JP2016522056A - 磁気共鳴画像法による検査のための足部位置決めシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、経時的にロバストな定量的情報を得ることができるように、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）を用いた検査中に、足部及び脚部下側部分の位置を再現可能とすることを保証するシステム及び方法に関する。システムは、任意のＭＲＩ設備の高周波コイル内に構築される装置を備える。この装置は、足部支持セクションと、脚部支持セクションと、それらのセクションが固定されるように設計された基部とを備える。この装置及び方法は、足部及び脚部下側部分の解剖学的構造及び生理に影響を及ぼす病理生態学的な現象の発達の判定を行うために、外部マーカ及び内部マーカと共に使用される。

Description

本発明は、人間医学、製薬産業及びバイオメディカルリサーチの分野に関する。特に、放射線学、スポーツ医学、脈管学、内分泌学、整形外科学、リウマチ学及び外傷学に適用可能である。本発明は、足部及び脚部下側部分の、定量的な磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）による検査を可能とする。

炎症性疾患、変性疾患、外傷性疾患、感染性疾患、自己免疫性疾患、整形外科的疾患、血管疾患及び神経疾患の多くが、足部及び脚部下側部分の解剖学的構造及び生理に影響を及ぼしている。これらの病状の原因及びその治療は、非常に様々である。足部疾患は、身体に対して様々な程度で障害となる。専門活動中に足部を含む下肢に高いストレスがかかる人々（スポーツマン、芸術家、軍人）の数が増加している。他方、数ある中でも、糖尿病性足部潰瘍（ＤＦＵ）や関節リウマチ、変形、炎症及び感染、並びに、循環器、外傷性及び神経障害性の病状等、高い発症を有し下肢に影響を及ぼす複数の病状が存在する。足部疾患及び脚部下側部分の診断方法は、今なお不十分である。

画像を用いた足の検査は、現在の科学的・臨床的な問題であり、ますます多くの研究がこの課題を対象としている（非特許文献１〜１３）。引用したこれらの研究において、使用された方法は、Ｘ線、超音波、コンピュータ断層撮影、核医学の様々なモダリティ及びＭＲＩである。最近の刊行物では、多くの足部の病状を検査するための上述の技術を比較評価しているものがある（非特許文献１４〜１７）。全ての撮像モダリティは相補的である。しかしながら、ＭＲＩは、解剖学的構造及び機能的情報を提供しながら、非侵襲性であること、柔らかい部分の検査のための感度を有すること、高い空間分解能を有すること、及び、無比のコントラストを有することから、ＭＲＩを優先する論文がますます増えている（非特許文献１８，１６，１０，１１，１２）。

しかしながら、２００７年の、刊行されたリサーチには、選択的な脂肪萎縮症を患う６０２人の患者に対する検査が説明されており、ＭＲＩによる診断が不確実であると結論付けられている（非特許文献１９）。この結論の原因は、患者が、同じ位置決め条件下で検査されなかったことである。圧倒的主流のＭＲＩのリポートは、発達（ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に対して連続性（ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）を与える（継続的検査）ことなく、足の状態の定量的な評価を行っており、それを行っているリポートは、それを等しい条件下で行うという保証を示していない。従って、それらの結論は、多くの場合、注意が必要であり、他の研究と整合していない。例えば、Ｅｄｅｌｍａｎは、６３人のＤＦＵの患者に対して６か月間に亘る連続的な臨床検査を行っており（非特許文献２０）、ＭＲＩ情報の提供は、骨髄炎を他の感染症の病状と区別する決定要因とはならず、治癒を予測するのに失敗したと結論付けている。対照的に他の検査（非特許文献４）では、メタ分析から、異なる執筆者からのデータが論じられており、ＭＲＩの感度及び特異度を、従来のＸ線撮影及びテクネチウム９９の方法と比較している。同時に、ＭＲＩが、骨髄炎の検査において、他の方法よりも高い特異度及び感度を有することが証明されている。１９９７年にＥｄｅｌｍａｎにより刊行された研究での主張は、他の執筆者による研究（非特許文献２１，１４，２２，４，２３，２４，２５，５）と整合していない。特に、Ｃｒａｉｇにより刊行された研究では、１５回のＭＲＩ試験の結果が５７のサンプルの組織病理診断と相関しており、予見的に、診断感度が９０％であり、特異度が７１％であったことが提示されている（非特許文献２１）。他の執筆者は、エンティティ及び比較方法に応じて、常に５０％を超える感度及び特異度の異なる値を提示している（非特許文献２２，５，１７）。他方、Ｆｒｅｕｄ Ｗら（非特許文献２６）は、マラソンレースにおいて、そのレースの開始時及び異なるステージ中に、２２人のアスリートの足部に対してＭＲＩ検査を行い、ストレスにより生じる影響を評価した。そこでは、アキレス腱の大きさ及びその異なる病変までの距離を測定した。しかしながら、浮腫の存在は報告できても、その体積及び変化量は測定されなかった。この研究の控えめな結論は、厳密な定量的根拠を有していない。異なる検査（足部及び脚部）間の整合性は、未解決の問題のままである。足部に影響を及ぼす、異なる疾患の定量的且つ発達的評価が、不十分である。

結果におけるこれらの食い違い、及び、信頼性のある発達的且つ定量的な研究の欠如には、幾つかの主な理由がある。まず、足部が個々人の間で高い生物学的変異性を有すること、足部が高い可動性を有しその解剖学的構造的‐機能的特徴が複雑であること（足部は、２６の骨、３３の関節、１２６の筋肉及び１００の腱、そして機械的負荷の高い血管及び神経の末端を有する）である。

特許文献１は、足部の病変を検査するための装置及びスキャナをクレームしている。この特許文献では、足部の足底面を走査し、ソフトウェアを用いて足部の外面（足部の皮膚）の３次元再構成を行う。この装置及び方法は、内部の骨構造、筋肉、靭帯、関節及びそれらの変化を表示することができずあまり測定もできない。これは、足部の足底面における皮膚の本質の状態の一部にのみ適用できる。これは、数ある中でも、ＤＦＵ（足部のあらゆる領域の異なる深さに現れる）や関節リウマチ、変形、炎症及び感染、並びに神経障害及び循環器障害のような足部の圧倒的主流の疾患の可視化、定量化及びモニタリングを解決しない。この装置は、ＭＲＩ検査には接続されない。更に、一本の足部のみを評価するため、同一条件下での両足間の比較ができない。また、特許文献２には、膝の前靭帯の部分的な損傷のみを評価する装置及び整形外科的機械的方法が開示されている。

事実上下肢の全ての疾患に対する、新規の定性的・定量的情報及び発達的情報を提供する、足部の表面及び内部の解剖学的構造的プロセス及び生理的プロセスの定量化は、これらの発明では解決されない。

ＭＲＩによる足部の検査において、主要な問題は、異なる試験を行うにあたって固定され再現可能な位置を実現することが要求される、幾つかの足部の疾患（解剖学的構造体の大きさ及び相対位置を変化させる炎症性プロセスを含む）の発達的且つ定量的情報を得ることである。足部及び脚部下側部分並びにその自発的又は治療の結果としての発達における、既存の病理生態学的プロセスの定量的情報を得ることが、未解決の問題として残っている。

米国特許出願公開第２０１３／００５３６７７号明細書 国際公開第２０１２／１４３６２８Ａ１号

Ｓｕｚｕｋｉ Ｅ．，Ｄｉａｂｅｔｏｌｏｇｉａ（２０００），４３：１６５−１７２ Ｇｒｅｅｎｍａｎ Ｒ Ｌ．，Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｃａｒｅ（２００５），２８：６：１４２５−３０ Ｅ．Ｃ Ｋａｖａｎａｇｈ，Ａ．Ｃ Ｚｏｇａ，Ｓｅｍｉｎａｒｓ ｉｎ Ｍｕｓｃｕｌｏｓｋｅｌｅｔａｌ Ｒａｄｉｏｌ（２００６），１０：４ ３０８−２７ Ｋａｐｏｏｒ Ａ，Ａｒｃｈ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ．（２００７），１６７：１２５−１３２ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｐ．Ｗ，ＡＪＲ（２００９），１９２：９６−１００ Ａｎｄｒｅａｓｓｅｎ Ｃ．Ｓ．，Ｄｉａｂｅｔｏｌｏｇｉａ（２００９），５２：１１８２−１１９１ Ｍｏｒｅｎｏ Ｃａｓａｄｏ Ｍ．Ｊ，Ｒｅｖｉｓｔａ Ｉｎｔｅｒｎ． Ｃｉｅｎｃｉａｓ Ｐｏｄｏｌoｇｉｃａｓ（２０１０），４：４５−５３ Ｐｏｌｌ Ｌ．Ｗ，Ｄｉａｂｅｔｏｌｏｇｙ＆Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ（２０１０），２：２−５（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｍｓｊｏｕｒｎａｌ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ／２／１／２５） Ｒａｍｏｕｔａｒ ＣＴ，Ｔｈｅ Ｊ ｏｆ Ｄｉａｂｅｔｉｃ Ｆｏｏｔ Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１０），２：１８−２７ Ｍ．Ｊ．Ｓｏｒｍａａｌａら，Ｍｕｓｃｕｌｏｓｋｅｌｅｔａｌ ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ（２０１１），１２：１−６ Ｈ．Ｋｕｄｏら，Ｊｐｎ．Ｊ．Ｒａｄｉｏｌ（２０１２），３０：８５２−８５７ Ｗ Ｌ．Ｓｕｎｇら，Ｔｈｅ Ｊ． ｏｆ Ｆｏｏｔ ａｎｄ Ａｎｋｌｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ（２０１２），５０：５７０−５７４ Ｆｒｅｕｄ Ｗ．，ＢＭＪ Ｏｐｅｎ（２０１２），２：７−８ ＢＡ Ｌｉｐｓｋｙら，Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ Ｄｉｓｅａｓｅｓ（２００４），３９：８８５−９１０ Ｍｏｈｏｌｋａｒ Ｓ，Ａｐｐｌ． Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ， ｗｗｗ．ａｐｐｌｉｅｄｒａｄｉｏｌｏｇｙ．ｃｏｍ，Ｏｃｔｏｂｅｒ（２００９） Ｖａｒｔａｎｉａｎｓ Ｖ．Ｍら，Ｓｋｅｌｅｔａｌ Ｒａｄｉｏｌ（２００９），３８：６３３−６３６ Ｔｈｏｍａｓ−Ｒａｍｏｕｔａｒ Ｃ，Ｔｈｅ Ｊ ｏｆ Ｄｉａｂｅｔｉｃ Ｆｏｏｔ Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１０），２：１８−２７ Ｍ．Ｌ．Ｍｕｎｄｗｉｌｅｒら，Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｈｅｒａｐｙ（２００９），１１：３，１−１０ Ｍ．Ｐ．Ｒｅｃｈｔら，ＡＪＲ（２００７），１８９：Ｗ１２３−Ｗ１２７ Ｅｄｅｌｍａｎ，Ｄ．，Ｊ Ｇｅｎ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ（１９９７），１２：５３７−５４３ Ｃｒａｉｇ ＪＣ，Ｒａｄｉｏｌ．（１９９７），２０３：８４９−８５５ Ｃｏｌｌｉｎｓ Ｍ．Ｓ，ＡＪＲ（２００５），１８５：３８６−３９３ Ｔａｎ，ＰＬ Ｔｅｈ Ｊ，Ｔｈｅ Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｊ． ｏｆ Ｒａｄｉｏｌ（２００７），８０：９３９−９４８ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ Ａ．Ｈ．Ｎ，Ｊ Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ［Ｂｒ］（２００９），９１−Ｂ：１−７ Ｆｒｅｕｄ Ｗ．，ＢＭＪ Ｏｐｅｎ（２０１２），２，１−８

本発明は、走査プロセス中、ＭＲＩ設備に対する足部の配向を制御するシステムを提供することにより、上述の問題を解決する。このシステムは、足部の位置決め装置を備え、その装置が、（ａ）足部支持セクションであって、ＭＲＩを記録したときに視認可能な造影マーカである少なくとも２つのエレメントを備える（装置に対して固定された位置に被験者の少なくとも一方の足部を載置する）足部面スタンド、踵の後方に位置決めされ足部用の面に対して摺動するようになっている踵用アーチ、及び、走査中、その支持面に患者の足部を固定するガジェットを備える足部支持セクションと、（ｂ）脚部支持セクションであって、装置に対して固定された位置にその人の少なくとも一方の足部を位置決めするための脚部支持部、及び、走査中にその支持面に患者の脚部を固定するガジェットを備える脚部支持セクションと、（ｃ）装置基部であって、足部支持面及び脚部支持部セクションに保持するようになっているとを備える。

本発明のシステム及び装置により、連続的・定量的な検査において必須且つ非常に複雑なプロセスである、足部及び脚部下側部分の固定され再現可能な位置決めが確実となる。この解決手段は、解剖学的構造的な部分の寸法及び相対位置の評価が難しい炎症性プロセス及び他の障害をもつ患者の場合にも及ぶ。

本発明のシステムを用いて、足部及び脚部下側部分の解剖学的構造体の面積、体積、質感の定量的測定を行うことができ、足部及び脚部下側部分に影響を及ぼす疾患の異なる治療スキームの効果を評価するのに価値のある定量的情報が得られる。

本発明の実施例において、足部の支持セクションは、基部に対して移動可能であり、目盛りで示される基部に対する複数の所定位置に設置できる。

本発明の実施例では、その本発明の目的であるシステムにおいて、足部を位置決めする装置は、ＭＲＩ設備の主静磁場の軸線に対して再現可能な位置において、ＭＲＩ設備と接続されるようになっている。

本発明のシステムにおいて、足部支持面は、ＭＲＩを記録したときに視認可能な少なくとも２つの画像マーカを備える。このシステムにより、必要であれば一方の足部を他の足部の対照とすることができ、ＭＲＩを用いた連続的・定量的な検査のための外部マーカ及び内部バイオマーカを介して、足部、足首及び脚部下側部分の位置の再現可能性及び誤差評価が確実になる。特定の実施例では、足部を位置決めする装置において、画像マーカエレメントは、ＭＲＩ平面を規定する足部支持面に対して平行に位置決めされる。他の平面は、ＭＲＩマーカにより規定される平面に対して垂直となるようにとられる。

本発明の具体化において、足部位置決め装置は、ＭＲＩの可視化において実質的に不可視な材料で作られる。特定の場合において、その材料は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である。

本発明の実施例において、装置は、２つの足部支持面と、２つの踵用アーチと、２つの脚部支持面とを備え、それらの全てが、互いに対して並置されるように装置の基部に位置決めされて、ＭＲＩ走査中、個人の両方の足部又は脚部下側部分を同時に検査することが可能となっている。

本発明の具体化では、本発明の目的であるシステムにおいて、足部を位置決めする装置は、ＭＲＩシステムの硬質な高周波（ＲＦ）コイル内に挿入されるようになっている。本発明のシステム及び装置により、足部及び脚部下側部分の位置の固定及び再現可能性が保証される。この装置は、ＭＲＩ設備と機械的・電磁気的に適合するように設計・構成されており、ＲＦコイル内に設置することができる。特定の場合において、足部位置決め装置が挿入されるＲＦコイルは、ヘッドコイルである。

足部位置決め装置は非磁性材料で作られ、その電磁特性、特に透電性及び透磁性は、ＲＦ場の均一性及び強度、並びに、ＲＦ受信コイルの線質係数（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）（Ｑ）を変化させない。装置を構築するための材料は、硬く軽量で凹凸がなく、頻繁な洗浄及び消毒に対して耐性を有する必要がある。

本発明をよりよく理解するために、図１は、本発明の一部である装置の一つの基本的な部分の図（等角図、側面図及び上面図）を示すが、この図は、本発明に対する限定事項を構成しない。この装置は、（ａ）足部支持セクションであって、ＭＲＩ画像を記録したときに視認可能な少なくとも２つの画像マーカアイテム（７）を備え、装置に対して固定された位置に個人の少なくとも一方の足を位置付けるための足部支持面（１）、個人の踵の後方に位置決めされ、足部用の面に対して摺動するようになっている踵用アーク（３）、及び、走査中に支持面上の個人の足部をセットする手段（６）を備える足部支持セクションと、（ｂ）脚部支持セクションであって、装置に対して固定された位置に人の少なくとも一方の脚部を位置付けるための脚部支持部（２）、及び、走査中に脚部支持部（２）に対して個人の一方の脚部を固定する手段（６）を備える脚部支持セクションと、（ｃ）装置基部（４）であって、足部支持面及び脚部支持セクションを、その装置基部（４）に固定することができるようになっている装置基部（４）とを備える。

図１に示す装置は、その前面に適切に位置付けられた２つの足部支持面（１）を有して、療法の足部の位置を固定して、脚部の適切な載置のための支持部（２）に対して適切な角度を形成し、両方の脚部を同一平面で同一配向、且つ、コイルのＲＦ場の最も均質なゾーン内に位置させるようになっている。また、装置は、踵用のアーチ（３）を有して、両方の足部の踵骨の位置を確実なものにしている。任意ではあるが、支持部（２）及び踵用アーチ（３）の両方を、軟質な材料で被覆してもよい。同じ図には、ＭＲＩ設備のモデルに応じて、適宜、ＲＦコイル又は患者用ベッドに固定するのを可能とする装置基部（４）が示されている。足部の支持面（１）は摺動し、その位置は、目盛り（５）に応じてマークされる。また、図１Ａ及び１Ｃには、走査中、個人の足部及び脚部をそれぞれの支持部に固定するためのバンド（６）が示されている。図２は、脚部支持部（２）、足部支持部（１）の表面、及び踵用アーチ（３）の詳細を示す。

図１及び２において、装置の基本的なエレメント（ｃａｒｄｉｎａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）を、符号７で示す。４つの外部マーカが、支持面１に対して平行且つ同じ高さにある。これらの外部マーカは、磁気緩和時間Ｓｐｉｎ−Ｒｅｔｉｃ（Ｔ１）及びＳｐｉｎ−Ｓｐｉｎ（Ｔ２）が足部組織のＴ１及びＴ２に近い電解液が充填された、適宜シールされたチューブからなる。これら２つのラインセグメントは、単一の幾何学平面を決定する。図３は、冠状断面（図３Ａ）、矢状断面（図３Ｂ）及び足部の三次元再構成（図３Ｃ）の画像を示し、外部マーカが示されている。

図１の装置は、足部の寸法に応じて、２つの支持部１の位置を一緒に調節するためのピン（８）も備える。ピン８は、両方の支持面１を同時に固定・固定解除する。装置は、ＭＲＩ設備のオペレータが、装置の他の部分に接触することなく移送及び載置のために装置を片手で保持するのを可能とする把持溝（９）を有していると便利である。

ＲＦコイルの電磁特性の変化を確認するために、装置を初めて使用するときに、それを載置する前に基準物体（ファントム）を用いてＭＲＩを記録し、いったんそれを載置する。ファントムのＭＲＩに対して、ＲＦ場の均質性、シグナル・ノイズ比、コントラスト・ノイズ非を、ＮＥＭＡ国際基準［’’ＭＳ ６−２００８；ＭＳ ８−２００８；’’ＭＳ ９−２００８、ＮＥＭＡ］に従い測定する。

本発明の他の目的は、画像の走査中、ＭＲＩシステムに対する、個人の足部の配向を制御する方法であって、（ａ）ＭＲＩシステムのＲＦコイル内における固定され再現可能な位置に、足部位置決め装置を位置付けること（図４を参照）と、（ｂ）個人の足部のＭＲＩ平面の残りに対する基準である平面を決定するように装置内部に位置付けられた造影マーカエレメントに対して固定され再現可能な位置において、足部位置決め装置に個人の足部を位置付けることと、（ｃ）ＭＲＩを記録して、正しい足部の位置決めを確認することと、（ｄ）必要であれば、ＭＲＩシステムにおけるマーカ及び装置に対する個人の足部の位置を補正することと、（ｅ）ＭＲＩを記録することとを含む方法である。

本発明の一実施例では、この方法において、追加的に内部バイオマーカを使用して足部の位置決め、及び、異なる連続するＭＲＩの記録に沿う誤差を確認する。本発明の目的のために、内部バイオマーカとして規定されるのは、検査対象の疾患により影響を受ける領域から離れた、再現可能な形態で面積及び体積を測定可能な解剖学的構造体である。

本発明の一実施例では、ＭＲＩシステムに対する足部の配向を制御する方法において、足部位置決め装置は、（ａ）足部支持セクションであって、装置に対して固定された位置に被験者の少なくとも一方の足を位置決めする足部支持面、個人の踵の後方に位置決めされ足部の面に対して摺動するようになっている踵用アーチ、及び、走査中、その支持面に個人の足部を固定する手段を含む足部支持セクションと、（ｂ）足部の支持セクションであって、装置に対して固定された位置に人の少なくとも一方の脚部を位置決めする脚部支持部、及び、走査中、その脚部支持部に個人の脚部を固定する手段を備える支持セクションと、（ｃ）装置基部であって、及びセクションをその装置基部に保持するようになっている装置基部とを備える装置である。本発明の方法の特定の具体化において、足部位置決め装置は、図１に示すものである。

ＭＲＩ走査中に足部を位置決め固定する装置の概略図であり、Ａは装置の等角図、Ｂは側面図、Ｃは上面図であり、装置の主要部分である１．足部支持面、２．脚部支持部、３．踵用アーチ、４．装置基部、５．目盛り、６．足部及び脚部の下側部分を固定する手段、７．造影マーカ（外部）、８．ピン及び９．グリップ溝を示す。 装置における脚部支持部（図２Ａにおける２）、足部支持面（図２ｂにおける１）及び踵用のアーチ（図２Ｃにおける３）の詳細である。 健常な足部のＭＲＩであり、矢印は、冠状断面（ａ）、矢状断面（ｂ）及び足部の３次元画像再構成（ｃ）における外部マーカの位置を示す。 ＭＲＩヘッドＲＦコイルにおける位置決め装置の例であり、矢印１はＭＲＩ磁気システムを示し、矢印２は位置決め・クランプ装置を示し、矢印３は完全なＲＦコイルを示す。 矢印１で示されるＭＲＩ設備のヘッドコイル内部の、位置決め装置における足部を検査する個人の位置であり、矢印２は個人の膝の背部に立つ枕を示す。 足部の検査のためのＭＲＩ断面の配向であり、冠状断面（ａ）は、足部の裏が配置される面において外部マーカにより決められる平面に対して平行に取られ、矢状断面（ｂ）及び軸方向断面（ｃ）は、冠状断面に対して直交している。 同じ健常人ボランティアに対して２つの異なる時間（Ａ及びＢ）において撮られた矢状ＭＲＩ断面である。 上皮成長因子（ＥＧＦ）を用いた治療の前と治療中に撮られたＤＦＵ患者のＭＲＩ軸方向断面であり、Ａは治療前（第０週）、Ｂは治療の開始後９週目、Ｃは１４週目、Ｄは２８週目である。 ＥＧＦを用いた治療の０週目、９週目、１４週目及び２８週目での患者のＤＦＵの面積（ａ）及び体積（ｂ）の変化であり、ＭＲＩから面積及び体積を測定したものである。 ＥＧＦを用いて治療したＤＦＵ患者のＭＲＩから得られた、３度の異なる時間における浮腫体積の３次元再構成であり、最も暗い領域が浮腫であり、Ａは治療前の０週目、Ｂは治療の６週目、Ｃは１０週目であり、太い黒白の矢印はＤＦＵを示し、白の矢印は浮腫に影響を受けた領域を示す。 ＤＦＵ患者における浮腫体積の変化であり、Ａは治療前、ＢはＥＧＦを用いた治療の６週目、Ｃは１０週目である。 侵された足部のＤＦＵの領域のＭＲＩから測定したであり、対照として、健常な足部における対応する領域及び自由水ＡＤＣと比較しており、ＤＦＵで侵された足部について、ＥＧＦを用いた治療中に測定したＡＤＣを図に示す。 ＥＧＦ治療中に、本発明のシステム及び方法を用いて得られた、ＤＦＵ患者の足部のＭＲＩ（軸方向断面）であり、Ａは治療前、Ｂは治療の６週目、Ｃは７週目であり、矢印は、Ａ及びＢでは病変を示し、Ｃでは治療の結果としての新しい上皮組織の出現に関連する高強度領域を示している。 本発明のシステム及び方法を用いて得られた、ＭＲＩで検査した、患者の踵骨の感染の経時的な発達であり、Ａは検査の０週目、Ｂは６週目、Ｃは８週目であり、矢印は感染の部位を示す。

以下の例は、例示的な目的で示されるものであり、本発明を限定するものと考えられるべきではない。
[例１]［個人の位置決め］

ＭＲＩ走査のための定量的測定の再現可能性を確実にする第１のステップは、ＭＲＩ設備のＲＦコイルに連結された図１に示す装置において、個人の両足部及び脚部を正確に位置決めすることであった。図５に示すように、個人は、脚部を磁気システムの入り口に向け、設備のベッドに上を向いた状態（仰臥位）で横になる。

足部及び脚部下側部分を設置固定し、位置を変えることなく両足のＭＲＩ（例えば冠状断面及び軸方向断面（横断面））及び磁気共鳴スペクトル（ＭＲＳ）を同時に得た。これにより、低い一方の部位が他方の部位の基準となるようにして、等しい条件で検査に沿って両方の体肢を比較することができた。

各足部を支持面１上に注意深く載せ、踵をアーチ３にもたれさせた。同時に、脚部下側部分を、支持部２上に支持した。支持部２は、足部の寸法に合わせてピン８を用いて適切に調整された。装置に取り付けられた目盛り（符号５で示す）から、支持面１及び踵アーチ３の位置を記録した。

検査を受けた人は、楽に感じられるように、図５に示すように若干脚部を折り曲げた。膝の裏側の下には、脚部を載せることができるようにクッションを設置した。そして、足部及び脚部下側部分を固定する手段（符号６で示す）を調節して、検査を受ける人の不随意運動により足部又は脚部下側部分の位置が変化するのを防止した。
[例２]［足部の位置の確認及び／又は修正］

個人の足部を位置決めすると、その個人を磁気システムのアイソセンターに設置し、前進させて、計画のＭＲＩを３つの断面、冠状断面、矢状断面及び軸方向断面において記録した。ＭＲＩは、外部マーカ７を示した。支持面１に支持された足裏のＭＲＩが完全に現れるような足部の正しい位置を確認して、各足部に対する外部マーカ７の対によって決定した。位置決めが正確でなかった場合には、例１の場合のように修正した。位置決めが正確であれば、検査断面の最終計画を進めた。
[例３]［断面の計画及び配向］

記録すべき第１断面を、外部マーカにより決定された平面に対して平行になるように配向した。ただし、この平面は、そのようなマーカにより決定されたものを参照してあらかじめ設定された角度に応じた任意の平面であってよい。行うべき検査に応じて、この第１断面と関連させて他の必要な断面を決定した。

図６に、例４〜１０において計画され適用された断面の配向を示す。冠状断面（図６Ａ）は、外部マーカにより決定された平面に対して平行に取られ、他の２つの断面（矢状、図６Ｂ及び軸方向、図６Ｃ）は、その最初の冠状断面に対して直交している。
[例４]［内部マーカの決定：解剖学的構造体の位置］

外部マーカ（符号７で示す）に加えて、連続的なＭＲＩ検査における、位置、その再現可能性及び誤差の評価の判断を可能とする内部制御が設定された。これは、炎症性プロセスの患者にとって特に必須である。何故なら、その場合、その解剖学的部分の大きさ及び相対位置、並びに、自然又は治療レジメンによるその発達を判断することが難しいからである。

内部マーカとして規定したのは、足部に影響する病理プロセス、特に炎症性プロセスから影響されない、又は、そのプロセスから遠いとして選ばれた、足部の内部の解剖学的構造体である。この場合、内部マーカとして、骨間距踵靱帯の中心から２つの外部マーカを結合しているセグメントまでの垂直距離Ｌ_０を使用した。距離Ｌ_０と、２つの外部マーカを接続しているこの垂直セグメントから、１つの平面が正確に定まる。両方の距離を、ＭＲＩの矢状断面（図７）から測定した。この図には、一例として、同じボランティアから、異なる時点において、２度の別の検査により撮影された２つの矢上面を示している。画像上で取られた２つの外部マーカ間の測定距離が示されている。この例では、両方の図（７Ａ及び７Ｂ）において、Ｌ_０＝１３．２ｃｍであった。Ｌ_１セグメントも示されており、このＬ_１セグメントは、線Ｌ_０に対して垂直で、２つの外部マーカを接続する線Ｌ_０との交差点から、最も遠い外部マーカまで延びている。更に、Ｌ_２は、図７Ａ及び７Ｂに示すように、画像において、線Ｌ_０との交差点から、外部マーカを後側の外部マーカ位置まで接続する線までの距離である。２つの距離Ｌ_１＞Ｌ_２は、考えうる相対誤差に対して異なる感度を与えるように、異なる大きさのものが選択された。足部位置の配向の変化は、距離Ｌ_１及びＬ_２の変化を暗に示す。また、Ｌ_１及びＬ_２のずれが小さく且つ既知であれば、それらの値の変化は、足部の形態変異にのみ起因していることになる。

表１に、１０人の健常人ボランティアから画面上で測定されたＬ１及びＬ２の値を示す。この値は２度の異なる時間に記録され、ここで、足部は常に同一の位置に設置された。驚いたことに、表１に示すように、平均変化ΔＬ_１及びΔＬ_２（２度の異なる検査における２つの連続する位置間の変動）は、１．０ｍｍ未満であった（最大変動は６．７％であった）。これは、この装置及び手順がいかにロバストであるかを証明している。

[例５]［内部マーカの決定：解剖学的構造体領域］

外部マーカ（符号７で示す）及び例４で説明した第１の内部マーカとは別に、第２の内部マーカを、行う必要のあったＭＲＩ判定に応じて、所定の解剖学的構造体の領域として規定した。

この例において、例示のために、この第２の内部マーカは、複数の踵骨の冠状断面の領域として規定した。５つの異なる冠状断面を選択した。複数の冠状断面を記録することにより、足部及び／又は脚部下側部分の他の領域において考えられる炎症性プロセス又は変化について、異なる距離（ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ）に位置する異なる領域から幾つかの評価が得られる。

異なる構造体の画像における、異なる検査で測定した面積の比率は、足部の位置決め及び断面の配向の優れた内部制御によるものである。この内部マーカは、全体として決定的な補完的なものであり、第１の内部マーカとの関連で提示した結果（例４）と整合している。

説明した条件下で行った連続的な検査において、足部の異なる部分の大きさの変動は、４．５％未満だった。この値よりも大きい全ての変動は、足部の病理生態学的プロセスの発達にのみ起因しているものである。表２に、１０人のボランティアに対して、２回の異なる時間に５つの冠状断面において測定した、踵骨面積の変動係数を示す。

[例６]［治療下にある糖尿病性足部潰瘍（ＤＦＵ）の寸法の発達の判定］

適切な位置決め及び再現可能性を保証することにより、ＥＧＦを用いた治療中のＤＦＵ面積及び体積の変化を測定することによってＤＦＵの瘢痕化の動態（ＤＦＵ ｃｉｃａｔｒｉｚａｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ）を定量的に評価することが可能となった。２５人のＤＦＵ患者のＭＲＩを、本発明のシステム及び方法により同一の位置で撮ることにより、病変の大きさを驚くほど正確に測定することが可能となった。

図８において、検査を受けた患者の一人の軸方向ＭＲＩ断面を示す。第１のＭＲＩは、ＥＧＦによる治療の前に撮られたものである。第２のＭＲＩは、治療適用の９週目に撮られたもの、第３のＭＲＩは、１４週目に撮られたもの、そして第４のＭＲＩは、２８週目に撮られたものである。また、図９において、治療中の病変の面積（図９Ａ）及び体積（図９Ｂ）の定量的な変動が、その反応を証明している。参照した患者の場合、病変面積の大きさの減少は６．５倍、体積の減少は１１．２倍であった。
[例７]［炎症性プロセスの患者の足部にある浮腫体積の発達の判定］

本発明のシステム及び方法を用いた足部の正確な位置決め及びその再現可能性の保証により、ＤＦＵによる浮腫体積の変化（むくみ）の動態の定量的な評価が可能になり、これは、浮腫を伴うあらゆる他の病理に適用可能である。例６で評価した２５人の患者に対して、治療期間を通じて浮腫体積の値を判定した。ＥＧＦを用いて治療しているＤＦＵ患者における浮腫の様子（ｂｅｈａｖｉｏｒ）の一例を図１０に示す。これから分かるように、治療の結果、浮腫の体積に著しい減少がみられる。

治療時間に対する浮腫の変化率が、図１１に示す値から計算できる。同時に、患者における浮腫の体積は、治療前には１３７ｃｍ^３だったのが、治療の１０週目では５４ｃｍ^３となっていることが分かる。
[例８]［足部の病変の質感（ｔｅｘｔｕｒｅ）の発達のＭＲＩによる定量的な評価］

本発明のシステム及び方法の結果による足部の再現可能な位置によって、ＥＧＦによる治療開始後の異なる時間において、ＤＦＵの患者の拡散ＭＲＩを記録することが可能となり、それらから、例６の２５人の患者において見かけの拡散係数（ＡＤＣ）を計算した。ＡＤＣは、測定を行う組織の質感を含む幾つかの特性の複雑な関数である。位置の精度が保証されるだけで、ＡＤＣの関係が質感の変化によってのみ決まる関数となるように設定することが可能となる。

図１２において、ＤＦＵの患者の両足について測定したＡＤＣを示す。健常な足部とＤＦＵを患う足部とに対して測定したＡＤＣを、自由水のＡＤＣと比較する。治療が行われるにつれて、ＤＦＵを患う足部のＡＤＣ曲線が、健常な足部の値に近づいていくのが観察できる。

ＭＲＩを介した、病変及びその縁部における分子運動性における変化の定量化によって、治療に対する反応、及び、ＤＦＵにおける肉芽形成及び上皮化プロセスの始まりを評価するための予期できないほど価値のある情報が与えられる。図１３において、３つのＭＲＩ（軸方向断面）をプロットした。ここで、創部の瘢痕化のプロセス及び新しい上皮組織の発生が観察できる。この新しい組織は、図１３Ｃにおいて、矢印で示した高強度領域として可視化されている。この手順によっても、同様に、火傷等の他の病変について定量的な評価が可能になる。
[例９]［糖尿病性足部潰瘍（ＤＦＵ）における生体内代謝活性の発達の定量的なＭＲＩ評価］

足部の位置の再現可能性の保証は、モノボクセルであるかマルチボクセルであるかに係わらず、「生体内」ＭＲＳ検査から、足部疾患の代謝活性の定量的な経過観察検査を行うための必須の条件である。ボクセルの正確な位置の保証は、連続的な検査を通して、スペクトルを比較し、療法に対する反応を評価するのに必要な条件である。足部及び脚部の両方の下側部分を設置すると、ボクセルが、継続的検査を通して、大きさ、位置及び配向に関して同じであることを確実にすることが可能となる。スペクトルにおいて、脂質（Ｌｉｐ）及びクレアチン（Ｃｒ）に対応する２本の線がハイライトされている。健常な足部のＭＲＳの振幅は、ＤＦＵを患った足部の振幅の少なくとも２倍である。また、振幅Ｌｉｐ／Ｃｒの比率は、健常な足部のスペクトルから、ＤＦＵを患った足部のものに向かって変化し、これは、ＤＦＵの状態のバイオマーカの一つである。
[例１０]［骨髄炎の患者の発達の評価］

図１４において、３度の異なる時点における、同じ位置決め条件での、単一の患者の踵骨のＭＲＩ像が映されている。骨浮腫の体積を、この図に表されている冠状ＭＲＩ断面から測定した。参照した患者の場合、骨の感染の体積は、８６２５ｍｍ^３から２７０４９ｍｍ^３まで増加した。

Claims (11)

1. 磁気共鳴画像法の走査プロセス中、磁気共鳴画像法設備に対する個人の足部の配向を制御するシステムであって、
   足部位置決め装置を備え、
   前記装置が、
   （ａ）足部支持セクションであって、
   １）ＭＲＩ画像を記録したときに視認可能な少なくとも２つの画像マーカエレメント（７）を備え、前記装置に対して固定された位置に前記個人の少なくとも一方の足を位置付けるための足部支持面（１）、
   ２）前記個人の踵の後方に位置決めされ、前記足部用の面に対して摺動するようになっている踵用アーチ（３）、及び、
   ３）前記走査中に前記支持面上の前記個人の足部を固定する手段（６）を含む足部支持セクションと、
   （ｂ）脚部支持セクションであって、
   １）前記装置に対して固定された位置に前記個人の少なくとも一方の脚部を位置付けるための脚部支持部（２）、及び、
   ２）前記走査中に前記脚部支持部（２）に対して前記個人の脚部を固定する手段（６）を含む脚部支持セクションと、
   （ｃ）装置基部（４）であって、前記足部支持面及び前記脚部支持セクションを、該装置基部（４）に固定することができるようになっている装置基部（４）とを備える、システム。
2. 前記装置基部（４）が、前記足部支持セクションを、移動可能な形態で連結でき、且つ、前記足部支持セクションを、該基部に対して、目盛り（５）に示された一連の所定位置に設置できるようになっている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記足部位置決め装置が、磁気共鳴画像法システムの静磁場の軸線に対して再現可能な位置において磁気共鳴画像法走査設備に連結されるようになっている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記画像マーカエレメント（７）が、前記足部支持面に対して平行に位置付けられ、磁気共鳴画像の平面を規定し、他の平面が前記磁気共鳴画像法のマーカにより規定される前記平面に対して垂直となるようにとられる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記装置が、磁気共鳴画像の可視化において、実質的に不可視な材料で作られる、請求項１に記載のシステム。
6. 前記材料が、ポリ塩化ビニルである、請求項５に記載のシステム。
7. 前記装置が、２つの足部支持面（１）と、２つの踵用アーチ（３）と、２つの脚部支持面（２）とを備え、それらの全てが、互いに対して並置されるように前記装置基部（４）に位置決めされて、磁気共鳴画像法による走査中、個人の両方の足部又は脚部下側部分を同時に検査することが可能となっている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記装置が、磁気共鳴画像法システムの硬質な高周波コイル内に挿入されるようになっている、請求項１に記載のシステム。
9. 磁気共鳴画像法の走査中、磁気共鳴画像法システムに対する、個人の足部の配向を制御する方法であって、
   （ａ）磁気共鳴画像法システムの高周波コイル内における固定され再現可能な位置に、足部位置決め装置を位置付けることと、
   （ｂ）個人の足部の磁気共鳴画像の残りの平面に対する基準である平面を規定するように前記装置に位置付けられた画像マーカエレメントに対して固定され再現可能な位置において、前記足部位置決め装置に前記個人の足部を位置付けることと、
   （ｃ）磁気共鳴画像法の画像を記録して、正しい足部の位置決めを確認することと、
   （ｄ）必要であれば、前記磁気共鳴画像法システムにおける前記マーカ及び前記装置に対する足部の位置を修正することと、
   （ｅ）前記磁気共鳴画像法を記録することとを含む方法。
10. 加えて、内部バイオマーカを規定して、異なる連続する磁気共鳴画像法の記録における位置決め及びその誤差を確認する、請求項９に記載の方法。
11. 前記足部位置決め装置が、請求項１〜８のいずれかに記載の装置である、請求項９に記載の方法。