JP6405054B2 - フォローアップ磁気共鳴撮像のための自動化スキャン計画 - Google Patents

フォローアップ磁気共鳴撮像のための自動化スキャン計画 Download PDF

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Description

本発明は磁気共鳴撮像に、より詳細には自動的なスキャン計画に関する。
多くの臨床状況において、長い時間期間にわたって被験体の複数の医療画像を作成することが有用である。たとえば、定期的に癌性腫瘍を撮像してそのサイズまたは体積を測定することは、特定の療法の有効性を評価する施策となりうる。難点は、どこで医療画像が作成されるかの小さな変動が、結果として得られる医療画像において腫瘍がどのように見えるかの大きさ違いになることがあるということである。そのような医療画像のシーケンスでは、一連の画像のスキャン幾何ができるだけオリジナルに近いことがきわめて重要である。
特許文献１は、一連の画像のための自動的なスキャン計画の方法を開示している。この出願の方法は、撮像される解剖学的領域が剛体的構造をもつ場合に特に有用である。非特許文献１はフォローアップ検査における自動化されたスキャン計画のための剛体的な位置合わせ方法に言及している。フォローアップ・スキャンの取得幾何は、ベースライン・スキャンとフォローアップ検査のはじまりにおける3Dサーベイ・スキャンとの間の剛体的な位置合わせを適用することによって計算される。
国際公開第2014/006550号
ISMRN-2012、要約p2567
本発明は、独立請求項における磁気共鳴撮像システム、磁気共鳴データ収集方法およびコンピュータ・プログラム・プロダクトを提供する。実施形態は従属請求項において与えられる。
当業者は理解するであろうが、本発明の諸側面は装置、方法またはコンピュータ・プログラム・プロダクトとして具現されうる。よって、本発明の諸側面は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（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）または本稿でみな一般に「回路」「モジュール」または「システム」として言及されうるソフトウェアおよびハードウェア側面を組み合わせた実施形態の形を取ることができる。さらに、本願の諸側面は、コンピュータ実行可能なコードが具現されている一つまたは複数のコンピュータ可読媒体において具現されるコンピュータ・プログラム・プロダクトの形を取ることができる。
一つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体はコンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体でありうる。本稿で使われるところの「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピューティング装置のプロセッサによって実行可能な命令を記憶しうる任意の有体の記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読な非一時的な記憶媒体と称されることもある。コンピュータ可読記憶媒体は、有体なコンピュータ可読媒体と称されることもある。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピューティング装置のプロセッサによってアクセスされることができるデータを記憶できてもよい。コンピュータ可読記憶媒体の例は、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、固体ハードディスク、フラッシュメモリ、USBサムドライブ、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、光ディスク、光磁気ディスクおよびプロセッサのレジスタ・ファイルを含むがこれに限られない。光ディスクの例は、コンパクトディスク（CD）およびデジタル多用途ディスク（DVD）、たとえばCD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RWまたはDVD-Rディスクを含む。コンピュータ可読記憶媒体の用語は、ネットワークまたは通信リンクを介してコンピュータ装置によってアクセスされることのできるさまざまな型の記録媒体をも指す。たとえば、データはモデムを通じて、インターネットを通じてまたはローカル・エリア・ネットワークを通じて取得されてもよい。コンピュータ可読媒体上に具現されるコンピュータ実行可能コードは、無線、有線、光ファイバーケーブル、RFなどを含むがそれに限られない任意の適切な媒体または上記の任意の好適な組み合わせを使って伝送されうる。
コンピュータ可読信号媒体は、たとえばベースバンドにおいてまたは搬送波の一部としてコンピュータ実行可能コードが具現されている伝搬されるデータ信号を含みうる。そのような伝搬される信号は、電磁、光またはその任意の好適な組み合わせを含むがそれに限られない多様な形の任意のものを取りうる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置またはデバイスによってまたは命令実行システム、装置またはデバイスとの関連で使用されるためのプログラムを通信する、伝搬させるまたは転送することができる任意のコンピュータ可読媒体でありうる。
「コンピュータ・メモリ」または「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の例である。コンピュータ・メモリは、プロセッサにとって直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータ記憶」または「記憶」はコンピュータ可読記憶媒体のさらなる例である。コンピュータ記憶は、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。いくつかの実施形態では、コンピュータ記憶はコンピュータ・メモリであってもよいし、逆にコンピュータ・メモリがコンピュータ記憶であってもよい。
本稿で用いるところの「プロセッサ」は、プログラムまたは機械実行可能な命令またはコンピュータ実行可能コードを実行できる電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を有するコンピューティング装置への言及は、二つ以上のプロセッサまたは処理コアを含む可能性があると解釈されるべきである。プロセッサはたとえば、マルチコア・プロセッサであってもよい。プロセッサはまた、単一コンピュータ・システム内のまたは複数のコンピュータ・システムの間に分散されたプロセッサの集まりを指すこともある。コンピューティング装置という用語は、それぞれが単数または複数のプロセッサを有するコンピューティング装置の集合またはネットワークを指す可能性もあると解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同じコンピューティング装置内にあってもよく、または複数のコンピューティング装置の間に分散されていてもよい複数のプロセッサによって実行されてもよい。
コンピュータ実行可能コードは、プロセッサに本発明のある側面を実行させる機械実行可能な命令またはプログラムを含んでいてもよい。本発明の側面のための動作を実行するためのコンピュータ実行可能コードは、ジャバ、スモールトーク、C++などといったオブジェクト指向プログラミング言語および「C」プログラミング言語といった従来型の手続き型プログラミング言語または同様のプログラミング言語を含む、一つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよく、機械実行可能な命令にコンパイルされてもよい。いくつかの事例では、コンピュータ実行可能コードは高水準言語の形であっても、あるいは事前コンパイルされた形であってもよく、オンザフライで機械実行可能な命令を生成するインタープリターとの関連で使われてもよい。
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザーのコンピュータ上で、部分的にユーザーのコンピュータ上で、スタンドアローンのソフトウェア・パッケージとして、部分的にはユーザーのコンピュータ上で部分的にはリモート・コンピュータ上で、あるいは完全にリモート・コンピュータまたはサーバー上で実行されうる。この最後のシナリオでは、リモート・コンピュータはユーザーのコンピュータに、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN）または広域ネットワーク（WAN）を含む任意の型のネットワークを通じて接続されてもよく、あるいは（たとえばインターネット・サービス・プロバイダーを使ってインターネットを通じて）外部コンピュータに接続がされてもよい。
本発明の諸側面は、本発明の実施形態に基づく方法、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および／またはブロック図を参照して記述される。フローチャート、図および／またはブロック図の各ブロックまたはブロックの一部は、適用可能な場合にはコンピュータ実行可能コードの形のコンピュータ・プログラム命令によって実装されることができることは理解される。さらに、背反でない場合には、異なるフローチャート、図および／またはブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わされてもよいことが理解される。これらのコンピュータ・プログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに与えられて、該コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサによって実行される該命令が前記フローチャートおよび／またはブロック図の単数または複数のブロックにおいて特定されている機能／工程を実装する手段を作り出すよう、機械を生成してもよい。
これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置または他のデバイスが特定の仕方で機能するよう指令することができるコンピュータ可読媒体に記憶され、それにより、該コンピュータ可読媒体に記憶される命令は、前記フローチャートおよび／またはブロック図の単数または複数のブロックにおいて特定されている機能／工程を実装する命令を含む製造物を作り出してもよい。
コンピュータ・プログラム命令はコンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置または他のデバイスにロードされて、該コンピュータ、他のプログラム可能な装置または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させて、前記コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行される前記命令が前記フローチャートおよび／またはブロック図の単数または複数のブロックにおいて特定されている機能／工程を実装するためのプロセスを提供するようなコンピュータ実装されたプロセスを作り出してもよい。
本稿で用いるところの「ユーザー・インターフェース」は、ユーザーまたは操作者がコンピュータまたはコンピュータ・システムと対話することを許容するインターフェースである。「ユーザー・インターフェース」はまた、「ヒューマン・インターフェース装置」と称されてもよい。ユーザー・インターフェースは情報またはデータを操作者に提供し、および／または情報またはデータを操作者から受け取ってもよい。ユーザー・インターフェースは操作者からの入力がコンピュータによって受け取れるようにしてもよく、コンピュータからユーザーに出力を提供してもよい。換言すれば、ユーザー・インターフェースは操作者がコンピュータを制御もしくは操作することを許容してもよく、該インターフェースはコンピュータが操作者の制御または操作の効果を示すことを許容してもよい。データまたは情報のディスプレイまたはグラフィカル・ユーザー・インターフェース上への表示は、情報を操作者に提供することの例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティング・スティック、グラフィック・タブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ペダル、ワイヤードグローブ、リモコンおよび加速度計を通じたデータの受領はみな、操作者からの情報またはデータの受領を可能にするユーザー・インターフェース・コンポーネントの例である。
本稿で用いるところの「ハードウェア・インターフェース」は、コンピュータ・システムのプロセッサが外部のコンピューティング装置および／または装置と対話するおよび／またはこれを制御することを可能にするインターフェースを包含する。ハードウェア・インターフェースは、プロセッサが、制御信号または命令を外部のコンピューティング装置および／または装置に送ることを許容してもよい。ハードウェア・インターフェースは、プロセッサが、外部のコンピューティング装置および／または装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェア・インターフェースの例は、これに限られないが、ユニバーサル・シリアル・バス、IEEE1394ポート、パラレル・ポート、IEEE1284ポート、シリアル・ポート、RS-232ポート、IEEE-488ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ローカル・エリア・ネットワーク接続、TCP/IP接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェース、MIDIインターフェース、アナログ入力インターフェースおよびデジタル入力インターフェースを含む。
本稿で用いるところの「ディスプレイ」または「表示装置」は、画像またはデータを表示するよう適応された出力装置またはユーザー・インターフェースを包含する。ディスプレイは視覚的、聴覚的または触覚的データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータ・モニタ、テレビジョン画面、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字画面、陰極線管（CRT）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクター・ディスプレイ、フラットパネル・ディスプレイ、真空蛍光（vacuum fluorescent）ディスプレイ（VF）、発光ダイオード（LED）ディスプレイ、エネクトロルミネッセント・ディスプレイ（ELD: Electroluminescent display）、プラズマ・ディスプレイ・パネル（PDP）、液晶ディスプレイ（LCD）、有機発光ダイオード・ディスプレイ（OLED）、プロジェクターおよびヘッドマウント・ディスプレイを含むがこれに限られない。
医療画像データは本稿では、医療撮像スキャナを使って取得された二次元または三次元データとして定義される。医療撮像スキャナまたはシステムは本稿では、患者の物理的な構造についての情報を取得し、二次元または三次元医療画像データのセットを構築するよう適応された装置として定義される。医療画像データは、医師による診断のために有用な視覚化または医療画像を構築するために使用されることができる。この視覚化はコンピュータを使って実行されることができる。
磁気共鳴（MR）データは本稿では、磁気共鳴撮像スキャンの間に、原子スピンによって放出された電波周波数信号を磁気共鳴装置のアンテナによって記録した測定として定義される。磁気共鳴データは医療画像データの例である。磁気共鳴撮像（MRI）画像は本稿では、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの再構成された二次元または三次元の視覚化として定義される。この視覚化はコンピュータを使って実行されることができる。
ある側面では、本発明は、撮像ゾーン内の被験体から磁気共鳴データを収集するための磁気共鳴撮像システムを提供する。磁気共鳴撮像システムは、機械実行可能命令を含んでいるメモリを有する。磁気共鳴撮像システムはさらに、磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサを有する。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、被験体のベースライン医療画像を受領させる。ベースライン医療画像は、被験体の内部構造を記述する画像データを含む。「内部構造」への言及が、二つ以上の内部構造を指してもよいことは理解される。ベースライン医療画像はたとえば、被験体の二次元スライス様画像を取得するいかなる撮像モダリティからであることもできる。たとえば、ベースライン医療画像は、磁気共鳴撮像システム、CTシステムまたは他の同様のシステムからであることができる。
機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン・スキャン幾何を受領させる。ベースライン・スキャン幾何は、前記内部構造に関するベースライン・スキャン幾何を記述するデータを含んでいてもよい。ベースライン・スキャン幾何は、ベースライン検査の間のスキャナにおける患者位置（たとえば、頭が先か足が先か、うつ伏せか仰向けか、など）についての情報をも含んでいてもよい。通常、この情報は、磁気共鳴撮像システムの医用デジタル撮像・通信（DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine）ファイルに含まれる。
いくつかの例では、ベースライン・スキャン幾何は、ベースライン医療画像を生成するために使われるスライスおよび視野の位置である。
機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集させる。サーベイ・パルス・シーケンス・データは、被験体の三次元体積を記述する第一の磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。本稿で用いるところのサーベイ・パルス・シーケンス・データは、被験体の一部にわたってサーベイ・スキャンを実行するために使われるパルス・シーケンス・データを包含する。
本稿で使われるところのパルス・シーケンス・データは、磁気共鳴撮像プロトコルに従って磁気共鳴撮像システムに磁気共鳴データを収集させるコマンドまたはコマンドに翻訳されることのできるデータを包含する。この場合、サーベイ・パルス・シーケンス・データは磁気共鳴撮像システムに、三次元画像または三次元画像と等価な一組の二次元スライスのいずれかを収集させる。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成させる。
機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、器官検出アルゴリズムを用いて三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算させる。本稿で用いるところの器官検出アルゴリズムは、被験体内の内部構造の位置または近似位置を検出するために使われるアルゴリズムである。たとえば、一例における器官検出アルゴリズムは、画像セグメンテーション・アルゴリズムであることができる。もう一つの例では、器官検出アルゴリズムは、アトラス・ベースのモデルまたは変形可能モデルを使って器官位置を検出するアルゴリズムであってもよい。より単純な例では、器官検出アルゴリズムは、容易に識別される特定の解剖学的目印を識別することができる。被験体の前記内部構造の位置に対する前記解剖学的目印の相対位置は、おおまかに定義されることができる。位置データは、三次元サーベイ内での前記内部構造の少なくとも一部分を含む目標領域を記述する。
器官検出アルゴリズムに依存して、位置データおよび目標領域は異なっていてもよい。たとえば、器官検出アルゴリズムが一つまたはいくつかの解剖学的目印を検出する場合、目標領域はある位置であってもよい。たとえば、目標領域は、位置特定された器官または解部構造の中心点または他の特定の位置であってもよい。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、前記位置データを使って三次元サーベイ画像に対して、あらかじめ定義された関心領域を割り当てさせる。たとえば、前記あらかじめ定義された関心領域は目標領域の座標に関して定義されてもよい。特に、前記目標領域は、サーベイ画像内でその周囲の構造に関して動くことのできる、サーベイ画像内の部分領域に対応する。特に、位置合わせ〔レジストレーション〕プロセスが、該部分領域の非剛体的変形および移動を考慮に入れる。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン医療画像を三次元サーベイ画像に位置合わせすることによって位置合わせデータを計算させる。三次元サーベイ画像は、前記あらかじめ定義された関心領域内の第一の群のボクセルと、前記あらかじめ定義された関心領域の外部の第二の群のボクセルとを含む。
画像位置合わせアルゴリズムは、第一の群のボクセルに、第二の群のボクセルよりも高い重み付けを割り当てる。位置合わせデータは、ベースライン医療画像における前記内部構造の、前記三次元サーベイ画像への幾何学的変換を記述する。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、前記幾何学的変換を用いて前記サーベイ・スキャン幾何を変換することによって更新されたスキャン幾何を計算させる。前記幾何学的変換は、前記スキャン幾何を前記サーベイ・スキャン幾何のそれに一致するような仕方でいかにして変更または変換するかについて、使用されることのできる情報を提供してもよい。
機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、フォローアップ・パルス・シーケンス・データを用いて磁気共鳴撮像システムを制御することによって、被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集させる。フォローアップ・パルス・シーケンス・データは、更新されたスキャン幾何を使ってフォローアップ磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。この実施形態は、ベースライン医療画像と同じ幾何を用いてフォローアップ磁気共鳴データがより正確に収集されるという恩恵をもちうる。フォローアップ磁気共鳴データが画像に再構成されるとき、これは、ベースライン医療画像と結果として得られる磁気共鳴画像とのより正確な比較を許容しうる。
もう一つの実施形態では、画像位置合わせアルゴリズムは前記位置データを使って初期化される。これは、画像位置合わせアルゴリズムがより高速に機能すること、および／またはベースライン医療画像と三次元サーベイ画像との間の位置合わせの位置をより正確に見出すことができるようにしうる。
もう一つの実施形態では、画像位置合わせアルゴリズムは、第一の群のボクセルを第二の群のボクセルよりも高い重み付けに割り当てることを、第二の群のボクセルをマスク・アウトすることによって行なう。この実施形態では、第二の群のボクセルはベースライン医療画像の三次元サーベイ画像への位置合わせの間、無視される。
もう一つの実施形態では、画像位置合わせアルゴリズムは、第一の群内のボクセルに第一の重み付け値を割り当てる。画像位置合わせアルゴリズムは第二の群内のボクセルに第二の重み付け値を割り当てる。第一の重み付け値は第二の重み付け値より高い。
もう一つの実施形態では、第一の重み付け値は目標領域からの距離の関数として減少する。たとえば、目標領域が既知の解剖学的目印であれば、これはベースライン医療画像の、三次元サーベイ画像への非常に正確な位置合わせを可能にしうる。
いくつかの例では、重み付け値は目標領域までの距離から比例してもよい。
他の例では、第二の群のボクセルの重み付けは、目標領域から第二の群の具体的な諸ボクセルへの距離にも依存してもよい。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、トレーニングされた分類器に基づく検出アルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、テンプレート・マッチング・アルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、アトラス・ベースの位置合わせアルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、変形可能モデル・セグメンテーション・アルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、パラメトリック変形可能モデル・セグメンテーション・アルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、幾何学的変形可能モデル・セグメンテーション・アルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、器官検出アルゴリズムは、アトラス・ベースのセグメンテーション検出アルゴリズムである。
もう一つの実施形態では、画像位置合わせアルゴリズムは、剛体的な位置合わせを使うアルゴリズムである。剛体的な位置合わせは幾何計画または前記更新されたスキャン幾何を直接提供しうるので、これは有用でありうる。たとえば、剛体的な位置合わせは、中心外れの位置および角（angulation）を提供してもよく、これらがMRIデータのスライスがどこから収集されるべきかのために使われることができる。
他の例では、位置合わせアルゴリズムは非剛体的な位置合わせについてである。
もう一つの実施形態では、機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン・スキャン幾何を使ってベースライン医療画像データを収集するよう医療撮像システムを制御することによってベースライン医療画像を取得させる。
もう一つの実施形態では、機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン医療画像データからベースライン医療画像を再構成させる。医療撮像システムはたとえば、CTシステムまたは磁気共鳴撮像システムであることができる。
もう一つの実施形態では、機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン・パルス・シーケンス・データを用いて磁気共鳴撮像システムを制御することによってベースライン磁気共鳴データを収集させる。ベースライン・パルス・シーケンス・データは、ベースライン・スキャン幾何を使って磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン磁気共鳴データからベースライン磁気共鳴画像を再構成させる。
もう一つの実施形態では、ベースライン医療画像はベースライン磁気共鳴画像である。
もう一つの実施形態では、ベースライン医療画像およびベースライン・スキャン幾何はコンピュータ記憶から受領される。
もう一つの実施形態では、ベースライン医療画像およびベースライン・スキャン幾何は医療撮像システムから受領される。
もう一つの実施形態では、ベースライン医療画像および／またはベースライン・スキャン幾何はPACSあるいは画像アーカイブおよび通信システム（picture archiving and communication system）から受領される。
もう一つの実施形態では、ベースライン医療画像および／またはベースライン・スキャン幾何はネットワーク接続を介してサーバーから受領される。
もう一つの実施形態では、ベースライン医療画像は第一の解像度をもつ。三次元サーベイ画像は第二の解像度をもつ。第一の解像度は第二の解像度より高い。ベースライン医療画像は低解像度の磁気共鳴画像と考えられてもよい。
もう一つの実施形態では、機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、フォローアップ磁気共鳴データをフォローアップ磁気共鳴画像に再構成させる。
もう一つの実施形態では、機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、フォローアップ磁気共鳴画像およびベースライン医療画像をディスプレイ上に表示させる。これは、両者を隣り合わせにして表示し、またはさらには一方の画像を他方の上に重ねるまたはスーパーインポーズし、二つの画像の簡単な比較を可能にするフォーマットになるようにすることを含んでいてもよい。
もう一つの側面では、本発明は、磁気共鳴データを収集するための方法を提供する。本方法は、被験体のベースライン医療画像を受領する段階を含む。ベースライン医療画像は、被験体の内部構造を記述する画像データを含む。本方法はさらに、ベースライン・スキャン幾何を受領することを含む。ベースライン・スキャン幾何は、前記内部構造に対してベースライン・スキャン幾何を記述するデータを含む。本方法はさらに、サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって第一の磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集する段階を含む。サーベイ・パルス・シーケンス・データは、被験体の三次元体積を記述する第一の磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。本方法はさらに、サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成することを含む。
本方法はさらに、器官検出アルゴリズムを用いて三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算する段階を含む。位置データは、三次元内部構造内での前記内部構造の少なくとも一部分を含む目標領域を記述する。本方法はさらに、前記位置データを使って三次元サーベイ画像に対して、あらかじめ定義された関心領域を割り当てることを含む。本方法はさらに、画像位置合わせアルゴリズムを使ってベースライン医療画像を三次元サーベイ画像に位置合わせすることによって位置合わせデータを計算する段階を含む。
三次元サーベイ画像は、前記あらかじめ定義された関心領域内の第一の群のボクセルと、前記あらかじめ定義された関心領域の外部の第二の群のボクセルとを含む。画像位置合わせアルゴリズムは、ボクセルの第一の群のボクセルに、第二の群のボクセルよりも高い重み付けを割り当てる。位置合わせデータは、ベースライン医療画像における前記内部構造の、前記三次元サーベイ画像への幾何学的変換を記述する。本方法はさらに、前記幾何学的変換を用いて前記サーベイ・スキャン幾何を変換することによって更新されたスキャン幾何を計算する段階を含む。本方法はさらに、フォローアップ・パルス・シーケンス・データを用いて第一の磁気共鳴撮像システムを制御することによって、被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集する段階を含む。フォローアップ・パルス・シーケンス・データは、更新されたスキャン幾何を使ってフォローアップ磁気共鳴データを収集するよう第一の磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。
もう一つの実施形態では、本方法はさらに、ベースライン・パルス・シーケンス・データを用いて第二の磁気共鳴撮像システムを制御することによってベースライン磁気共鳴データを収集する段階を含む。ベースライン・パルス・シーケンス・データは、ベースライン・スキャン幾何を使ってベースライン磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。本方法はさらに、ベースライン磁気共鳴データからベースライン医療画像を再構成する段階を含む。
もう一つの実施形態では、第一の磁気共鳴撮像システムおよび第二の磁気共鳴撮像システムは同じ磁気共鳴撮像システムである。
もう一つの実施形態では、第一の磁気共鳴撮像システムおよび第二の磁気共鳴撮像システムは異なる磁気共鳴撮像システムである。
もう一つの実施形態では、本方法はさらに、ベースライン磁気共鳴撮像データとサーベイ磁気共鳴データとの間で、所定の時間期間待つことを含む。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は1分より長い。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は1時間より長い。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は1日より長い。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は1週間より長い。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は1か月より長い。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は6か月より長い。
もう一つの実施形態では、前記所定の期間は1年より長い。
もう一つの側面では、本発明は、磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を有するコンピュータ・プログラム・プロダクトを提供する。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、被験体のベースライン磁気共鳴画像を受領させる。ベースライン磁気共鳴画像は、被験体の内部構造を記述する画像データを含む。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、ベースライン・スキャン幾何を受領させる。ベースライン・スキャン幾何は、前記内部構造に対するベースライン・スキャン幾何を記述するデータを含む。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集させる。サーベイ・パルス・シーケンス・データは、被験体の三次元体積を記述する磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。
機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成させる。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、器官検出アルゴリズムを用いて三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算させる。位置データは、前記内部構造の少なくとも一部を含む目標領域を記述する。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、前記位置データを使って三次元サーベイ画像にあらかじめ定義された関心領域を割り当てさせる。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、画像位置合わせアルゴリズムを使ってベースライン磁気共鳴画像を三次元サーベイ画像に位置合わせすることによって位置合わせデータを計算させる。三次元サーベイ画像は、前記あらかじめ定義された関心領域内の第一の群のボクセルと、前記あらかじめ定義された関心領域の外部の第二の群のボクセルとを含む。
画像位置合わせアルゴリズムは、ボクセルの第一の群内のボクセルに、第二の群のボクセルよりも高い重み付けを割り当てる。位置合わせデータは、ベースライン磁気共鳴画像の前記内部構造の、前記三次元サーベイ画像への幾何学的変換を記述する。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、前記幾何学的変換を用いて前記サーベイ・スキャン幾何を変換することによって更新されたスキャン幾何を計算させる。機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサにさらに、フォローアップ・パルス・シーケンス・データを用いて磁気共鳴撮像システムを制御することによって、被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集させる。フォローアップ・パルス・シーケンス・データは、更新されたスキャン幾何を使って磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む。
本発明の上述した実施形態の一つまたは複数が、それらが互いに背反でない限り、組み合わされてもよいことは理解される。
以下では、本発明の好ましい実施形態が単に例として、付属の図面を参照して記述される。
磁気共鳴撮像システムの例を示す図である。 図１の磁気共鳴撮像システムの撮像ゾーン内のいくつかの体積の詳細な図である。 図１の磁気共鳴撮像システムを使う方法を示すフローチャートである。 図１の磁気共鳴撮像システムを動作させる方法の概略図である。
これらの図面における同様の番号の要素は等価な要素であるか、同じ機能を実行する。先に論じた要素は、機能が等価であれば後の図では必ずしも論じられない。
図１は、磁石１０４をもつ磁気共鳴撮像システム１００の例を示している。磁石１０４は超伝導の円筒型磁石であり、その中心を貫いてボア１０６がある。異なる型の磁石を使うことも可能である。たとえば、分割円筒型磁石およびいわゆる開放型磁石の両方を使うことも可能である。分割円筒型磁石は標準的な円筒型磁石と同様であるが、磁石のアイソ面（iso-plane）へのアクセスを許容するために、クライオスタットが二つのセクションに分割されている。そのような磁石はたとえば、荷電粒子ビーム療法との関連で使用されることがある。開放型磁石は一方が他方の上にある二つの磁石セクションをもち、その間の空間は被験体を受け入れるのに十分大きい。二つのセクションの配置はヘルムホルツ・コイルと同様である。開放型磁石は、被験者がそれほど閉じ込められないので人気がある。円筒型磁石のクライオスタット内部には、超伝導コイルの集合がある。円筒型磁石のボア１０６内には、磁場が磁気共鳴撮像を実行するために十分強くかつ一様である撮像ゾーン１０８がある。
磁石のボア１０６内にはまた、磁石１０４の撮像ゾーン１０８内の磁気スピンを空間エンコードするよう磁気共鳴データの取得のために使われる一組の傾斜磁場コイル〔磁場勾配コイル〕１１０もある。傾斜磁場コイルは傾斜磁場コイル電源１１２に接続されている。傾斜磁場コイル１１０は代表的であることが意図されている。典型的には、傾斜磁場コイル１１０は、三つの直交する空間方向における空間エンコードのために、三つの別個の組のコイルを含む。傾斜磁場電源は傾斜磁場コイルに電流を供給する。傾斜磁場コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ状またはパルス状にされてもよい。
撮像ゾーン１０８に隣接して、撮像ゾーン１０８内の磁気スピンの配向を操作するためおよびやはり撮像ゾーン１０８内のスピンからの電波送信を受信するための高周波コイル１１４がある。高周波アンテナは複数のコイル要素を含んでいてもよい。高周波アンテナはチャネルまたはアンテナと称されてもよい。高周波コイル１１４は高周波トランシーバー１１６に接続される。高周波コイル１１４および高周波トランシーバー１１６は、別個の送信および受信コイルならびに別個の送信機および受信機によって置き換えられてもよい。高周波コイル１１４および高周波トランシーバー１１６が代表的であることは理解される。高周波コイル１１４は専用の送信アンテナおよび専用の受信アンテナをも代表することが意図されている。同様に、トランシーバー１１６は別個の送信機および受信機を表していてもよい。高周波コイル１１４は複数の受信／送信要素を有していてもよく、高周波トランシーバー１１６は複数の受信／送信チャネルを有していてもよい。
磁石１０４のボア１０６内には、任意的なアクチュエーター１２２に取り付けられている被験体台１２０がある。アクチュエーター１２２は被験体台および被験体を、撮像ゾーン１０８を通じて動かすことができる。撮像ゾーン１０８内には三次元体積１２４が見える。三次元体積１２４は通常のサーベイ画像によって撮像される体積に対応する。被験体１１８内の内部構造１２６がある。内部構造１２６内に目標領域１２８が同定されている。これが、目標領域１２８の座標もしくは位置および／または内部構造１２６の位置に対応するあらかじめ定義された関心領域１３０を同定および配置するために使われてもよい。ブロック１３２は、その後のフォローアップ磁気共鳴画像の位置を示している。
トランシーバー１１６、傾斜磁場コイル電源１１２およびアクチュエーター１２２はみな、コンピュータ・システム１４０のハードウェア・インターフェース１４２に接続されているものとして見られる。コンピュータ・システム１４０はさらにプロセッサ１４４を有する。プロセッサ１４４はハードウェア・インターフェース１４２に接続されている。ハードウェア・インターフェース１４２はプロセッサ１４４がデータおよびコマンドを磁気共鳴撮像システム１００に送信し、受信することができるようにする。コンピュータ・システム１４０はさらに、プロセッサ１４４と通信するユーザー・インターフェース１４６、コンピュータ記憶１４８およびコンピュータ・メモリ１５０を有する。
コンピュータ記憶１３４およびコンピュータ・メモリ１３６の内容は交換可能であってもよい。いくつかの例では、コンピュータ記憶１３４の内容がコンピュータ・メモリ１３６に複製されてもよい。
コンピュータ記憶１４８はベースライン医療画像１５２を含むものとして示されている。コンピュータ記憶１４８はベースライン・スキャン幾何１５４を含むものとしても示されている。コンピュータ記憶１４８はさらに、サーベイ・パルス・シーケンス・データ１５６を含むものとして示されている。サーベイ・パルス・シーケンス・データは、コンピュータ記憶１４８にも記憶されているものとして示されているサーベイ・スキャン幾何１６５を指定する。コンピュータ記憶はさらに、サーベイ・パルス・シーケンス・データ１５６を用いて磁気共鳴撮像システム１００を制御することによって収集された三次元サーベイ画像１６０を含むものとして示されている。体積１２４は三次元サーベイ画像１６０によって撮像される体積に対応する。コンピュータ記憶１４８はさらに、目標領域１２８および／または内部記憶１２６の位置を記述する位置データ１６２を含んでいる。コンピュータ記憶１４８はさらに、ベースライン医療画像１５２を三次元サーベイ画像１６０に位置合わせすることによって得られた位置合わせデータ１６４を含むものとして示されている。
コンピュータ記憶１４８はさらに、サーベイ・スキャン幾何から、それを位置合わせデータ１６４を使って変換または修正することによって計算された更新されたスキャン幾何１６６を含むものとして示されている。位置合わせデータ１６４は、ベースライン医療画像１５２における内部構造１２６の、三次元サーベイ画像１６０へのマッピングを含む。コンピュータ記憶１４８はさらに、フォローアップ・パルス・シーケンス・データ１６８を含むものとして示されている。フォローアップ・パルス・シーケンス・データ１６８は、磁気共鳴撮像システム１００をして更新されたスキャン幾何１６６によって定義される体積を撮像させる命令を含んでいる。この場合、更新されたスキャン幾何１６６は磁気共鳴画像スライスを、１３２とラベル付けされたブロックにおいて、撮像させる。コンピュータ記憶１４８はさらに、フォローアップ・パルス・シーケンス・データ１６８から構築されたフォローアップ磁気共鳴画像１７０を含むものとして示されている。コンピュータ記憶１４８はさらに、フォローアップ磁気共鳴画像１７０およびベースライン医療画像１５２のレンダリングを含む画像レンダリング１７２を含むものとして示されている。該レンダリングはたとえば、両画像を隣り合わせに有していてもよいし、あるいはそれらを重ね合わせて、両画像の間の内部構造１２６の変化が見えるようにしてもよい。
コンピュータ・メモリ１５０は、制御モジュール１８０を含むものとして示されている。制御モジュールは、プロセッサ１４４が磁気共鳴撮像システム１００の動作および機能を制御できるようにするコンピュータ実行可能コードを含んでいる。コンピュータ・メモリ１５０はさらに、プロセッサが内部構造１２６および／または目標領域１２８を三次元サーベイ画像１６０において位置特定できるようにする器官検出アルゴリズム１８２を含むものとして示されている。器官検出アルゴリズム１８２は位置データ１６２を決定してもよい。プロセッサは、位置データ１６２を使って、前記あらかじめ定義されている関心領域１３０の位置を計算するようプログラムされる。コンピュータ・メモリ１５０はさらに、位置合わせモジュール１８４を含むものとして示されている。位置合わせモジュール１８４は、プロセッサ１４４がベースライン医療画像１５２を三次元サーベイ画像１６０に位置合わせできるようにするコンピュータ実行可能コードを含んでいる。
ベースライン医療画像１５２はたとえば二次元画像であってもよい。これは、二次元画像の三次元画像への画像位置合わせである。コンピュータ・メモリ１５０はさらに、さまざまな磁気共鳴画像データ１５８、１６８の、磁気共鳴画像１６０、１７０への再構成を可能にする画像再構成モジュール１８６を含むものとして示されている。コンピュータ・メモリ１５０はさらに、プロセッサ１４４が位置合わせデータ１６４を使ってサーベイ・スキャン幾何１６５を更新されたスキャン幾何１６６に変換できるようにするスキャン幾何計算モジュール１８８を含むものとして示されている。
図２は、図１の幾何学的体積の一部を示している。特に、図２は、三次元体積１２４の、あらかじめ定義された関心領域１３０との関係を示している。三次元体積１２４は図２では直方体体積として表わされている。体積１２４内には内部構造１２６が位置している。三次元サーベイ画像１６０が再構成された後、器官検出アルゴリズム１８２は内部構造１２６および／または目標領域１２８の位置を検出する。目標領域はたとえば、検出しやすい一つまたは複数の解剖学的参照点であることができる。目標領域１２８の位置および場合によっては内部構造１２６の位置が、次いで、目標領域１２８および／または内部構造１２６の座標に対して、あらかじめ定義された関心領域１３０を位置決めするために使われる。
あらかじめ定義された関心領域１３０は、内部構造１２６の少なくとも一部を包含できるほど十分に大きくされる。次いで、位置合わせモジュール１８４は三次元体積１２４およびあらかじめ定義された関心領域１３０によって定義される体積を考慮に入れる。あらかじめ定義された関心領域１３０内に位置するボクセルは、三次元体積のみの中にあるボクセルよりも高い重み付け因子を与えられる。これは、あらかじめ定義された関心領域１３０内のボクセルの第一の群と、三次元体積１２４内であるボクセル１３６の第二の群とを定義する。ボクセルの第一の群１３４の要素であるボクセルはボクセルの第二の群１３６の要素ではない。第一の群１３４および第二の群１３６内のボクセルへの重み付け因子は異なる仕方で割り当てられてもよい。
一例では、第一の群１３４内のすべてのボクセルは、第二の群１３６より高い値をもつ。一定の値が割り当てられてもよい。別の例では、第二の群１３６の値は画像位置合わせにおいて完全に無視される。別の例では、目標領域１２８からの距離が、目標領域１２８からの距離に依存する重み付け因子を計算するために使われる。この例において、あらかじめ定義された関心領域１３０は直方体体積として示されている。だがそうである必要はない。たとえば、定義された関心領域は、目標領域１２８からの距離によって定義される形状をもつ球によって定義されることができる。他の例では、内部構造１２６の輪郭を定義するためにたとえば変形可能な形状モデルが使われてもよい。内部構造のこの体積が次いで、あらかじめ定義された関心領域１３０としても使われることができる。
図３は、図１の磁気共鳴撮像システムを動作させる方法を示すフローチャートである。まず段階３００において、まず被験体１１８のベースライン画像１５２が受領される。次に段階３０２において、ベースライン・スキャン幾何１５４が受領される。ベースライン医療画像１５２およびベースライン・スキャン幾何１５４はたとえば、メモリ１４８から、あるいは外部サーバーもしくはネットワーク接続から受領されることができる。次に、段階３０４において、サーベイ・パルス・シーケンス・データ１５６を用いて磁気共鳴撮像システム１００を制御することによって、サーベイ磁気共鳴データ１５８が収集される。次に、段階３０６において、サーベイ磁気共鳴データ１５８が三次元サーベイ画像１６０に再構成される。画像３０８では、器官検出アルゴリズム１８２を用いて三次元サーベイ画像１６０を処理することによって、位置データ１６２が計算される。
次に、段階３１０では、あらかじめ定義された関心領域１３０が位置データ１６２を使って三次元サーベイ画像１６０に割り当てられる。段階３１２では、ベースライン医療画像１５２を三次元サーベイ画像１６０に位置合わせすることによって、位置合わせデータ３１４が計算される。三次元サーベイ画像は第一の群のボクセル１３４および第二の群のボクセル１３６を有する。画像位置合わせアルゴリズム１８４は、ボクセルの第一の群１３４内のボクセルに、ボクセルの第二の群１３６よりも高い重み付けを割り当てる。段階３１４では、スキャン幾何計算モジュール１８８は、位置合わせデータ１６４およびサーベイ・スキャン幾何を使って更新されたスキャン幾何を計算する。最後に、段階３１６では、フォローアップ・パルス・シーケンス・データ１６８を用いて磁気共鳴撮像システム１００を制御することによって、フォローアップ磁気共鳴データ１６８が収集される。フォローアップ・パルス・シーケンス・データ１６８は、更新されたスキャン幾何１６６を使ってプロセッサ１４４によって生成されたものである。
フォローアップ検査の画像を読むまたは取得するとき、読影放射線医がベースライン・スキャンおよびフォローアップ・スキャンの画像をスライスごとに比較することが望ましいことがしばしばある。よって、フォローアップ検査の画像の収集を、目標解剖構造に関してベースライン検査と正確に同じ幾何構成で行なうことがきわめて望ましい。
近年、この課題を扱うために「リスキャン（re-scan）」と称される新たな方法が提案された。リスキャンは、ベースライン診断スキャン画像の、3Dフォローアップ・サーベイとの位置合わせに基づく。この方法は、剛体的な身体動きによって主として特徴付けられる器官、たとえば脳について、ベースライン画像とフォローアップ画像が比較可能な視野をもつときには、うまく機能する。前立腺、肝臓または腎臓のような身体器官については、これらの条件はしばしば満たされない。特に、高解像度診断スキャンはしばしば、対応する3Dサーベイと比べて小さな視野をもつ。
本稿に記載された例は、これらのより困難な場合においてリスキャン方法の堅牢さおよび正確さを改善しうる。
例は以下の特徴の一つまたは複数をもつことがある：
・高速な3Dサーベイ・スキャンの取得。
・非常に高速な分類方法を使った目標器官の自動的な画像ベースの位置特定および対応する関心領域（ROI）の定義。
・選択されたベースライン画像と3Dフォローアップ・サーベイとの間の位置合わせ。これにより自動検出されたROIのボクセルは周囲のエリアに比べて大きな影響力をもち、位置合わせは検出されたROI中心において初期化される。
・位置合わせソフトウェアによって計算された幾何学的な変換に基づく、（通常の幾何計画環境と同様の）サーベイ画像に加えての提案される幾何計画の可視化。このスキャン計画は、直接引き継がれてもよく、あるいは手動で適応されてもよい。
本稿に記載した例では、小さな解剖学的エリアでさえ可能性としては非常に堅牢に、フォローアップ・サーベイに位置合わせされることができる。それにより、患者リスキャンの場合のスキャンの整列がずっと安定で、正確なものになる。
フォローアップ検査の画像を読むとき、読影放射線医がベースライン・スキャンおよびフォローアップ・スキャンの画像をスライスごとに比較することが望ましいことがしばしばある。よって、フォローアップ検査の画像の収集を、先を見越して目標解剖構造に関してベースライン検査と正確に同じ幾何構成で行なうことがきわめて望ましい。
本発明によって克服される問題および欠点
前立腺、肝臓または腎臓のような身体器官については、上記の条件はしばしば満たされない。内部の非剛体的な変形のため、目標器官は周囲の解剖学的構造に関して異なる仕方で位置決めされる（differently positioned）ことがある。たとえば、前立腺の場合、膀胱および直腸の充填物が有意に前立腺を変位させることがある。さらに、高解像度の前立腺スキャンは一般に、サーベイ・スキャンとは異なり、完全な骨盤部をカバーしない制約された視野をもつ。これらの条件においては、ベースラインの高解像度のスキャンとサーベイ・スキャンの位置合わせは不安定になりやすい。位置合わせが局所的な最小解に引きつけられることがあるからである。
例は、以下の段階または特徴の一つまたは複数を含んでいてもよい。
（段階１）：まず、一つの（またはいくつかの）ベースライン・スキャンが選択される必要がある。これを選択するための具体的な方法は本発明の一部ではない。
フォローアップ検査は3Dサーベイをもって始まる。このスキャンは一般に短い（1分未満）。3Dサーベイとベースライン・スキャンとの自動化された整列が自動的に始まる。
（段階２）：第一段階では、目標器官の近似位置が、たとえば画像ベースの分類器によって、検出される。この検出に基づいて、目標器官を含む関心領域が次いで、たとえば器官サイズの統計的推定を使って、自動的に定義される。
（段階３）：次に、ベースライン・スキャンとフォローアップ・スキャンが位置合わせされる。ここで、自動検出された関心領域（ROI）のボクセルが、周囲のエリアに比べて位置合わせプロセスにおいて大きな影響力をもつ。位置合わせは、検出されたROI中心において初期化される。たとえば、検出されたROIに含まれるボクセルは、ROIの外部のボクセルより大きな重みを有していてもよい。それにより、位置合わせプロセスは主としてROI内部のボクセルによって駆動される。別の実施形態では、検出されたROIの外部のボクセルはマスク・アウトされる。次いで、計算された結果として得られる幾何学的な変換が適用されて、3Dサーベイ画像上で幾何計画の位置を視覚化する。
（段階４）：操作者による承認または修正後、フォローアップ検査のスキャンが取得される。自動化されたスキャン計画の結果として、フォローアップおよびベースラインはよく整列している。
基準として使われるべきスキャンの選択は、操作者によって手動で行なうことができ、あるいは計画システムによって自動的に行なうことができる。
図４は、図１の磁気共鳴撮像システムを動作させる方法の概略的な表現を示している。１５２とラベル付けされた画像はベースライン医療画像を表わす。ブロック４００は、ベースライン医療画像１５２と三次元サーベイ画像１６０との間の遅延を表わす。三次元サーベイ画像１６０が収集された後、器官検出アルゴリズム１８２は器官または内部構造１２６を、あるいはこの場合には器官の検出１８２の下の画像において点としてラベル付けされている目標領域１２８を検出する。ブロック４０２は、位置合わせの間に決定された位置データが位置合わせモジュール１８４を開始するために使われてもよいことを表わしている。位置合わせモジュール１８４はベースライン画像１５２、三次元サーベイ画像１６０、可能性としては初期化４０２および第一の群のボクセルおよび第二の群のボクセルの重み付けを使う。これは次いで、画像１６０に重ね合わされているものとして示されている更新されたスキャン幾何１６６を生成するために使われる。スキャン幾何１６６は次いで、フォローアップ磁気共鳴画像１７０を取得し、再構成するためのスキャン幾何として使われる。ベースライン画像１５２およびフォローアップ画像１７０は次いで、整列されて一緒にレンダリングされ、画像１７２としてレンダリングされる。
本発明について図面および上記の記述において詳細に図示し、記述してきたが、そのような図示および記述は、制約ではなく、例解または例示するものと考えられるものである。本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。
図面、本開示および付属の請求項を吟味することにより、開示された実施形態に対する他の変形が特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。請求項において「有する／含む」の語は他の要素やステップを排除するものではなく、単数形の表現は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットが請求項に記載されるいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されているというだけの事実がそのような施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される、光学式記憶媒体または半導体媒体のような好適な媒体上で記憶／頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介するなどして、他の形で頒布されてもよい。請求項に参照符号があったとしても範囲を限定するものと解釈すべきではない。
１００ 磁気共鳴システム
１０４ 磁石
１０６ 磁石のボア
１０８ 測定ゾーンまたは撮像ゾーン
１１０ 傾斜磁場コイル
１１２ 傾斜磁場コイル電源
１１４ 高周波コイル
１１６ トランシーバー
１１８ 被験体
１２０ 被験体台
１２２ アクチュエーター
１２４ 三次元体積
１２６ 内部構造
１２８ 目標領域
１３０ あらかじめ定義された関心領域
１３２ スライス位置
１３４ 第一の群のボクセル
１３６ 第二の群のボクセル
１４０ コンピュータ・システム
１４２ ハードウェア・インターフェース
１４４ プロセッサ
１４６ ユーザー・インターフェース
１４８ コンピュータ記憶
１５０ コンピュータ・メモリ
１５２ ベースライン医療画像
１５４ ベースライン・スキャン幾何
１５６ サーベイ・パルス・シーケンス・データ
１５８ サーベイ磁気共鳴データ
１６０ 三次元サーベイ画像
１６２ 位置データ
１６４ 位置合わせデータ
１６５ サーベイ・スキャン幾何
１６６ 更新されたスキャン幾何
１６８ フォローアップ・パルス・シーケンス・データ
１７０ フォローアップ実況名画像
１７２ 画像レンダリング
１８０ 制御モジュール
１８２ 器官検出アルゴリズム
１８４ 位置合わせモジュール
１８６ 画像再構成モジュール
３００ 被験体のベースライン磁気共鳴画像を受領
３０２ ベースライン・スキャン幾何を受領
３０４ サーベイ・パルス・シーケンス・データを用いて磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集
３０６ サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成
３０８ 器官検出アルゴリズムを用いて三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算
３１０ 前記位置データを使って、あらかじめ定義された関心領域を三次元サーベイ画像に割り当て
３１２ ベースライン磁気共鳴画像を三次元サーベイ画像に位置合わせすることによって位置合わせデータを計算
３１４ 幾何学的変換をもってサーベイ・スキャン幾何を変換することによって更新されたスキャン幾何を計算
３１６ サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集
４００ 遅延
４０２ 位置合わせの初期化

Claims (15)

  1. 撮像ゾーン内の被験体から磁気共鳴データを収集するための磁気共鳴撮像システムであって、当該磁気共鳴撮像システムは：
    ・機械実行可能命令を含んでいるメモリと；
    ・当該磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサとを有しており、前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに：
    ・被験体のベースライン医療画像を受領する段階であって、前記ベースライン医療画像は、被験体の一つまたは複数の内部構造を記述する画像データを含む、段階と；
    ・ベースライン・スキャン幾何を受領する段階であって、前記ベースライン・スキャン幾何は、前記一つまたは複数の内部構造に対するベースライン・スキャン幾何を記述するデータを含んでいる、段階と；
    ・サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって当該磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集する段階であって、前記サーベイ・パルス・シーケンス・データは、サーベイ・スキャン幾何に従って被験体の三次元体積を記述する磁気共鳴データを収集するよう当該磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階と；
    ・前記サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成する段階と；
    ・器官検出アルゴリズムを用いて前記三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算する段階であって、前記位置データは、前記一つまたは複数の内部構造の少なくとも一部分を含む目標領域を記述し、前記目標領域は、サーベイ画像内でその周囲の構造に関して動くことのできる、サーベイ画像内の部分領域に対応する、段階と；
    ・前記位置データを使って、前記三次元サーベイ画像に対して、あらかじめ定義された関心領域を割り当てる段階と；
    ・画像レジストレーション・アルゴリズムを使って、前記ベースライン医療画像を前記三次元サーベイ画像にレジストレーションすることによってレジストレーション・データを計算する段階であって、前記三次元サーベイ画像は、前記あらかじめ定義された関心領域の内部の第一の群のボクセルと、前記あらかじめ定義された関心領域の外部の第二の群のボクセルとを含み、前記画像レジストレーション・アルゴリズムは、ボクセルの前記第一の群内のボクセルに、前記第二の群のボクセルよりも高い重み付けを割り当て、前記レジストレーション・データは、前記ベースライン医療画像における前記一つまたは複数の内部構造の、前記三次元サーベイ画像への幾何学的変換を記述する、段階と；
    ・前記幾何学的変換を用いて前記サーベイ・スキャン幾何を変換することによって更新されたスキャン幾何を計算する段階と；
    ・フォローアップ・パルス・シーケンス・データを用いて当該磁気共鳴撮像システムを制御することによって、被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集する段階であって、前記フォローアップ・パルス・シーケンス・データは、前記更新されたスキャン幾何を使って前記フォローアップ磁気共鳴データを収集するよう当該磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階とを実行させるものである、
    磁気共鳴撮像システム。
  2. 前記画像レジストレーション・アルゴリズムは、ボクセルの前記第一の群内のボクセルに、前記第二の群のボクセルよりも高い重み付けに割り当てることを、前記第二の群のボクセルをマスク・アウトすることによって行なう、請求項１記載の磁気共鳴撮像システム。
  3. 前記画像レジストレーション・アルゴリズムは、前記第一の群内のボクセルに第一の重み付け値を割り当て、前記画像レジストレーション・アルゴリズムは前記第二の群内のボクセルに第二の重み付け値を割り当て、前記第一の重み付け値が前記第二の重み付け値より高い、請求項１記載の磁気共鳴撮像システム。
  4. 前記第一の重み付け値が前記目標領域からの距離の関数として減少する、請求項３記載の磁気共鳴撮像システム。
  5. 前記器官検出アルゴリズムが：トレーニングされた分類器に基づく検出アルゴリズム、テンプレート・マッチング・アルゴリズム、アトラス・ベースのレジストレーション・アルゴリズム、変形可能モデル・セグメンテーション・アルゴリズム、パラメトリック変形可能モデル・セグメンテーション・アルゴリズム、幾何学的変形可能モデル・セグメンテーション・アルゴリズムおよびアトラス・ベースのセグメンテーション検出アルゴリズムのうちのいずれか一つである、請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。
  6. 前記機械実行可能命令の実行が、前記プロセッサにさらに：
    ・前記ベースライン・スキャン幾何を使ってベースライン医療画像データを収集するよう医療撮像システムを制御することによってベースライン医療画像データを収集する段階と；
    ・前記ベースライン医療画像データから前記ベースライン医療画像を再構成する段階とを実行させる、
    請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。
  7. 前記ベースライン医療画像および前記ベースライン・スキャン幾何は：コンピュータ記憶装置、医療撮像システム、PACSシステムおよびネットワーク接続を介したサーバーのうちのいずれか一つから受領される、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。
  8. 前記機械実行可能命令の実行が、前記プロセッサにさらに、前記フォローアップ磁気共鳴データをフォローアップ磁気共鳴画像に再構成させる、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の磁気共鳴撮像システム。
  9. 前記機械実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、前記フォローアップ磁気共鳴画像および前記ベースライン医療画像をディスプレイ上に表示させる、請求項８記載の磁気共鳴撮像システム。
  10. 前記機械実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、前記位置データを使って前記レジストレーション・アルゴリズムを初期化させる、請求項１記載の前記磁気共鳴撮像システム。
  11. 磁気共鳴撮像システムで磁気共鳴データを収集する方法であって：
    ・被験体のベースライン医療画像を受領する段階であって、前記ベースライン医療画像は、被験体の一つまたは複数の内部構造を記述する画像データを含む、段階と；
    ・ベースライン・スキャン幾何を受領する段階であって、前記ベースライン・スキャン幾何は、前記一つまたは複数の内部構造に対してベースライン・スキャン幾何を記述するデータを含む、段階と；
    ・サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集する段階であって、前記サーベイ・パルス・シーケンス・データは、サーベイ・スキャン幾何に従って被験体の三次元体積を記述する磁気共鳴データを収集するよう前記磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階と；
    ・前記サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成する段階と；
    ・器官検出アルゴリズムを用いて前記三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算する段階であって、前記位置データは、前記一つまたは複数の内部構造の少なくとも一部分を含む目標領域を記述し、前記目標領域は、サーベイ画像内でその周囲の構造に関して動くことのできる、サーベイ画像内の部分領域に対応する、段階と；
    ・前記位置データを使って前記三次元サーベイ画像に対して、あらかじめ定義された関心領域を割り当てる段階と；
    ・画像レジストレーション・アルゴリズムを使って前記ベースライン医療画像を前記三次元サーベイ画像にレジストレーションすることによってレジストレーション・データを計算する段階であって、前記三次元サーベイ画像は、前記あらかじめ定義された関心領域の内部の第一の群のボクセルと、前記あらかじめ定義された関心領域の外部の第二の群のボクセルとを含み、前記画像レジストレーション・アルゴリズムは、ボクセルの前記第一の群のボクセルに、前記第二の群のボクセルよりも高い重み付けを割り当て、前記レジストレーション・データは、前記ベースライン医療画像における前記一つまたは複数の内部構造の、前記三次元サーベイ画像への幾何学的変換を記述する、段階と；
    ・前記幾何学的変換を用いて前記サーベイ・スキャン幾何を変換することによって更新されたスキャン幾何を計算する段階と；
    ・フォローアップ・パルス・シーケンス・データを用いて前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって、被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集する段階であって、前記フォローアップ・パルス・シーケンス・データは、前記更新されたスキャン幾何を使って前記フォローアップ磁気共鳴データを収集するよう前記磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階とを含む、
    方法。
  12. ・ベースライン・パルス・シーケンス・データを用いて第二の磁気共鳴撮像システムを制御することによってベースライン磁気共鳴データを収集する段階であって、前記ベースライン・パルス・シーケンス・データは、前記ベースライン・スキャン幾何を使ってベースライン磁気共鳴データを収集するよう前記磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階と；
    ・前記ベースライン磁気共鳴データから前記ベースライン医療画像を再構成する段階とをさらに含む、
    請求項１１記載の方法。
  13. 前記第一の磁気共鳴撮像システムおよび前記第二の磁気共鳴撮像システムが同じ磁気共鳴撮像システムである、および、前記第一の磁気共鳴撮像システムおよび前記第二の磁気共鳴撮像システムが異なる磁気共鳴撮像システムである、のいずれかである、請求項１２記載の方法。
  14. 当該方法がさらに、前記ベースライン磁気共鳴撮像データと前記サーベイ磁気共鳴データの収集の間で、所定の時間期間待つことを含み、前記所定の期間は、1分より長い、1時間より長い、1日より長い、1週間より長い、1か月より長い、6か月より長いおよび1年より長いのうちのいずれかである、請求項１２または１３記載の方法。
  15. 磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を有するコンピュータ・プログラムであって、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
    ・被験体のベースライン医療画像を受領する段階であって、前記ベースライン医療画像は、被験体の一つまたは複数の内部構造を記述する画像データを含む、段階と；
    ・ベースライン・スキャン幾何を受領する段階であって、前記ベースライン・スキャン幾何は、前記一つまたは複数の内部構造に対するベースライン・スキャン幾何を記述するデータを含む、段階と；
    ・サーベイ・パルス・シーケンス・データをもって前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって被験体からサーベイ磁気共鳴データを収集する段階であって、前記サーベイ・パルス・シーケンス・データは、サーベイ・スキャン幾何に従って被験体の三次元体積を記述する磁気共鳴データを収集するよう磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階と；
    ・前記サーベイ磁気共鳴データを三次元サーベイ画像に再構成する段階と；
    ・器官検出アルゴリズムを用いて前記三次元サーベイ画像を処理することによって位置データを計算する段階であって、前記位置データは、前記一つまたは複数の内部構造の少なくとも一部を含む目標領域を記述し、前記目標領域は、サーベイ画像内でその周囲の構造に関して動くことのできる、サーベイ画像内の部分領域に対応する、段階と；
    ・前記位置データを使って前記三次元サーベイ画像に対して、あらかじめ定義された関心領域を割り当てる段階と；
    ・画像レジストレーション・アルゴリズムを使って前記ベースライン医療画像を前記三次元サーベイ画像にレジストレーションすることによってレジストレーション・データを計算する段階であって、前記三次元サーベイ画像は、前記あらかじめ定義された関心領域の内部の第一の群のボクセルと、前記あらかじめ定義された関心領域の外部の第二の群のボクセルとを含み、前記画像レジストレーション・アルゴリズムは、ボクセルの前記第一の群内のボクセルに、前記第二の群のボクセルよりも高い重み付けを割り当て、前記レジストレーション・データは、前記ベースライン医療画像の前記一つまたは複数の内部構造の、前記三次元サーベイ画像への幾何学的変換を記述する、段階と；
    ・前記幾何学的変換を用いて前記サーベイ・スキャン幾何を変換することによって、更新されたスキャン幾何を計算する段階と；
    ・フォローアップ・パルス・シーケンス・データを用いて前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって、被験体からフォローアップ磁気共鳴データを収集する段階であって、前記フォローアップ・パルス・シーケンス・データは、前記更新されたスキャン幾何を使って前記フォローアップ磁気共鳴データを収集するよう前記磁気共鳴撮像システムを制御するための命令を含む、段階とを実行させるものである、
    コンピュータ・プログラム。
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