JP5659130B2 - 非侵襲的イメージングのグローバル組織特性を用いた組織評価および画像のグローバル組織特性を決定するシステム - Google Patents

Description

関連出願および優先権の主張
本出願は、２００４年２月６日に提出された米国仮特許出願第６０／５４２，５４７号
に関連し、当該仮特許出願による優先権を主張しており、当該仮特許出願の開示内容は、
記載されている場合にはその全体が参照することにより本明細書に組み込まれる。

本発明は、診断に関し、特に、グローバルな組織損傷(global tissue injury）などの
グローバルな組織特性(global tissue characteristics)の検出に関する。

ドキソルビシンは、土壌微生物から分離されるアントラサイクリン系抗生物質である。
その抗腫瘍効果は、酵素トポイソメラーゼ−２との相互作用および二本鎖ＤＮＡ切断の生
成に関係している。また、この物質は、細胞傷害性が高い細胞内遊離基を生成する。ドキ
ソルビシンは、広義には、活性抗腫瘍物質のうちの１つと見なされている。ドキソルビシ
ンは、一般的には胸部、軟組織肉腫および他の充実性腫瘍の近代治療において重要な要素
と見なされているだけでなく、急性白血病、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫および多く
の小児癌のための治癒的併用化学療法の重要な要素であると考えられている。したがって
、進行した段階の癌を患う多くの患者にとって、ドキソルビシンは彼らの医療投与計画の
重要な一部である。

ドキソルビシン治療の投与は、一般的に、成人および子供において累積投与量に依存す
る心臓毒性により制限される。深刻な鬱血性心不全を伴う不可逆的な心筋症は、５００〜
５５０ｍｇ／ｍ²を越える投与量を受ける患者にとって著しく危険である。残念ながら、
鬱血性心不全を引き起こす投与量は幅広く変化する（７年間にわたって調査された１４８
７人の患者の報告においては、３０〜８８０ｍｇ／ｍ²の範囲）。高齢のこれらの被検者
または安静時に左心室の心臓収縮機能の穏やかな低下（左心室駆出分画率［ＬＶＥＦ］≦
５０％）を伴う被検者は、最も危険な状態にある。西側の先進工業国において、それは、
一般的に、癌を患い且つある程度の内在する心疾患を伴う高齢被検者であって、多くの場
合にドキソルビシン治療が最も必要であるが潜在的な心臓毒性により薬物投与が差し控え
られる場合がある高齢被検者のことをいう。

ドキソルビシン誘発性の心筋症を検出するための１つの方法は、心臓カテーテル術中に
左心室圧測定および右心室圧測定が同時に行なわれる心筋内生検である。残念ながら、本
方法は、侵襲的な手続きを伴っており、経時的に繰り返し測定するのにあまり適さないか
もしれない。また、放射性核種脳室造影法も、ドキソルビシン誘発性の心筋症を患う危険
がある個人を選別するために幅広く使用されている。１０％以上のＬＶＥＦの減少を伴う
個人または治療中に５０％を下回って駆出分画率が低下する個人は、不可逆的な心臓毒性
を伴う危険が最も高い。この情報は可能なスクリーニング技術として有用であるが、一部
の個人にあっては、ＬＶＥＦにおいて観察される降下が非常に遅いため、不可逆的な心筋
症の進展を防ぐことができない。このため、化学療法を受ける患者においては、ドキソル
ビシンの全投与量が過度に制限される場合がある。多くの個人において重要なことには、
ドキソルビシン治療は、しばしば、患者が薬物療法によって最大の利益を得る前に停止さ
れる。心臓毒性を伴い続ける個人を正確に検出するための非侵襲的で幅広く利用可能な方
法は、著しい臨床的効用を有する。

過去７年間にわたって、治験担当医師は、筋細胞損傷を受ける患者の左心室内で壊死組
織を識別するためのＭＲＩの有用性を確立してきた。この技術は、ガドリニウムキレート
の静脈内投与後の非選択的な予備高周波パルスを伴う勾配エコーパルスシーケンスの取得
を組み入れている。心筋壊死の部位では、造影剤投与後２０分で収集された画像において
信号強度が高くなるが、これは、筋細胞膜破壊および毛細血管透過率の増大に起因する細
胞外液体積の膨張に対応している。本方法は、急性の或いは慢性のＱ波（ＳＴ−セグメン
ト上昇（ＳＴ−ｓｅｇｍｅｎｔ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ））を患う患者における全層性筋細
胞壊死、および、非Ｑ波（非ＳＴ−セグメント上昇（ｎｏｎ ＳＴ−ｓｅｇｍｅｎｔ ｅ
ｌｅｖａｔｉｏｎ））心筋梗塞を患う患者における心内膜下（非全層性）損傷を識別する
ために利用されてきた。ＭＲＩ中に見出される壊死の量は、冠状動脈血管再開通術後の心
臓収縮肥厚の回復と逆の関係を示す。造影剤投与後２０分にガドリニウム超エンハンスメ
ントが存在しないことは、ＳＴ−セグメントまたは非ＳＴ−セグメント上昇心筋梗塞を患
った後の左心室収縮における心筋能力およびその後の向上と関係がある。一部の感じられ
る遅延エンハンスメント技術は、急性梗塞における筋組織壊死の部位を過大評価する場合
があるが、最近、動物におけるタグ付け調査では、遅延エンハンスメント技術によって心
筋梗塞（ＭＩ）後の早期の筋組織壊死が特定されることが報告された。梗塞の境界領域で
は、生きている隣接部位からの束縛に起因して、死細胞が移動する場合があると考えられ
ている。

ＭＲＩを用いると、心内構造物を画像化することができるとともに、高い時間解像度及び空間解像度をもってＬＶ機能を直接に評価することができる。音響窓は画像取得を制限しないため、ＭＲＩの有用性は、特に大きい或いは異常な体形を持つ被検者において高い。このような画像の高い透明度により、治験担当医師は、ＬＶ構造及び機能の定量的な測定を、放射性核種技術及び超音波技術を用いて達成される測定よりも高い精度で行なうことができる。ＬＶ機能が低下した患者においては、並行調査形態で１グループ当たり５人の患者からなるサンプルサイズを用いると、０．０５のｐ値において９０％パワーで５％のＬＶＥＦ変化を検出することができる。オペレータの経験に応じて、ＬＶＥＦが同じ５％変化するには、同じ調査形態において、１グループ当たり１００人を超える被検者の心エコー検査評価が必要である。同様に、遅延エンハンスメントＭＲＩ技術を用いて達成される高い空間解像度（１ｍｍ²ピクセルサイズ）により、今までは血清サンプルで検出される心筋酵素上昇として単に認識される場合があり放射性核種技術または心エコー技術を用いて視覚化されなかった微小梗塞を検出することができる。

遅延エンハンスメントイメージングにおいては、患者に対して造影剤が投与されるとと
もに、造影剤が損傷組織中に留まるが健康な組織中に留まらないように画像化されるべき
領域に対して造影剤が分散する機会を得た後に画像が取得される。そのような遅延エンハ
ンスメントイメージングは、梗塞部位の壊死組織が造影剤を保持する一方で造影剤が健康
な組織から追い出されるため、例えば心筋梗塞を特定するために使用される場合がある。
このように、梗塞は、強度が高い局所的部位として見える場合がある。従来、遅延エンハ
ンスメントイメージングは、心臓組織、脳組織、神経組織などの組織における組織損傷の
局所的部位を特定するために使用される場合がある。

本発明の実施形態は、例えば、患者に対する造影剤の投与後に第１の取得物から関心領
域を含む組織の第１の画像を得ることにより、また、例えば、患者に対する造影剤の投与
後におけるその後の第２の取得中に関心領域を含む組織の第２の画像を得ることにより、
心臓の正常なミオサイトおよび線維組織の量の変化などの自然組織要素の比率の変化や損
傷組織の特定を含む組織特性の評価を行ない、細胞外液要素または流体（水腫または細胞
外液マトリクスタンパク質）の量の増大の識別を行ない、あるいは、腫瘍細胞または人間
等の患者の対象組織への炎症の媒介物の侵入の検出を行なうための方法、システム、及び
／又はコンピュータプログラムプロダクトを提供する。その後の取得物は例えば所定期間
後に得られてもよく、それにより、その所定期間中に損傷が生じたかどうかが決定されて
もよい。関心領域としては、例えば、心臓、血液、筋肉、脳、神経、骨格、骨格筋、肝臓
、腎臓、肺、膵臓、内分泌腺、胃腸及び／又は性尿器組織の少なくとも１つを挙げること
ができる。第１の画像および第２の画像の関心領域のグローバル特性は、例えば関心領域
の組織のグローバルな損傷によって引き起こされるかもしれないようなグローバルな組織
特性の変化を招く可能性を決定するため、第１の画像および第２の画像グローバル特性の
比較を行なえるように決定される。そのような比較は、例えば、平均値、平均特性、スキ
ューおよび尖度等のヒストグラム形状、または、ヒストグラム内の強度の分布の比較を含
んでいてもよい。

本発明の更なる実施形態において、グローバル特性は、関心領域における実質的に全て
のピクセル及び／又はボクセルに基づいている関心領域のピクセル及び／又はボクセルの
特性である。グローバル特性は、関心領域におけるピクセル及び／又はボクセルの平均強
度であってもよい。関心領域における組織は、心臓組織、脳組織及び／又は神経組織のう
ちの少なくとも１つであってもよい。第１の画像および第２の画像は、磁気共鳴イメージ
ング（ＭＲＩ）画像であってもよい。

本明細書では、人間等の患者のグローバルな損傷などのグローバル組織特性の検出に関
して本発明の特定の実施形態を説明するが、本発明の更なる実施形態は、脊椎動物または
無脊椎動物におけるグローバルな損傷、復元組織及び／又は合成組織の検出を含んでいて
もよい。したがって、本発明の特定の実施形態は、人間の患者におけるグローバルな損傷
の検出に限定されるものと解釈されるべきではない。

本発明の特定の実施形態は、患者のグローバルな心外傷を検出するための方法、システ
ム及び／又はコンピュータプログラムプロダクトを提供する。患者に対して造影剤を投与
した後に第１の心臓画像が得られる。また、患者に対して造影剤を投与した後に第２の心
臓画像も得られる。第１の心臓画像の強度の指標と第２の心臓画像の強度の指標とが決定
され、第１の心臓画像の強度の指標と第２の心臓画像の強度の指標とが比較されることに
より、グローバルな心外傷を招く可能性が決定される。本発明の特定の実施形態において
、画像の強度の指標における増大は、グローバルな心外傷が存在しえることを示している
。

本発明の更なる実施形態において、第１の心臓画像および第２の心臓画像は、磁気共鳴
イメージング（ＭＲＩ）画像及び／又はＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像である。
また、第１の心臓画像の強度の指標および第２の心臓画像の強度の指標は、それぞれの画
像の平均強度であってもよい。

本発明の更なる実施形態においては、第１の心臓画像に対応する心臓の外側の関心領域
の第１の画像も得られる。正常な心筋組織におけるピクセル強度の変化の補正は、心臓の
外側の関心領域の第１の画像からのデータを使用して、第１の心臓画像に関して行なわれ
る。同様に、第２の心臓画像に対応する心臓の外側の関心領域の第２の画像が得られ、正
常な心筋組織におけるピクセル強度の変化の補正が、心臓の外側の関心領域の第２の画像
からのデータを使用して第２の心臓画像に関して行なわれる。第１の心臓画像の強度の指
標および第２の心臓画像の強度の指標は、補正された第１の心臓画像および補正された第
２の心臓画像を使用して決定される。例えば、造影剤の存在に起因して輝度が増大された
指標は、造影剤を伴わない正常な心筋組織に対して測定されてもよい。正常な心筋は、全
ての被検者において同じ程度の暗さに抑えられなくてもよく、またこの変動が評価されて
もよい。

本開示内容を考慮すれば当業者により明らかなように、本発明の実施形態は、方法、シ
ステム及び／又はコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。

本発明の実施形態に係るＭＲＩシステムのブロック図である。 本発明の実施形態に係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係るデータ処理システムのブロック図である。 図４Ａおよび４Ｂは本発明の特定の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。 本発明の特定の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。 左心室の３つの短軸面の３次元描写である。 対応する強度ヒストグラムを伴う左心室の中央（中央面）短軸ビューにおける遅延エンハンスメントＭＲＩ画像である。 関心領域（ＲＯＩ）内のボクセルの強度ヒストグラムである。 調査患者における自動相関指標のグラフである。 ２人の別個の患者における画像および平均ボクセル強度である。 一人の患者における２１日間の間隔を置いて取得された中央短軸ビューである。 スライス位置を再現するための画像プランニングソフトウェアのスクリーンキャプチャである。

以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照しながら本発明について更に十分に説明
する。しかしながら、本発明は、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈
されるべきではない。これらの実施形態は、この開示内容が十分で完全であり且つ本発明
の範囲を当業者に対して十分に伝えるように与えられているものである。全体にわたって
、同様の参照符号は同様の要素を示している。本明細書中で使用される用語「及び／又は
」は、関連して列挙された１または複数の事項の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせ
を含む。

本明細書中で使用される専門用語は、特定の実施形態を単に表現するためのものであり
、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で使用されるように単数形「１つ（
ａ，ａｎ，ｔｈｅ）」は、文脈が他の点を明確に示唆しない限り、複数形も同様に含めよ
うとするものである。また、用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、本明細書で使用
される場合、記載された特徴、整数値、ステップ、動作、要素、及び／又は、構成要素の
存在を特定しているが、１または複数の他の特徴、整数値、ステップ、動作、要素、構成
要素、及び／又は、これらのグループの存在または付加を排除しないことは言うまでもな
い。

第１、第２などの用語は、本明細書では、様々な要素、構成要素、部位、層及び／又は
区域を説明するために使用される場合があるが、これらの要素、構成要素、部位、層及び
／又は区域がこれらの用語によって限定されるべきではないことは言うまでもない。これ
らの用語は、１つの要素、構成要素、部位、層または区域を他の部位、層または区域から
区別するためだけに使用される。したがって、後述する第１の要素、構成要素、部位、層
または区域は、本発明の教示内容から逸脱しなければ、第２の要素、構成要素、部位、層
または区域と称することができる。

他に規定されていなければ、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用
語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有
する。また、一般に使用される辞書に規定されるような用語は、関連技術および本開示内
容の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有していると解釈されるべきであり、そ
のように本明細書で明確に規定されない限り理想的な或いは過度に形式的な意味に解釈さ
れるべきでないことは言うまでもない。

当業者であれば分かるように、本発明は、方法、システムまたはコンピュータプログラ
ムプロダクトとして具現化されてもよい。したがって、本発明は、全体がハードウェアの
実施形態、全体がソフトウェアの実施形態、または、ソフトウェア態様とハードウェア態
様とを組み合わせた実施形態の形をとってもよく、これらの全ては、本明細書において一
般に「回路」または「モジュール」と称される。また、本発明は、媒体中にコンピュータ
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のコンピ
ュータプログラムプロダクトの形態をなしてもよい。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光
記憶デバイス、送信媒体、例えばインターネットまたはイントラネットをサポートする送
信媒体、または、磁気記憶デバイスを含む任意の適したコンピュータ可読媒体が用いられ
てもよい。

本発明の動作を行なうためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）
、ＳｍａｌｌｔａｌｋまたはＣ＋＋などのオブジェクト指向のプログラミング言語で書き
込まれてもよい。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラム
コードは、「Ｃ」プログラミング言語等の従来の手続的プログラミング言語で書き込まれ
てもよい。プログラムコードは、独立型ソフトウェアパッケージとして、その全体がユー
ザのコンピュータで実行してもよく、一部がユーザのコンピュータで実行してもよく、一
部がユーザコンピュータで実行し且つ一部が遠隔コンピュータで実行してもよく、あるい
は、全体が遠隔コンピュータで実行してもよい。後者のシナリオにおいて、遠隔コンピュ
ータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して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されてもよく、あるいは、外部コンピュータに対
して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用するインターネットを介して）
接続が行なわれてもよい。また、ユーザのコンピュータ、遠隔コンピュータ、または、こ
れらの両方は、ＭＲＩシステム及び／又はＸ線コンピュータ断層撮影システム等の他のシ
ステムに組み込まれてもよい。

以下、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）およびコンピュータプログラム
プロダクトのフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。
フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、および、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み合わせをコンピュータプログラム命令によって実
施できることは言うまでもない。これらのコンピュータプログラム命令が、汎用コンピュ
ータ、専用コンピュータ、または、機械を作るための他のプログラム可能データ処理装置
のプロセッサに対して供給され、それにより、コンピュータまた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する命令が、フローチャート及び／又はブロック
図の１または複数のブロックで特定される機能／作用を実行するための手段を形成しても
よい。

また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可
能データ処理装置を特定の様式で機能させることができるコンピュータ可読メモリに記憶
されてもよく、それにより、コンピュータ可読メモリ内に記憶された命令が、フローチャ
ート及び／又はブロック図の１または複数のブロックで特定される機能／作用を実行する
命令手段を含む製品を生み出すようになっていてもよい。

また、コンピュータプログラム命令がコンピュータまたは他のプログラム可能データ処
理装置に対してロードされ、それにより、一連の動作ステップがコンピュータまたは他の
プログラム可能装置で行なわれてコンピュータ実施プロセスが引き起こされ、その結果、
コンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行する命令が、フローチャート及び／又
はブロック図の１または複数のブロックで特定される機能／作用を実行するためのステッ
プを与えてもよい。

ＭＲＩ手続きは、冠動脈硬化に続発する虚血性心筋症を持つ患者の筋細胞損傷およびＬ
ＶＥＦを特定するためにうまく確立されている。そのような手続きは、局所的な心外傷を
特定してもよい。しかしながら、そのような非侵襲イメージングは、化学療法の投与に続
発する心筋症を伴う患者のグローバルな心外傷を特定するために用いられてこなかったと
思われる。筋細胞損傷の早期の検出は、薬物投与量を調整し且つ化学療法に伴う心臓毒性
効果を減少させ及び／又は最小限に抑える機会を与えることができる。このようにすれば
、筋細胞損傷が存在しない患者に対して最大投与量の化学療法を施すことができるととも
に、所望の効果の化学薬物療法をより十分に実現することができる。本発明の実施形態は
、ドキソルビシン治療において特に有用であるが、本発明の実施形態は、他の化学治療ま
たは療法において、及び／又は、グローバルな心外傷が検出されるべき診断環境において
利用されてもよい。

本発明の実施形態は、関心領域の画像における関心領域のグローバル特性の比較を利用
して、例えば損傷に起因する組織特性の変化の検出を行なう。関心領域のグローバル特性
は、関心領域のピクセル及び／又はボクセルの全て或いは実質的に全ての１または複数の
特性に基づいている関心領域の特性である。したがって、本発明の特定の実施形態におい
て、グローバル特性は、関心領域内のピクセルの位置と実質的に無関係であってもよい。
グローバル特性の例としては、平均強度、強度値のヒストグラム等の関心領域内のピクセ
ル及び／又はボクセルの特性の統計的解析または他の統計的解析を挙げることができるが
、これらに限定されない。画像のグローバル特性の比較を使用することにより、損傷パタ
ーンがランダムであり及び／又は比較される画像の解像度では損傷パターンを検出できな
い損傷を検出できる場合がある。また、本発明の実施形態は、グローバル特性を使用して
、１つの領域の損傷を検出するだけでなく、自然組織内においてそれらの正常な比率で見
つけられない物質の異常な蓄積を検出してもよい。また、本発明の実施形態は、例えば分
子認識部位と共に造影剤を組織領域へ方向付けてターゲットまたは分子プロセスの存在を
定量化する分子イメージング方法と共に使用されてもよい。したがって、本発明の特定の
実施形態は、癌、炎症、感染症、腫れ物または水腫、瘢痕組織などの検出において適用さ
れてもよい。また、本発明の実施形態は、臓器系の組織内で機能している代謝経路を規定
するために使用することができる。本発明の特定の実施形態は、造影剤の投与後に非侵襲
なイメージングを利用してグローバルな心外傷の検出を行なう。本発明の実施形態での使
用に適する非侵襲技術としては、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、超音波、Ｘ線コンピ
ュータ断層撮影（ＣＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び／又は陽
電子放出断層撮影（ＰＥＴ）が挙げられる。第１の画像またはベースライン画像と第２の
画像との間で比較が行なわれてもよく、また、画像のコントラストが解析されて、グロー
バルな心外傷の存在が検出されてもよい。本明細書で使用されるように「画像」という用
語は、信号強度の所望の指標を得るために評価されてもよい空間的信号のことをいう。

本明細書で使用される用語「グローバルな損傷」とは、実質的に無作為に分布するパターン及び／又は損傷を検出するために解析される画像の解像度では判別できないパターンをなす組織組成及び／又は機能の変化のことをいう。したがって、例えば、「グローバルな心外傷」とは、心外傷及び／又は自然な心筋組織が、実質的に無作為に分布するパターン及び／又は損傷を検出するために解析される画像の解像度では判別できないパターンをなす壊死及び／又は線維症をもたらす例えば瘢痕組織等の線維組織に置き換えられたものをいう。本発明の実施形態に係る強度解析によって検出されてもよいグローバルな心外傷としては、例えば、ウイルス性心筋症、アルコール性心筋症、分娩後心筋症及び／又は特発性拡張型心筋症を挙げることができる。また、グローバルな損傷は、水腫（余分な流体）や線維症（瘢痕組織）などの不釣合いな量の他の異常体を含んでもよい。したがって、本発明の実施形態は、グローバルな異常組織の検出を行なってもよい。

本発明の実施形態での使用に適した造影剤としては、常磁性ランタニドキレート及び／
又は高分子に結合された常磁性ランタニド、例えばガドリニウムＤＰＴＡを挙げることが
できる。潅流イメージングのためのＭＲ造影剤の他の例は、血液と細胞内区画との間で磁
気モーメントに大きな変動を引き起こすことにより磁場内に局所的な不均質性をもたらす
酸化鉄またはジスプロシウムを含有する感受性物質の適用を含む。コカイン及び／又はア
ルコールなどの心筋症を引き起こす他の薬物の導入後にイメージングを行なうこともでき
る。これらの変動により、隣接する水素原子核のＴ２スターが短くなり、信号強度が失わ
れる。本発明の特定の実施形態においては、各画像において同じ造影剤が使用される。

また、本発明の特定の実施形態は、造影剤の投与を伴うことなくコントラスト／強度解
析を行なってもよい。例えば、潅流イメージングの他の例は、Ｔ２−ｐｒｅｐａｒｅｄ
ｔｒｕｅ ＦＩＳＰまたは３Ｄ−Ｔ２−加重シーケンス方法による血中酸素濃度依存（Ｂ
ＯＬＤ）心臓イメージングを使用した造影剤の投与を伴わない心筋潅流または損傷の評価
である。他の技術は、スピン標識コントラストおよび磁化移動コントラストを含む内因性
コントラストを使用する。したがって、本発明の特定の実施形態において、関心領域のグ
ローバル特性は、造影剤の投与を伴うことなく検出されてもよい。

本発明の実施形態に係る典型的なシステム１０が図１に示されている。図１から分かる
ように、強度解析／ＭＲＩシステム１０はＭＲＩ取得システム１１を含み、ＭＲＩ取得シ
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とを含んでもよい。ＭＲＩ制御システム回路１２は、患
者の心臓周期中またはその一部の間にわたってＭＲＩ画像を得て供給するために、ＭＲＩ
取得システム１１の動作を制御する。また、ＭＲＩ制御システム回路１２は、更なる解析
及び／又は表示のため、取得された画像を集めてワークステーション２０または他のその
ようなデータ処理システムに対して送信してもよい。ワークステーション２０は、ＭＲＩ
スーツ内にあってもよく、あるいは、ＭＲＩスーツから離れていてもよい。ＭＲＩパルス
励起システム回路１４およびＭＲＩ信号測定システム回路１６は、患者の心臓のＭＲＩ画
像を与えることができるＭＲＩ信号を取得するために制御される。

従来のＭＲＩシステム、例えば、ジェネラルエレクトリックメディカルシステムズ、シ
ーメンス、フィリップス、バリアン、ブラッカ、マルコニ、日立、及び東芝によって提供
されるＭＲＩシステムは、造影剤の投与後に収集される所望のＭＲＩ画像フレームを供給
するために利用されてもよい。

典型的な強度解析／ＭＲＩシステムが図１に示され且つ特定の部分の機能及び／又は動
作を伴って本明細書で説明されているが、当業者であれば分かるように、本発明の教示内
容の利益を享受しつつ他の部分の機能及び／又は動作が用いられてもよい。例えば、ＭＲ
Ｉ制御システム回路１２は、ＭＲＩパルス励起システム回路１４または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または部分に限定されるものと解釈されるべきではな
く、本明細書で説明する動作を実行できる機能／動作の任意のアーキテクチャまたは部分
を網羅しようとするものである。

図２は、本発明の実施形態に係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を設けるのに適したデータ処理システム２３０の典型的な実施形態を示してい
る。データ処理システム２３０は、一般に、キーボードやキーパッド等の入力装置２３２
と、ディスプレイ２３４と、プロセッサ２３８と通信するメモリ２３６とを含んでいる。
データ処理システム２３０は、スピーカ２４４と、プロセッサ２３８とも通信を行なうＩ
／Ｏデータポート２４６とを更に含んでいてもよい。Ｉ／Ｏデータポート２４６は、デー
タ処理システム２３０と他のコンピュータシステムまたはネットワークとの間で情報を転
送するために使用することができる。これらの構成要素は、従来の構成要素、例えば、本
明細書で説明するように動作するべく構成されてもよい多くの従来のデータ処理システム
で使用される構成要素であってもよい。

図３は、本発明の実施形態に係るシステム、方法、コンピュータプログラムプロダクト
を示す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
／データバス３４８を介してメモリ２３６と通信する。プロセッサ２３８は、任意の市販
のマイクロプロセッサまたはカスタムプロセッサであってもよい。メモリ２３６は、デー
タ処理システム２３０の機能を実行するために使用されるソフトウェアおよびデータを含
有するメモリ装置の全階層を表わしている。メモリ２３６としては、以下のタイプの装置
、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を挙げることができるが、これらに限定されない。

図３に示されるように、メモリ２３６は、データ処理システム２３０において使用され
る幾つかのカテゴリーのソフトウェア及び／又はデータ、すなわち、オペレーティングシ
ステム３５２と、アプリケーションプログラム３５４と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置ドラ
イバ３５８と、データ３５６とを含んでいてもよい。当業者であれば分かるように、オペ
レーティングシステム３５２は、データ処理システムと共に使用するのに適した任意のオ
ペレーティングシステム、例えばニューヨーク州のアーモンク市にあるインターナショナ
ル・ビジネス・マシーン社から市販されているＯＳ／２、ＡＩＸ、または、Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ３９０や、ワシントン州のレッドモンドにあるマイクロソフト社から市販されているＷ
ｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登
録商標）２０００、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＮＴ、または、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商
標）ＸＰ、Ｕｎｉｘ（登録商標）あるいはＬｉｎｕｘ（登録商標）であってもよい。オペレーティングシステムは、ＴＣＰ／ＩＰベースの或いは他のそのような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されていてもよい。Ｉ／Ｏ装置ドライバ３５８は、一般に、Ｉ／Ｏデータポート２４６や特定のメモリ２３６の構成要素などの装置と通信するためにオペレーティングシステム３５２を介してアプリケーションプログラム３５４により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の様々な特徴を実施するプログラムを例示しており、本発明の実施形態に係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。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装置ドライバ３５８、メモリ２３６内に存在してもよい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および動的データを表わしている。

図３から更に分かるように、アプリケーションプログラム３５４は強度解析アプリケー
ション３６０を含んでいてもよい。強度解析アプリケーション３６０は、画像を評価して
グローバルな心外傷に関連付けることができる強度変化を検出するために、本明細書で説
明する動作を実行してもよい。メモリ２３６のデータ部分３５６は、図３の実施形態に示
されるように、例えば、比較のための関心領域の組織の第１の画像および第２の画像を含
むＭＲＩ画像データなどの画像データ３６２を含んでいてもよい。

例えば、図３では強度解析アプリケーション３６０がアプリケーションプログラムであ
ることに関して本発明が示されているが、当業者であれば分かるように、本発明の教示内
容の利益を享受しつつ、他の構成が用いられてもよい。例えば、強度解析アプリケーショ
ン３６０は、オペレーティングシステム３５２、Ｉ／Ｏ装置ドライバ３５８、あるいは、
データ処理システム２３０の他のそのような論理的部分に組み込まれてもよい。したがっ
て、本発明は、図３の構成に限定されるものと解釈されるべきではなく、本明細書で説明
する動作を実行できる任意の構成を包含しようとするものである。

図４Ａは本発明の特定の実施形態に係る動作を示している。図４Ａに示されるように、
患者の組織の関心領域の第１の画像が得られる（ブロック４００）。画像は、例えば前述
したイメージングシステムなどのイメージングシステムから画像を取得することにより、
及び／又は、画像データのデータベース、ファイルまたは他の記憶装置から画像を得るこ
とにより取得されてもよい。例えば、患者の画像は、後に比較用の第１の画像として呼び
出すために、履歴データベース内に保存されてもよい。撮像される患者の組織の関心領域
としては、例えば、心臓、血液、筋肉、脳、神経、骨格、骨格筋、肝臓、腎臓、肺、膵臓
、内分泌腺、胃腸及び／又は性尿器組織を挙げることができる。本発明の特定の実施形態
においては、組織がヒト組織であってもよい。他の実施形態においては、組織が動物の組
織であってもよい。

図４Ａに更に示されるように、第１の画像と比較される関心領域の組織の第２の画像は
、時間、日、週、月または年などの所定の期間後に得られる（ブロック４０２）。比較用
の第２の画像は、関心領域の組織の特性における任意の変化を反映している。第２の比較
画像は、対応する第１の画像と共に取得されて登録され（同じスライス位置で得られ）て
もよい。また、第２の画像は、第１の画像に関して前述したように得られてもよい。した
がって、例えば、比較画像は、履歴画像および最近取得された画像であってもよい。

第１の画像および第２の画像は、画像の１または複数のグローバルな特性を決定するた
めに評価される（ブロック４０４）。画像のグローバル特性は、例えば、関心領域におけ
るピクセル及び／又はボクセルの平均強度であってもよい。また、グローバル特性は、関
心領域のピクセル及び／又はボクセルの統計的な解析であってもよい。例えば、関心領域
におけるピクセル及び／又はボクセルの標準偏差、平均値または他の統計的な解析を決定
することができる。また、関心領域におけるピクセル及び／又はボクセルの特性のヒスト
グラムをグローバル特性として与えることができる。グローバル特性を与えるために評価
されるピクセル及び／又はボクセルの特性としては、個々のピクセル及び／又はボクセル
の強度、色、飽和状態及び／又は他の特性、および、複数のピクセル及び／又はボクセル
の相対的な特性、例えばコントラスト比などを挙げることができる。

この評価の結果は、ユーザに対して与えられ、あるいは、更なる解析のために提供され
てもよい（ブロック４０６）。例えば、第１の画像と第２の画像との比較が行なわれても
よく、また、平均強度の差が結果としてユーザに与えられてもよい。また、特性のヒスト
グラム及び／又はベースラインと比較画像との間の特性の差が決定されて結果として与え
られてもよい。更に、ヒストグラムは、特定の傷害、疾病及び／又は健康状態の特性であ
るヒストグラムプロファイルのライブラリに対してパターンマッチングすることができる
。決定の結果は、例えば、グラフィックユーザインタフェースの一部として与えられても
よい。

関心領域における組織の画像のグローバル特性の評価結果は、例えば、前述したような
組織の損傷または他の健康状態に起因し得る組織特性の変化の検出において、おそらく早
期の検出において利用されてもよい。そのようなグローバル特性評価は、関心領域におい
てランダムなパターンの様々な組織特性が得られる組織特性の検出、あるいは、組織特性
のパターンを検出できない解像度で画像化される組織特性の検出に適しているかもしれな
い。

図４Ｂは、造影剤の投与を利用する本発明の特定の実施形態に係る動作を示している。
図４Ｂに示されるように、患者の組織の関心領域のベースライン画像が得られる（ブロッ
ク４５０）。画像は、例えば図１に示されるＭＲＩシステムなどのイメージングシステム
から画像を取得することにより、及び／又は、画像データのデータベース、ファイルまた
は他の記憶装置から画像を得ることにより取得されてもよい。例えば、患者の画像は、後
に比較用のベースライン画像として呼び出すために、履歴データベース内に保存されても
よい。ベースライン画像は、造影剤の投与を伴わずに得られる画像、造影剤の投与後及び
／又は例えば２０分等の所定期間後に得られる画像、造影剤の投与後に得られる画像であ
ってもよい。撮像される患者の組織の関心領域としては、例えば、心臓、血液、筋肉、脳
、神経、骨格、骨格筋、肝臓、腎臓、肺、膵臓、内分泌腺、胃腸及び／又は性尿器組織を
挙げることができる。本発明の特定の実施形態においては、組織がヒト組織であってもよ
い。他の実施形態においては、組織が動物の組織であってもよい。

図４Ｂに更に示されるように、ベースライン画像と比較される関心領域の組織の画像は
、造影剤の投与後に得られる（ブロック４５２）。比較用の画像は、関心領域における組
織に対する造影剤の影響を反映している。本発明の特定の実施形態においては、画像が心
筋遅延エンハンスメント（ＭＤＥ）画像であってもよい。比較画像は、対応するベースラ
イン画像と共に取得されて登録され（同じスライス位置で得られ）てもよい。また、比較
画像は、ベースライン画像に関して前述したように得られてもよい。したがって、例えば
、比較画像は、履歴画像および最近取得された画像であってもよい。

ベースライン画像および比較画像は、画像の１または複数のグローバル特性を決定する
ために評価される（ブロック４５４）。画像のグローバル特性は、例えば、関心領域にお
けるピクセル及び／又はボクセルの平均強度であってもよい。また、グローバル特性は、
関心領域のピクセル及び／又はボクセルの統計的な解析であってもよい。例えば、関心領
域におけるピクセル及び／又はボクセルの標準偏差、平均値または他の統計的な解析を決
定することができる。また、関心領域におけるピクセル及び／又はボクセルの特性のヒス
トグラムをグローバル特性として与えることができる。グローバル特性を与えるために評
価されるピクセル及び／又はボクセルの特性としては、個々のピクセル及び／又はボクセ
ルの強度、色、飽和状態及び／又は他の特性、および、複数のピクセル及び／又はボクセ
ルの相対的な特性、例えばコントラスト比などを挙げることができる。

この評価の結果は、ユーザに対して与えられ、あるいは、更なる解析のために提供され
てもよい（ブロック４５６）。例えば、ベースライン画像と比較画像との比較が行なわれ
てもよく、また、平均強度の差が結果としてユーザに与えられてもよい。また、特性のヒ
ストグラム及び／又はベースラインと比較画像との間の特性の差が決定されて結果として
与えられてもよい。更に、ヒストグラムは、特定の傷害、疾病及び／又は健康状態の特性
であるヒストグラムプロファイルのライブラリに対してパターンマッチングすることがで
きる。決定の結果は、例えば、グラフィックユーザインタフェースの一部として与えられ
てもよい。

関心領域における組織の画像のグローバル特性の評価結果は、組織の損傷の検出におい
て、おそらく早期の検出において利用されてもよい。そのような検出は、損傷組織と健康
組織との間で造影剤の濃度が異なる結果をもたらす損傷において行なわれてもよい。その
ようなグローバル特性評価は、関心領域においてランダムなパターンの損傷組織が生じる
損傷の検出、あるいは、損傷組織のパターンを検出できない解像度で画像化される損傷の
検出に適しているかもしれない。したがって、例えば、１．５テスラＭＲＩイメージング
システムを用いると、典型的な心筋梗塞はグローバル画像と見なされず、梗塞場所におけ
る画像の強度増大の検出および位置は、損傷組織のランダムパターンまたはＭＲＩイメー
ジングシステムの解像度で検出できない損傷組織のパターンと見なされない。

図５は、本発明の特定の実施形態に係る動作を示している。図５から分かるように、造
影剤が患者に対して投与され（ブロック４００）、患者の心臓の少なくとも一部の画像が
取得される（ブロック４０２）。本発明の特定の実施形態において、取得された血流画像
は心筋遅延エンハンスメント（ＭＤＥ）画像であってもよい。ＭＤＥにおいては、ガドリ
ニウムＤＰＴＡ等の造影剤が投与されてから２０分が経過すると、造影剤の一部が壊死（
死滅）組織へと漏れて光って見える（これが遅延エンハンスメントと言われる所以である
）。これらの画像は、対応するベースライン血流画像と共に取得されて登録され（同じス
ライス位置で得られ）てもよい。

取得された画像が評価されるとともに、画像の強度がベースライン画像と比較される（
ブロック４０４）。ベースライン画像は、患者の心臓の画像であり、造影剤の投与後に取
得された既取得画像であってもよい。ベースライン画像は、治療処方を与える前に取得さ
れていてもよく、あるいは、早期の評価で取得された画像であってもよい。画像の比較は
、以下で詳細に述べる画像の平均強度の比較であってもよい。画像の強度がベースライン
画像と比べて大きくなっていなかった場合（ブロック４０６）には、グローバルな心外傷
が存在していないという表示が与えられてもよい（ブロック４０８）。画像の強度がベー
スライン画像と比べて大きくなっていた場合（ブロック４０６）、グローバルな心外傷が
存在している場合があるという表示が与えられてもよい（ブロック４１０）。

本発明の更なる実施形態において、心臓画像の強度などのグローバル画像特性の評価は
、画像処理技術を利用して自動的に或いは一部が自動的に行なわれてもよい。自動比較は
、例えば、互いに異なる画像の登録を含んでいてもよい。そのような登録は、画像または
画像の一部の対応するピクセルがそれぞれ患者内のほぼ同じ物理的位置に関連付けられる
ように従来のパターン認識及び／又はアライメント技術を利用して行なわれてもよい。

本発明の特定の実施形態において、患者は、彼らがＭＲＩテーブル上に仰向けに置かれ
且つＥＣＧリードおよび呼吸ゲートベローズが加えられる場所であるＭＲＩスーツに収容
されてもよい。ＭＲＩ走査は、例えば、位相配列表面コイルを胸の周りに取り付けて信号
対雑音を最適化した状態で１．５テスラ ＧＥ ＣＶ_iスキャナにより、あるいは、他の
ＭＲＩスキャナにより行なわれてもよい。画像は、被検者のＲ−Ｒ間隔に基づくエコー時
間（ＴＥ）および繰り返し時間（ＴＲ）を伴って、高速勾配エコー技術を使用して取得さ
れてもよい。胸部のスカウト画像を得て左心室の場所を見つけるため、マルチスライスコ
ロナ勾配エコーシーケンスが使用されてもよい。被験者にはガドリニウム造影剤（０．２
ｍｍｏｌｅ／ｋｇ Ｇａｄｏｔｅｒｉｄｏｌ（Ｐｒｏｈａｎｃｅ，Ｂｒａｃｃｏ Ｄｉａ
ｇｎｏｓｔｉｃｓ，Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ＮＪ）が静脈内注入されてもよい。この注入の
時間は記録されてもよい。

造影剤注入時間から約２０分後に、非選択飽和パルスによって先行される高速勾配エコ
ーを使用して、３つの短軸ビュー（根元、中央、先端）遅延エンハンスメント画像が取得
されてもよい。これらの取得における目印は、僧帽弁環を横切って水平に延びる房室溝内
の冠状静脈洞から測定されてもよい。これらの画像は、３８ｃｍ視野、２４ビュー／セグ
メント、８ｍｍスライス厚、２ＮＥＸ、２５６×２５６イメージングマトリクス、０．７
５矩形視野を使用して取得されてもよい。均一な暗いバックグラウンドを与えるために、
遅延エンハンスメント画像における反転時間（ＴＩ）が１４０〜１６０ｍｓｅｃに調整さ
れてもよい。また、これらの３つの短軸スライス位置においては、位相エンコード順序付
けを伴って高速勾配リコールエコーパルスシーケンスが使用されてもよい。これらの画像
には、ＴＩが変えられるときにマグニチュード画像において観察される見かけのコントラ
スト強度の変化を減少させる位相弁別復元（ｐｈａｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｃｏ
ｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が施されてもよい。更に、位相弁別復元は、ガドリニウム造影剤
注入からの遅延を増大させつつ組織Ｔ_iの変化に対する感度を減少させてもよい。

画像取得の完了時に、位置、測定値、及び代表的な画像がデータベースへ電子的に転送
されてもよい。この情報は、各走査時にＰＣワークステーションを介してＭＲＩ技術者が
利用できてもよく、また、その後の調査におけるスライス位置の再配置（登録）を容易に
する。

図１２は、画像スライスをプランニングするためのソフトウェアのスクリーンキャプチ
ャを示している。そのようなソフトウェアは、調査におけるその後の訪問中に検索のため
に保存される位置決め座標および画像プランニングスライスの電子コピーを供給してもよ
い。これは、前回の訪問からスライス位置を再現できるＭＲＩ技術者の能力を高めるとい
う効果を有する。図１２の例では、結果として得られた遅延エンハンスメント短軸ビュー
と共に心臓の長軸ビューが示されている。

遅延エンハンスメント取得時には、マルチスライス取得物の全てに関して、ＬＶ心筋を
包含する関心領域（ＲＯＩ）が決定されてもよい。ＬＶ腔内の血液プールに関連する高い
信号強度が回避されてもよい。ＲＯＩ内のそれぞれの（あるいは選択された）ボクセルの
信号強度および位置（ｘ，ｙ，及びｚ座標）は、ベースライン画像および遅延エンハンス
メント画像の両方から記録されてもよい。また、値は、別個のＲＯＩにおける平均強度を
差し引くことにより得られてもよく、例えば造影剤が無ければ、体外の空気／空間内の別
個のＲＯＩを使用することにより強度から得られてもよい。ＲＯＩは、２つの画像間の強
度変化を決定する際に実施例で以下に説明するように利用されてもよい。

以上、心臓の特定のビュー、部位、領域及び／又はスライスに関して本発明の実施形態
を説明してきたが、心臓の他のビュー、部位、領域及び／又はスライスが用いられてもよ
い。また、３つを下回る或いは上回る数のスライスが用いられてもよい。更に、画像は、
心臓の長軸または短軸に沿って取得されてもよい。したがって、本発明の特定の実施形態
は、心臓の特定のビューに限定されるように解釈されるべきではなく、グローバルな心外
傷を検出するための強度解析を可能にする心臓の任意のビュー及び／又は幾つものビュー
を含んでいてもよい。

一般的に、第１のベースライン画像は、治療前に或いは治療の初期に得られ、または、
心臓の状態の変化の診断における最初の基準点として得られる。比較用のその後の画像は
、毎日、毎週、または、他の所定の間隔或いは可変間隔で、または、細胞傷害性治療等の
計画された治療の前あるいは後に、得られてもよい。

ここで、以下の非限定的な実施例において本発明を更に詳細に説明する。

先に簡単に述べたように、従来、虚心形心筋症をもつ患者における筋細胞壊死の識別は
、信号強度が非エンハンスメントＬＶ心筋内においてバックグラウンド強度を上回って標
準偏差の２倍を越えるボクセルの場所を見つけることによって行なわれてきた。壊死の量
は、心内膜から心外膜までの全距離に対する心内膜表面から心外膜表面まで直線的に延び
る高強度ピクセルの数の比として表わされる超エンハンスメントの貫壁性度合いを決定す
ることにより定量化される。冠状動脈血流を減少させると、心筋壊死が心内膜表面から心
外膜表面へと波面状に進行するため、本方法は、心筋梗塞後の壊死の量を評価するのに役
立つ。

しかしながら、本方法は、ＬＶ心筋全体にわたって無作為に分布するパターンで敏感な
組織に壊死をもたらす（例えばグローバルな損傷）プロセスにあまり適さない場合がある
。この限界を打開するため、ＬＶ内の３つの短軸スライス位置（頂点、中央、基部）にあ
るボクセル、一部の実施形態においては全てのボクセルがサンプリングされ、各ボクセル
の強度、ｘ，ｙ，及びｚ座標が３次元空間内で特定されてもよい（図６）。図６は、左心
室の３つの短軸（根元、中央、先端）面の３次元描写である。各面において、各スライス
の表面上の小さなボックスのグリッドは、ボクセルの境界を画定している。解析中におい
て、各ボクセルの画像強度およびｘ，ｙ，及びｚ座標が記録される。このようにすれば、
筋細胞壊死を引き起こす無作為分布プロセスに関連付けられる遅延エンハンスメント技術
を用いて識別される高強度ピクセル（画像上の白い斑点）を特徴付けることができる。

また、画像内のボクセルの強度変化の補正は、関心領域内、一般的には心臓の外側に位
置される１ｃｍ直径の円形関心領域（ＲＯＩ）内のボクセルの強度を決定することにより
特定されてもよい。先端スライス、中央スライス、根元スライスのそれぞれにおいては、
所与の強度のピクセルの数が決定されるとともに、心臓の外部にあるＲＯＩからの強度が
ピクセルから差し引かれてもよい。特定の実施形態においては、各スライス毎に、分布の
最高４０％におけるピークボクセル強度および全てのボクセルの平均強度が決定されても
よい（図６）。このようにして、高強度ピクセルの部位が左心室内のそれらの場所に対し
て特定されてもよい。

図７は、ＬＶの中央短軸ビューにおける典型的な遅延エンハンスメントＭＲ画像（上側
パネル）である。心筋が灰色であり、血液プールが白色である。ＲＯＩ（赤ライン）内の
ボクセルの数（ｙ軸）および強度（ｘ軸）が造影剤投与後２０分でボトムパネルに表示さ
れる。造影剤は、全てのミオサイトによって取り上げられるが、投与後２０分でも壊死細
胞から除去されない。図示のように、造影剤摂取の平均強度は、健康な正常患者（一番左
）において低く、梗塞をもつ患者（左から３番目）において最も高い。中間の平均強度は
、ドキソルビシン心筋症患者（左から２番目）に関連するヒストグラム上に表示される。

静脈内投与後２０分のガドリニウム造影剤摂取の位置および大きさのＭＲＩ評価の有用
性を決定するために、年齢（３５〜５０歳の範囲）および性別が適合する参加者からなる
４つのグループにおいて断面調査が行なわれた。これらは以下のグループを含んでいた。

ａ）（グループＩ）：ＭＲＩにより正常な心臓収縮機能および心臓拡張機能をもつ、心
臓治療薬剤を服用していない内科的疾患が無い４人の被検者（１Ｍ，３Ｆ）、
ｂ）（グループＩＩ）：冠動脈造影法に基づいて冠状動脈管腔狭窄はないが、ドキソル
ビシン投与に続発する鬱血性心不全および弱いＬＶ駆出分画（＜３５％）がある３人の患
者（３Ｆ）、
ｃ）（グループＩＩＩ）：冠動脈造影法に基づいて冠状動脈管腔狭窄はないが、特発性
拡張型心筋症に続発する鬱血性心不全および弱いＬＶ駆出分画（＜３５％）がある３人の
患者（２Ｍ，１Ｆ）、
ｄ）（グループＩＶ）：事前ＳＴセグメント上昇心筋梗塞（ｐｒｉｏｒ ＳＴ−ｓｅｇ
ｍｅｎｔ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ ｉｎｆａｒｃｔｉｏｎ）および
虚心形心筋症に続発するＬＶ機能障害をもつ３人の患者（２Ｍ，１Ｆ）。

各グループにおける一人の被検者からの画像内のボクセルの強度分布および中央短軸画
像が図７に示されており、また、全ての参加者からの全てのスライス内のボクセル強度分
布が図８に示されている。

図８には、造影剤投与後２０分における被検者の断面サンプリング中の全ての参加者か
らのＲＯＩ内のボクセルのパーセンテージ（ｙ軸）および強度（ｘ軸）が示されている。
図７に示されるように、心筋症をもつ患者にあっては、正常な年齢が適合した対照と比べ
て、化学療法の投与に起因する１５〜３０の範囲の強度のパーセンテージ増加が示されて
いる。この強度パターンは、虚心形心筋症をもつ患者において見られるそれとは異なって
いるように見える。

左心室の各スライス内の高強度ピクセルのパターン間の関係を決定するため、自動相関
統計値が使用された。連続自動相関指標（Ｉ）が以下のように規定される。δ_ijをピクセ
ルｉとピクセルｊとの間の距離の重み関数とすると（ｎはピクセルの数、ｘ_iはｉ番目の
ピクセルにおける強度）、以下のように規定される。

Ｉは、連続自動相関関係の指標であり、隣り合うピクセルが平均値よりも高い或いは低
い場合には高くなる（リプリー、１９８１）。実際には、式δ_ij＝ｅｘｐ［−（１／２）
ｄ（ｘ_i，ｘ_j）］が使用された。ここで、ｄ（ｘ_i，ｘ_j）は点ｘ_iと点ｘ_jとの間のユーク
リッド距離である。

この形態の解析を使用すると、大きい数がＲＯＩ内のパターンクラスタリングを示し、
小さい数が更にランダムな関連性を示している。図９に示されるように、ＭＩに関連する
高い信号強度は梗塞域内で密に一塊に集められたのに対し、ドキソルビシン毒性に関連す
る信号強度はＬＶの全体にわたって散乱された。ドキソルビシン投与に続発する心筋症を
もつ患者のＬＶ内の造影剤摂取パターンは、ランダムであり、心筋梗塞に続発する心筋壊
死に関連する高信号強度ボクセルのパターンとは著しく異なっていた（ｐ＜０．００１）
。

コントラストエンハンスメントが化学療法を受ける個人のＬＶＥＦの減少に関連付けら
れるかどうかを決定するため、化学療法開始前に患者に対してベースラインＭＲＩ試験が
行なわれ、その後、リサーチ調査プロトコルにしたがって更なるＭＲＩ試験が行なわれた
。ＭＲＩ検査間で患者の左心室機能を監視するために心エコー検査も行なわれた。一人の
被検者は、呼吸困難に陥ってしまい、ＬＶＥＦを決定するために心エコー図を受けた。こ
の被検者は、ＬＶＥＦが５５％から４８％へと減少した。この個人は、ＭＲＩ検査および
画像解析を受けた。この被検者の画像解析は、化学療法の過程中にＬＶＥＦの降下に陥ら
なかった一人の他の被検者と比較された。患者からの中央短軸ビューにおけるボクセル強
度および画像が図１０に示されている。

図１０は、化学療法を受けている間の２人の別個の患者における２つの時間点での平均
ボクセル強度および画像を示しており、一方の患者が化学療法の過程中に呼吸困難に陥っ
た。両方の患者における治療前の画像が左側に示されており、治療後の画像が右側に示さ
れている。画像内のＲＯＩにおける平均ボクセル強度が画像の下側に示されている。ＬＶ
ＥＦの減少を伴った患者１（上側パネル）では、乳癌治療用のアントラサイクリンを４０
０ｍｇ／ｍ²受けた後の第２の検査において、造影剤摂取および信号強度が高くなった。
第２の患者（下側パネル）では、ＬＶＥＦの減少が起こらず、摂取パターンが著しい変化
を示さなかった。図示のように、ＬＶＥＦの減少を伴う個人では、第１の検査と比べて第
２の検査において、ＬＶ内のボクセル強度が著しく増大した。これに対し、ＬＶＥＦの減
少を伴わない個人では、第２の検査において際立った変化が生じなかった。

健康状態の実質的変化が無い参加者におけるＭＲＩ遅延エンハンスメントボクセル強度
の経時的変化を決定するため、２週間にわたって４人の個人が造影剤投与後に２回調査さ
れた。参加者のうちの一人からの画像が図１１に示されており、４人の全ての個人におけ
る両方のサンプル点からのデータが表１に示されている。

図１１は、健康状態に変化が無い個人において２１日間の間隔を置いて取得された中央
左心室短軸ビューを示している。なお、ソフトウェアを使用する第２の取得時のスライス
位置のほぼ正確な複製については本明細書の他の部分で説明されている。造影剤投与後２
０分では、ＲＯＩ内の信号強度は大きく異ならず、６．１に対して５．８であった（ｐ＝
ＮＳ）。この技術を用いたＭＲＩ検査は、経時的に再現可能に行なわれてもよい。

被検者における造影剤の摂取パターンには、第１の検査と第２の検査との間で僅かな変
化があった。また、２つの時間点で測定された４人の個人に関しては、２つの測定値間の
相関関係が卓越していた（ｙ＝０．８７ｘ＋１．２、Ｒ²＝０．９６）。

前記データに基づくと、化学治療誘発性の毒性に続発する心筋症を伴う患者においては
、年齢および性別が適合する対照被検者と比べると、造影剤の遅延エンハンスメントＭＲ
Ｉ摂取パターンが高まるように見える。この造影剤摂取のパターンは、心筋梗塞を伴う患
者において見られる筋細胞損傷とは明らかに異なる様式で左心室の全体にわたって散らば
って無作為に分布されている。化学療法を受ける２人の患者に関するプロジェクトでは、
一方の患者において造影剤摂取がＬＶＥＦの減少と共に高くなったが、他方の患者におい
てＬＶＥＦの減少が生じなかった。そのような方法論および解析方法は、再現性が高く、
小さい観測者内変動を示す。

以上は、本発明の一例であり、本発明を限定するものと解釈すべきではない。本発明の
幾つかの典型的な実施形態を説明してきたが、当業者であれば容易に分かるように、本発
明の新規な技術および利点から大きく逸脱することなく、典型的な実施形態においては多
くの変形が可能である。したがって、そのような全ての変形は、請求項に規定されるよう
に本発明の範囲内に含まれるものである。

Claims (12)

1. 患者の組織の損傷又は異常を、非侵襲的に評価するシステムであって、
   患者における関心領域のＭＲＩ画像スライスのピクセル及び／又はボクセルに基づく特性が、無作為であり、グローバルな損傷、グローバルな異常組織、又は自然組織内において正常な比率で見つけられない物質のグローバルな異常な蓄積を検出するための、患者における三次元の関心領域のＭＲＩ画像のピクセル及び／又はボクセルを解析する回路であって、（ｉ）自動相関指標（Ｉ）を適用することによって、前記三次元の関心領域のピクセル及び／又はボクセルに基づく前記特性の全て又は実質的に全てのパターン間の関係を決定し、該パターンがクラスターしているか、分布しているかを評価し、（ｉｉ）前記自動相関指標（Ｉ）を用いて前記関心領域のピクセル及び／又はボクセルの特性が、分布パターン、又はクラスターパターンであるかを決めるように構成されており、前記関心領域が分布パターン、及び／又はクラスターパターンであるかが、前記グローバルな損傷、前記グローバルな異常組織、又は前記グローバルな異常な蓄積の一以上と関連している回路と、
   解析結果の出力を表示するディスプレイと、
   を備える患者の組織の損傷又は異常を、非侵襲的に評価するシステム。
2. 前記関心領域が心臓であり、前記回路が、グローバルな心損傷又は疾患を特定するために、ヒストグラムを解析する請求項１のシステム。
3. 前記回路が、前記自動相関指標（Ｉ）のために前記ＭＲＩ画像のスライスにおける各々のボクセルの信号強度及び位置座標を特定し、前記パターンが、前記決定のために用いられた前記ＭＲＩ画像の解像度では判別できず、前記回路が、異なった時間で得られた患者のＭＲＩ画像スライスの変化を比較できるように構成され、前記グローバルな損傷、前記グローバルな異常組織、又は前記グローバルな異常な蓄積を検出できるようにした請求項１のシステム。
4. 前記関心領域が心臓であり、前記ＭＲＩ画像のスライスが潅流イメージングであって、血中酸素濃度依存（ＢＯＬＤ）心臓イメージングを使用して得られたものである請求項１のシステム。
5. 患者の組織のグローバルな心臓の損傷を、非侵襲的に判別するワークステーションであって、
   患者におけるＭＲＩ心臓画像のスライスを解析する回路であって、自動相関指標（Ｉ）を用いて、関心領域の三次元の細胞空間内で複数のＭＲＩ画像を通して全ての又は実質的に全てのピクセル及び／又はボクセルの特性のパターン間の関係を決定し、該パターンがクラスターしているか、無作為に分布しているかを評価し、無作為に分布しているパターンがグローバルな心臓の損傷と関連している、グローバルな心臓の損傷を判別できるように構成された回路を備えた患者の組織の損傷を、非侵襲的に判別するワークステーション。
6. 前記回路が、前記ＭＲＩ心臓画像スライスのピクセル及び／又はピクセルの特性のヒストグラムの形状を解析することができるように構成されている請求項５のワークステーション。
7. 前記特性が、強度、色、飽和状態及び／又は複数のピクセル及び／若しくはボクセルのコントラスト比を含む相対的な特性であり、前記パターンが、前記判別のために用いられた前記ＭＲＩ画像スライスの解像度では判別できない、請求項５のワークステーション。
8. 前記回路が、前記ヒストグラムを、特定の傷害、疾病及び／又は健康状態の特性であるヒストグラムプロファイルのライブラリに対してパターンマッチングするように構成されている請求項６のワークステーション。
9. 前記パターンが、心筋症、水腫、若しくは線維症、及び／又は異なった時間に得られたＭＲＩ画像により前記関心領域のピクセル及び／又はボクセルの特性から判別された組織特性の変化と関連している請求項５のワークステーション。
10. 前記関心領域（ＲＯＩ）が患者の左心室であり、前記ピクセル及び／又はボクセルの特性として強度を評価し、第1の画像の心臓画像スライスの前記ＲＯＩ及び前記第1の画像の後に得られた第２の画像の対応するＲＯＩにおいて、高強度のピクセル及び／又はボクセルの関連するｘ、ｙ、及びｚ座標を決定するように前記回路が構成され、さらに左心室心筋における高強度のボクセル及び／又はピクセルのパターンがクラスターというよりも分布しているということを決定することが可能であり、これによって、所定の分布パターンが細胞毒化学療法から続発するＬＶＥＦの降下と関連すると見られる心筋損傷の可能性と結び付けられているとするように、前記回路が構成されている請求項５のワークステーション。
11. 前記パターンが、パターンクラスタリングであるか、無作為な分布であるかを評価するために、自動相関指標（Ｉ）が大きい場合にパターンクラスタリングを示し、（Ｉ）が小さい場合、より無作為に分布するパターンを示すようにしてなる請求項１〜４のいずれかのシステム。
12. 前記パターンが、パターンクラスタリングであるか、無作為な分布であるかを評価するために、自動相関指標（Ｉ）が大きい場合にパターンクラスタリングを示し、（Ｉ）が小さい場合、より無作為に分布するパターンを示すようにしてなる請求項５〜１０のいずれかのワークステーション。

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