JP2014525340A - 組織内の異常物質の存在を検出するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2011年9月6日に出願された、同時係属中の米国仮特許出願第61/531,276号の優先権を主張するものであり、当該出願はその全体が参照によって本明細書中に援用される。
本発明は、米国国立衛生研究所によって付与された契約5 R21 NS060304の下で米国政府の支援によって行われた。米国政府は、本発明における特定の権利を有する。
m1=−ln[I(t)/I0]/t [式1]
上式で、m1は、単一指数関数時定数であり、Iは、緩和測定信号の強度であり、I0は、ある初期時間における強度であり、tは時間である。一般的に言えば、緩和測定信号の減衰の速度がより速ければ、ボクセルによって表される組織が鉄などの異常物質を含む可能性はより高い。
[式2]
上式で、
であり、Ip(ti)は、時間t=ti(i=1,...,n)において測定されたボクセルpにおける強度である。Iqは、同様に定義される。次に、ボクセルの間の差が次のように定義されてもよい。
上式で、|Op|は、pの近隣のボクセルの総数を示す。このようにして、考慮中のボクセルの時定数が近隣のボクセルの対応する時定数の平均と比較されることが可能になる。「近隣の」ボクセルであると考えられるものは、例えば、3次元において、考慮中のボクセルと直接隣接する(すなわち、物理的に近位の)各ボクセルであってもよい。他の実施形態では、近隣のボクセルは直接隣接するボクセルを越えたボクセルも含んでもよい。そのような場合、近隣として含まれるべきボクセルは最適化を介して決定されてもよい。更に他の実施形態では、近隣のボクセルは周波数領域にわたって規定されてもよく、この場合、近隣のボクセルは物理的に近位であるものに限定されなくてもよい。一般に、考慮中のボクセルの時定数がその近隣のボクセルの時定数より急速に減衰する場合、考慮中のボクセルに関連付けられた組織が異常物質を含む可能性はより高い。
[式4]
上式で、(A+Bexp{−Cti})は、単一指数関数であり、A、B、及びCは、減衰曲線と指数関数との間の距離を最小化するために選択される変数である。
[式5]
上式で、βiは、重み付け係数であり、miは、パラメータである。いくつかの実施形態では、重み付け係数は既存のデータの学習プロセスから最適化される。βiの決定には、十分なデータと、良好な学習モデルと、効率的な最適化アルゴリズムとが必要とされる。
Claims (30)
- 組織内の異常物質の存在を検出する方法であって、前記方法は、
磁気共鳴映像法(MRI)を使用して患者をスキャンして、MRIデータを取得し、
前記MRIデータの個々のボクセルを識別し、
各ボクセルの複数のパラメータを識別し、
各ボクセルに関して、識別されたパラメータに基づいて、前記ボクセルによって表される組織が異常物質を含む可能性を判定すること
を含む、方法。 - 患者をスキャンすることは、T1緩和測定スキャンを実行することを含む、請求項1に記載の方法。
- 患者をスキャンすることは、T2緩和測定スキャンを実行することを含む、請求項1に記載の方法。
- 患者をスキャンすることは、T2*緩和測定スキャンを実行することを含む、請求項1に記載の方法。
- 複数のパラメータを識別することは、前記ボクセルのT1時定数、T2時定数、又はT2*時定数を識別することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記時定数は、単一指数関数時定数である、請求項5に記載の方法。
- 前記時定数は、双指数関数時定数である、請求項5に記載の方法。
- 複数のパラメータを識別することは、前記ボクセルのT1時定数、T2時定数、又はT2*時定数と、近隣のボクセルのT1時定数、T2時定数、又はT2*時定数の平均との間の差を識別することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記時定数は、単一指数関数時定数である、請求項8に記載の方法。
- 前記時定数は、双指数関数時定数である、請求項8に記載の方法。
- 近隣のボクセルは、考慮中のボクセルに直接隣接するボクセルである、請求項8に記載の方法。
- 複数のパラメータを識別することは、前記ボクセルのT1緩和測定信号、T2緩和測定信号、又はT2*緩和測定信号が、単一指数関数にどれだけ密接に適合するかを識別することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記緩和測定信号は、単一指数関数である、請求項12に記載の方法。
- 前記緩和測定信号は、双指数関数である、請求項12に記載の方法。
- 前記組織が異常物質を含む可能性を判定することは、前記組織が鉄を含む可能性を判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記組織が異常物質を含む可能性を判定することは、各ボクセルに、前記ボクセルによって表される前記組織が前記異常物質を含む可能性を示すスコアを割り当てることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記スコアは、前記異常物質の前記存在の予測における前記パラメータの有意性を考慮に入れた重み付け係数によって乗算された後の前記パラメータの合計である、請求項16に記載の方法。
- 各ボクセルについて、前記スコアを閾値と比較し、前記スコアが前記閾値を超過した場合、異常ボクセルカウントをインクリメントすることを更に含む、請求項16に記載の方法。
- 前記異常ボクセルカウントを更なる閾値と比較し、前記カウントが前記更なる閾値を超過した場合、病気の存在の可能性についての肯定指示を出力することを更に含む、請求項18に記載の方法。
- 前記病気は、アルツハイマー病である、請求項19に記載の方法。
- 病気診断システムを記憶する非一過性コンピュータ読み取り可能媒体であって、前記媒体は、
患者から取得された磁気共鳴映像法(MRI)データの個々のボクセルを識別するように構成されたロジックと、
各ボクセルの複数のパラメータを識別するように構成されたロジックと、
各ボクセルに関して、識別されたパラメータに基づいて、前記ボクセルによって表される組織が異常物質を含む可能性を判定するように構成されたロジックと
を含む、非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記MRIデータは、T1、T2、又はT2*緩和測定データである、請求項21に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 複数のパラメータを識別するように構成された前記ロジックは、前記ボクセルのT1時定数、T2時定数、又はT2*時定数を識別するように構成されたロジックを含む、請求項21に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 複数のパラメータを識別するように構成された前記ロジックは、前記ボクセルのT1時定数、T2時定数、又はT2*時定数と、近隣のボクセルのT1時定数、T2時定数、又はT2*時定数の平均との間の差を識別するように構成されたロジックを含む、請求項21に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 複数のパラメータを識別するように構成された前記ロジックは、前記ボクセルのT1緩和測定信号、T2緩和測定信号、又はT2*緩和測定信号が、単一指数関数にどれだけ密接に適合するかを識別するように構成されたロジックを含む、請求項21に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記組織が異常物質を含む可能性を判定するように構成されたロジックは、前記組織が鉄を含む可能性を判定するように構成されたロジックを含む、請求項21に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記組織が異常物質を含む可能性を判定するように構成されたロジックは、各ボクセルに、前記ボクセルによって表される前記組織が前記異常物質を含む可能性を示すスコアを割り当てるように構成されたロジックを含む、請求項21に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記スコアは、前記異常物質の存在の予測における前記パラメータの有意性を考慮に入れた重み付け係数によって乗算された後の前記パラメータの合計である、請求項27に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 各ボクセルの前記スコアを閾値と比較し、前記スコアが前記閾値を超過した場合、異常ボクセルカウントをインクリメントするように構成されたロジックを更に含む、請求項27に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記異常ボクセルカウントを更なる閾値と比較し、前記カウントが前記更なる閾値を超過した場合、病気の存在の可能性についての肯定指示を出力するように構成されたロジックを更に含む、請求項29に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能媒体。
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