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技術 動的造影強化イメージング研究のための妥当な基準曲線

出願人 コーニンクレッカフィリップスエヌヴェ
発明者 カルルセン,イングヴァーツェーメーツ,キルシュテンブレドノ,イェルクオルスゼウスキー,マーク
出願日 2010年3月9日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2012-504098
公開日 2012年10月4日 (8年7ヶ月経過) 公開番号 2012-523260
状態 特許登録済
技術分野 放射線診断機器
主要キーワード ピーク減衰 イメージ取得装置 イメージスライス 一般的発明概念 品質判定基準 ピーク到達 周辺物 基準選択
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題・解決手段

イメージデータから有効な基準時間−濃度曲線(TCC)を決定するために、包括戦略が使用される。イメージデータは、造影剤事前投与された患者の対象領域につき一定の期間取得された一連イメージスキャンに対応する。イメージスキャンは最初に、共通座標システム登録される。その後イメージスキャン中の観察された潜在的基準TCCがモデル化TCCと比較されて、前記潜在的基準TCCが妥当なTCCかどうかを決定する。その後、全ての妥当な基準TCCが、残留する分離されたモーションアーチファクトが含まれているかどうかを決定するために評価される。妥当な基準TCCがいかなるモーションアーチファクトをも含まない場合、該妥当な基準TCCが有効な基準TCCであると判断される。妥当な基準TCCがモーションアーチファクトを含んでいると決定されると、該妥当な基準TCCはモーションアーチファクトを除去されるか又はこの妥当な基準TCCを破棄する。有効な基準TCCは、動的造影強化イメージング研究の効果を改良するために使用され得る。

概要

背景

機能性イメージングは、医学的イメージング診断法を用いて特定の組織又は器官内の、代謝、血流、領域内化学組成及び吸収などを検出し又は測定する方法である。該医学的イメージング診断方法には、コンピュータトモグラフ(CT)システム磁気共鳴MR)システム、ポジトロンエミッショントモグラフ(PET)システム及びシングルフォトンエミッショントモグラフ(SPECT)システムなどが挙げられる。造影剤がしばしば該機能的イメージングの際に使用されている。造影剤は医学的イメージングにおいて体内の構造や流体コントラスト強化するために使用される物質である。この方法で、動的造影強化研究が機能的イメージングで、例えば脳内虚血腫瘍血液潅流血液透過性を検出するために使用されている。該研究の際に、対象組織イメージ取得時間間隔内で繰り返し取得され、時間にわたる該造影剤の動力学を観察することができる。

対象組織内の前記造影剤の時間−濃度曲線TCC(t)は、局所血液容量潅流液流又は病変血管壁を通過する血液流を決定するために分析され得る。定量的分析には、前記造影剤の動力学を決定するための基準情報が必要である。しばしば、タイミング基準及び容積基準が該基準情報を与えるために用いられる。タイミング基準は対象組織へ輸送される造影剤の動力学を示し、通常は動脈入力機能AIF(t)により表現される。容量基準は、対象組織を通過した造影剤の量を示し、通常は静脈機能VOF(t)により決定される。

時間−濃度曲線及び具体的には基準曲線AIF(t)及びVOF(t)が有効な場合とは、それらが、全く容量減少がないか又は最小容量減少のみがある解剖学的に固定された点での造影剤濃度を示す場合のみである。動的研究からの機能分析の結果は、アーチファクトにより影響を受けた基準曲線に強く左右される。アーチファクトは、例えば、イメージングプロセス中での動きの結果生じる誤差などの、データ取得誤差により生じ得る。データ取得時間は通常は45秒から数分であることから、動きによりアーチファクト(モーションアーチファクト)は医学的イメージングの品質を低下させる主な理由となる。これらのモーションアーチファクトは、身体的動き(例えば呼吸サイクルに伴う肝臓の変形)及び無意識な動き(例えば急性心筋梗塞での潅流研究での頭の動きであり、患者遵守を得られ難い)から生じ得る。

概要

イメージデータから有効な基準時間−濃度曲線(TCC)を決定するために、包括戦略が使用される。イメージデータは、造影剤が事前投与された患者の対象領域につき一定の期間取得された一連イメージスキャンに対応する。イメージスキャンは最初に、共通座標システム登録される。その後イメージスキャン中の観察された潜在的基準TCCがモデル化TCCと比較されて、前記潜在的基準TCCが妥当なTCCかどうかを決定する。その後、全ての妥当な基準TCCが、残留する分離されたモーションアーチファクトが含まれているかどうかを決定するために評価される。妥当な基準TCCがいかなるモーションアーチファクトをも含まない場合、該妥当な基準TCCが有効な基準TCCであると判断される。妥当な基準TCCがモーションアーチファクトを含んでいると決定されると、該妥当な基準TCCはモーションアーチファクトを除去されるか又はこの妥当な基準TCCを破棄する。有効な基準TCCは、動的造影強化イメージング研究の効果を改良するために使用され得る。

目的

本発明の概念は、モーションアーチファクトなどのアーチファクトの存在において、有効なTCCを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

イメージプロセスシステムであり、前記システムは:コンピュータを含み、前記コンピュータは、時間にわたり取得された一連イメージスキャンの形でイメージデータを受け取り、前記イメージスキャンは、造影剤投与された患者の対象領域のスキャンであり;前記コンピュータは前記イメージスキャンを処理するための選択論理を使用して、観測された基準情報モデル化基準情報と比較される位置を自動的に選択し、妥当な基準情報を得る、システム。

請求項2

請求項1に記載のシステムであり、前記モデル化基準情報が、患者固有病理学固有及び取得固有の情報に基づく、システム。

請求項3

請求項1又は2のいずれか一項に記載のシステムであり、前記観察された基準情報が、観察された曲線を表す時間−濃度曲線を含み;及び前記モデル化基準情報がモデル化曲線を表す時間−濃度曲線を含む、システム。

請求項4

請求項3に記載のシステムであり、前記モデル化曲線が特徴、(1)造影剤の主部の到達前には減衰は観察されないこと;(2)曲線はそのピークにつき単調に増加すること;(3)曲線は最初は、立ち上がりの速度と類似の速度で減衰すること;及び(4)モデル化曲線はその後、前記造影剤が分散するにつれて最初のベースライン近くへゆっくりと減衰する、を有する、システム。

請求項5

請求項3又は4のいずれか一項に記載のシステムであり、前記モデル化曲線が造影剤の主部の到達時間、半値ピーク到達時間、半値ピーク減衰時間、ピーク時間及び前記造影剤の最終ベースラインレベルを検出により生成される、システム。

請求項6

請求項3乃至4のいずれか一項に記載のシステムであり、前記モデル化曲線が、前記造影剤の特徴、前記造影剤の注入位置及び前記患者の対象領域を含む、システム。

請求項7

請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシステムであり、前記モデル化曲線が、非イメージ情報に基づき調節される、システム。

請求項8

請求項7に記載のシステムであり、前記非イメージ情報が、前記患者に関する情報である、システム。

請求項9

請求項3に記載のシステムであり、前記選択論理が前記観察された曲線及び対応するモデル化曲線との類似度を測定する、システム。

請求項10

請求項9に記載のシステムであり、前記選択論理が前記観察された曲線及び前記モデル化曲線との違いの程度に対応する差曲線下の領域と前記観察された曲線下の領域との比率として、類似度を測定する、システム。

請求項11

請求項1に記載のシステムであり、前記コンピュータが前記イメージスキャン中の動きを相殺するための登録論理を使用する、システム。

請求項12

請求項11に記載のシステムであり、前記イメージスキャンが少なくとも、前記造影剤の影響を受けない前記対象領域の解剖学的構造に基づいて登録される、システム。

請求項13

請求項11に記載のシステムであり、前記イメージスキャンが第一のスライス厚さを持つ第一のデータセット再構成するために使用され、前記登録論理が前記第一のデータセットを前記第一のデータセットの動きを相殺するために登録し;さらに前記第一のデータセットの登録後に前記第一のデータセットが第二のスライス厚さを持つ第二のデータセットを形成するために使用される、システム。

請求項14

請求項13に記載のシステムであり、前記第一の厚さが1〜2mmであり、前記第二のスライスの厚さが5〜10mmである、システム。

請求項15

請求項1乃至11のいずれか一項に記載のシステムであり、前記コンピュータが、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むかどうかを決定するための訂正論理を使用し、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むと決定された場合に、前記訂正論理は、前記妥当な基準情報を破棄するか前記妥当な基準情報を修正するかのいずれかを実行する、システム。

請求項16

請求項1、11又は15のいずれか一項に記載のシステムであり、さらに、イメージ取得装置を含み、前記コンピュータが前記イメージ取得装置と相互作用し、かつ前記コンピュータが前記イメージ取得装置からイメージスキャンを受け取る、システム。

請求項17

請求項16に記載のシステムであり、前記コンピュータ及び前記イメージ取得装置がひとつのスキャナ装置に組み込まれている、システム。

請求項18

請求項11に記載のシステムであり、前記登録論理、前記選択論理及び前記訂正論理が一体化されている、システム。

請求項19

請求項1に記載のシステムであり、前記コンピュータが、観察された基準情報およびモデル化基準情報を表示するためのグラフィックユーザインタフェースを含む、システム。

請求項20

請求項19に記載のシステムであり、前記グラフィックユーザインタフェースが、ユーザが観察された基準情報及びモデル化基準情報の少なくともひとつと相互作用することを可能とする、システム。

請求項21

イメージデータから妥当な基準情報を決定する方法であり、前記方法は:ある期間にわたり取得された一連のイメージスキャンの形でイメージデータを取得し、前記イメージスキャンは造影剤が投与された患者の対象領域のイメージスキャンであり;前記イメージスキャンを共通の座標システムに登録し;前記イメージスキャンからの観察された基準情報とモデル化基準情報とを比較して前記イメージスキャンを処理して妥当な基準情報を得て;及び前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含まないことを確認することを含む、方法。

請求項22

請求項21に記載の方法であり、さらに、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むと決定された場合、前記妥当な基準情報を破棄するか、前記妥当な基準情報を修正するかのいずれかを実行することを含む、方法。

請求項23

コンピュータプログラム製品であり、コンピュータ使用可媒体を含み、該媒体はコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを内蔵し、前記コンピュータ読み取り可能なプログラムコードは、一定期間に取得された一連のイメージスキャンの形のイメージデータから妥当な基準情報を決定するための方法を実施するために実行されるように適合され、前記イメージスキャンは造影剤が投与された患者の対象領域のものであり;前記方法が:前記イメージスキャンを共通の座標システムに登録し;前記イメージスキャンからの観察された基準情報とモデル化基準情報とを比較して前記イメージスキャンを処理して妥当な基準情報を得て;及び前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含まないことを確認することを含む、コンピュータプログラム製品。

請求項24

請求項23に記載のコンピュータプログラム製品であり、前記方法がさらに、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むと決定された場合、前記妥当な基準情報を破棄するか、前記妥当な基準情報を修正するかのいずれかを実行することを含む、コンピュータプログラム製品。

技術分野

0001

本出願は、動的造影強化イメージング研究のための医学イメージングシステム及び方法に関し、より具体的には、動的造影強化イメージング研究において使用するための妥当基準情報を決定するための医学的イメージングシステム及び方法に関する。

背景技術

0002

機能性イメージングは、医学的イメージング診断法を用いて特定の組織又は器官内の、代謝、血流、領域内化学組成及び吸収などを検出し又は測定する方法である。該医学的イメージング診断方法には、コンピュータトモグラフ(CT)システム磁気共鳴MR)システム、ポジトロンエミッショントモグラフ(PET)システム及びシングルフォトンエミッショントモグラフ(SPECT)システムなどが挙げられる。造影剤がしばしば該機能的イメージングの際に使用されている。造影剤は医学的イメージングにおいて体内の構造や流体コントラスト強化するために使用される物質である。この方法で、動的造影強化研究が機能的イメージングで、例えば脳内虚血腫瘍血液潅流血液透過性を検出するために使用されている。該研究の際に、対象組織イメージ取得時間間隔内で繰り返し取得され、時間にわたる該造影剤の動力学を観察することができる。

0003

対象組織内の前記造影剤の時間−濃度曲線TCC(t)は、局所血液容量潅流液流又は病変血管壁を通過する血液流を決定するために分析され得る。定量的分析には、前記造影剤の動力学を決定するための基準情報が必要である。しばしば、タイミング基準及び容積基準が該基準情報を与えるために用いられる。タイミング基準は対象組織へ輸送される造影剤の動力学を示し、通常は動脈入力機能AIF(t)により表現される。容量基準は、対象組織を通過した造影剤の量を示し、通常は静脈機能VOF(t)により決定される。

0004

時間−濃度曲線及び具体的には基準曲線AIF(t)及びVOF(t)が有効な場合とは、それらが、全く容量減少がないか又は最小容量減少のみがある解剖学的に固定された点での造影剤濃度を示す場合のみである。動的研究からの機能分析の結果は、アーチファクトにより影響を受けた基準曲線に強く左右される。アーチファクトは、例えば、イメージングプロセス中での動きの結果生じる誤差などの、データ取得誤差により生じ得る。データ取得時間は通常は45秒から数分であることから、動きによりアーチファクト(モーションアーチファクト)は医学的イメージングの品質を低下させる主な理由となる。これらのモーションアーチファクトは、身体的動き(例えば呼吸サイクルに伴う肝臓の変形)及び無意識な動き(例えば急性心筋梗塞での潅流研究での頭の動きであり、患者遵守を得られ難い)から生じ得る。

発明が解決しようとする課題

0005

記事情を鑑みて、一般的本発明の概念は、モーションアーチファクトなどのアーチファクトの存在において、有効なTCCを提供するための包括的方法を含む。さらに、動的造影強化イメージング研究において使用するための妥当な基準曲線を決定するためのシステム及び方法が開示される。

課題を解決するための手段

0006

本発明のひとつの例示的実施態様によるイメージングプロセスシステムは、イメージデータから時間−濃度曲線(TCC)などの有効な基準情報を決定することができる。該イメージングプロセスシステムは、コンピュータを含み、前記コンピュータは、時間にわたり取得された一連イメージスキャンの形でイメージデータを受け取る。前記イメージスキャンは、造影剤が投与された患者の対象領域のスキャンである。前記コンピュータは前記イメージスキャンを処理するための選択論理(selection logic)を使用して、観測された基準情報がモデル化基準情報と比較される位置を自動的に選択し、妥当な基準情報を得る。

0007

ひとつの例示的実施態様においては、前記コンピュータはグラフィックユーザインタフェースGUI)を含み、観察された基準情報及びモデル化基準情報を表示する。前記GUIはユーザが観測された基準情報とモデル化基準情報とを比べ、またそれらを操作する(例えば表示される基準情報の尺度を変更するなど)ことを可能とする。

0008

モデル化基準情報は、患者固有の、病理学的及び取得固有の情報の少なくともひとつに基づいて調節され得る。例えばモデル化基準情報は、造影剤の特徴、前記造影剤の注入位置、及びイメージングされる対象領域を含むことができる。

0009

ひとつの例示的実施態様による前記イメージプロセスシステムは動きを相殺するために、イメージングスキャン登録するための登録論理(registration logic)を含む。前記イメージスキャンは、第一のイメージデータを得るため、時間にわたり、ひとつの視野(field of view、例えば対象領域に焦点される)をイメージングすることにより得られるイメージデータを含む。この第一のイメージデータは、第一のスライス厚さ及び第一のスライス距離(例えば高分解能では薄いスライス)を持つ第一のデータセットを得るために再構成される。これらの薄いスライスは、例えば1から2mmの厚さを持つ。

0010

前記第一のデータセットには、前記同じ視野から得られたイメージデータを含む。このイメージデータは患者の動きに影響されている。従って、前記第一のデータは、前記登録論理により、前記視野で生じた前記第一のイメージデータ内の動きを相殺するために、登録される。例えば、前記イメージスキャンは、造影剤に影響を受けない前記対象領域内解剖学的構造に基づいて登録される。

0011

一度登録されると前記第一のデータセットは、第二のスライス厚さ及び第二のスライス距離(例えば厚いスライス)を持つ第二のデータセットを形成するために使用され得る。これらの厚いスライスは、例えば5〜10mmの厚さであり得る。機能分析(例えば潅流分析)がこの第二のデータセットに基づき実行され得る。さらに、前記選択論理(以下記載される)は前記第一のデータセット又は第二のデータセットから妥当な基準情報を得ることができる。

0012

逆に、従来の潅流分析では、唯一のデータセット及び単一のスライス厚さ(例えば厚いスライス)のみが通常利用される。特に前記登録は通常厚いスライスで実行され、薄いスライスでは再構成されない。

0013

ひとつの実施態様によるイメージプロセスシステムは、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むかどうかを決定する訂正論理(correction logic)を含む。前記訂正論理が前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むと決定する場合、前記訂正論理は、前記基準情報の拒否及び前記妥当な基準情報を前記モーションアーチファクトに影響されているものと訂正するかのいずれかを実行する。かかる訂正は、前記観察された基準情報及び前記モデル化基準情報からの知識の少なくともひとつの有効な部分を用いて達成され得る。

0014

ひとつの例示的実施態様による方法は、イメージデータから時間−濃度曲線(TCC)などの妥当な基準情報を決定する。前記方法は、時間にわたり取得された一連のイメージスキャンの形で前記イメージデータを取得することを含み、前記イメージスキャンは造影剤が投与された患者の対象領域のものである。前記方法はまた、イメージスキャンを共通の座標システムに登録することを含む。前記方法によれば、前記イメージスキャンは前記イメージスキャンからの観察された基準情報とモデル化基準情報とを比較して妥当な基準情報を得るために処理される。前記方法はそこで、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含まないことを確認する。妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むと決定される場合には、前記妥当な基準情報は、観察された基準情報の有効な部分及びモデル化基準情報からの知識のうち少なくともひとつを用いて変更されるか、又は廃棄される。

0015

ひとつの実施態様によるコンピュータプログラム製品は、コンピュータ使用可媒体を含み、該媒体はコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを内蔵し、前記コンピュータ読み取り可能なプログラムコードは、時間−濃度曲線(TCC)などの妥当な基準情報を、ある期間にわたり取得された一連のイメージスキャンの形でのイメージデータから決定する方法を実施するために実行されるように作成される。前記イメージスキャンは造影剤が投与された患者の対象領域のものである。前記方法は、イメージスキャンを共通の座標システムに登録することを含む。前記方法によれば、前記イメージスキャンは前記イメージスキャンからの観察された基準情報とモデル化基準情報とを比較して妥当な基準情報を得るために処理される。前記方法はそこで、前記妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含まないことを確認する。妥当な基準情報がモーションアーチファクトを含むと決定される場合には、前記妥当な基準情報は、観察された基準情報の有効な部分及びモデル化基準情報からの知識のうち少なくともひとつを用いて変更されるか、又は廃棄される。

0016

本発明の一般的発明概念のさらなる利点、構成及び/又は側面は以下の詳細な例示的実施態様の説明、特許請求の範囲及び添付図面から明らかとなるであろう。本発明は種々のコンポーネント及びコンポーネントの構成及び種々のステップ及びステップの構成の形をとり得る。添付図面はここで開示される例示的実施態様を説明するためだけのものであり、本発明を限定的に解釈するために使われてはならない。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の例示的実施態様による妥当な基準曲線の決定のためのシステムを示す。
図2Aは、本発明の例示的実施態様による動脈TCCを示すグラフであり、観察された曲線実線)が、フィッティングモデル化曲線(点線)と共に示される。
図2Bは、静脈TCCを示すグラフであり、観察された曲線(実線)が、フィッティングモデル化曲線(点線)と共に示される。
図3は、ひとつの例示的実施態様による脳の横断スライスのイメージを示し、モデル化及び観察結果との類似性に基づいて品質判定基準が自動的に用いられて脳潅流のための基準静脈を見出す
図4は、例示的実施態様による妥当な基準曲線の決定する方法を示す。一般的発明概念は多くの異なる形で実施され、ここで図面により示され及び詳細な具体的な実施態様において説明される。本発明の開示は一般的発明概念の例示であるということが理解されるべきである。従って一般的発明概念がここで説明する具体的実施態様に限定して解釈されることは意図されていない。

0018

ひとつの例示的実施態様による、動的造影強化イメージング研究のための妥当な基準曲線を決定するためのシステム100が図1に示される。
システム100は、ひとつ又はそれ以上のコンピュータコンポーネントを含む。ここで用いられる「コンピュータコンポーネント」には、限定されるものではないが、コンピュータ関連物であって、ハードウェアファームウェアソフトウェア、これらの組み合わせ又は実行されているソフトウェアを含む。例えば、コンピュータコンポーネントは、限定されるものではないが、プロセッサ、プロセッサ上で実行されるオブジェクト、実行可能なプロセス、一連の実行、プログラム及びコンピュータを含む。説明のために、サーバコンピュータ上で実行されるアプリケーション及びサーバコンピュータもコンピュータコンポーネントであり得る。ひとつ又はそれ以上のコンポーネントが、プロセス内又は一連の実行内に設けられてよく、コンピュータコンポーネントがひとつのコンピュータに局在化されているか、2以上のコンピュータに分散されていてもよい。「コンピュータコンポーネント」がコンピュータを意味する場合には、コンピュータと交信するための相互種々の周辺物(例えば入力装置データ記憶装置表示装置など)が含まれる。

0019

システム100はまた、コンピュータコンポーネントにより実行されるか又は接続される論理を含む。ここで使用される「論理(logic)」には、限定されるものではないが、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせであって、ひとつの機能又は作用を実行するか、他のコンピュータにより実行されるように機能又は作用を生じるものを意味する。例えば望ましいアプリケーション又は要求に基づき、論理には、ソフトウェア制御マイクロプロセッサアプリケーション特定集積回路ASIC)などの個々の論理、又は他のプログラムされた論理装置が含まれる。論理はまた、ソフトウェアとして完全に組み込まれいてもよい。

0020

システム100において、コンピュータコンポーネント102は、イメージ取得装置又は取得源104(例えば機能的イメージングのための使用されるイメージング装置に対応する)と相互作用するか又はデータ交信される。イメージ取得装置104は、例えばCTスキャナであり得る。イメージ取得装置104は、患者110の対象領域108の多重イメージ(例えばスライス)を時間にわたり取得することができる。イメージ取得装置104によるイメージデータ106の取得に先立ち又はその際に、造影剤(図示されていない)を前記対象領域108に輸送(例えば患者の循環系を介して)するために患者に投与されることができる。

0021

コンピュータコンポーネント102はまた、データ記憶装置112と交信しデータ交信する。コンピュータコンポーネント102は前記データ記憶装置112へデータを記憶させ、及び前記データ記憶装置112からデータを取り出すことができる。

0022

コンピュータコンポーネント102は、登録論理114、選択論理116及び訂正論理118を含むか、相互作用するか、又はデータ交信する。登録論理114は時間にわたり取得されたイメージデータの容量を共通座標システムに登録する。前記登録プロセスは、続く機能分析の具体的要求により適合されることができる。選択論理116は、基準情報、例えば基準TCCなどの基準曲線を決定するために、前記イメージデータ106内の妥当な位置を自動的に選択する。前記選択プロセスは、かかる位置からのイメージデータが妥当な基準情報のモデル化予想との近似の程度に基づく。モデル化予想は、患者固有の、病理学的固有の及び/又は取得固有の情報に基づく。その後訂正論理118は、選択された一群の妥当な基準曲線内の、例えばモーションアーチファクトで影響を受けた個々のサンプルを変更又は廃棄する。登録論理114、選択論理116及び/又は訂正論理118は、別々の論理又は集積された論理として実行され得る。

0023

一定期間の視野(対象領域に焦点される)のスキャニングから生成されるイメージデータ106は、一連の比較的薄い(例えば1から2mm)イメージ「スライス」を含む第一のデータセットを生成するために用いられる。この第一のデータセットはその後、イメージデータ106中のモーションアーチファクトを相殺するために登録論理114により登録される。登録されると前記第一のデータセットは、前記登録された薄いスライスのいくつかを組み合わせて形成される比較的厚い(例えば5から10mm)スライスを含む第二のデータセットを形成するために使用される。登録論理114は、前記スキャン中の動脈ネットワークなどの構造(でなければ前記薄いスライス中のモーションアーチファクトから生じ得る)の混合及びスメアを防止又は減少させるために、前記薄いスライスをより厚いスライスを形成するために用いるに先立って前記薄いスライスを登録する。厚いスライスはその後機能分析のために使用され得る(例えば潅流分析)。厚いスライスは例えば、そうでなければ大量のデータを減少させ、低潅流値を持つ領域の造影剤のシグナルノイズレベルを持ち上げる。

0024

上記のように、コンピュータコンポーネント102は、イメージ取得装置104による一定期間の一連のスキャン(即ちイメージデータ106)を受け取ることができる。前記スキャンは患者110の対象領域108のものであり、例えば脳、肝臓又はその一部などである。スキャンは異なる時間で取得されることから、イメージデータ106を含むスキャンに、前記視野での対象物及びその動きが示される。従って、前記イメージデータ106の登録はこの動きが相殺されるように前記異なるスキャンを変更する。

0025

前記スキャンの登録は困難であり得る。というのは、即ち減衰する造影剤の到達、流入及び流出という時間にわたるイメージデータ106の変更及び潅流分析のためのスライス厚さの最適化のためである。一般的に、登録論理114はこの作業に適合させて登録プロセス又はアルゴリズムを実行する。このようにしてコンピュータコンポーネント102は、動的造影強化イメージング研究のためのイメージデータ106を登録するために登録論理114を使用する。

0026

登録プロセスは、造影剤の到達により影響されない対象領域108(従ってイメージデータ106)における利用可能な解剖学的特徴に基づくことができる。例えば、脳潅流スキャンにおいて、頭骨は最初に区分化され得る。その後頭骨は前記登録プロセスへ入力として使用し、一方減衰する脳組織は登録プロセス中は考慮にいれない。

0027

ある場合にはしかし、対象領域108が造影剤により影響を受けないイメージデータ106を十分与えることができない場合がある。かかる場合には、登録プロセスは類似度測定(similarity measure)を用いることができ、これは時間にわたりグローバル及びローカルな減衰変化を確実に扱うことができる。2つの時点でのイメージデータの相互情報又は2つの時点でのイメージデータの差イメージのヒストグラムエントロピなどが、類似度測定の例であり、登録プロセスで使用され得る。

0028

次に、コンピュータコンポーネント102は、イメージデータ106(例えば第一のデータセット又は第二のデータセット)からの全ての位置からTCCを読むために選択論理116を用いることができる。しかし、わずか数位置のみが、また前記データのひとつのボクセルでさえ、妥当な基準TCCを与えるために適切であり得る。従って、選択論理116は自動化された選択プロセス又はアルゴリズムを実行し、モーションアーチファクト及び他のイメージ品質値の存在で基準曲線の妥当性を確実にする。

0029

選択論理116は、理想的又はでなければモデル化曲線との類似度に基づいてイメージデータ106の観察された曲線の妥当性を決定する。例えば、図2A及び2Bに示されるように、イメージデータ中の観察された曲線TCC202又は212は、モデル化TCC204又は214との類似度に基づいて決定され得る。個々のモデル化曲線は観察結果と最適フィッティングに基づいて生成され得る。ひとつの例示的実施態様において、前記モデル化曲線はさらに、追加の、外部情報に基づいて調節され得る。このようにして、モデル化曲線はさらに、イメージに基づき及び/又は非イメージに基づき調節され得る。

0030

上記のように、コンピュータコンポーネント102は、観察されたTCC(例えばTCC202又は212)及びモデル化TCC(例えばTCC204、214)を表示するためのGUIを含むことができる。このようにして、ユーザは観察されたTCC及びモデル化TCCを比較して検討することができる。該GUIはユーザが観察されたTCC及び/又はモデル化TCCと相互作用することを可能にする。

0031

一例として、自動化選択プロセスが、脳潅流分析のための基準動脈のモデル系検出につき説明する。ひとつの例示的実施態様により、204又は214などのモデル化曲線は、妥当なTCCにつき次の予測される特性に基づいて定められる:(1)造影剤の主部の到達前には減衰は観察されないこと;(2)曲線はそのピークにつき単調に増加すること;(3)曲線は最初は、立ち上がりの速度と類似の速度で減衰する(主部と対称的);及び(4)曲線はその後、最初のベースライン近くへゆっくりと減衰する(造影剤の分散)。当業者であれば、これらの特徴のいくつかが、異なる特徴もまた同様に、モデル化曲線を定めるために使用できることは理解できるであろう。

0032

ひとつの例示的実施態様において、個々のモデル化曲線は主部到達時間(BAT)、半値ピーク到達時間(HPAT)、半値ピーク減衰時間(HPDT)、ピーク時(TTP)及び具体的な造影剤、注入位置及び対象領域108などの最終ベースライン高さの検出により生成される。これらの値は、例えば上で記載の測定値(観察された曲線のために抽出された定量的特徴としてのBAT、HPAT、HPDT、TTP及び最終ベースライン高さ)により、対象性を促進し、ベースラインへの減衰戻りなどのために修正される。一般的に、該測定値は曲線の全ての定量的な特徴であり、それぞれの修正は、曲線をより対称的にし、ベースライン近くへ減衰させ、又は時点及び観察された濃度値を望ましく及び予期される特徴をよりよく反映するものにする。

0033

フィッティングされたモデル化曲線及びイメージデータ106からの観察された曲線との比較は、差曲線(即ち、モデル化及び観察された曲線との違い)下の領域と、観察された曲線下の領域の比率として品質測定を与える。当業者であれば、この比率は一例であり、曲線間の十分な一致を反映するすべての他の品質測定も使用可能であることは理解されるであろう。品質測定を用いて妥当な基準曲線を与える血管が検出される。

0034

例えば図2Aに見られるように、ひとつの動脈は、それが妥当な基準TCCを与えているかどうかを観察された曲線202と適切なモデル化曲線204とを比較することで評価される。説明のために、観察された曲線202(実線)及びモデル化曲線(点線)がグラフ206上にプロットされて示される。前記グラフはy軸208がハウンスフィールド単位(Hounsfield)及びx軸210が時間(秒)をそれぞれ表している。コンピュータコンポーネント102(選択論理116を用いる)が、観察された曲線202はモデル化曲線204と十分合致していると決定する。既定の類似度又は品質数値に基づき、さらに観察された曲線202(動脈に対応する)が妥当な基準TCCとして選択される。

0035

同様に、図2Bに見られるように、ひとつの静脈は、それが妥当な基準TCCを与えているかどうかを観察された曲線212と適切なモデル化曲線214とを比較することで評価される。説明のために、観察された曲線212(実線)及びモデル化曲線(点線)がグラフ216上にプロットされて示される。前記グラフはy軸218がハウンスフィールド単位(Hounsfield)及びx軸220が時間(秒)をそれぞれ表している。コンピュータコンポーネント102(選択論理116を用いる)が、観察された曲線212はモデル化曲線214と十分合致していると決定する。既定の類似度又は品質数値に基づき、さらに観察された曲線212(動脈に対応する)が妥当な基準TCCとして選択される。

0036

脳潅流適用のための基準静脈は、ひとつの例示的実施態様により、観察された曲線下の領域(即ち造影剤の量)と同様に、202又は212などの観察された曲線と204又は214などのモデル化曲線との間の類似度を決定することに基づき既定の類似度又は品質値を用いて決定されることができる。イメージデータ106の処理されたスライスの暗いボクセルとして見えるいくつかのボクセルが、類似度又は品質値の適用の結果として最も高い値を受ける。図3に示されるように、スライス300は、上矢状静脈洞及びガレン領域の血管にボクセルを含み、イメージ中で暗く見える。例えば、暗い点302は前記スライス300を通じて(即ち垂直の方向に)伸びる血管を表し、一方、暗い線304はスライス300に沿って(線のある方向へ)伸びる血管を表す。ひとつ又はそれ以上の血管が妥当な基準血管の候補と考えられる。

0037

選択プロセスにおいて、204又は214などのモデル化曲線及び202又は212などの観察された曲線は、上で与えられたような既定の予想が実際に合致する場合にだけ合致する。動脈形状を持つ曲線について、検出された特徴(例えばBAT, HPAT, HPDT, TTPなど)は観察された曲線と類似である有効なモデルを生成するためには用いることはできない。従って、一組の異なる判断基準が、造影剤、注入位置及び対象領域108につき予想曲線を記載するためにさらに使用される。上記のように、モデルはまた、例えば外部で利用可能な非イメージ情報などに基づいて調節される。かかる非イメージ情報には、例えば、造影剤の濃度及び全量などの造影剤注入設定、注入期間注入からイメージ取得までの遅延時間などが含まれる。非イメージ情報はまた、患者の循環系状態についての基本情報、例えば心臓動数、血圧心拍出量などを含むことができる。これらの追加の情報は、造影剤の予想到達時間及びAIFでのピーク強度を決めるために使用され得る。潅流スキャンが造影剤の先立つ注入(例えば、CTA又はタイミンテストスキャンの後など)の後に取得される場合、これらの先立つスキャンで観察された造影剤の動力学はさらに基準血管検出を促進することができる。

0038

上で説明された適合性登録プロセス及びインテリジェント基準選択プロセスは、最適利用可能な基準曲線を与えることとなる。しかしこれらのプロセスから得た基準曲線でさえモーションアーチファクトをまだ示す可能性がある。例えば、せきからくる強い動きは、脳潅流及び/又は肝臓潅流において使用できないフレームを生成する結果となる。

0039

従って、訂正論理118は、前記候補TCCでの、残留する分離されたモーションアーチファクトを検出するための訂正プロセス又はアルゴリズムを実行する。これらのモーションアーチファクトは、例えば前記登録プロセスで使用される適合度の詳細な分析により、又は測定された基準曲線と最適フィッティングモデル化表現との比較により検出され得る。分離されたモーションアーチファクトを持つTCCサンプルは、観察された曲線の有効な一部及び/又はモデル化曲線からの知識を用いて、該曲線の影響を受けた部分を越えて内挿することでこれらのアーチファクトを容易に訂正することができる。イメージデータ106の全て及び候補TCCだけでなく分離したアーチファクトで影響される場合は、影響を受けた時点でのイメージデータの全てを分析から除外するか、合理的に補間された近似物で置き換えることができる。

0040

ひとつの例示的実施態様において、訂正プロセスは局所動き相殺を含む。動きにより破壊された時点について、固定解剖学的構造からの妥当な基準TCCの抽出を確実にするために局所登録が基準血管の近隣で実行される。

0041

ひとつの例示的実施態様において、コンピュータコンポーネント102は一体化されているか、又は前記イメージ取得装置104とスキャナ装置を形成するために組み合わされている。登録プロセス、選択プロセス及び/又は訂正プロセスは全て同じスキャン装置で実行され得る(例えば急性設定での時間節約のため)。の例示的実施態様においては、コンピュータコンポーネント102は医療ワークステーション又はネットワークサーバと接続されたネットワーククライアント又は例えば潅流分析を行っている医療ワークステーションであり得る。登録プロセス、選択プロセス及び/又は訂正プロセスはこのワークステーション又はクライアントで実行される。さらに他の例示的実施態様では、登録プロセス、選択プロセス及び/又は訂正プロセスは分配されたネットワークシステムを利用する、例えば医療画像管理システムPACS)を利用する。

0042

本発明のひとつの実施態様による動的造影強化イメージ研究を行うための妥当な基準曲線の決定の方法400は図4に示される。最初のステップ402として、造影剤が患者に、脳又は肝臓などの対象領域へ輸送するために投与される。該輸送はしばしば、患者の循環系を通って対象領域へ造影剤を移動させることを含む。従って、ステップ404で、方法400はある範囲の時間(即ち取得時間)で対象領域の一連のイメージ(例えばイメージデータ)を取得することを含む。データ取得の際に造影剤は患者の血液流内で対象領域を流れる。

0043

スキャンは異なる時に取得されるので、取得イメージデータを表すスキャンは視野での対象物及びその動きを示す。上記のように、イメージデータは最初再構成されて、第一のスライス厚さと第一のスライス距離(例えば高分解能で、薄いスライス)を持つ第一のデータセットを得る。これらの薄いスライスは、例えば1から2mmの厚さを持つ。前記第一のデータセットは同じ視野から得られた患者の動きに影響されるイメージデータを含む。従って、ステップ406では、前記最初のデータセットが、視野内で生じた動きを相殺するために登録される。例えば、イメージスキャンは、造影剤に影響されない対象領域内の解剖学的構造に基づいて登録される。

0044

登録されると、前記第一のデータセットは第二のスライス厚さ及び第二のスライス距離(例えば厚いスライス)を持つ第二のデータセットを形成するために使用され得る。これらの厚いスライスは、例えば5から10mmの厚さを持ち得る。厚いスライスは機能性分析に十分適したものである(例えば潅流分析)。

0045

ステップ408では、スキャン(例えば前記第一のデータセット又は第二のデータセット)は、処理され基準情報の候補を決定する(例えばTCCなどの曲線)。この決定は、モーションアーチファクト及び他のイメージ品質値の存在下で基準曲線の妥当性を測るものである。特に前記スキャンは、図2A又は2Bに示される理想的又はモデル化曲線との類似度に基づき観察された曲線の妥当性を決定するために処理される。ここのモデル化曲線は観察された曲線に最適フィッティングに基づき生成され得る。ひとつの例示的実施態様において、前記モデル化曲線はさらに、追加の、外部の情報で調節される。このようにして、モデル化曲線はさらに、イメージに基づく及び/又は非イメージに基づく情報を用いて細かく調節され得る。

0046

上記のように、ひとつの例示的実施態様によるモデル化曲線は、妥当なTCCにつき次の予測される特性に基づいて定められる:(1)造影剤の主部の到達前には減衰は観察されないこと;(2)曲線はそのピークにつき単調に増加すること;(3)曲線は最初は、立ち上がりの速度と類似の速度で減衰する(主部と対称的);及び(4)曲線はその後、最初のベースライン近くへゆっくりと減衰する(造影剤の分散)。当業者であれば、これらの特徴のいくつかが、異なる特徴もまた同様に、モデル化曲線を定めるために使用できることは理解できるであろう。

0047

ひとつの例示的実施態様において、個々のモデル化曲線は主部到達時間(BAT)、半値ピーク到達時間(HPAT)、半値ピーク減衰時間(HPDT)、ピーク時(TTP)及び具体的な造影剤、注入位置及び対象領域108などの最終ベースライン高さの検出により生成される。これらの値は、例えば上で記載の測定値により、対象性を促進し、ベースラインへの減衰戻りなどのために修正される。一般的に、該測定値は曲線の全ての定量的な特徴であり、それぞれの修正は、曲線をより対称的にし、ベースライン近くへ減衰させ、又は時点及び観察された濃度値を望ましく及び予期される特徴をよりよく反映するものにする。

0048

フィッティングされたモデル化曲線及び観察された曲線との比較は、差曲線(即ち、モデル化及び観察された曲線との違い)下の領域と、観察された曲線下の領域の比率として品質測定を与える。当業者であれば、この比率は一例であり、曲線間の十分な一致を反映するすべての他の品質測定も使用可能であることは理解されるであろう。品質測定を用いて妥当な基準曲線を与える血管が検出される。

0049

ステップ408において、モデル化曲線及び観察された曲線は、上で与えられたような既定の予想が実際に合致する場合にだけ合致する。動脈形状を持つ曲線について、検出された特徴(例えばBAT, HPAT, HPDT, TTPなど)は観察された曲線と類似である有効なモデルを生成するためには用いることはできない。従って、一組の異なる判断基準が、造影剤、注入位置及び対象領域につき予想曲線を記載するためにさらに使用される。上記のように、モデルはまた、例えば外部で利用可能な非イメージ情報などに基づいて調節される。かかる非イメージ情報には、例えば、造影剤注入設定又は患者の循環系状態などが含まれる。これらの追加の情報は、造影剤の予想到達時間及びAIFでのピーク強度を決めるために使用され得る。潅流スキャンが造影剤の先立つ注入(例えば、CTA又はタイミングテストスキャンの後など)の後に取得される場合、これらの先立つスキャンで観察された造影剤の動力学はさらに基準血管検出を促進することができる。

0050

スキャンが処理されひとつ又はそれ以上の基準曲線の候補のセットが決定されても、なお前記候補のいくつかはモーションアーチファクトを示す可能性がある(例えば、せきからくる強い動きは、脳潅流及び/又は肝臓潅流において使用できないフレームを生成する結果となる)。従って、基準曲線の候補は、ステップ410で訂正されひとつ又はそれ以上の妥当な基準曲線のセットを形成する。

0051

この訂正は、前記候補TCCでの、残留する分離されたモーションアーチファクトを検出を含む。これらのモーションアーチファクトは、例えば前記登録プロセスで使用される適合度の詳細な分析により、又は測定された基準曲線と最適フィッティングモデル化表現との比較により検出され得る。分離されたモーションアーチファクトを持つ候補TCCは、観察された曲線の有効な一部及び/又はモデル化曲線からの知識を用いて、該曲線の影響を受けた部分を越えて内挿することでこれらのアーチファクトを容易に訂正することができる。イメージデータ106の全て及び候補TCCだけでなく分離したアーチファクトで影響される場合は、影響を受けた時点でのイメージデータの全てを分析から除外するか、合理的に補間されたサンプルで置き換えることができる。

0052

ひとつの例示的実施態様において、ステップ410の調節又は訂正は局所動き相殺を含む。動きにより破壊された時点について、固定解剖学的構造からの妥当な基準TCCの抽出を確実にするために局所登録が基準血管の近隣で実行される。ステップ410での調節の結果として、妥当な基準TCCのセットが得られ、動的造影強化イメージング研究で使用され得る。

0053

上記のように、方法400の部分として、登録406、選択408及び/又は訂正410は、その後、イメージング研究で使用するための厚い(例えば5から10mm)スライスに再構成される前に比較的薄いイメージスライス(例えば1から2mm)で実行され得る。

0054

上記観点において、例示システム100及び方法400は、どのようにして、本一般的発明概念が、動的造影強化研究の有効性を改良するために使用され得る基準TCCを提供し得る考え方を提供するため使用され得るかを説明する。

0055

具体的実施態様についてのこれまでの説明は例示の方法で行われた。与えられた開示から、当業者であれば、本発明の一般的発明概念及びそれに伴う全ての利点を理解するばかりでなく、開示された構造及び方法の明らかな種々の変更・変法を見出すことができるであろう。従って、特許請求の範囲で定められる、本発明の一般的発明概念の本質及び範囲に属する全てのかかる変更・変法及びそれらの均等物の全てを含むにつき及ぶことが求められる。

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