JP2014530686A - Ｍｒｉ画像データを用いた自動型腎臓評価システム及び方法 - Google Patents

Abstract

腎臓スクリーニングシステムは、患者のＭＲＩ画像データを電子的に解析して腎機能を評価するとともに、複数の異なる治療薬の各々のテストドーズに対する腎反応に基づいて、これら複数の異なる治療薬についての腎臓リスクレポートを作成する回路を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＲＩ画像データを用いた、腎障害、腎疾患若しくは腎損傷又は腎臓への治療の影響の評価に関する。

［政府の支援に関する陳述］
本発明は、国立衛生研究所から与えられた認可番号Ｒ４１ＡＧ０３０２４８及びＲ４２ＡＧ０３０２４８に基づく政府の支援によりなされたものである。アメリカ合衆国政府は、本発明に関し一定の権利を保有する。

［関連出願］
本願は、２０１１年１０月１０日出願の米国仮特許出願第６１／５４５，４３１号に基づく利益及び優先権を主張するものであり、その内容は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。

アテローム動脈硬化性腎動脈狭窄症（ａＲＡＳ：atherosclerotic renal artery stenosis）は、慢性腎疾患（ＣＫＤ：chronic kidney disease）及び末期腎疾患の原因としての認識が高まりつつある。ａＲＡＳは、心臓事象（cardiac events）のリスクの上昇及び死亡率にも密接に関連するものであり、これらの影響は主に、関連する高血圧症及び腎機能障害によるものである可能性が高い。あいにく、ａＲＡＳに関連するＣＫＤの病態生理は十分に理解されていない。６５歳を超える米国人の、現時点でのａＲＡＳの推定罹患率は７％、すなわち３５０万人を超えている。ａＲＡＳの治療には、観察された腎臓関連及び心血管の病的状態及び死亡率の減少を期待して、（ステント留置及び外科的バイパスを含む）ＲＡ−ＲＴが用いられる。現在、米国では、毎年、４５０００を超えるＲＡ−ＲＴ処置が行われ、その費用は５億ドルを超える。残念ながら、患者にとって現時点で最良の選択措置ではあっても、ＲＡ−ＲＴにより治療を受けた人のうち、腎機能が著しく改善したのは約２０％〜５０％に過ぎない。腎機能の改善は、その後の全体的無透析生存の最も重要な予測因子であることが明らかになっている。ＲＡ−ＲＴに対する腎機能反応の観察される変動性は、ａＲＡＳに関連するＣＫＤの病態生理が完全には理解されていないことと、ａＲＡＳ症状から遠位にある腎組織の機能予備能（functional reserve）すなわち「回復可能性（retrievability）」を現時点では測定することができないこととによる。

本発明の実施の形態によれば、以下のうちの１以上を提供することができるシステム、方法及びコンピュータプログラム製品が提供される。すなわち、（ａ）腎臓のＭＲＩ画像の自動解析、及び／又は（ｂ）酸素化、血流、灌流及び／又は対象となる、腎機能に関するその他のパラメータを示す、レンダリングされた一組の腎組織マップ及び／又はＭＲ画像をユーザに提供することのできる、ディスプレイを備えたワークステーションである。

本システムは、手動による解析を比較的多く採用し、腎機能データが比較的少ない場合がある従来の腎臓評価システムに比べて、効率的で改善された診断評価ツールを提供することができる。

本発明の実施形態は、種々のＭＲＩ腎臓画像及び組織マップの組を電子的に評価し及び／又は電子的に生成して、腎組織酸素化、血管酸素化、腎動脈内の流量測定、腎臓内の血液灌流とともに構造的血管撮影図を評価する。

本発明の実施形態は、腎機能に対して意図されていないか又は望ましくない影響を与える可能性がある薬物療法（例えば糖尿病治療薬、血圧治療薬、心臓病治療薬等）により腎疾患及び腎損傷を治療するため及び／又は他の病状を治療する種々のあり得る治療法に腎機能を関係づけて、腎機能が特定の薬物療法によって望ましくない影響を受ける可能性があるリスクの特定に基づき、より多くの情報に基づいて薬物療法を選択することのできる、自動型腎臓スクリーニング解析を行うシステム、回路及び方法を提供することができる。評価は、１つ又は複数の組織マップにおいて、酸素化、灌流又は血流が１種又は複数種の薬物によって悪影響を受けるか否かを自動的に判断し示すことができる。

通常は半減期が比較的短い一連の種々のテストドーズ（test dose）の薬物を投与し、その間に、ＭＲＩ画像データを取得して、投与された各薬物を、関連するＭＲＩ画像の組に関係づけ、その後、画像を自動的に解析し、あるとすればどの薬物が、損傷、機能障害のリスクを示すか又はさもなければネガティブな反応又は応答を誘発する可能性があるか、及び／又はどの薬物が腎機能を保持する（又は更には場合によっては改善する）より安全な選択肢である可能性が高いかなどの情報を含むレポートを作成しつつ、スクリーニングを行うことができる。

スクリーニング又は自動解析を、「迅速な」スクリーニング評価として、典型的には患者に対するＭＲＩスキャンセッションの停止後の約２４時間以内、より典型的には約２時間以内、幾つかの実施の形態では、約１時間以内又はそれ未満で、迅速に行うことができる。

本発明の実施の形態は、腎臓病学において広い用途がある。腎血流、腎血灌流、腎組織及び血管酸素化並びに腎機能予備能のうちの１つ、通常は全てを、ＭＲＩ画像データを使用して自動解析により評価することができる。解析を用いて、ＲＶにより利益を得る可能性が相対的に高い患者をスクリーニングするか、又は適切な療法、例えば薬剤若しくは外科手術を選択することができる。

解析は、ＲＶにより利益を得る可能性が低い患者を評価又は特定し、透析を遅らせるべく薬物療法から利益を得る可能性が高い患者を特定し、又はある特定の病状に対してより適切な内科的介入の選択肢を採るべく患者に対する薬剤を調整することができる。

解析は、腎機能を保持するか又は更なる損傷若しくは傷害を阻止するために、ＣＫＤを患う患者を含む患者において抗高血圧症薬及び心不全薬剤治療の患者特定療法を調整するのに役立つことができるものである。

本発明の実施形態は、腎臓評価システムに関する。本システムは、（ｉ）各患者の種々のＭＲＩ腎臓画像スライスの皮質領域及び髄質領域を、体積解析のための所定のサブセグメントに分け、該所定のサブセグメントの輪郭の各々をある色と関係付け、（ｉｉ）１以上の薬品が各患者に投与される前及び投与された後に、前記所定のサブセグメントにおける酸素化及び灌流を評価し、（ｉｉｉ）患者の各腎臓に隣接する腹部脂肪の色分けされた画像を生成する少なくとも１つのプロセッサを備えた回路を備えている。本システムはまた、前記回路と通信し、患者の腹部脂肪の色分けされた画像と、輪郭がカラーである所定のサブセグメントに分けられた腎臓の少なくとも１つの画像スライスとを表示する少なくとも１つのディスプレイを備えている。

前記所定のサブセグメントは、総腎体積と、髄質の体積と、腎洞の体積とを含むことができる。前記回路は、スライス厚が約３ｍｍ〜２０ｍｍである各腎臓画像スライスを解析し、（ｉ）総腎体積から髄質の体積を差し引いた値に等しいものとして皮質の体積を計算し、（ｉｉ）前記髄質の体積から前記腎洞の体積を差し引いた値に等しいものとして髄質の体積を計算することができる。前記回路は、投与された薬品に応じた血流変化により、腎臓の皮質の体積と髄質の体積との比が保たれるか又は変化するかを評価することができる。

前記回路は、少なくとも１つの腎動脈の血流及び狭窄率を計算することができる。

前記回路は、前記患者にとって薬物療法又は手術療法（例えば、薬学レジメン（pharmaceutical regimen）及び／又は血行再建療法）が利益となる可能性があるかないかを特定することができる。

前記回路は、一方又は両方の腎臓の療法後のＭＲＩ画像データを取得するためのＭＲＩスキャンセッションから時間的に近接して、基準となるＭＲＩ画像データと提供された療法を施した後に得られたＭＲＩ画像とを比較することにより、組織酸素化、血管酸素化、腎動脈血流のうちの少なくとも１つを解析することができる。

前記回路はさらに、患者の一方又は両方の腎臓のカラー組織マップ及び／又は熱スペクトル組織マップを作成することができる。前記組織マップは、（ｉ）Ｔ１及びＴ２^＊の比と、（ｉｉ）Ｔ１及びＴ２^＊の重み付きの組合せと、（ｉｉｉ）薬品の投与前及び投与後に取得されたそれぞれのＴ１及びＴ２^＊のＭＲ画像に関連する対応したピクセルを用いたＴ２^＊差分マップ及びＴ１差分マップとのうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて定められる、関連するピクセル値により、前記一方又は両方の腎臓を表すものである。前記Ｔ２^＊差分マップは、血管酸素化をカラースケールで視覚的に表すものである。前記Ｔ１差分マップは、組織酸素化をカラースケールで視覚的に表すものである。

本発明の他の実施形態は、治療用腎臓スクリーニングシステムに関する。本システムは、対象者の少なくとも一方の腎臓のＭＲＩ画像を電子的に解析して、複数の異なる所定の治療薬の各々のテストドーズに対する腎反応に基づいて腎機能を評価する回路であって、（ａ）組織酸素化の変化と、（ｂ）血管酸素化の変化と、（ｃ）腎動脈血流量の変化とのうちの少なくとも１つを評価して腎反応を評価する回路を備えている。この回路は、前記治療薬の各々のテストドーズに対する前記患者の腎反応に基づいて、前記種々の治療薬についての腎臓リスクレポートを作成する。

前記種々の治療薬は、腎疾患以外の病状を治療するためのものである。

本システムは、前記回路と通信するディスプレイを備えたワークステーションを更に具備したものとすることができる。前記回路は、ＭＲＩ画像を取得するためのそれぞれの対象者のＭＲスキャンセッションから約２４時間以内に、ＭＲＩ画像を解析し、腎臓リスクレポートを作成し、前記ワークステーションのディスプレイに前記腎臓リスクレポートを送る。

前記回路は、１以上の関連するレポートを伴う迅速なスクリーニング解析を作成することができる。前記対象者のＭＲスキャンセッションから約２時間以内に、前記解析が行われ、かつ前記１以上のレポートが臨床医に送られる。

前記回路は、注入ポンプと、ＩＶ投与のための、前記種々の治療薬の複数のテストドーズと、該テストドーズの逐次的な供給を指示する制御回路との全てと通信することができる。前記治療薬は、治療法の使用に際して経口剤として投与することができる。前記テストドーズは、ＩＶ投与のための、前記治療薬の実質的かつ薬学的に等価な処方とすることができる。

本システムは、前記回路と通信するディスプレイと、前記回路と通信する電子ライブラリモジュールであって、種々の所定の病状に関係のある種々の治療薬のリストを含み、ユーザは、前記所定の病状から１つの病状を選択することができ、前記回路は関連する種々の治療剤を前記ディスプレイに提示する、電子ライブラリモジュールとを更に具備したものとすることができる。

前記種々の病状のライブラリは、糖尿病、ＣＯＰＤ、ぜんそく、心不全、心臓病、化学療法、感染症及び高血圧症のうちの少なくとも２つの病状を含む。

前記テストドーズは、試験用のバイアル又はポーチのキットにより与えることができる。

前記リスクレポートは、低リスクに対する第１の色と、中間的リスクに対する第２の色と、高リスクに対する第３の色とを含む、前記種々の治療薬の各々についての、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの範囲にわたるカラーのリスク評価を含むことができる。

前記リスクレポートは、前記種々の治療薬の各々についての、１〜１０の数値的指標による、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの範囲の数値的リスク指標評価を含むことができる。１は低リスクであり、１０は高リスクである。

前記リスクレポートは、前記種々の治療薬の各々についての、１〜１０の数値的指標による、低リスクを表す「緑色」及び数字「１」と、中間的リスクを表す「黄色」及び数字「５」と、高リスクを表す「赤色」及び数字「１０」とを含む、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの範囲にわたるカラーのリスク評価及び／又は１〜１０の数値的リスク指標を含むものとすることができる。

幾つかの実施形態によれば、システム、方法及びコンピュータプログラム製品は、腎機能が保持できるようにＣＫＤを治療するか、又は腎機能を損なうか若しくは腎傷害をもたらすことなく他の病状を治療するために有効である可能性のある（又は可能性がない）新たな化合物又は薬物の能力を評価することができる。

幾つかの実施形態では、システム、方法及びコンピュータプログラム製品は、経口剤又は静脈投与（intravenous）剤、通常は集中治療の状況で使用されるものの、腎機能の保持に対する、及び／又は患者の急性腎不全の回復の可能性に対する影響を評価することができる。したがって、例えば、糖尿病、高血圧症、慢性心不全、心臓病等に対する内科的介入を、腎臓（両方の場合もある）に対する評価された薬理学的薬品の影響によりどの薬品が特定の患者に適しているかに関するより多くの情報を用いて、行うことができる。

本発明の幾つかの実施の形態は、半減期の短い処方（例えばＩＶ点滴のための液体の形態）で少なくとも１つ、通常は一連の所定の薬理学的薬品を採用し、薬品（複数の場合もある）に対する腎臓の反応を評価するためのＭＲＩ画像データを収集することができる。この評価を、「迅速な薬物適合性スクリーニング」として比較的迅速に行い、臨床医は、それぞれの患者のＭＲＩスキャンセッションの開始又は終了から２４時間以内、通常は約３０分間から約２時間以内に適切な薬剤を選択することができる。

典型的には、自動解析の大部分又は全てではなくても一部を、複数のＭＲＩスキャン及び自動画像解析を使用して、種々のＭＲＩスキャンが得られる際にＭＲＩスキャンセッション中に行うことができる。

Ｔ１、Ｔ２^＊、灌流のピクセル又はボクセルのデータを使用して、パラメトリックな色分けされた腎臓マップを作成することができる。

一組のＭＲ腎臓評価又は試験（血管撮影図、血流のＴ１、Ｔ２^＊、灌流）に対して、使用及び患者の評価を容易にできるようなＵＩを提供することができる。

幾つかの実施の形態では、患者の全体的な検討（非造影動脈撮影図、腎血流の程度（安静時及び利尿剤の投与後）及び腎組織の酸素化（利尿剤の投与前及び投与後）を、それぞれの患者のＭＲＩスキャナセッションの開始又は終了から計算して約１時間で、幾つかの実施の形態では約３０分以下等、１時間足らずで得ることができる。

幾つかの実施の形態では、１回の検査での腎血流の測定及び腎臓の酸素化の判断と同時のディスプレイ上での腎動脈の視覚的表示を、造影剤を必要とすることなく生成することができる。

本発明の実施の形態は、ａＲＡＳに関連するＣＫＤの病態生理学と、最適な患者の選択の問題に対する可能性のある解決法とを評価できることが企図されている。ＭＲＩ中にＲ２^＊の収集（１／Ｔ２^＊）により評価される血中酸素濃度依存（ＢＯＬＤ：Blood Oxygen Level Dependent）データを使用して、溶質再吸収の代謝要求を抑制するためにループ利尿剤を投与した後に腎組織の酸素化の基準レベル及びこれらの組織酸素レベルの変化を測定することができる。これらのデータを、静脈内の造影物質又は電離放射線を使用することなく安全に収集することができる。これらのデータは、ａＲＡＳに関連する腎臓の病理学的変化及びａＲＡＳ病変から遠位にある腎機能の回復可能性に関する本質的な情報を提供することができる。

本発明の実施の形態は、腎組織酸素レベル、及び利尿剤投与によるそれらのレベルの変化を評価することができる。本システムは、１）それらの腎臓酸素レベルが低いか否か、例えばａＲＡＳがある腎臓内でより低いか否か（ａＲＡＳのない腎臓と比較した場合）を判断し、２）ＲＡ−ＲＴの後に機能が変化していないか又は悪化したａＲＡＳのある腎臓と比較した場合に、ＲＡ−ＲＴの後に機能が著しく高まり、及び／又はＲＡ−ＲＴの前の組織酸素レベルが大幅に低く、利尿剤の投与によりそれらのレベルが著しく変化する、ａＲＡＳのある腎臓を特定することができる。

本開示に照らして当業者によって理解されるように、本発明の実施の形態を、方法、システム及び／又はコンピュータプログラム製品として提供することができる。方法の請求項として提示した請求項を、１以上のデジタル信号プロセッサを介してプログラムによって実行することができる。

関連して特に説明しないが、一実施の形態に関して説明する任意の１以上の態様又は特徴を異なる実施の形態に組み込むことができることに留意されたい。すなわち、全ての実施の形態及び／又は任意の実施の形態の特徴を任意の方法で、及び／又は任意の組み合わせで組み合わせることができる。出願人は、出願された当初の任意の請求項を、他の任意の請求項に従属させ、及び／又は他の任意の請求項の任意の特徴を組み込むことができるように、当初はそのように特許を請求していない場合であっても補正できる権利を含めて、出願された当初の任意の請求項を変更する権利又はそれに基づいて任意の新たな請求項を出願できる権利を保有している。本発明のこれらの目的及び／又は態様並びに他の目的及び／又は態様について、以下の明細書において詳細に説明する。

本発明の実施形態によるＭＲＩシステムのブロック図である。 本発明の実施形態によるデータ処理システムのブロック図である。 本発明の実施形態によるデータ処理システムのブロック図である。 本発明の実施形態により、別々の時点で得られた画像に対する経時的な信号の減衰曲線を用いて当てはめられた複数のＴＥにおける画像のＴ２^＊減衰（指数関数）を用いて得られたＴ２^＊マップの一例である。皮質ＲＯＩ及び髄質ＲＯＩを手動で特定（トレース）することができる。 図５Ａは、本発明の実施形態による、薬品投与前のＴ１カラーマップ（グレースケール）であり、図５Ｂは、本発明の実施形態による、薬品投与後のＴ１カラーマップ（グレースケール）である。図６Ａは、本発明の実施形態による、薬品投与前のＴ２^＊カラーマップ（グレースケール）である。図６Ｂは、本発明の実施形態による、（図５Ｂと同じ薬品を使用した）薬品投与後のＴ２^＊カラーマップ（グレースケール）である。図７は、画像タイプの相違を示す、別の患者の冠状面ＡＳＬ（coronal ASL）画像である。 図８Ａは、本発明の実施形態によるワークステーションに関連するディスプレイに同時に又は選択的に表示することのできる、色分けされた例示的な組織マップ（Ｔ１マップ）（グレースケール）である。図８Ｂは、本発明の実施形態によるワークステーションに関連するディスプレイに同時に又は選択的に表示することのできる、色分けされた例示的な組織マップ（Ｔ２マップ）（グレースケール）である。図８Ｃは、本発明の実施形態によるワークステーションに関連するディスプレイに同時に又は選択的に表示することのできる、色分けされた例示的な組織マップ（本発明の実施形態によるＴ１マップ及びＴ２マップの重み付き合計マップ（weighted-sum map））（グレースケール）である。 図９は、本発明の実施形態による、視覚的な印（indicia）（例えば矢印）により左動脈の亜完全閉塞及び右動脈の約５０％の狭窄を示した（視覚的な強調のためにより重度の閉塞を別の色又は不透明度で示すことができる）、右腎動脈及び左腎動脈の軸方向及び下方冠状面の３Ｄ血管撮影図である。図１０は、本発明の実施形態による薬品投与前後の流量を示す、心周期にわたる流量（ｍｌ／分）及び流量測定の時間（ミリ秒）のグラフである。図１１Ａは、本発明の実施形態による、手動及び自動の腎動脈血流（ｍｌ／分）のグラフである。図１１Ｂは、本発明の実施形態による、血流の手動及び自動の負荷又は安静の変化のグラフである。手動の流量計算は精度に関する比較のために示しており、使用時には、手動の流量計算を行わずに自動解析の結果を示すことができる。 図１２は、本発明の実施形態による、診断を容易にするためにディスプレイに同時にすなわち併せて表示することのできる腎臓の４つの別々の測定値を示す腎臓画像である。図１３は、本発明の実施形態による腎生存率評価用の例示的な腎組織マップ作成のフローチャートである。 本発明の実施形態によるＭＲ腎臓画像の自動解析のブロック図である。 図１５Ａは、本発明の実施形態によるＭＲＩデータを用いたＭＲＩ評価システムの概略図である。図１５Ｂは、本発明の実施形態によるＭＲＩデータを使用して得られた種々の組織パラメータを示す、想定される例示的な腎臓の断面図である。 本発明の実施形態によるＭＲＩベースの腎臓評価システムの概略図である。 本発明の他の実施形態によるＭＲＩベースの腎臓評価システムの概略図である。 図１８Ａは、本発明の実施形態による腎臓評価システムで使用される薬物分配アセンブリの概略図である。図１８Ｂは、本発明の実施形態による腎臓評価システムで使用される多薬物貯蔵器ブロックの概略図である。 図１９Ａ及び図１９Ｂは、本発明の実施形態による例示的な腎臓評価レポートの概略図である。 図１９Ｃ及び図１９Ｄは、本発明の実施形態による例示的な腎臓評価レポートの概略図である。図２０は、本発明の実施形態による別の例示的な画面上の腎臓評価レポートの概略図である。 図２１は、本発明の実施形態による対象のスクリーニング評価で使用される種々の治療薬のテストドーズのキット又はパッケージの概略図である。図２２は、本発明の幾つかの実施形態による、治療中の種々の病状の電子ライブラリ及び代替的な治療薬の相関リストの概略図である。 本発明の実施形態により行うことができる例示的な動作のフローチャートである。 本発明の実施形態により行うことができる例示的な動作のフローチャートである。 図２５Ａは、患者の腎臓の動脈スピンラベリング法（arterial spin labeling）の画像である。図２５Ｂは、図２５Ａに示した腎臓のフロセミド投与前のＴ２^＊画像である。図２５Ｃは、図２５Ａに示した腎臓のフロセミド投与後のＴ２^＊画像である。 図２６Ａは、患者の腎臓の動脈スピンラベリング法の画像である。図２６Ｂは、図２６Ａに示した腎臓のフロセミド投与前のＴ２^＊画像である。図２６Ｃは、図２６Ａに示した腎臓のフロセミド投与後のＴ２^＊画像である。 図２７Ａは、第２腰椎椎体の軸方向のＭＲＩ画像である。図２７Ｂは、本発明の実施形態による別の腹部脂肪の区画の、色分けされたＭＲＩ画像である。 本発明の実施形態による、異なった色の輪郭又は境界により腎体積のセグメントを特定する腎臓の複数のオーバラップした画像のスクリーンショットである。 各スライス（例示的なスライス厚ＳＴは１０ｍｍ）に対して繰り返すことのできる種々の腎体積を表した、種々の色の輪郭を含む、体積解析のための腎臓のセグメント分割の一例の図である。 図２９Ａ及び図２９Ｂは、本発明の実施形態による、カラーの輪郭で示すセグメントに分けられた腎体積を含む画像である。この体積は、種々のドラッグチャレンジに反応して経時的に変化する。 図２９Ｃ及び図２９Ｄは、本発明の実施形態による、カラーの輪郭で示すセグメントに分けられた腎体積を含む画像である。この体積は、種々のドラッグチャレンジに反応して経時的に変化する。 図２９Ｅ及び図２９Ｆは、本発明の実施形態による、カラーの輪郭で示すセグメントに分けられた腎体積を含む画像である。この体積は、種々のドラッグチャレンジに反応して経時的に変化する。 本発明の実施形態によって行うことができる自動画像処理ステップのフローチャートである。 図３１Ａ及び図３１Ｂは、別の患者の左腎臓の画像である。図３１Ｂ及び図３１Ｃは、図３１Ａに示した患者の腎臓の、フロセミド療法前後のＴ２^＊（ＢＯＬＤ）画像である。図３１Ｃ及び図３１Ｄは、本発明の実施形態によるチャレンジ（あるいは反応試験）（challenge）又は一時的に投与された画像投与の、フロセミド投与前後の長期薬物治療における患者のフロセミド療法前後のＴ２^＊（ＢＯＬＤ）画像である。 図３２Ａ及び図３２Ｂは、本発明の実施形態による、関連する画像パラメータ（例えば輝度）の値を右側に含む、色分けされた、ＢＯＬＤの、ラシックス投与前後の腎臓のＴ２^＊ＭＲＩ画像である。 図３３Ａ及び図３３Ｂは、中右腎動脈を示す位相コントラスト画像である。図３３Ｃは、本発明の実施形態による、画像データを使用して自動的に計算することのできる関連パラメータの要約を含む、流量（ｍｌ／秒）及び時間（ミリ秒）のグラフである。

図面は、視覚化のためのスクリーンショットの想定される例等を含みうるものであり、外科用のシステムあるいはディスプレイの実際のスクリーンショットを示しているとは限らない。

以下、本発明について、本発明の実施形態を示した添付図面を参照して十分に説明する。しかし、本発明は、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完璧なものになり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものとなるように提供されるものである。全体を通して同様の符号が同様の要素を指す。本明細書で使用する「及び／又は」という用語は、それに関連して列挙された項目のうちの１つ又は複数のありとあらゆる組合せを含む用語である。破線は、特段指定しない限りにおいて任意選択的な特徴又は動作を示す。特許請求の範囲の請求項に係る方法において、特段言及がない限り、列挙されているいかなるステップの順序も限定されない。

本明細書において用いる用語は、特定の実施形態を説明することを目的としたものに過ぎず、本発明の限定を意図したものではない。本明細書において、文脈上明確に表現している場合を除き、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」といった単数形は、複数形をも含む意味であることを意図している。本明細書において、「備える、含む（comprise）」及び／又は「備えている、含んでいる（comprising）」という用語は、述べられている特徴、完全体（integers）、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであるが、１つ又は複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外するものではないことを更に理解されたい。本明細書において、「及び／又は（and/or）」という用語は、関連して列挙された項目のうちの１つ又は複数のありとあらゆる組み合わせを含む。本明細書において、「Ｘ〜Ｙ（between X and Y）」及び「約Ｘ〜Ｙ（between about X and Y）」等の表現は、Ｘ及びＹを含むものとして解釈されるべきである。本明細書において、「約Ｘ〜Ｙ（between about X and Y）」等の表現は、「約Ｘ〜約Ｙ（between about X and about Y）」を意味する。本明細書において、「約ＸからＹ（from about X to Y）」等の表現は、「約Ｘから約Ｙ（from about X to about Y）」を意味する。

「約（about）」という用語は、対象の数がその数のプラスマイナス２０％の間で変化する可能性があることを意味する。

本明細書では第１、第２といった用語を使用してさまざまな要素、構成要素、領域、層及び／又は部分について記載する場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、単に、１つの要素、構成要素、領域、層又は部分を別の領域、層又は部分とは区別するために使用するに過ぎない。したがって、後述する第１の要素、構成要素、領域、層又は部分を、本発明の教示から逸脱することなく第２の要素、構成要素、領域、層又は部分と呼ぶこともできる。

他に規定のない限り、本明細書において用いる全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同じ意味である。一般に用いられる辞書において定義される用語等の用語が、関連する技術分野及び本開示の文脈での意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において、理想化された、又は過度に形式張った意味で明確に定義される場合を除き、そのような意味で解釈されるべきではないことが更に理解されよう。既知の機能又は構造については、簡潔及び／又は明確にするために詳細に説明しない場合がある。

「対話型（interactive）」という用語は、ユーザの入力に応じて出力を提供することができるデバイス及び／又はアルゴリズムを指す。ユーザの入力は、タッチするジェスチャ、プルダウンメニュー、マウス又はスクリーンタッチ命令によるものとすることができる。ユーザは、より適切な位置合せ（registration）を可能にするべく画像においてＵＩを用いてＲＯＩ（region of interest, 関心領域）を定めることができる。

当業者に知られているように、「空中に（in air）関心領域を描く」という句は、文字通り「空中に」を意味するのではなく、ボクセルの輝度データを調整するべく使用することのできる雑音データの、対応する背景を得るために、画像内で線又は曲線が身体（及び／又は心臓）の外側に描かれることを意味する。

臨床医用ワークステーションに関連するディスプレイ等に表示される実際の視覚的表示を、解剖学的構造のマップが平面２次元となるように、及び／又は輝度、不透明度、色、テクスチャ等が異なる等、異なる視覚的特性によって特徴又は組織特性を表すデータを用いて３次元立体画像のように見える２次元で、画面又はディスプレイに表示することができる。あるいは、実際の３次元投影画像又はシネ（cine）をディスプレイに表示こともできる。４次元マップでは、血流とともに腎動脈を示すか、又は腎臓若しくはその一部の輪郭の３次元解剖学的モデルに関する追加の情報を示すことができる。「腎臓」という用語は、近接する脈管構造を含みうる概念である。

「ワークステーション」という用語は、医者等の臨床医、看護師又は他の医療関係者に関連するか、又は研究者による研究用のディスプレイ又は画面を有するコンピュータを指す。

「カラースケール」という用語は、色を使用して、輝度、Ｔ２、Ｔ２^＊、Ｔ１又はそれらの比若しくは重み付きの値等、ピクセル又はボクセルの特性の度合の差を、同様の色が同様の値を表すものとして、視覚的に表すことを意味する。値が異なれば色も変えることができる。同じ色の段階スケールによって差が小さいことを示すことができる。「色分けされた」という用語は、定められた（共通の）組織（例えば特定の脂肪体積）、画像パラメータ又は領域に対して定められている色を指す。

「マップ」という用語は、「モデル」という用語と同義に使用し、患者の対象となる解剖学的構造（例えば、腎臓又はその一部）の画像のボリュームレンダリング又は視覚的表示を指す。ＭＲ画像データを使用して腎臓組織の１以上の選択された組織パラメータ、状態又は挙動を示すマップを、レンダリングするか又は生成することができる。例えば、組織マップを、例えば、Ｔ１、Ｔ２^＊若しくはＴ１とＴ２^＊との比、一方若しくは両方の差分マップ及び／又は重み付きの組み合わせた組織マップ等、１つ又は複数の異なったＭＲＩ画像タイプについて計算されたピクセル値を使用して、患者の一方又は両方の腎臓のレンダリングされた部分的な又は全体的な解剖学的マップとすることができる。マップは、臨床医がその特徴を問い合わせることを可能にするように見やすく電子的に回転し、切断され又は他の方法で操作させるように構成することができる。マップを、対象の組織特性（複数の場合もある）の相対的な程度又は度合を、通常は異なる色、不透明度及び／又は輝度で示して、視覚化することができる。

幾つかの実施形態では、単数又は複数の組織マップ自体からの幾つかの選択された、ＭＲＩから導き出される組織データを、選択的に（ディスプレイ上で）オンオフするか又はフェードさせることができる。幾つかの異なる組織マップを、複合マップとして併合し、組み合わせて又は表示することができる。異なるマップを互いに重ね合せて位置合せして表示することができる。したがって、視覚的表示は、別個に示され、互いに重ね合わされ及び／又は複合（重み付き値及び／又は合計ピクセル値）マップ若しくは重畳マップとして一体化された別のボリューム組織マップを使用することができる。「フェードさせる」及び「フェードする」という用語は、いわゆる特徴及び／又はボクセル特性を、視覚的表示における別の特徴、ボクセル特性又はパラメータに対して輝度、色及び／又は不透明度を低くすることにより視覚的表示においてそれほど視覚的に優位でないものとすることを指す。

本発明の幾つかの実施形態では、輝度の度合を使用する場合には、それぞれの画像のピクセルの平均、中間及び／又は中央の輝度とすることができる。

幾つかの実施形態又は態様では、別々の画像の対応するピクセル又はボクセルの差分画像を使用して、差分画像又は画像の一部を生成することができる。幾つかの実施形態では、別々の画像のピクセルの重み付きの尺度を使用して画像を生成することができる。幾つかの実施形態では、例えばＴ１／Ｔ２、Ｔ１／Ｔ２^＊又はその逆数等、２つのＭＲＩ組織特性の比を使用することができる。

「パラメトリック画像」という用語は、ピクセルごとに腎臓の酸素化、灌流、血流（又はそれらの組合せ）等、定められた組織特性又は単数若しくは複数のパラメータの相対的尺度又は絶対的尺度を示す画像を指し、例えば、ピクセル値を、座標系を用いた位置に関係づけることができる。定められた位置を使用して、これらの値のうちの異なるものを別のＭＲＩ画像から組み合わせることができる。

幾つかの実施形態では、さまざまな異なるＲＦ励起パルスシーケンスを使用して、灌流、組織若しくは血管酸素化、血流又は多の所望の機能に関連する所望の腎組織パラメータデータとともにＭＲＩ画像データを得ることができる。造影剤を使用又は不使用とし、「チャレンジ」又は他の薬物若しくは薬品の投与の有無に関わらず、パルスシーケンスを使用することができる。通常、ＭＲＩ画像データは、造影剤を使わずにかつ１種以上の定められた薬物又は薬品を投与して得られる。

幾つかの実施形態では、腎臓内の血管酸素化の定量的Ｔ２^＊測定値を、ＢＯＬＤ撮像シーケンス及びＴ２マップ作成を用いて得ることができる。Ｔ２^＊測定値は、腎臓のＴ２^＊に関連して輝度が変化する画像のシーケンスを提供することができ、腎臓のＴ２^＊は、腎組織の毛細血管内の血液に存在する酸素（血管酸素化）によって決まるＭＲＩ組織特性である。

幾つかの実施形態では、Ｔ１測定値を使用して、Ｔ１マップ作成により腎臓における組織酸素化を評価することができる。Ｔ１は、腎組織自体に存在する酸素の量（組織酸素化）によって影響を受ける。Ｔ１画像データを更に若しくは代替的に使用して、腎線維症が存在するか否かを評価することができる。

幾つかの実施形態では、動脈スピンラベリング（arterial spin labeling, ＡＳＬ）を使用して腎血液灌流を評価することができる。ＡＳＬは、血液灌流、すなわち腎組織の機能性の指標を測定するのに内在性造影剤として患者の血管を使用する非造影剤技法である。

表１は、Ｔ２^＊マップと、ＡＳＬと、Ｔ１マップと、腎動脈内の血流の位相コントラストの尺度と、使用可能な非造影血管撮影図に対する幾つかの任意選択的な（例示的な）画像パラメータの例を示している。当業者には既知であるように、これらは、単に一般的なガイドライン又はパラメータである。これらのパラメータを、種々のスキャナプラットフォーム及び／又は製造業者にあたって変更することができる。結果として、表１のパラメータは、当業者には既知であるように画像を収集するのに何を使用することができるかに関する「大まかな」なガイドとして意図されている。拡散強調画像（ＤＷＩ：diffusion weighted image）パラメータは示されていないが、当業者は、これらのタイプの画像を得るのに使用されるパラメータを理解できるであろう。

色により組織生存率を示すことができる腎臓の色分け表現において、灌流情報を他の尺度と組み合わせることができる。

腎臓画像データを提供するために拡散強調画像法（ＤＷＩ）も使用することができる。

画像は、Ｔ１、Ｔ２又はＴ２^＊腎臓画像のうちの２つ以上からの画像データの各々又は組合せを含むことができる。

異なる組織マップのうちの１つ又は複数のストレス比（stress ratio）を電子的に生成することができる。

ズーム、回転、スライス及び再フォーマットを行うことができることにより、構造的血管撮影図をデータの３次元セットとして提供することができる。腎臓狭窄の重症度を定量化するべく、腎動脈に沿った箇所で内腔径又は内腔面積を測定するために、ソフトウェア（電子）ノギスを提供することができる。本発明の実施形態は、重度の狭窄、例えば約７５％以上の閉塞がある患者を自動的に特定することができる。

ピクセル値が腎動脈内の血流の速度を反映する画像を使用して、流量測定値を自動的に求めることができる。

自動の内腔分割、並びに心周期にわたる平均流量、ピーク速度及び流れ体積（flow volume）等の対象パラメータの抽出に向けた、コンピュータプログラム、少なくとも１つのプロセッサ及び／又はソフトウェア等の回路を使用して、測定を自動化することができる。薬物又は薬品の投与前後の比を使用して、血管機能予備能を示す血流予備能の尺度を提供することができる。

１つ又は複数の画像の関心領域における各ピクセルの選択された絶対値又は相対値を評価、例えば電子的に評価して、それぞれの位置に相関する各ピクセルの値を求めることができる。

特定の患者における経時的な変化を、電子的に評価するか又はディスプレイに表示して、患者自身の画像データにおいて相対的な差を示すか又は強調することができ、又は患者の画像データを基準若しくは定義された標準と比較して、機能の「高い」、「低い」又は他の異常の尺度を視覚的に識別し、強調し、及び／又は電子的に評価することができる。

幾つかの実施形態では、薬物投与前及び投与後又は薬品投与後（投与中又は投与後）画像スキャンを得ることができる。薬物又は薬品投与前の画像及び投与後の画像を位置合せすることができ、差分マップを計算して変化を評価することができる。幾つかの実施形態では、薬物又は薬品投与前の画像及び投与後の画像を、ワークステーションに関連するディスプレイに、隣接して又は時間経過した腎臓酸素化及び／又は灌流変化の１以上のシネとして、選択的に表示するか又は自動的に表示することができる。

ユーザがＧＵＩを使用して所望の表示を変更するのを可能にすることにより、一方又は両方の腎臓（又はその画像スライス）の組織酸素化及び血管酸素化カラーマップを並べて表示することができるか、又は１つのマップを別のマップ内に選択的に又は自動的にフェードさせることができる。

患者にとって治療が利益となるかどうかを評価するために、薬物は治療用の薬物とすることができる。薬物又は薬品、例えばフロセミド又はラシックスといった利尿剤を、化学的な「チャレンジ」において、腎臓（両方の場合もある）の機能的変化を強制的にもたらすために試みることができる。「薬物（drug）」という用語は、医薬を含む。「薬品（agent）」という用語は、身体機能を強化するか又は変化させるために使用される任意の生体適合性物質を含む。薬物又は薬品の投与により、患者のための療法（薬物タイプ及び／又は投与量）を調整し、及び／又は（ｉ）腎傷害又は腎損傷をもたらさないこと、（ｉｉ）腎機能を保持すること、又は（ｉｉｉ）腎機能を回復することのうちの１以上の可能性のある薬物の能力を試験することができる。

ユーザは、臨床医用ワークステーションに関連する画面又はディスプレイ上で、種々の患者の腎臓画像の並べられた画像を表示させることを選択することができる。これには、ＭＲ腎臓マップ及び／又はＭＲ画像の静止画及びシネ（cine）が含まれる。シネは、定められたタイムラインにわたって動的な組織灌流、酸素化、血流等を表示することができる。タイムラインは、任意の所望のタイムラインとすることができ、加速させたフォーマットで示すことができる。タイムラインを、例えば、５分間、１０分間及びそれらの間の任意の時間の増分値等、１分間から１時間の間とすることができる。薬物投与前及び薬物投与後に及び／又は経時的に機能変化を示すためのシネを生成することができる。シネは、薬物投与前及び投与後の差分モデル又は差分マップに基づくものとすることができる。代替的に又はこれに加えて、ユーザは、「同期して（in synch）」いるように位置合せされた画像又はシネを並べて表示することを選択することができる。

スキャン中及び／又はスキャン後に、システム、方法、回路及び／又はコンピュータプログラム製品をデータ処理システムとして使用し、腎臓評価のために患者データを自動的かつ電子的に解析することができる。

代替的に又はそれに加えて、患者がＭＲＩスキャナにおいて評価を受けている間に、システム、方法又はコンピュータプログラム製品を使用して、迅速な又は実質的にリアルタイムの診断データを提供することができる。

当業者によって理解されるように、本発明を、方法、システム又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。したがって、本発明は、本明細書では全て概して「回路（circuit）」又は「モジュール」と呼ぶ、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、又はソフトウェア態様及びハードウェア態様を結合した実施形態の形態をとることができる。さらに、本発明は、コンピュータ使用可能プログラムコードが具現化されているコンピュータ使用可能記憶媒体上で、コンピュータプログラム製品の形態をとることができる。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光記憶デバイス、インターネット若しくはイントラネットをサポートするもの等の伝送媒体、又は磁気記憶デバイスを含む、任意の適切なコンピュータ可読媒体を利用することができる。

本発明の処理を実行するコンピュータプログラムコードを、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかし、本発明の処理を実行するコンピュータプログラムコードを、「Ｃ」プログラミング言語等、従来の手続き型プログラミング言語で書くこともできる。プログラムコードは、完全にユーザのコンピュータ上で、完全に又は部分的にＭＲスキャナ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でかつ部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータを、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザのコンピュータに接続することができ、又はＨＩＰＰＡに適したファイアウォール及びデータ交換プロトコルを使用して外部コンピュータに（例えばインターネットサービスプロバイダを用いてインターネットを介して）接続することができる。さらに、ユーザのコンピュータ、リモートコンピュータ又は両方を、ＭＲＩスキャナ、病院情報システム（ＨＩＳ：Hospital Information System）及び／又はＰＡＣシステム等の他のシステムに組み込むことができる。

本発明について、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して以下に説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック並びにフローチャート図及び／又はブロック図におけるブロックの組合せを、コンピュータプログラム命令によって実施することができることが理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は機械を生成する他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに与えることができ、それにより、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令は、フローチャート図及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックで指定される機能／動作を実施する手段をもたらす。

これらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に対して特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読メモリに格納することもでき、それにより、コンピュータ可読メモリに格納された命令は、フローチャート図及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックで指定される機能／動作を実施する命令手段を含む製品をもたらす。

コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置にロードして、コンピュータ又は他のプログラム可能装置で一連の動作ステップが実行されるようにしてコンピュータ実施プロセスを行い、それにより、コンピュータ又は他のプログラム可能装置で実行される命令が、フローチャート図及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックで指定される機能／動作を実施するステップを提供するようにすることもできる。

本発明の実施形態は、血行再建により利益を得る可能性が高い患者及び目標とする改善が見られる可能性が低い患者を特定する際に特に有用であるものとすることができるが、本発明の実施形態を、検出したデータを使用して、創薬プログラム、臨床試験及び／又は診断環境において、透析のいかなる必要をも遅らせるように早期に特定することができるもの、糖尿病変化を含む他の腎臓問題に関して患者を評価する際に利用することもできる。

ＭＲＩ画像及び関連するピクセル及び／又はボクセルデータを順次、収集したものを比較するための、画像に対するスライスの位置合せ（別々の収集による画像スライスを位置合せする）は、患者の異なる画像におけるピクセル又はボクセルの輝度変化を確実に検出し、及び／又は評価対象若しくは調査対象の腎臓のある特定の領域の輝度値（つまり解析結果）を歪ませる可能性のある、ピクセル又はボクセルの関係性の低い近傍のものを破棄することができることが重要である可能性がある。

上述したように、本発明のある実施形態によれば、造影剤を投与せずにコントラスト又は輝度の解析を行うことができる。例えば、血中酸素濃度依存（blood oxygen level dependant, ＢＯＬＤ）による腎臓の画像化を使用することである。

ａＲＡＳがある個体及び腎臓並びにａＲＡＳがない個体及び腎臓におけるＢＯＬＤによるＭＲＩ腎組織酸素データ及び腎臓の糸球体ろ過量を使用して、ａＲＡＳに関連したＣＫＤにおける組織低酸素症を特定することができる。

ＲＡ−ＲＴに続いて、ａＲＡＳのある腎臓のＢＯＬＤによるＭＲＩ腎組織酸素データ及び後続の腎臓の機能反応。

ＢＯＬＤによるＭＲＩ腎組織酸素データ及び腎臓の糸球体ろ過量の変化を、ＲＡ−ＲＴ後の約２週間から４週間の間に評価し、腎機能を改善するためのＲＡ−ＲＴの成功又は失敗における低酸素症矯正を評価することができる。

機能的腎臓ＭＲＩは、腎臓内の複数の生理学的プロセスを非侵襲的に測定することができ、そうした機能的腎臓ＭＲＩを、ガドリニウム造影剤、ヨード系造影剤又は電離放射線を使用することなく行うことができる。したがって、乏尿性又は無尿性である患者を含めて、腎機能の現時点のレベルとは無関係に、腎臓を画像化することができる。

他の撮像法では得られない酸素化及び局所血流の、ＭＲＩから導き出される尺度が提供され、ＡＫＩからの回復の可能性の決定に関連する可能性のある病態生理の差分を検出することができる。

図１に、本発明の実施形態による例示的なシステム１０を示している。図１に示しているように、ＭＲＩ解析システム１０は、ＭＲＩ収集システム１１と通信するか又はＭＲＩ収集システム１１を有している。ＭＲＩ収集システム１１は、ＭＲＩ制御システム回路１２と、ＭＲＩパルス励起システム回路１４と、ＭＲＩ信号測定システム回路１６とを含むものとすることができる。ＭＲＩ制御システム回路１２は、患者の心周期又はその一部の間にＭＲＩ画像を取得しかつ提供するために、ＭＲＩ収集システム１１の動作を制御する。また、ＭＲＩ制御システム回路１２は、収集された画像を集め、更なる解析及び／又は関連するディスプレイ２０Ｄでの表示のために、ワークステーション２０又は他のデータ処理システムへと送信することができる。ワークステーション２０は、ＭＲＩ室にあるものとすることができ、又はＭＲＩ室から遠隔の場所にあるものとすることができる。ＭＲＩパルス励起システム回路１４及びＭＲＩ信号測定システム回路１６は、患者の心臓のＭＲＩ画像を提供することのできるＭＲＩ信号を収集できるように制御される。

General Electric Medical Systems、Siemens、Philips、Varian、Bruker、Marconi、日立及び東芝によって提供されるもの等の従来のＭＲＩシステムを利用して、所望のＭＲＩ画像及び／又はＭＲ画像データ（通常、造影剤の投与後に収集される）を提供することができる。ＭＲＩシステム（ＭＲスキャナとしても知られる）を、例えば約１．５Ｔ又は２．０Ｔ等、任意の適切な磁場強度とすることができ、約２．０Ｔから約１０．０Ｔ等、より高い磁場システムとすることができる。磁石を、開放型又は閉鎖型のボア磁石とすることができる。

図１には例示的な輝度解析又はＭＲＩのシステムを示しており、本明細書では、機能及び／又は動作の特定の部分を用いて説明するが、当業者によって理解されるように、本発明の教示から依然として利益を得ながら、機能及び／又は動作の他の部分を利用することができる。例えば、ＭＲＩ制御システム回路１２を、ＭＲＩパルス励起システム回路１４又はＭＲＩ信号測定システム回路１６のいずれかと組み合わせることができる。したがって、本発明は、ＭＲＩ機能／動作の特定のアーキテクチャ又は部分に限定されるものと解釈されるべきではなく、本明細書に記載する動作を実行することができる機能／動作の任意のアーキテクチャ又は部分を包含するものとなるように意図されている。

図２は、本発明の実施形態によるワークステーション２０及び／又はＭＲＩ制御システム回路１２の提供に適したデータ処理システム２３０の例示的な実施形態を示している。ＭＲＩ制御システム１２は、ＭＲＩ室のコントロールルームのＭＲスキャナ制御キャビネットに組み込むことができる。磁石を、既知のようにＲＦシールドによってマグネットルーム内に保持することができる。データ処理システム２３０は、通常、キーボード又はキーパッド等の入力デバイス（複数の場合もある）２３２と、ディスプレイ２３４（「２０Ｄ」とも呼ぶ）と、プロセッサ２３８と通信するメモリ２３６と有している。データ処理システム２３０は、スピーカ２４４と、同様にプロセッサ２３８と通信するＩ／Ｏデータポート（複数の場合もある）２４６とを更に含むものとすることができる。Ｉ／Ｏデータポート２４６を使用して、データ処理システム２３０とは別のコンピュータシステム又はイントラネット若しくはインターネット等のネットワークとの間で情報をやり取りすることができ、Ｉ／Ｏデータポート２４６は、ＰＡＣＳを有するものとことができる。画像保管通信システム（ＰＡＣＳ：PICTURE ARCHIVING AND COMMUNICATION SYSTEM）は、撮像用モダリティから画像を受け取り、データをアーカイブに格納し、臨床医に対して閲覧用データを配信するシステムである（かつこれらのシステムの下位部分を指すものとすることもできる）。

これらのコンポーネントは、本明細書に記載するように動作するように構成することができる多くの従来のデータ処理システムで使用されるもの等の従来的なコンポーネントとすることができる。コンピュータネットワークを介して要求時に計算資源を提供することを含むクラウドコンピューティングを使用して提供することができる１つ又は複数のサーバを使用するモジュール又は回路を提供することができる。資源を、さまざまなインフラストラクチャサービス（例えばコンピュータ、記憶装置等）とともに、アプリケーション、データベース、ファイル保持サービス、電子メール等として具現化することができる。コンピューティングの従来のモデルでは、データ及びソフトウェアはともに、通常、ユーザのコンピュータに完全に含まれ、クラウドコンピューティングでは、ユーザのコンピュータは、僅かにしかソフトウェア又はデータ（おそらくはオペレーティングシステム及び／又はウェブブラウザ）を含んでいないことができ、外部コンピュータのネットワークで発生するプロセスに対する表示端末程度の役割を果たすことができる。クラウドコンピューティングサービス（又は複数のクラウド資源の集合）を、一般に「クラウド」と呼ぶことができる。クラウドストレージは、データが、１つ又は複数の専用サーバにホストされるのではなく、複数の仮想サーバに格納される、ネットワーク化コンピュータデータストレージのモデルを含むことができる。データ転送を、暗号化することができ、ＨＩＰＡＡ等の業界標準又は規制基準と適合する任意の適切なファイアウォールを使用してインターネットを介して行うことができる。「ＨＩＰＡＡ」という用語は、医療保険の相互運用性と説明責任に関する法律（Health Insurance Portability and Accountability Act）によって規定された米国法を指す。患者データは、受付番号又は識別番号、性別、年齢及び画像データとともに、セグメントに分けられた腹部脂肪の部分のデータを含みうる。

図３は、本発明の実施形態によるシステム、方法及びコンピュータプログラム製品を示したデータ処理システムの実施形態のブロック図である。プロセッサ２３８は、アドレス又はデータバス３４８を通じてメモリ２３６と通信する。プロセッサ２３８を、任意の市販のマイクロプロセッサ又はカスタムマイクロプロセッサとすることができる。メモリ２３６は、データ処理システム２３０の機能を実施するために使用されるソフトウェア及びデータを含むメモリデバイスの全階層を表している。メモリ２３６は、限定はされないが、以下のタイプのデバイスを含むことができる。すなわち、キャッシュ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＳＲＡＭ及びＤＲＡＭである。

図３に示しているように、メモリ２３６は、データ処理システム２３０で使用されるソフトウェア及び／又はデータの以下の幾つかのカテゴリを含むことができる。すなわち、オペレーティングシステム３５２、アプリケーションプログラム３５４、入出力（Ｉ／Ｏ）デバイスドライバ３５８及びデータ３５６である。当業者には理解されるように、オペレーティングシステム３５２を、International Business Machines Corporations（Armonk、NY所在）製のＯＳ／２、ＡＩＸ又はＳｙｓｔｅｍ３９０、Microsoft Corporation（Redmond、WA所在）製のＷｉｎｄｏｗｓ９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ又はＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、Ｕｎｉｘ又はＬｉｎｕｘ等、データ処理システムで使用されるのに適している任意のオペレーティングシステムとすることができる。オペレーティングシステムを、ＴＣＰ／ＩＰベース又は他のこうしたネットワーク通信プロトコル接続をサポートするように構成することができる。Ｉ／Ｏデバイスドライバ３５８は、通常、アプリケーションプログラム３５４によって、Ｉ／Ｏデータポート（複数の場合もある）２４６及びあるメモリ２３６のコンポーネント等のデバイスと通信するための、オペレーティングシステム３５２を通じてアクセスされるソフトウェアルーチンを含む。アプリケーションプログラム３５４は、データ処理システム２３０のさまざまな特徴を実施し、本発明の実施形態による動作をサポートする少なくとも１つのアプリケーションを含むことが好ましいプログラムを表している。最後に、データ３５６は、アプリケーションプログラム３５４、オペレーティングシステム３５２、Ｉ／Ｏデバイスドライバ３５８、及びメモリ２３６に存在する可能性がある他のソフトウェアプログラムによって使用される静的データ及び動的データを表している。

図３に更に示しているように、アプリケーションプログラム３５４は、腎臓（ＭＲＩ画像データ）解析アプリケーション３６０を含むことができる。腎臓解析アプリケーション３６０は、本明細書に記載の画像を評価する処理を行い、腎機能及び／又は生存率に関連する可能性のある組織特性の変化を検出することができる。図３の実施形態に示しているように、メモリ２３６のデータ部３５６は、１以上の画像からなるＭＲＩ画像データ等の画像データ３６２を含むことができる。

本発明を、例えば、図３のアプリケーションプログラムである腎臓解析アプリケーション３６０に関連して例示するが、当業者には理解されるように、本発明の教示から依然として利益を得ながら、他の構成も利用することができる。例えば、腎臓解析アプリケーション３６０を、オペレーティングシステム３５２、Ｉ／Ｏデバイスドライバ３５８、又はデータ処理システム２３０の他の論理的部分に組み込むこともできる。したがって、本発明は、図３の構成に限定されるように解釈されるべきではなく、本明細書に記載する処理を実行することができる任意の構成を包含するように意図されている。

図４は、本発明の実施形態による、別々の時点で得られた画像に対する経時的な信号強度データ（signal intensity data）の減衰曲線を用いて当てはめられた（指数関数）、複数のＴＥにおける画像のＴ２^＊減衰を用いて得られたＴ２^＊マップの一例である。皮質ＲＯＩ及び髄質ＲＯＩを手動で特定（トレース）することができる。ＭＲ画像を、複数のＴＥにおいて収集することができ（最上列）、Ｔ２^＊減衰曲線（Ｔ２^＊プロセスをモデル化する指数関数）を、別々の時点の画像に対してピクセルごとに当てはめることができる。当てはめられたＴ２^＊データを抽出して、パラメトリックＴ２^＊マップを生成することができる（右側）。フロセミド投与前のスキャンと投与後のスキャンとを位置合せすることができ、差分マップを生成することができる。皮質の関心領域（region of interest, ＲＯＩ）及び髄質の関心領域を、ユーザが領域を手動でトレースするのを可能とするＧＵＩ入力により、電子的にセグメントに分けることができる。より小さなＲＯＩを用いて、腎臓の別の領域内の値を比較することもできる。マップ又は計算された画像を、熱スペクトルカラーマップ又は他の色分けされたマップとして提示することができる。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施形態によるＴ１カラーマップ（グレイスケールで示す）である。図５Ａは、薬品（フロセミド）を投与する前のＴ１カラーマップであり、図５Ｂは、薬品（フロセミド）を投与した後のＴ１マップである。フロセミド投与前及び投与後の画像並びにドーパミン投与前及び投与後の画像を用いて、機能的ＭＲＩパラメータを評価することができ、投与前及び投与後の画像の各組の差分マップを計算することができる。全体的な腎臓の質量及び腎皮質の質量を電子的に計算することができる。腎線維症が存在するかどうかを判断できるようにＴ１解析を行うことができる。図５Ａ及び図５Ｂは、重度の右腎動脈狭窄がある患者のマップである。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施形態による、図５Ａ及び図５Ｂに示したものと同じ患者のＴ２^＊カラーマップである（グレイスケールで示す）。図６Ａは薬品投与前のマップであり、図６Ｂは薬品投与後のマップである（図５Ｂの作成に使用したものと同じ薬品を使用している）。萎縮した右皮質の平均Ｔ２^＊値は、フロセミド投与後は僅かに減少したが、左皮質の平均Ｔ２^＊値は４５．２±１３．５から６１．２±１７．１へと増加した。

図７は、画像タイプの差を示すための、別の患者の冠状面ＡＳＬ（coronal ASL）画像である。

図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の実施形態によるワークステーションに関連するディスプレイ上に同時に又は選択的に表示することのできる、色分けされた組織マップの例である。図８ＡはＴ１マップであり、図８ＢはＴ２マップである。図８Ｃは、本発明の実施形態による、（対応するピクセル又はボクセルの）Ｔ１マップ及びＴ２マップの重み付き合計マップ（weighted-sum map）である。Ｔ１マップ（上部の画像：Ｔ１）とＴ２マップ（中央の画像：Ｔ２）との重み付き合計画像Ｗ（下部の画像：Ｗ）を、以下の式（１）により表すことができる。
式（１）： Ｗ＝ｗ１＊Ｔ１＋ｗ２＊Ｔ２
ただし、本例では、ｗ１＝１かつｗ２＝１である。

しかし、別の重みを使用することができる。重みは、１未満あるいは１００を超えるものとすることができ、例えば通常は約０．１〜１０のスカラー値とすることができる。ｗ１をｗ２より大きくすることができ、あるいはｗ２をｗ１より大きくすることができることに留意されたい。各重みは、同じか又は異なるものとすることができ、１より大きいか又は小さいものとすることができる。

ユーザが別の重みを適用することを可能とすることにより、１以上の組織マップを選択的に変更することができる。別の重みを自動的に適用することができ、あるいはユーザが、定められた範囲、又はオプションのプルダウンメニュー若しくは他のＵＩオプションから１つを選択することができる。

薬物又は薬品の投与前及び投与後の比マップ（ratio map）を生成するマップについて、ピクセルごとの比を計算することができる。薬物投与前又は薬品投与前のマップと、薬物投与後又は薬品投与後のマップとの双方において、皮質及び髄質の平均Ｔ１及び／又は平均Ｔ２^＊を計算することができる。比を計算し、皮質及び髄質のスカラー平均Ｔ１及び／又はＴ２^＊の比を得ることができる。

図９は、本発明の実施形態による、左動脈の亜完全閉塞（near total occlusion）及び右動脈の約５０％の狭窄を示す視覚的な印（例えば矢印）を含む、右腎動脈及び左腎動脈の軸方向及び下方冠状面３Ｄ血管撮影図である（より重度の閉塞を、視覚的に強調されるように別の色又は不透明度で示すことができる）。

図１０は、本発明の実施形態による、薬品（ラシックス）投与前及び投与後の流量を示す、心周期にわたる流量（ｍｌ／分）及び流量測定の時間（ミリ秒）のグラフである。平均流量は、１３２ｍｌ／分から１４９ｍｌ／分へと増加している。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の実施形態による、手動及び自動の腎動脈血流（ｍｌ／分）並びに血流の負荷又は安静の変化（図１１Ｂ）のグラフである（手動の流量計算は精度の比較のために示しているため、実際には、手動の流量計算を行うことなく自動解析結果を示すことができる）。

図１２は、本発明の実施形態による、診断を容易にするための、ディスプレイに同時にすなわち併せて表示することのできる腎臓の４つの異なるパラメータを示す腎臓の画像である。これらには、（１）位相コントラストＭＲＩで測定することができる血流供給と、（２）３次元ＭＲＩ血管造影図で測定することができる腎動脈開存性（renal artery patency）（例えば、腎臓灌流及び／又は血管撮影解析に適している可能性のある高速マルチスライス灌流撮像（Rapid Multi-Slice Perfusion Imaging）に関する米国特許第７，２８３，８６２号を参照。その内容は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。）と、（３）マルチエコーＴ２^＊ＭＲＩで測定することができる腎血管内酸素化と、（４）マルチエコーＴ１ ＭＲＩで測定することができる腎組織内酸素化とが含まれる。酸素化の前後の流量の変化を、予備能に関する追加のデータとして評価し提供することができる。これらの結果を、スキャン後に、例えば１時間足らずで、通常は約５分後〜４５分後に、すぐに評価するために迅速に提供することができる。

図１３は、本発明の実施形態による、腎生存率の評価に関するＴ１及びＴ２^＊のＭＲＩ画像データを用いた、例示的な腎臓（Ｔ１及びＴ２^＊の差分マップ）組織マップ作成のブロック図及びフローチャートである。ラシックスの投与前及び投与後のマルチエコースキャン（異なるエコー時点における１２個の画像等）を得ることができる。Ｔ１及びＴ２^＊のデータに対し、同様にピクセルごとに曲線当てはめをすることにより、Ｔ１マップ及びＴ２^＊マップをそれぞれ生成することができる。マップの位置合わせを行い、組織酸素化の変化を示すＴ１及び血管酸素化の変化を表すＴ２^＊の差分マップを得ることができる。位置合わせが不十分なマップの場合には、ＲＯＩ解析により、ラシックス投与前及び投与後に腎臓のＴ１領域及びＴ２^＊領域を計算することができる。これらの差分マップの各々を、ディスプレイを通じて臨床医に提供することができる。

図１４は、本発明の実施形態による、ＭＲＩデータを用いた腎臓評価のための自動解析回路のブロック図である。図１３に示したＴ１マップ及びＴ２^＊マップと同様に、灌流差分マップも生成することができる。腎臓評価回路又はモジュール１０Ｍあるいは３６０を、狭窄の度合、平均灌流の度合を提供し、重み付き合計組織マップを生成するものとなるように構成することができる。重み付き合計組織マップは、各差分マップ（例えば組織酸素化、血管酸素化、灌流の差分マップ）の酸素化及びの灌流の度合を反映するカラースケールの複合的なマップを生成するために、差分マップを組み合わせたものである。

図１５Ａは、本発明の実施形態による、ＭＲＩデータを用いた腎臓評価システムを示している。

図１５Ｂは、本発明の実施形態による、ＭＲＩデータを用いて得られる種々の組織パラメータを示す腎臓の想定される断面図の例である。

患者の組織の関心領域の第１の画像を得ることができる。例えば、上述した撮像システム等の撮像システムの画像の収集により、及び／又はデータベース、ファイル又は画像データの他の記憶装置から画像を取得することにより、画像を得ることができる。例えば、患者の画像を、後で呼び出すことができるように、履歴データベース、例えばＰＡＣＳ及び／又はＨＩＳ等の患者記録データベースに保持することができる。撮像される患者の体内の組織の関心領域は、例えば、腎臓又はその一部とすることができる。本発明の特定の実施形態では、組織はヒトの組織とすることができる。他の実施形態では、組織を動物の組織とすることができる。

関心領域における組織の第２の画像を得ることができる。第２の画像を取得して、対応する第１の画像との位置合わせを行う（同じスライス位置において得られた）ことができる。第２の画像を、第１の画像に関連して上述したように得ることもできる。したがって、例えば、画像を、最近収集された画像と同様に履歴画像とすることができる。

第１の画像及び第２の画像を評価して、画像における１以上の腎臓組織の特性を決定することができる。画像の特性は、例えば、関心領域におけるピクセルあるいはボクセルの平均輝度とすることができる。評価されるピクセルあるいはボクセルの特性としては、個々のピクセルあるいはボクセルの輝度、色、彩度及び／又は他の特性とともに、２つ以上の画像間のピクセル値又はボクセル値の比、差分等、複数のピクセルあるいはボクセルの相対的な特性等が挙げられる。

この評価の結果を自動的かつ電子的に生成することができ、レポートのフォーマットで、ディスプレイに電子的又は他の適切な形態（例えば印刷形態）で提供することができ、あるいは更に解析できるようにユーザに提供することができる。これらの結果と、特定の腎傷害、腎疾患及び／又は腎臓病の特性であるか、又は患者が外科的介入若しくは特定の薬物療法に適した者であるか否か等の、１以上の定められた代替的療法のプラスの結果又はマイナスの結果を予測することのできるパターンのライブラリとのパターンマッチングを行うことができる。

決定の結果を、例えば、ワークステーションに関連するディスプレイに、グラフィックユーザインタフェースの一部として提供することができる。

本発明の更に別の実施形態では、画像データ、すなわち異なる腎臓画像のピクセルの輝度又は他の特性の評価を、画像処理技法を利用して自動的に又は部分的に自動的に行うことができる。自動の比較は、例えば、異なる画像の互いとの位置合わせをも含むことができる。こうした位置合わせを、従来のパターン認識及び／又は位置合わせ技法を利用して提供することができ、それにより、画像又は画像の一部の対応するピクセルは、各々、患者の体内のおよそ同じ物理的位置に関連したものとなる。

本発明の特定の実施形態では、患者をＭＲＩ室に連れて行き、そこで患者は、通常、ＭＲＩ台の上であおむけになる。例えば１．５Ｔ（テスラ）又は２．０ＴのＧＥのスキャナ若しくはＳｉｅｍｅｎｓのスキャナ又は別のＭＲＩスキャナにより、ＭＲＩスキャンを行うことができる。

患者に対するＭＲスキャナのセッションの画像収集時、収集後及び／又は収集中に、画像データを、腎臓解析回路、モジュール又はデータベースに電子的に転送することができる。この情報を、各スキャンの時点で又は幾つかの若しくは全ての収集の後に、コンピュータ又はプロセッサを含むワークステーションと関連するディスプレイにおいて等、ワークステーションを通じてＭＲＩ技術者又は臨床医に利用可能とすることができる。幾つかの実施形態では、ユーザは、スライス位置の位置特定又は調整（位置合わせ）を容易にするために、一連の画像の位置合わせに使用される領域を指示することができる。

パラメータ又は組織特性が、正常な状態若しくは未治療状態に対して悪化するか、劣化するか若しくは別様に異常であるか、又は療法によって影響を受けるものとして、それぞれの腎組織マップにおいて示されるか又は特定されるか否かを、患者の組織特性自体の、ピクセルの輝度に限定されないそれぞれのピクセル又はボクセルの相対的尺度又は絶対的尺度に基づくか、基準組織マップ若しくはＭＲＩ画像、又は異なる時点で若しくは異なる療法若しくはチャレンジに反応して得られた異なるＭＲＩ画像の比較に基づくか、又は性別、年齢等若しくは上記の組合せに対する典型的な正常値及び／又は異常値の母集団の「基準」に関連する事前に定義された値又は値の範囲に基づくものとすることができる。

幾つかの実施形態では、臨床医が輝度を増加若しくは減少させるか又は或る特定の組織特性タイプの色を変えることを可能にするために、例えば、関心領域を異なる表示パラメータを用いて、例えば高コントラスト色及び／又は輝度、より暗い不透明度で表示できるように、又はある特定の画像特徴を視界からフェードさせるように等、ＵＩ２５を構成することができる。組織マップは、例えばラシックス等の投与されたチャレンジ若しくは他の治療薬又は他の療法等を使用して、ＭＲスキャンセッション処理の後又はその間に得られた組織特性の変化を反映するＭＲ画像データを含むことができる。

画像収集及び／又はレンダリングのプロセス中に、複数の介入因子を実質的に同時に評価することができる。幾つかの実施形態では、２種類以上の薬品、例えばラシックス及び腎血流を促進するドーパミン又はドブタミンのような併用薬を投与することができる。これらの薬品の組合せは、介入の成功の後に機能を改善する腎臓を選択する際により有効である可能性がある。

特定の患者に対して選択された利尿剤は、評価されている腎臓のセグメント（皮質と髄質）によって変化する可能性がある。ヒドロクロロチアジド、別の利尿剤等の薬品は、皮質を選択的に評価するため、個体によってはラシックスより効果的である可能性がある。

解析処理を電子的に行い、腎臓状態の評価のサマリ又はレポートを生成することができる。レポートは、電子的なレポート及び／又は紙によるレポートとすることができ、実質的にリアルタイムで、又は画像データの収集後にまもなく生成することができる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば臨床試験及び／又は創薬等、薬理学的研究のために、薬物が腎機能及び／又は組織にいかに影響を与えるかを評価することができる。

図１５Ａは、腎臓解析モジュール又は回路１０Ｍを含む例示的な画像処理システムを示している。

図１５Ａは、システム１０が、モジュール１０Ｍにアクセスするポータルを有するか、又はワークステーションに実装されるか若しくは部分的に実装される、少なくとも１つのワークステーション６０を有することができることを示している。モジュール１０Ｍを、ローカルサーバ若しくは少なくとも１つのプロセッサ、又はＬＡＮ、ＷＡＮ若しくはインターネットを通じてアクセス可能なリモートサーバ又は少なくとも１つのプロセッサに保持することができる。ワークステーション２０は、リモートサーバ若しくはローカルサーバ又は他の電子的にアクセス可能なデータベース若しくはリポジトリに保持することができるアーカイブされた患者の画像データをやり取りすることができる。ワークステーション２０は、ＧＵＩ（グラフィックユーザインタフェース）２５及びアクセスポータルを備えたディスプレイを含むことができる。システム１０は、ＰＡＣＳシステムと通信するか又はそれに組み込むことができる。ワークステーション２０は、画像レンダリングの対話型の協働により、医師に所望の特徴の代替的な画像表示を与えることができる。マップレンダリング回路、モジュール又はシステムを、ＧＵＩ又は他のＵＩとともに、ユーザが、断面図、正面図、背面図、上面図、底面図及び斜視図等、１以上の図により患者データの物理的かつ視覚的な表示を与えるようにするために、ズームさせ、回転させ、他の方法で並進させることができるように構成することができる。

マップレンダリングシステムを、医師ワークステーション２０に全体として又は部分的に組み込むことができるか、又は複数の医師ワークステーション（図示せず）と通信することのできるリモートモジュール又はローカルモジュール（又は組合せリモートモジュール及びローカルモジュール）コンポーネント又は回路とすることができる。視覚化システム１０は、コンピュータネットワークを採用することができ、イントララネットを通じて臨床データの交換又は伝送に特に適したものとすることができる。ワークステーションは、例えばＬＡＮを使用して比較的広帯域な高速接続を通じてデータのセットにアクセスすることができるか、リモートとすることができ、及び／又はより狭い帯域幅及び／又は速度を有することができ、例えば、ＷＡＮ及び／又はインターネットを通じてデータのセットにアクセスすることができる。安全性に対する必要に応じて、ファイアウォールを提供することができる。

モジュール１０Ｍを、画像処理回路を含むＭＲスキャナに関連する制御キャビネットに少なくとも部分的に組み込むことができる。図示しないが、モジュール１０Ｍの一部を、スキャナＳ及び１以上のワークステーション２０の両方に、又は１以上の遠隔の回路に完全に又はリモート若しくはローカルとすることができるワークステーション２０に完全に保持することができる。

図１６は、１以上のキャビネットのＲＦ増幅器及び制御回路、ＭＲＩスキャナ「Ｓ」等のＭＲＩスキャナ動作コンポーネントを含むコントロールルームと、患者がＭＲＩ処置に向けて配置される高磁場磁石を保持する別個の隣接する部屋又はチャンバ（通常スキャナルームと呼ばれる）とを含む従来のＭＲＩ室１００の一例を示している。ＲＦシールド壁及び／又は貫通パネルが２つの部屋を分離している。ＲＦシールドは、ＭＲＩ画像にアーチファクトをもたらす可能性がある外部ＲＦ源からＭＲＩスキャナを隔離するために重要である。通常のＭＲＩスキャナチャンバ又はルームの場合、ＲＦシールドにより、１Ｈｚから１５０ＭＨｚまでの周波数範囲で少なくとも１００ｄＢの信号の信号減衰がもたらされる。このシールドに生成された穴又は開口部は、遮蔽効果を損なう可能性がある。

同様に既知であるように、水、医療用ガス又は光データラインの非金属導体に対してＭＲＩスキャナチャンバ内へのアクセスを可能にするために、ＲＦ遮蔽室内に特別な導波管を設置することができる。外側では、これらの導波管は、通常、部屋のシールドに電気的に接続される。導波管の深さ及び直径は、一定の条件が満たされるとすると、電磁場が十分な深さの小径穴まで迅速に減衰するという事実に基づいたものである。このような導波管の使用は、一般に、「遮断導波管（waveguide below cutoff）」と呼ばれる。このガイドにより、小径穴を、換気に必要であり得るように、又は非金属部材の開口部として、導電性の筐体に作製することができる。さらに、ＲＦフィルタは、通常、ＲＦシールドに取り付けられ、電力、データケーブル等の貫通点を形成する。これは、通常、貫通パネルと呼ばれるＲＦシールドの取外し可能部分を使用して行われる。

システム１０を、１以上の試験（サブボーラス（sub-bolus）量）又は治療薬の治療に役立つ量又はボーラス量による腎反応の比較的迅速な解析を行えるように構成することができる。

再び図１６を参照すると、幾つかの実施形態では、腎臓評価システム１０’は、治療薬４００（３つの異なる薬品４００_１、４００_２、４００_３を示しているが、それより多いか又は少ない治療薬４００を使用することもできる）の少なくとも１回のテストドーズと連通する注入ポンプ３００を含むことができる。ＭＲＩに適合した注入ポンプの例は、米国特許第５，４９４，０３６号と、米国特許第７，２２１，１５９号と、米国特許第７，２８３，８６０号と、米国特許出願公開第２００８／００１５５０５号とのうちの１以上に記載されており、それらの内容は、引用することにより本明細書本明細書の一部をなすものとする。

「テストドーズ（test dose）」という用語は、治療薬のサンプル量及び／又はサブボーラス量を意味している。テストドーズは、少なくとも腎臓内では短い半減期を有することができ、例えば、通常、少なくとも何らかの著しい腎反応をもたらすか又は引き起こす量で、それぞれの薬品の投与の停止から約５分〜１０分後に腎臓から実質的になくなる。テストドーズは、日ごとに交互の処方とするか、又は、例えば、丸薬又は錠剤等、通常の経口投与による規定された従来の使用量とすることができる。テストドーズは、通常、ＩＶ投与のために処方された、従来の治療薬の実質的に薬学的に等価な処方である。

テストドーズを、例えば注入ポンプを使用して、対象（例えば通常はヒトの患者）に約１分間〜１０分間にわたるＩＶ投与を可能にするのに十分な量で、任意の適切な量で提供することができる。２つ以上のテストドーズを、比較的迅速に、例えば約１時間足らずで逐次的に投与することができ、得られたＭＲＩ画像データに基づいて、患者の腎機能又は反応を評価することができる。

テストドーズによっては、組合せの評価のために併せて投与することでき、他のテストドーズは単独で投与することができる。

幾つかの実施形態では、テストドーズの全てを、利尿剤又は他のストレス又はチャレンジの薬の有無に関わらず個々に投与する。

幾つかの実施形態では、各薬品を、連続したテストドーズの間に、約１０秒間から約１５分間の間、より典型的には約１分間から約５分間の間等をおいて、各薬品の間の短い遷移時間で連続的に投与することができる。逐次的な各投与の間に、生理食塩水又は他の「洗浄」液を投与することができる。

治療薬４００を、腎臓病を治療するものとすることができ、又は少なくとも患者によっては、腎機能に影響を与える可能性がある他の病状を治療するものとすることができる。幾つかの実施形態では、組合せの薬品による治療を企図することができ、計画された組合せに対する腎反応を評価することが有益である場合がある。腎臓評価はまた、創薬及び／又は臨床試験においても利益を得ることができる。

例えば、糖尿病、高血圧症、心臓病、ぜんそく、ＣＯＰＤ、感染症又は他の病状を示す患者によっては、複数の治療オプションが利用できる可能性があるが、これらの幾つかは、腎傷害若しくは腎機能障害のリスクを示すか、又は他の方法で腎機能に悪影響を与える可能性がある。異なる薬物オプションのテストドーズのＭＲＩベースの腎反応スクリーニングを提供することにより、臨床医は、特定の患者に対してより多くの情報に基づく処置判断を行うことができ、それにより、治療による腎傷害を抑制することができる。

システム１０は、注入ポンプ３００と通信し、それぞれの治療薬４００の能動的な「オン」又は「オフ」による逐次的な投与を可能にする制御回路３１０を有している。制御回路３１０及び実際にはポンプ３００は、スキャナルーム又はコントロールルーム（図１７）に配置することができる。注入ポンプ３００は、遠隔弁又は内蔵弁、マニホールド、種々のテストドーズの、自動化され選択的に制御可能な逐次的投与を可能にするセンサ等を含むことができる。回路３１０は、（ｉ）ＭＲスキャナと通信してＭＲＩスキャナパルスシーケンス及び／又は信号収集と薬物の投与との同期を取り、及び／又は（ｉｉ）腎臓評価回路又はモジュールと通信して高速な解析に向けて特定の薬品に対応する何らかのＭＲＩ画像を関係づけるための自動化モジュールを含むことができる。１つの薬物に関連する１つの画像セットの解析を、第２の薬物に関連する別の画像セットの画像信号を取得している間に、電子的に行うことができる。

図１７は、注入ポンプ３００が、複数のテストドーズ４００_１、４００_２、４００_３、４００_４が入っているハウジング３２５を有しているか又はそれと連携することができることを示している。ハウジングは、スキャナ及び／又はコントローラ（制御回路）３１０と通信することができ、それにより、画像セットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを特定の薬品Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（又は薬品の組合せ）に関係づけることができる。腎臓評価回路１０Ｍは、ディスプレイ２０Ｄを有するワークステーション２０と通信し、「試験療法誘発性（trial therapy-induced）」の腎反応の表示又は他のレポート出力を提供することができる。テストドーズ４００及びポンプ３００は、コントロールルームにあるものとして示しているが、スキャナルームにあってもよく、通常はスキャナルームにある。

腎臓評価回路１０Ｍは、電子ライブラリモジュール１０Ｌ（図２２）を含むか又はそれと連携することができる。電子ライブラリモジュール１０Ｌは、定められた病状のリストと、種々の定められた病状に関係する種々の治療薬のリストとを含むことができる。ユーザは、定められた病状から１つの病状を選択することができ、回路１０Ｍは、考慮される関連する種々の治療薬のオプションをディスプレイに提示することができる。種々の病状のライブラリ１０Ｌは、糖尿病、ＣＯＰＤ、ぜんそく、心不全、心臓病、化学療法、感染症、高血圧症のうちの少なくとも２つを含むことができる。

図１８Ａは、システム１０が、種々のチャネル又は空間に複数の別々の薬品を収納し、１つ又はその組合せを制御可能に投与することのできるハウジング等の保持部材３２５を含むことができることを示している。どの薬品がどの場所にあるかに関する関係づけ及び／又はどの薬品を一組のＭＲＩ画像スライスに関して投与するかに関する関係づけを、人に対し、データを入力させるか、又はテストドーズパッケージ若しくはラベルに関連するＱＲ（クイックレスポンス「マトリックス」型バーコード）又は他のバーコード等のバーコードをスキャンする光学式読取装置を使用させることによって行うことができる。

幾つかの実施形態では、制御回路３１０及び／又は保持部材３２５は、取得された画像データを関係づけるのに所望の識別データ及び投与時間を提供する内蔵型読取装置及びセンサを備えることができる。すなわち、各テストドーズは、電子読取装置が薬品を特定しその薬品をホルダ３２５の本体のある位置に関係づけることを可能とする電子的に読取可能な印を有するものとすることができる。印４１０ｉを、バイアル４１０ｖ（図１８Ｂ）のキャップ４１０ｃの上、又はポーチ４１０ｐ（図１８Ａ）の表面若しくはテストドーズの他のタグ、ラベルの表面若しくは位置のバーコードとすることができる。

図１７は、ハウジングが、装填後に改ざん等を阻止するために係止することができる筐体にポーチ４１０ｐを保持するものとして構成されていることを示している。図１８Ａは、ポーチ４１０ｐを吊り下げ、それらの中身を患者又は他の対象に提供するためにマニホールド内に放出するようにすることができることを示している。図１８Ｂは、ホルダ３２５を、薬品４００のバイアル４１０ｖを収納するブロック３２５ｂとすることができることを示している。ホルダ３２５は、内蔵の流路、弁等を含むことができ、及び／又は流体を提供するための導管に連結することができる。

回路又はモジュール１０Ｍ及び／又はモジュール３５０（図３）は、各テストドーズの評価に関するＭＲＩ画像スライスの基準セットを評価し、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２^＊の差分マップ及び／又はこれらのパラメータのうちの１以上の比の差分マップを使用する等、（例えば差分マップを使用して）その基準又は「ストレスチャレンジ」状態からの１以上の腎機能の変化を決定することができる。

図１９Ａ〜図１９Ｄは、種々の試験薬についての腎臓評価レポート４６６を例として示している。レポート４６６を表示するために、電子的に伝送し及び／又は紙として送ることができる。図１９Ａは、評価対象の薬品の各テストドーズを、当該薬品についての腎臓合併症、腎傷害又は腎機能障害の潜在的なリスクを区別する色により「格付け」することができることを示している。例えば、過度のリスクが認められない（又は場合によっては腎機能に対してプラスの影響さえある）場合には「緑色」、何らかの又は中間的なリスクを示す場合には黄色、リスクが増加するか又は高いリスクの場合には「赤色」である。したがって、リスクレポート４６６は、種々の治療薬の各々に対して、低リスクの場合の「緑色」、中間的リスクの場合の「黄色」、高リスクの場合の「赤色」を含む、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの、色によるリスク評価を含むことができる。

図１９Ｂは、数値的なリスクスコアにより腎機能の反応を提示することができることを示している。例えば、１〜１００の間で格付けする相対的なリスクスコアであり、あるいは、１〜１０のスケール（括弧内に示している）等を任意に選択することができる。このスコアは、血流及び灌流並びに任意選択的には同様に酸素化に対する薬品の影響を反映したものとすることができる。幾つかの実施形態では、灌流、酸素化及び血流の各々に対して別々のリスクスコアを使用することができる。高いスコアはより高いリスクを反映するものとすることができる。しかし、高いスコアが低リスクを示すものとなるように、リスクスケールを逆に構成することもできる。

図１９Ｃは、必要に応じて、種々の薬物について、「赤信号（stoplight）」又は警告サイン等の、リスクを表す視覚的アイコンをレポート４６６に含めることができることを示している。

図１９Ｄは、腎動脈血流（renal artery blood flow, ＢＦ）と灌流（perfusion）と合計スコアとを含む幾つかのカテゴリの各々についてのリスクスコアをレポート４６６に含めることができることを示している。合計リスクスコアは、（図示しているように）個々のリスクスコアの重み付けのない合計、又は重み付きの合計とすることができる。

リスクスコアと、色によるリスクの表示との組合せを用いてレポート４６６を提示することもできる。

図２０は、腎傷害又は腎機能障害を治療するために選択された薬品のテストドーズに対して作成することのできるレポート４６６の一例を示している。レポートには基準の評価を含めることができ、及び／又は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２^＊の差分マップ又はこれらのパラメータのうちの１以上の比を使用するなどして、１以上の腎機能の上記基準からの変化に基づいてテストドーズの評価を決定することができる。反応に対するユーザの視覚的フィードバックを可能にするために、腎機能の種々の尺度（酸素化、灌流、腎動脈血流）の増加を提供することができる。尺度は、髄質領域及び皮質領域の両方を考慮したものとすることができる。基準からの又は別々の薬品どうしの増加又は減少を求めてグラフィック出力により提供することができる。

図２１は、病状１及び病状２として示す、治療中の病状及び／又は患者に応じて装填された試験用のバイアル又はポーチのキット４５０Ａ、４５０Ｂによりテストドーズ４００を提供することができることを示している。病状１は、例えば糖尿病であり、病状２は、例えば高血圧症である。種々の薬品のセットをキット４５０に合わせて包装することができ、臨床医は、任意の特定の患者に対してテストドーズの評価のためにそれらの薬品の一部を選択することができる。したがって、上述した病状（例えば糖尿病）に対する複数の異なる薬物を、腎機能に対するそれらのそれぞれの効果について評価することができ、それにより、臨床医は、不都合な影響又は悪影響がある薬物を回避するべく、その病状を治療する薬物をその腎機能に対する効果とバランスがとれるように（又は悪影響が最も少ない薬物を）選択することができる。

図２２は、特定の病状について種々の治療薬又は薬物（薬品１、２、３）を評価することができることを示している。ディスプレイ２０Ｄは、定められている病状の電子ライブラリモジュール１０Ｌと、定められている種々の病状に関係のある種々の治療薬のリストとを提供することができる。ユーザは、定められている病状から１つの病状を選択することができ、回路１０Ｍは、検討対象となる、関連する種々の治療薬のオプションを電子的に及び／又はプログラムによりディスプレイに提示することができる。種々の病状のライブラリは、以下の病状のうちの少なくとも２つを含むことができる。すなわち、糖尿病、ＣＯＰＤ、ぜんそく、心不全、心臓病、化学療法、感染症及び高血圧症である。

次に、図２３に示しているように、幾つかの実施形態は、薬物療法に関連する潜在的な腎臓合併症を防ぐために患者をスクリーニングする方法に関する。この方法は、患者がＭＲＩスキャナの高磁場磁石内にいる間に、該患者に対し、種々の薬物のテストドーズを静脈内に（intravenously）に逐次的に投与すること（ブロック５００）と、投与された各薬物に関連する患者のＭＲＩ画像データを取得すること（ブロック５１０）と、ＭＲＩ画像データを電子的に解析し、投与された薬物の各々に関して患者に腎傷害、腎機能障害又は腎損傷のリスクとなる可能性があるかどうかを予測すること（ブロック５２０）とを含むことができる。

本方法は、解析されたＭＲＩ画像データに基づいて、投与された薬物の各々に対する予測されたリスクをまとめたリスクレポートを作成すること（ブロック５２５）をも含むことができる。任意選択的ではあるが、本方法は、定められている病状の治療に適した種々の薬物の複数のテストドーズを提供すること（ブロック５０５）を含むことができる。ＭＲＩ画像データの電子的な解析を、それぞれの患者のＭＲＩスキャンセッションから約２４時間以内に行うことができる（ブロック５２３）。

定められている病状は、糖尿病、ＣＯＰＤ、ぜんそく、心不全、心臓病、化学療法、感染症及び高血圧症のうちの１つとすることができる。

電子的な解析により、投与された薬品の各々についての、腎動脈における血流、酸素化のパターン、及び灌流のパターンの度合を決定することができる。例えば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２^＊及び灌流を示す複合的なマップを作成して表示することができる。

次に、図２４に示しているように、腎機能を改善する薬物療法を選択する方法は、患者がＭＲＩスキャナの高磁場磁石内にいる間に、該患者に対し、種々の薬物のテストドーズを静脈内に（intravenously）に逐次的に投与すること（ブロック５５０）と、投与された各薬物に関連する患者のＭＲＩ画像データを取得すること（ブロック５６０）と、ＭＲＩ画像を電子的に解析し、患者が投与された各薬物に対して好都合に反応する可能性があるかどうかを予測すること（ブロック５７０）と、投与された薬物の各々に対して好都合な又は不都合な腎反応のサマリを含む評価レポートを電子的に作成すること（ブロック５８０）とを含むことができる。通常、解析及び生成は、迅速に行われる（ブロック５７５）。「迅速」という用語は、それぞれの対象又は患者のＭＲＩスキャンセッション後の約３０分間から約２時間の間等、約２４時間以内、より典型的には約２時間以内に評価及びレポートが作成されることを意味している。逐次的に投与するステップにあたり、複数のテストドーズを提供することができる（ブロック５５５）。

幾つかの実施形態によれば、自動化システム１０は、動脈スピンラベリング法を用いて、腎臓酸素化（例えばＴ２^＊の測定値による）及び腎機能を含む収集されたパラメータの相互関係を評価する。本発明の実施形態によれば、領域、すなわち皮質又は髄質とともに、領域内の灌流に対する酸素化の関係を自動的に（電子的に及び／又はプログラムにより）特定することができる。

図２５Ａ〜図２５Ｃは、ある患者（高血圧症及び重度の両側ＲＡＳのある７７歳の白人女性）を、「正常な反応（normal response）」及び投与後のＴ２^＊画像の輝度の上昇により示している。図２６Ａ〜図２６Ｃは、別の患者（推定ＧＦＲが３７ｍｌ／ｍｉｎ／１．７３ｍ^２である高血圧症、糖尿病及び慢性腎不全の７５歳の白人男性）を、異常な反応（abnormal response）及び投与後のＴ２^＊画像の輝度の減少により示している。図２５Ａ（右腎臓）及び図２６Ａ（左腎臓）は、それぞれの腎臓の動脈スピンラベリング画像である。図２５Ａ〜図２５Ｃの患者の画像の場合、フロセミド投与に反応して（図２５Ｂの投与前を図２５Ｃの投与後と比較されたい）、皮質のＴ２^＊値は、平均が６５．２ｍｓから７１．５ｍｓまで増加し、髄質のＴ２^＊値は５３．５ｍｓから５９．５ｍｓまで増加した。図２６Ａ〜図２６Ｃの患者の画像の場合、フロセミド投与に反応して（図２６Ｂの投与前を図２６Ｃの投与後と比較されたい）、皮質のＴ２^＊値は、平均が５５．４ｍｓから５２ｍｓまで減少し、髄質のＴ２^＊値は、４０．３ｍｓから３８．２ｍｓまで減少した。

幾つかの実施形態では、自動化システムは、腎臓の周囲の構造、特に図２７Ｂに示しているような脂肪の種々の体積を評価することができる。有害な構造には、腎周囲脂肪の蓄積が含まれる。腎門におけるこの腎周囲脂肪の蓄積は、低圧力の導管（尿管及び系統的静脈）における血流を制限すると考えられているため、高い腎臓内圧力及び更なる腎損傷を促進する可能性がある。図２７Ａは、ある関与者の第２腰椎体において収集された軸方向画像を示している。図２７Ｂは、ディスプレイ２０Ｄに表示することのできる、種々の脂肪体積又はセグメントを視覚的に強調するために組織のタイプによって色分けした同じ画像を示している。色分けされた画像６５０には、例えば、腎洞（renal sinus, ＲＳ）脂肪６５２と、後腹膜（retroperitoneal, ＲＰ）脂肪６５４と、皮下（subcutaneous, ＳＣ）脂肪６５６と、腹腔内（intraperitoneal, ＩＰ）脂肪６５８とを示すことができる。色分けされた画像６５０は、内臓、筋組織及び椎骨体を１つの色（例えば赤色）で示すこともでき、別々の脂肪体積又は領域は、別々の色（又は、異なる色合い若しくは更にはハッシュマーク等の他の視覚的な印、又は他の視覚的コントラスト若しくはマップ作成法）により示されている。

図２８Ａ及び図２９Ａ〜図２９Ｆは、幾つかの実施形態において、自動化システム１０が、患者の各腎臓を髄質の部分と皮質の部分とに分け、これらの部分の体積と、構造又は体積の経時的な（薬物の投与前及び投与後等の）変化を定量化した、色が強調されているか又は色分けされた腎臓の画像６００を提供することができることを示している。画像は、定められている複数の色により区別されたサブセグメント、例えば上極と中極と下極とに分けることができるか又は示すことができる。腎臓の３次元ＭＲＩによる体積取得を利用し、画像の輝度及び／又は他の画像パラメータ手法を評価して、腎臓の体積と、皮質領域と髄質領域と腎門領域と（一方の腎臓では６０２、６０４、６０６、他方の腎臓では６１２、６１４、６１６）を表すその体積の部分とを特定することにより、画像６００を作成することができる。自動化システム１０は、画像における視覚的な区別が容易にできるように、腎臓のこれらの種々の成分を別々の色又は別々の色輪郭（境界）によりレンダリングすることができる。

図２８Ａは、経時的に得られた、患者の一方又は両方の腎臓の、セグメントに分けられた画像スライスがオーバラップしたパネルを含む画面表示２０Ｄを示している。図２８Ｂは、各スライス（例としてスライス厚ＳＴは１０ｍｍ）について繰り返すことのできる種々の腎体積を表す種々の色の輪郭を含む、体積解析のための腎臓のセグメント分割の一例である。スライス厚を、任意の適切な厚さ、通常は約３ｍｍから約２０ｍｍの間とすることができる。図示の例では１０ｍｍである。外側の境界線（赤色）６０２は、この境界の内側の総腎体積（total kidney volume, ＴＫＶ）に関連したものである。中間の境界線（緑色）は、この線６０４の内側の髄質の体積（medulla volume, ＭＶ）を取り囲んでいる。最も内側の境界線６０６（黄色）は、この最も内側の境界の内側にある腎洞（renal sinus, ＲＳ）の体積に関連したものである。皮質の体積はＴＫＶ−ＭＶにより計算することができ、髄質の体積（medullary volume）は、ＭＶ−ＲＳ（腎洞）の体積として計算することができる。

図２９Ａ〜図２９Ｆは、臨床医による検討（及び／又は自動的な解析）を容易にするべく、経時的な（チャレンジ又は薬物療法の前後による可能性がある）体積の変化を示す、種々の腎臓のセグメントの境界線の変化を示している。

図３０は、腎臓自動評価システム１０のフロー図である。腎臓は、体積解析のためにセグメントに分けることができる（そして、これは、各々が同じか又は異なったスライス厚ＳＴの複数のスライスについて繰り返すことができる）。例えば、皮質の領域及び髄質の領域を、定められた複数のサブセグメント、例えば上極と中極と下極とに分けることができる（ブロック７００）。定められたこれらのサブセグメントにおいて、酸素化及び灌流を電子的に評価することができる（ブロック７０５）。腎臓の全体の体積と、局所的な皮質及び髄質の体積とを評価することができ、皮質の体積と髄質の体積との比を計算して、極の上又はその周囲に境界線を描くことができる（ブロック７０３）。サブセグメントの輪郭又は境界は、それらが試験（例えば薬物投与）に反応して経時的に変化するにつれて１以上の色（通常は異なる色）により示すことができる（ブロック７０４）。

腹部脂肪領域、例えば脂肪組織の種々の領域（ＲＳ、ＳＣ、ＩＰ、ＲＰ）を色分けして、ディスプレイ上の画像に示すことができる（ブロック７１０）。ＲＳ脂肪は高血圧の重症度の独立した予測因子であると考えられている。「Hypertension, 2010: 56(5): 901-6」を参照されたい。いずれにしても、これらの脂肪領域のうちの１以上は、特に他の腎臓データ又は画像とともに、臨床上、重要な情報を提供することができる。

医薬、薬品又は他の薬物を（１回以上）注入して、これらのサブセグメントにおける灌流及び酸素化を再び評価することができる（ブロック７０８）。腎臓の全体的な体積と、局所的な皮質及び髄質の体積とを評価することができる。

システムは、腎周囲の脂肪の体積及び腎門周囲の脂肪の体積といった、灌流及び／又は酸素化の速度の変化に影響を与える可能性がある中間的な（隣接する）周囲の構造などの他の構造を評価することもできる。

血流の操作の有効性も自動的かつ電子的に評価して、酸素化と、これらの値により腎皮質と腎髄質の体積の比が保たれるかどうかとを決定することもできる。すなわち、投与された薬物に関連する経時的な血流の変化を電子的に評価して、酸素化と、腎皮質と腎髄質の体積の比が所定の範囲若しくは値を超えて変化するか又は実質的に安定しているかとを決定することができる（ブロック７１５）。

図３１Ａ〜図３１Ｃは、長期フロセミド療法を受けていない患者の左腎臓の画像である。図３１Ｂ及び図３１Ｃは、フロセミド投与前の画像（図３１Ｂ）からフロセミド投与後の画像（図３１Ｃ）にかけてＴ２^＊（ＢＯＬＤ）信号強度の著しい増加を示している。図３１Ｄ〜図３１Ｆは、毎日４０ｍｇのフロセミドを長期的に摂取している患者の左腎臓の画像である。フロセミド投与前の画像（図３１Ｅ）からフロセミド投与後の画像（図３１Ｆ）にかけてＴ２^＊（ＢＯＬＤ）信号強度の増加はなかった。

図３２Ａ及び図３２Ｂは、隣接する右側の皮質及び髄質の値（投与前及び投与後）を含む、患者の腎臓のＢＯＬＤによるラシックス投与前のＴ２^＊画像及びラシックス投与後のＴ２^＊画像である。各部分のこれらの値の比較により、臨床的に重要なデータを得ることができる。

図３３Ａ及び図３３Ｂは、色が強調された輪郭（内側の赤色の円）を含む中右腎動脈（middle right renal artery, ｍＲＲＡ）の位相コントラスト画像である。図３３Ｃは、時間（ｍｓ）あたりの流量（ｍｌ／ｓ）のグラフであり、平均流量４４８ｍｌ／ｍｉｎ、平均速度３２．９ｃｍ／ｓ、血管面積０．２３ｃｍ^２である。本発明の幾つかの実施形態によれば、これらのデータ値を自動的に計算することができる。

要約すると、腎臓自動評価システム、モジュール及びワークステーションは、非常に多くの情報に基づいたものとすることができ、外科的介入だけでなく、腎機能を保持し透析の開始を防ぐか又は遅らせる内科的介入をも導くことができる。本発明の実施形態によれば、腎生存率の自動的な決定と、特定の療法に基づく腎生存率の相関と、短期的療法（ＩＶ、経口薬、運動）の後の生存率の迅速な反応及び評価と、臨床医が腎機能を保持できるように療法を調整することを可能にする臨床医に対する臨床情報とのうちの１以上を可能となる。

［想定される例］
［Ｉ．療法選択のための、腎外性病状（non-renal conditions）に用いる薬物に対する腎反応スクリーニング］
多くの患者は、薬物療法を必要とする疾患又は病状を有している。多くの場合、その病状を治療するために、多くはないにしても幾つかの異なった薬物が入手可能であり、それらの病状のうち、腎臓内で望ましくないか又はマイナスの反応又は作用をもたらす可能性があるものもあれば、実際に腎機能（例えば、灌流、酸素化及び／又は腎血流）を改善することができるものもある。ＭＲＩ画像データを用いる腎臓評価とともに種々の薬物のテストドーズを用いる腎臓スクリーニングにより、治療の判断を改善することができる。糖尿病患者又は腎機能が損なわれた高血圧の患者等、特定の患者に対する適切な療法のための腎臓スクリーニングは、透析に至る可能性がある腎損傷の増加を避けることができる。

［ＩＩ．腎臓療法に対する腎反応スクリーニング］
幾つかの実施形態では、テストドーズを用いた自動型腎臓スクリーニングにより、治療のために入院することになる、腎機能が著しく損なわれた患者に対して、より短い入院期間及びより良好な治療効果の少なくとも一方を促進することができる。したがって、本発明の実施形態を、テストドーズを使用した迅速なスクリーンとして使用することができ、腎機能のＭＲＩ画像データは、通常、入院につながる外傷、傷害又は急性若しくは慢性の疾患の後に腎臓を改善するか又は更には「活性化させる（“jump”start）」薬物療法を特定するためにより適切な臨床の選択肢を提供することができる。

［ＩＩＩ．透析を遅らせるか又は防ぐ外科的又は内科的な介入のための腎臓評価］
自動化システムは、患者の画像を評価して、その画像の１以上の腎組織特性を決定することができる。画像の特性は、例えば、関心領域におけるピクセル又はボクセルの平均輝度とすることができる。評価されるピクセル又はボクセルの特性としては、個々のピクセル又はボクセルの輝度、色、彩度及び／又は他の特性とともに、例えば２つ以上の画像間のピクセル値又はボクセル値の比、差分等、複数のピクセル又はボクセルの相対的な特性が挙げられる。この評価の結果は、自動的かつ電子的に生成することができ、ユーザに対しレポートのフォーマットでディスプレイに電子的に又は他の適切な形態（例えば印刷の形態）で提供することができ、又は更なる解析のために提供することができる。それらの結果を、特定の腎傷害、腎疾患及び／又は腎臓病の特性であるか、又は患者が外科的介入若しくは特定の薬物療法に対して適切な者であるか否か等、１以上の所定の代替的療法のプラスの結果又はマイナスの結果を予測することができるパターンのライブラリとの間で、パターンマッチングを行うことができる。

［ＩＶ．外科的介入に対して生存可能かどうかを判断するための腎臓評価］
本システムを、限定はされないが、患者の腎臓のＴ１組織マップ及びＴ２^＊組織マップ等、組織マップを使用したＭＲＩ画像データの電子的評価によって、腎動脈血行再建（Renal Artery Revascularization, ＲＡ−ＲＶ）の外科的介入が患者にとって利益になる可能性があるかどうかを自動的に特定できるように構成することができる。本システムは、皮質領域及び髄質領域を分割し、これらの領域における酸素化及び灌流を評価することができ、その後、患者に対して１種以上の薬物を投与して、これらの領域の各々において灌流及び酸素化を再び評価することができる。

本システムは、灌流及び／又は酸素化に影響を与える可能性がある種々の腹部脂肪体積（例えば腎周囲の脂肪体積及び腎門周囲の脂肪体積）等、腎臓に隣接する構造を評価することができる。

本システムは、（１以上の投与された薬物又は薬品に基づく）血流の制御の効力を評価して、酸素化と、腎臓の皮質と髄質の体積比が実質的に一定である（保たれる）か、又は過度に及び／又はネガティブな方向に変化するかを酸素化値が表しているかどうかとを判断することができる。

［Ｖ．腎臓評価］
幾つかの実施形態では、本システムは、腎臓の画像データを検討するための、データ収集後のシステムとすることができる。本システムは、（ｉ）種々の脂肪の領域又は組織によって色が異なる、腹部脂肪の色分けされた画像と、（ｉｉ）上極、中極、下中極というサブセグメントによって輪郭の色が異なっている、皮質領域及び髄質領域を示す、分割された腎臓画像とを作成する。

［ＶＩ．カラースペクトル腎臓マップ］
腎臓評価システムは、熱スペクトルカラーマップ又は他の色分けされたマップにより提示することのできるマップ又は（ＭＲＩ画像データから）計算された画像を作成するものとして構成することができる。皮質のＲＯＩ及び髄質のＲＯＩを、手動で又は電子的に自動で特定することができる。複数のＴＥで収集することのできるＭＲ画像を用いてマップを作成することができ、Ｔ２^＊減衰曲線（Ｔ２^＊プロセスをモデル化する指数関数）を、種々の時点で画像に対してピクセルごとに当てはめることができる。当てはめられたＴ２^＊データを抽出してパラメトリックＴ２^＊マップを生成することができる。フロセミド（又は他の利尿剤）の投与前のスキャン結果と投与後のスキャン結果とを位置合わせして、差分マップを作成することができる。皮質の関心領域（region of interest, ＲＯＩ）と髄質の関心領域とを、電子的に分割することができる。本システムは、ユーザが領域を手動でトレースするためのＧＵＩ入力を有するものとすることができる。より小さなＲＯＩを用いて、腎臓の種々の領域における値を比較することもできる。

［ＶＩＩ．自動型腎臓評価システム］
自動化システムは、色分けにより組織生存率を示すことのできる、腎臓の色分けされた表現（組織マップ）において、機能又は生理機能の１以上の他の尺度と組み合わせることのできる灌流の情報を提供することができる。

画像は、Ｔ１、Ｔ２又はＴ２^＊の腎臓画像のうちの２以上の画像データの各々又は組合せを含むことができる。種々の組織マップのうちの１以上のストレス比を電子的に生成することができる。

［ＶＩＩＩ．自動型腎臓評価システム］
構造的血液撮影図を、ズーム、回転、スライス及びリフォーマットの機能によりデータの３次元の組として提供することができる。ソフトウェアによる（電子的）ノギスを提供し、腎臓の狭窄の重症度を定量化するために、腎動脈に沿った箇所において内径又は面積を測定することができる。

本発明の実施形態によれば、重度の狭窄、例えば約７５％以上の閉塞を有する患者を自動的に特定することができる。

ピクセル値が腎動脈における血流の速度を反映した画像を用いて、流量測定値を自動的に決定することができる。

自動的な内腔の分割と、心周期にわたる平均流量、ピーク速度及び流れ体積といった対象となるパラメータの抽出とのためのコンピュータプログラム又はソフトウェア等の回路（circuit）を使用して、測定を自動化することができる。薬物又は薬品の投与前及び投与後の比により、血管機能予備能を表す血流予備能の尺度を提供することができる。

１以上の画像における関心領域（region of interest）の各ピクセルの選択された絶対値又は相対的な値を、評価、例えば電子的に評価し、それぞれの位置に関係する各ピクセルについて値を決定することができる。

上記は、本発明の例示であり、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。本発明の幾つかの例示的な実施形態について説明したが、本発明の新規の教示及び利点から実質的に逸脱せずに、例示的な実施形態において多くの変更が可能であることを当業者であれば容易に理解するであろう。したがって、このような全ての変更は、特許請求の範囲により定まる本発明の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (35)

1. （ｉ）各患者の複数のＭＲＩ腎臓画像スライスの皮質領域及び髄質領域を、体積解析のための所定のサブセグメントに分割し、該所定のサブセグメントの各々の輪郭にある色を関係付けるとともに、（ｉｉ）各患者に対する１以上の薬品の投与前及び投与後に、前記所定のサブセグメントにおける酸素化及び灌流を評価し、（ｉｉｉ）患者の各腎臓に隣接する腹部脂肪の色分けされた画像を作成する少なくとも１つのプロセッサを備えた回路と、
   前記回路と通信し、患者の腹部脂肪の前記色分けされた画像と、輪郭がカラーである所定のサブセグメントに分割された腎臓の少なくとも１つの画像スライスとを表示する少なくとも１つのディスプレイと
   を備えた腎臓評価システム。
2. 前記所定のサブセグメントは、総腎体積と髄質の体積と腎洞の体積とを含み、
   前記回路は、スライス厚が約３ｍｍ〜約２０ｍｍである腎臓画像スライスの各々を解析し、総腎体積から髄質の体積を差し引いた値に等しいものとして皮質の体積を計算し、髄質の体積から腎洞の体積を差し引いた値に等しいものとして髄質の体積を計算するものであり、
   前記回路は、投与された薬品に応じた血流の変化により、腎臓の皮質の体積と髄質の体積との比が保たれるか又は変化するかを評価するものである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記回路は、少なくとも１つの腎動脈の血流及び狭窄率を計算するものである、請求項１に記載のシステム。
4. 前記回路は、前記患者にとって薬物療法又は手術的療法が利益になる可能性があるかないかを特定するものである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記回路は、基準となるＭＲＩ画像データと、一方又は両方の腎臓の治療後のＭＲＩ画像データを取得するためのＭＲＩスキャンセッションに時間的に近接して提供される治療後のＭＲＩ画像とを比較することにより、組織酸素化と血管酸素化と腎動脈血流とのうちの少なくとも１つを解析するものである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記回路はさらに、患者の一方又は両方の腎臓のカラー組織マップ及び熱スペクトル組織マップの少なくとも一方を作成するものであり、
   前記組織マップは、
   （ｉ）Ｔ１及びＴ２^＊の比と、
   （ｉｉ）Ｔ１及びＴ２^＊の重み付きの組合せと、
   （ｉｉｉ）薬品の投与前及び投与後に取得されるそれぞれのＴ１及びＴ２^＊のＭＲ画像に関連する対応したピクセルを用いたＴ２^＊差分マップ及びＴ１差分マップと
   のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて定められる、関連するピクセル値により、前記一方又は両方の腎臓を表すものであり、
   前記Ｔ２^＊差分マップは、血管酸素化をカラースケールで視覚的に表すものであり、
   前記Ｔ１差分マップは、組織酸素化をカラースケールで視覚的に表すものである、請求項１に記載のシステム。
7. 患者の一方又は両方の腎臓の組織マップを作成する回路であって、
   前記組織マップは、
   （ｉ）Ｔ１及びＴ２^＊の比と、
   （ｉｉ）Ｔ１及びＴ２^＊の重み付きの組合せと、
   （ｉｉｉ）薬品の投与前及び投与後に取得されるそれぞれのＴ１及びＴ２^＊のＭＲ画像に関連する対応したピクセルを用いたＴ２^＊差分マップ及びＴ１差分マップと
   のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて定められる、関連するピクセル値により、前記一方又は両方の腎臓を表すものであり、
   前記Ｔ２^＊差分マップは、血管酸素化をカラースケールで視覚的に表すものであり、
   前記Ｔ１差分マップは、組織酸素化をカラースケールで視覚的に表すものである、
   回路と、
   前記回路と通信し、作成された前記組織マップを表示する少なくとも１つのディスプレイと
   を備えた臨床医用ワークステーション。
8. 前記Ｔ１及びＴ２^＊のＭＲ画像のデータは、ドラッグチャレンジ前及びドラッグチャレンジ後に得られるＴ１及びＴ２^＊の画像データを含み、前記Ｔ１及びＴ２^＊の画像のデータは、造影剤を使わないＭＲＩのパルスシーケンスにより得られるものである、請求項７に記載のワークステーション。
9. Ｔ２^＊差分マップの画像データとＴ１差分マップの画像データとを用いて、腎臓の血管酸素化及び組織酸素化を表す色分けされた腎臓組織マップを作成する少なくとも１つのプロセッサを備えた回路であって、
   前記差分マップは、薬物又は薬品の投与前及び投与後に得られるＭＲＩ画像のピクセルの所定のパラメータを差し引くことにより計算されるものである、回路。
10. 自動的に、（ｉ）Ｔ１及びＴ２^＊のＭＲＩ画像データを用いて、患者の一方又は両方の腎臓の少なくとも１つの熱スペクトルカラーマップを作成し、（ｉｉ）腎動脈の血流の測定結果を計算し、（ｉｉｉ）少なくとも１つの腎動脈の閉塞及び狭窄の少なくとも一方を定量化する腎臓画像処理モジュールを備えた腎臓評価用信号プロセッサ回路。
11. 前記腎臓画像処理モジュールは、前記患者にとって血行再建手術が利益になる可能性があるかどうかを評価する回路と通信するものである、請求項１０に記載の回路。
12. 患者にとって腎動脈の血行再建（ＲＡ−ＲＶ）のための外科的介入が利益になる可能性があるかどうかを評価する方法であって、
    患者の腎臓のＴ１差分組織マップ及びＴ２^＊差分組織マップを電子的に評価するステップと、
    少なくとも１つの腎動脈の狭窄の程度を電子的に決定するステップと、
    腎動脈血流量を電子的に計算するステップと、
    前記腎臓のＭＲＩ画像スライスにおける種々の腹部脂肪の区画を電子的に色分けするステップと、
    色分けされた前記脂肪の区画と、前記狭窄の程度と、計算された前記腎動脈血流量とを表示するステップと
    を含む方法。
13. 患者の腎臓のＭＲＩ画像スライスを用いて、少なくとも１つの色分けされた腎臓組織マップを作成するコンピュータ可読プログラムコードと、
    患者が血行再建療法に好都合に反応する可能性を決定するコンピュータ可読プログラムコードと
    を有するコンピュータ可読プログラムコードが具現化されている非一時的コンピュータ可読媒体を備えた、患者の腎機能を評価するコンピュータプログラム製品。
14. 前記ＭＲ画像スライスのうちの少なくとも一部は、前記患者に利尿剤を投与した後に得られるものである、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
15. 対象者の少なくとも一方の腎臓のＭＲＩ画像を電子的に解析して、複数の種々の所定の治療薬の各々のテストドーズに対する腎反応に基づいて腎機能を評価する回路であって、
    （ａ）組織酸素化と（ｂ）血管酸素化と（ｃ）腎動脈血流量とのうちの少なくとも１つを評価して腎反応を評価し、前記薬の各々のテストドーズに対する前記患者の腎反応に基づいて、前記種々の治療薬についての腎臓リスクレポートを作成する回路を備えた治療用腎臓スクリーニングシステム。
16. 前記種々の治療薬は、腎疾患以外の病状を治療するためのものである、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記回路と通信するディスプレイを備えたワークステーションを更に備え、
    前記回路は、前記ＭＲＩ画像を取得するための各対象者のＭＲスキャンセッションから約２４時間以内に、前記ＭＲＩ画像を解析し、前記腎臓リスクレポートを作成し、前記ワークステーションのディスプレイに前記腎臓リスクレポートを送るものである、
    請求項１５に記載のシステム。
18. 前記回路は、１以上の関連するレポートを伴う迅速なスクリーニング解析を作成するものであり、
    前記対象者のＭＲスキャンセッションから約２時間以内に、前記解析が行われ、１以上の前記レポートが臨床医に送られる、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記回路は、注入ポンプと、ＩＶ投与のための前記種々の治療薬の複数のテストドーズと、該テストドーズの逐次的な供給を指示する制御回路との全てと通信し、
    前記治療薬は、治療法の使用の際に経口剤として投与され、
    前記テストドーズは、ＩＶ投与のための、前記治療薬の実質的かつ薬学的に等価な処方である、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記回路と通信するディスプレイと、
    前記回路と通信し、種々の所定の病状に関連する種々の治療薬のリストを有する電子ライブラリモジュールであって、ユーザは前記所定の病状から１つの病状を選択することができ、前記回路は関連する種々の治療薬を前記ディスプレイに提示するものである、電子ライブラリモジュールと
    を更に備えた請求項１５に記載のシステム。
21. 前記種々の病状についてのライブラリは、糖尿病と、ＣＯＰＤと、ぜんそくと、心不全と、心臓病と、化学療法と、感染症と、高血圧症とのうちの少なくとも２つの病状を含む、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記テストドーズは、試験用のバイアル又はポーチのキットにより供給されるものである、請求項１５に記載のシステム。
23. 前記リスクレポートは、低リスクを表す第１の色と、中間的リスクを表す第２の色と、高リスクを表す第３の色とを含む、前記種々の治療薬の各々についての、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの範囲にわたるカラーのリスク評価を含むものである、請求項１５に記載のシステム。
24. 前記リスクレポートは、１を低リスクとし、１０を高リスクとして、１〜１０の数値的指標による、前記種々の治療薬の各々についての、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの範囲にわたる数値的リスク指標評価を含むものである、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記リスクレポートは、低リスクを表す「緑」及び数値「１」と、中間的リスクを表す「黄」及び数値「５」と、高リスクを表す「赤」及び数値「１０」とを含む、前記種々の治療薬の各々についての、腎臓合併症又は望ましくない腎反応の高リスクから低リスクまでの範囲にわたるカラーのリスク評価及び１〜１０の数値的リスク指標を含むものである、請求項１５に記載のシステム。
26. 薬物療法に関連する潜在的な腎臓合併症を防ぐために患者をスクリーニングする方法であって、
    所定の病状の治療に適している種々の薬物の複数のテストドーズを提供するステップと、
    患者がＭＲＩスキャナの高磁場磁石内にいる際に、前記患者に対し、前記種々の薬物のテストドーズを逐次的に静脈内に投与するステップと、
    投与された各薬物に関連する前記患者のＭＲＩ画像データを電子的に取得するステップと、
    前記ＭＲＩ画像データを電子的に解析し、投与された前記薬物の各々について、前記患者にとって腎傷害、腎機能障害又は腎損傷のリスクとなる可能性があるかどうかを予測するステップと
    を含む方法。
27. 解析された前記ＭＲＩ画像データに基づいて、投与された前記薬物の各々についての予測されたリスクを要約したリスクレポートを作成するステップを更に含む請求項２６に記載の方法。
28. 前記ＭＲＩ画像データの電子的な解析は、それぞれの患者のＭＲＩスキャンセッションから約２４時間以内に行われる、請求項２６に記載の方法。
29. 前記所定の病状は、糖尿病と、ＣＯＰＤと、ぜんそくと、心不全と、心臓病と、化学療法と、感染症と、高血圧症とのうちの１つである、請求項２６に記載の方法。
30. 前記所定の病状が高血圧症である、請求項２９に記載の方法。
31. 電子的な解析により、投与された前記薬品の各々についての、腎動脈の血流の程度と、酸素化及び灌流のパターンとが決定される、請求項２６に記載の方法。
32. 患者がＭＲＩスキャナの高磁場磁石内にいる際に、前記患者に対し、種々の薬物のテストドーズを逐次的に静脈内に投与するステップと、
    投与された各薬物に関連する前記患者のＭＲＩ画像データを電子的に取得するステップと、
    前記ＭＲＩ画像データを電子的に解析し、前記患者が投与された各薬物に対して好都合に反応する可能性があるか否かを予測するステップと、
    投与された前記薬物の各々についての、好都合な腎反応又は不都合な腎反応の要約を含む迅速な評価レポートを電子的に作成するステップと
    を含む、腎機能を改善させる薬物療法を選択する方法。
33. 患者の少なくとも一方の腎臓のＭＲＩ画像データを電子的に取得するステップと、
    前記腎臓の皮質領域及び髄質領域を、上極と中極と下極とを含むサブセグメントへと電子的に分割するステップと、
    前記サブセグメントにおける酸素化及び灌流を電子的に評価するステップと、
    前記少なくとも一方の腎臓に隣接する複数の種々の腹部脂肪のサブボリュームの体積を電子的に評価するステップと、
    投与された薬品に応じた血流の変化により、腎臓の皮質の体積と髄質の体積との比が保たれるか又は変化するかを電子的に評価するステップと
    を含む、腎機能を解析する方法。
34. 種々の色で示された種々の脂肪体積を含む、腎臓を取り囲む腹部脂肪についての色分けされた軸方向スライス画像を表示するステップを更に含み、前記種々の脂肪体積は、腎洞脂肪と、後腹膜脂肪と、皮下脂肪と、腹膜内脂肪とを含むものである、請求項３３に記載の方法。
35. 前記サブセグメントを種々のカラーの輪郭で表すステップを更に含む請求項３３に記載の方法。