JP7465888B2 - 脳卒中モニタリング - Google Patents
脳卒中モニタリング Download PDFInfo
- Publication number
- JP7465888B2 JP7465888B2 JP2021552625A JP2021552625A JP7465888B2 JP 7465888 B2 JP7465888 B2 JP 7465888B2 JP 2021552625 A JP2021552625 A JP 2021552625A JP 2021552625 A JP2021552625 A JP 2021552625A JP 7465888 B2 JP7465888 B2 JP 7465888B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stroke
- brain
- subject
- gradient
- stroke region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 124
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 82
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 claims description 37
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims description 35
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 25
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 13
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 8
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 168
- 230000008569 process Effects 0.000 description 78
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 description 13
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 11
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 11
- 206010058558 Hypoperfusion Diseases 0.000 description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 6
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 6
- 230000002537 thrombolytic effect Effects 0.000 description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 230000007705 epithelial mesenchymal transition Effects 0.000 description 5
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 4
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 4
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 3
- 206010008111 Cerebral haemorrhage Diseases 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 231100000024 genotoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000001738 genotoxic effect Effects 0.000 description 2
- 208000020658 intracerebral hemorrhage Diseases 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- CWLVBFJCJXHUCF-RNPYNJAESA-N 4,8,12-trimethyltrideca 1,3,7,11-tetraene Chemical compound CC(C)=CCC\C(C)=C\CC\C(C)=C\C=C CWLVBFJCJXHUCF-RNPYNJAESA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010003173 Arterial rupture Diseases 0.000 description 1
- 201000004569 Blindness Diseases 0.000 description 1
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 208000032382 Ischaemic stroke Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 102000003978 Tissue Plasminogen Activator Human genes 0.000 description 1
- 108090000373 Tissue Plasminogen Activator Proteins 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 210000001627 cerebral artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000007428 craniotomy Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003527 fibrinolytic agent Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008521 reorganization Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229960000187 tissue plasminogen activator Drugs 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
- A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
- A61B5/0042—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the brain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4058—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the central nervous system
- A61B5/4064—Evaluating the brain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Clinical applications
- A61B6/501—Clinical applications involving diagnosis of head, e.g. neuroimaging, craniography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
- A61B5/0037—Performing a preliminary scan, e.g. a prescan for identifying a region of interest
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves using microwaves or terahertz waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4076—Diagnosing or monitoring particular conditions of the nervous system
- A61B5/4094—Diagnosing or monitoring seizure diseases, e.g. epilepsy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4848—Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7282—Event detection, e.g. detecting unique waveforms indicative of a medical condition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
- A61B6/5217—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
- G06T7/0014—Biomedical image inspection using an image reference approach
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
- G06T7/0014—Biomedical image inspection using an image reference approach
- G06T7/0016—Biomedical image inspection using an image reference approach involving temporal comparison
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/60—Analysis of geometric attributes
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
- G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2505/00—Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
- A61B2505/09—Rehabilitation or training
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0228—Microwave sensors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
- A61B2576/02—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part
- A61B2576/026—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part for the brain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/0522—Magnetic induction tomography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4842—Monitoring progression or stage of a disease
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4887—Locating particular structures in or on the body
- A61B5/489—Blood vessels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/488—Diagnostic techniques involving pre-scan acquisition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Clinical applications
- A61B6/504—Clinical applications involving diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
- A61B6/5229—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image
- A61B6/5247—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from an ionising-radiation diagnostic technique and a non-ionising radiation diagnostic technique, e.g. X-ray and ultrasound
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10072—Tomographic images
- G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10072—Tomographic images
- G06T2207/10088—Magnetic resonance imaging [MRI]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10116—X-ray image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30016—Brain
Description
CRP中に脳卒中の挙動を示すために、図1Aは、症状の発症から3時間後の、MRIにより得られた脳卒中モデルであって、Schellinger氏の論文に記載の医学的状況に似たものを示している。当該モデルは、緊急事態で使用される「脳卒中MRI」画像診断法によって生成された画像から得られたものである。当該画像診断法の主な目的は、脳卒中の重症度を明らかにすることであり、したがって、通常、画像生成に長い計算時間を必要とする従来のMRI画像と比較して特異度が低い。
継続的なモニタリング技術の欠如は、主にMRI及びX線である既存の医用画像診断法のいくつかの固有の制限に起因するものである。例えば、MRIの大きくて静的な構造により、継続的なモニタリングツールとしての使用が妨げられる。なぜなら、重度の脳卒中の患者は通常緊急治療状態であり、集中治療室(ICU)とモニタリング用の撮像ユニットとの間で繰り返し移送できないためである。更に、人体に対するX線の電離効果とMRIの遺伝子毒性影響により、これらの画像診断法を継続的に使用することによって身体を安全でない可能性がある線量の放射線に曝すことができない。
(1)脳卒中領域を含む被験者の脳の初期画像を表す初期画像データにアクセスするステップと、
(2)被験者の脳の周りに配置された複数のアンテナから発生され、被験者の脳によって散乱されたマイクロ波を表す散乱パラメータデータにアクセスするステップと、
(3)勾配なし(gradient free)最適化手法を使用して散乱パラメータデータと初期画像データとを処理し、被験者の脳内の脳卒中領域の空間寸法の推定値を生成するステップと、
を含み、
被験者の脳の初期画像は、生成される推定値の精度を向上させるための事前情報として使用され、脳卒中領域の空間寸法は、勾配なし最適化手法の大域パラメータとして生成される。
メモリと、
少なくとも1つのプロセッサと、
命令を格納する少なくとも1つのコンピュータ可読記憶媒体と、
を備え、
前記命令は、少なくとも1つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも1つのプロセッサに以下のステップ、すなわち、
(1)脳卒中領域を含む被験者の脳の初期画像を表す初期画像データにアクセスするステップと、
(2)被験者の脳の周りに配置された複数のアンテナから発生され、被験者の脳によって散乱されたマイクロ波を表す散乱パラメータデータにアクセスするステップと、
(3)勾配なし最適化手法を使用して散乱パラメータデータと初期画像データとを処理し、被験者の脳内の脳卒中領域の空間寸法の推定値を生成するステップと、
を実行させ、
被験者の脳の初期画像は、生成される推定値の精度を向上させるための事前情報として使用され、脳卒中領域の空間寸法は、勾配なし最適化手法の大域パラメータとして生成される。
図1B及び1C(図1Aで開始)に示すEMT事例問題の場合、(最適化プロセスで実装されるS-マトリックスはダイポールポートで記録されるため)被験者の頭部の2D MRIモデルがダイポールアンテナのポートと交差するように、8つの撮像ダイポールアンテナが被験者の頭部を囲む円形構成で配置される。
)を示し、χは人間の頭部の誘電特性のコントラストであって、
で定義されている。ここで、
は、複素誘電率であり、
は、自由空間誘電率であり、ω=2π×1.5GHzは、角周波数である。本実施形態において、8つのアンテナが使用されるため、S-マトリックスのサイズは8×8である。そして、不一致は、対応する行列要素SmeasとSretrとの間の差である。Eは、図1B又は1Cの撮像領域にわたる総電界であり、W.C.Chewによる、「不均一媒体における波及びフィールド」、IEEE Press,New York,1995(「Chew」)の第9章、及びA.Afsari,A.Abbosh,Y.Rahnat-Samiiによる、「磁場変動コントラスト源演算子を用いた医療用電磁トモグラフィーにおける修正Born反復法」、IEEE Trans.Microw. Theory Techn.,DOI:10.1109/TMTT.2018.2876228に記載されているように、以下の式により算出することができる。
NMアプローチの最初の最適化ステップは、次のように、同じ長さでLをわたってワースト頂点Xを反射(reflect)する。
図2Dのように、プロセスは、同じステップ長、すなわち、式(7)に示すステップ長で方向LXwXaに沿って更に移動する。
式(6)又は式(8)のいずれも、F(Xr)<F(Xb)を条件とするが、この条件を満たさないが、更に、条件F(Xsw)<F(Xr)<F(Xw)を満たす場合、プロセスが方向LXwXaに沿って過度に移動し、よりよい頂点がXrよりも近くにある可能性が示されている。したがって、図2Eに示すように、XrからXaに向かって半分のステップ長(一般に、バランスステップ長と称す)を戻ることによって、式(9)に示す前方短縮が実行される。
F(Xw)<F(Xr)である場合、方向LXwXaにおいて式(3)による不一致がなお増加する頂点が含まれている可能性が示されている。この場合、前方短縮と同様な方法で、図2Fに示すように、XaからXwに向かって半分のステップ長を戻ることによって、式(10)に示す後方短縮が実行される。
一方、上記条件のいずれをも満たさない場合、最適頂点に向かうより良い方向を見つけるための最後のステップは、シンプレックスを収縮することである。この目的のために、ベスト頂点Xbのみを保持し、他の頂点については、式(11)に示すように(頂点iごとに)収縮操作を実行する。
図1Bに示す低灌流状態、又は図1Cに示す血塊破壊状態の様々な脳卒中挙動を効率的にモニタリングするために、前述したNM最適化プロセスを利用して、3つのパラメータa0、b0、及びεrを最適化する。最適化するために形状パラメータa0とb0とを選択し、図1B又は図1Cの脳卒中の中心座標などの位置パラメータを除外する理由は、低灌流又は血塊破壊プロセスのいずれかにおいて、脳卒中の位置が変化することなく、脳卒中は、単にその中心の周辺で拡大するか又は縮小するためである。
低灌流の場合、本実施例のパラメータの実際の値はa0=2.5cm、b0=3cm、εr=39であり、その進展は、連続した反復による探索されたパラメータによって表し、図4Aに示すように、a0=2.68cm、b0=3.32cm、εr=39.08である。図5Aに示すように、反復中にシンプレックスが小さくなると、NMプロセスの変動は徐々に安定する。一方、図1Cに示す血塊破壊の場合では、NM最適化プロセスの実際の値と探索された値とは、それぞれa0=1cm、b0=1cm、εr=40と、a0=0.997cm、b0=1.002cm、εr=40.07とである(図4B)。血栓破壊中の患部の比誘電率は、回復したときの脳の誘電率に再び近づいていることに注意されたい。どちらの場合も、シミュレーション環境はノイズが非常に多いが(S-マトリックスのSNRは15dBに設定されている)、パラメータは正確に更新された。この精度の定量分析を提供するために、「探索エラー」は次のように定義される。
NM最適化に基づくEMTの精度(探索エラー)及び計算時間に影響を与える様々な要因の中で、主に次の要因が挙げられる。すなわち、撮像アンテナの総数、SNR、形状パラメータa0、b0、及びC.Gabriel,S.Gabriel,E.Corthout氏らによる、論文「生体組織の誘電特性:I.Literature survey」、Phys.Med.Biol.,vol.41,No.1,pp.2231-2249,1996(「Gabriel」)に記載された、最初の脳卒中-MRI画像の登録に利用された各被験者の頭部組織の誘電特性の僅かな違いがある。これらの影響を述べるために、低灌流の場合の探索がより困難である(探索エラーが高い)ため、低灌流の場合の医学シナリオで、アンテナの数、SNR、及びGabrielによる精度レベルの影響について説明する。
現実的な3DEMT事例問題の場合、領域内の総電界又は探索されたS-マトリックスのいずれかが、十分に開発された数値手法、例えば、有限要素モデリング(FEM)を使用してシミュレートされると、探索されたパラメータの精度を更に向上させることができる。これは、上記の点光源ベースの方程式(3)及び(4)を使用するのではなく、波動方程式を直接解き、撮像アンテナの3次元物理構造全体を考慮することで実現できる(図6Aを参照)。実際、上記の式(3)の点光源ベースの目的関数を実装する理由は、同じ目的関数がEMTの従来技術の勾配ベースの最適化手法で使用されているためである。したがって、このような点光源近似は、2つの方法論を比較するためのより良いベースを提供する。しかし、図6に示す事例問題において、現実的なアンテナ構造が更に複雑であるため、シミュレーションには市販のCOMSOLソフトウェアパッケージが使用される。図6Bに示すように、頭部モデル全体の脳卒中領域は、三角形メッシュ要素によって画定された複雑な形状として決定される。脳卒中パラメータは、図6Cに示され、初期値X’0=(a1=0.41cm,b1=0.4cm,c1=0.41cm,d1=0.42cm,εr=39)を有し、これらの値は、脳卒中領域の中心点から領域の周囲の4つの最も遠い点までの距離である。
Claims (19)
- クリティカルリハビリテーション期間中に脳卒中を継続的にモニタリングするためのコンピュータ実装方法であって、
脳卒中領域を含む被験者の脳の初期画像を表す初期画像データへアクセスする第1ステップと、
被験者の脳の周りに配置された複数のアンテナから発生するマイクロ波と被験者の脳によって散乱されたマイクロ波とを表す散乱パラメータデータにアクセスする第2ステップと、
勾配なし最適化手法を使用して前記初期画像データと前記散乱パラメータデータとを処理し、被験者の脳内の脳卒中領域の空間寸法の推定値を生成する第3ステップと、
を含み、
前記被験者の脳の前記初期画像は、生成された前記推定値の精度を向上させるための事前情報として使用され、前記脳卒中領域の空間寸法は、前記勾配なし最適化手法の大域パラメータとして生成される、
方法。 - 前記脳卒中領域の空間寸法は、前記脳卒中領域の第1の所定の誘電率値と、前記被験者の脳における脳卒中以外の領域の第2の所定の誘電率値との空間寸法を最適化することによって最初に決定される、
請求項1に記載の方法。 - 前記脳卒中領域の形状は、2次元平面内の重なり合う楕円によって近似され、前記脳卒中領域の空間寸法は、前記重なり合う楕円の空間寸法を決定することによって決定される、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記重なり合う楕円は、一定の空間寸法を有する短軸を有し、
前記重なり合う楕円の空間寸法は、前記重なり合う楕円の長軸に対応する2つのパラメータとして決定される、
請求項3に記載の方法。 - 前記脳卒中領域の空間寸法は、4つの幾何学的パラメータを決定することによって決定される、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記脳卒中領域の拡大又は縮小を経時的にモニタリングするために、前記第2ステップと前記第3ステップとを連続に繰り返すことを含む、
請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記勾配なし最適化手法は、ネルダーミード勾配なし最適化手法である、
請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記脳卒中領域の空間寸法と比誘電率とは、前記勾配なし最適化手法の大域パラメータとして生成される、
請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記被験者の脳の前記初期画像は、磁気共鳴画像法、又はX線画像法、又は電磁断層撮影法によって生成される、
請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。 - クリティカルリハビリテーション期間中に脳卒中を継続的にモニタリングするための装置であって、
メモリと、
少なくとも1つのプロセッサと、
命令を格納する少なくとも1つのコンピュータ可読記憶媒体と、
を備え、
前記命令は、前記少なくとも1つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも1つのプロセッサに、
脳卒中領域を含む被験者の脳の初期画像を表す初期画像データへアクセスする第1ステップと、
被験者の脳の周りに配置された複数のアンテナから発生するマイクロ波と被験者の脳によって散乱されたマイクロ波とを表す散乱パラメータデータにアクセスする第2ステップと、
勾配なし最適化手法を使用して前記初期画像データと前記散乱パラメータデータとを処理し、被験者の脳内の脳卒中領域の空間寸法の推定値を生成する第3ステップと、
を実行させ、
前記被験者の脳の前記初期画像は、生成された前記推定値の精度を向上させるための事前情報として使用され、前記脳卒中領域の空間寸法は、前記勾配なし最適化手法の大域パラメータとして生成される、
装置。 - 前記脳卒中領域の空間寸法は、前記脳卒中領域の第1の所定の誘電率値と、前記被験者の脳の脳卒中以外の領域の第2の所定の誘電率値との空間寸法を最適化することによって最初に決定される、
請求項10に記載の装置。 - 前記脳卒中領域の形状は、2次元平面内の重なり合う楕円によって近似され、前記脳卒中領域の空間寸法は、前記重なり合う楕円の空間寸法を決定することによって決定される、
請求項10又は11に記載の装置。 - 前記重なり合う楕円のそれぞれの空間寸法は、2つの幾何学的パラメータを決定することによって決定される、
請求項12に記載の装置。 - 前記脳卒中領域の空間寸法は、4つの幾何学的パラメータを決定することによって決定される、
請求項10又は11に記載の装置。 - 前記脳卒中領域の拡大又は縮小を経時的にモニタリングするために、前記第2ステップと前記第3ステップとを連続に繰り返すことを含む、
請求項10から14のいずれか1項に記載の装置。 - 前記勾配なし最適化手法は、ネルダーミード勾配なし最適化手法である、
請求項10から15のいずれか1項に記載の装置。 - 前記脳卒中領域の空間寸法と比誘電率とは、前記勾配なし最適化手法の大域パラメータとして生成される、
請求項10から16のいずれか1項に記載の装置。 - 前記被験者の脳の前記初期画像は、磁気共鳴画像法、又はX線画像法、又は電磁断層撮影法によって生成される、
請求項10から16のいずれか1項に記載の装置。 - 命令を格納する少なくとも1つのコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記命令は、脳モニタリング装置の少なくとも1つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも1つのプロセッサに請求項1から9のいずれか1項に記載の前記方法を実行させる、
コンピュータ可読記憶媒体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU2019900703A AU2019900703A0 (en) | 2019-03-04 | Stroke monitoring | |
AU2019900703 | 2019-03-04 | ||
PCT/AU2020/050201 WO2020176940A1 (en) | 2019-03-04 | 2020-03-04 | Stroke monitoring |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022522894A JP2022522894A (ja) | 2022-04-20 |
JP7465888B2 true JP7465888B2 (ja) | 2024-04-11 |
Family
ID=72336862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021552625A Active JP7465888B2 (ja) | 2019-03-04 | 2020-03-04 | 脳卒中モニタリング |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220079443A1 (ja) |
EP (1) | EP3934531B1 (ja) |
JP (1) | JP7465888B2 (ja) |
KR (1) | KR20220112176A (ja) |
CN (1) | CN114144109A (ja) |
AU (1) | AU2020230859A1 (ja) |
CA (1) | CA3131076A1 (ja) |
WO (1) | WO2020176940A1 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140155740A1 (en) | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Emtensor Gmbh | Electromagnetic tomography solutions for scanning head |
WO2018223178A1 (en) | 2017-06-08 | 2018-12-13 | The University Of Queensland | A tomographic imaging system and process |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8977340B2 (en) * | 2010-02-09 | 2015-03-10 | Dartmounth College | System and method for collection and use of magnetic resonance data and microwave data to identify boundaries of interest |
CA3044844A1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-05-31 | Emtensor Gmbh | Use of electromagnetic field for tomographic imaging of head |
CA3111578A1 (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | EMvision Medical Devices Ltd | Apparatus and process for medical imaging |
CN113614787A (zh) * | 2018-09-04 | 2021-11-05 | 伊爱慕威讯医疗设备有限公司 | 用于电磁头部成像的可穿戴天线组件 |
CN109589115A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-04-09 | 水尚通讯技术(上海)有限公司 | 基于真实天线与分层模型的介质探测系统与方法 |
-
2020
- 2020-03-04 US US17/310,853 patent/US20220079443A1/en active Pending
- 2020-03-04 WO PCT/AU2020/050201 patent/WO2020176940A1/en unknown
- 2020-03-04 CA CA3131076A patent/CA3131076A1/en active Pending
- 2020-03-04 AU AU2020230859A patent/AU2020230859A1/en active Pending
- 2020-03-04 KR KR1020217031753A patent/KR20220112176A/ko unknown
- 2020-03-04 CN CN202080018447.5A patent/CN114144109A/zh active Pending
- 2020-03-04 JP JP2021552625A patent/JP7465888B2/ja active Active
- 2020-03-04 EP EP20765851.9A patent/EP3934531B1/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140155740A1 (en) | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Emtensor Gmbh | Electromagnetic tomography solutions for scanning head |
WO2018223178A1 (en) | 2017-06-08 | 2018-12-13 | The University Of Queensland | A tomographic imaging system and process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3934531A1 (en) | 2022-01-12 |
EP3934531B1 (en) | 2024-03-27 |
CA3131076A1 (en) | 2020-09-10 |
EP3934531A4 (en) | 2022-12-14 |
AU2020230859A1 (en) | 2021-09-02 |
CN114144109A (zh) | 2022-03-04 |
JP2022522894A (ja) | 2022-04-20 |
US20220079443A1 (en) | 2022-03-17 |
KR20220112176A (ko) | 2022-08-10 |
WO2020176940A1 (en) | 2020-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7397067B2 (ja) | 医療用イメージングのための装置及び処理 | |
Prakosa et al. | Personalized virtual-heart technology for guiding the ablation of infarct-related ventricular tachycardia | |
US10762398B2 (en) | Modality-agnostic method for medical image representation | |
EP3785230B1 (en) | Posterior image sampling using statistical learning model | |
Fedeli et al. | Nonlinear S-parameters inversion for stroke imaging | |
US10083518B2 (en) | Determining a biopsy position | |
BRPI0715118A2 (pt) | aparelhos de mÉtodo de prescriÇço de terapia, e, meio de armazenamento legÍvel por computador | |
EP3799662B1 (en) | Anonymisation of medical patient images using an atlas | |
US20220322940A1 (en) | Apparatus and process for electromagnetic imaging | |
EP2948923B1 (en) | Method and apparatus for calculating the contact position of an ultrasound probe on a head | |
JP5635732B2 (ja) | 複数繰り返しアルゴリズムの進行的な収束 | |
JP7465888B2 (ja) | 脳卒中モニタリング | |
WO2015173028A1 (en) | Determining medical outcome quality | |
US20230355097A1 (en) | Apparatus and process for electromagnetic imaging | |
Qin et al. | DTI template‐based estimation of cardiac fiber orientations from 3D ultrasound | |
Soufi et al. | Feasibility of differential geometry-based features in detection of anatomical feature points on patient surfaces in range image-guided radiation therapy | |
Toth et al. | Quantifying post-laser ablation prostate therapy changes on MRI via a domain-specific biomechanical model: preliminary findings | |
Terasaki | Merging Traditional Scientific Computing with Data Science to Develop New Class of Prediction Engines | |
Abdalla et al. | Challenges of medical image processing | |
JP2002336365A (ja) | 線量シミュレーション計算方法 | |
JP2022525146A (ja) | ハイブリッド医療イメージングプローブ、装置及び方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230210 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240305 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240401 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7465888 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |