JP5667066B2 - Mrスキャンの自動シーケンシャルプランニング - Google Patents
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Description
本発明の実施形態がどのように連続移動床撮像(COntinuous Moving Bed Imaging;COMBI)と統合され得るか、又はマルチステーション撮像がどのようにシーケンシャルスキャンプランニングを可能にするかの一例と詳述する。実施形態は、臨床MRI検査のための患者の位置決めについての基本的な前提を自動的且つ一貫して満足することができる。自動スキャンプランニングへの逐次的なアプローチは、作業フロー、並びに臨床画像の収集に関する信頼性、一貫性及び品質における改善を可能にする。
作業フロー:患者の準備が短縮され、患者の位置決めにおける誤差、又はオペレータによるライトバイザーの正しくない使用が回避される;
一貫性/信頼性:FOVについての基本的な前提が自動的に満たされ、第2のサーベイの位置的な一貫性が単一の手動サーベイと比較して向上され、ひいては、このサーベイでの自動スキャンプランニング技術の信頼性も向上される;
品質:上述の利点に加えて、シーケンシャルアプローチは、例えば収集されるべきその後のシーケンスに対して予期される組織応答を指し示すインジケーションなど、患者の特性についての更なる情報を生み出すことができる。これは、許容可能なコントラストを得ることに関して後続のシーケンスを調整する手段となり、故に、許容できないコントラスト又は誤った位置決めに起因してシーケンスを繰り返すことが必要になる可能性が低減される。
この例は、自動化されたサーベイが実行された後に2つの臨床MRI画像の逐次的な自動収集が行われる、本発明の一実施形態を例証するものである。第1の臨床MRI画像は、第2の臨床MRI画像を計画するために使用される。この応用により、完全に自動化された椎間板変性症の収集を詳述する。例えば、椎間板は下部脊椎にあるものとし得る。この異常状態は腰背部の痛みなどヘルニアに至る数多くの問題を生じさせ得るため、これは臨床的に意義のあるものである。高齢者及び肥満者の増加により、この種の検査はますます重要になりつつある。1つ以上の椎間板が病理変化を有することがあり、これらは脊柱内の何れかに位置し得る。
この例は、2つの逐次的な自動サーベイスキャンが実行されて、臨床MRI画像の収集を自動的に計画するために使用される本発明の一実施形態を例証するものである。この例により、完全に自動化された、手関節の臨床MRI画像の収集を詳述する。ライトバイザーを用いた手関節の位置決めは時間を消費し且つ間違いを起こしやすいので、これは臨床的に意義のあるものである。これらの難しさのため、第1のサーベイはしばしば手関節の位置を特定するためにのみ収集される。そして、臨床画像の実際のプランニングに使用される手関節領域を拡大撮像する第2のサーベイが収集される。
手関節領域の第1のサーベイスキャンを収集する。これは大きい視野のサーベイスキャンである;
第1のサーベイスキャンを処理して、手関節の位置を特定する。これは、生体構造の位置を特定するためのマスキング処理を用いて、あるいは生体構造内の細部を前々から明らかにする更に特殊化された処理を用いて実行され得る;
手関節の第2の局所化されたサーベイを収集する;
第2のサーベイを処理して、臨床MRI画像を計画するためのプランニングデータを取得する;
臨床MRI画像を収集する。
102 傾斜磁場コイル制御ユニット
104 傾斜磁場コイル
106 磁石制御ユニット
108 磁石
110 患者支持台
112 患者
114 RF送受信器コイル制御ユニット
116 フェイズドアレイ送受信器コイル
120 制御システム
122 ハードウェアインタフェース
124 マイクロプロセッサ又はコンピュータ
126 ユーザインタフェース
128 コンピュータプログラム製品
130 3Dボリュームモジュール
132 エッジ検出モジュール
134 解剖学的ランドマークモジュール
136 第1のセグメント化モジュール
138 第2のセグメント化モジュール
140 第1のパターン認識モジュール
142 第2のパターン認識モジュール
170 ダイアログボックス
172 選択行為用の領域
174 提案されたスキャンパラメータを承認するためのボタン
176 提案されたスキャンパラメータをやり直すためのボタン
178 オペレータがスキャンパラメータを調整することを可能にするためのボタン
180 提案されたスキャンパラメータを表示する領域
182 MRI画像
184 プランニングデータの図形表示
200 マルチ2D画像を収集
202 3Dボリュームを構築
204 エッジ検出
206 解剖学的ランドマークを特定
208 3Dボリュームをセグメント化
210 関心ボリュームを決定
212 準備MRI画像を収集
214 準備MRI画像をセグメント化
216 臨床MRI画像を計画
218 臨床MRI画像を収集
302 心臓を通る冠状MRI画像
304 横隔膜を示す矢状MRI画像
306 ソーベルオペレータで処理された画像302
308 ソーベルオペレータで処理された画像304
310 横隔膜上のメッシュの最終配置を示す画像306
312 横隔膜上のメッシュの最終配置を示す画像308
314 画像304、308及び312に示された矢状面の位置
316 画像302、306及び310に示された冠状面の位置
318 明るい画素
320 メッシュ
400 MRI画像
402 シムボリューム
404 サーベイスタック
406 ナビゲータボリューム
Claims (15)
- 装置によって、被検体の少なくとも1つの臨床MRI画像を収集する方法であって:
− 前記装置によって第1の視野を有する第1のサーベイ画像を収集するステップであり、該第1のサーベイ画像は第1の空間解像度を有する、ステップと、
− 前記装置によって前記第1のサーベイ画像内で第1の関心領域及び解剖学的なランドマークの組の位置を特定するステップと、
− 前記装置によって前記解剖学的なランドマークの組を用いて前記第1の関心領域の位置及び向きを決定するステップであり、前記第1の関心領域の該位置及び該向きは、第2のサーベイ画像を計画するために使用される、ステップと、
− 前記装置によって第2の視野を有する前記第2のサーベイ画像を収集するステップであり、前記第2のサーベイ画像は第2の空間解像度を有し、該第2の空間解像度は前記第1の空間解像度より高い、ステップと、
− 前記装置によって前記第2のサーベイ画像を用いて解剖学的な関心領域についての配置計画を生成するステップと、
− 前記装置によって前記配置計画を用いて前記解剖学的な関心領域の診断画像を収集するステップと、
を有する方法。 - 前記装置によって第1の視野を有する第1のサーベイ画像を収集する前記ステップは:
− 予め選択されたパラメータセットを用いて前記被検体のマルチ2D MRI画像を収集することを有し、該マルチ2D MRI画像は前記被検体の生体構造の概観を与えるスライス群の集合を有し、
前記装置によって前記第1のサーベイ画像内で第1の関心領域及び解剖学的なランドマークの組の位置を特定する前記ステップは:
− 3Dボリュームモジュールを用いて、前記マルチ2D MRI画像から3Dボリュームを構築することと、
− エッジ検出モジュールを用いて、前記3Dボリューム内でエッジの組を検出することと、
− 前記エッジの組を用い、解剖学的ランドマークモジュールを用いて、前記3Dボリューム内で前記解剖学的なランドマークの組を特定することと、
− 第1のセグメント化モジュールを用い、前記解剖学的なランドマークの組を用いて第1の形状制約変形可能モデルをフィッティングすることによって、前記3Dボリュームを自動的にセグメント化することと、を有し、
前記装置によって前記解剖学的なランドマークの組を用いて前記第1の関心領域の位置及び向きを決定する前記ステップは:
− 第1のパターン認識モジュールを用いて、後のMRIデータの収集に必要な、前記セグメント化された3Dボリューム内の関心ボリュームを決定することを有し、
前記装置によって第2の視野を有する前記第2のサーベイ画像を収集する前記ステップは:
− 前記関心ボリュームの1つ以上の準備MRI画像を収集することを有し、
前記装置によって前記第2のサーベイ画像を用いて解剖学的な関心領域についての配置計画を生成する前記ステップは:
− 第2のセグメント化モジュールを用い、第2の形状制約変形可能モデルを用いて前記1つ以上の準備MRI画像をセグメント化することと、
− 前記セグメント化された1つ以上の準備MRI画像を用い、第2のパターン認識モジュールを用いて、臨床MRI画像を計画するためのプランニングデータの組を生成することと、を有し、且つ
前記装置によって前記配置計画を用いて前記解剖学的な関心領域の診断画像を収集する前記ステップは:
− 前記プランニングデータの組を用いて1つ以上の臨床MRI画像を収集することを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記マルチ2D MRI画像、前記3Dボリューム、前記エッジの組、前記解剖学的なランドマークの組、前記セグメント化された3Dボリューム、前記関心ボリューム、前記1つ以上の準備MRI画像、及び前記セグメント化された1つ以上の準備MRI画像、のうちの少なくとも1つが、臨床MRI画像を計画するための第2のプランニングデータの組を生成するための再利用のために、コンピュータデータ記憶装置に格納される、請求項2に記載の方法。
- 前記第1のパターン認識モジュールは複数の関心領域を決定し、前記第1のパターン認識モジュールは各関心ボリュームを第1の部分集合、第2の部分集合又は第3の部分集合の何れか内にあるように選択し、前記第1の部分集合の各要素及び前記第3の部分集合の各要素の1つ以上のMRI画像が収集され、前記第2の部分集合の各要素及び前記第3の部分集合の各要素は、磁化プリパレーションパルス、脂肪抑制パルス、血液スピンラベリング(ASL)、リージョナル・サチュレーション・テクニック(REST)、スペクトラル・プレサチュレーション・インバージョン・リカバリー(SPIR)、インバージョン、ナビゲータビーム、B1シミング、及びB0シミングからなる群から選択されたMRI技術を適用され、全ての前記関心ボリュームから収集されたMRIデータが、前記プランニングデータを生成するために前記第2のパターン認識モジュールによって使用される、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記第1のパターン認識モジュール及び/又は前記第2のパターン認識モジュールは、訓練型のパターン認識モジュールである、請求項2乃至4の何れか一項に記載の方法。
- 前記解剖学的ランドマークモジュールは、特徴識別アルゴリズムを実装したものである、請求項2乃至5の何れか一項に記載の方法。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令セットを有するコンピュータプログラム。
- 被検体の臨床MRI画像を収集する装置であって:
− 第1の視野を有する第1のサーベイ画像を収集する手段であり、該第1のサーベイ画像は第1の空間解像度を有する、手段と、
− 前記第1のサーベイ画像内で第1の関心領域及び解剖学的なランドマークの組の位置を特定する手段と、
− 前記解剖学的なランドマークの組を用いて前記第1の関心領域の位置及び向きを決定する手段であり、前記第1の関心領域の該位置及び該向きは、第2のサーベイ画像を計画するために使用される、手段と、
− 第2の視野を有する前記第2のサーベイ画像を収集する手段であり、前記第2のサーベイ画像は第2の空間解像度を有し、該第2の空間解像度は前記第1の空間解像度より高い、手段と、
− 前記第2のサーベイ画像を用いて解剖学的な関心領域についての配置計画を生成する手段と、
− 前記配置計画を用いて前記解剖学的な関心領域の診断画像を収集する手段と、
を有する装置。 - 第1の視野を有する第1のサーベイ画像を収集する前記手段は:
− 予め選択されたパラメータセットを用いて前記被検体のマルチ2D MRI画像を収集する手段を有し、該マルチ2D MRI画像は前記被検体の生体構造の概観を与えるスライス群の集合を有し、
前記第1のサーベイ画像内で第1の関心領域及び解剖学的なランドマークの組の位置を特定する前記手段は:
− 3Dボリュームモジュールを用いて、前記マルチ2D MRI画像から3Dボリュームを構築する手段と、
− エッジ検出モジュールを用いて、前記3Dボリューム内でエッジの組を検出する手段と、
− 解剖学的ランドマークモジュールを用いて、前記3Dボリューム内で前記解剖学的なランドマークの組を特定する手段と、
− 第1のセグメント化モジュールを用い、前記解剖学的なランドマークの組を用いて形状制約変形可能モデルをフィッティングすることによって、前記3Dボリュームを自動的にセグメント化する手段と、を有し、
前記解剖学的なランドマークの組を用いて前記第1の関心領域の位置及び向きを決定する前記手段は:
− 解剖学的ランドマークモジュールを用いて、前記3Dボリューム内で前記解剖学的なランドマークの組を特定する手段と、
− 第1のセグメント化モジュールを用い、前記解剖学的なランドマークの組を用いて形状制約変形可能モデルをフィッティングすることによって、前記3Dボリュームを自動的にセグメント化する手段と、
− 第1のパターン認識モジュールを用いて、後のMRIデータの収集に必要な、前記セグメント化された3Dボリューム内の関心ボリュームを決定する手段と、を有し、
第2の視野を有する前記第2のサーベイ画像を収集する前記手段は:
− 前記関心ボリュームの1つ以上の準備MRI画像を収集する手段を有し、
前記第2のサーベイ画像を用いて解剖学的な関心領域についての配置計画を生成する前記手段は:
− 第2のセグメント化モジュールを用い、形状制約変形可能モデルを用いて前記1つ以上の準備MRI画像をセグメント化する手段と、
− 前記セグメント化された1つ以上の準備MRI画像を用い、第2のパターン認識モジュールを用いて、臨床MRI画像を計画するためのプランニングデータの組を生成する手段と、を有し、且つ
前記配置計画を用いて前記解剖学的な関心領域の診断画像を収集する前記手段は:
− 前記プランニングデータの組を用いて1つ以上の臨床MRI画像を収集する手段を有する、
請求項8に記載の装置。 - 前記マルチ2D MRI画像、前記3Dボリューム、前記エッジの組、前記解剖学的なランドマークの組、前記セグメント化された3Dボリューム、前記関心ボリューム、前記1つ以上の準備MRI画像、及び前記セグメント化された1つ以上の準備MRI画像、のうちの少なくとも1つを、臨床MRI画像を計画するための第2のプランニングデータの組を生成するための再利用のために、コンピュータデータ記憶装置に格納する、ように更に動作する請求項9に記載の装置。
- 前記第1のパターン認識モジュール及び/又は前記第2のパターン認識モジュールは、訓練型のパターン認識モジュールである、請求項9又は10に記載の装置。
- 前記解剖学的ランドマークモジュールは、特徴識別アルゴリズムを実装したものである、請求項9乃至11の何れか一項に記載の装置。
- 前記第1のパターン認識モジュールは複数の関心領域を決定するよう動作し、前記第1のパターン認識モジュールは各関心ボリュームを第1の部分集合、第2の部分集合又は第3の部分集合の何れか内にあるように選択するよう動作し、当該装置は前記第1の部分集合の各要素及び前記第3の部分集合の各要素の1つ以上のMRI画像を収集するよう動作し、当該装置は前記第2の部分集合の各要素及び前記第3の部分集合の各要素に、磁化プリパレーションパルス、脂肪抑制パルス、血液スピンラベリング(ASL)、リージョナル・サチュレーション・テクニック(REST)、スペクトラル・プレサチュレーション・インバージョン・リカバリー(SPIR)、インバージョン、ナビゲータビーム、B1シミング、及びB0シミングからなる群から選択されたMRI技術を適用するよう動作し、全ての前記関心ボリュームから収集されたMRIデータが、前記プランニングデータを生成するために前記第2のパターン認識モジュールによって使用される、請求項9乃至12の何れか一項に記載の装置。
- 前記臨床MRIスキャンが収集される前に前記プランニングデータの組を図形的に表示するよう動作するユーザインタフェースを更に有し、前記ユーザインタフェースは、前記プランニングデータの組を承認あるいは拒絶することを含むオペレータ選択を入力するための入力手段を有し、承認の場合には前記1つ以上の臨床MRI画像の収集が実行され、拒絶の場合には前記ユーザインタフェースは拒絶データの組を表示し、前記拒絶データは、前記マルチ2D画像、前記3Dボリューム、前記エッジ、前記解剖学的なランドマーク、前記セグメント化された3Dボリューム、前記関心ボリューム、前記1つ以上の準備MRI画像、前記セグメント化された1つ以上の準備MRI画像、及び前記プランニングデータ、のうちの少なくとも1つを有する、請求項9乃至13の何れか一項に記載の装置。
- 前記ユーザインタフェースは、前記拒絶データの組の手動変更を受信するよう動作し、変更された拒絶データは、変更されたプランニングデータの組を生成するために使用され、該変更されたプランニングデータの組を用いて1つ以上の臨床MRI画像が収集される、請求項14に記載の装置。
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