特許
J-GLOBAL ID：200903081343829391
画像神経記録法及び拡散異方性画像処理
発明者：
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出願人/特許権者：
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代理人 (1件)：
吉村 悟
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平5-515934
公開番号（公開出願番号）：特表平8-500021
出願日： 1993年03月08日
公開日（公表日）： 1996年01月09日
要約：
【要約】改造された磁気共鳴撮像システム(14)を用いて、診断に有用な神経組織画像(即ちニューログラム)を発生する神経記録法システム(10)が開示される。一実施例では、前記神経記録法システムは、1つ以上の勾配を用いて選択的に神経組織を撮像し、前記組織内の拡散異方性を判別し、更に、脂肪の前記画像への影響を削除することにより、前記画像を強調する。前記神経記録法システムは、より広い医療システム(12)の一部であり、これには、補助データ収集システム(22)、診断システム(24)、治療システム(26)、外科手術システム(28)、及び訓練システム(30)が含まれる。これら種々のシステムは全て、前記神経記録法システムによって得られる神経網に関する情報を利用するように構成されている。このような情報はこれまで得ることができなかったものである。
請求項（抜粋）：
排他的所有権または特権を主張する本発明の実施の具体例を次のように規定する。 1.神経造影剤を用いることなく、対象領域における末梢神経を選択的に撮像する装置であって、 前記領域を磁気共鳴の場に露出させる場部材と、 前記領域の前記磁気共鳴の場に対する応答を示す出力を生成させる出力部材と、 前記出力から、前記領域内の末梢神経を含みかつ区別する画像を生成させる画像処理部材と、から成る装置。 2.前記領域は末梢神経に隣接する非神経組織を含み、前記画像処理部材は、更に、非神経組織も含むが、末梢神経の画像の顕著性が少なくとも非神経組織のあるものより、少なくとも1.1 倍である画像を生成せしめる請求項1に記載の装置。 3.前記場部材は、神経の水拡散異方性を判別するように調整された場に前記領域を露出させる請求項1に記載の装置。 4.異方性を判別するように調整された前記場は、第1及び第2の実質的に直交する勾配を有し、前記出力部材は、前記第1の勾配に関連する第1の出力と、前記第2の勾配に関連する第2の出力とを生成せしめる請求項3に記載の装置。 5.前記画像処理部材は、前記第2の出力から前記第1の出力を減算して、前記画像を生成せしめる請求項4に記載の装置。 6.前記領域は末梢神経に隣接する脂肪を含み、該脂肪は、前記磁場に対して応答し、前記場部材と前記出力部材とは協同して、前記出力に対する脂肪のいかなる応答の寄与をも削除するように設計されている請求項1に記載の装置。 7.前記出力部材は、前記領域の前記磁場に対する比較的遅い応答を示す出力を生成せしめることによって、末梢神経を判別するように設計されている請求項1に記載の装置。 8.前記領域は、磁場に応答する脂肪とその他の非神経組織とを含み、前記場部材と前記出力部材とは協同して、前記出力に対する脂肪のいかなる応答の寄与をも削除するように設計されており、前記場部材は更に、前記領域を第1及び第2の拡散重み付けされた勾配に露出させるように調整されており、前記出力部材は、前記第1の勾配に関連する第1出力と前記第2の勾配に関連する第2出力とを生成させ、前記画像処理部材は、前記第2出力から前記第1出力を減算して、末梢神経の顕著性が、少なくともいくつかの脂肪及びその他の非神経組織よりも、少なくとも10倍高い画像を生成せしめる請求項1に記載の装置。 9.非神経組織を含む対象領域における神経組織の画像を発生せしめる神経記録法システムであって、 前記領域を偏向の場に露出させるのに用いられるよう構成された偏向場源と、 前記対象を励起の場に露出させるのに用いられるよう構成された励起及び出力構成部と、 前記偏向場源と前記励起及び出力構成部との動作を制御するシーケンス制御部であって、前記偏向の場と励起の場とが協同して、前記領域において共鳴応答を誘導するようにし、前記励起及び出力構成部のコイルが、前記シーケンス制御部によって決められた時刻に前記領域の共鳴応答を示す初期出力を生成せしめるように構成されている、前記シーケンス制御部と、 前記初期出力を処理し、前記領域における神経組織を表わす画像出力を生成せしめるプロセッサと、 前記画像出力に基づいて、前記神経組織を区別可能な画像を表示する出力装置と、から成るシステム。 10.前記出力装置は、前記領域内の非神経組織も表示可能であり、前記神経組織の画像の顕著性は、少なくともいくつかの非神経組織のそれより、少なくとも1.1 倍である請求項9に記載のシステム。 11.前記偏向場源、前記励起及び出力構成部、及び前記シーケンス制御部は協同して、前記初期出力によって前記プロセッサが明確に神経組織と非神経組織とを区別できるように、設計されている請求項9に記載のシステム。 12.前記偏向場源と前記シーケンス制御部とは協同して、前記偏向の場において少なくとも1つの拡散重み付けされた勾配を発生させる請求項9に記載のシステム。 13.前記偏向場源と前記シーケンス制御部とは協同して、前記偏向の場において第1及び第2の拡散重み付けされた勾配を発生させ、前記第1の勾配は前記神経組織に対して実質的に平行に発生させ、前記第2の勾配は前記神経組織に対して実質的に垂直に発生させるものであり、前記シーケンス制御部は前記第1の勾配に関連する第1の出力と前記第2の勾配に関連する第2の出力とを生成せしめるように調整されており、前記プロセッサは前記第2の出力から前記第1の出力を減算して、前記画像出力を生成せしめる請求項12に記載のシステム。 14.前記偏向場源と前記シーケンス制御部とは、協同して、前記偏向の場において所定配列の拡散重み付けされた勾配を発生させ、前記シーケンス制御部は前記各勾配に関連する別個の初期出力を生成させ、前記プロセッサは前記別個の初期出力をベクトル処理して前記画像出力を生成せしめるように調整されている請求項12に記載のシステム。 15.前記非神経組織は脂肪を含み、前記シーケンス制御部は、前記脂肪の画像出力に対する共鳴応答の寄与を削除するように、前記励起場が前記脂肪を励起させる請求項9に記載のシステム。 16.前記シーケンス制御部は、化学的シフト選択シーケンスを用いる前記励起及び出力構成部を制御する請求項15に記載のシステム。 17.前記神経組織はスピン-スピン弛緩係数を有し、前記シーケンス制御器は、前記初期出力に、比較的長いスピン-スピン弛緩係数を示す神経組織の共鳴応答を選択的に含ませるようにした請求項9に記載のシステム。 18.前記領域の前記励起の場への露出及び前記初期出力の生成は、エコー時間によって分離されており、前記シーケンス制御部は、前記エコー時間が60ミリ秒より長いことを保証するように構成されている請求項17に記載のシステム。 19.前記領域の前記励起の場への露出は、繰り返し時間の後に繰り返され、前記シーケンス制御部は前記繰り返し時間が1秒より長いことを保証するように構成されている請求項17に記載のシステム。 20.前記偏向場源と前記シーケンス制御部とは協同して、前記偏向の場において少なくとも1つの拡散重み付け用パルス状勾配を発生し、前記非神経組織は脂肪を含み、前記シーケンス制御部は、前記脂肪の画像出力に対する共鳴応答の寄与を削除するように、前記励起場に前記脂肪を励起させるように構成され、前記神経組織の画像の顕著性が、前記脂肪の共鳴応答の寄与が削除されなかった場合よりも高い請求項9に記載のシステム。 21.前記シーケンス制御部は、前記神経組織の表示を強調するように構成されている請求項9に記載のシステム。 22.前記シーケンス制御部は、前記領域の共鳴応答において磁気転移を誘発する励起の場に、前記領域を露出させ、神経組織を少なくともいくつかの非神経組織からより簡単に区別するようにした請求項21に記載のシステム。 23.前記励起及び出力構成部は、整相アレイ・コイル・システムを備えている請求項9に記載のシステム。 24.前記励起及び出力構成部は、前記励起の場を生成するために用いられる励起コイルと、前記初期出力を生成するために用いられる出力コイルとを備えている請求項9に記載のシステム。 25.前記非神経組織は、血管及び髄液を含み、前記プロセッサは、前記血管及び髄液の前記画像出力に対する影響を削除するように調整可能である請求項9に記載のシステム。 26.前記シーケンス制御部は、前記励起及び出力構成部が、神経組織及び血管の共鳴応答がそれぞれ強調される、神経初期出力と血管初期出力とを交互に生成するように用いられるようにし、前記プロセッサは、前記血管初期出力と前記神経初期出力とを処理して、血管画像が削除された前記画像出力を生成するように構成されている請求項22に記載のシステム。 27.更に、血管出力を生成する血管撮像システムを備え、前記プロセッサは、前記血管出力と前記初期出力とを処理し、血管の画像が削除された前記画像出力を生成するように構成されている請求項25に記載のシステム。 28.更に、前記領域を実質的に固定する当て木を備えている請求項9に記載のシステム。 29.前記当て木は、前記当て木の位置を前記表示画像に関連付けるための少なくとも1つのマーカを含む請求項28に記載のシステム。 30.前記当て木は、表示画面に現われ得るエッジ効果を減少させるように構成されている請求項28に記載のシステム。 31.前記シーケンス制御部は、前記初期出力に対する動きの影響を減少させるように構成されている請求項9に記載のシステム。 32.前記プロセッサは、更に、前記画像出力を処理して、前記画像出力に表わされている神経組織における束の存在を検出する請求項9に記載のシステム。 33.前記プロセッサは、更に、束の存在が検出されなければ、前記画像出力を削除する請求項32に記載のシステム。 34.前記表示は神経組織の三次元表示である請求項9に記載のシステム。 35.神経造影剤を用いることなく、神経組織または非神経組織を含む対象領域を選択的に撮像する方法であって、 前記領域を磁場に露出させるステップ、 前記領域の磁場に対する共鳴応答を示す出力を生成させるステップ、及び 前記出力から、神経組織が識別可能な前記領域の画像を生成させるステップ、から成る方法。 36.前記画像は診断に有用である請求項35に記載の方法。 37.前記領域は非神経組織を含み、前記領域の画像は、非神経組織よりも少なくとも10倍強く神経組織を描写する請求項35に記載の方法。 38.前記露出及び出力生成ステップは協同して、神経の拡散異方性を利用し、神経組織の共鳴応答の強調に関連する第1の出力と、神経組織の共鳴応答の削除に関連する第2の出力とを生成させる請求項35に記載の方法。 39.前記領域は非神経組織も含み、前記画像生成ステップは、前記第1及び第2の出力を処理して、非神経組織が実質的に削除された画像を生成させる請求項38に記載の方法。 40.前記領域は脂肪も含み、前記露出及び出力生成ステップは協同して、いかなる脂肪の出力への寄与をも削除するように設計されている請求項35に記載の方法。 41.前記露出及び出力生成ステップは、更に協同して、神経組織の拡散異方性を利用するように設計されており、前記の生成した領域の画像は、神経組織を少なくとも1.2 倍脂肪よりも目立つように描写する請求項40に記載の方法。 42.非神経組織を含む対象領域内の神経組織の画像を発生させる方法であって、 (a)前記領域を偏向の場に露出させるステップ、 (b)前記領域を励起の場に露出させるステップ、 (c)前記偏向及び励起の場に対する前記領域の共鳴応答を示す出力を生成させるステップ、 (d)ステップ(a)、(b)及び(c)の動作を制御して、生成する出力の神経選択性を強調するステップ、及び (e)前記出力を処理し、神経組織の画像を表示するステップ、から成る方法。 43.前記領域は非神経組織も含み、前記神経組織の画像の輝度は、非神経組織のそれよりも少なくとも1.1 倍高い請求項42に記載の方法。 44.ステップ(d)は、適当な神経選択性を与え、コンピュータが神経組織を識別できるようにする請求項42に記載の方法。 45.前記領域を偏向の場に露出させるステップは、前記領域を、少なくとも1つの拡散重み付けされた勾配を含む偏向の場に露出させるステップを含む請求項42に記載の方法。 46.前記少なくとも1つの拡散重み付けされた勾配は、前記神経組織に対して実質的に平行な第1の勾配と、前記神経組織に対して実質的に垂直な第2の勾配とを含み、前記出力を生成せしめるステップは、前記第1の勾配が用いられた時の第1の出力と、前記第2の勾配が用いられた時の第2の出力とを生成せしめるステップを含み、前記出力を処理するステップは、前記第2出力から前記第1出力を減算するステップを含む請求項45に記載の方法。 47.前記減算ステップは、更に、前記第1の出力と前記第2の出力との間の登録を評価するステップを含む請求項 46に記載の方法。 48.更に、登録のしきい値レベルが前記第1及び第2出力の間になければ、前記減算ステップを禁止するステップを含む請求項47に記載の方法。 49.前記少なくとも1つの拡散重み付けされた勾配は、所定配列の勾配を含み、前記出力を生成せしめるステップは、各勾配に関連する別個の出力を生成せしめるステップを含み、更に、前記出力を処理するステップは、前記別個の出力をベクトル処理して、画像を表示するステップを含む請求項45に記載の方法。 50.前記非神経組織は脂肪を含み、前記領域を励起の場に露出させるステップ及び出力を生成せしめるステップは、前記脂肪の出力に対する寄与を削除するように、前記領域内の全脂肪を励起させることを含む請求項42に記載の方法。 51.前記ステップ(d)を用いて、神経組織の比較的長いスピン-スピン弛緩係数を利用する請求項42に記載の方法。 52.前記領域を励起の場に露出させるステップ及び出力を生成せしめるステップは、60ミリ秒より長いエコー時間だけ分離され、表示画像における神経組織の外観を強調する請求項51に記載の方法。 53.前記非神経組織は筋肉を含み、これはステップ(d)によって削除される請求項51に記載の方法。 54.ステップ(d)は、前記領域を励起の場に露出させるステップに、前記領域の共鳴応答において磁化転移を誘発させることによって、更に簡単に神経組織を少なくともいくつかの非神経組織から区別できるようにする請求項42に記載の方法。 55.前記領域は血管を含み、ステップ(d)は表示画像において血管の表示を削除するように設計されている請求項42に記載の方法。 56.ステップ(a)、(b)及び(c)を繰り返して、神経の寄与が強調される第1の出力と、血管の寄与が強調される第2の出力とを生成させ、前記出力を処理するステップは、前記第1及び第2の出力を処理して、血管が削除された画像を表示させるステップを含む請求項55に記載の方法。 57.ステップ(d)は、前記表示画像上の、前記領域の動きの影響を削除するように設計されている請求項42に記載の方法。 58.更に、前記領域を当て木に固定し、表示画像内の運動アーチファクトを減少させる請求項42に記載の方法。 59.前記処理ステップは、更に、前記神経組織の束を表わす情報に対して、前記出力を分析するステップを含む請求項42に記載の方法。 60.前記処理ステップは、更に、束を表わす情報を含む出力に関連する画像だけを表示することを含む請求項42に記載の方法。 61.前記生成された画像は、前記領域の断面に関連する二次元表示である請求項42に記載の方法。 62.前記生成された表示は、前記領域の空間に関連する三次元表示である請求項42に記載の方法。 63.前記神経組織は、複数の末梢神経を含み、更に、前記末梢神経の1つに造影剤を投与し、発生される画像から選択的に神経を除去するステップを含む請求項42に記載の方法。 64.前記ステップ(a)乃至(c)は、出力が生成される前に、読み取り 勾配 再同相(リフェイズ)パルスの使用を含む請求項42に記載の方法。 65.前記ステップ(a)乃至(c)は、更に、2部分位相エンコーディング勾配の使用を含む請求項64に記載の方法。 66.神経組織を含む対象領域についての情報を抽出する方法であって、 (a)前記領域を偏向の場に露出させるステップ、 (b)前記領域を励起の場に露出させるステップ、 (c)前記領域の前記偏向及び励起の場に対する共鳴応答を表わす出力を生成せしめるステップ、 (d)ステップ(a)、(b)及び(c)を、前記偏向の場内の2つ以上の勾配に対して繰り返すステップ、 (e)各繰り返しに対する出力を処理し、関連する特定の勾配に対して示された神経の異方性の表現を判定するステップ、から成る方法。 67.前記神経の異方性の表現、それに関連する勾配の方向、及び前記出力を処理して、前記領域内の神経組織を強調した表示を生成せしめる請求項66に記載の方法。 68.磁気共鳴撮像システムを用いて、診断に有用な神経組織の画像を生成せしめる方法であって、 前記システムの動作を調整し、少なくとも1つの拡散勾配を用い、更に、前記勾配を用いて収集された情報を基に、前記神経組織の水拡散異方性を判別するステップ、 前記システムの動作を調整し、脂肪削除シーケンスを用いて、前記磁気撮像システムの動作に対する脂肪の影響を除去するステップ、から成る方法。 69.補助データ収集システムに対話的に結合可能な、請求項1に記載の装置を含む医療システム。 70.前記補助データ収集システムは、前記領域内の非神経構造に関する情報を収集するように構成されており、前記情報は前記撮像手段によって用いられ、前記画像に非神経構造を追加する請求項69に記載の医療システム。 71.更に、異なる色を前記画像内の神経及び非神経組織に割り当てる処理手段を備えている請求項70に記載の医療システム。 72.前記補助データ収集システムは、前記領域内の非神経構造に関する情報を収集するように構成されており、前記情報は前記撮像手段によって用いられ、前記画像内の非神経の表示を除去する請求項69に記載の医療システム。 73.診断システムに対話的に結合可能な、請求項1に記載の装置を含む医療システム。 74.前記診断システムは、画像出力を分析して、対象となる神経状態を検出するように構成されている請求項73に記載の医療システム。 75.前記診断システムは、前記領域に関する、対象となる神経状態の位置を突き止めるように構成されている請求項 74に記載の医療システム。 76.前記診断システムは、神経の異常の進展及び回帰の監視が可能である請求項75に記載の医療システム。 77.治療システムに対話的に結合可能な、請求項1に記載の装置を含む医療システム。 78.外科手術システムに対話的に結合可能な、請求項1に記載の装置を含む医療システム。 79.前記画像を用いて、前記外科手術システムを導く請求項78に記載の医療システム。 80.前記外科手術システムは、 可制御手術用アームと、 前記アームに結合され、前記領域に外科手術を行うスタイラスと、 前記表示画面に含まれる神経組織の位置を、外科手術システムの座標頸に関連付けると共に、前記手術用アーム及びスタイラスを制御して、前記表示内の神経組織に対して所望の手術を行うプロセッサと、を含むことを特徴とする請求項78に記載の医療システム。 81.前記外科手術システムは、更に、 前記領域を固定し、前記表示の基準フレームと前記医療システムの座標系との間の連係を設ける当て木、を備えている請求項80に記載の医療システム。 82.前記外科手術システムのスタイラスは、更に、該スタイラスが神経に隣接していることを示す出力を生成する神経隣接センサを備えている請求項80に記載の医療システム。 83.開発システムと対話的に結合可能な、請求項1に記載の装置を含む医療システム。 84.前記開発システムを用いて、前記対象内の神経路に関する基準情報を生成する請求項82に記載の医療システム。 85.前記開発システムを用いて、神経内造影剤の有効性を評価する請求項82に記載の医療シ・・・
IPC (2件)：
FI (3件)：
A61B 5/05 311
, A61B 5/05 382
, G01N 24/08 510 Y
