(57)【要約】      （修正有）【課題】３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたデータに基づいて、血管の血流プロファイルをより正確に測定するための方法及び当該方法を実施する血流量測定装置を提供する。【解決手段】血流プロファイルの測定方法は、（１）３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲのマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する工程と、（２）３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲの位相画像から、前記血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する工程と、（３）前記血流ベクトルに基づいて、前記血管画像中の血管壁の境界座標におけるＡＷＳＳ又はＯＳＩを計測する工程と、（４）前記血管画像中の血管壁のうち、ＡＷＳＳが所定の第１の閾値以上である、又はＯＳＩが所定の第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する工程と、（５）前記測定断面における血流プロファイルを測定する工程と、を有する。【選択図】図３
2016131836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）  ３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法により取得されたマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する工程と、
（２）  ３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法により取得された位相画像から、前記血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する工程と、
（３）  前記血流ベクトルに基づいて、前記血管画像中の血管壁の境界座標における時間平均壁面剪断応力又は振動剪断インデックスを測定する工程と、
（４）  前記血管画像中の血管壁のうち、時間平均壁面剪断応力が所定の第１の閾値以上である、又は振動剪断インデックスが所定の第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する工程と、
（５）  前記測定断面における血流プロファイルを測定する工程と、
を有する、血流プロファイルの測定方法。
【請求項２】
前記工程（４）において、間平均壁面剪断応力が前記第１の閾値以上であり、かつ振動剪断インデックスが前記第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する、請求項１に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項３】
前記工程（４）において、複数の測定断面を抽出し、
抽出された複数の測定断面から任意に選択された１つについて、前記工程（５）を行う、請求項１又は２に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項４】
前記血管画像が、前記マグニチュード画像から、最大強度投影法によって３次元の血管構造が再構築されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項５】
前記第１の閾値が、０．２〜０．８Ｐａの範囲内の数値である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項６】
前記第２の閾値が、０．２〜０．４の範囲内の数値である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項７】
さらに、前記工程（５）において測定された血流プロファイルに基づいて、前記測定断面における血流量を測定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項８】
前記測定断面における血流量が、前記測定断面における１心拍当たりの血流量である、請求項７に記載の血流プロファイルの測定方法。
【請求項９】
３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法により取得されたマグニチュード画像及び位相画像を取得するデータ取得部と、
前記データ取得部において取得したマグニチュード画像及び位相画像、時間平均壁面剪断応力の計測値について設定された第１の閾値、並びに、振動剪断インデックスの計測値について設定された第２の閾値を格納する記憶部と、
前記記憶部に格納されたマグニチュード画像、位相画像、第１の閾値、及び第２の閾値に基づき、血流プロファイル及び血流量を測定する制御部と、
血流プロファイル及び血流量を測定した測定断面、血流プロファイル、並びに血流量を表示する表示部とを備え、
前記制御部が、
前記記憶部のマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する血管画像構築部と、
前記記憶部の位相画像と前記血管画像構築部により構築された血管画像から、前記血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する血流ベクトル計測部と、
前記血流ベクトル計測部により得られた血流ベクトルと前記血管画像構築部により構築された血管画像から、前記血管画像中の血管壁の境界座標における時間平均壁面剪断応力及び振動剪断インデックスを計測するＡＷＳＳ／ＯＳＩ計測部と、
前記血管画像中の血管壁のうち、時間平均壁面剪断応力が前記記憶部に格納されている第１の閾値以上である、又は振動剪断インデックスが前記記憶部に格納されている第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する測定断面抽出部と、
前記測定断面抽出部により抽出された測定断面における血流プロファイル及び血流量を測定する血流量測定部とを含む、血流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法（３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲ）により取得されたデータに基づいて、血管の血流プロファイル（血管断面における血流速度の時間的プロファイル）をより正確に測定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非侵襲的に臓器の血流量を知ることは、臨床的に大きな意義があり、超音波ドプラ法、核医学のトレーサーを用いた計測法、ＭＲＩ（Magnetic Resonanse Imaging）によるシネ位相コントラスト法等の様々な方法で試みられている。シネ位相コントラスト磁気共鳴法は、双極傾斜磁場中で流速によって誘発されるＭＲ信号の位相シフトを利用して流れている血液と静止組織を識別することにより画像化する位相コントラスト法において、撮像のタイミングを心電図同期し、心周期の各時点において撮像する方法である。当該方法には、２次元断面での計測を行う２次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法と、３次元の血流ベクトルを測定する３次元シネ位相コントラスト法がある。
【０００３】
これらの計測方法のうち、超音波ドプラ法では、血流の流速を計測可能であるが、客観性に乏しく、観測者によって再現性がやや悪いという問題点がある。また、核医学による方法は、放射性トレーサーの静脈注射が必要であること、患者や検査施行者に電離放射線被曝を伴うこと等の問題がある。２次元シネ位相コントラスト法では、至適な測定断面を検査開始前から知ることはできないため、測定血管上に盲目的に多数の断面の設定を行う必要がある。これらの制約のため、これらの方法による臓器血管血流量測定の普及が妨げられている。
【０００４】
３次元シネ位相コントラスト法によって測定されたデータと血流解析アプリケーションにより、解析目的の血管領域内の血液の流速及び流量の定量や、流線、血管壁の剪断応力等の解析が可能である。３次元シネ位相コントラスト法では、２次元シネ位相コントラスト法とは異なり、データ収集後に任意の測定断面を設定できるため、より正確な血流量をレトロスペクティブに測定することができる。さらに、空間分解能が高く、複雑な血管走行の描出に優れるという利点もある（例えば、非特許文献１参照。）。一方で、３次元シネ位相コントラスト法は、撮像時間が長いため、血管内に生ずる乱流の影響を受けやすいという問題がある。このため、例えば選択した測定断面によっては、乱流の影響により測定流量が大きく変動し、測定結果が不正確となるという問題がある（例えば、非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Markl，et al.，‘Time-Resolved Three-Dimensional Phase-Contrast MRI’，JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING，2003，vol.17，p.499-506.
【非特許文献２】Ishikawa，et al.，‘Hemodynamic assessment in a child with renovascular hypertension using time-resolved three-dimensional cine  phase-contrast MRI.’，JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING，2014 Feb 24，DOI: 10.1002/jmri.24522
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたデータに基づいて、血管の血流プロファイルをより正確に測定するための方法、及び当該方法を実施する血流量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の血流プロファイルの測定方法及び血流量測定装置を提供するものである。
［１］  （１）  ３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法により取得されたマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する工程と、
（２）  ３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法により取得された位相画像から、前記血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する工程と、
（３）  前記血流ベクトルに基づいて、前記血管画像中の血管壁の境界座標における時間平均壁面剪断応力又は振動剪断インデックスを測定する工程と、
（４）  前記血管画像中の血管壁のうち、時間平均壁面剪断応力が所定の第１の閾値以上である、又は振動剪断インデックスが所定の第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する工程と、
（５）  前記測定断面における血流プロファイルを測定する工程と、
を有する、血流プロファイルの測定方法。
［２］  前記工程（４）において、間平均壁面剪断応力が前記第１の閾値以上であり、かつ振動剪断インデックスが前記第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する、前記［１］の血流プロファイルの測定方法。
［３］  前記工程（４）において、複数の測定断面を抽出し、
抽出された複数の測定断面から任意に選択された１つについて、前記工程（５）を行う、前記［１］又は［２］の血流プロファイルの測定方法。
［４］  前記血管画像が、前記マグニチュード画像から、最大強度投影法によって３次元の血管構造が再構築されたものである、前記［１］〜［３］のいずれかの血流プロファイルの測定方法。
［５］  前記第１の閾値が、０．２〜０．８Ｐａの範囲内の数値である、前記［１］〜［４］のいずれかの血流プロファイルの測定方法。
［６］  前記第２の閾値が、０．２〜０．４の範囲内の数値である、前記［１］〜［５］のいずれかの血流プロファイルの測定方法。
［７］  さらに、前記工程（５）において測定された血流プロファイルに基づいて、前記測定断面における血流量を測定する、前記［１］〜［６］のいずれかの血流プロファイルの測定方法。
［８］  前記測定断面における血流量が、前記測定断面における１心拍当たりの血流量である、前記［７］の血流プロファイルの測定方法。
［９］  ３次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法により取得されたマグニチュード画像及び位相画像を取得するデータ取得部と、
前記データ取得部において取得したマグニチュード画像及び位相画像、時間平均壁面剪断応力の計測値について設定された第１の閾値、並びに、振動剪断インデックスの計測値について設定された第２の閾値を格納する記憶部と、
前記記憶部に格納されたマグニチュード画像、位相画像、第１の閾値、及び第２の閾値に基づき、血流プロファイル及び血流量を測定する制御部と、
血流プロファイル及び血流量を測定した測定断面、血流プロファイル、並びに血流量を表示する表示部とを備え、
前記制御部が、
前記記憶部のマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する血管画像構築部と、
前記記憶部の位相画像と前記血管画像構築部により構築された血管画像から、前記血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する血流ベクトル計測部と、
前記血流ベクトル計測部により得られた血流ベクトルと前記血管画像構築部により構築された血管画像から、前記血管画像中の血管壁の境界座標における時間平均壁面剪断応力及び振動剪断インデックスを計測するＡＷＳＳ／ＯＳＩ計測部と、
前記血管画像中の血管壁のうち、時間平均壁面剪断応力が前記記憶部に格納されている第１の閾値以上である、又は振動剪断インデックスが前記記憶部に格納されている第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する測定断面抽出部と、
前記測定断面抽出部により抽出された測定断面における血流プロファイル及び血流量を測定する血流量測定部とを含む、血流量測定装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る血流プロファイルの測定方法及び血流量測定装置により、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたマグニチュード画像及び位相画像のデータに基づいて、より正確に血流プロファイル及び血流量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る血流量測定装置の構成の一態様を示す図である。
【図２】本発明に係る血流量測定装置が有する制御部の機能構成を示す図である。
【図３】本発明に係る血流量測定装置が有する制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施例１において、血管表面にＯＳＩの計測値を濃淡表示した血管画像である。
【図５】実施例１において、血管表面にＡＷＳＳの計測値を濃淡表示した血管画像である。
【図６】実施例１において、測定断面Ａ〜Ｄにおける流速カーブ（縦軸：平均流速（ｃｍ／秒）、横軸：時間（秒））を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
位相コントラスト磁気共鳴法は、ＭＲＩの撮像を、撮影断面に傾斜磁場をかけて行う方法であり、プロトンの歳差運動の位相差から水分子の運動速度の分布を推定できる。３次元位相コントラスト磁気共鳴法では、位相コントラスト磁気共鳴法を３次元的に撮像する方法であり、具体的には、ＸＹＺ軸方向に双極傾斜磁場をかけて位相差を信号の差として計測する。このため、ＸＹＺ軸方向の位相データから取得された位相画像の各ピクセルは、当該ピクセルにおける血流の方向と血流速度の大きさのデータを有している。一方で、３次元位相コントラスト磁気共鳴法により取得されたマグニチュード画像（信号強度によって血管等が描出される形態画像）を積層することにより、血管形状を３次元的に描出した血管画像が得られる。そこで、位相画像を積層したものを、さらにマグニチュード画像から得られた血管画像と重ね合わせることにより、血流の速度分布の情報（血管内の任意の空間的位置における血流ベクトル（血液の流れの方向と速さ））が得られる。
【００１１】
血流量は、心臓の拍動により、１心拍内に流量と流速が周期的に変化する。このため、特に、血流を求める血管が大動脈や分配動脈である場合には、１心拍当たりの血流量を求めることが好ましい。３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲは、３次元位相コントラスト磁気共鳴法を、心電図の心周期に沿って経時的に連続して撮像する方法であり、撮像範囲内の全ての時空間の速度ベクトル（血流ベクトル）を計測できる。３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲは、１心拍の各心時相における３次元的な血流情報が得られるため、４Ｄ  ｆｌｏｗ  ＭＲとも呼ばれる。
【００１２】
目的血管の血流プロファイル及び血流量は血流ベクトルの情報から測定することができるが、目的血管に渦流等の乱流が生じている場合には、測定流量が大きく変動し、測定結果が不正確となる。このため、より正確な血流プロファイル及び血流量を測定するためには、測定断面を、目的血管のうち乱流が生じていない領域に設定することが好ましい。
【００１３】
例えば、１心拍の各心時相における血管内の各空間座標（各ピクセル）における血流ベクトルの情報から、血流の流線画像を血管画像と重ね合わせ、直接目視することによって、目的血管のうち、乱流が生じておらず、層流が生じている部分に測定断面を設定することができる。しかしながら、測定断面を目視によって設定する場合には、細かい乱流は見落とし易く、測定者による差も大きくなるおそれがある。
【００１４】
本発明に係る血流プロファイルの測定方法は、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたデータに基づいて目的血管の血流プロファイルを測定する方法であって、血流プロファイルを測定するための血管断面を、目的血管のうち、時間平均壁面剪断応力（time-averaged wall shear stress：ＡＷＳＳ）が低すぎない、又は振動剪断インデックス（oscillating shear index：ＯＳＩ）が高すぎない領域に設定する方法である。乱流が生じている血管では、ＡＷＳＳが低く、ＯＳＩが高い傾向にある。このため、血流プロファイルを測定する血管の測定断面を、ＡＷＳＳが低い領域やＯＳＩが高い領域を避けて設定することにより、乱流の影響が少なく、血流プロファイルが安定している部分で血流量を測定できるため、より正確な血流量が測定できる。
【００１５】
なお、本発明に係る血流プロファイルの測定方法では、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたデータに基づいて血流プロファイル及び血流量を測定するが、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）解析において流路をシミュレーションする場合にも、血流プロファイル及び血流量の測定断面を、血管壁のうちＡＷＳＳが低い領域やＯＳＩが高い領域を避けて設定することにより、より正確な血流量が測定できる。
【００１６】
すなわち、本発明に係る血流プロファイルの測定方法は、下記の工程（１）〜（５）を有することを特徴とする。
（１）  ３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する工程と、
（２）  ３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得された位相画像から、前記血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する工程と、
（３）  前記血流ベクトルに基づいて、前記血管画像中の血管壁の境界座標におけるＡＷＳＳ又はＯＳＩを計測する工程と、
（４）  前記血管画像中の血管壁のうち、ＡＷＳＳが所定の第１の閾値以上である、又はＯＳＩが所定の第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する工程と、
（５）  前記測定断面における血流プロファイルを測定する工程。
【００１７】
工程（１）で用いられるマグニチュード画像及び工程（２）で用いられる位相画像を取得するための３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲは、双極傾斜磁場をかけることが可能であり、かつ予め設定されたシークエンスに従い経時的に撮像可能なＭＲＩシステムを用いて、血流プロファイルを測定する目的の血管が撮像範囲に含まれるようにして常法により実施することができる。このようなＭＲＩシステムとしては、例えば、「Ｓｉｇｎａ  Ａｄｖａｎｔａｇｅ  Ｅｘｉｔｅ  １．５Ｔ」、「Ｓｉｇｎａ  ＨＤｘｔ  ３．０Ｔ」、「Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＭＲ７５０  ３．０Ｔ」、「Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＭＲ７５０ｗ  ３．０Ｔ」（ＧＥＨＣ社製）、「ＭＡＧＮＥＴＯＭ  Ｖｅｒｉｏ  ３Ｔ」（ＳＩＥＭＥＮＳ社製）、「Ｉｎｇｅｎｉａ  ３．０Ｔ」、「Ｉｎｇｅｎｉａ  １．５Ｔ」、「Ａｃｈｉｅｖａ  １．５Ｔ」（Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製）等が挙げられる。３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲによる撮像を行う前に、予め、２次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法を行い、ＶＥＮＣ（velocity encoding）を決定しておくことが好ましい。
【００１８】
工程（１）で用いられるマグニチュード画像は、造影剤を使用せずに撮像されたものであってもよく、造影剤を使用して撮像されたものであってもよい。造影剤としては、ガドリニウム又はその誘導体が挙げられる。
【００１９】
また、マグニチュード画像からの３次元の血管構造を描出する血管画像の構築は、各種ＭＩＰ（maximum intensity projection：最大値投影法）等の血管画像の構築に使用されている画像処理方法を利用して行うことができる。構築された血管画像中の血管壁の境界座標は、例えば、閾値法、領域拡張法等の画像のセグメンテーション処理に使用されている各種画像解析方法により決定することができる。
【００２０】
工程（２）で用いられる位相画像は、ＸＹＺ軸方向にそれぞれ双極傾斜磁場をかけて撮像された位相画像であることが好ましい。各方向の双極傾斜磁場の位相画像を重ね合わせ、さらに工程（１）で得られた血管画像と重ね合わせることにより、血管内の各空間座標における血流ベクトルが計測される。血流ベクトルは、例えば、Ｘ軸方向成分、Ｙ軸方向成分、及びＺ軸方向成分として表される。求められた血流ベクトルは、phase velocity mapping等の血流速度分布解析に使用されている画像処理方法を利用して可視化することができる。
【００２１】
次いで、工程（３）として、工程（２）で求められた血流ベクトルと、工程（１）で求められた血管画像に基づき、血管壁の境界座標におけるＡＷＳＳ又はＯＳＩを計測する。ＡＷＳＳ及びＯＳＩは、血流解析処理システム「ＧＴ  Ｆｌｏｗ」（ＧｙｒｏＴｏｏｌ社製）等の一般的に用いられる血流解析アプリケーションにより算出することができる。
【００２２】
半径rの血管内を粘度μの血液が流れているとき、血管壁に近い血液は粘性によって引きずられて血流が中央に比べて遅くなる。そのため、血流の速度分布は流れの軸からの半径方向の距離r方向に速度勾配を生ずる。壁面剪断応力（ＷＳＳ）は、血液の流速ｕと血管の半径rから下記式（１）で表され、ＡＷＳＳは下記式（２）、ＯＳＩは下記式（３）で求められる。
【００２３】
【数１】
2016131836.tif 000003
【００２４】
工程（３）の後、工程（４）として、前記血管画像中の血管壁のうち、ＡＷＳＳが第１の閾値以上である、又はＯＳＩが第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する。測定断面は、目的血管に対して垂直に設定される。抽出される測定断面は、目的血管に対して１つのみであってもよく、２以上であってもよい。
【００２５】
第１の閾値は、ＡＷＳＳの計測値について設定されたものであり、ＡＷＳＳの計測値は、乱流が生じている領域とそれ以外の層流領域とを区別するための境界値である。第２の閾値は、ＯＳＩの計測値について設定されたものであり、ＯＳＩの計測値を、乱流が生じている領域とそれ以外の領域とを区別するための境界値である。本発明においては、より乱流の影響の小さい測定断面を抽出できることから、ＡＷＳＳが第１の閾値以上であり、かつＯＳＩが第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出することが好ましい。
【００２６】
第１の閾値及び第２の閾値は、解析に用いたマグニチュード画像や位相画像の撮像条件、血流プロファイルを測定する目的血管の種類や生体における部位、当該目的血管を有する動物の種類や病態等を考慮して適宜設定することができる。例えば、血管が分岐している部分や大きく屈曲している部分では乱流が生じ易い傾向にあることから、第１の閾値及び第２の閾値は、それぞれ、血管の分岐部や屈曲部が除かれるように設定することができる。また、血流の流線解析から乱流が生じている部位が除かれるように、経験に基づいて決定することもできる。例えば、第１の閾値としては、例えば、０．２〜０．８Ｐａの範囲内の数値とすることができ、０．２〜０．４Ｐａの範囲内の数値とすることが好ましい。また、第２の閾値としては、例えば、０．４以下の数値とすることができ、０．１〜０．４の範囲内の数値とすることが好ましく、０．１〜０．３の範囲内の数値とすることがより好ましい。
【００２７】
第１の閾値及び第２の閾値は、工程（４）の前に設定されていればよく、工程（３）を実施する前に予め設定されていてもよく、工程（３）で得られたＡＷＳＳ又はＯＳＩの計測値に基づいて設定してもよい。例えば、構成された血管画像中の全ての血管壁におけるＯＳＩの計測値の第１四分位値（計測値を小さい順に並べて２５％目の値）や第２四分位値（計測値を小さい順に並べて５０％目の値、中央値）を第２の閾値とすることができる。同様に、構成された血管画像中の全ての血管壁におけるＡＷＳＳの計測値の第１四分位値や第２四分位値を第２の閾値とすることができる。
【００２８】
例えば、血管画像中の血管表面を、ＯＳＩの計測値又はＡＷＳＳの計測値により色分けし、血管表面の色を指標として、測定断面を抽出してもよい。例えば、血管画像中の血管表面を、ＯＳＩの計測値が大きいほど色が濃くなるようにＯＳＩの計測値の大小に応じて濃淡で色分けしたＯＳＩ濃淡画像を作成することにより、ＯＳＩの計測値を可視化できる。測定断面は、ＯＳＩ濃淡画像中の目的血管のうち、ＯＳＩが第２の閾値以下である淡色領域に設定する。また、血管画像中の血管表面を、ＯＳＩの計測値が第２の閾値以下の領域を白色に、第２の閾値超の領域を白色以外の色に、それぞれ色分けする２値化処理によって２色画像を作成した場合には、血管壁が白色の領域から測定断面を抽出する。ＡＷＳＳについても同様に、ＡＷＳＳの計測値の大小に応じて色分けした画像に基づいて測定断面を抽出することができる。
【００２９】
最後に工程（５）として、工程（４）において抽出された測定断面における血流プロファイルを測定する。血流プロファイルは、測定断面における各心時相における血流速度に基づいて測定する。血流速度は、当該測定断面中の各ピクセルにおける血流ベクトルの当該測定断面に垂直方向（すなわち、血管と並行な方向）の成分の大きさの総和である。
【００３０】
工程（５）において測定された血流プロファイルに基づいて、前記測定断面における血流量を測定することができる。本発明においては、測定断面における１心拍当たりの血流量、又は１心拍当たりの血流量を１心拍の時間で除した血流量を測定する。具体的には、血流プロファイル曲線の曲線下面積（area under the curve：ＡＵＣ）を、１心拍当たりの血流量とする。測定断面における、当該測定断面に垂直方向の平均血流速度と当該測定断面の面積の積として求めてもよい。なお、測定断面における血流プロファイル及び１心拍当たりの血流量等は、「ＧＴ  Ｆｌｏｗ」（ＧｙｒｏＴｏｏｌ社製）等の一般的に用いられる血流解析アプリケーションにより計測することができる。
【００３１】
前記工程（４）において、複数の測定断面を抽出した場合には、抽出された全ての測定断面について血流プロファイルを測定してもよく、抽出された複数の測定断面から任意に選択された１つについて血流プロファイルを測定してもよい。複数の測定断面から血流プロファイルを測定する１の測定断面の選抜は、ＯＳＩの計測値やＡＷＳＳの計測値に基づいて行ってもよく、血管形状等のその他の指標に基づいて行ってもよい。例えば、測定断面を構成する血管壁の境界座標のＯＳＩの最大値が最も小さい測定断面を、血流プロファイルを測定する測定断面として選抜することができる。また、比較的細い血管や、湾曲部、分岐部では乱流が生じ易いことから、血流プロファイルを測定する１の測定断面は、これらの部分以外から抽出された測定断面の中から選抜されることが好ましい。例えば、分枝する前の本幹にあり、湾曲部ではなく、分岐部からある程度の助走距離のある部分にある測定断面を、血流プロファイルを測定する測定断面として選抜することができる。
【００３２】
本発明に係る血流プロファイルの測定方法は、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたマグニチュード画像及び位相画像を取得するデータ取得部と、前記データ取得部において取得したマグニチュード画像及び位相画像、第１の閾値、及び第２の閾値を格納する記憶部と、前記記憶部に格納されたマグニチュード画像、位相画像、第１の閾値、及び第２の閾値に基づき、血流プロファイル及び血流量を測定する制御部と、血流プロファイル及び血流量を測定した測定断面、血流プロファイル、並びに血流量を表示する表示部とを備える血流量測定装置を用いても実施することができる。当該血流量測定装置の一態様を図１に示す。図１に示すように、血流量測定装置１は、制御部２、データ取得部３、記憶部４、及び表示部５を備える。
【００３３】
制御部２は、ＣＰＵ等の演算手段を備え、血流量測定装置１を制御する処理部であり、記憶部４に格納されたプログラムに従って動作する。制御部２は、データ取得部３により取得した３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲのデータに基づき、目的血管から血流プロファイル及び血流量を測定するための測定断面を抽出して血流プロファイル及び血流量を測定し、測定された結果を表示部５に示す。
【００３４】
データ取得部３は、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたマグニチュード画像及び位相画像を取得する処理部である。データ取得部３からは、その他にも、心電図データを取得することもできる。データ取得部３により取得されたデータは、制御部２の制御により記憶部４に格納される。データ取得部３は、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲが実施可能なＭＲＩ装置に直接接続されていてもよい。
【００３５】
記憶部４は、データ取得部３において取得したマグニチュード画像及び位相画像、前記第１の閾値、並びに前記第２の閾値を格納する処理部である。第１の閾値及び第２の閾値は、予め設定された値が、入力されて記憶部４に格納されてもよく、制御部２による演算の結果から設定されたものが、記憶部４に格納されてもよい。制御部２により生成された画像データや、制御部２による演算結果等も格納される。記憶部４は、磁気ハードディスクや半導体記憶デバイス等の不揮発性記憶デバイスを用いて構成されており、制御部２のワークメモリとしても動作する。
【００３６】
表示部５は、記憶部４に格納されている画像データや、制御部２による演算結果等の各種情報を表示する処理部である。表示部５は、液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネル等の表示デバイスを用いて構成されている。
【００３７】
図２は、制御部２の機能構成を示す図である。制御部２は、血管画像構築部２１と、血流ベクトル計測部２２と、ＡＷＳＳ／ＯＳＩ計測部２３と、測定断面抽出部２４と、血流量測定部２５とを含む。図３は、３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより取得されたマグニチュード画像及び位相画像が、データ取得部３を介して記憶部４に格納された後、血流プロファイル及び血流量を測定するまでの制御部２の処理手順を示すフローチャートである。図３中のステップＳ１〜Ｓ５（本発明に係る血流プロファイルの測定方法の工程（１）〜（５））はそれぞれ制御部２が実施する動作である。
【００３８】
まず、血管画像構築部２１が、記憶部４からマグニチュード画像を読み出し、このマグニチュード画像から、３次元の血管構造を描出する血管画像を構築する（ステップＳ１）。構築された血管画像については、血管壁の境界座標も決定する。血管壁の境界座標は、例えば、閾値法、領域拡張法等の画像のセグメンテーション処理に使用されている各種画像解析方法により決定することができる。構築された血管画像と血管壁の境界座標は、使用したマグニチュード画像と関連づけて記憶部４に格納される。次いで、血流ベクトル計測部２２により、記憶部４から位相画像と血管画像構築部２１により構築された血管画像を読み出し、血管画像中の血管内の各座標における血流ベクトルを計測する（ステップＳ２）。計測された各座標における血流ベクトルは、使用した血管画像と関連づけて記憶部４に格納される。
【００３９】
次に、ＡＷＳＳ／ＯＳＩ計測部２３が、血流ベクトル計測部２２により得られた各座標の血流ベクトルと血管画像構築部２１により構築された血管画像から、血管画像中の血管壁の境界座標におけるＡＷＳＳ及びＯＳＩを計測する（ステップＳ３）。ＡＷＳＳ／ＯＳＩ計測部２３によるＡＷＳＳ及びＯＳＩの計測は、例えば、ＡＷＳＳ及びＯＳＩの計測に従来から用いられている血流解析アプリケーションと同様に行うことができる。計測された各境界座標におけるＡＷＳＳ及びＯＳＩは、使用した血管画像及び血流ベクトルと関連づけて記憶部４に格納される。
【００４０】
続いて、測定断面抽出部２４が、記憶部４から血管画像と、各血管壁の境界座標におけるＡＷＳＳの計測値及び第１の閾値、又はＯＳＩの計測値と及び第２の閾値とを読み出し、血管画像中の血管壁のうち、ＡＷＳＳの計測値が第１の閾値以上である、又はＯＳＩの計測値が第２の閾値以下である境界座標のみからなる測定断面を抽出する（ステップＳ４）。抽出される測定断面は、１つのみでもよく、２以上であってもよい。抽出された測定断面は、使用した血管画像と、ＡＷＳＳの計測値及び／又はＯＳＩの計測値と関連づけて記憶部４に格納される。
【００４１】
第１の閾値及び第２の閾値を、予め設定せず、ステップＳ３において得られたＡＷＳＳ及びＯＳＩの測定値から設定する場合には、制御部２は、さらに閾値設定部を有し、ステップＳ３の後、ステップＳ４の前に、閾値設定部は、ＡＷＳＳの計測値又はＯＳＩの計測値に基づき、第１の閾値又は第２の閾値を設定する（図示せず。）。例えば、閾値設定部が、ステップＳ３において計測された全てのＯＳＩ計測値の第１四分位値や第２四分位値を算出し、これを第２の閾値として設定することができる。同様に、閾値設定部が、ステップＳ３において計測された全てのＡＷＳＳ計測値の第１四分位値や第２四分位値を算出し、これを第１の閾値として設定することができる。
【００４２】
ステップＳ４において抽出された測定断面は、制御部２の制御により、血管画像と共に表示部５に表示させることができる。当該血管画像の血管壁表面は、ＯＳＩ又はＡＷＳＳの計測値により色分けして表示することが好ましい。例えば、ＯＳＩ計測値の最小値から最大値までをＮ等分割し、各分割に対してそれぞれ異なる色を割り当てて表示すること（例えば、計測値の大小による濃淡表示）により、測定断面のＯＳＩが第２の閾値以下であることを表示できる。
【００４３】
ステップＳ４の後、血流量測定部２５が、測定断面抽出部２４により抽出された測定断面における血流プロファイル及び血流量を測定する（ステップＳ５）。具体的には、測定断面における各心時相における血流速度に基づいて血流プロファイルを作成し、血流プロファイル曲線の曲線下面積を１心拍当たりの血流量とする。血流量測定部２５による測定断面における血流プロファイル及び血流量の測定は、例えば、目的血管に設定された血管断面における血流プロファイル及び血流量の測定に従来から用いられている血流解析アプリケーションと同様に行うことができる。
【００４４】
ステップＳ４において複数の測定断面を抽出した場合には、抽出された全ての測定断面について血流プロファイル及び血流量を測定してもよく、抽出された測定断面から選抜された１の測定断面についてのみ血流量等を測定してもよい。複数の測定断面から血流プロファイル及び血流量を測定する１の測定断面の選抜は、ステップ３で得られたＯＳＩの計測値やＡＷＳＳの計測値に基づいて行ってもよく、その他の指標に従って選抜してもよい。例えば、測定断面を構成する血管壁の境界座標のＯＳＩの最大値が最も小さい測定断面を選抜して、血流プロファイル及び血流量を測定することができる。測定された血流プロファイル及び血流量は、使用した血管画像と測定断面と関連づけて記憶部４に格納される。
【００４５】
血流量測定部２５により求められた目的血管の血流量は、制御部２の制御により、表示部５に表示される。縦軸を血流速度、横軸を時間（心時相）とする血流プロファイル曲線も、測定された血流量と共に表示してもよい。その他、測定された血流プロファイル及び血流量は、ステップ４で抽出された測定断面と共に表示することもできる。
【実施例】
【００４６】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
［実施例１］
ヒト被検者（健常な２９歳男性）の腹部動脈を３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより撮像し、得られたデータから血流プロファイル及び血流量を測定した。
３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲは、「Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＭＲ７５０  ３．０Ｔ」（ＧＥＨＣ社製）を用いて撮像した。撮像条件は下記の通りとした。
【００４８】
TR (ms)/TE (ms)/FA (degree)/NEX ：7.0-7.1/3.3-3.4/8/1，
field of view (cm) ：32，
matrix ： 256×256，
slice thickness (mm) ： 1.25，
locs/slab ： 8，
phases ： 19，
projection ： 10000，
velocity encoding (VENC) (cm/s) ： 100-200，
撮像時間 (min) ： 10．
【００４９】
３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより得られたマグニチュード画像をＭＩＰ処理し、得られたＭＩＰ画像に対して領域拡張法を行って血管壁の境界座標を決定することにより、３次元の血管構造を再構築した。
次いで、血流解析処理システム「ＧＴ  Ｆｌｏｗ」（ＧｙｒｏＴｏｏｌ社製）により、得られた血管モデルの画像（血管画像）及び３Ｄ  ｃｉｎｅ  ＰＣ  ＭＲにより得られた位相画像データを解析し、血管画像中の血管壁の境界座標におけるＡＷＳＳ及びＯＳＩを計測した。
【００５０】
血管画像に、血管表面にＯＳＩの計測値を、値が大きいほど色が濃くなるように濃淡表示した血管画像を図４に、同じく血管表面にＡＷＳＳの計測値を、値が大きいほど色が濃くなるように濃淡表示した血管画像を図５に、それぞれ示す。図４に示すように、血管が分岐している箇所や屈曲している箇所は色が濃く、ＯＳＩの測定値がより大きかった。また、図５に示すように、血管が分岐している箇所や屈曲している箇所は色が比較的薄く、ＡＷＳＳの測定値が比較的小さかった。
【００５１】
この血管画像中の血管のうち、上下に走っている腹部動脈から分岐している血管を目的血管とし、この目的血管の４箇所に血流プロファイル及び血流量を測定するための測定断面を設定し、近位部から順に測定断面Ａ〜Ｄ（図４及び５中、Ａ〜Ｄ）とした。各測定断面の血管壁の境界座標におけるＯＳＩの最大値とＡＷＳＳの最小値を表１に示す。ＯＳＩは、遠位側の測定断面ほど、値が低くなっていた。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
全ての測定断面について、「ＧＴ  Ｆｌｏｗ」により平均流速（ｓ／秒）を測定し、縦軸を平均流速、横軸を時間（秒）とする血流プロファイル曲線（流速カーブ）を作成した。各測定断面の流速カーブを図６に示す。この結果、測定断面Ａの流速カーブでは０．８３３秒において、測定断面Ｂの流速カーブでは０．７２２秒において、血流速度が０ｓ／秒付近にまで低下してしまっており、かなり強い乱流が生じていることが示唆された。測定断面Ｃの流速カーブでは血流速度の過度の低下は観察されなかったが、測定断面Ｄの流速カーブに比べて、ピーク時の流速が遅くなっていた。すなわち、ＯＳＩ最大値が最も小さく、かつＡＷＳＳ最小値が最も大きかった測定断面Ｄの流速カーブが、最も正常のパターンに近く、当該断面の血流量を測定することにより、測定断面Ａ〜Ｃにおける血流量を測定するよりもより正確な血流量が測定できることがわかった。実際に、流線解析を行ったところ、測定断面Ａ及びＢでは強い乱流が観察されたが、測定断面Ｄには乱流は観察されなかった（図示せず。）。なお、この流速カーブのＡＵＣに測定断面の面積を求めることにより、測定断面Ｄにおける１心拍当たりの血流量が算出できる。
【符号の説明】
【００５４】
１…血流量測定装置、２…制御部、３…データ取得部、４…記憶部、５…表示部、２１…血管画像構築部、２２…血流ベクトル計測部、２３…ＡＷＳＳ／ＯＳＩ計測部、２４…測定断面抽出部、２５…血流量測定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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