JP2006507902A - 脳内の鉄沈着に対する磁気共鳴イメージングのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＲＩ技法及び画像処理技法を用いて脳内鉄沈着を検出するための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて鉄を検出するための方法及びシステムを提供する。本方法は、実質的に高い磁場強度を有するＭＲＩシステムを用いて脳内鉄沈着を強調するように選択したパルスシーケンスによって磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集する工程（２１０）と、このＭＲ画像内で所与の疾患を指摘するような統計的に妥当な量の鉄沈着を有する関心領域を特徴付けする工程（２２０）と、を含む。

Description

本発明は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）及び画像処理法に関する。本発明は、さらに詳細には、ＭＲＩ技法及び画像処理技法を用いた脳内鉄沈着の検出に関する。

脳の特定の領域が、関連するたんぱく質と関連づけされかつ該たんぱく質によって大部分が囲繞されている鉱物基質内の鉄原子からなるような貯蔵プール内の鉄の沈着を含むことはかねてから知られている。無機化鉄とたんぱく質からなる錯体全体のことはフェリチン（ｆｅｒｒｉｔｉｎ）と呼ばれ、また別のケースではヘモシデリン（ｈｅｍｏｓｉｄｅｒｉｎ）と呼ばれている。さらに、磁化された鉄原子は局所磁場を変化させ、またこれによって鉄沈着の近傍にある水分子その他の化合物内の陽子からのＭＲ信号を低下させる傾向があるため、これらの沈着はＭＲ画像上である程度まで視覚化されうるものと認識されている。この効果を、局所Ｔ２緩和時間の鉄依存性の短縮と呼んでいる。磁場強度がより高いほど、この効果はより顕著でありかつ観察が容易であることが知られている。しかし、この画像化現象は、標準的なＭＲスキャナの感度の限界及び罹患脳領域の形状の複雑さや不規則さのために診断推論を行うことが困難であるため、診断目的に広範に利用されていない。このため、疾患関連の変化を検出できるように、脳の鉄沈着の有無に関するＭＲ撮像の感度を改善させ、かつＭＲ画像の解析方法を改善させるような発明が必要とされている。神経学における差し迫った要求の１つは、アルツハイマー病や関連する疾患に付随するようなアミロイド・プラークと神経原線維の絡まりなど、脳内の異常な沈着を検出できるような撮像方法である。フェリチンや関連するたんぱく質化合物の形態をした鉄はこれらの沈着に関連することが多いことが知られている。これらの沈着は、ＭＲＩによって脳内の個々の構造として撮像するには小さすぎることが多いが、ＭＲ撮像ボクセル内にこうした沈着が幾つか存在すると、この鉄成分のためにそのボクセルに対する全体としての信号強度の低下につながることがある。したがって、単一のボクセルにわたる信号平均化の過程によれば、この技法を使用してこれらの病変構造の有無を確認することができる。さらに、多くの変性性の脳疾患（例えば、パーキンソン病、ハレルフォルデン−シュパッツ病及びその他多くの疾患）は、局限性の鉄沈着の増加を伴うことが分かっている。

今日まで、脳内鉄依存のコントラストを利用しようとする努力の大部分では、視覚的検査によるか、あるいは個々のボクセルの画像強度変動やＴ２緩和の計測による解析を受ける比較的厚いスライス（例えば、３〜５ｍｍ）で低磁場（例えば、１．５Ｔ）の画像が利用されてきた。この方法は、煩雑でありかつ時間がかかると共に、高分解能イメージングを利用しないと鉄分布の局所的詳細を分解させることができない。
米国特許第５３２２６８２号

したがって、上述した不備及び問題を克服しているような、神経変性性の脳疾患の診断及び進行の監視で使用するために脳内鉄沈着に対するＭＲ撮像を実行するための方法が必要とされている。さらに詳細には、脳の鉄沈着の有無を検出し、かつ疾患を診断し疾患関連の変化を検出するためのＭＲ画像の解析方法を改善させるために、ＭＲ撮像の感度の改良が必要とされている。

第１の態様では、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて脳内の鉄を検出するための方法を提供する。本方法は、実質的に高い磁場強度を有するＭＲＩシステムを用いて脳内鉄沈着を強調するように選択したパルスシーケンスによって磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集する工程と、ＭＲ画像内において所与の疾患を指摘するような統計的に妥当な量の脳内鉄沈着を有する関心領域を特徴付けする工程と、を含む。

第２の態様では、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて脳内の鉄を検出するためのシステムを提供する。本システムは、実質的に高い磁場強度を有しており、複数の薄層スライスでＴ２強調の磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集するように適合させている磁気共鳴イメージング・デバイスと、このイメージング・デバイスと結合させると共に、鉄依存性疾患に関する診断、予後及び進行の予測のうちの少なくとも１つで使用するためにＭＲ画像内で鉄沈着を有する関心領域を特徴付けするように適合させている画像処理装置と、を備える。

本発明に関する特徴及び利点は、本発明の以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによって明らかとなろう。

医学診断などの様々な分野で利用されているＭＲＩスキャナは、典型的にはコンピュータを使用し、マグネット、傾斜コイル・アセンブリ及び無線周波数コイル（複数のこともある）の動作に基づいて画像を作成している。このマグネットは、水素原子の原子核などの原子核を無線周波数励起に応答させるようにする均一な主磁場を発生させている。この傾斜コイル・アセンブリは、この主磁場に一連のパルス状の空間傾斜磁場を印加し、撮像パルスシーケンス中に撮像ボリューム内の各点に対して、その一意の１組の磁場に対応した空間的識別性を与えている。無線周波数コイル（複数のこともある）は、無線周波数コイルによって検出されかつ画像作成のためにコンピュータによって使用される振動性の横方向磁化を一時的に生成させるような励起周波数パルスを発生させている。

一般に、極めて高い磁場強度とは、１．５テスラ（１．５Ｔ）を超えるものと特徴付けられる。近年では、典型的な１．５テスラを超える磁場強度のＭＲＩシステムの利用の増加が見られる。研究用システムは８テスラ程度の高さで構築されている。今では、３テスラ及び４テスラで利用可能なシステムが市販されている。これらのシステムは主に、ファンクショナルＭＲＩ（ｆＭＲＩ）や人体頭部関連のイメージングにおける研究、並びにスペクトロスコピー検査のために使用されている。

図１は、本発明の実施形態に従って画像を作成するためのシステムの簡略ブロック図を表している。一実施形態では、このシステムは、本発明を組み込んだＭＲイメージング・システムである。このＭＲＩシステムは例えば、本発明の方法を実施するように適合したＧＥ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＧＥ−Ｓｉｇｎａ ＭＲスキャナとすることが可能である、ただし別のシステムも同様に使用可能である。

ＭＲシステムの動作は、キーボード／制御パネル１０２及びディスプレイ１０４を含むオペレータ・コンソール１００から制御を受けている。コンソール１００は、オペレータが画像の作成及び画面１０４上への画像表示を制御できるようにする独立のコンピュータ・システム１０７と、リンク１１６を介して連絡している。コンピュータ・システム１０７は、バックプレーンを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像処理装置モジュール１０６、ＣＰＵモジュール１０８、並びに当技術分野でフレーム・バッファとして知られている画像データ・アレイを記憶するためのメモリ・モジュール１１３が含まれる。コンピュータ・システム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置１１１及びテープ駆動装置１１２とリンクしており、さらに高速シリアル・リンク１１５を介して独立のシステム制御部１２２と連絡している。

システム制御部１２２は、バックプレーンにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１１９や、シリアル・リンク１２５を介してオペレータ・コンソール１００に接続させたパルス発生器モジュール１２１が含まれる。システム制御部１２２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク１２５を介して受け取っている。パルス発生器モジュール１２１は、所望のスキャンシーケンスを実行させるように各システム・コンポーネントを動作させている。これによって、発生させようとする無線周波数（ＲＦ）パルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール１２１は、スキャン中に発生させようとする傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器１２７と接続させている。パルス発生器モジュール１２１はさらに、生理学的収集制御器１２９から被検体データを受け取っており、この生理学的収集制御器１２９は、電極からのＥＣＧ信号やベローズからの呼吸信号など被検体２００に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール１２１は、スキャン室インタフェース回路１３３（被検体２００の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている）、並びにマグネット系と接続させている。このスキャン室インタフェース回路１３３を介してさらに、位置決めデバイス１３４がスキャンのために被検体２００を所望の位置まで移動させるコマンドを受け取っている。

パルス発生器モジュール１２１が発生させる傾斜波形は、Ｇ_ｘ、Ｇ_ｙ及びＧ_ｚ増幅器から構成される傾斜増幅器システム１２７に加えられる。各傾斜増幅器は、全体を１３９で表したアセンブリ内の対応する傾斜コイルを励起させ、収集する信号の位置エンコードのために使用される磁場傾斜を発生させている。この傾斜コイル・アセンブリ１３９は、偏向用マグネット１４０及び全身用ＲＦコイル１５２を含むマグネット・アセンブリ１４１の一部を形成している。ボリューム１４２は、マグネット・アセンブリ１４１の内部の被検体２００を受け入れるためのエリアとして表しており、患者ボアを含んでいる。本明細書で使用する場合、ＭＲＩスキャナの使用可能なボリュームとは一般に、その主磁場、傾斜磁場及びＲＦ磁場の均一性が既知であり撮像に受け入れ可能なレンジ内にあるような患者ボア内部の連続したエリアであるボリューム１４２内部のボリュームであると規定している。システム制御部１２２内にある送受信器モジュール１５０は、ＲＦ増幅器１５１によって増幅させかつ送信／受信スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合させるパルスを発生させている。被検体２００内の励起した原子核が放射して得られた信号は、同じＲＦコイル１５２によって検知すると共に、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器１５３に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器１５０の受信器セクション内で復調し、フィルタ処理しかつディジタル化している。送信／受信スイッチ１５４は、送信モードではＲＦ増幅器１５１をコイル１５２に電気的に接続させ、また受信モードでは前置増幅器１５３とコイル１５２を電気的に接続させるように、パルス発生器モジュール１２１からの信号によって制御している。送信／受信スイッチ１５４はさらに、送信と受信のいずれのモードにおいても、単独のＲＦコイル（例えば、頭部専用コイルや表面コイル）の使用が可能である。本明細書で使用する場合、「ように適合させた（ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ）」、「構成させた（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」その他の表現は、記載の効果を提供するように構成要素が協働できるような構成要素同士の機械的または構造的な接続に言及したものであり、またこれらの用語はさらに、与えられた入力信号に応答して出力を提供する手順を実行するようにプログラムしたアナログ式やディジタル式のコンピュータ、特定用途向けデバイス（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））などの電気的構成要素の動作機能に言及したものでもある。

ＲＦコイル１５２により取り込んだＭＲ信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタル化され、システム制御部１２２内のメモリ・モジュール１６０に転送される。スキャンが完了しアレイ状データの全体がメモリ・モジュール１６０内に収集された時点で、アレイ処理装置１６１はこのデータを画像データのアレイにするフーリエ変換を行うように動作する。これらの画像データはシリアルリンク１１５を介してコンピュータ・システム１０７に送られて、ディスク記憶装置１１１内に格納される。これらの画像データは、オペレータ・コンソール１００から受け取ったコマンドに応じて、テープ駆動装置１１２上にアーカイブしたり、あるいは画像処理装置１０６によってさらに処理してオペレータ・コンソール１００に送りディスプレイ１０４上に提示させたりすることができる。画像処理装置１０６はさらに、画像処理技法を実行するように適合させており、これについては図２を参照しながら以下でより詳細に記載することにする。ＭＲＩスキャナは、開放性、速度及びコストに関する所与のスキャナ要件によって磁場均一性を達成するように設計されていることを理解されたい。

本明細書で使用する場合、「極めて高磁場（ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｆｉｅｌｄ）」とは、ＭＲＩシステムにより発生させる約１．５テスラを超えるような磁場のことを意味している。本発明の実施形態では、その高磁場は約３テスラ（３Ｔ）であることが望ましい。さらに、本明細書で使用する場合、「極めて高周波数（ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）」とは、約６４ＭＨｚから約５００ＭＨｚまでの範囲、望ましくは約１２８ＭＨｚから約３００ＭＨｚまでの範囲、にあるものと見なすこととする。本発明の実施形態では、その高周波数は約１２８ＭＨｚであることが望ましい。

患者に対する複数のスキャンから収集した全データは、１つのデータ組と見なすことができる。各データ組は、ピクセルまたはボクセルのいずれかであるような、より小さい単位にまで分解することができる。データ組が２次元である場合、その画像はピクセルと呼ぶ単位から成り立っている。１つのピクセルは２次元座標（通常は、ｘ及びｙ）を用いて表現できるような２次元空間内の１つの点である。画像内の各ピクセルは、８個の別のピクセルによって取り囲まれており、これら９個のピクセルで３×３の１つの正方形を形成している。中央のピクセルを取り囲んでいるこれら８個の別のピクセルは、その中央ピクセルに対する８接続式近隣値と見なされる。データ組が３次元である場合、その画像はボクセルと呼ぶ単位で表示される。１つのボクセルは、３次元座標（通常は、ｘ、ｙ及びｚ）を用いて表現できるような３次元空間内の１つの点である。各ボクセルは２６個の別のボクセルによって取り囲まれている。この２６個のボクセルは、元のボクセルに対する２６接続式近隣値と見なすことができる。

本発明の実施形態では、３テスラ以上の磁場強度で高分解能のＭＲ画像を撮像することが好ましい。これらの画像では、１．５ｍｍ以下のスライス厚を使用することができる。画像強度の「Ｔ２強調」を生成させるような任意のパルスシーケンスが使用されることがある。このパルスシーケンスでは、一般的に言って、高いＴ２強調の実現を信号対雑音比の保持と均衡させる必要がある。パルス発生器モジュール１２１は、本発明の実施形態のためにＴ２強調画像を作成しかつ実質的に薄層スライスのＭＲ画像を収集するように適合されている。

本発明の一実施形態では、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて脳内の鉄を検出するための方法は、実質的に高い磁場強度を有するＭＲＩシステムを用いて脳内鉄沈着を強調するように選択したパルスシーケンスによって磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集する工程と、その後に、このＭＲ画像内で所与の疾患を指摘するような統計的に妥当な量の脳内鉄沈着を有する関心領域を特徴付けする工程と、を含む。脳の鉄沈着は一般に、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、ハレルフォルデン−シュパッツ病、その他の神経変性性障害、並びに中枢神経系のその他の疾患に付随すると共に、これらに対する指標となる。その疾患に応じて、当該疾患を特徴付けするための統計的に妥当な脳内鉄は多いことや少ないことがある。別の実施形態では、この脳内鉄の特徴付けは、脳沈着によって生じるＭＲ信号の変化を計測すること、並びに所与の疾患の進行と治療措置に対する応答のうちの少なくとも一方を監視する際にこの信号変化を使用すること、を含む。さらに、この脳内鉄の特徴付けは、脳の下位構造内での脳内鉄の検出を強調するために、画像強度、Ｔ２値、強度比及び信号ロスに基づいてコンピュータ支援解析を用いてその関心領域を処理することを含む。これ以外に、特徴付けはさらに、当該疾患の進行の定量化及び／または治療に対する応答の監視において使用する関心領域に対するボリュメトリック計測値を生成することを含む。

また別の実施形態では、この収集工程及び特徴付け工程は、所与の被検体に関して疾患の進行の計測及び治療に対する応答の計測のために、少なくとも１回の継続的または連続的検査において（典型的にはもっと後の時点で）反復されている。さらに、本方法は、同じ被検体の検査データ、当該疾患に関する臨床集団データ及び生命情報科学データなどのデータソースとインタフェースをとり、画像処理装置によってその関心領域についてそれぞれのデータソースからのデータとの比較を実行させることを含む。神経変性疾患、並びに対応する妥当な鉄情報に関する知見がどんどん増えるに従って、このデータソースとの比較によって所与の患者に関する疾患段階判定、予測モデル化、並びに疾患の別のこうした追跡が可能となろう。

図２を参照すると、Ｔ２デュアルエコーＭＲ画像から脳構造（より具体的には、脳内鉄沈着）を区分けしかつ定量化するＭＲ画像の区分けのための実施形態を提供している。本明細書で使用する場合、「Ｔ２」、「Ｔ２パラメータ」その他の表現は、ＭＲイメージングの技術分野でよく知られている時定数（あるいは、スピン−スピン緩和時間）Ｔ２を意味している。Ｔ２は、ＭＲスキャンのＲＦパルスシーケンスが終了した後に所与の原子核が静磁場（「Ｂ」と云われる）の周りで均一に分布するまで戻るための時間計測値である。所与の組織種別または脳構造に関連付けされる１つのＴ２値が存在しており、このためこのＴ２値は、ＭＲ画像内の選択した組織種別の識別において有用である。鉄沈着が存在するとＴ２緩和時間が短縮することが知られている。この効果のことを局所Ｔ２緩和時間の鉄依存性短縮と呼んでいる。さらに、この所与のＴ２値はデュアルエコー画像間で異ならせて視覚化することができる。例えば、脳せき髄液（ＣＳＦ）は、第２のエコーでより大きな値を有するのが典型的であり、また顔面などの別の頭蓋組織は第１のエコーでより大きな値を有している。

図２に示した方法に対する入力は、例えばＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃから市販されている例えば３Ｔ ＭＲＩシステムなど３Ｔの磁場強度を有するＭＲスキャナを用いたＭＲＩスキャンによって工程２１０で収集された画像である。このデュアルエコーはＴ２スピンエコー・パルスシーケンスを用いた周知の方法によって収集される。例示的な一実施形態では、その第１のエコーはプロトン密度強調（ＰＤＷ）パルスであり、かつその第２のエコーはＴ２強調（Ｔ２Ｗ）パルスである。当業者であれば、別の修正式パルスシーケンスも本明細書に記載した方法に適用可能であることを理解されよう。

さらに図２を参照すると、この収集画像は望ましくは、対象の鉄沈着を含む関心領域を包含させて被検体の脳の連続した領域をカバーさせるべきである。大部分の臨床条件下では、これらの領域には、大脳基底核、視床、中脳、内側側頭葉、並びに大脳皮質及び小脳のうちの指定領域が含まれる。これらの画像は、鉄沈着の領域を特徴付けるためにコンピュータ援用解析２２０を受ける。コンピュータ援用解析は、２３０及び２４０に示す周知の様々な区分けアルゴリズム及びコンピュータ解析アルゴリズムを含むことがある。この特徴付けは、画像関連の多数のパラメータに基づいて実施することがある。区分け２３０は、解析の一部であって、Ｔ２強調、領域成長、強度しきい値など多くの周知の区分け技法のうちのいずれかとすることができる。鉄解析工程２４０は多くの方法で実施することができる。一実施形態では、Ｔ２強調画像上での信号強度のロスによって鉄沈着の存在が検出される。これらの領域に対するコンピュータ解析は、画像強度（後期エコー画像上の鉄高濃度領域で低下する）、計算したＴ２値（鉄高濃度領域で低下する）、後期エコー画像の画像強度を早期エコー画像の強度で割り算して得られる比画像に関する領域の分類によるか、あるいは鉄沈着によって生じた信号強度ロスを表示するための別の数学的手続きによって実行することができる。鉄解析のまた別の実施形態では、区分けによって収集したコンピュータ処理済み画像が、個々の鉄含有脳領域に関するボリュメトリック計測値、鉄沈着の局所的変動（近傍のボクセルの強度の標準偏差など）、及び脳の内部における鉄粒子の限局的濃度や集積状態に関連する信号ロスの総強調（鉄のない領域と比較される）などのパラメータを決定するために追加のコンピュータ解析を受けることがある。これら高分解能の鉄強調画像に対するコンピュータ解析の結果は、鉄高濃度領域（例えば、黒質及び淡蒼球）の体積、鉄沈着の範囲（局所的Ｔ２など限局性信号ロスの様々な定量的決定による計測に従う）に関する定量的報告やその他のデータ提示２５０となる。例えば鉄沈着を示す色相コード化エリアを伴う画像、あるいは鉄沈着の範囲を示すボリュメトリック計測値などのデータ提示２５０に関しては様々な実施形態が存在することを理解すべきである。

多くの変性性の脳疾患（例えば、パーキンソン病、ハレルフォルデン−シュパッツ病及びその他多くの疾患）では、局限性の鉄沈着の増加を伴なうことが分かっている。本明細書に記載したような高分解能ＭＲイメージング及びコンピュータ解析を用いると、高い鉄沈着を伴う多くの新たな脳領域が発見されて特徴付けされ、これによってこの診断技法が別の疾患状態にまで拡張される可能性が高い。さらに、罹患脳領域に対するボリュメトリック解析などコンピュータ作成による情報の利用、並びにコンピュータ画像位置調整技法を用いることによる所与の患者に対する一連検査でのこのパラメータの追跡能力によって、疾患の進行及び治療に対する応答を定量化する手段が提供される。

さらに図２を参照すると、所与の患者に対する一連の検査には、後の時点におけるＭＲＩシステムによる第２のすなわち後続のスキャン２６０が必要となる。後続のスキャンが実施される際に、この後続の画像収集では、後続のスキャン画像データを以前の画像データと位置合わせするための何らかの位置調整（収集及び位置合わせ工程２７０）も必要となる。さらに、この位置調整では、後続のスキャンに関するスキャナ関連の変動を較正するために所与のＭＲスキャナに対する位置合わせが必要となることがある。ＭＲイメージング分野の当業者には、後続のスキャンの画像を位置合わせして時間関連及びスキャナ関連の変動を補償するために利用できる周知の多くの位置調整技法が存在することが理解されよう。

上述した処理によって画像データを収集し解析し終わると、疾患の診断及び追跡の様々な面でこの画像データを使用することができる。例えば、鉄沈着の定量的な特徴付けによれば、医師は疾患の進行や患者の治療に対する応答を追跡することが可能となる。この収集及び特徴付けは反復し、また画像位置調整技法を用いることによって所与の患者に関して患者画像データを連続して追跡することができる。別の利点は、鉄沈着の空間的範囲及び強度の定量化が可能となること、またこれにより不規則な形状をした脳の原子核に対する定量的ボリュメトリック計測を提供できることである。本方法は、疾患の発症、進行及び治療に関連した鉄沈着の変化に関する便利なコンピュータ支援による追跡を提供している。

図３は、本発明の実施形態を適用できる３テスラ（３Ｔ）の磁場強度で撮像した脳内鉄のＭＲ画像の一例である。画像３１０は、鉄の存在を示すＴ２が短縮した領域である多数の斑点状領域３３０を有するアルツハイマー病の被検体の脳に関するＭＲ画像である。画像３２０は、正常な脳のＭＲ画像であり、同様に幾つかの斑点状領域３３０を有しているが、ＡＤ対象と比べてその数や分布は実質的に少ない。したがって、上述した本発明による方法を用いることによって、疾患関連の変化を診断し検出する能力を提供するような脳構造内部での脳内鉄の検出が可能となる。

上述した実施形態では、神経変性疾患の診断及び検出を目的として脳内鉄の検出を強調するための方法に焦点を当ててきた。しかし、本発明の方法は、脳以外の構造（例えば、肝臓）の撮像にも同様に適用できることを理解すべきである。当業者であれば、鉄沈着を強調するためのこの収集及び特徴付けの方法は、肝臓その他の組織における鉄過剰につながるような遺伝性ヘモクロマトーシスや続発性ヘモクロマトーシスなどの疾患にも同様に適用することが可能であることを理解されよう。同様に、本発明の方法はＴ２の短縮によって示される疾患に応用されることもある。例えば、アテローム硬化性脳疾患やアテローム硬化性心血管疾患の場合などアテローム硬化性プラークを有する患者の画像内ではＴ２短縮を示すという証拠が存在している。本発明の方法を応用すれば、脳卒中、心臓疾患の発症や別の疾患の進行の可能性に関する予測値が提供されることを理解すべきである。

本発明の好ましい実施形態について図示すると共に本明細書に記載してきたが、こうした実施形態が単に一例として提供されていることは明らかであろう。当業者であれば、本明細書で示した発明を逸脱することなく、多くの変形形態、変更形態及び置換形態を生じさせるであろう。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲の精神及び趣旨によってのみ限定させるように意図している。

本発明の実施形態が有用となるような磁気共鳴イメージング・システムの簡略ブロック図である。 本発明の方法に従った鉄沈着の解析で使用するためのＭＲ画像を区分けするための方法の例示的な一実施形態の概要図である。 本発明の実施形態を適用できる３テスラ（３Ｔ）の磁場強度で撮像した脳内鉄のＭＲ画像の一例である。

符号の説明

１００ オペレータ・コンソール
１０２ キーボード／制御パネル
１０４ 画面、ディスプレイ
１０６ 画像処理装置モジュール
１０７ コンピュータ・システム
１０８ ＣＰＵモジュール
１１１ ディスク記憶装置
１１２ テープ駆動装置
１１３ メモリ・モジュール
１１５ 高速シリアルリンク
１１６ リンク
１１９ ＣＰＵモジュール
１２１ パルス発生器モジュール
１２２ システム制御部
１２５ シリアルリンク
１２７ 傾斜増幅器
１２９ 生理学的収集制御器
１３３ スキャン室インタフェース回路
１３４ 位置決めデバイス
１３９ 傾斜コイル・アセンブリ
１４０ 偏向用マグネット
１４１ マグネット・アセンブリ
１４２ ボリューム
１５０ 送受信器モジュール
１５１ ＲＦ増幅器
１５２ ＲＦコイル
１５３ 前置増幅器
１５４ 送信／受信スイッチ
１６０ メモリ・モジュール
１６１ アレイ処理装置
３１０ アルツハイマー病の脳のＭＲ画像
３２０ 正常な脳のＭＲ画像
３３０ 斑点状領域

Claims (33)

1. 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて脳内の鉄を検出するための方法であって、
   実質的に高い磁場強度を有するＭＲＩシステムを用いて脳内鉄沈着を強調するように選択したパルスシーケンスによって磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集する工程（２１０）と、
   前記ＭＲ画像内で所与の疾患を指摘するような統計的に妥当な量の脳内鉄沈着を有する関心領域を特徴付けする工程（２２０）と、
   を含む方法。
2. 前記選択したパルスシーケンスは、Ｔ２強調した実質的に薄層スライスの複数のＭＲ画像を収集するように適合されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記特徴付け工程は、脳内沈着によって生成されるＭＲ信号の変化を計測する工程と、所与の疾患の進行と治療措置に対する応答の少なくとも一方に対する監視において前記信号修正を使用する工程と、を含んでいる、請求項１に記載の方法。
4. 前記特徴付け工程は、脳の下位構造内部の脳内鉄を強調するために、画像強度、Ｔ２値、強度比及び信号ロスのうちの少なくとも１つに基づいたコンピュータ援用解析を用いて前記関心領域を処理する工程（２４０）を含んでいる、請求項１に記載の方法。
5. 所与の疾患の進行の定量化と治療に対する応答の監視のうちの少なくとも一方で使用される関心領域のボリュメトリック計測値を生成させる工程（２５０）をさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 前記脳内鉄沈着は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、ハレルフォルデン−シュパッツ病、その他の神経変性疾患及びアテローム硬化性疾患を含む疾患を示唆するものである、請求項１に記載の方法。
7. 前記実質的に高い磁場強度は約１．５テスラ（１．５Ｔ）以上である、請求項１に記載の方法。
8. 前記薄層スライスは約１．５ｍｍ以下である、請求項２に記載の方法。
9. 疾患の進行の計測と治療に対する応答の計測の少なくとも一方の目的で所与の被検体に対する少なくとも１回の後続の検査において前記収集及び特徴付けの工程を反復する工程（２６０、２７０）をさらに含む請求項１に記載の方法。
10. 前記特徴付け工程は、同じ被検体の検査データ、前記所与の疾患に関する臨床集団データ及び生命情報科学データのうちの少なくとも１つを含むデータソースとインタフェースをとり、前記関心領域に関して該それぞれのデータソースからのデータとの比較を実行する工程をさらに含んでいる、請求項１に記載の方法。
11. 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて鉄を検出するための方法であって、
    薄層スライスでＴ２強調の複数の磁気共鳴（ＭＲ）画像を実質的に高い磁場強度で収集する工程（２１０）と、
    鉄依存疾患に関する診断、予後及び進行の予測のうちの少なくとも１つで使用するために前記ＭＲ画像内で鉄沈着を有する関心領域を特徴付けする工程（２２０）と、
    を含む方法。
12. 鉄沈着を有する前記特徴付けした関心領域をコンピュータ解析を用いて解析する工程（２３０）をさらに含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記収集の工程（２１０）は、実質的に薄層スライス画像を収集するように適合させた少なくとも１つのパルスシーケンスを含んでいる、請求項１１に記載の方法。
14. 前記収集の工程（２１０）は、画像強度のＴ２強調を生成するように適合させた少なくとも１つのパルスシーケンスを含んでいる、請求項１１に記載の方法。
15. 前記特徴付け工程は、
    前記ＭＲ画像をコンピュータ援用解析を用いて処理して鉄沈着の領域を特徴付けする工程（２４０）と、
    前記鉄沈着領域に対するボリュメトリック計測値を生成する工程（２５０）と、
    を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
16. 前記ボリュメトリック計測値が疾患の進行を定量化するために使用されている請求項１５に記載の方法。
17. 前記ボリュメトリック計測値が治療に対する応答を計測するために使用されている請求項１５に記載の方法。
18. 疾患の進行の計測と治療に対する応答の計測の少なくとも一方の目的で所与の被検体に対する少なくとも１回の後続の検査において前記収集及び特徴付けの工程を反復する工程（２６０、２７０）をさらに含む請求項１１に記載の方法。
19. 前記鉄依存疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、ハレルフォルデン−シュパッツ病、その他の神経変性疾患、肝臓疾患及びアテローム硬化性疾患を含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記特徴付け工程は鉄沈着によって生成される信号変化を計測する工程を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
21. 前記実質的に高い磁場強度は約１．５テスラ（１．５Ｔ）以上である、請求項１１に記載の方法。
22. 前記薄層スライスは約１．５ｍｍ以下である、請求項１１に記載の方法。
23. 前記特徴付け工程は、同じ被検体の検査データ、前記所与の疾患に関する臨床集団データ及び生命情報科学データのうちの少なくとも１つを含むデータソースとインタフェースをとり、前記関心領域に関して該それぞれのデータソースからのデータとの比較を実行する工程をさらに含んでいる、請求項１１に記載の方法。
24. 前記特徴付け工程は、
    複数の選択した下位構造及び鉄の各々に対応するそれぞれのＴ２緩和時間に基づいて前記ＭＲ画像を下位構造及び鉄に区分けする工程（２３０）と、
    体積、強度及び信号ロスの少なくとも１つに関して前記鉄を解析する工程（２４０）と、
    を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
25. 前記ＭＲ画像は、プロトン密度強調（ＰＤＷ）画像及びＴ２強調画像を含むデュアルエコー・パルスシーケンスを利用して収集されている、請求項２４に記載の方法。
26. 前記解析は前記鉄に対するコンピュータ援用解析を含んでいる、請求項２４に記載の方法。
27. 前記解析は、ヒストグラム、強度及び統計解析のうちの少なくとも１つを含む前記鉄に対する局限性の解析を含んでいる、請求項２４に記載の方法。
28. 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて鉄を検出するためのシステムであって、
    薄層スライスでＴ２強調の複数の磁気共鳴（ＭＲ）画像を収集するように適合させた、実質的に高い磁場強度を有する磁気共鳴イメージング・デバイスと、
    前記イメージング・デバイスに結合されており、かつ鉄依存疾患に関する診断、予後及び進行の予測のうちの少なくとも１つで使用するために前記ＭＲ画像内で鉄沈着を有する関心領域を特徴付けするように適合させた画像処理装置（１０６）と、
    を備えるシステム。
29. 前記実質的に高い磁場強度は約１．５テスラ（１．５Ｔ）以上である、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記薄層スライスは約１．５ｍｍ以下である、請求項２８に記載のシステム。
31. 前記鉄依存疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、ハレルフォルデン−シュパッツ病、その他の神経変性疾患、肝臓疾患及びアテローム硬化性疾患を含む、請求項２８に記載のシステム。
32. 同じ被検体の検査データ、前記所与の疾患に関する臨床集団データ及び生命情報科学データのうちの少なくとも１つを含むデータソースとインタフェースをとり、前記関心領域に関して該それぞれのデータソースからのデータとの比較を実行するために画像処理装置と結合させたインタフェース・ユニット（１０４）をさらに備える請求項２８に記載のシステム。
33. 前記画像処理装置（１０６）は、ボリュメトリック計測値、限局性解析、コンピュータ援用解析及び前記関心領域の区分けのうちの少なくとも１つを実行するように適合されている、請求項２８に記載のシステム。