JP6991728B2 - 画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置及び画像処理方法に関する。

磁気共鳴イメージングにおいて、信号の感度を増強させるため、例えば、ガドリニウムをベースにした造影剤が、被検体の体の中にしばしば投入される。

しかしながら、ある場合には、造影剤は、有害となる場合がある。従って、非造影のイメージング方法が望ましい。

米国特許出願公開２０１４／００５０３７９号明細書

本発明が解決しようとする課題は、非造影の磁気共鳴イメージングにおいて、ユーザの利便性を向上させることである。

実施形態に係る画像処理装置は、解析部と、制御部とを備える。解析部は、非造影で撮像を行うパルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を行う。制御部は、前記解析部が行った判定の結果を、表示部に表示させる。

図１は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）システムのブロック図である。 図２は、図１のシステムにおいて使用するための第１の例示的タグオン、タグオフ磁気共鳴イメージングデータ収集シーケンスの概略図である。 図３は、図１のシステムにおいて使用するための第２の例示的タグオン、タグオフ磁気共鳴イメージングデータ収集シーケンスの概略図である。 図４は、タグオン画像とタグオフ画像とで差分処理を行った絶対値画像を生成するために、複素数値演算を使用して予め画素ごとに収集したタグオン画像およびタグオフ画像の間の差分処理を示す図である。 図５Ａは、位置合わせ前のＢＢＴＩ（Black Blood Time to Inversion）期間における左心室（Left Ventricle：ＬＶ）の絶対値画像（例えば、図４のプロセスから得られたもの）を示す図である。 図５Ｂは、位置合わせ後のＢＢＴＩ期間におけるＬＶの絶対値画像（例えば、図４のプロセスから得られたもの）を示す図である。 図６Ａは、タグオン画像またはタグオフ画像に対して行われるセグメント分割を示す図である。 図６Ｂは、セグメント分割された関心領域が、差分処理が行われた画像に重ねられた状態を示す図である。 図６Ｃは、セグメント分割されたボリュームの外部の非心筋信号が除去された鮮明な画像を示す図である。 図７Ａは、左心室セグメント分割前の複数のＢＢＴＩ値における左心室断面画像がＢＢＴＩ時間の関数として１つのパネルに一緒に表示される灌流可視化の一例を示す図である。 図７Ｂは、左心室セグメント分割後の複数のＢＢＴＩ値における左心室断面画像がＢＢＴＩ時間の関数として１つのパネルに一緒に表示される灌流可視化の一例を示す図である。 図８Ａは、ここではセグメント分割された左心室の冠状動脈領域のカラーマップ表示をもたらす米国心臓協会（American Heart Association：ＡＨＡ）６セグメントモデルを使用した、左心室における冠状動脈領域セグメント分割の一例をさらに示す図である。 図８Ｂは、ここではセグメント分割された左心室の冠状動脈領域のカラーマップ表示をもたらすＡＨＡ６セグメントモデルを使用した、左心室における冠状動脈領域のセグメント分割の一例をさらに示す図である。 図８Ｃは、ここではセグメント分割された左心室の冠状動脈領域のカラーマップ表示をもたらすＡＨＡ６セグメントモデルを使用した、左心室における冠状動脈領域セグメント分割の一例をさらに示す図である。 図８Ｄは、ここではセグメント分割された左心室の冠状動脈領域のカラーマップ表示をもたらすＡＨＡ６セグメントモデルを使用した、左心室における例示的な冠状動脈領域セグメント分割の一例をさらに示す図である。 図９Ａは、可視化表現の一例を用いて、ＢＢＴＩパラメータ値の関数としての異なるスライスそれぞれにおけるセグメントごとの灌流曲線の１パネル表示による同時可視化を示す図である。 図９Ｂは、可視化表現の一例を用いて、ＢＢＴＩパラメータ値の関数としての異なるスライスそれぞれにおけるセグメントごとの灌流曲線の１パネル表示による同時可視化の一例を示す図である。 図９Ｃは、可視化表現の一例を用いて、ＢＢＴＩパラメータ値の関数としての異なるスライスそれぞれにおけるセグメントごとの灌流曲線の１パネル表示による同時可視化の一例を示す図である。 図１０Ａは、ＢＢＴＩ、灌流に関連する信号強度（Signal Intensity：ＳＩ）や左心室の３次元（Three-Dimensional：３Ｄ）画像内の実質的に連続したスライスを構成する左心室スライス数の関係をより良好に可視化し、理解するための新しいタイプのブルズアイ表示の図の一例を示す図である。 図１０Ｂは、ＢＢＴＩ、灌流に関連するＳＩや左心室の３Ｄ画像内の実質的に連続したスライスを構成する左心室スライス数の関係をより良好に可視化し、理解するための新しいタイプのブルズアイ表示の図の一例を示す図である。 図１１は、磁気共鳴イメージングにより収集されたＢＢＴＩタグオン画像およびタグオフ画像を分析するシステムの実施形態を実施するための、図１のシステム（または別の画像データ処理システム）に用いられるコンピュータプログラムコード構造の一例の行う処理を示したフローチャートである。 図１２Ａは、図１のシステムにより少なくとも部分的に実施される方法を示す図である。 図１２Ｂは、図１のシステムにより少なくとも部分的に実施される方法を示す図である。 図１３は、実施形態に係る画像処理装置のＧＵＩの一例を示した図である。 図１４は、実施形態に係る画像処理装置のＧＵＩの一例を示した図である。

添付の図面を用いて、実施形態について詳細に説明する。以下の記述は添付の図面を参照するが、異なる図中の同一の番号は別途述べられている場合を除き、同一または類似の構成要素を表す。実施形態の以下の記述で述べられる実施態様は、本発明と一致するすべての実施態様を表すものではない。むしろ、これらの実施態様は、添付の特許請求の範囲に列挙されるような本発明に関連する態様と一致する装置および方法の単なる例である。

本明細書を通しての単数または複数の「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」等への言及は、実施形態と関連して記載される１つまたは複数の特定の特徴、構造、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通してさまざまな場所に見られる語句「一実施形態において」または「実施形態において」、「例示的実施形態において」等はすべて、必ずしも同一の実施形態に言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。

本明細書において使用する用語は、特定の例を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定することを意図していない。単数形は、別途文脈による明確な指示がない限り、複数形も包含することを意図している。また、明細書において「における（ｉｎ）」の意味は「内」および「上」を包含する。さらに、語句「および／または」は、列挙された項目のいかなる、またすべての可能な組み合わせを意味し、また包含する。さらに、「備えてよい」、「備える」、「含む」等の用語は、その述べられた特徴、作用、構成要素、および／または部品が存在することを明示するものであって、他の特徴、作用、構成要素、部品、および／またはこれらの群の存在または追加を排除するものではない。

構成要素は「第１」、「第２」、「第３」等の用語として記載されている場合があるが、構成要素はこれらの用語によって限定されない。むしろ、これらの用語は同じタイプの構成要素を区別するために使用されているに過ぎない。例えば、本開示の範囲を逸脱することなく、第１の構成要素は第２の構成要素と呼ぶこともでき、同様に、第２の構成要素は第１の構成要素と呼ぶこともできる。本明細書で使用する場合、語句「～の場合」は文脈に応じて、「～する時点で」、「～するとき」、または「～に応じて」と解釈することができる。

図１に示す磁気共鳴イメージングシステムは、架台１０（概略的に断面で示す）と、架台１０に接続されたさまざまな関連システムコンポーネント２０とを備える。少なくとも架台１０は通常、シールドされた部屋に設置される。図１に示す磁気共鳴イメージングシステムの幾何学的配置は、静磁場Ｂ_０磁石１２と、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ傾斜磁場コイル１４と、高周波（Radio Frequency：ＲＦ）コイル１６とからなる実質的に同軸で円筒状の配置を含む。諸構成要素からなるこの円筒状のアレイの水平軸沿いには、被検体テーブル１１に支持された、被検体９（例えば、心臓磁気共鳴イメージングのための心臓）の対象とする解剖学的構造（つまり、「関心領域」）を実質的に取り囲むイメージング領域１８がある。

磁気共鳴イメージングシステム制御部２２は、ディスプレイ２４、キーボード／マウス２６、およびプリンタ２８に接続された入力／出力ポートを有する。自明であるが、ディスプレイ２４は、制御入力も提供するようなタッチスクリーンの類であってよい。

磁気共鳴イメージングシステム制御部２２は、磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０に接続される。磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０は、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ傾斜磁場コイルドライバ３２を制御し、さらにＲＦ送信部３４および送信／受信スイッチ３６（同じＲＦコイルが、送信および受信の両方に用いられる場合）も制御する。当業者に理解されるように、ＲＦ信号をイメージングボリューム内の関心領域に送信し、かつ／またはそこから受信するために、さまざまな多くのタイプのＲＦコイル（例えば、全身用コイル、表面コイル、バードケージ型コイル、コイルアレイ等）を用いることができる。これもまた自明であるが、心電図（Electrocardiogram：ＥＣＧ）同期信号、呼吸同期信号および／または末梢脈波同期信号を磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０に提供するために、１つまたは複数の好適な生理学的トランスデューサ８を被検体の体に貼着することができる。磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０はさらに、例えば、特定の磁気共鳴イメージングデータ収集シーケンスパラメータ、１つまたは複数の関心領域等を規定するユーザ入力および／またはシステム入力を用いて非造影心臓磁気共鳴イメージングの組織画像を生成するといった磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０の能力の範囲内で既に利用可能になっている磁気共鳴イメージングデータ収集シーケンスを実施するための好適な磁気共鳴イメージングデータ収集プログラムコード構造３８にアクセスできる。

画像処理装置２００は、磁気共鳴イメージングシステム２０の全体制御や、画像の生成等を行う。画像処理装置２００は、処理回路４２、磁気共鳴イメージング画像メモリ４６、画像再構成プログラムコード構造４４、ディスプレイ２４、キーボード／マウス２６及びプリンタ２８を備える。また、処理回路４２は、取得部４２ａ、解析部４２ｂ、生成部４２ｃ、制御部４２ｄを備える。これらの機能の詳細については後述する。

磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）は、ディスプレイ２４に送ることができる処理済み画像データを生成するために、処理回路４２（ＭＲＩデータプロセッサ）に入力を提供するＲＦ受信部４０を備える。処理回路４２はさらに、制御部４２ｄにより、画像再構成プログラムコード構造４４および磁気共鳴イメージング画像メモリ４６（例えば、実施形態および画像再構成プログラムコード構造４４に従った処理から導かれる磁気共鳴画像データを格納するため）にもアクセスするように構成されている。

処理回路４２は、取得部４２ａにより、関心領域の複数の非造影磁気共鳴イメージング画像を受信するように構成されている。処理回路４２は、取得部４２ａにより、複数の非造影磁気共鳴画像から血流信号を取得するように構成されている。例えば、処理回路４２は、取得部４２ａにより、タグオフパルスシーケンスに対応する正常画像からタグオンパルスシーケンスに対応するタグ付き画像を減算し、血流信号を含む差分画像を取得することができる。

処理回路４２は、解析部４２ｂにより、血流信号を分析することにより異常セグメントを特定するように構成されている。例えば、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、複数の非造影磁気共鳴画像の各々の複数のセグメントを特定できる。処理回路４２は、生成部４２ｃにより、各セグメントの時間パラメータの関数としての曲線を生成できる。この曲線は、各セグメントの血液灌流情報を示す。処理回路４２は、生成部４２ｃにより、異常セグメントの治療前後の曲線下面積を計算できる。治療としては、血管へのステント挿入、外科的バイパス血管手術等の血管再生技法を挙げることができる。

処理回路４２は、制御部４２ｄにより、ディスプレイに異常セグメントを示すために、非造影磁気共鳴画像のうちの少なくとも１つの画像の強調セグメントを、少なくとも１つの非造影磁気共鳴画像に重ね合わせることによって非造影磁気共鳴画像を表示させるように構成されている。したがって、処理回路４２は、ユーザに非造影磁気共鳴画像のうちの少なくとも１つの画像の強調セグメントにより注意を払わせる。強調セグメントはさらに、色分けされ、健康状態の重症度および／または種類を示すことができる。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、強調セグメントの隣にポップアップウインドウをさらに表示させることができる。その場合、ポップアップウインドウは、信頼水準および／または他の情報を含み、ユーザが患者の健康状態を理解することを助けることができる。例えば、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、ディスプレイ２４または任意の他の表示デバイスに、強調セグメントを有する非造影磁気共鳴画像と、小さなポップアップウインドウとを表示させることができる。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、強調セグメントの隣にさまざまな色の１つまたは複数の矢印をさらに表示させることができる。その場合、色によって健康状態の重症度および／または種類を示すことができる。

さらに図１は、磁気共鳴イメージングシステムプログラム／データ格納部５０も一般化して図示しており、格納されたプログラムコード構造（例えば、非造影心臓磁気共鳴イメージングの動的心筋灌流分析および可視化のため）、および関連のグラフィカルユーザインタフェース（Graphical User Interface：ＧＵＩ）、そこへのユーザ入力等は、磁気共鳴イメージングシステムの種々のデータ処理構成要素にアクセス可能な、コンピュータ可読記憶媒体に格納される。当業者にはわかるように、プログラム格納部５０を細分化し、少なくともその一部分を、システムの処理コンピュータのうちの、その通常の動作においてかかる格納プログラムコード構造を最も早急に必要とする異なる処理コンピュータに、直接接続することができる（すなわち、共有した形で格納し、磁気共鳴イメージングシステム制御部２２に直接接続するのではない）。

実際に、当業者にはわかるように、図１は、典型的な磁気共鳴イメージングシステムの非常に大まかな簡易化された図であり、本明細書で後述の実施形態を実施するために若干の変更が加えられている。システムのコンポーネントは、一つ一つがボックスの形で表現できるさまざまな論理的な集合に分割することができ、典型的には、デジタルシグナルプロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、特定用途処理回路（例えば、高速Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transforming：ＦＦＴ）、アレイ処理等のため）を数多く備えている。これらプロセッサの各々は、典型的にはクロック式の「状態マシン」であり、それらの物理的データ処理回路は各クロックサイクル（または所定の数のクロックサイクル）が起こるとすぐにある物理的状態から別の物理的状態に進行する。

処理回路（例えば、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、レジスタ、バッファ、演算ユニット等）の物理的状態が、動作中に、あるクロックサイクルから別のクロックサイクルに次第に変化するだけでなく、関連するデータ記憶媒体（例えば、磁気記憶媒体のビット格納部位）の物理的状態も、かかるシステムの動作中に、ある状態から別の状態に転換される。例えば、磁気共鳴イメージング再構成プロセスの終了時に、物理的記憶媒体内のアレイ状のコンピュータ可読アクセス可能データ値の格納部位（例えば、画素値の複数桁バイナリ表現）は、何らかの前の状態（例えば、すべてが一様に「０」値またはすべてが「１」値）から新しい状態に転換されることになるであろう。この場合、かかるアレイの物理的部位の（例えば画素値の）物理的状態は、現実の物理的事象および状態（例えば、イメージングされた領域空間全体にわたる被検体の組織）を反映して、最小値と最大値との間の一様でない値になっている。当業者に理解されるように、かかるアレイ状の格納データ値は、物理的構造を表し、また構成する。これは、命令レジスタへのロードと、磁気共鳴イメージングシステムの１つまたは複数のＣＰＵによる実行とが逐次的に行われたときに、特定の動作状態のシーケンスを生成し、それを磁気共鳴イメージングシステム内部で遷移させる特定の構造のコンピュータ制御プログラムコードの場合と同様である。

下記の実施形態は、磁気共鳴イメージングデータの収集、磁気共鳴イメージングデータ収集の処理、磁気共鳴画像の生成表示に係る、改良された方法を提供する。

ガドリニウム（Ｇｄ）系の造影剤を（場合により、負荷灌流剤を一緒に注入し）注入し使用することは公知であるが、かかる造影剤の使用は多くの場合、心筋の梗塞病変部および虚血病変部を検出するのに容認できる磁気共鳴イメージング技法ではない。ガドリニウム遅延造影（Late Gadolinium contrast Enhancement：ＬＧＥ）は、注入後の心筋から観察される磁気共鳴イメージング信号を介して、ガドリニウム造影剤の磁気共鳴イメージングのＴ１コントラスト（洗い出し）を観察することによって、正常心筋と梗塞心筋との間の差異を測定することに基づいている。負荷をかけた現実の心筋についての観察結果を得るために、被検体の運動または、（運動によって起こるものと同様の心拍数の増加、心血管の膨張等を起こすことを意図された）注入薬剤誘導負荷によってかかる負荷を誘導することができ、うまくいけば、かかる過渡的な負荷状況下で血流の異常をより良好に観察できることが期待される。

動脈スピンラベリング（Arterial Spin Labeling：ＡＳＬ）は、非造影心筋虚血評価のために使用されてきたが、この技法は単一の時点における単一のスライスに限られ、灌流曲線または３Ｄ範囲を生成する能力はない。対応する分析方法は、我々の新規の非造影動的磁気共鳴イメージング灌流分析および可視化とはかなり異なるものである。

より詳細には、我々は今ここに、正常心筋、虚血心筋、および梗塞心筋を相互に判別するのに使用できる心筋灌流曲線／表データを生成するための、非造影式の（すなわち、化学造影剤を注入しない）磁気共鳴イメージング技法を実現することによって、かかる造影剤の使用を回避する手法を発見した。実際に、（血管へのステント挿入、外科的バイパス血管手術等の血管再生法を用いて治療された）血管再生後の梗塞心筋でさえ、判別することができる。実施形態によると、任意の所望の関心領域（例えば、ユーザが任意で規定する関心領域、標準のＡＨＡセグメント、単一画素等）の内部で、かかる心筋の状態を判別することができる。

実施形態の方法では、造影剤（例えばガドリニウム系）の注入を避けることができるが、それでもなお、被検体負荷（運動によって誘導されるものまたは薬剤によって誘導されるもののいずれか）がかかっている間にのみ現れるような異常または顕著になるような異常をより良好に検出するために、かかる負荷と組み合わせて実施形態を実施することが依然として望ましいと言える。

実施形態では、最初の領域選択ＲＦパルス（例えば、典型的には、領域選択１８０°反転パルス）を用いて、進入する血液ボリュームに「タグが付された」後に、１組の「タグオン」の（２次元（Two-Dimensional：２Ｄ）または３Ｄ）磁気共鳴イメージングのｋ空間データが収集される。そのデータ収集サブシーケンスは、所定の反転時間（Inversion Time：ＴＩ）遅延間隔後に開始する。同様の「タグオフ」磁気共鳴イメージングデータの組も、同じＴＩ遅延間隔を使って収集されるが、最初の領域選択ＲＦタグ付きパルスは用いられない。この技法は、当該技術分野において、ＢＢＴＩイメージングとして知られている場合もある。複数のＴＩ時間ごとに、一連のかかるタグオン／タグオフデータの組がｋ空間で収集される。

所定のＴＩ時間ごとに、２次元又は３次元のフーリエ変換（Fourier Transforming：ＦＴ）が行われた再構成後の空間領域において、タグオン画像データの組とタグオフ画像データの組（すなわち、よく知られた２ＤＦＴ／３ＤＦＴ再構成プロセスの結果）とで例えば画素ごとに差分処理が行われて、ＢＢＴＩ血液灌流画像が得られる。この場合、時間の関数としての血液灌流（磁気共鳴信号強度）をプロットまたは表形式で表すことができる。任意の所定の関心領域（例えば、ＡＨＡセグメント、ユーザが任意で規定する関心領域、さらには単一画素）に対して、データ値の時系列でプロットすることにより、時間の関数としての血液灌流曲線が得られる。これにより、「正常」心筋、異常虚血心筋、梗塞心筋、さらには血管再生された、すなわち治療済みの、虚血心筋に対する各灌流曲線を識別することができる。予想されるように、梗塞心筋には灌流が見られない。すなわち、検出された磁気共鳴信号強度にピークや上昇は見られない。しかし、虚血心筋では、正常な（または血管再生後の）心筋と比較して、ピークフロー時間が遅延して現れており、検出された信号強度も弱い。したがって、時間や振幅（さらには曲線下積分面積）の比較、所定の閾値等との比較に基づいて、虚血領域を判別することができる。

換言すると、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（磁気共鳴イメージングシステム２０）は、磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０（ＭＲシーケンス制御部）と、画像処理装置２００とを備える。磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０は、非造影で撮像を行うパルスシーケンスを実行し信号を収集する。画像処理装置２００は、処理回路４２を有し、処理回路４２は、解析部４２ｂと制御部４２ｄを有する。処理回路４２は、解析部４２ｂにより、磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０が収集した信号に基づいて、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を行う。例えば、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、パルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて血液の信号値が遅延時間の関数として表された曲線を生成し、生成した曲線の曲線下面積を基に、判定を行う。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、解析部４２ｂが行った判定の結果を、表示部（ディスプレイ２４）に表示させる。

処理回路４２が行う判定方法の別の例として、例えば、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、被検体および健常なボランティアの非造影磁気共鳴画像を分析して、１つまたは複数の閾値を決定できる。処理回路４２は、取得部４２ａにより、被検体の非造影磁気共鳴画像の分析に基づいたユーザからの入力を受信することによって、臓器の正常組織のピーク血流量に対応する第１閾値を取得するように構成されている。換言すると、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、パルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて生成された画像をディスプレイ２４に表示させ、画像を参照したユーザからの入力を受け付ける。続いて、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、制御部４２ｄが受け付けた入力に基づいて定められた、正常組織のピーク血流量を表す閾値に基づいて、判定を行う。なお、第１閾値は被検体ごとに任意であってよく、ユーザは、非造影画像を分析することにより入力を決定するように専門訓練を受けていてもよい。

また、別の例として、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、健康な組織を有する健康な被験者すなわち被検体のデータに対応する非造影磁気共鳴画像を分析することによって、臓器の正常組織のピーク血流量が現れる時点に対応する第２閾値を取得するようにさらに構成されている。

処理回路４２は、解析部４２ｂにより、取得した血流信号を臓器の正常組織に対応する閾値と比較することによって、異常セグメントを特定するように構成されている。例えば、処理回路４２は、取得部４２ａにより、心臓の左心室の正常組織の最低血流量に対応する閾値を取得できる。処理回路４２は、取得部４２ａにより、心臓の左心室の正常組織の平均血流量に対応する閾値もまた取得できる。閾値の１つまたは複数を使用して、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、取得した血流信号が１つまたは複数の領域において閾値よりも小さい場合に異常セグメントを特定できる。

処理回路４２は、取得部４２ａにより、臓器の異常組織を含む領域の灌流を回復させる治療処置の前の当該領域に対応する第１の複数の血流信号を取得するように構成されている。処理回路４２は、取得部４２ａにより、医師または他のユーザが被検体の症状のリスクおよび状態を理解できるように、治療処置前の非造影磁気共鳴画像を使用して第１の複数の血流信号を取得してもよい。また、医師は第１の複数の血流信号を、治療を評価するための基準画像として使用してもよい。

処理回路４２は、取得部４２ａにより、治療処置後の臓器の異常組織を含む領域に対応する第２の複数の血流信号を取得するように構成されている。処理回路４２は、解析部４２ｂにより、治療処置前の同じ関心領域の非造影磁気共鳴画像を分析できる。処理回路４２は、解析部４２ｂにより、第１の複数の血流信号と第２の複数の血流信号とを比較することによって、治療処置が成功であるかどうかを判断するように構成されている。すなわち、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、治療処置を行う前の組織の信号である第１の血流信号と、治療処置を行った後の組織の信号である第２の血流信号とを比較することにより、治療処置が成功したか否かを判断する。

例えば、処理回路４２は、領域内のピーク血流量を示す第２の複数の血流信号が第１の閾値よりも大きい場合、これを第１の状態と呼ぶことができるが、治療処置が成功であると判断できる。処理回路４２は、ピーク血流量に対応するピーク時間が第２の閾値未満である場合、これを第２の状態と呼ぶことができるが、治療処置が成功であると判断できる。処理回路４２は、上記の２つの状態に異なる重みを割り当てることができるため、最終判断では、ピーク血流量の差異および対応するピーク時間の差異の両方を考慮できる。すなわち、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、第２の信号に関して、ピーク血流量が第１の閾値よりも多く、ピーク血流量となる時間であるピーク時間が第２の閾値未満である場合に、治療処置が成功したと判定する。

関心領域（例えば、所定のＡＨＡ心筋セグメント、またはユーザが任意で規定する関心領域、さらには単一画素）に関連する灌流曲線および／または対応のデータ一覧表は、顕著な特性を含んでいるため、磁気共鳴イメージングの結果（例えば、ユーザに表示されるもの、または後で他の人に表示するための格納データ）は、正常心筋、虚血心筋、梗塞心筋、さらには血管再生された心筋を表すように、その関心領域を、どれもいかなる注入造影剤（例えばガドリニウム）も用いずに、さまざまに映し出すことができる。

図２に示すデータ収集シーケンスの一例では、図示されるように「タグオフ」および「タグオン」のどちらのサブシーケンスも同期させるために、ＥＣＧ同期を使用している。図２の左下に示すタグオフサブシーケンスでは、初期値である短い固定遅延時間ＴＤを用いて、データ収集サブシーケンスは必ずＲＳＴ ＥＣＧ信号のうちの所望の心拡張期部分の間にその活動期を開始するようにしている。遅延ＴＤの後で、非選択１８０°核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）ＲＦ章動パルスが用いられる（心筋からの信号は例えば信号全体の約１０％等、比較的小さいため、後続の差分画像からの背景信号を抑制するのを助けるため）。実際のデータ収集サブシーケンスの活動期は、所望であれば、プレパレーションパルス（例えば、脂肪抑制パルス）と一緒に開始することができる。その後、スライス選択（例えば、α°、典型的には４５°または９０°）ＮＭＲ章動パルスとともに始まる所望のデータ収集サブシーケンスＦが続き、例えばスライス選択１８０°ＲＦ章動リフォーカシングパルスのシーケンスのような所望の磁気共鳴イメージングデータ収集サブシーケンスＦが始まり、介在するＲＦスピンエコー（Spin Echo：ＳＥ）応答を、読み出し傾斜磁場Ｇｒパルスの継続期間中に取り出す。なお、各ＳＥの前には、位相エンコーディングＧｅ傾斜磁場パルス（これは、それぞれ対応するｋ空間のラインのデータを取り出すために、異なるエコーに対して変更される）が来る。当業者に理解されるように、かかる公知の磁気共鳴イメージングデータ収集サブシーケンスは、例えば、現在のところ望ましい平衡定常状態自由歳差運動（balanced Steady-State Free Precession：ｂＳＳＦＰ）タイプのもの、または高速スピンエコー（Fast Spin Echo：ＦＳＥ）タイプのもの、または他のタイプのものであってもよい。

図２の右下に示すタグオンデータ収集サブシーケンスは、上記タグオフサブシーケンスと同様である。ただし、遅延ＴＤの後で、さらに、領域選択「タグ付き」１８０°ＲＦ章動パルス（例えば、場合によっては、図示されるような点線の、同時進行的に印加される傾斜パルスによって表される、斜めに傾いた角度のパルス、および周波数オフセットパルスＤｆ）もある。当業者にはわかるように、これは事実上、血液の所定の流入ボリュームを非反転磁化の向きに逆戻りさせることになるため、この血液の流入ボリュームに「タグを付す」ことになる。したがって、そのＲＦタグ付きフロー血液磁気共鳴核が下流の関心領域に進入するときに、上記タグオフサブシーケンスのものとは異なる磁気共鳴信号応答を発生させることになる。

図３に示すタグオン／タグオフ交互式収集サブシーケンスは、図２に示すものと同じである。ただし、見れば分かるように、タグオンサブシーケンスとタグオフサブシーケンスのどちらにおいても、背景抑制を目的とする最初の非選択１８０°章動パルスが存在しない。

図２および図３の双方に点線で示しているように、領域選択１８０°タグオン章動パルスに対して所望の斜めの向きを実現するために、さまざまに選択された大きさのＧｓ、Ｇｒ、およびＧｅ傾斜磁場パルスを同時進行的に使用することができるであろう。

例示的な分析方法が、上記の非造影動的心筋灌流技術とともに使用される。例えば、この新規の方法は、左心室の血液灌流を可視化し、かつ使用者によって規定された任意のセグメントまたは関心領域の灌流曲線を示す機能を用いて動的な３Ｄ画像データの集合を処理する。

当業者にはわかるように、灌流分析および可視化方法を図１の磁気共鳴イメージングシステムに組み込むことができる。これに代えて、またはこれに加えて、灌流分析および可視化方法は、元のタグオン画像データおよびタグオフ画像データが収集された図１の磁気共鳴イメージングシステムとは離れて位置する別個の画像分析／表示システムの一部として実施可能である。

我々の非造影灌流技術から得られた動的３Ｄ画像については、以下の例示的な好ましい分析手順を提案する。ただし、そのステップの全てが常に必要または所望とされるわけではない。

１．タグオン画像とタグオフ画像との複素数データの差分処理を実行する。

２．画像の位置合わせ、すなわち異なるＢＢＴＩにおける３Ｄ画像に対する剛体位置合わせまたは非剛体位置合わせを実行する。

３．タグオン画像およびタグオフ画像のヒストグラムを生成し、磁化率、および／またはイメージングされたスライスに影響を与えるタグ付きスライスによって起こる心筋信号損失があるか確認する。ヒストグラムの差分処理により、イメージングされた心筋に対する磁化率およびタグ付きスライスの影響を検出できる。

４．心筋セグメント分割を行う。

５．セグメント分割された心筋をカラーマップ形式で表示する。

６．スライス全体の各セグメントまたは関心領域の灌流曲線を生成する。

７．同時に全３Ｄスライス対ＢＢＴＩを表示する。

８．セグメントおよび／または関心領域を選択すると同時にそれぞれの対応する灌流曲線を自動で表示する。

９．定量化目的での灌流曲線フィッティングを行う。

タグオン画像データとタグオフ画像データとの複素数データの差分処理を図４に示す。差分処理が行われた画像の大きさはタグオン信号とタグオフ信号との位相シフトにより引き起こされる信号の変化の影響を受けなくなるため、差分処理が行われた画像は、複素数形式（実部および虚部、Ｒ＋ｊｌ）となるはずである。したがって、元のタグオン画像およびタグオフ画像もまた複素数値形式となるはずである。すると、差分処理後の複素数値データを使用して、灌流分析のための絶対値画像が生成される。

異なるＢＢＴＩにおける３Ｄ画像は異なる収集時間で収集されるため、異なるＢＢＴＩ画像間の位置合わせが必要となりうる。図５Ａおよび図５Ｂの例示的画像は、ＢＢＴＩ全体にわたるイメージングスラブの３Ｄ位置合わせを示す（説明を単純にするため、スライスを１つのみ示す）。

位置合わせは剛体位置合わせに限定されない。例えば、あるＢＢＴＩにおけるドーナツ形の左心室断面は、別のＢＢＴＩではわずかに異なる形状を有しうる。この場合、非剛体位置合わせを行うべきである。

左心室の位置合わせを行うことが望ましいため、実施形態の方法では、位置合わせのためのウインドウが左心室のみに配置された場合、左心室の局所的な位置合わせを行うことができる。非選択パルスを使用した場合、心腔と周りの心筋とのコントラストはいくつかのＢＢＴＩでは反転することになる。この場合、タグオン画像およびタグオフ画像の両方を位置合わせプロセスで利用すべきである。例えば、陽性造影画像（心筋信号強度ＳＩ＞左心室血液ＳＩ）を選択し、これらに対して位置合わせを実行できる。次に、陰性造影画像を選択して、もう１度位置合わせプロセスを実行できる。基準画像に対する各画像の画素の位置合わせのための移動量は、複合的な位置合わせ処理をするための記録してもよい。目視確認による手動での移動は、最良の位置合わせを行うために必要となる場合がある。

左心室セグメント分割は、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示される連続的なＢＢＴＩ画像に沿って左心室を位置合わせすることにより位置合わせ後に行うことができる。タグオフ画像では、心内膜および心外膜の輪郭線を各スライスで（手動または半自動で）引いて、保存できる。次に、保存した輪郭線を差分処理が行われた画像に適用できる。左心室心筋のみを可視化するために、他の信号を除去できる（例えば、図６Ｃの「鮮明な」画像参照）。なお、左心室の輪郭線は、アーチファクト（例えば、磁化率アーチファクト）およびタグ付きスライス干渉によるいかなるコンタミネーションも排除するように慎重に位置決めされる。

灌流可視化は図７Ａおよび図７Ｂに示すように行うことができる。ここで、すべてのＢＢＴＩにおける心尖部スライスから心基部スライスまでの左心室画像を１つのパネルに表示する。このパネルでは、左心室中の血液灌流を観察できる（カラーマップは信号強度変化をより良好に可視化するために適用されるのが好ましい）。図７Ａは左心室セグメント分割前の可視化を示すのに対して、図７Ｂは左心室セグメント分割後の可視化を示す。

左心室の冠状動脈領域セグメント分割は、例えば、標準ＡＨＡ６セグメントモデルか、または所望であれば任意の数の他の使用者が規定するセグメント分割であってよい。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、および図８Ｄに示すＡＨＡ６セグメント分割は、左心室と右心室（Right Ventricle：ＲＶ）との間の溝から始まり、自動で時計回りに進む。すなわち、溝は冠状動脈領域を特定するための始点としてマークされる。続いて番号付けされるＡＨＡセグメントをラベリング、平均化、およびカラーマップ化することで、図８Ａ～図８Ｄに示すすべてのセグメント間の強度変化を識別して示すことができる。

このように、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、領域選択パルスの印加を伴うパルスシーケンスの実行により得られた信号と、領域選択パルスの印加を伴わないパルスシーケンスの実行により得られた信号とに基づいて、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を、組織のセグメントごとに行う。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、解析部４２ｂが異常であると判定したセグメントを、ディスプレイ２４に強調して表示させる。

異なるＢＢＴＩ画像に沿った異なるスライスそれぞれにおける各セグメントの灌流曲線が図９Ａ～図９Ｃに示すように生成されうる。すべてのセグメントの保存された関心領域を用いて、全スライスの全セグメントに関する灌流曲線を自動で生成できる。図９Ａの例は、ある被検体の平滑化されていない生の灌流曲線を示す。灌流曲線は、使用者が指定したいかなる関心領域からも生成可能である。

従来の多項式曲線フィッティング技術または曲線の平滑化技術を適用をすることにより、図９Ｃに示すようなさらなる定量化分析の助けになる。好ましくは２つ以上の曲線フィッティングの式を使用することにより、灌流曲線の最適なフィッティングをすることができる。フィッティングパラメータは灌流ピーク強度、ピークタイミング、およびピーク下の面積を説明できる。好ましくは、任意の特定可能な異常パラメータ（例えば、曲線フィッティングされた灌流データの定量分析によって確認されたもの）は、フィッティングパラメータ表および／または表示された灌流曲線のなかで、直接印を付けられるべきである。同様にして、検出された異常に対応する領域に、対応するＡＨＡセグメントを可視化したものの中で直接印がつけられるのが好ましい。磁気共鳴イメージングシステムは、複数の被検体からデータを収集し、全被検体の同セクションのフィッティングパラメータを取得できる。したがって、磁気共鳴イメージングシステムは、臓器内の各セクションのフィッティングパラメータの平均値を特定できる。磁気共鳴イメージングシステムはさらに、このパラメータの分散値を得ることもできる。平均値および分散値を使用して、特定の被検体の臓器の分析についての確度または信頼値を計算できる。

図９Ｂは、シミュレーションした灌流曲線を、３Ｄ可視化したものを示す。ここでは、（直交するｘ、ｙ、ｚ座標軸の典型的な位置付けを使用して）ＢＢＴＩ値を可視化ディスプレイのｘ軸にプロットし、相対信号強度（灌流）をｙ軸にプロットし、スライス数をｚ軸にプロットする。

灌流曲線は図９Ａ～図９Ｃのように、１つのパネルで示されているが、例えば、特定のＢＢＴＩにおける特定のスライスやセグメントの上にマウスを動かしてカーソルを「クリック」することによって、特定のスライスまたはセグメントを使用者が選択した場合、図７Ａまたは図７Ｂに重ねて表示させるために任意の灌流曲線を取得できる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、ブルズアイ技術を応用した新たな灌流可視化を示す。ここで図１０Ａでは、所定のスライス数に関して、同心円はＡＨＡセグメントを示し、ＢＢＴＩ値は半径方向に沿って示される。各ブルズアイセグメントは好ましくは、平均ＳＩまたは相対灌流値に関して色分けされる。この可視化では、各心臓セグメントに対するＢＢＴＩの関数としてのＳＩのトレンドを容易に見て理解することができる。図１０Ｂでは、所定のＢＢＴＩ値に関して、この同心円もまたＡＨＡセグメントを示すが、ここでは半径方向に沿ってスライス数が示される。ここで、各ブルズアイセグメントは好ましくは、平均ＳＩまたは灌流値を表すように色分けされ、ここで、この可視化では、所定のＢＢＴＩにおけるスライス数の関数としてのＳＩのトレンドを容易に見て理解することができる。

例示的な分析方法は、我々の非造影の、動的心筋灌流技術とともに使用するために特別に設計される。全分析手順により、心筋内部の血液灌流を可視化し、梗塞領域または虚血領域と健康な心筋とを識別する助けになる。生成された灌流曲線は、虚血性疾患または梗塞の定量評価に重要である。

図１１において、ステップ９００で、動的非造影タグオンＢＢＴＩ画像データおよびタグオフＢＢＴＩ画像データの分析を開始する。当業者にはわかるように、このフローチャートは、より高レベルなアプリケーションプログラムまたはオペレーティングシステムが呼び出し可能なコンピュータプログラムサブルーチンなどにある、実行可能なコンピュータプログラムコード構造を表す。所望であれば、ステップ９０２において現在の（最初または最後に使用した）組の初期化パラメータを表示でき、ステップ９０４においてユーザに尋ねたとき、ユーザがそれに満足していなければ、ユーザがさらに調整／入力するためにパラメータ初期化スクリーン９０６を表示でき、またステップ９０２において再度表示させ、ステップ９０４で受け入れるかどうか決定する。

実際に、ユーザがこのような調整の機会を与えられた場合、サブルーチンの初期化が受け入れられたと分かると、次にステップ９０８で予め収集したタグオン画像とタグオフ画像とを複素数値演算データ処理を使用して差分処理を行い、各ＢＢＴＩ値および３Ｄ画像の各スライスの絶対値画像を生成する。

その後、ステップ９１０で異なるＢＢＴＩ値における３Ｄ画像に画像の位置合わせを実行できる。所望であれば、画像の位置合わせを行うために手動支援を許可してもよい。当然ながら、画像の位置合わせは必ずしも必要ではない。

ステップ９１２でテストしたときにアーチファクト検出が要求される場合、タグオン画像およびタグオフ画像のヒストグラムをステップ９１４で生成し、磁化率エラーおよび／または画像データ収集中に心筋に影響を与えるタグ付きパルスによって引き起こされるエラーを表すデータをもたらすために差分処理を行う。当業者にはわかるように、ステップ９１４は、一定の閾値を超えるエラーが存在するかどうかを検出し、存在する場合は救済措置をとる、かつ／またはユーザ支援を必要とし、または必要に応じてプロセスを終了するテストを含むことができる。

ステップ９１６では、所望であれば心筋セグメント分割を行うことができる。その後、セグメント分割された心筋は、ステップ９１８で信号の大きさごとにマッピングされた色付きの画素で表示される。ステップ９２０において、３Ｄ画像の各スライスの各セグメント（または関心領域）についての灌流曲線を生成する。スライスおよび／または灌流曲線は、ステップ９２２においてＢＢＴＩ値に対して表示されうる。前述したように、３Ｄ画像の色付きスライス画像は好ましくは、ＢＢＴＩ値の関数として１つのパネルに表示される。同様にして、３Ｄ画像の各セグメントおよびスライスについての灌流曲線は好ましくは、単一のパネルに表示される。

スライスを単一のパネルに示す場合、次にステップ９２４において、ユーザは、（例えば、マウスまたはタッチ等により）ディスプレイの特定のセグメントまたは関心領域を選択する機会を与えられる。このような選択をユーザが行うと、その特定のセグメントに対応する灌流曲線をステップ９２６において表示する。ユーザはステップ９２８において処理を終了する選択肢を与えられる。そのような要求が示された場合、このサブルーチンをステップ９３０において終了し、制御を呼び出し元の高レベルプログラムまたはオペレーティングシステムに戻す。

任意のタイプのマルチスライス画像（すなわち、灌流に関連する画像だけでなく、ＢＢＴＩ軸に沿った磁気共鳴アンギオグラフィ（Magnetic Resonance Angiography：ＭＲＡ）等の非造影ＭＲ画像も）の表示は、新規で有利だと考えられる。例えば、磁気共鳴イメージングにより収集した画像を分析するコンピュータ化されたシステムは、関連するメモリ、ディスプレイ、および入力／出力ポートに接続された少なくとも１つのコンピュータプロセッサを備えてよく、（ａ）関心領域内の複数のＢＢＴＩ間隔それぞれについての左心室心筋のマルチスライス非造影磁気共鳴画像を収集し、（ｂ）単一の表示パネルにおいて、３Ｄ画像の複数のスライスおよび複数のＢＢＴＩ値についてのＢＢＴＩの関数としての心尖部から心基部までの左心室スライス画像を表示するように構成される。単一の表示パネルにおけるＢＢＴＩの関数としての磁気共鳴スライスのこのような可視化（例えば、図７Ａ、図７Ｂ、図９Ａ～図９Ｃ、図１０Ａ、図１０Ｂに示す可視化と同様のもの）は、ユーザがより迅速に、一連のＢＢＴＩ値と種々のＢＢＴＩ値で収集されたさまざまなタイプの磁気共鳴画像との重要な関係を「見る」のを手助けする。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１のシステムにより少なくとも部分的に実施される方法を示す。

図１２Ａにおいて、方法は以下のステップを含む。ステップ８１０では、磁気共鳴イメージングシステムは関心領域のタグオンデータ収集シーケンスおよびタグオフデータ収集シーケンスを実行することによって生データを取得する。タグオンデータ収集シーケンスのタグ付きスラブはイメージングスラブとわずかに重なり合っている場合がある。タグ付きスラブとイメージングスラブとの角度は３０°未満であってよい。

ステップ８２０において、磁気共鳴イメージングシステムは関心領域の生データを使用して複数の非造影画像を再構成する。磁気共鳴イメージングシステムは、ＦＦＴまたは他の類似の再構成アルゴリズムを使用して、複数の非造影磁気共鳴画像を再構成できる。

ステップ８３０において、磁気共鳴イメージングシステムは、複数の非造影磁気共鳴画像から血流信号を取得する。磁気共鳴イメージングシステムは、同じスライス位置のタグオン画像を対応するタグオフ画像から差分処理を行うことによって、灌流情報を含む血流信号を取得できる。また、異なるイメージングスライスの血流信号を、さらに分析することができる。同じ部位における血液信号は、時間の経過とともに変化する曲線としてさらに分析できる。磁気共鳴システムはこの曲線を使用してピークフロー時間を特定できる。曲線の例を図９Ａ～図９Ｃに示す。

ステップ８４０では、磁気共鳴イメージングシステムは、血流信号を分析することによって異常セグメントを特定する。磁気共鳴イメージングシステムは、図１２Ｂのステップ８５４に示すように、非造影磁気共鳴画像の分析に基づいたユーザからの入力を受信することによって、臓器の正常組織のピーク血流量に対応する第１閾値を取得できる。磁気共鳴イメージングシステムは、非造影磁気共鳴画像を分析することによって、臓器の正常組織でピーク血流量が現れるときに対応する第２閾値をさらに取得できる。磁気共鳴イメージングシステムは、図１２Ｂのステップ８５６に示すように、取得した血流信号を臓器の正常組織に対応する閾値と比較することによって、異常セグメントを特定できる。

ステップ８５０では、磁気共鳴イメージングシステムは、強調セグメントにより非造影磁気共鳴画像をポップアップウインドウに表示し、ディスプレイに異常セグメントを示す。磁気共鳴イメージングシステムは強調セグメントを少なくとも１つの非造影磁気共鳴画像に重ね合わせて、ディスプレイに異常セグメントを示すことができる。ディスプレイの一例は、図８Ｄと類似しており、その場合、カラーマップは特定の強調色を含み、異常セグメントについてユーザに警告する。図７Ａおよび図７Ｂは、図８Ｄに示すような１つまたは複数の重ね合わせた画像を組み込んで、ユーザに治療前の特定のセグメントについて警告できる。治療後、同じ関心領域をスキャンでき、同じセグメントを分析して、治療が成功であるかどうかを判断できる。

図１２Ｂは、図１２Ａのステップと組み合わせ可能なステップを示す。ステップ８５２では、磁気共鳴イメージングシステムは第１の色を強調セグメントに割り当てて、治療前の異常セグメントの重症度レベルをディスプレイに示すことができる。換言すると、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、セグメントごとに、重症度の度合いを算出しながら、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を行う。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、解析部４２ｂが異常であると判定したセグメントを、重症度の度合いに応じた色でディスプレイ２４に強調して表示させる。また、治療後、磁気共鳴イメージングシステムは第２の色を強調セグメントに割り当てて、治療処置が成功であることを示すことができる。換言すると、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、セグメントごとに、治療処置が成功したか否かを判定しながら、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を行う。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、解析部４２ｂが治療処置が成功したと判定したセグメントを、他の部分と区別した色でディスプレイ２４に強調して表示させる。

ステップ８５４では、磁気共鳴イメージングシステムは、非造影磁気共鳴画像の分析に基づいたユーザからの入力を受信することによって、臓器の正常組織のピーク血流量に対応する第１閾値を取得するように構成されている。磁気共鳴イメージングシステムは、非造影磁気共鳴画像を分析することによって、臓器の正常組織でピーク血流量が現れるときに対応する第２閾値を取得できる。組織のほとんどは正常であり、１つまたは２つのセグメントが病気であると仮定することにより、第１閾値および第２閾値はユーザからの入力に基づいて設定できる。これに代えて、又はこれに加えて、第１閾値および第２閾値は多項式曲線フィッティングを使用して取得できる。

ステップ８５６では、磁気共鳴イメージングシステムは、取得した血流信号を臓器の正常組織に対応する閾値と比較することによって、異常セグメントを特定できる。

ステップ８５８では、磁気共鳴イメージングシステムは、臓器の異常組織を含む領域の灌流を回復させる治療処置の前の当該領域に対応する第１の複数の血流信号を取得できる。第１の複数の血流信号もまた、多項式曲線フィッティングを使用してフィッティングされ、１つまたは複数の関連するフィッティングパラメータを取得できる。

ステップ８６０では、磁気共鳴イメージングシステムは、治療処置後の臓器の異常組織を含む領域に対応する第２の複数の血流信号を取得できる。治療が成功である場合、治療済みセグメントの血流量は、正常組織と比較して多くなりうる。さらに、ピーク時間も正常組織よりも短くなりうる。したがって、磁気共鳴イメージングシステムはピーク流量およびピーク時間の両方を組み合わせて、治療が成功であるかどうかを判断できる。

ステップ８６２において、磁気共鳴イメージングシステムは、第１の複数の血流信号と第２の複数の血流信号とを比較することによって、治療処置が成功であるかどうかを判断できる。磁気共鳴イメージングシステムは、第２の複数の血流信号から第１の複数の血流信号を減算することによって第２の差分画像を取得し、治療前後の血流量変化を示すことができる。

ステップ８６４において、第２の複数の血流信号が、領域内のピーク血流量は第１閾値よりも多く、ピーク血流量に対応するピーク時間は第２閾値未満であることを示す場合、磁気共鳴イメージングシステムは治療処置が成功であると判断できる。磁気共鳴イメージングシステムは、１つまたは複数の対応する非造影磁気共鳴画像とともにピーク血流量およびＳＩを用いた判断結果を、通信チャネルによって磁気共鳴システムに接続された診断システムに報告できる。

図１２Ａおよび図１２Ｂのフローチャートに示すすべてのステップの実行が各場合で必要とされるわけではない。ステップの１つ以上を、実施形態に開示される他のステップで置換してもよい。これらステップは互いに組み合わせ可能である。必要に応じてさらなるステップを追加してもよい。

実施形態は、非造影磁気共鳴シーケンスを使用して血管疾患の治療前（スクリーニング）および治療後（フォローアップ）のための診断ツールを提供する。梗塞および血管再生の両方は、タグオン（非選択ＩＲパルスおよび選択ＩＲパルス）およびタグオフ（非選択ＩＲパルス）を使用して、ＦＡＩＲ（Flow Sensitive Alternating Inversion Recovery）法および／またはＴｉｍｅ－ＳＬＩＰ（Time-Spatial Labeling Inversion Pulse）法により収集された時間分解血流信号で観察できる。虚血病変部もまた、４Ｄ Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ法において治療前の遅延信号および治療後の信号変化により診断できる。

また、治療前後の上記の変化は、病変部の改善に対しては異なる色で強調でき、特定のセグメントはポップアップして示され、医師に警告できる。治療前の正常、虚血、および梗塞の差異、ならびに血管再生後の正常、治療済み虚血、および治療済み梗塞の差異もまた強調され、医師に警告できる。ピーク信号時間および曲線下ピーク面積は、さまざまなＴＩにおける相対血流信号のために記録される。曲線下面積は治療前および治療後に確認されるが、これらはタグ付き面積が２回のスキャンで同じである場合に同様となるはずである。

ピーク血流量および相対ＳＩを用いたスクリーニング検査およびフォローアップ検査の結果は、画像と一緒に報告され、疾患の診断を補助する。肺、肝臓、腎臓等の臓器の異なるセグメントの血液信号を使用して血管の狭窄レベルを評価でき、これらの結果は、非造影磁気共鳴アンギオグラフィ（Non-Contrast Magnetic Resonance Angiography：ＮＣ－ＭＲＡ）を使用した血管形態結果により確認できる。閾値および血液移動時間は、臓器およびタグ付き位置に応じてさまざまでありうる。タグオン（領域選択ＩＲパルス）およびタグオフ（領域選択ＩＲパルスなし）を用いたＴｉｍｅ－ＳＬＩＰ法等のその他のタグ付け条件もまたこの診断ツールに使用できる。ＮＣ－ＭＲＡを使用した血管形態と比較しながら、心筋におけるＡＨＡの６または１７のセグメント分割における血液信号を使用してもよい。

なお、実施形態はこれに限られない。例えば、実施形態に係る画像処理装置２００は、関心領域の選択の入力を受け付けるためのＧＵＩを備えてもよい。図１３は、かかる実施形態の画像処理装置２００に係るＧＵＩの一例を示した図である。

図１３において、関心領域７２は、ユーザが設定中の関心領域を表す。パネル９１は、ユーザが関心領域７２を設定するためのパネルを表す。ボタン７７ａ、ボタン７７ｂ、ボタン７７ｃ、ボタン７７ｄ、ボタン７８ａ、ボタン７８ｂは、ユーザが関心領域７２を設定するためのボタンを表す。

３次元データ７１は、ユーザが関心領域７２を設定するために、例えばディスプレイ２４に表示されたデータを表す。なお、図１３では、心臓についての撮像を行う場合で説明している。軸７０は、３次元データ７１において、心基部から心尖部へと向かう方向を示している。パネル９０は、ユーザから３次元データ７１のディスプレイ２４の画面上での回転の入力を受け付けるためのパネルである。すなわち、ユーザから回転の入力を受け付けて３次元データ７１がディスプレイ２４の画面上で回転すると、それに応じて関心領域７２が対応する３次元データ７１上の位置が変化する。従って、選択された関心領域７２の、３次元データ７１上の位置が変化する。基準線７４は、３次元データ７１がディスプレイ２４に投影されたときの、奥行き方向に垂直な線を表わす基準線を表わしている。表示領域７５は、ユーザに基準線７４と軸７０との角度を表示するための表示領域である。また、ボタン７６ｃ及びボタン７６ｄは、ユーザから、３次元データ７１をディスプレイ２４の画面上で回転させる操作を受け付けるためのボタンである。また、表示領域７３は、ユーザに、関心領域７２における、遅延時間（ＢＢＴＩ時間）を変化させたときの信号値の変化を表すグラフを表示するための表示領域である。

まずはじめに、磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０は、非造影で撮像を行うパルスシーケンスを実行し、複数のスライスで２次元収集を行って、あるいは３次元収集を行って、データを収集し信号を得る。処理回路４２は、生成部４２ｃにより、磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０が得た信号に基づいて、３次元データ７１を生成する。

処理回路４２は、制御部４２ｄにより、ディスプレイ２４の画面上に、３次元データ７１を表示させる。換言すると、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、３次元データ７１を所定の２次元平面に投影し、投影したデータを、ディスプレイ２４上に表示させる。

また、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、関心領域７２を、３次元データ７１に重ねてディスプレイ２４に表示させる。処理回路４２は、ディスプレイ２４の画面上における関心領域７２の３次元データ７１上の位置に対応するデータを、表示領域７３に表示させる。例えば、処理回路４２は、ディスプレイ２４の画面上における関心領域７２の３次元データ７１上の位置における、遅延時間（ＢＢＴＩ時間）を変化させたときの信号値の変化を表すグラフを、ディスプレイ２４上に表示させる。

また、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、３次元データ７１を参照したユーザから、関心領域７２の変更の入力を受け付ける。例えば、ユーザがボタン７７ａ、ボタン７７ｂ、ボタン７７ｄ、ボタン７７ｃをクリックすると、関心領域７２のディスプレイ２４の画面上の位置がそれぞれ上下左右に変化する。また、ユーザがボタン７８ａ、ボタン７８ｂをそれぞれクリックすると、関心領域７２の大きさがそれぞれ拡大、縮小する。これにより、関心領域７２の、３次元データ７１上の位置が変化し、処理回路４２は、関心領域７２の変更の入力を受け付ける。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、変更後の関心領域７２に対応するデータを、表示領域７３に表示させる。

また、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、３次元データ７１を、ユーザが回転可能にディスプレイ２４に表示させる。例えば、ユーザがボタン７６ｃ、ボタン７６ｄをそれぞれクリックすると、３次元データ７１が、図１３の上下方向を回転軸として、それぞれ左回り、右回りに回転して、ディスプレイ２４上に表示される。また、ユーザがボタン７６ａ、ボタン７６ｂをクリックした場合や、軸７０や３次元データ７１をドラッグ＆ドロップした場合でも、３次元データ７１が、図１３の上下方向を回転軸として、それぞれ左回り、右回りに回転して表示される。これにより、関心領域７２の、３次元データ７１上の位置が変化し、処理回路４２は、関心領域７２の変更の入力を受け付ける。処理回路４２は、制御部４２ｄにより、変更後の関心領域７２に対応するデータを、表示領域７３に表示させる。

なお、図１３に係るＧＵＩについて、実施形態は上述の例に限られない。例えば、関心領域７２を受け付けるための画像としての３次元データ７１は、磁気共鳴イメージングにより得られたものでなくともよく、Ｘ線ＣＴ装置など他のモダリティにより得られたものであってもよい。また、撮像対象が心臓である場合について説明したが、撮像対象は心臓以外の対象であってもよい。また、回転軸は、図１３の上下方向に限られず、任意の回転軸であってもよい。また、表示領域７３に表示されるデータは、上述のデータに限られず、他の種類のデータであってもよい。

図１３に示された実施形態によれば、ＧＵＩによりユーザが３次元的な位置を直観的に把握しやすくなるので、ユーザの利便性が向上する。

図１４に、別のＧＵＩを用いる例が示されている。図１４は、実施形態に係る画像処理装置のＧＵＩの一例を示した図である。

図１４において、ブルズアイマップ８０はユーザからデータ表示位置の設定を受け付けるためのブルズアイマップを示している。また、入力ボックス８１は、ユーザから、データ表示位置に対応するセグメントの番号の入力を受け付けるための入力ボックスである。また、パネル８２は、ユーザに設定された関心領域に関するデータを表示するためのパネルである。グラフ８２ａ、グラフ８２ｂ、グラフ８２ｃ、グラフ８２ｄ、グラフ８２ｅは、それぞれ異なるスライス位置で、遅延時間（ＢＢＴＩ時間）を変化させたときの信号値をプロットした曲線である。

はじめに、磁気共鳴イメージングシーケンス制御部３０は、非造影で撮像を行うパルスシーケンスを、複数のスライス位置で、遅延時間を変えて実行する。処理回路４２は、解析部４２ｂにより、パルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて、遅延時間を変化させたときの信号値を、複数のスライス位置において算出する。続いて、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、ユーザからデータ表示位置（表示領域）の入力を受け付ける。例えば、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、ユーザにブルズアイマップ８０を表示させ、データ表示位置に対応するセグメントの番号の入力を受け付ける。例えば、ユーザが入力ボックス８１に番号「１２」を入力すると、処理回路４２は、制御部４２ｄにより、ユーザから、データ表示位置が、ブルズアイマップ８０の１２番目のセグメントに対応する位置である旨の入力を受け付ける。続いて、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、制御部４２ｄが受け付けたデータ表示位置を含む複数のスライス位置についてそれぞれ生成された、遅延時間ごとの信号値を表す複数の曲線を、ディスプレイ２４に同時に表示させる。例えば、処理回路４２は、解析部４２ｂにより、ブルズアイマップ８０の１２番目のセグメントに対応する位置を中心として、それぞれ異なるスライス位置で、遅延時間（ＢＢＴＩ時間）を変化させたときの信号値をプロットした曲線であるグラフ８２ａ、グラフ８２ｂ、グラフ８２ｃ、グラフ８２ｄ、グラフ８２ｅを、パネル８２上に同時に表示させる。

なお、スライス方向は、任意の方向であってもよい。例えば、心臓の長軸方向でもよいし、短軸方向でもよいし、その他の方向でよい。

図１４に示された実施形態によれば、ＧＵＩにより、指定された位置の近くの複数のスライス位置におけるデータが表示されるので、ユーザは異常な組織が存在するスライス方向の位置を特定することが容易になり、ユーザの利便性が向上する。

以上少なくとも１以上の実施形態に係る画像処理装置によると、非造影の磁気共鳴イメージングにおいて、ユーザの利便性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２４ ディスプレイ
３０ 磁気共鳴イメージングシーケンス制御部
４２ｂ 解析部
４２ｄ 制御部
４２ 処理回路
２００ 画像処理装置

Claims (12)

1. 非造影で撮像を行うパルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を行う解析部と、
   前記解析部が行った判定の結果を、表示部に表示させる制御部と
   を備え、
   前記解析部は、セグメントごとに、重症度の度合いを算出しながら前記判定を行い、
   前記制御部は、前記解析部が異常であると判定したセグメントを、前記重症度の度合いに応じた色で前記表示部に強調して表示させ、
   前記制御部は、ユーザからの入力に基づいて、臓器の正常組織のピーク血流量に対応する第１の閾値及び前記正常組織で前記ピーク血流量が現れる時間に対応する第２の閾値を取得し、
   前記解析部は、前記信号を前記第１の閾値及び前記第２の閾値と比較することにより、セグメントが異常であるか否かを判定する、画像処理装置。
2. 前記解析部は、前記組織のセグメントごとに前記判定を行い、
   前記制御部は、前記解析部が異常であると判定したセグメントを、前記表示部に強調して表示させる、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記解析部は、前記信号に基づいて、３次元データを生成し、
   前記制御部は、前記３次元データを前記表示部に表示させ、前記３次元データを参照したユーザから、前記関心領域の入力を受け付け、
   前記解析部は、前記信号に基づいて、前記制御部が受け付けた前記関心領域について、前記判定を行う、請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記制御部は、前記３次元データを、前記ユーザが回転可能に前記表示部に表示させる、請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記制御部は、ユーザから表示領域の入力を受け付け、
   前記解析部は、前記制御部が受け付けた前記表示領域を含む複数のスライス位置についてそれぞれ生成された、遅延時間ごとの信号値を表す複数の曲線を、前記表示部に同時に表示させる、請求項１～４のいずれか一つに記載の画像処理装置。
6. 前記解析部は、前記パルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて血液の信号値が遅延時間の関数として表された曲線を生成し、前記曲線の曲線下面積を基に、前記判定を行う、請求項１～５のいずれか一つに記載の画像処理装置。
7. 前記制御部は、前記パルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて生成された画像を表示部に表示させ、前記画像を参照したユーザからの入力を受け付け、
   前記解析部は、前記制御部が受け付けた前記入力に基づいて定められた、正常組織のピーク血流量を表す閾値に基づいて、前記判定を行う、請求項１～６のいずれか一つに記載の画像処理装置。
8. 前記解析部は、治療処置を行う前の組織の信号である第１の信号と、治療処置を行った後の組織の信号である第２の信号とを比較することにより、前記治療処置が成功したか否かを更に判定する、請求項１～７のいずれか一つに記載の画像処理装置。
9. 前記解析部は、前記第２の信号に関して、ピーク血流量が前記第１の閾値よりも多く、前記ピーク血流量となる時間であるピーク時間が前記第２の閾値未満である場合に、前記治療処置が成功したと判定する、請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記解析部は、領域選択パルスの印加を伴うパルスシーケンスの実行により得られた信号と、領域選択パルスの印加を伴わないパルスシーケンスの実行により得られた信号とに基づいて、前記判定を行う、請求項１～９のいずれか一つに記載の画像処理装置。
11. 非造影で撮像を行うパルスシーケンスを実行し信号を収集するシーケンス制御部と、
    前記シーケンス制御部が収集した信号に基づいて、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を行う解析部と、
    前記解析部が行った判定の結果を、表示部に表示させる制御部と
    を備え、
    前記解析部は、セグメントごとに、重症度の度合いを算出しながら前記判定を行い、
    前記制御部は、前記解析部が異常であると判定したセグメントを、前記重症度の度合いに応じた色で前記表示部に強調して表示させ、
    前記制御部は、ユーザからの入力に基づいて、臓器の正常組織のピーク血流量に対応する第１閾値及び前記正常組織で前記ピーク血流量が現れる時刻に対応する第２閾値を取得し、
    前記解析部は、前記信号を前記第１閾値及び前記第２閾値と比較することにより、セグメントが異常であるか否かを判定する、磁気共鳴イメージング装置。
12. 非造影で撮像を行うパルスシーケンスの実行により得られた信号に基づいて、関心領域の組織が正常であるか否かに関する判定を、セグメントごとに、重症度の度合いを算出しながら行い、異常であると判定したセグメントを、重症度の度合いに応じた色で表示部に強調して表示させ、
    ユーザからの入力に基づいて、臓器の正常組織のピーク血流量に対応する第１閾値及び前記正常組織で前記ピーク血流量が現れる時刻に対応する第２閾値を取得し、
    前記信号を前記第１閾値及び前記第２閾値と比較することにより、セグメントが異常であるか否かを判定する画像処理方法。

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