の選択を支援するためにｆＭＲＩの使用と共に又はそれの代替として、解剖学的画像５から導き出されることが可能である。解剖学的画像５は磁気共鳴イメージングシステム６により生成されることが可能であるが又、コンピュータ断層撮影システム７のような他のイメージングモダリティにより生成されることが可能である。解剖学的画像５から、特定の神経機能に関連する、脳のような解剖学の関連領域が示される。又、腫瘍は、解剖学的画像又はｆＭＲＩ画像から目視可能であり、‘対象領域’は、次いで、それらの腫瘍に対応付けるために容易に選択可能である。このようにして、又、解剖学的画像は、‘対象領域’３の選択を支援するために有用である機能情報を含む。
【００１５】
しばしば、ｆＭＲＩ画像の時系列が形成される。例えば、輝度値により表されるような連続ｆＭＲＩ画像における画像情報は、好適には、検査される患者により実行されるパラダイムと関連付けられる。そのようなパラダイムは、フィンガータッピング又は時間経過に伴う単純な変化を有する簡単な光学パターンの目視のようなタスクを有することが可能である。関連付け段階９においては、パラダイム８のｆＭＲＩ画像４との時間的相関性が演算される。続いて、比較段階１０においては、その時間的相関性が閾値１１と比較される。この閾値１１は、ユーザにより入力又は調節されることが可能であり、又は、予め、記憶されることが可能である。そのパラダイムとの時間的相関性が閾値を上回るｆＭＲＩ画像の部分は、‘対象領域’として自動的に指定される。特に、それらのｆＭＲＩ画像の部分は、実質的な神経活動がある領域に関連する。本発明の方法の機能は、実際には、それらの機能を実行する命令を有するコンピュータプログラムがロードされるワークステーションにより実行される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従った方法を示す図である。
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【国際調査報告】
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