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JP-2026514926-A - 遠隔ＰＰＧ ＭＲトリガのためのシステム及び方法

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Abstract

撮像装置（ＩＡ）による標的生物物理学的システム（ＴＳ）に関するデータ取得のためのゲーティングシステム（ＧＴ）及び関連する方法。システムは、入力インタフェース（ＩＦ）を有し、入力インタフェース（ＩＦ）を通して、非電離放射線に基づき動作可能なセンサ（Ｓ）装置によって取得可能な、サロゲート生物物理学的システム（ＳＧＳ）の測定値の時間領域信号の時間領域位相表現を受信可能である。バイオマーカ抽出器（ＢＸ）は、時間領域位相表現から、標的生物物理学的システムの状態に関連付け可能なバイオマーカのインスタンスを抽出する。出力インタフェース（ＯＵＴ）は、データゲーティング動作のために、そのように抽出されるバイオマーカのインスタンスの標示を提供する。

Inventors

  • デン ブリンカー アルベルトゥス コルネリス
  • ダー サーキシアン アンリ アンルチューヌ
  • ヴェルベルン ヤン ヘンドリック

Assignees

  • コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240423
Priority Date
20230425

Claims (15)

  1. 撮像装置による、標的生物物理学的システムに関するデータ取得のためのゲーティングシステムであって、 放射線ベースで動作可能なセンサ装置によって取得可能な、サロゲート生物物理学的システムの測定値の時間領域信号の解析信号に基づく時間領域位相表現を受信可能な入力インタフェースであって、前記放射線は非電離性である、入力インタフェースと、 少なくとも１つの抽出イベントにおいて、前記時間領域位相表現から、前記標的生物物理学的システムの状態に関連付け可能なバイオマーカの少なくとも１つのインスタンスを抽出することが可能なバイオマーカ抽出器と、 データゲーティング動作のために、前記少なくとも１つの抽出イベントの標示を提供する出力インタフェースと、 を有するゲーティングシステム。
  2. 前記データゲーティング動作は、プロスペクティブ又はレトロスペクティブであり、プロスペクティブな前記ゲーティング動作は、前記少なくとも１つの抽出イベントの前記提供された標示に基づいて、前記撮像装置によるデータ取得動作をトリガすることを含み、レトロスペクティブな前記ゲーティング動作は、前記少なくとも１つの抽出イベントの前記提供された標示に基づいて、前記撮像装置によって取得されたデータをタグ付けすることを含む、請求項１に記載のゲーティングシステム。
  3. 前記センサ装置は、非接触で及び／又は遠隔的に動作するように構成可能である、請求項１又は２に記載のゲーティングシステム。
  4. 前記位相の前記時間領域位相表現は、測定値の前記時間領域信号のヒルベルト変換として表されることが可能な変換器によって計算可能である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のゲーティングシステム。
  5. 前記ゲーティングシステムは、測定値の前記時間領域信号をローパスフィルタリングすること、及び／又は前記受信可能な時間領域位相表現をローパスフィルタリングすることが可能なフィルタを有する、請求項１乃至４のいずれか１に記載のゲーティングシステム。
  6. 前記抽出器は、閾値処理に基づくそのような抽出処理が可能であり、及び／又は、前記抽出器は、時間領域ウィンドウにわたる前記時間領域位相表現の処理データに基づいて前記抽出処理を実行可能である、請求項１乃至５のいずれか１に記載のゲーティングシステム。
  7. 前記ウィンドウの終点は、前記時間領域位相表現の現時点の時間から離れたマージンのある時間領域に位置することを特徴とする、請求項６に記載のゲーティングシステム。
  8. 前記少なくとも１つの抽出イベントの前記提供された標示に基づいて、前記撮像装置による取得動作のトリガを引き起こすことが可能な制御インタフェースを更に有する、請求項１乃至７のいずれか１に記載のゲーティングシステム。
  9. 前記撮像装置が、トモグラフィックタイプ、磁気共鳴タイプ、又は投影領域タイプである、請求項１乃至８のいずれか１に記載のゲーティングシステム。
  10. Ａ）前記標的生物物理学的システム又は前記サロゲート生物物理学的システムが、ｉ）心臓系、ｉｉ）呼吸器系、ｉｉｉ）及び消化器系の１又は複数を含み、及び／又はＢ）前記サロゲート生物物理学的システムが、撮像可能な患者の皮膚パッチを含む、請求項１乃至９のいずれか１に記載のゲーティングシステム。
  11. 前記センサ装置が、可視光、ＩＲ、ＮＩＲ、レーザ、ＬＩＤＡＲ、超音波のいずれか１つののような放射線を感知するように又は音響信号、機械的圧力もしくは力のいずれか１つを感知するように、構成される、請求項１乃至１０のいずれか１に記載のゲーティングシステム。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか１に記載のゲーティングシステムと、 ｉ）前記撮像装置、及びｉｉ）前記センサ装置のうち１又は複数と、 を有するイメージング装置。
  13. 撮像装置による標的生物物理学的システムに関するデータ取得のためのゲーティング方法であって、 放射線ベースで動作可能なセンサ装置によって取得可能な、サロゲート生物物理学的システムの測定値の時間領域信号の解析信号に基づく時間領域位相表現を受信するこステップであって、前記放射線が非電離性である、ステップと、 少なくとも１つの抽出イベントにおいて、前記時間領域位相表現から、前記標的生物物理学的システムの状態に関連付け可能なバイオマーカの少なくとも１つのインスタンスを抽出するステップと、 データゲーティング動作のために、少なくとも１つの抽出イベントの標示を提供するステップと、 を有する方法。
  14. 少なくとも１つの処理ユニットによって実行される場合に、請求項１３に記載の方法を前記処理ユニットに実行させるコンピュータプログラム。
  15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶した少なくとも１つのコンピュータ可読媒体。

Description

本発明は、撮像装置による標的生物物理学的システムに関するデータ取得のためのゲーティングシステム、関連する方法、ゲーティングシステムを有するイメージング装置、コンピュータプログラム、及びコンピュータ可読媒体に関する。 心臓の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、典型的には、心電図（ＥＣＧ）測定値に基づいて、心臓パルス及び／又は心臓状態への同期を必要とするスキャンのためにトリガを使用する。そのような同期されたトリガは、何らかの形態のゲーティングと呼ばれることもある。 ＥＣＧ測定値は、いわゆるＲピーク、心筋の収縮開始時の電気活動を表す信号特徴、すなわち、Ｒピークが収縮期状態の開始を示す信号特徴を含むことができる。Ｒピークに基づいて、ＭＲトリガシーケンスが開始されることができる。トリガシーケンスは、１又は複数の取得パルスと、任意に、準備パルス（１又は複数）とを有することができる。このシーケンスの全体の継続時間は、心周期の継続時間と、意図された画像形成とでチェックされる。シーケンスがサイクルにフィットしない場合、取得パルスが心周期の所望の位相で発生することを確実にするように、２サイクルにわたって分割されることができる。 生物物理学標的システムを撮像するための医用イメージング装置を示す図。図１の装置において使用されることができるＭＲＩ撮像モダリティを示す図。ゲーティングに基づいてＭＲＩ動作を制御するシステムのブロック図。実施形態において、図１の構成において使用されることができるように、本明細書において企図されるようなゲーティングシステムのブロック図を示す図。図４のゲーティングシステムの動作を示すための、測定の時間曲線及びそのような測定の変換を示す図。図４のゲーティングシステムの動作を示すための、測定の時間曲線及びそのような測定の変換を示す図。図４のゲーティングシステムの実施形態において使用されることができるウィンドウ処理を示す図。提案されたゲーティングシステムにおいて使用されることができる信号特徴を示す図。特に生物物理学標的システムの医用画像において使用されることができる、コンピュータ実現されるゲーティング方法のフローチャート。ＭＲＩの文脈における提案された方法及びゲーティングシステムの効果を示す図。 ここで、医用イメージング装置ＭＩＡのコンポーネントを示す図１の概略ブロック図を参照する。本明細書で企図されるように、医用イメージング装置ＭＩＡは、ゲーティングコンポーネント又はゲーティングシステムＧＴによって管理される新しいタイプのゲーティングを使用する。実施形態において、ゲーティングシステムＧＴは、医用撮像装置ＩＡ（「イメージャ」）の動作をセンサ装置Ｓによって収集された測定値と同期させるように動作可能である。測定値は、測定信号ｓを形成し、これは、本明細書で企図されるように特定的に変換される。ゲーティングシステムＧＴは、以下でより詳細に説明されるように、同期のより良好なロバスト性及び精度のために、そのように変換された測定信号に対して動作する。 ゲーティングコンポーネントＧＴによって支援される医療目的は、患者ＰＡＴの標的生物物理学的システムＴＳの良好な品質画像εを取得することである。標的生物物理学的システムＴＳは、患者ＰＡＴ上又は患者ＰＡＴ内の臓器、解剖学的構造、組織、又は前述のいずれかのグループでありうる。例えば、標的生物物理学的システムＴＳは、心臓画像における人間又は動物の患者ＰＡＴの心臓を含むことができる。以下の例は事実、主に心臓撮像から引用されるが、ここで説明する原理は心臓に関連しない他の医用撮像タスクにも適用可能であることを理解されたい。以下で明らかになるように、非医療用途であっても、本明細書では除外されない場合がある。とはいえ、本明細書で開示されたゲーティング原理は、心臓撮像システムにおいて特に良好に機能することが確認されている。これは、当該原理が、ヒト心臓などの標的生体物理学的システムＴＳの構造的及び／又は動的特性と良好に対応しているように見えるためである。ゲーティングコンポーネントＧＴは、標的生物物理学的システムＴＳが（運動などの）変化を受ける可能性があるので、画質（「ＩＱ」）を保証するのに役立ち、それは、考慮されない場合、ＩＱを劣化させる可能性がある。例えば、そのような動きは、画像ブラー（blur）又は他の画像アーチファクトを引き起こすことがある。ゲーティングシステムＧＴは、そのようなＩＱ劣化の回避を容易にするように構成される。 時には、そのような生物物理学的システムＴＳの撮像装置ＩＡを用いて画像を取得しようとする場合、標的システムＴＳとは異なるが機能的に関連するサロゲート生物物理学的システムＳＧＳを監視する必要がありうる。 本明細書で企図される撮像装置ＩＡは、好ましくは、非侵襲的撮像のために構成される。サロゲート生物物理学的システムＳＧＳは、適切に配置されたセンサ装置Ｓによって監視されることができ、センサ装置Ｓは、好ましくは遠隔で非侵襲的に、時系列の測定信号ｓ＝ｓ（ｔ）として前記測定信号を取得する。従って、前記時系列の測定値ｓ（時系列の信号）は、時間領域データである。このように取得された時間領域測定信号ｓは、ゲートング構成要素ＧＴによって、特定の撮像タスクを同期化するために、例えば、撮像装置ＩＡによるデータ取得をトリガするために使用され、それにより、対象システムＴＳの画像が取得可能である標的象システムＴＳのデータ（再構成等による）が取得される。イメージャＩＡによるデータ取得同期のための時間領域測定信号ｓの上述の使用は、本明細書で主に企図される、プロスペクティブゲーティングの一例である。しかしながら、他のタイプのゲーティング、特にレトロスペクティブゲーティングは、本明細書では除外されず、等しく企図される。そのようなレトロスペクティブゲーティングは、測定された信号ｓに基づいて、イメージャＩＡによって取得されたデータのストリーム（「フレーム」）をタグ付けすることを含むことができる。とはいえ、本明細書で主に企図されるのは、主にプロスペクティブゲーティングである。 上で簡単に述べたように、本明細書で企図される状況は、生物物理学標的システムＴＳが、図１に点線の円及び二重矢印によって概略的に示されるような変化を受けることである。すなわち、生物物理学標的システムＴＳは、周期的又は少なくとも準周期的な方法など、複数の状態を介して遷移すると仮定されるが、非周期的なそのような方法も本明細書では除外されない。変化は、データ取得中に、又は取得間に起こり得、これは、ゲーティングシステムＧＴの動作のためではない場合、データ不整合、従って画像アーチファクトを引き起こし得る。標的物理学的システムＴＳの動きは、そのような変化の一例であり、本明細書で主に企図される。例えば、運動の文脈では、そのような状態変化は、標的システムＴＳが状態から状態に遷移するときの、標的システムＴＳの位置及び／又は形状の変化でありうる。例えば、１つの状態変化は、変形に関連し得る。従って、標的システムＴＳは、拡張又は縮小することができる。加えて、又は代わりに、標的システムＴＳは、並進されることがあり、及び／又は回転することがあり、又は実際に、前述のうちの任意の２つ又はすべての組合せに相当する変化を受けることがある。変化は、繰り返し生じる場合があり、又は１回だけ生じる場合もある。しかしながら、提案された原理は、主に動作タイプの状態及び変化に関するが、そのような物理的運動は、本明細書のすべての実施形態において必ずしも企図されるわけではない。従って、運動機能に加えて、又は運動機能の代わりに、代謝又は生理学的変化もまた、本明細書において企図される。そのような変化は、ＳＰＥＣＴ／ＰＥＴ、ＭＲＩ、及び他の撮像モダリティＩＡなどの機能的撮像によって測定可能でありうる。そのような画像は、細胞レベル、細胞下レベル、又は実際には分子レベル（造影剤の使用によって補助されることもある）まで可能であり、そのようなものは、追加の、又は代替の実施形態においても本明細書で企図される。 一例として、引き続き心臓撮像に言及すると、心臓ＴＳは、例えば、収縮期状態又は拡張期状態を含む複数の状態を心臓周期中に受ける。この点に関して、「位相」ではなく「状態」という用語を用いることにする。「位相」という用語は、後述するように信号処理の特定の側面のために留保しておきたいからである。概して、ゲーティングシステムＧＴは、人間の心臓の状態間の遷移を考慮に入れることを可能にする。さもなければ、画像品質はブラーリングやその他のアーチファクトによって劣化する可能性があり、場合によっては画像εが診断不能になることさえある。プロスペクティブゲーティングにおけるデータ取得は、対象システムＴＳにおける特定の関心状態が現れると想定される事前定義された瞬間に、サロゲートシステムＳＧＳで収集された測定データに基づきトリガされる。一方、状態／状態変化を考慮しない場合、撮像の再実行が必要となる可能性があり、これは装置、患者及びスタッフの負担増や追加コストの発生などを招く。これらすべてはゲーティングシステムＧＴによって回避可能である。プロスペクティブゲーティングの実施形態において、提案されるゲーティングシステムＧＴは、サロゲート生物物理学的システムＳＧＳのセンサ装置Ｓによって取得された測定信号ｓに基づいて、撮像動作を同期させること、特にデータ取得をトリガすることを可能にする。従って、サロゲート生物物理学的システムＳＧＳにおける測定は、標的ＴＳにおける特定の関心状態と関連付けることができる。標的状態そのものが関心対象となりえ、例えば、その状態における関心領域（ＲＯＩ）の撮像を目的とする場合であり、あるいは、標的状態が関心対象となるのは、標的の特定の側面（必ずしも関心状態に限定されない）を撮像するためにデータ取得／タグ付けを開始する時点である。これは、特にデータ取得の待ち時間を考慮することを可能にする。従って、心臓撮像では、Ｒピークは、心臓の収縮期状態を撮像するための関心状態と同じでありうるが、Ｒピークは、例えば、いくらかの待ち時間を引き起こし得るＭＲＩにおける特定のパルスプロトコルを使用して、心臓の他の状態を撮像したい場合、ゲーティングのための関心状態として使用されてもよい。 センサ装置Ｓは、ＰＰＧカメラとして構成されてもよく、患者ＰＡＴの皮膚ＳＧＳの特定のパッチのビデオ映像を取得するために使用されてもよい。皮膚パッチは、血液蓄積の変動（脈動）を受ける。そのような拍動は、フレーム間の映像の色変化を引き起こし、これは、ＰＰＧカメラ内の適切に感度の高い光センサを使用することによって確認することができる。ＰＰＧ信号は、皮膚パッチにおける血液循環／体積変化に対する応答として、皮膚の反射の振動（時間依存性）を表すと理解されることができる。図１に示すように、患者ＰＡＴの額上の皮膚パッチは、良好な結果をもたらすことが分かっている。拍動は、心臓によって駆動される血液循環によって引き起こされる。具体的には、拍動は、心臓のポンプ作用によって引き起こされる血液の充満と減少が交互に繰り返される状態であり、これが時間の経過とともに記録される映像において異なる光学的な発色（スペクトル）を生じさせる。そのようなＰＰＧビデオ映像は、皮膚パッチのそのような状態変化（発色）を十分にキャプチャすることが分かっている。従って、そのような皮膚パッチは、生物物理学標的システムＴＳとして、心臓系のための良好なサロゲート生物物理学的システムＳＧＳであることが分かっている。皮膚パッチＳＧＳにおける状態変化は、心臓ＴＳが遷移する様々な状態と良好な近似で対応する。 例えば、ＥＣＧトレースによって記録可能でありうるような心臓の帯電状態は、皮膚パッチにおける血液枯渇（低血液量状態）と蓄積（高い血液量状態）との間、及びそ