JP6636676B1 - 強度補正された磁気共鳴画像 - Google Patents

Abstract

本発明は、プロセッサ１３４と、機械実行可能命令１４０を含むメモリ１８３とを含む医療機器１００を提供する。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、被験者１１８の第１の関心領域１２２を記述する第１の磁気共鳴画像データセット１４６を受信させ（２００）、被験者の第２の関心領域１２４を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２、１５２’を受信させる（２０２）。第１の関心領域は、第２の関心領域を少なくとも部分的に含む。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の関心領域及び第２の関心領域の両方内の分析領域１２６を受信させる（２０４）。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴撮像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々について別々に走査内均一性尺度を含む費用関数を作成させる（２０６）。費用関数は更に、第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々の両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、強度補正アルゴリズムを使用して、分析領域内の第１の磁気共鳴画像データセットに対する第１の強度補正マップ１５３及び分析領域内の少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々に対する少なくとも１つの第２の強度補正マップ１５６を計算することによって、費用関数の最適化を行わせる（２０８）。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴画像データセット及び第１の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像１５８を計算させる（２１０）。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像１６０を計算させる（２１２）。

Description

本発明は、磁気共鳴撮像に関し、具体的には、一連の磁気共鳴画像の強度不均一性の補正に関する。

患者の体内画像を生成する手順の一部として原子の核スピンを整列させるために、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナによって、大きい静磁場が使用される。この大きい静磁場は、Ｂ０磁場又は主磁場と呼ばれる。

空間符号化の１つの方法は、傾斜磁場コイルを使用することである。通常、３つの異なる直交方向に３つの異なる傾斜磁場を発生させるために使用される３つのコイルがある。

ＭＲＩ走査中に、１つ以上の送信コイルによって生成される無線周波数（ＲＦ）パルスが、いわゆるＢ１磁場をもたらす。更に、印加される傾斜磁場及びＢ１磁場は、有効局所磁場に摂動をもたらす。次に、ＲＦ信号が核スピンによって放出され、１つ以上の受信コイルによって検出される。受信コイルは、通常、空間に依存する感度を有する。この空間依存性は、磁気共鳴画像内の強度不均一性につながる１つの要因である。空間依存する強度不均一性は、しばしば、バイアス磁場不均一性（又は単にバイアス磁場）又は信号不均一性と呼ばれる。バイアス磁場不均一性は、特に、磁気共鳴画像内の領域をセグメント化する又は特定するために自動アルゴリズムを使用する際に問題を引き起こす可能性がある。

様々なバイアス磁場補正技術が存在する。例えば国際特許公開ＷＯ２０１６／０４２０３７Ａ１は、バイアス補正及び画像位置合わせの方法を開示している。未知の大きさの画像内に強度バイアスを含む各画像は、ａ）第１の画像のデジタルデータセット及び第２の画像のデジタルデータセットをコンピュータに入力し、ｂ）第１の画像を第２の画像の最適化近似である変換画像に変換する第１の画像の変形を計算し、ｃ）第１の画像に適用されるバイアス補正と変換画像に適用されるバイアス補正とを、第１の画像及び変換画像それぞれが、各画像内のバイアスについて個々に補正されるように、同時に計算し適用することによって行われる。一般に、第１の画像のバイアス補正の平均は、変換画像のバイアス補正の平均と等しくかつ反対である。

本発明は、独立請求項における医療機器、方法及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、従属請求項に記載されている。

本発明の実施形態は、一連の磁気共鳴画像に対し、一貫したバイアス磁場補正、即ち、信号強度補正を与える手段を提供することができる。本明細書では、一連の画像を、第１の磁気共鳴データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットと呼ぶ。第１の磁気共鳴画像（第１の磁気共鳴データセット）及び１つ以上の第２の磁気共鳴画像（少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット）がある。

この信号強度補正は、最適化プロセスの一部として行われる。実施形態では、これを、費用関数を最適化することによって達成することができる。費用関数は、幾つかの異なる因数を含んでいてよい。一連の磁気共鳴画像における各画像について、走査内均一性尺度を表す項がある。走査内均一性尺度は、１つの画像内の強度均一性の尺度である。費用関数はまた、走査間類似性尺度を含む追加の項も含む。走査間類似性尺度は、第１の磁気共鳴画像を、１つ以上の第２の磁気共鳴画像のそれぞれと比較するアルゴリズムである。

走査間類似性尺度の例は、例えばオランダのユトレヒト大学からのソフトウェアパッケージｅｌａｓｔｉｘのマニュアルに載っている。Ｓｔｅｆａｎ Ｋｌｅｉｎ及びＭａｒｉｕｓ Ｓｔａｒｉｎｇによる「Ｅｌａｓｔｉｘ，ｔｈｅ ｍａｎｕａｌ」（２０１５年９月４日、第２．３章「Ｍｅｔｒｉｃｓ」の第６頁及び第７頁を参照されたい。このマニュアルは、http://elastix.isi.uu.nl/doxygen/index.htmlからオンラインで入手可能である。

最適化中に、標準強度補正アルゴリズム又はバイアス磁場補正アルゴリズムが、全画像に適用される。費用関数を最適化することによって、単一の磁気共鳴画像内の強度不均一性を補正するだけでなく、一連の磁気共鳴画像全体の強度プロファイルを収束させるように強度補正が適用される。

これは、様々な時間からの一連の磁気共鳴画像が検討されるいわゆる縦断的研究を行う際に大きな利点がある。磁気共鳴画像の強度プロファイルをより均一にすることはまた、一連の磁気共鳴画像を正しくセグメント化する又は分析する自動アルゴリズムの能力を高める。

一態様において、本発明は、プロセッサ及びメモリを含む医療機器を提供する。メモリは、プロセッサによる実行のための機械実行可能命令を含む。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、被験者の第１の関心領域を記述する第１の磁気共鳴画像データセットを受信させる。第１の磁気共鳴画像データセットは、３次元磁気共鳴データ、磁気共鳴画像データの２次元スラブ又はスライスの集合であり、場合によっては、単一の磁気共鳴画像データのスライスであってよい。第１の磁気共鳴画像データセットは、被験者の第１の関心領域を説明する又は示すために２次元又は３次元フォーマットでレンダリングされるデータであってよい。

第１の磁気共鳴画像データセットの受信は、幾つかの異なるやり方で行われてよい。ある場合では、最終の再構成された第１の磁気共鳴画像データセットが画像空間において受信される。他の例では、第１の磁気共鳴画像データセットは、画像空間に再構成された磁気共鳴データを受信することによって受信されてもよい。更に他の例では、第１の磁気共鳴画像データセットの受信はまた、磁気共鳴データを取得し、それを次に画像空間に再構成して第１の磁気共鳴画像データセットをもたらすように磁気共鳴撮像システムを制御することによって行われてもよい。

機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、被験者の第２の関心領域を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを受信させる。第１の磁気共鳴画像データセットを受信する方法を説明する詳細は、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットにも適用可能である。第１の関心領域は、第２の関心領域を少なくとも部分的に含む。第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々は、同じ磁気共鳴撮像システム又は異なる磁気共鳴撮像システムを使用して取得されてよい。

被験者が磁気共鳴撮像システム内に入れられるときに、撮像される解剖学的領域又は関心領域は、毎回正確に同一ではない場合がある。したがって、第２の関心領域と第１の関心領域とは完全に同一ではない場合がある。また、被験者はわずかに異なる位置にいて、同じ解剖学的領域が撮像されるが、関心領域内の被験者の面積又は位置は毎回わずかに異なる場合がある。

機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の関心領域及び第２の関心領域の両方の範囲内の分析領域を受信させる。分析領域は、基本的に第１の関心領域と第２の関心領域とが重なる領域である。分析領域は、両方の関心領域に共通の空間である。分析領域の受信は、例えば医師又は他の医療技術者が、第１の磁気共鳴撮像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットのそれぞれの範囲内の領域を示すことによって受信されてよい。他の例では、分析領域の受信は、例えば第１の磁気共鳴画像データセットと少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットとの位置合わせを行って、これらのデータセットのどの部分が互いに対応するか、また、どのようにデータが重なり合っているかを示すことによって自動的に行われてよい。

機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴撮像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットについて、走査内均一性尺度を別々に含む費用関数を作成させる。走査内均一性尺度は、画像の均一コントラストを測定するアルゴリズムである。磁気共鳴画像では、被験者の身体的特徴によるものではなく、例えば磁気共鳴撮像システム自体の特性、例えば無線周波数コイルの感度によるコントラスト差が磁気共鳴画像全体にあることがある。走査内均一性尺度は費用関数に入れられ、均一性尺度がどれくらい均一であるかが示され、磁気共鳴画像自体内の不均一性を定量化することが試みられる。

費用関数は更に、第１の磁気共鳴画像データセットと少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々との両方を用いて計算される走査間類似性尺度を含む。費用関数は更に、第１の磁気共鳴画像データセットを、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々と比較するための走査間類似性尺度を有する。したがって、費用関数は、走査内均一性だけでなく、異なる画像間の比較にも依存する。場合によっては、第１の磁気共鳴画像データセットは、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットに位置合わせされてよい。この場合、費用関数は、単にすべての磁気共鳴撮像データセットにわたる不均一性強度を除去するように使用されてよい。他の場合には、様々な磁気共鳴画像データセットは互いに位置合わせされない。費用関数はまた、走査間類似性尺度を比較するので、様々なデータセット間の位置合わせプロセスの一部として使用されてよい。

機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、強度補正アルゴリズムを使用して、分析領域内の第１の磁気共鳴画像データセットの第１の強度補正マップ及び分析領域内の少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々の少なくとも１つの第２の強度補正マップを計算するように、費用関数の最適化を行わせる。磁気共鳴撮像システムの様々な強度補正マップ計算アルゴリズムが知られている。例えばいわゆるバイアス磁場補正に使用される様々なモデルがある。Ｂスプライン、ＤＣＴ係数又は多項式バイアス磁場に使用されるようなバイアス磁場補正アルゴリズムは、幾つかの例に過ぎない。

機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴画像データセット及び第１の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像を計算させる。このステップでは、第１の強度補正マップが第１の補正済み磁気共鳴画像データセットに適用され、これを使用して補正済みの第１の磁気共鳴画像データセットが生成されるか又は第１の補正済み磁気共鳴画像がレンダリングされる。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像を計算させる。少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、補正済みの磁気共鳴データが生成されるか又は少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの補正済み磁気共鳴画像がレンダリングされる。

この実施形態の利点は、被験者の同じ解剖学的領域について、２つ以上の磁気共鳴画像データセットが比較されるので、この追加情報によって、各個別画像が単独で検討される場合よりも、バイアス磁場補正といったより優れた強度不均一性補正がもたらされる点である。更に、走査間類似性について、第１の磁気共鳴画像データセットと少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットとが比較され、最適化されるので、結果として得られる磁気共鳴画像は、被験者内の解剖学的特徴の自動比較により好ましく使用される。例えば複数回の磁気共鳴検査で、腫瘍が検査される場合、画像内の一致するコントラストによって、自動アルゴリズムが腫瘍の位置及び／又は大きさを、結果として得られる画像内でより均一に特定することが可能になる。

別の実施形態では、第１の関心領域及び第２の関心領域の両方の範囲内の分析領域を受信するステップは、第１の磁気共鳴画像データセットと少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々との位置合わせを受信するステップを含む。この位置合わせは、場合によっては、すべての画像処理を可能にするために十分に良好に行われてよい。他の例では、これは、後の費用関数の最適化中に精緻化される予備の位置合わせであってよい。

別の実施形態では、医療機器は、第１の磁気共鳴撮像システムを含む。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴撮像システムを制御することによって第１の磁気共鳴画像データセットを取得させる。第１の磁気共鳴画像データセットを受信するステップはまた、ｋ空間から取得されたデータを画像空間に再構成するステップを含んでよい。

別の実施形態では、医療機器は更に、第２の磁気共鳴撮像システムを含む。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第２の磁気共鳴撮像システムを制御することによって少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの少なくとも一部を取得させる。ここでも、第２の磁気共鳴画像データセットの受信はまた、ｋ空間で取得されたデータから少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを再構成するステップを含んでよい。

実施形態の更なる利点は、費用関数の最適化によって、異なる磁気共鳴撮像システムで取得された画像を比較することをより簡単に可能にする点である。別の利点は、費用関数の最適化によって、同じ磁気共鳴撮像システムを用いて異なる期間に取得された磁気共鳴画像をより簡単に比較できる点である。例えば数日、数ヶ月又は数年間隔で取得された磁気共鳴画像を比較することができる。

別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、費用関数の最適化中に、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々を、第１の磁気共鳴画像データセットに位置合わせさせる。この実施形態では、単に第１の磁気共鳴撮像データセットと個々の第２の磁気共鳴画像データセットとの間の費用関数における項を有するのではなく、個々の第２の磁気共鳴画像データセット間の項もある。これは、費用関数のより優れた最適化をもたらすので有益である。しかし、これは計算コストの増加を伴う場合がある。

別の実施形態では、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々と第１の磁気共鳴画像データセットとの位置合わせ、第１の強度補正マップの計算及び少なくとも１つの第２の強度補正マップの計算はすべて、同時最適化として行われる。例えば位置合わせは、走査間類似性尺度を使用して、位置合わせ又は既存の位置合わせの精緻化を行うことができる。これは、磁気共鳴画像データセット内のコントラストの不均一性によって、最初の位置合わせを行う際にエラーが生じる可能性があるので有益である。同時最適化を行うことによって、画像間の位置合わせ及びバイアス磁場不均一性の補正の両方を、それらが別々に行われる場合よりも良好に行うことができる。

別の実施形態では、走査間類似性尺度は、第１の磁気共鳴画像データセットと各第２の磁気共鳴画像データセットとの類似性を測定する項を含む。走査間類似性尺度は、異なる磁気共鳴画像データセットの対応するボクセルを比較するアルゴリズムであってよい。これは、場合によっては異なる時間及び場所で取得される複数の画像のコントラストの均一性を保証するのに有益である。

別の実施形態では、走査間類似性尺度は、第２の磁気共鳴画像データセット間の類似性を測定する項を含む。この例では、走査間類似性尺度は、様々な第２の磁気共鳴画像データセット間の比較も含むように拡張される。これは、取得されたすべての画像がより均一であることを保証するのに有益である。

別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の補正済み磁気共鳴画像及び少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像の縦断的分析を行わせる。縦断的分析は、一連の磁気共鳴画像が比較されるときである。この実施形態は、費用関数を最適化するプロセスによって、様々な画像が互いに対してより均一にされるので有益である。自動アルゴリズムが、すべての画像に対してより一貫して行うことができる。

別の実施形態では、走査内均一性尺度は、強度均一性の尺度である。強度均一性の尺度の例は、例えばヒストグラム先鋭化を使用するようなものであってよい。画像強度は、例えば混合ガウス分布に属すると仮定されてよい。したがって、不均一性は、標準偏差に関連していてよい。

別の実施形態では、走査間類似性尺度は、最大化相互情報量アルゴリズムである。最大化相互情報量アルゴリズムは、２つの画像又は画像データセットを比較するために使用される標準的な画像処理アルゴリズムである。これは、複数の磁気共鳴画像データセットを比較するのに有益である。

別の実施形態では、第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットは、異なるパルス系列コマンドを使用して取得された磁気共鳴データを含む。例えば第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットは、異なる磁気共鳴撮像プロトコルを使用して取得されてよい。例えば最大化相互情報量アルゴリズムの使用は、たとえ異なる画像が異なる固有コントラスト特性を有していても、画像を費用関数内で効果的に比較することを依然として可能にする。

別の実施形態では、走査間類似性尺度は、強度を比較するために差平方和アルゴリズムを使用するボクセル毎の比較を含む。この実施形態では、様々な磁気共鳴データセットがボクセル毎に比較され、これらを比較するために平方差アルゴリズムが使用される。

別の実施形態では、走査間類似性尺度は、画像相互相関の尺度を含む。相互相関アルゴリズムは、異なる画像を比較するために使用される標準的な画像処理技術である。

別の実施形態では、強度補正アルゴリズムは、Ｂスプラインバイアス磁場補正アルゴリズム、ＤＣＴ係数バイアス磁場補正アルゴリズム及び多項式バイアス磁場補正アルゴリズムのうちのいずれか１つである。これら又は他の標準的な強度補正アルゴリズムのいずれか１つは、費用関数の最適化において効果的に使用される。

別の態様において、本発明は、医用撮像方法を提供する。方法は、被験者の第１の関心領域を記述する第１の磁気共鳴画像データセットを受信するステップを含む。方法は更に、被験者の第２の関心領域を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを受信するステップを含む。第１の関心領域は、第２の関心領域を少なくとも部分的に含む。方法は更に、第１の関心領域及び第２の関心領域の両方内の分析領域を受信するステップを含む。方法は更に、第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々について走査内均一性尺度を別々に含む費用関数を作成するステップを含む。費用関数は更に、第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々の両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む。

方法は更に、強度補正アルゴリズムを使用して、分析領域内の第１の磁気共鳴画像データセットの第１の強度補正マップ及び分析領域内の少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々の少なくとも１つの第２の強度補正マップを計算するように、費用関数の最適化を行うステップを含む。方法は更に、第１の磁気共鳴画像データセット及び第１の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像を計算するステップを含む。方法は更に、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像を計算するステップを含む。

別の実施形態では、この方法は更に、第１の磁気共鳴撮像システムを用いて第１の磁気共鳴画像データセットを取得するステップを含む。

別の実施形態では、方法は更に、第２の磁気共鳴撮像システムを用いて少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを取得するステップを含む。

別の態様において、本発明は、医療機器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含む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、プロセッサに、被験者の第１の関心領域を記述する第１の磁気共鳴画像データセットを受信させる。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、被験者の第２の関心領域を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを受信させる。第１の関心領域は、第２の関心領域を少なくとも部分的に含む。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の関心領域及び第２の関心領域の両方の範囲内の分析領域を受信させる。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々について別々に走査内均一性尺度を含む費用関数を作成させる。

費用関数は更に、第１の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々の両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、強度補正アルゴリズムを使用して、分析領域内の第１の磁気共鳴画像データに対する第１の強度補正マップ及び分析領域内の少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々に対する少なくとも１つの第２の強度補正マップを計算するように、費用関数の最適化を行わせる。機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、第１の磁気共鳴画像データセット及び第１の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像を計算させる。

機械実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像を計算させる。

当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化することができる。したがって、本発明の態様は、本明細書において、すべて概して「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ばれうる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、マイクロコード等を含む）又はソフトウェア態様及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形を取ることができる。更に、本発明の態様は、コンピュータ実行可能コードがその上に具現化された１つ以上のコンピュータ可読媒体に具現化された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。

１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読記憶媒体であってよい。本明細書において使用される「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能である命令を記憶することができる任意の有形記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読非一時的記憶媒体と呼ばれてもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、有形コンピュータ可読媒体と呼ばれてもよい。幾つかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサがアクセスできるデータを記憶することが可能であってよい。コンピュータ可読記憶媒体の例には、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、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）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク及びプロセッサのレジスタファイルが含まれるがこれらに限定されない。光ディスクの例には、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ−Ｒディスクが含まれる。コンピュータ可読記憶媒体との用語はまた、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスがアクセスできる様々な種類の記録媒体も指す。例えばデータは、モデムを介して、インターネットを介して又はローカルエリアネットワークを介して検索することができる。コンピュータ可読媒体上に具現化されたコンピュータ実行可能コードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等又はこれらの任意の適切な組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な媒体を使用して送信されてよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドで又は搬送波の一部として、その中に組み込まれたコンピュータ実行可能コードを有する伝搬データ信号を含んでよい。このような伝搬信号は、電磁的、光学的又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない様々な形態の何れかを取ってよい。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、また、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって又はそれらに関連して使用するためにプログラムを通信、伝播又は輸送することができる任意のコンピュータ可読媒体であってよい。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサが直接アクセスできる任意のメモリである。「コンピュータ記憶装置」又は「記憶装置」は、コンピュータ可読記憶媒体の更なる例である。コンピュータ記憶装置は、任意の揮発性又は不揮発性のコンピュータ可読記憶媒体であってよい。

本明細書において使用される「プロセッサ」は、プログラム、機械実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードを実行することができる電子構成要素を包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合によっては、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えばマルチコアプロセッサであってよい。プロセッサはまた、単一のコンピュータシステム内の又は複数のコンピュータシステム間に分散されたプロセッサの集合を指すこともある。コンピューティングデバイスとの用語はまた、場合によっては、それぞれが１つ以上のプロセッサを含むコンピューティングデバイスの集合又はネットワークを指す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デバイス内でも、複数のコンピューティングデバイスにわたって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態様を行わせる機械実行可能命令又はプログラムを含んでよい。本発明の態様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、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等といったオブジェクト指向プログラミング言語及びＣプログラミング言語又は同様のプログラミング言語といった従来の手続き型プログラミング言語を含む１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれ、機械実行可能命令にコンパイルされてよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前にコンパイルされた形態であってよく、オンザフライで機械実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてよい。

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上及び部分的にリモートコンピュータ上で又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてよく、又は、（例えばインターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに接続されてもよい。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及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て説明される。当然ながら、フローチャート、図及び／又はブロック図の各ブロック又はブロックの一部は、該当する場合に、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施される。更に、当然ながら、相互に排他的ではない場合、異なるフローチャート、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組み合わせてもよい。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、特殊用途コンピュータ又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提供されて、コンピュータのプロセッサ又は他のプログラム可能なデータ処理装置を介して実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定される機能／動作を実施する手段を作成するように機械が製造されてよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置又は他のデバイスが、特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体に記憶されてよく、これにより、コンピュータ可読媒体に記憶された命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定される機能／動作を実施する命令を含む製品をもたらす。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置又は他のデバイスにロードされて、当該コンピュータ、他のプログラム可能な装置又は他のデバイス上で一連の動作ステップを行わせて、コンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定される機能／動作を実施するためのプロセスを提供するように、コンピュータ実施プロセスをもたらす。

本明細書において使用される「ユーザインターフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとやり取りすることを可能にするインターフェースである。「ユーザインターフェース」は「ヒューマンインターフェースデバイス」と呼ばれてもよい。ユーザインターフェースは、オペレータに情報又はデータを提供し、及び／又は、オペレータから情報又はデータを受信することができる。ユーザインターフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にし、また、ユーザへの出力をコンピュータから提供することができる。つまり、ユーザインターフェースは、オペレータがコンピュータを制御又は操作することを可能にし、また、インターフェースは、コンピュータがオペレータの制御又は操作の効果を示すことを可能にする。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインターフェース上のデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供する一例である。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、リモートコントロール及び加速度計を介したデータの受信はすべて、オペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインターフェース構成要素の例である。

本明細書において使用される「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、外部コンピューティングデバイス及び／又は装置と相互作用し及び／又はそれら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又は命令を外部のコンピューティングデバイス及び／又は装置に送信することを可能にする。ハードウェアインターフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にする。ハードウェアインターフェースの例には、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及びデジタル入力インターフェースが含まれるがこれらに限定されない。

本明細書において使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示する出力デバイス又はユーザインターフェースを包含する。ディスプレイは、視覚データ、音声データ及び／又は触覚データを出力することができる。ディスプレイの例には、コンピュータモニタ、テレビ画面、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、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）、プロジェクタ及びヘッドマウントディスプレイが含まれるがこれらに限定されない。

磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書では、磁気共鳴撮像走査中に、磁気共鳴装置のアンテナを使用して原子スピンによって放出された無線周波数信号の記録された測定値と定義される。磁気共鳴データは、医用撮像データの一例である。磁気共鳴（ＭＲ）画像は、本明細書では、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２次元又は３次元視覚化と定義される。磁気共鳴画像はボクセルを含む。ボクセル自体は、規定されたボリュームの磁気共鳴データの平均を表す。したがって、ボクセルの２次元集合は、撮像されている物体のスライスを表す画像に似ている。したがって、ボクセルの２次元集合は「スライス」と呼ばれることも多い。

本明細書における磁気共鳴画像データセットは、磁気共鳴画像であると理解されるものとする。磁気共鳴画像データセットは、３次元データセット、２次元スライスの集合（又はスタック）又は単一の２次元スライスであってよい。

当然ながら、本発明の前述の実施形態のうちの１つ以上を、組み合わされた実施形態が相互に排他的ではない限り、組み合わせることができる。

以下では、本発明の好適な実施形態を、ほんの一例として図面を参照しながら説明する。

図１は、医用撮像システムの一例を示す。 図２は、図１の医用撮像システムを動作させる方法を説明するフローチャートを示す。 図３は、一連の磁気共鳴画像を理想的に表すために使用される幾つかの図を示す。

これらの図において、同様の参照符号が付けられた要素は、同等の要素であるか又は同じ機能を果たす。機能が等価であるならば、それまでに説明された要素は、後の図において必ずしも説明されるとは限らない。

図１は、医療機器１００の一例を示す。この例では、医療機器は、磁気共鳴撮像システム１０２とコンピュータシステム１３０とを含む。幾つかの実施例では、医療機器１００は、コンピュータシステム１３０又は同等のコントローラのみを含む。磁気共鳴撮像システム１０２は磁石１０４を含む。磁石１０４は、その中を貫通するボア１０６を有する超伝導円筒型磁石１０４である。異なる種類の磁石を使用してもよい。円筒型磁石のクライオスタット内には、超伝導コイルの集合がある。円筒型磁石１０４のボア１０６内には、磁気共鳴撮像を行うのに十分に磁場が強くかつ均一な撮像ゾーン１０８がある。

磁石のボア１０６内には、磁石１０４の撮像ゾーン１０８内の磁気スピンを空間的に符号化するように、磁気共鳴データの取得に使用される一組の傾斜磁場コイル１１０もある。傾斜磁場コイル１１０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は代表的なものであることを意図している。通常、傾斜磁場コイル１１０は、３つの直交する空間方向に空間的に符号化するための別々の３組のコイルを含む。傾斜磁場電源が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、傾斜させられるか又はパルス状にされる。

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性を操作し、撮像ソーン１０８内のスピンから無線伝送を受信する無線周波数コイル１１４がある。無線周波数アンテナは複数のコイル要素を含んでよい。無線周波数アンテナはチャネル又はアンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル１１４は無線周波数トランシーバ１１６に接続されている。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は、別々の送信コイル及び受信コイル並びに別個の送信器及び受信器によって置き換えられてもよい。当然ながら、無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は代表的なものである。無線周波数コイル１１４はまた、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナを表すことも意図している。同様に、トランシーバ１１６はまた、別個の送信器及び受信器を表してもよい。無線周波数コイル１１４はまた、複数の受信／送信要素を有してもよく、無線周波数トランシーバ１１６は、複数の受信／送信チャネルを有してもよい。

磁石１０４のボア１０６内には、撮像ゾーン１０８内で被験者を少なくとも部分的に支持する被験者支持体１２０がある。撮像ゾーン１０８内には、第１の関心領域１２２及び第２の関心領域１２４が見える。例えば被験者１１８は、磁気共鳴撮像システム１０２内に複数回入れられる。被験者１１８の同じ場所を毎回正確に撮像することは非常に難しい。１２６と示す領域は、第１の関心領域１２２及び第２の関心領域１２４の両方内にある分析領域１２６である。分析領域１２６は、不均一性について補正されることになる両関心領域１２２、１２４内の領域である。幾つかの例では、第１の関心領域１２２及び第２の関心領域１２４は、重なり合っていても又は同一であってもよい。例えば一連の磁気共鳴画像を、１回の検査について被験者１１８から取得することができる。

他の例では、第１の関心領域１２２及び任意の後続の第２の関心領域１２４は、被験者１１８が異なった時間に磁気共鳴撮像システム１０２内に繰り返し入れられるので、前述したように、異なる位置にある場合がある。また更なる例では、第１の関心領域１２２及び後続の第２の関心領域１２４は、全く異なる磁気共鳴撮像システム内であってもよい。

トランシーバ１１６及び傾斜磁場コイル電源１１２は、コンピュータシステム１３０のハードウェアインターフェース１３２に接続されているものとして見て取れる。コンピュータシステムは更に、ハードウェアインターフェース１３２、メモリ１３８及びユーザインターフェース１３６と通信するプロセッサ１３４を含む。メモリ１３８（コンピュータメモリとも呼ばれる）は、プロセッサ１３４がアクセス可能なメモリの任意の組み合わせであってよい。これには、メインメモリ、キャッシュメモリ、更にはフラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、その他の記憶装置といった不揮発性メモリ等が含まれる。幾つかの例では、メモリ１３８は、非一時的コンピュータ可読媒体と見なされてよい。メモリ１３８は、プロセッサ１３４が、磁気共鳴撮像システム１０２の動作及び機能を制御することを可能にする機械実行可能命令１４０を記憶するものとして示されている。

コンピュータメモリ１３８は、プロセッサ１３４が磁気共鳴撮像システム１０２を制御するか及び／又は画像処理若しくはデータ分析を行うことを可能にする機械実行可能命令１４０を含むものとして示されている。コンピュータメモリ１３８は更に、プロセッサ１３４が磁気共鳴撮像システムを制御して、第１の関心領域１２２及び／又は第２の関心領域１２４から磁気共鳴データを取得することを可能にするパルス系列コマンド１４２を含むものとして示されている。

本明細書において使用されるパルス系列コマンドは、コマンド又はコマンドに変換されるタイミング図を包含し、これらは、磁気共鳴撮像システム１０２の機能を時間の関数として制御するために使用される。パルス系列コマンドは、特定の磁気共鳴撮像システム１０２に適用される磁気共鳴撮像プロトコルの実施である。

コンピュータメモリ１３８は、第１の関心領域１２２について取得された第１の磁気共鳴データ１４４と、第２の関心領域１２４から取得された第２の磁気共鳴データ１５０とを含むものとして示されている。第１の磁気共鳴データ１４４及び第２の磁気共鳴データ１５０は共に、パルス系列コマンド１４２で磁気共鳴撮像システムを制御することによって取得された。コンピュータメモリ１３８は更に、第１の磁気共鳴データ１４４から再構成された第１の磁気共鳴画像データセット１４６を含むものとして示されている。第１の磁気共鳴画像データセット１４６は、例えば第１の磁気共鳴データ１４４からの磁気共鳴画像データの３次元再構成であってよい。

コンピュータメモリ１３８は更に、第２の磁気共鳴データ１５０から再構成された第２の磁気共鳴画像データセット１５２を含むものとして示されている。機械実行可能命令１４０は、費用関数の最適化の実施を含んでよい。費用関数の最適化を使用して、第１の磁気共鳴画像データセット１４６の第１の強度補正マップ１５４及び第２の磁気共鳴画像データセット１５２の第２の強度補正マップ１５６が計算される。

コンピュータメモリ１３８は更に、第１の強度補正マップ１５４を第１の磁気共鳴画像データセット１４６に適用することによって計算された第１の補正済み磁気共鳴画像１５８を含むものとして示されている。コンピュータメモリ１３８は、第２の強度補正マップ１５６を第２の磁気共鳴画像データセット１５２に適用することによって計算された第２の補正済み磁気共鳴画像１６０を更に含むものとして示されている。補正済み磁気共鳴画像１５８及び１６０は、例えばユーザインターフェース１３６に表示されてよい。

図２は、図１の医用撮像システム１００を動作させる方法を説明するフローチャートを示す。まず、ステップ２００において、プロセッサ１３４は、第１の磁気共鳴画像データセット１４６を受信する。第１の磁気共鳴画像データセット１４６は、被験者１１８の第１の関心領域１２２を記述したものである。第１の磁気共鳴画像データセット１４６の受信は、場合によっては、コンピュータメモリ１３８の第１の磁気共鳴画像データセット１４６にアクセスすることであってよい。他の例では、第１の磁気共鳴画像データセットの受信は、第１の磁気共鳴データ１４４を取得し、次いで第１の磁気共鳴データ１４４を第１の磁気共鳴画像データセット１４６に再構成するように、磁気共鳴撮像システム１０２を制御することであってよい。

次に、ステップ２０２において、プロセッサ１３４は、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２を受信する。第２の磁気共鳴画像データセット１５２は第２の関心領域１２４用である。少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２の受信は、場合によっては、コンピュータメモリ１３８内のデータにアクセスすることであってよい。他の例では、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２の受信は、第２の磁気共鳴データ１５０を取得し、次いで第２の磁気共鳴データ１５０を第２の磁気共鳴画像データセット１５２に再構成するように、プロセッサ１３４が磁気共鳴撮像システム１０２を制御することが伴ってよい。

次に、ステップ２０４において、プロセッサ１３４は、第１の関心領域１２２及び第２の関心領域１２４の両方内の分析領域１２６を受信する。場合によっては、分析領域１２６の受信は、ユーザインターフェース１３６からデータを受信することが伴ってよい。他の場合には、分析領域１２６の受信は、第１の磁気共鳴画像データセット１４６を少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２に位置合わせして、２つの画像データセット内のどのデータが重なり合っているか、また、どのデータが両方のデータセット内にあるかを決定する位置合わせアルゴリズムによって自動的に行われてよい。

次に、ステップ２０６において、費用関数が作成される。費用関数は、第１の磁気共鳴画像データセットと、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２各々とについて別々に計算される走査内均一性尺度を含む。費用関数は更に、第１の磁気共鳴画像データセットと、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット各々との両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む。

次に、ステップ２０８において、費用関数は、第１の磁気共鳴画像データセット１４６の第１の強度補正マップ１５４と、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２各々の少なくとも１つの第２の強度補正マップ１５６とを計算することによって最適化される。次に、ステップ２１０において、第１の強度補正マップ１５４を第１の磁気共鳴画像データセット１４６に適用することによって第１の補正済み磁気共鳴データ１５８が計算される。ステップ２１２において、少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット１５２及び少なくとも１つの第２の強度補正マップ１５６を使用して、分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像１６０が計算される。

図３は、３つの異なる磁気共鳴画像データセットを理想的に表す傾向がある３組の正方形を示す。参照符号１５２及び１５２'は、２つの異なる第２の磁気共鳴画像データセットを表す。同じ被験者の異なる磁気共鳴画像を比較する際の難しさは、特に被験者が異なった時点で異なる磁気共鳴撮像システム又は同じ磁気共鳴撮像システムに入れられる場合に、画像全体に不均一強度をもたらすいわゆるバイアス磁場があることである。様々な画像１４６、１５２、１５２'のいわゆる縦断的分析を行うことが有利である。しかし、強度の不均一性は、自動アルゴリズムが適切に機能するのを妨げてしまうことがある。

実施例は、この点を費用関数の最適化を行うことによって補正することができる。費用関数は、様々な異なる項を有することができる。例えば画像１４６、１５２、及び１５２'の走査内均一性を別々に測定するために使用される走査内均一性尺度があってよい。この場合、費用関数には、様々な画像１４６、１５２及び１５２'間で比較する項があってよい。例えば画像１４６と画像１５２とを比較する走査間類似性尺度と、画像１４６と画像１５２'とを比較する別の項とがあってよい。幾つかの例では、第２の磁気共鳴画像データセット１５２及び１５２'を互いに比較する追加の項があってよい。応用によっては、費用関数におけるこれらの各項は異なる重み付けを有してよい。重み付けは、例えば経験的に決定される。走査内均一性尺度は、特定の画像１４６、１５２、１５２'内のボクセル３００に注目する。走査間類似性尺度は、異なる画像１４６、１５２、１５２'において互いに対応するボクセル３０２を比較する。

ＭＲＩにおけるコントラストは、ＭＲ取得プロセスのアーチファクトであるバイアス磁場によって広く影響を受け、これは、走査全体にわたって不均一な強度をもたらす。補正技術が存在するが、これらの技術は、予想コントラストについての事前知識を必要とするために多応用への適用性が制限されているか又は正確さ及び頑健性に関して限界がある。本発明は、１回の走査において組織特異的コントラストの均一性を高めるだけでなく、異なる時点で取得された様々な位置合わせされた走査の類似性も高めることによって、脳走査の縦断的評価及び定量化を向上させるフォローアップ撮像のためのバイアス磁場補正技術を提案する。バイアス磁場は、ある程度までは、視覚評価中に、人間の知覚によって容易に補償することができるが、バイアス磁場は、強度値を変えるので、一般的に定量分析に影響を与える。

実施例は、同じ被験者の２回以上の走査（縦断的研究）が利用可能であるフォローアップ撮像に有用なバイアス磁場補正の手段を提供することができる。実施例は、バイアス磁場補正済み走査が、走査毎により均一な空間的コントラストをもたらすべきであるだけでなく、異なる時点に対して一貫した強度分布を明らかにすべきであるという事実を利用することができる。

幾つかの実施例の主な要素は、（ｉ）走査毎の均一コントラストと、（ｉｉ）異なる時点で取得された走査の同様の出現との同時最適化による同じ被験者の２つ以上の走査のバイアス磁場の同時推定を含んでよい。これは、一度に複数の走査を同時に補正することができるように、バイアス磁場補正技術の最先端技術の拡張として適用することができる。

単一画像に基づく多くのバイアス磁場補正手法は、例えば限られた数の制御点を持つＢスプライン、又は、ＤＣＴ係数や多項式バイアス磁場といった他の手法を介して、バイアス磁場を乗法的な低周波成分としてモデル化する。バイアス磁場の出現は、強度均一性を最大にしながら、それらの定義パラメータを修正することによって最適化される。広く使用されている最適化基準は、画像強度が混合ガウス分布に属すると仮定される一方で、その標準偏差がその不均一性を示すヒストグラム先鋭化である。例えばＴｕｓｔｉｓｏｎ，Ｎ．Ｊ．、Ａｖａｎｔｓ，Ｂ．Ｂ．、Ｃｏｏｋ，Ｐ．Ａ．、Ｚｈｅｎｇ，Ｙ．、Ｅｇａｎ，Ａ．、Ｙｕｓｈｋｅｖｉｃｈ，Ｐ．Ａ．、Ｇｅｅ，Ｊ．Ｃ．による「Ｎ４ＩＴＫ：ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｎ３ ｂｉａｓ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ」（２０１０年、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｄ．Ｉｍａｇｉｎｇ２９、１３１０−１３２０．ｄｏｉ：１０．１１０９／ＴＭＩ．２０１０．２０４６９０８）を参照されたい。

フォローアップ画像定量化のコンテキストでは、最適化基準は、すべての縦方向画像についてのヒストグラム先鋭化のための別々の成分だけでなく、それらのボクセル毎の差の均一性も含むことができる。すべての成分、即ち、走査内均一性制約及び走査間類似性制約は、例えば一般的な応用特有の又はカスタムの重み係数を用いる線形結合によって組み合わせることができる。

被験者間の類似性制約に関して、画像位置合わせの適用領域からの様々な最適化制約が適用可能であり、以下に幾つかの例を挙げる。

同じＭＲ取得シーケンスの２つの画像では、走査間類似性制約は、２つの画像の相互相関又は画像間のボクセル毎の差平方和として定式化されてよい。

異なるＭＲ取得シーケンスの２つの画像では、走査間類似性制約は、最大化相互情報量として定式化されてよい。

本発明を、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明してきたが、このような図示及び説明は、例示的であり、限定的ではないと見なすべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。

開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することが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共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体上に記憶及び／又は分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するといった他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１００ 医療機器
１０２ 磁気共鳴システム
１０４ 磁石
１０６ 磁石のボア
１０８ 撮像ゾーン
１１０ 傾斜磁場コイル
１１２ 傾斜磁場コイル電源
１１４ 無線周波数コイル
１１６ トランシーバ
１１８ 被験者
１２０ 被験者支持体
１２２ 第１の関心領域
１２４ 第２の関心領域
１２６ 分析領域
１３０ コンピュータシステム
１３２ ハードウェアインターフェース
１３４ プロセッサ
１３６ ユーザインターフェース
１３８ コンピュータメモリ
１４０ 機械実行可能命令
１４２ パルス系列コマンド
１４４ 第１の磁気共鳴データ
１４６ 第１の磁気共鳴画像データセット
１５０ 第２の磁気共鳴データ
１５２ 第２の磁気共鳴画像データセット
１５２’ 第２の磁気共鳴画像データセット
１５４ 第１の強度補正マップ
１５６ 第２の強度補正マップ
１５８ 第１の補正済み磁気共鳴画像
１６０ 第２の補正済み磁気共鳴画像
３００ ボクセル
３０２ ボクセル

Claims (15)

1. プロセッサ及びメモリを含む医療機器であって、前記メモリは、機械実行可能命令を含み、前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
   被験者の第１の関心領域を記述する第１の磁気共鳴画像データセットを受信させ、
   前記被験者の第２の関心領域を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを受信させ、
   前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域の両方内の分析領域を受信させ、
   前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々について別々に走査内均一性尺度を含む費用関数を作成させ、
   強度補正アルゴリズムを使用して、前記分析領域内の前記第１の磁気共鳴画像データセットに対する第１の強度補正マップ及び前記分析領域内の前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々に対する少なくとも１つの第２の強度補正マップを計算することによって、前記費用関数の最適化を行わせ、
   前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記第１の強度補正マップを使用して、前記分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像を計算させ、
   前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、前記分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像を計算させ、
   前記第１の関心領域は、前記第２の関心領域を少なくとも部分的に含み、
   前記費用関数は更に、前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々の両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む、医療機器。
2. 第１の磁気共鳴撮像システムを含み、前記機械実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記第１の磁気共鳴撮像システムを制御することによって、前記第１の磁気共鳴画像データセットを取得させる、請求項１に記載の医療機器。
3. 第２の磁気共鳴撮像システムを含み、前記機械実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記第２の磁気共鳴撮像システムを制御することによって、前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの少なくとも一部を取得させる、請求項２に記載の医療機器。
4. 前記機械実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記費用関数の最適化の間に、前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々を、記第１の磁気共鳴画像データセットに位置合わせさせる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の医療機器。
5. 前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々の前記第１の磁気共鳴画像データセットへの位置合わせ、前記第１の強度補正マップの計算及び前記少なくとも１つの第２の強度補正マップの計算はすべて、同時最適化として行われる、請求項４に記載の医療機器。
6. 前記走査間類似性尺度は、前記第１の磁気共鳴画像データセットと、前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々との類似性を測定する項を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の医療機器。
7. 前記走査間類似性尺度は、各第２の磁気共鳴画像データセット間の類似性を測定する項を含む、請求項６に記載の医療機器。
8. 前記機械実行可能命令の実行は更に、前記プロセッサに、前記第１の補正済み磁気共鳴画像及び前記少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像の縦断的分析を行わせる、請求項１乃至７の何れか一項に記載の医療機器。
9. 前記走査間類似性尺度は、最大化相互情報量アルゴリズムである、請求項１乃至８の何れか一項に記載の医療機器。
10. 前記走査間類似性尺度は、ボクセル毎の差の平方和を含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載の医療機器。
11. 前記走査間類似性尺度は、画像相互相関の尺度を含む、請求項１乃至８及び１０の何れか一項に記載の医療機器。
12. 前記強度補正アルゴリズムは、Ｂスプラインバイアス磁場補正アルゴリズム、ＤＣＴ係数バイアス磁場補正アルゴリズム及び多項式バイアス磁場補正アルゴリズムの何れか１つである、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の医療機器。
13. 被験者の第１の関心領域を記述する第１の磁気共鳴画像データセットを受信するステップと、
    前記被験者の第２の関心領域を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを受信するステップと、
    前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域の両方内の分析領域を受信するステップと、
    前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々について別々に走査内均一性尺度を含む費用関数を作成するステップと、
    強度補正アルゴリズムを使用して、前記分析領域内の前記第１の磁気共鳴画像データセットに対する第１の強度補正マップ及び前記分析領域内の前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々に対する少なくとも１つの第２の強度補正マップを計算することによって、前記費用関数の最適化を行うステップと、
    前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記第１の強度補正マップを使用して、前記分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像を計算するステップと、
    前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、前記分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像を計算するステップと、
    を含み、
    前記第１の関心領域は、前記第２の関心領域を少なくとも部分的に含み、
    前記費用関数は更に、前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々の両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む、医用撮像方法。
14. 第１の磁気共鳴撮像システムを用いて前記第１の磁気共鳴画像データセットを取得するステップと、第２の磁気共鳴撮像システムを用いて前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを取得するステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 医療機器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含むコンピュータプログラムであって、前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
    被験者の第１の関心領域を記述する第１の磁気共鳴画像データセットを受信させ、
    前記被験者の第２の関心領域を記述する少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットを受信させ、
    前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域の両方内の分析領域を受信させ、
    前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々について別々に走査内均一性尺度を含む費用関数を作成させ、
    強度補正アルゴリズムを使用して、前記分析領域内の前記第１の磁気共鳴画像データセットに対する第１の強度補正マップ及び前記分析領域内の前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々に対する少なくとも１つの第２の強度補正マップを計算することによって、前記費用関数の最適化を行わせ、
    前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記第１の強度補正マップを使用して、前記分析領域を記述する第１の補正済み磁気共鳴画像を計算させ、
    前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の強度補正マップを使用して、前記分析領域を記述する少なくとも１つの第２の補正済み磁気共鳴画像を計算させ、
    前記第１の関心領域は、前記第２の関心領域を少なくとも部分的に含み、
    前記費用関数は更に、前記第１の磁気共鳴画像データセット及び前記少なくとも１つの第２の磁気共鳴画像データセットの各々の両方を使用して計算される走査間類似性尺度を含む、コンピュータプログラム。
    
    

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