JP2015528384A - 核磁気共鳴(nmr)フィンガープリンティング - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、
SEは信号展開(signal evolutuon)であり、
tは時間であり、
Txは信号緩和パラメータである。
SE=A+Be−t/C
ここで、Aは定数、Bは定数、tは時間、Cは信号緩和パラメータである。
Donevaのライブラリは、準備が固有であるために理想的な1つの緩和パラメータ曲線に制限され、Donevaが最終的には取得されるデータから画像を再構成するという事実によって制約される。したがって、tのあらゆる変化は一定または線形となると思われ、αのあらゆる変化も一定または線形になると思われる。
以下の詳細な説明の一部は、メモリ内のデータビットの演算のアルゴリズムおよび記号表現に関して提示する。これらのアルゴリズム記述および表現は当業者がその作業の実体を他者に伝えるために使用する。アルゴリズムとは、ここで、また一般的に、結果を生成する演算のシーケンスとされる。演算は、物理的な量の物理的な操作を含むことができる。通常、必然ではないが、物理的な量は、論理などに格納、転移、組み合わせ、比較、およびその他操作することのできる電気信号または磁気信号の形態を取る。物理的な操作は、具体的で、有形で、有用な現実世界の結果を生む。
上記式において、
SEは信号展開であり、
Aは定数であり、
Bは定数であり、
tは時間であり、
Cは1つの緩和パラメータである。
SEは信号展開であり、
NAはシーケンスブロックの数であり、
NRFはシーケンスブロックにおけるRFパルスの数であり、
αはフリップ角であり、
Φは位相角であり、
Ri(α)はオフ共鳴による回転であり、
RRFij(α,Φ)はRFの差による回転であり、
R(G)は勾配による回転であり、
T1はスピン−格子緩和であり、
T2はスピン−スピン緩和であり、
Dは拡散緩和であり、
Ei(T1,T2,D)は磁化の変化に関する。
Claims (30)
- 核磁気共鳴(NMR)フィンガープリンティング励起に暴露される材料の特性を、前記NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記材料から取得されるNMR信号に関連する第1の情報と、NMRフィンガープリンティング励起に関連する基準の情報とを比較することによって特徴づける工程を含む方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記特性を特徴づける工程は、前記材料に関連するT1、前記材料に関連するT2、前記材料に関連する拡散係数、前記材料に関連するスピン密度、前記材料に関連する陽子密度、前記材料が暴露される磁場、材料が暴露される勾配磁場、前記材料の組織の種類、および前記材料の識別情報のうちの1つ以上に関する情報を提供する工程を含み、T1はスピン−格子緩和であり、T2はスピン−スピン緩和である、方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記特性を特徴づける工程は、前記第1の情報に関係する前記基準の情報の一部分を特定する工程、前記基準の情報の一部分が前記第1の情報に関係する程度を特定する工程、および前記基準の情報の一部分が前記第1の情報に関係する可能性を特定する工程のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1の情報は、前記NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記材料から取得される前記NMR信号、前記NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記材料から取得される前記NMR信号から生成される信号展開、および前記NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記材料から取得される前記NMR信号から生成される前記信号展開から導かれる情報のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記信号展開から導かれる前記情報は、前記信号展開の変換により導かれる情報、前記信号展開と1つ以上の他の信号展開とを組み合わせて導かれる情報、および前記信号展開の分解により導かれる情報のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記基準の情報は、以前に取得したNMR信号、モデル化されたNMR信号、以前に取得した信号展開、モデル化された信号展開、基準の信号展開から導かれる情報、および非信号展開情報のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記基準の信号展開から導かれる前記情報は、前記基準の信号展開の変換により導かれる情報、前記基準の信号展開と1つ以上の他の基準の信号展開とを組み合わせて導かれる情報、および前記基準の信号展開の分解により導かれる情報のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1の情報を第2の情報と比較する工程は、パターンマッチング、選択、最小化、および最適化のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項8に記載の方法において、パターンマッチングは、直交マッチング追跡、カテゴリカルシーケンスラベリング、回帰、クラスタリング、分類、実数値シーケンスラベリング、構文解析、ベイズ法、マルコフ法、アンサンブル学習法、およびテンプレートマッチングのうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項8に記載の方法において、最適化は、最小二乗最適化、正則化最小二乗最適化、基底追跡最適化、およびマッチング追跡最適化のうちの1つ以上を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法は、
1つのシーケンスブロックが1つ以上の励起フェーズ、1つ以上の読み出しフェーズ、および1つ以上の待機フェーズを含んだ一連の可変シーケンスブロックで前記材料に無線周波数(RF)エネルギーを印加するようにNMR装置を制御することによって、
前記材料をNMRフィンガープリンティング励起に暴露するようにNMR装置を制御する工程を含んでおり、
前記材料は1つ以上の共鳴種を含有しており、
シーケンスブロック中に印加される前記RFエネルギーは、前記材料中の前記1つ以上の共鳴種に個々のNMR信号を同時に生成させるように構成されており、
前記一連の可変シーケンスブロックのうちの少なくとも1つの構成要素は、前記一連の可変シーケンスブロックのうちの少なくとも1つの他の構成要素とは少なくともN個のシーケンスブロックパラメータが異なっており、Nは1よりも大きい整数である、方法。 - 請求項11に記載の方法において、前記シーケンスブロックパラメータは、エコー時間、フリップ角、位相エンコーディング、拡散エンコーディング、フローエンコーディング、RFパルス振幅、RFパルス位相、RFパルス数、シーケンスブロックの励起部分とシーケンスブロックの読み出し部分との間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの励起部分とシーケンスブロックの読み出し部分との間に印加される勾配数、シーケンスブロックの読み出し部分とシーケンスブロックの励起部分との間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの読み出し部分とシーケンスブロックの励起部分との間に印加される勾配数、シーケンスブロックの読み出し部分の間に印加される勾配の種類、シーケンスブロックの読み出し部分の間に印加される勾配数、RFスポイリングの量、および勾配スポイリングの量を含む、方法。
- 請求項11に記載の方法は、
前記一連の可変シーケンスブロック内のシーケンスブロック間の時間量、前記一連の可変シーケンスブロック内のシーケンスブロックにおけるRFパルスの相対振幅、および前記一連の可変シーケンスブロック内のシーケンスブロックにおけるRFパルスの相対位相のうちの1つ以上を変化させるように前記NMR装置を制御する工程を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、Nは2よりも大きく、前記一連の可変シーケンスブロックの前記構成要素のうち少なくとも1パーセントは固有である、方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記基準の情報は、SE=A−Be−t/Cによって特徴づけられる信号展開の集合の範囲外である信号展開を含み、
SEは信号展開であり、
Aは定数であり、
Bは定数であり、
tは時間であり、
Cは1つの緩和パラメータである、方法。 - 請求項11に記載の方法において、前記基準の情報は、
SEは信号展開であり、
NAはシーケンスブロックの数であり、
NRFはシーケンスブロックにおけるRFパルス数であり、
αはフリップ角であり、
Φは位相角であり、
Ri(α)はオフ共鳴による回転であり、
RRFij(α,Φ)はRFの差による回転であり、
R(G)は勾配による回転であり、
T1はスピン−格子緩和であり、
T2はスピン−スピン緩和であり、
Dは拡散緩和であり、
Ei(T1,T2,D)は磁化の差に関する、方法。 - 請求項11に記載の方法において、前記基準の情報は、
SEは信号展開であり、
NAはシーケンスブロックの数であり、
NRFはシーケンスブロックにおけるRFパルス数であり、
αはフリップ角であり、
Φは位相角であり、
Ri(α)はオフ共鳴による回転であり、
RRFij(α,Φ)はRFの差による回転であり、
R(G)は勾配による回転であり、
T1はスピン−格子緩和であり、
T2はスピン−スピン緩和であり、
Ei(T1,T2,...)は磁化の変化に関する、方法。 - 被検体に関連する(k,t,E)空間を反復的かつ可変的にサンプリングしてNMR信号の集合を取得するように構成されたNMR装置から第1のデータ集合を受信するように構成された第1論理であって、前記データ集合の各構成要素は、前記(k,t,E)空間内の別々の点に関連しており、tは時間であり、EはT1、T2、および他の1つのパラメータのうちの少なくとも1つを含み、T1はスピン−格子緩和であり、T2はスピン−スピン緩和であり、tおよびEのうちの1つ以上は非線形に変化する、第1論理と、
前記第1のデータ集合からNMR信号展開を生成するように構成された信号論理と、
少なくとも部分的に、前記第1のデータ集合と基準のデータ集合との比較に基づいて、前記被検体を特徴づけるように構成された特徴づけ論理と
を備える装置。 - 請求項18に記載の装置において、前記特徴づけ論理は、診断画像を生成するのに適した画像ピクセルデータを提供するように構成されており、前記画像ピクセルデータは、前記第1のデータ集合と前記基準のデータ集合との比較および前記基準のデータ集合と前記画像ピクセルデータとの比較から特定される、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記特徴づけ論理は、診断情報を提供するように構成されており、前記診断情報は、前記第1のデータ集合と前記基準のデータ集合との比較および前記基準のデータ集合と画像ピクセルデータとの比較から特定される、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記(k,t,E)空間は、2つ以上の異なるシーケンスブロックに従って前記被検体にRFエネルギーを印加する関数として生成され、1つのシーケンスブロックは、1つ以上の励起フェーズ、1つ以上の読み出しフェーズ、および1つ以上の待機フェーズを含み、前記2つ以上のシーケンスブロックのうちの少なくとも1つの構成要素は、前記2つ以上のシーケンスブロックのうちの少なくとも1つの他の構成要素とはシーケンスブロックにおけるα2パルスの数、シーケンスブロックにおけるα2パルスの間隔、シーケンスブロックにおけるα2パルスの位相、およびシーケンスブロックにおけるα2パルスの振幅のうちの少なくとも1つが異なる、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記特徴づけ論理は、前記被検体に関連するT1、前記被検体に関連するT2、前記被検体に関連する拡散係数、前記被検体に関連するスピン密度、前記被検体に関連する陽子密度、前記被検体が暴露された磁場、前記被検体が暴露された勾配磁場、前記被検体の組織の種類、および前記被検体の識別情報のうちの1つ以上に関する情報を提供するように構成されている、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記特徴づけ論理は、前記第1のデータ集合に関係する前記基準のデータ集合の一部分、前記基準のデータ集合の一部分が前記第1のデータ集合に関係する程度、および前記基準のデータ集合の一部分が前記第1のデータ集合に関係する可能性のうちの1つ以上を特定するように構成されている、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記第1のデータ集合は、NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記被検体から取得される前記NMR信号、前記NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記被検体から取得される前記NMR信号から生成される信号展開、および前記NMRフィンガープリンティング励起に応答して前記被検体から取得される前記NMR信号から生成される前記信号展開から導かれる情報のうちの1つ以上を含む、装置。
- 請求項24に記載の装置において、前記信号展開から導かれる前記情報は、前記信号展開の変換により導かれる情報、前記信号展開と1つ以上の他の信号展開とを組み合わせて導かれる情報、および前記信号展開の分解により導かれる情報のうちの1つ以上を含む、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記基準のデータ集合は、以前に取得したNMR信号、モデル化されたNMR信号、以前に取得した信号展開、モデル化された信号展開、基準の信号展開から導かれる情報、および非信号展開情報のうちの1つ以上を含む、装置。
- 請求項26に記載の装置において、前記基準の信号展開から導かれる前記情報は、前記基準の信号展開の変換により導かれる情報、前記基準の信号展開と1つ以上の他の基準の信号展開とを組み合わせて導かれる情報、および前記基準の信号展開の分解により導かれる情報のうちの1つ以上を含む、装置。
- 請求項18に記載の装置において、前記特徴づけ論理は、パターンマッチング、選択、最小化、および最適化のうちの1つ以上を使用して、前記第1のデータ集合を前記基準のデータ集合と比較するように構成されている、装置。
- 請求項28に記載の装置において、パターンマッチングは、直交マッチング追跡、カテゴリカルシーケンスラベリング、回帰、クラスタリング、分類、実数値シーケンスラベリング、構文解析、ベイズ法、マルコフ法、アンサンブル学習法、およびテンプレートマッチングのうちの1つ以上を含む、装置。
- 請求項26に記載の装置において、最適化は、最小二乗最適化、正則化最小二乗最適化、基底追跡最適化、およびマッチング追跡最適化のうちの1つ以上を含む、装置。
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