特表 2024-535813 対象者固有の血流動態反応関数の決定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-02

(54)【発明の名称】対象者固有の血流動態反応関数の決定

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20240925BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 382

A61B5/055 380

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024516394

(86)(22)【出願日】2022-09-01

(85)【翻訳文提出日】2024-03-13

(86)【国際出願番号】 EP2022074297

(87)【国際公開番号】W WO2023041339

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】21197367.2

(32)【優先日】2021-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＪＡＶＡ

２．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ラメリッチ ルドルフ マティアス ヨハネス ニコラース

(72)【発明者】

【氏名】ルーフケンス ティミー ロベルトゥス マリア

(72)【発明者】

【氏名】ウェストリンク ジョアンヌ ヘンリエッテ デジレ モニーク

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AA03

4C096AA04

4C096AC01

4C096AD06

4C096AD14

4C096BA06

4C096BA07

4C096BA42

4C096DC05

4C096DC19

4C096DC32

4C096DC33

(57)【要約】

医療システム１００、３００であって、機械実行可能命令１２０の実行が、脳ボリューム５００についてのＲ２スターマップの時系列１２２を受信すること（２００）と、感覚刺激の発生を記述する刺激信号１２４を受信すること（２０２）と、Ｒ２スターマップの時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセル１２６のセレクションを受信すること（２０４）と、Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列１２８を計算すること（２０６）と、シードボクセルとＲ２スターマップのノイズ除去された時系列との間の相関マップ１３０を計算すること２０８と、相関マップ中で特定されたボクセルを使用して脳ボリュームの活性化領域１３２を決定すること２１０と、各ボクセルと感覚刺激の各発生とについての血流動態反応１３４関数をもたらすこと２１２と、血流動態反応関数を平均化することによって対象者固有の血流動態反応関数１３６をもたらすこと２１４とを計算システム１０４に行わせる、医療システム１００、３００が本明細書で開示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械実行可能命令を記憶するメモリと、
計算システムと
を備える医療システムであって、前記機械実行可能命令の実行が、
対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を受信することと、
前記対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を受信することであって、前記刺激信号が前記Ｒ２スターマップの前記時系列に同期する、刺激信号を受信することと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを受信することと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによって前記Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算することと、
前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルと前記Ｒ２スターマップのノイズ除去された前記時系列との間のピクセルごとの相関値を計算することによって、前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算することと、
所定のしきい値を上回る前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての前記相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって前記脳ボリュームの活性化領域を決定することと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列を前記刺激信号と整合させることによって、各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての血流動態反応関数をもたらすことと、
各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての前記血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらすことと
を前記計算システムに行わせる、医療システム。

【請求項2】

前記機械実行可能命令の実行が、さらに、
各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての前記血流動態反応関数の最大値の時間を計算することと、
各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての前記血流動態反応関数の最大値の前記時間の統計特性を計算することと、
いずれかの血流動態反応関数が、前記統計特性を使用して決定された所定の基準を満たすことができなかった場合に、前記対象者固有の血流動態反応関数の計算からその血流動態反応関数を除外することと
を前記計算システムに行わせる、請求項１に記載の医療システム。

【請求項3】

各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての前記血流動態反応関数の最大値の前記時間が、平滑化関数を使用して計算される、請求項２に記載の医療システム。

【請求項4】

前記機械実行可能命令の実行が、さらに、
前記対象者の前記脳ボリュームを記述するＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの、前記刺激信号に同期する複数の収集を受信することと、
前記対象者の前記脳ボリュームを記述するＴ１重み付きｋ空間データを受信することと、
前記Ｔ１重み付きｋ空間データから前記脳ボリュームのＴ１重み付き画像を再構成することと、
ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像を再構成することと、
ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像と、前記脳ボリュームの前記Ｔ１重み付き画像とを互いに整合させる前処理を実行することによって、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについての整合させられた前記Ｔ２スター重み付き画像を計算することと、
ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについての整合させられた前記Ｔ２スター重み付き画像に減衰曲線を適合させることによって、各ボクセルについての前記対象者の前記脳ボリュームについての前記Ｒ２スターマップの前記時系列を計算することと
を前記計算システムに行わせる、請求項１から３のいずれか一項に記載の医療システム。

【請求項5】

ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについての整合させられた前記Ｔ２スター重み付き画像の前記計算が、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについての前記Ｔ２スター重み付き画像と、前記脳ボリュームの前記Ｔ１重み付き画像とを互いに整合させる前処理によって実行され、
ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集のうちの選定された収集の第１のエコーに対応する選定された画像を前記Ｔ１重み付き画像と同時位置合わせすることと、
灰白質セグメンテーション、白質セグメンテーション、及び脳脊髄液セグメンテーションを生成するために前記Ｔ１重み付き画像をセグメント化することと、
選定された前記画像と前記Ｔ１重み付き画像との間の前記同時位置合わせを使用して、選定された前記画像に一致するように、前記Ｔ１重み付き画像、前記灰白質セグメンテーション、前記白質セグメンテーション、及び前記脳脊髄液セグメンテーションを再スライスすることと、
前記灰白質セグメンテーション、前記白質セグメンテーション、及び前記脳脊髄液セグメンテーションを使用して脳マスクを構築することと、
ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の各エコーについての前記Ｔ２スター重み付き画像を、選定された前記画像の対応する画像と再整合させることと
を含む、請求項４に記載の医療システム。

【請求項6】

前記対象者の前記脳ボリュームを記述する前記ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データが、３つのエコーについてのｋ空間データを有する、請求項４又は５に記載の医療システム。

【請求項7】

前記メモリが、さらに、ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドとＴ１重み付きパルスシーケンスコマンドとを記憶し、前記医療システムは、さらに、
磁気共鳴撮像システムと、
前記対象者に前記感覚刺激を与えるための刺激システムと
を備え、
前記機械実行可能命令の実行が、さらに、
前記Ｔ１重み付きパルスシーケンスコマンド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、前記Ｔ１重み付きｋ空間データを収集することと、
前記ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンド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、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集を収集することと、
ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの前記複数の収集の前記収集中に前記刺激信号を用いて前記刺激システムを制御することと
を前記計算システムに行わせる、請求項１に記載の医療システム。

【請求項8】

前記刺激システムが視覚的刺激システムであり、前記脳ボリュームが視覚野を含む、請求項７に記載の医療システム。

【請求項9】

前記ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドがシングルショットＥＰＩパルスシーケンスコマンドであり、前記ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドがマルチバンドパルスシーケンスコマンドである、請求項７又は８に記載の医療システム。

【請求項10】

前記機械実行可能命令の実行が、さらに、前記対象者固有の血流動態反応関数から、以下のパラメータ、すなわち、最大振幅、最大振幅までの時間、前記対象者固有の血流動態反応関数のＦＷＨＭ、前記対象者固有の血流動態反応関数の歪度、前記対象者固有の血流動態反応関数の積分、初期最大上り勾配、最大下り勾配、及びそれらの組合せのうちのいずれか１つを計算することを前記計算システムに行わせる、請求項１から９のいずれか一項に記載の医療システム。

【請求項11】

前記機械実行可能命令の実行が、さらに、
前記対象者の脳の領域を記述する機能的磁気共鳴撮像ｋ空間データを受信することと、
前記機能的磁気共鳴撮像ｋ空間データと前記対象者固有の血流動態反応関数とを使用して機能的磁気共鳴画像を計算することと
を前記計算システムに行わせる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の医療システム。

【請求項12】

前記機械実行可能命令の実行が、さらに、
前記刺激信号を使用して前記Ｒ２スターマップからパーセンテージ変化マッピングを構築することと、
前記パーセンテージ変化マッピング内の所定のしきい値を上回るボクセルを探索することによって前記１つ又は複数のシードボクセルをもたらすことと
を前記計算システムに行わせる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療システム。

【請求項13】

Ｒ２スターマップの前記時系列がブロック関係Ｒ２スターマップを含み、前記機械実行可能命令の実行が、
休憩ブロックと刺激ブロックとの間の変化を計算することによって前記ブロック関係Ｒ２スターマップからパーセンテージ変化マッピングを構築することと、
前記パーセンテージ変化マッピング内の所定のしきい値を上回るボクセルを探索することによって前記１つ又は複数のシードボクセルをもたらすことと
によって、前記１つ又は複数のシードボクセルを特定することを前記計算システムに行わせる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療システム。

【請求項14】

医療撮像の方法であって、前記方法は、
対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を受信するステップと、
前記対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を受信するステップであって、前記刺激信号が前記Ｒ２スターマップの前記時系列に同期する、刺激信号を受信するステップと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを受信するステップと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによって前記Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算するステップと、
前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルと前記Ｒ２スターマップのノイズ除去された前記時系列との間のピクセルごとの相関値を計算することによって、前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算するステップと、
所定のしきい値を上回る前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての前記相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって前記脳ボリュームの活性化領域を決定するステップと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列を前記刺激信号と整合させることによって、各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての血流動態反応関数をもたらすステップと、
各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての前記血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらすステップと
を有する、方法。

【請求項15】

計算システム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が、
対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を受信することと、
前記対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を受信することとであって、前記刺激信号が前記Ｒ２スターマップの前記時系列に同期する、刺激信号を受信することと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを受信することと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによって前記Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算することと、
前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルと前記Ｒ２スターマップのノイズ除去された前記時系列との間のピクセルごとの相関値を計算することによって、前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算することと、
所定のしきい値を上回る前記１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての前記相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって前記脳ボリュームの活性化領域を決定することと、
前記Ｒ２スターマップの前記時系列を前記刺激信号と整合させることによって、各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての血流動態反応関数をもたらすことと、
各ボクセルと、前記脳ボリュームの前記活性化領域中の前記感覚刺激の各発生とについての前記血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらすことと
を前記計算システムに行わせる、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機能的磁気共鳴撮像に関し、特に血流動態反応関数（ｈｅｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に関する。

【背景技術】

【0002】

対象者の体内の画像を生成するための手順の一部として原子の核スピンを整合させるために、大きい静磁界が磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナによって使用される。この大きい静磁界はＢ０フィールド又は主磁界と呼ばれる。ＭＲＩを使用して対象者の様々な量又は特性を空間的に測定することができる。磁気共鳴データの収集を制御するために、パルスシーケンスを使用することによって様々な撮像プロトコルを実施することができ、そのような撮像プロトコルを使用して、対象者の様々な特性を測定することができる。

【0003】

例えば、機能的磁気共鳴撮像（ｆＭＲＩ）では、磁気共鳴撮像を使用して脳活動が測定される。一般的なタイプの機能的磁気共鳴撮像は血液酸素レベル依存型（ｂｌｏｏｄ－ｏｘｙｇｅｎ－ｌｅｖｅｌ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）（ＢＯＬＤ）コントラスト法である。ＢＯＬＤ撮像は酸素化ヘモグロビンの特性と脱酸素化ヘモグロビンの特性とに依拠する。酸素化ヘモグロビンは常磁性であり、脱酸素化ヘモグロビンは反磁性である。したがって、Ｔ２スター重み付き（Ｔ２－ｓｔａｒ ｗｅｉｇｈｔｅｄ）パルスシーケンスにより、脳内の血液の酸素化度の変化を検出することができる。ＢＯＬＤ信号は血流動態反応関数によって特徴づけられる。

【0004】

米国特許公報の米国特許出願公開第９，１１６，２１９（Ｂ１）号は、従来のエコープラナー撮像（ＥＰＩ）と比較して、幾何学的な画像のひずみ及びぼけを低減し、血液酸素化レベル依存型（ｂｌｏｏｄ ｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）（ＢＯＬＤ）感度を増加させるために、マルチスラブエコーボリューム撮像（ＥＶＩ）、特に、マルチスラブ励起及びシングルショット３Ｄ符号化と並列撮像との組合せを使用する高速機能的磁気共鳴撮像のためのシステム及び方法を開示している。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、独立クレームにおいて医療システム、コンピュータプログラム、及び方法を提供する。実施形態は従属クレームにおいて与えられる。

【0006】

機能的磁気共鳴撮像（ｆＭＲＩ）を実行する際の欠点は、現在の臨床技法が定数の血流動態反応関数を仮定していることである。実施形態は、本明細書で開示する、対象者固有の血流動態反応関数を迅速かつ正確に決定する手段を提供する。対象者固有の血流動態反応関数はいくつかの利益を有する。第１に、対象者固有の血流動態反応関数は、同じ対象者に関する後続のｆＭＲＩ研究の精度を改善するために使用される。別の利点は、本明細書で示すように、血流動態反応関数が個人によって異なり、診断検査として有用であることである。

【0007】

一態様では、本発明は、機械実行可能命令を記憶するメモリと、計算システムとを備える医療システムを提供する。計算システムは異なる構成中に組み込むことができる。例えば、一例では、計算システムは、例えば、処理又は画像処理サービスを提供するクラウドベースのシステムとして、インターネット又は他のネットワークシステムを介して利用可能である。他の例では、計算システムは、放射線科医又は他の医療専門家によって使用されるワークステーション又は他のコンピュータシステムであり得る。また他の例では、計算システムは、磁気共鳴撮像システムのための制御システムであり得るか、或いは、磁気共鳴撮像システムのための制御システム中に組み込まれるか、又はそのような制御システムのモジュールであり得る。

【0008】

機械実行可能命令の実行は、対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を計算システムに受信させる。Ｒ２スターマップの時系列は対象者の脳ボリューム内のＲ２スター値のマッピングである。このマップは、時系列として与えられるか、又は、時間的に連続して提示されるこれらのマップの連続として与えられる。機械実行可能命令の実行は、さらに、対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を計算システムに受信させる。刺激信号はＲ２スターマップの時系列に同期する。感覚刺激は、対象者の刺激を活性化する、対象者に与えられる刺激である。感覚刺激は、対象者が精神的に反応する受動的なものであるので、これは、Ｒ２スター値を決定するのに有用である。例えば、機能的磁気共鳴撮像研究において、対象者は、精神的なタスクを実行することを課されることがある。しかしながら、感覚刺激は、対象者に与えられ、精神的な労力又は思考を必要としない、聴覚的又は視覚的な信号のようなものである。

【0009】

機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを計算システムに受信させる。１つ又は複数のシードボクセルは、例えば、感覚刺激によって活性化されるものとして特定された脳ボリュームの部分である。選択は、例えば、自動システムによって、又はオペレータの選択によって行われ得る。機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによってＲ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算システムに計算させる。例えば、特定のボクセル中のＲ２スターの値は時間の関数として見ることができる。この時系列は、時間フィルタを使用してノイズ除去することができる。デジタルフィルタ処理アルゴリズム、又は特定のボクセルについてのＲ２スター値にスプラインを適合させることと同じくらい簡単なものが適用される。

【0010】

機械実行可能命令の実行は、さらに、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルと、Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列との間のピクセルごとの計算値を計算することによって、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算システムに計算させる。すなわち、１つ又は複数のシードボクセルの各々について、そのボクセルとＲ２スターマップ中のすべての他のボクセルとの間の相関マップが計算される。これは、例えば、相関係数を計算することによって達成される。特定のボクセルごとに、Ｒ２スター値の時系列がある。相関係数は、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルを用いて、各ボクセルについてのＲ２スター値の時間信号について計算される。

【0011】

機械実行可能命令の実行は、さらに、所定のしきい値を上回る１つ又は複数のシードボクセルのボクセルの各々についての相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって脳ボリュームの活性化領域を計算システムに決定させる。例えば、１つ又は複数のシードボクセルの各々について、そのシードボクセルと脳ボリュームの他のボクセルとの間の相関マップがある。これらの相関マップの各々がしきい値化され、次いで組み合わせられ得る。これにより、感覚刺激によって活性化された脳内の領域が無視されないことが保証される。

【0012】

機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列を刺激信号と整合させることによって、各ボクセルと、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生についての血流動態反応関数を計算システムに与えさせる。活性化領域は、１つ又は複数のシードボクセルと相関関係にあることが示された脳ボリュームの部分である。活性化領域中のボクセルは、次いで、血流動態反応関数を計算するために使用される。刺激信号は、対象者に感覚刺激が与えられたときにはいつでもそのことを示す。これは、活性化領域中の各ボクセルについてのＲ２スターマップの時間信号を取り、これらの個々の反応関数を一緒に整合させるために使用される。

【0013】

機械実行可能命令の実行は、さらに、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生時の各ボクセルについての血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらすことを計算システムに行わせる。各ボクセルについて、感覚刺激が発生するたびに、血流動態反応関数を記述するデータが生じる。対象者固有の血流動態反応関数は、活性化領域中の各ボクセルについての感覚刺激の各発生についてのすべての血流動態反応関数を収集し、次いで、それらの血流動態反応関数を平均化することによって計算される。

【0014】

この実施形態は、対象者を評価するために使用される対象者固有の血流動態反応関数をもたらすという利点を有する。対象者固有の血流動態反応関数は、人によって、並びにその人の健康状態によって異なり得る。対象者固有の血流動態反応関数を有することはまた、他の機能的磁気共鳴撮像研究の実行をより正確にすることを可能にするので、極めて有用である。一般に、機能的磁気共鳴撮像中に、血流動態反応関数は特定の値を有することが仮定される。後で実証するように、これが当てはまらず、個人間に非常に大きいばらつきがあり得る。このばらつきを使用して、医師にとって有用である情報を研究又は提供することができ、並びに、先に述べたように、他の研究においてより正確な機能的磁気共鳴撮像を提供することができる。

【0015】

別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は、さらに、各ボクセルについての、及び脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生についての、各々の血流動態反応関数の最大値の時間を計算することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、各ボクセルについての、及び脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生についての、各々の血流動態反応関数の最大値の時間の統計特性を計算することを計算システムに行わせる。

【0016】

機械実行可能命令の実行は、さらに、いずれかの血流動態反応関数が、統計特性を使用して決定された所定の基準を満たすことができなかった場合に、対象者固有の血流動態反応関数の計算からその血流動態反応関数を除外することを計算システムに行わせる。これは、例えば、異常データを除外するために使用される。例えば、人間が動くことがあり、或いは、データの一部が使用できないか又は関係しないことがある。統計特性は、例えば、平均値、又は一定数の標準偏差、又はヒストグラムからのウィンドウであり得る。これは、対象者固有の血流動態反応関数の推定値の品質を改善するための便利な手段をもたらす。

【0017】

別の実施形態では、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生における各ボクセルについての各々の血流動態反応関数の最大値の時間が、平滑化関数を使用して計算される。例えば、デジタルフィルタ又は曲線が平滑化関数として適合させられ、使用される。例えば、最大値のより良い推定値をもたらすために、個々の血流動態反応関数の各々にスプラインが適合させられる。

【0018】

別の実施形態では、機械実行可能命令は、さらに、対象者の脳ボリュームを記述するＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集を受信することを計算システムに行わせる。複数の収集は刺激信号に同期する。機械実行可能命令の実行は、さらに、対象者の脳ボリュームを記述するＴ１重み付きｋ空間データを受信することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｔ１重み付きｋ空間データから脳ボリュームのＴ１重み付き画像を再構成することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像を再構成することを計算システムに行わせる。

【0019】

機械実行可能命令の実行は、さらに、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像と、脳ボリュームのＴ１重み付き画像とを互いに整合させる前処理を実行することによって、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像を計算することを計算システムに行わせる。例えば、Ｔ２スター重み付きｋ空間データの収集の過程中に、対象者が動くことがある。脳ボリュームのＴ１重み付きｋ空間データ及び得られたＴ１重み付き画像、又はＴ２スター重み付き画像のうちの１つが、この動きを補正するための基準として使用される。

【0020】

機械実行可能命令の実行は、さらに、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像に曲線を適合させることによって、各ボクセルについての対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を計算することを計算システムに行わせる。複数のエコーについてのデータを使用して、各ボクセルについて減衰率を計算し、それによってＲ２スター値を計算する。これは、それが特定のボクセルについてのＲ２スター値の極めて正確な推定値をもたらすので、有利である。

【0021】

別の実施形態では、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像の計算は、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像と、脳ボリュームのＴ１重み付き画像とを互いに整合させる前処理によって実行され、以下のステップを有し、第１のステップは、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集のうちの選定された収集の第１のエコーに対応する選定された画像をＴ１重み付き画像に同時位置合わせすることである。次のステップは、灰白質セグメンテーション、白質セグメンテーション、及び脳脊髄液セグメンテーションを生成するためにＴ１重み付き画像をセグメント化することである。

【0022】

次のステップにおいて、選定された画像とＴ１重み付き画像との間の同時位置合わせを使用して、選定された画像に一致するように、Ｔ１重み付き画像、並びに灰白質セグメンテーション、白質セグメンテーション、及び脳脊髄液セグメンテーションが再スライスされる。このようにして、データセットはすべて空間的に整合させられる。次のステップにおいて、灰白質セグメンテーション、白質セグメンテーション、及び脳脊髄液セグメンテーションを使用して脳マスクが構築される。最後のステップにおいて、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像が、選定された画像の対応する画像と再整合させられる。脳マスクは、分析において無視される領域を決定するために使用される。

【0023】

別の実施形態では、対象者の脳ボリュームを記述するＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データは、３つのエコーについてのｋ空間データを有する。３つのエコーの使用は、それがＴ２スター又はＲ２スター値の正確な決定をもたらすので、有益である。２つのエコーのみを使用すると、Ｔ２スター値の測定が不正確になることがある。４つのエコーを使用すると、推定値を著しくは改善しないが、かなり長い時間がかかることがある。

【0024】

別の実施形態では、メモリは、さらに、ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドとＴ１重み付きパルスシーケンスコマンドとを記憶する。医療システムは磁気共鳴撮像システムをさらに備える。医療システムは、対象者に感覚刺激を与えるための刺激システムをさらに備える。これは、例えば、対象者に視覚的刺激を与えるディスプレイ又はプロジェクタであり得る。他の例では、刺激システムは、聴覚又はスピーカー又はヘッドフォンシステムによって与えられる。また他の例では、感覚刺激は触覚的刺激である。

【0025】

機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｔ１重み付きパルスシーケンスコマンド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、Ｔ１重み付きｋ空間データを収集することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンド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、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集を収集することを計算システムに行わせる。最後に、機械実行可能命令の実行は、さらに、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の収集中に刺激信号を用いて刺激システムを制御することを計算システムに行わせる。いくつかの例では、ｋ空間データ又は他の場所に、或いは、刺激信号をＴ２スター重み付きｋ空間データの収集と同期させるために使用されるクロック情報に記録されたメタデータがある。

【0026】

別の実施形態では、刺激システムは視覚的刺激システムである。脳ボリュームは視覚野（ｃｏｒｔｅｘ）を含む。刺激システムによって与えられる刺激信号は例ごとに異なり得る。場合によっては、刺激信号中のイベントのタイミングは、刺激が発生するときを人間が数える又は予想するのを防ぐためにランダムに変動させられる。

【0027】

別の実施形態では、ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドはシングルショットＥＰＩパルスシーケンスコマンドである。ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドはマルチバンドパルスシーケンスコマンドである。これには、Ｔ２スター重み付きｋ空間データがより迅速に収集されるという利点がある。

【0028】

別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は、さらに、対象者固有の血流動態反応関数から、以下のパラメータ、すなわち、最大振幅、最大振幅までの時間、対象者固有の血流動態反応関数のＦＷＨＭ又は半値全幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）、対象者固有の血流動態反応関数の歪度（ｓｋｅｗｅｄｎｅｓｓ）、対象者固有の血流動態反応関数の積分、初期最大上り勾配、最大下り勾配、及びそれらの組合せのうちのいずれか１つを計算することを計算システムに行わせる。これらのパラメータのすべてが、場合によっては対象者を記述する診断情報をもたらすのに有用である。

【0029】

別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は、さらに、対象者の脳の領域を記述する機能的磁気共鳴撮像ｋ空間データを受信することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、機能的磁気共鳴撮像ｋ空間データと対象者固有の血流動態反応関数とを使用して機能的磁気共鳴画像を計算することを計算システムに行わせる。この実施形態では、対象者固有の血流動態反応関数を使用して、従来の機能的磁気共鳴画像を分析又は再構成した。従来は、血流動態反応関数のための特定の値が使用されるので、これは有利である。しかしながら、この関数は人によって異なることがあるので、この場合は当てはまらない。この実施形態はより高品質の及び／又はより正確な機能的磁気共鳴画像を提供する。

【0030】

別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は、さらに、刺激信号を使用してＲ２スターマップからパーセンテージ変化マッピングを構築することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、パーセンテージ変化マッピング内の所定のしきい値のボクセルを探索することによって１つ又は複数のシードボクセルをもたらすことを計算システムに行わせる。この実施形態では、イベント固有のデータを使用してシードボクセルを探索する。

【0031】

別の実施形態では、Ｒ２スターマップの時系列はブロック関係Ｒ２スターマップを含む。ブロック関係機能的磁気共鳴撮像において、休憩周期を間に挟んだ時間期間にわたって、対象者に対して刺激が与えられる。これは、特定の刺激によって活性化される脳の特定の領域を特定する際に有用である。この実施形態では、ブロック関係Ｒ２スターマップはそのような時間期間にわたるマップである。機械実行可能命令の実行は、さらに、休憩ブロックと刺激ブロックとの間の変化を計算することによってブロック関係Ｒ２スターマップからパーセンテージ変化マッピングを構築することによって、１つ又は複数のシードボクセルを特定することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、パーセンテージ変化マッピング内の所定のしきい値を上回るボクセルを探索することによって１つ又は複数のシードボクセルをもたらすことによって、１つ又は複数のシードボクセルを特定することを計算システムに行わせる。これはまた、最も高い値をもつ一定数のボクセルを探索することに相当する。

【0032】

別の態様では、本発明は医療撮像の方法を提供する。本方法は、対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を受信するステップを有する。本方法は、さらに、対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を受信するステップを有する。刺激信号はＲ２スターマップの時系列に同期する。本方法は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを受信するステップを有する。本方法は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによってＲ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算するステップを有する。本方法は、さらに、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルとＲ２スターマップのノイズ除去された時系列との間のピクセルごとの相関値を計算することによって、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算するステップを有する。本方法は、さらに、所定のしきい値を上回る１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって脳ボリュームの活性化領域を決定するステップを有する。

【0033】

本方法は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列を刺激信号と整合させることによって、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生における各ボクセルについての血流動態反応関数をもたらすステップを有する。本方法は、さらに、各ボクセルについての血流動態反応関数と、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生についての血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらすステップを有する。この実施形態の利点については前に説明した。

【0034】

別の態様では、本発明は、計算システム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を提供する。コンピュータプログラムは、例えば、非一時的記憶媒体など、メモリ又は記憶デバイスに記憶される。

【0035】

機械実行可能命令の実行は、対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を受信することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を受信することを計算システムに行わせる。刺激信号はＲ２スターマップの時系列に同期する。機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを受信することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによってＲ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算することを計算システムに行わせる。

【0036】

機械実行可能命令の実行は、さらに、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルとＲ２スターマップのノイズ除去された時系列との間のピクセルごとの相関値を計算することによって、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算することを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、所定のしきい値を上回る１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって脳ボリュームの活性化領域を決定することを計算システムに行わせる。

【0037】

機械実行可能命令の実行は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列を刺激信号と整合させることによって、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生における各ボクセルについての血流動態反応関数をもたらすことを計算システムに行わせる。機械実行可能命令の実行は、さらに、脳ボリュームの活性化領域中の感覚刺激の各発生における各ボクセルについての血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらすことを計算システムに行わせる。この実施形態の利点については前に説明した。

【0038】

本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わせられる実施形態が相互排他的でない限り、組み合わせられ得ることを理解されたい。

【0039】

当業者によって諒解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラム製品として実施され得る。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、（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）完全にソフトウェアの実施形態、或いは、すべて一般に、本明細書で「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ、ソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施形態の形態を取り得る。さらに、本発明の態様は、それの上で実施されるコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体中で実施されるコンピュータプログラム製品の形態を取り得る。

【0040】

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組合せが利用され得る。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り得る。本明細書で使用する「コンピュータ可読記憶媒体」は、計算デバイスのプロセッサ又は計算システムによって実行可能である命令を記憶す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ることがある。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また、計算デバイスの計算システムがアクセスすることが可能であるデータを記憶することが可能である。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、限定はしないが、フロッピーディスク、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）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク、及び計算システムのレジスタファイルがある。光ディスクの例としては、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ディスク、ＣＤ－ＲＷディスク、ＣＤ－Ｒディスク、ＤＶＤ－ＲＯＭディスク、ＤＶＤ－ＲＷディスク、又はＤＶＤ－Ｒディスクがある。コンピュータ可読記憶媒体という用語は、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することが可能な様々なタイプの記録媒体をも指す。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取り出される。コンピュータ可読媒体上で実施されるコンピュータ実行可能コードは、限定はしないが、ワイヤレス、ワイヤライン、光ファイバケーブル、ＲＦなど、又は上記の任意の好適な組合せを含む、任意の適切な媒体を使用して送信される。

【0041】

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンド内の、又は搬送波の一部としての、それの中で実施されるコンピュータ実行可能コードをもつ伝搬データ信号を含む。そのような伝搬信号は、限定はしないが、電磁信号、光信号、又はそれらの任意の好適な組合せを含む、様々な形式のいずれかを取り得る。コンピュータ可読信号媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって、或いはそれらとともに使用するためのプログラムを通信、伝搬、又は移送することができる、コンピュータ可読記憶媒体でない任意のコンピュータ可読媒体であり得る。

【0042】

「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、計算システムに直接アクセス可能である任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」はコンピュータ可読記憶媒体のさらなる例である。コンピュータストレージ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、コンピュータストレージはコンピュータメモリでもあり、コンピュータメモリはコンピュータストレージでもあり得る。

【0043】

本明細書で使用する「計算システム」は、プログラム又は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可能である電子的構成要素を包含する。「計算システム」の例を含む計算システムへの言及は、場合によっては２つ以上の計算システム又は処理コアを含んでいるものとして解釈されるべきである。計算システムは、例えばマルチコアプロセッサである。計算システムはまた、単一のコンピュータシステム内にある、又は複数のコンピュータシステムの間で分散された、計算システムの集合を指すことがある。計算システムという用語はまた、場合によっては、各々がプロセッサ又は計算システムを含む計算デバイスの集合又はネットワークを指すように解釈されるべきである。機械実行可能コード又は命令は、同じ計算デバイス内にある、又はさらには複数の計算デバイスにわたって分散された、複数の計算システム又はプロセッサによって実行され得る。

【0044】

機械実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードは、プロセッサ又は他の計算システムに本発明の態様を実行させる命令又はプログラムを含む。本発明の態様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、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋など、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など、従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれ、コンパイルされて機械実行可能命令になる。いくつかの事例では、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又はプリコンパイルされた形態であり、オンザフライで機械実行可能命令を生成するインタープリタとともに使用される。他の事例では、機械実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードはプログラマブル論理ゲートアレイのためのプログラミングの形態である。

【0045】

コンピュータ実行可能コードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、ユーザのコンピュータ上で全体的に、又はユーザのコンピュータ上で部分的に実行するか、或いは、一部はユーザのコンピュータ上で、一部はリモートコンピュータ上で実行するか、又はリモートコンピュータ若しくはサーバ上で全体的に実行する。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）を含む任意のタイプ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るか、或いは、接続は、（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対して行われる。

【0046】

本発明の態様について、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製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら説明する。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分は、適用可能なときに、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施することができることを理解されたい。さらに、相互排他的でないときに、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図中のブロックの組合せが組み合わせられ得ることを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置の計算システムを介して実行する命令が、フローチャート中で指定された機能／行為及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックを実施するための手段を作成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は機械を生成するための他のプログラマブルデータ処理装置の計算システムに与えられる。

【0047】

これらの機械実行可能命令又はコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に記憶された命令が、フローチャート中で指定された機能／行為及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックを実施する命令を含む製品を生成するように、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスに、特定の様式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得る。

【0048】

機械実行可能命令又はコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行する命令が、フローチャート中で指定された機能／行為及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックを実施するためのプロセスをもたらすように、コンピュータ実装プロセスを生成するようにコンピュータ、他のプログラマブル装置又は他のデバイス上で動作ステップのシリーズを実行させるために、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイス上にロードされ得る。

【0049】

本明細書で使用する「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対話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」と呼ばれることもある。ユーザインターフェースは、オペレータに情報若しくはデータをもたらし、及び／又はオペレータから情報若しくはデータを受信する。ユーザインターフェースは、オペレータからの入力をコンピュータが受信することを可能にし、コンピュータからユーザに出力をもたらす。言い換えれば、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、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もたらすことの一例である。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、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカム、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、及び加速度計による、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。

【0050】

本明細書で使用する「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計算システムが外部計算デバイス及び／若しくは装置と対話すること、並びに／又は外部計算デバイス及び／若しくは装置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、計算システムが外部計算デバイス及び／又は装置に制御信号又は命令を送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、計算システムが外部計算デバイス及び／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としては、限定はしないが、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、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、ワイヤレス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ある。

【0051】

本明細書で使用する「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ために適応させられた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、聴覚データ、及び／又は触覚データを出力する。ディスプレイの例としては、限定はしないが、コンピュータモニタ、テレビジョンスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、ブライユ点字スクリーン、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、エレクトロルミネッセントディスプレイ（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ある。

【0052】

ｋ空間データは、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た、原子スピンによって放出された無線周波信号の記録された測定値であるデータとして定義される。

【0053】

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）画像又はＭＲ画像は、本明細書では、ｋ空間データ内に含まれている解剖学的データの再構成された２次元又は３次元可視化である画像として定義される。この可視化は、コンピュータを使用して実行することができる。

【0054】

以下では、本発明の好ましい実施形態について、単に例として、図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】医療システムの一例を示す図である。

【図2】図１の医療システムを使用する方法を示すフローチャートを示す図である。

【図3】医療システムのさらなる例を示す図である。

【図4】図３の医療システムを使用する方法を示すフローチャートを示す図である。

【図5】Ｔ１重み付き画像の一例を示す図である。

【図6】タスクブロックについての活性化のパーセント変化を示す３次元Ｒ２スター画像の３つのビューを示す図である。

【図7】図６において選択されたシードボクセルについてのイベント関係Ｒ２スターデータを示す図である。

【図8】脳ボリュームの１つのスライスについてのピアソン相関係数を示す図である。

【図9】活性化領域の一例を示す図である。

【図10】図９に示されているすべての活性化領域についてのＲ２スター値の和を示す図である。

【図11】血流動態反応関数を示す図である。

【図12】血流動態反応関数の最大値のヒストグラム１２００を示す図である。

【図13】平均血流動態反応関数を示す図である。

【図14】複数の個人についての対象者固有の血流動態反応関数を示す図である。

【図15】Ｒ２スター値を決定するために３点式測定を使用することの利点を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0056】

これらの図中の同様の番号を付けられた要素は、等価の要素であるか、又は同じ機能を果たす。前に説明した要素については、機能が等価である場合、必ずしも後の図で説明するとは限らない。

【0057】

図１は医療システム１００の一例を示している。この例では、医療システム１００は、計算システム１０４を有するコンピュータ１０２を備える。コンピュータ１０２は、例えば、分散型コンピューティングシステム、並びに、遠隔に位置する、又はクラウドウェブサービスを介して設置されたコンピュータであり得る。コンピュータ１０２はまた、放射線科医又は他の医療専門家によって使用されるワークステーション又はコンピュータであり得る。コンピュータ１０２はまた、磁気共鳴撮像システムのための制御システムであり得る。コンピュータ１０２は、１つ又は複数のロケーションに位置し得る１つ又は複数の計算システムを表すものである計算システム１０４を備えるものとして示されている。計算システム１０４は随意のハードウェアインターフェース１０６と随意のユーザインターフェース１０８とに接続される。存在する場合、ハードウェアインターフェース１０６は、計算システム１０４が、磁気共鳴撮像システムなど、医療システム１００の他の構成要素を制御することを可能にする。ユーザインターフェース１０８は、オペレータが、医療システム１００を制御し、動作させること、及び医療システム１００と対話することを可能にする。

【0058】

計算システム１０４は、さらに、メモリ１１０と通信しているものとして示されている。メモリ１１０は、計算システム１０４と通信することが可能である様々なタイプのメモリを表すものである。メモリ１１０は、機械実行可能命令１２０を含んでいるものとして示されている。機械実行可能命令１２０は、計算システム１０４が、医療システム１００の他の構成要素を制御すること、並びに数値及び画像処理タスクを実行することなど、様々なタスクを実行することを可能にする。メモリ１１０は、さらに、脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列１２２を含んでいるものとして示されている。

【0059】

メモリ１１０は、さらに、Ｒ２スターマップの時系列１２２に同期する刺激信号１２４を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、脳ボリューム中の１つ又は複数のシードボクセル１２６のセレクションを含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列１２８を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列中の１つ又は複数のシードボクセル１２６と残りのボクセルとの間の相関マップ１３０を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、相関マップ１３０をしきい値処理し、次いでそれらを互いに組み合わせることによって見つけられた、脳ボリューム中で特定された活性化領域１３２を含んでいるものとして示されている。

【0060】

メモリ１１０は、さらに、活性化領域１３２の各ボクセルについての、及び刺激信号１２４中に示されているように、刺激が提示された各回についての血流動態反応関数１３４を含んでいるものとして示されている。例えば、１つの特定のボクセルについて、刺激が提示されたごとにいくつかの血流動態反応関数１３４がある。メモリ１１０は、さらに、血流動態反応関数１３４を平均化することによって見つけられた、対象者固有の血流動態反応関数１３６を含んでいるものとして示されている。

【0061】

図２は、図１の医療システム１００を動作させる方法を示すフローチャートを示している。最初に、ステップ２００において、Ｒ２スターマップの時系列１２２が受信される。次に、ステップ２０２において、刺激信号１２４が受信される。前述したように、刺激信号１２４はＲ２スターマップの時系列１２２に同期する。刺激信号１２４は、聴覚又は視覚ディスプレイなど、刺激生成器を使用して、感覚刺激が対象者に与えられた又は提示されたときを表す。次いで、ステップ２０４において、１つ又は複数のシードボクセル１２６のセレクションが受信される。これは、例えば、オペレータによって手動で行われ得るか、又は自動化されたアルゴリズムを介して行われ得る。次に、ステップ２０６において、Ｒ２スターマップの時系列１２２から、Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列１２８が計算される。

【0062】

Ｒ２スターマップの系列がある。マップの各々から特定のボクセルを取り、次いで値を取ると、各ボクセルについての時間ベースのＲ２スター信号がある。ボクセルの各々についてのこの信号は、次いで、Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列をもたらすためにノイズ除去される。これは、例えば、デジタルフィルタを使用して、又はデータにスプラインなどの曲線を適合させることによって達成され得る。次に、ステップ２０８において、１つ又は複数のシードボクセル１２６のセレクションの各々についての相関マップが計算される。例えば、ノイズ除去された時系列Ｒ２スターマップ中の１つ又は複数のシードボクセルと残りのボクセルとの各々についての時間信号間の相関係数が計算される。ステップ２１０において、次いで脳ボリュームの活性化領域１３２が計算される。これは、相関マップ１３０を取り、それらをしきい値処理することによって計算される。

【0063】

単一の相関マップをしきい値処理することにより、特定のシードボクセルと時間的に相関する領域が特定される。活性化領域は、その場合、しきい値処理された相関マップの組合せである。次いで、ステップ２１２において、Ｒ２スターマップの時系列を刺激信号と整合させることによって、脳ボリュームの活性化領域中の各ボクセルと感覚刺激の各発生とについての血流動態反応関数１３４がもたらされる。最後に、ステップ２１４において、血流動態反応関数１３４を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数１３６が、次いで計算される。平滑化又は曲線適合など、追加のことも実行され得るが、これは必須ではない。

【0064】

図３は、医療システム３００のさらなる例を示す図を示している。医療システム３００は、それが磁気共鳴撮像システム３０２をさらに備えることを除いて、図１に示されている医療システム１００と同様である。

【0065】

磁気共鳴撮像システム３０２は磁石３０４を備える。磁石３０４は、磁石を貫通するボア３０６をもつ超伝導円柱タイプ磁石である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円柱型磁石と、いわゆる開放型磁石の両方を使用することも可能である。分割円柱型磁石は、磁石のアイソプレーン（ｉｓｏ－ｐｌａｎｅ）へのアクセスを可能にするためにクライオスタット（ｃｒｙｏｓｔａｔ）が２つのセクションに分割されていることを除いて、標準的な円柱型磁石と同様であり、そのような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療とともに使用される。開放型磁石は２つの磁石セクションを有し、一方が他方の上にあり、それらの間には、対象者を受け入れるのに十分に大きい空間がある。２つのセクションの配置はヘルムホルツコイルの配置と同様である。開放型磁石は、対象者があまり密閉されないので普及している。円柱型磁石のクライオスタットの内側には、超伝導コイルの集合がある。

【0066】

円柱型磁石３０４のボア３０６内には、磁界が、磁気共鳴撮像を実行するのに十分に強く均一である、撮像ゾーン３０８がある。撮像ゾーン３０８内には視界３０９が示されている。磁気共鳴データは一般に視界３０９について収集される。視界３０９は、対象者支持台３２０によって支持されるものとして示されている対象者３１８の脳ボリュームを撮像するように示されている。

【0067】

撮像ゾーン３０８内で、対象者３１８の頭部は頭部用コイル３１４内にある。これにより視界３０９の撮像が可能になる。いくつかの場合、脳ボリュームは視界３０９と同一である。他の場合、脳ボリュームは視界３０９内にある。Ｔ１重み付き画像は、例えば、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付き画像よりも大きい視界を有することがある。

【0068】

対象者３１８の頭部の上には、この例ではディスプレイである刺激システム３２２がある。磁石３０４のボア３０６の外側の投影のビューを反射するミラーなど、様々なタイプのディスプレイが使用され、並びに、対象者３１８の目の真上に磁気共鳴互換ディスプレイももたらされ得る。音刺激、また触覚刺激など、他のタイプの刺激も使用される。

【0069】

磁石のボア３０６内には磁界勾配コイル３１０のセットもあり、磁界勾配コイル３１０のセットは、磁石３０４の撮像ゾーン３０８内の磁気スピンを空間的に符号化するための予備的な磁気共鳴データの収集のために使用される。磁界勾配コイル３１０は磁界勾配コイル電源３１２に接続される。磁界勾配コイル３１０は代表的なものである。一般に、磁界勾配コイル３１０は、３つの直交する空間方向において空間的に符号化するためのコイルの３つの別個のセットを含んでいる。磁界勾配電源は磁界勾配コイルに電流を供給する。磁界勾配コイル３１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ化又はパルス化され得る。

【0070】

撮像ゾーン３０８に隣接して、撮像ゾーン３０８内の磁気スピンの向きを操作し、同じく撮像ゾーン３０８内のスピンからの無線送信を受信するための無線周波数コイル３１４がある。この場合、無線周波数コイル３１４は頭部用コイルである。無線周波アンテナは複数のコイル要素を含んでいることがある。無線周波アンテナはチャネル又はアンテナと呼ばれることもある。無線周波数コイル３１４は無線周波数トランシーバ３１６に接続される。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は別個の送信コイル及び受信コイル並びに別個の送信機及び受信機と置き換えられ得る。無線周波数コイル３１４及び無線周波数トランシーバ３１６は代表的なものであることを理解されたい。無線周波数コイル３１４は専用送信アンテナ及び専用受信アンテナをも表すものである。同様に、トランシーバ３１６は別個の送信機及び受信機をも表し得る。無線周波数コイル３１４はまた、複数の受信／送信要素を有し得、無線周波数トランシーバ３１６は複数の受信／送信チャネルを有し得る。

【0071】

トランシーバ３１６及び勾配コントローラ３１２は、コンピュータシステム１０２のハードウェアインターフェース１０６に接続されたものとして示されている。これらの構成要素の両方、並びに、位置データを供給する対象者支持台など、他の構成要素は、センサーデータ１２６を供給し得る。

【0072】

メモリ１１０は、さらに、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データを収集するために構成されたＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンドを含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、Ｔ１重み付きｋ空間データを収集するように磁気共鳴撮像システムを制御するために構成されたＴ１重み付きパルスシーケンスコマンド３３２を含んでいるものとして示されている。パルスシーケンスコマンドは、一般に、特定の磁気共鳴撮像プロトコルに従ってｋ空間データを収集するように磁気共鳴撮像システム３０２を制御するために使用されるコマンドである。

【0073】

メモリ１１０は、さらに、ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンド３３０を用いて磁気共鳴撮像システム３０２を制御することによって収集されたＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ３３４を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、Ｔ１重み付きパルスシーケンスコマンド３３２を用いて磁気共鳴撮像システム３０２を制御することによって収集されたＴ１重み付きｋ空間データ３３６を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、Ｔ１重み付きｋ空間データ３３６から再構成された脳ボリュームのＴ１重み付き画像３３８を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ３３４の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像３４０を含んでいるものとして示されている。メモリ１１０は、さらに、各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像３４２を含んでいるものとして示されている。

【0074】

図４は、図３の医療システム３００をどのように動作させるかを示すフローチャートを示している。最初に、ステップ４００において、Ｔ１重み付きパルスシーケンスコマンド３３２を用いて磁気共鳴撮像システム３０２を制御することによってＴ１重み付きｋ空間データ３３６が収集される。次いで、ステップ４０２において、ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンド３３０を用いて磁気共鳴撮像システムを複数回制御することによってＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ３３４の複数の収集が収集される。ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ３３４の複数回の収集中に、ステップ４０４が実行される。ステップ４０４において、刺激システム３３２が、対象者３１８に感覚刺激を与えるように刺激信号１２４を用いて制御される。

【0075】

刺激信号１２４は、その場合、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ３３４の様々な収集と同期する。次いで、ステップ４０６において、Ｔ１重み付きｋ空間データ３３６から脳ボリュームのＴ１重み付き画像３３８が再構成される。次に、ステップ４０８において、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ３３４の複数の収集の各々についてのＴ２スター重み付き画像が再構成される。次いで、ステップ４１０において、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像を脳ボリュームのＴ１重み付き画像と整合させる前処理を実行することによって、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについて、各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像３４２が計算される。次に、ステップ４１２において、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像に減衰曲線を適合させることによって、各ボクセルについての対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列１２２が計算される。ステップ４１２が実行された後に、本方法は、次いで、図２に示されているステップ２００～２１４に進む。

【0076】

機能的ｆＭＲＩは神経科学における重要なツールであり、ｆＭＲＩを診断目的のために使用することができることの利益及びエビデンスが増加しつつある。特に、精神疾患の分野において、ｆＭＲＩはゲームチェンジャーになることを実証することができ、例えば、多くの場合に、解剖学的走査はこれらの患者におけるいかなる異常も示さない。しかしながら、機能的ＭＲＩは、これらの患者が、異常反応、すなわち、より強い又はより弱い反応、脳の他の領域における反応を有することを示す。ｆＭＲＩの反応は、血流動態的な変動、血流の増加、また、酸素化ヘモグロビン対脱酸素化ヘモグロビンの比率が、反応を示す領域において異なることの結果である。

【0077】

血流の変動は血流動態反応関数（ＨＲＦ）によって説明される。たいていの分析ツールでは、すべての対象者のために一定のＨＲＦが使用される。以下で示すように、ＨＲＦは対象者によって異なり、ＨＲＦは追加の診断値を有することがある。

【0078】

本明細書で開示するように、ＨＲＦを決定するために使用される事前知識はない。マルチエコーＥＰＩを利用する高時間分解能測定が行われる。

【0079】

いくつかの例では、本方法は、コントラスト対ノイズ比（ＣＮＲ）を約３０％だけ増加させるマルチエコーＥＰＩを用いて記録されたｆＭＲＩデータに依存する。いくつかの例の利益は以下のうちの１つ又は複数を含む。
事前知識なしのＨＲＦの分析
マルチエコーｆＭＲＩを使用することによるＳＮＲの増加
高い空間分解能。

【0080】

ｆＭＲＩタスク：以下の例では、対象者は、視覚タスク、すなわちブロック設計及びイベント関係タスクを実行した。すべての実験において、視覚刺激は、明滅するチェッカーボードであった。ブロック設計の場合、持続時間は３０秒であり、明滅周波数は８Ｈｚであった。３０秒の休憩ブロックを間に挟んだ合計８つのタスクブロックが記録された。実験は休憩ブロックで終了した。イベント関係実験では、１秒の持続時間と１０Ｈｚの周波数とをもつチェッカーボードを使用した。イベントの開始の間の時間は２０秒又は３０秒とし、ランダムに変動させた。開始時間は、２０秒、５０秒、８０秒、１００秒、１３０秒、１５０秒、１７０秒、２００秒、２３０秒、２５０秒、２８０秒、３１０秒、３３０秒、３５０秒、３８０秒、４００秒、４２０秒、４５０秒、４７０秒、４９０秒とした。合計２０個のイベントが表示された。両方のイベント関係動作は同一であった。

【0081】

パラダイムは、ビーマー（ｂｅａｍｅｒ）又はプロジェクタを使用して視覚的に提示した。すべての刺激の厳密な開始は、スキャナからのＴＬＬパルスによって制御した。

【0082】

すべてのＭＲＩ実験は、３２チャネルの頭部用コイルを使用して３Ｔ ＭＲＩシステム上に記録された。すべてのｆＭＲＩ実験が同じパラメータ設定を有していた。

【0083】

シングルショットＥＰＩ：Ｔｒ＝５００ｍｓ、エコー時間＝１２、２８、４４ｍｓ、マルチバンド加速（ＭＢ）＝３スライス、ボクセルサイズ＝２．７５×２．７５×３、２１スライス、１０２０動態。短いＴＲが「究極目標（ｈｏｌｙ ｇｒａｉｌ）」であったので、スライスの数が制限要因であった。結果として、ｆＭＲＩ走査はＦＨ方向、視界（ｆｏｖ）６３ｍｍにおいて脳全体をカバーしなかった。

【0084】

図５はＴ１重み付き（Ｔ１ｗ）画像３３８の一例を示している。Ｔ１重み付き画像３３８内には脳ボリューム５００が示されている。この例では、脳ボリューム５００は視覚野を含む。図示されている例では、視覚刺激が使用された。したがって、脳ボリューム５００を視覚野に限定することによって時間を節約することができる。Ｔ１重み付き走査はマルチショットＴＦＥ、Ｔｒ／ＴＥ＝８．３／３．８ｍｓ、１ｍｍ^３のボクセルサイズとした。シングルショットＥＰＩデータが脳ボリューム５００中で収集された。

【0085】

ｆＭＲＩデータの前処理は、Ｔ１ｗ画像（ｆＭＲＩデータ）及びＴ１ｗ画像に対して実行される以下のステップのうちの１つ又は複数を有する。
１．Ｔ１ｗ画像を（３つのうちの）第１のエコーの第１の動態（ブロックＭＲＩデータの第１の収集）に同時位置合わせする（第１の動態を使用するという選択は任意である。）
２．灰白質（ＧＭ）、白質（ＷＭ）、及び脳脊髄液（ＣＳＦ）についてのＴ１重み付き画像をセグメント化する（ＳＰＭセグメンテーション）
３．Ｔ１ｗ画像及びセグメンテーションをエコー１の第１の動態に一致するように再スライスする（ＳＰＭ再スライス）
４．ＧＭ及び脳全体についてのマスクがあるように、セグメンテーションからマスクを構築する
５．ｆＭＲＩデータの各エコーを第１の動態に別個に再整合させる（ＳＰＭ再整合）
６．ｆＭＲＩデータの線形トレンド除去（ｄｅｔｒｅｎｄ）を実行する
７．ガウスカーネル（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｋｅｒｎｅｌ）、ＦＷＨＭ５を使用してｆＭＲＩデータを平滑化する（ＳＰＭ）
８．ｆＭＲＩ：４Ｄ－Ｒ２スター及びＤ－Ｓ０マップを作成するためにｆＭＲＩデータを使用してエコーの対数線形適合を実行する。脳マスク全体の外側のデータは除外される。
１０．ｆＭＲＩ：Ｒ２スターマップに基づいてＰＳＣとしてのブロックタスクについての機能的活性化マップを構築する

【0086】

図６は、タスクブロックについての活性化のパーセント変化を示す３次元Ｒ２スター画像の３つのビュー６００、６０２、６０４を示している。これらの画像を使用してシードボクセル１２６を手動で選択した。このシードボクセル１２６は３つの画像のすべてにおいてマーキングされている。図６は、Ｒ２スターデータからのタスクブロック４の活性化のパーセント信号変化（ＰＳＣ）を示している。

【0087】

ＨＲＦ反応は以下のように選択された。
１）活性化領域中の１つの又は２つのシードボクセル（ブロックパラダイム）を手動で選定する（図６参照）。
２）イベント関係データ中の選定されたボクセルの経時的変化を選択する。
３）これらのシードボクセルに平滑化スプラインを適用する（図７）。

【0088】

図７は、図６において選択されたシードボクセル１２６についてのイベント関係Ｒ２スターデータを示している。曲線７００は生データを示している。曲線７０２は曲線７００中の同じデータを示しているが、データには移動アルゴリズム又はノイズ除去アルゴリズムが適用されている。曲線７０４は、曲線７００と７０２との間の差を示し、除去されたノイズを示している。

【0089】

次に、脳ボリューム５００の活性化領域１３２を決定するために、平滑ボクセル７０２と、ｆＭＲＩデータの４次元データセット中のすべての平滑ボクセルとの間のピアソンの相関係数が計算される。
４）平滑化されたボクセルと、以下の図８及び図９中のイベント関係データの４Ｄデータセット中のすべての他の平滑化されたボクセルとのピアソンの相関係数を決定する。

【0090】

図８は、脳ボリュームについてのＲ２スターマップの１つの時間期間における１つのスライスについてのピアソン相関係数８００の画像を示している。ピアソン相関係数８００は中心に見えており、それを囲む領域８０２はマスクが掛けられている。ピアソンの相関値８００をしきい値処理することによって、活性化領域１３２が特定されており、図９中に表示されている。図９は、図８をしきい値処理することによって生成された。
５）しきい値（０．７５）を適用し、元の平滑化されていないデータからボクセルを選択する。経時的変化をトレンド除去（５次）し、平均化する。図１０は、図９に示されているすべての活性化領域１３２についてのＲ２スター値の和を示している。これは、空間的に平均化された信号１０００である。
６）－５～２０秒のウィンドウを用いてＨＲＦ反応を選択する。刺激の開始は０秒にある。すべての選択されたＨＲＦ反応を平均化する（図１１）。すべての個々の反応（平滑化されていない）はさらなる分析のために保存される。

【0091】

図１１は、直前に説明した選択された基準を使用して、図１０中の曲線１０００から取られたＨＲＦを加算することによって計算された血流動態反応関数１１００を示している。ボクセルごとに２０個のＨＲＦ反応をもつ１０６個のボクセルがある。これは、ＨＲＦ１１００を構築するために加算される４１００個の反応をもたらす。
７）ステップ５において保存されたすべての個々の反応に平滑化スプラインを（再び）適合させる。時間最大値を決定し、ヒストグラムを作成する（図１２参照）。

【0092】

図１２は、４１００個の血流動態反応関数の最大値のヒストグラム１２００を個々に示している。この図内には、最大値１２０２といくつかの外れ値１２０４とが見られ得る。先に進む前に、１２０４と標示された領域中の血流動態反応関数が分析から除外され、これにより外れ値が除外される。この例では、ヒストグラムを使用して外れ値を選択したが、最大値１２０２の一定数の標準偏差内にあるものなど、他の値もうまくいくであろう。
８）ヒストグラム中の最大値周辺のＨＲＦ反応を選択する（ウィンドウ：－１．５～＋２．０秒）。選択された平滑化されていないＨＲＦ反応を合計する。さらなる分析のために和（平均）を保存する（図１３）。

【0093】

図１３は、図１２に示されているヒストグラム１２００に基づく選択を「生き延びた」２５５５個の血流動態反応関数の平均から計算された平均血流動態反応関数１３００を示している。血流動態反応関数１３００は、依然としていくらかのノイズを示しており、比較的粗い。血流動態反応関数（ＨＲＦ）１３００は、例えば、ＨＲＦ反応の対象者分析に従って、ノイズ除去されるか又はスプライン関数に適合され得る。

【0094】

平滑化スプラインが合計に対してなされる。平滑化されたＨＲＦに対してすべてのさらなる処理及び分析が行われる。

【0095】

各ＨＲＦについて、平滑化された曲線から最大Ｒ２スター値が決定される。イベントの開始時（ｔ＝０）における信号値が基準として取られる。パーセンテージ信号変化（ＰＳＣ）としてのＨＲＦ曲線をもたらすために、ＰＳＣが基準に対して計算される。見つけられたＨＲＦ曲線の一例が図１４に示されている。

【0096】

図１４は、複数の個人についての対象者固有の血流動態反応関数１４００を示している。これらの対象者固有の血流動態反応関数は、ＨＲＦ１００２～ＨＲＦ１１０８、ＨＲＦ１１１０、及びＨＲＦ１１０１～ＨＲＦ１１０９と標示されている。図１４に示されているように、対象者固有の血流動態反応関数１４００は個人によって大幅に異なること、及び、そのことはまた、他の機能的磁気共鳴撮像プロトコルを実行するときに対象者固有の血流動態反応関数１４００を使用することの利点を示すことがわかる。

【0097】

これらのＨＲＦ反応のいくつかのパラメータが決定され得る。
最大振幅（ＰＳＣ最大値）。
最大値までの時間
反応の幅（ＦＷＨＭ）
反応の歪度
反応の積分
初期最大上り勾配（勾配１）
最大下り勾配（勾配２）

【0098】

以下の表に一例が示されている。データは、図１４に示されているＨＲＦ反応の分析である。

【0099】

【表1】

【0100】

以下はマルチエコーｆＭＲＩの利点を示している。Ｒ２スターデータとエコー２データ（２つのエコーのみを使用したＨＲＦの決定）の両方が分析された。エコー２は、シングルエコーｆＭＲＩを使用した研究を代表する２８ｍｓのＴＥで記録される。両方のデータセットについて、上記で導出されたものと同じ処理が使用された。両方のデータセットについての最大ＰＳＣ値が、以下の図１５に示されているように決定された。

【0101】

図１５は、Ｒ２スター値を決定するために３点式測定を使用することの利点を示している。図１５では、本明細書で説明した３点式Ｒ２スター値１５００を使用した、また、極めて一般的であるか、又はシングルエコー機能的磁気共鳴撮像を使用する研究を代表する、２８ｍｓの時間における第２のエコーを使用した、両方のデータセットが、上記で導出されたものと同じデータ処理を有する、分析が使用された。両方のデータセットについての最大パーセント変化値が、図１５に示されているように決定された。各Ｒ２スター値１５００は第２のエコー１５０２データを上回っている。シングルエコー機能的磁気共鳴撮像技法を使用する際の系統的誤差があることがわかる。Ｒ２スターデータとエコー２との間の平均差は３４％である。

【0102】

本発明について、図面及び上記の説明において詳細に例示及び説明したが、そのような例示及び説明は、例示的又は典型的なものと考えられるべきであり、限定的なものと考えられるべきでない。本発明は、開示した実施形態に限定されない。

【0103】

開示した実施形態の他の変形形態は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、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、実施され得る。特許請求の範囲において、「備える／有する」という単語は他の要素又はステップを除外せず、単数形の要素は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されたいくつかの項目の機能を果たし得る。いくつかの手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないことを示さない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体又はソリッドステート媒体など、好適な媒体上に記憶／配布されるだけでなく、インターネット又は他のワイヤード若しくはワイヤレス電気通信システムを介してなど、他の形態でも配布され得る。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。

【符号の説明】

【0104】

参照符号リスト
１００ 医療システム
１０２ コンピュータ
１０４ 計算システム
１０６ ハードウェアインターフェース
１０８ ユーザインターフェース
１１０ メモリ
１２０ 機械実行可能命令
１２２ Ｒ２スターマップの時系列
１２４ 刺激信号
１２６ １つ又は複数のシードボクセルのセレクション
１２８ Ｒ２スターマップのノイズ除去された時系列
１３０ 相関マップ
１３２ 脳ボリュームの活性化領域
１３４ 血流動態反応関数
１３６ 対象者固有の血流動態反応関数
２００ 対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を受信する
２０２ 対象者に繰り返し与えられる感覚刺激の発生を記述する刺激信号を受信する
２０４ Ｒ２スターマップの時系列中で特定された１つ又は複数のシードボクセルのセレクションを受信する
２０６ Ｒ２スターマップの時系列に時間フィルタアルゴリズムを適用することによってＲ２スターマップのノイズ除去された時系列を計算する
２０８ １つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルとＲ２スターマップのノイズ除去された時系列との間のピクセルごとの相関値を計算することによって、１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップを計算する
２１０ 所定のしきい値を上回る１つ又は複数のシードボクセルの各ボクセルについての相関マップ中で特定されたボクセルを組み合わせることによって脳ボリュームの活性化領域を決定する
２１２ Ｒ２スターマップの時系列を刺激信号と整合させることによって、脳ボリュームの活性化領域中の各ボクセルと感覚刺激の各発生とについての血流動態反応関数をもたらす
２１４ 脳ボリュームの活性化領域中の各ボクセルと感覚刺激の各発生とについての血流動態反応関数を平均化することによって、対象者固有の血流動態反応関数をもたらす
３００ 医療システム
３０２ 磁気共鳴撮像システム
３０４ 磁石
３０６ 磁石のボア
３０８ 撮像ゾーン
３０９ 視界
３１０ 磁界勾配コイル
３１２ 磁界勾配コイル電源
３１４ 頭部用コイル
３１６ トランシーバ
３１８ 対象者
３２０ 対象者支持台
３２２ 刺激システム（ディスプレイ）
３３０ ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンド
３３２ Ｔ１重み付きパルスシーケンスコマンド
３３４ ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データ
３３６ Ｔ１重み付きｋ空間データ
３３８ 脳ボリュームのＴ１重み付き画像
３４０ 各エコーについてのＴ２スター重み付き画像
３４２ 各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像
４００ Ｔ１重み付きパルスシーケンスコマンド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Ｔ１重み付きｋ空間データを収集する
４０２ ＥＰＩマルチエコーパルスシーケンスコマンド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ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集を収集する
４０４ ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の収集中に刺激信号を用いて刺激システムを制御する
４０６ Ｔ１重み付きｋ空間データから脳ボリュームのＴ１重み付き画像を再構成する
４０８ ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像を再構成する
４１０ ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについてのＴ２スター重み付き画像を脳ボリュームのＴ１重み付き画像と整合させる前処理を実行することによって、ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像を計算する
４１２ ＥＰＩマルチエコーＴ２スター重み付きｋ空間データの複数の収集の各エコーについての整合させられたＴ２スター重み付き画像に減衰曲線を適合させることによって、各ボクセルについての対象者の脳ボリュームについてのＲ２スターマップの時系列を計算する
５００ 脳ボリューム
６００ Ｒ２スター画像の第１のビュー
６０２ Ｒ２スター画像の第２のビュー
６０４ Ｒ２スター画像の第３のビュー
７００ シードボクセルについてのイベント関係Ｒ２スター時系列
７０２ ７００の平滑化されたバージョン
７０４ ７００と７０２との間の差
８００ 脳ボリュームの（１スライス）についてのピアソン相関係数
８０２ マスキングされた領域
１０００ 空間的に平均化された信号
１１００ 血流動態反応関数
１２００ 血流動態反応関数の最大値のヒストグラム
１２０２ 最大値
１２０４ 外れ値
１３００ 平均化された血流動態反応関数
１４００ 複数の個人についての対象者固有の血流動態反応関数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【国際調査報告】