JP4828965B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像位置を変えながらの複数回の撮像を行うことで広領域を撮像する磁気共鳴イメージング装置に関する。

近年、複数回の撮像をその合間に寝台を移動させつつ行うことで、１回の撮像で撮り切れない程の広い領域を撮像する手法（以下、広領域撮像と呼ぶ）が利用されるようになってきている。

この場合、１回の撮影毎に個別に得られる複数枚の画像をつなぎ合わせることにより、広領域に対応した１枚の画像を生成する。このように画像をつなぎ合わせる技術は、従来よりいくつか考えられている。例えば、つなぎ合わせ方向において、所望のＦＯＶよりも大きなＦＯＶを撮像することでオーバーラップとなった領域全体について、相関等を評価することで、つなぎ合わせを行う方法などがある。
特開２０００−２６８１７８

このような方法では、オーバーラップ領域全体という広い領域の評価によるつなぎ合わせを行うため、接合部分の全体としては適切なつなぎ合わせとなる。

しかしながら、体動などの影響から、隣り合う２枚の画像のオーバーラップ領域の画像が異なることから、つなぎ合わせた箇所にオフセットが残る。上記の方法では、このオフセットを広範囲に分散させることになるため、局所的にはどの場所においてもオフセットが生じていることになる。このため、画像診断において最も関心のある領域におけるつなぎ合わせ精度が十分ではない恐れがあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、関心のある領域におけるつなぎ合わせ精度を向上することを可能とする磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。

本発明の第１の態様による磁気共鳴イメージング装置は、撮像位置を変えながらの撮像により得られた複数枚の親画像のそれぞれに関心領域を設定する設定手段と、複数の前記関心領域から、画像の連続性を評価するための前記複数の親画像の特徴をそれぞれ表した複数の評価情報を抽出する抽出手段と、前記複数の評価情報に基づいて前記複数の親画像をつなぎ合わせた接合画像を生成する接合画像生成手段とを備え、かつ前記抽出手段は、前記親画像に映っている組織のエッジの接線ベクトルを前記評価情報として抽出することとした。

本発明の第２の態様による磁気共鳴イメージング装置は、撮像位置を変えながらの撮像により得られた第１および第２の親画像に第１および第２の関心領域をそれぞれ設定する設定手段と、前記第１および第２の関心領域から、画像の連続性を評価するための前記第１および第２の親画像の特徴をそれぞれ表した第１および第２の評価情報を抽出する抽出手段と、前記第１および第２の評価情報に基づいて前記第１および第２の親画像をつなぎ合わせた接合画像を生成する接合画像生成手段とを備え、かつ前記抽出手段は、前記第１の親画像に映っている組織のエッジの接線ベクトルを前記第１の評価情報として抽出し、前記第２の親画像に映っている組織のエッジの接線ベクトルを前記第２の評価情報として抽出することとした。

本発明によれば、関心のある領域におけるつなぎ合わせ精度を向上することを可能とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図１は本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の構成を示す図である。この図１に示すＭＲＩ装置は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信ＲＦコイル６、送信部７、受信ＲＦコイル８、受信部９および計算機システム１０を具備する。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種類のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３つのコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って変化する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

被検体Ｐは、寝台４の天板４１に載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内に挿入される。寝台４の天板４１は寝台制御部５により駆動され、その長手方向および上下方向に移動する。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。

送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。送信ＲＦコイル６は、送信部７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。

送信部７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部などを内蔵する。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばシンク関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。そしてこれらの各部の動作の結果として送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する。

受信ＲＦコイル８は、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。受信ＲＦコイル８は、上記の高周波磁場の影響により被検体から放射される磁気共鳴信号を受信する。受信ＲＦコイル８からの出信号は、受信部９に入力される。

受信部９は、受信ＲＦコイル８からの出力信号に基づいて磁気共鳴信号データを生成する。

計算機システム１０は、インタフェース部１０１、データ収集部１０２、再構成部１０３、記憶部１０４、表示部１０５、入力部１０６および制御部１０７を有している。

インタフェース部１０１には、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信ＲＦコイル８および受信部９等が接続される。インタフェース部１０１は、これらの接続された各部と計算機システム１０との間で授受される信号の入出力を行う。

データ収集部１０２は、受信部９から出力されるデジタル信号をインタフェース部１０１を介して収集する。データ収集部１０２は、収集したデジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部１０４に格納する。

再構成部１０３は、記憶部１０４に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体Ｐ内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。

記憶部１０４は、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。

表示部１０５は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を制御部１０７の制御の下に表示する。表示部１０５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

入力部１０６は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部１０６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

制御部１０７は、図示していないＣＰＵやメモリ等を有しており、本実施形態のＭＲＩ装置を総括的に制御する。制御部１０７は、ＭＲＩ装置における周知の機能を実現するための制御機能の他に、次のような各種の機能を持つ。この機能の１つは、つなぎ合わせる対象となる２枚の画像（親画像）のそれぞれに、オペレータ操作に応じて関心領域を設定する。上記の機能の１つは、親画像のそれぞれについてその関心領域から、画像の連続性を評価するための親画像の特徴を表した評価画像として、エッジ画像を生成する。上記の機能の１つは、エッジ画像における接線ベクトルを抽出する。上記の機能の１つは、抽出した接線ベクトルに基づいて親画像をつなぎ合わせて接合画像を生成する。上記の機能の１つは、エッジ画像の相対的な位置関係を操作者による操作に応じて設定する。上記の機能の１つは、エッジ画像の位置関係に基づく位置関係で配置した親画像をつなぎ合わせて接合画像を生成する。上記の機能の１つは、生成した接合画像を、必要に応じて最大値投影（ＭＩＰ：maximum intensity projection)画像または脊椎画像を重畳して表示部１０５に表示させる。

次に以上のように構成されたＭＲＩ装置の動作について説明する。

被検体Ｐを撮像するための動作は、従来よりあるＭＲＩ装置と同様であるので、ここではその詳細な説明は省略する。そしてここでは、撮像位置を変えながらの２回の撮像を行うことで得られた２枚の親画像をつなぎ合わせて接合画像を生成する動作について詳細に説明する。

図２は２枚の親画像をつなぎ合わせて接合画像を生成するための制御部１０７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳａ１において制御部１０７は、つなぎ合わせの対象として指定された２枚の親画像を表示部１０５に表示させる。このとき、２枚の親画像にオーバーラップ領域が含まれるならば、制御部１０７は図３に示すように２枚の親画像Ａ，Ｂをオーバーラップさせて表示する。また、２枚の親画像にオーバーラップ領域が含まれないならば、制御部１０７は図４に示すように２枚の親画像Ｃ，Ｄの端部どうしを接した状態で表示させる。なおここで制御部１０７は、２枚の親画像を上記のような位置関係で並べて表示するのみであって、両親画像の間のずれは考慮しない。また、２枚の画像のオーバーラップ量は、オペレータにより入力されても良いし、撮像時の条件に基づいて制御部１０７が自動的に判定しても良い。

ステップＳａ２において制御部１０７は、上記のように表示している親画像上でオペレータによる領域の指定を受け付ける。このときに制御部１０７は、２枚の親画像をオーバーラップさせているならば、図５に示すようにそのオーバーラップ領域を示す枠Ｅを表示する。そして制御部１０７は、オーバーラップ領域内に限って領域の指定を受け付ける。すなわち制御部１０７は、図６に示す領域Ｆや領域Ｇのような指定領域を有効な領域として受け付ける。なお、２枚の親画像をオーバーラップさせていないのであるならば、制御部１０７は両親画像の境界を表示しておき、この境界を跨ぐような指定領域を有効な領域として受け付ける。

ステップＳａ３において制御部１０７は、２枚の親画像のそれぞれに関して、上記の指定された領域に含まれる領域を関心領域（ＲＯＩ）として設定する。

ステップＳａ４において制御部１０７は、２枚の親画像のそれぞれに関してエッジ画像を生成する。具体的には制御部１０７は、親画像の全画像に対してエッジ強調フィルタ処理と細線化処理とを施すことにより、例えば図７に示すようなエッジ画像を生成する。エッジ強調フィルタ処理および細線化処理は、周知の手法を適用できる。エッジ画像は、ＲＯＩ内またはオーバーラップ領域の画像に関してのみ生成するようにしても良い。また、エッジ画像の生成対象とする範囲をオペレータ指示に応じて決定するようにしても良い。

ステップＳａ５において制御部１０７は、つなぎ合わせのモードとして、オートモードおよびマニュアルモードのいずれが設定されているかを確認する。つなぎ合わせのモードは、この図２に示す処理の開始前に設定されていても良いし、このタイミングでオペレータに選択させても良い。

オートモードが設定されている場合に制御部１０７は、ステップＳａ５からステップＳａ６へ進む。ステップＳａ６において制御部１０７は、エッジ画像を構成する線分のうちでＲＯＩ内に含まれるものを対象として、その接線ベクトルを求める。そしてステップＳａ７において制御部１０７は、２つのエッジ画像のそれぞれについて求めた接線ベクトルを評価して、親画像どうしをつなぎ合わせて接合画像を生成する。ここでの評価には周知の手法を適用可能であるが、典型的な手法では、接線の単位ベクトルを使い、テンプレートマッチングのように評価領域内で最も一致するパターンを見つける。

これにより、例えば図８（ａ）に示すようにずれた線分Ｈ，Ｉが存在するとき、これら線分Ｈ，ＩのＲＯＩ内における接線ベクトルから図８（ｂ）に示すようにオフセットが求められ、このオフセットを解消するように親画像をつなぎ合わせられる。

一方、マニュアルモードが設定されているならば、制御部１０７はステップＳａ５からステップＳａ８へ進む。ステップＳａ８において制御部１０７は、親画像のそれぞれに関するＲＯＩ内のエッジ画像を同時に表示部１０５に表示させる。そしてステップＳａ９において制御部１０７は、上記のように表示したエッジ画像をオペレータ操作に応じて相対的に移動させる。そこでオペレータは、表示されている２つのエッジ画像に表れた線分が満足のいくつながりとなるようにマウス操作などによってエッジ画像を移動させる。この上でオペレータは、所定の指示操作によって移動完了を入力する。そうするとステップＳａ１０において制御部１０７は、移動後のエッジ画像の相対位置関係に基づいて定まる位置関係に２枚の親画像を配置した状態で、これら２枚の親画像をつなぎ合わせて接合画像を生成する。

ステップＳａ７またはステップＳａ１０で接合画像を生成したならば、制御部１０７はステップＳａ１１へ進む。ステップＳａ１１において制御部１０７は、ＭＩＰ画像の表示設定がＯＮになっているか否かを確認する。ＯＮであるならば制御部１０７は、ステップＳａ１１からステップＳａ１２へ進む。ステップＳａ１２において制御部１０７は、ステップＳａ７またはステップＳａ１０で生成した接合画像と、別途周知の処理により生成されたＭＩＰ画像との重畳表示を表示部１０５に行わせる。

ＭＩＰ設定がＯＦＦであるならば制御部１０７は、ステップＳａ１１からステップＳａ１３へ進む。ステップＳａ１３において制御部１０７は、脊椎表示設定がＯＮであるか否かを確認する。ＯＮであるならば制御部１０７は、ステップＳａ１３からステップＳａ１４へ進む。ステップＳａ１４において制御部１０７は、ステップＳａ７またはステップＳａ１０で生成した接合画像と、別途周知の処理により生成された脊椎画像との重畳表示を表示部１０５に行わせる。

脊椎表示設定もＯＦＦであるならば制御部１０７は、ステップＳａ１３からステップＳａ１５へ進む。ステップＳａ１５において制御部１０７は、ステップＳａ７またはステップＳａ１０で生成した接合画像を単独で表示部１０５に表示させる。

以上のように本実施形態によれば、ＲＯＩにおける連続性のみを考慮した画像のつなぎ合わせが行えるので、ＲＯＩにおけるつなぎ合わせ精度の非常に良い接合画像が得られる。このような画像は、例えばＲＯＩ周辺を含む局所的な領域の読影のために非常に有益である。

また本実施形態によれば、つなぎ合わせをオートモードおよびマニュアルモードのいずれでも行うことができるので、オートモードを利用することでオペレータの手間を軽減することも、マニュアルモードを利用することでオペレータの経験を生かしたより精細なつなぎ合わせを実現することもでき、ユーザニーズに応じた柔軟な運用が可能である。

また本実施形態によれば、生成した接合画像にＭＩＰ画像や脊椎画像を重畳表示できるので、接合画像におけるつなぎ合わせの状態が適正であるかどうかをＭＩＰ画像や脊椎画像との比較により容易に確認することができる。

また本実施形態によれば、２つのＲＯＩの設定のために、オペレータは１つの領域を指定すれば良く、操作が簡便である。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

ステップＳａ１においては、２枚の親画像を互いに離間させて表示しても良い。

親画像は、ボリューム画像とすることもできる。この場合、ＲＯＩの設定およびつなぎ合わせの評価もボリューム画像を対象として行う。なお、オペレータによる領域の指定は前記実施形態と同様にスライス画像上で行わせ、指定された領域を表示スライスに対してスライス方向に並んだ複数枚のスライスに同様に適用することとすれば、オペレータの操作を簡易とすることができる。例えば、奥行き方向に１００枚の頭部コロナル像からなるボリューム画像と同じく１００枚の胸部コロナル像からなるボリューム画像とをつなぎ合わせる場合、オペレータは１００箇所の領域を指定することが必要になる。そこで、例えば５０枚目の１スライス（中央スライス）に指定された領域に基づいて５０枚目の頭部コロナル像および胸部コロナル像にそれぞれ設定したＲＯＩとｘ、ｙ方向の位置が同じであるＲＯＩを、他の９９枚の頭部コロナル像および胸部コロナル像のそれぞれのＲＯＩとしてそれぞれコピーする。これにより、領域指定に関わるオペレータの負担を軽減できる。なお、ボリュームデータに含まれた全てのスライス画像にＲＯＩをコピーすると、スライス像の枚数が多い場合には余計な時間が掛かってしまうので、例えば１００枚のうちの５０枚のみにコピーするといった具合にＲＯＩをコピーするスライス画像を制限可能としても良い。

また、ボリューム画像に含まれた複数のスライスのうちの一部のスライスの画像について、それぞれつなぎ合わせを行うこともできる。この場合、スライス毎に画像のつなぎ合わせを前記実施形態と同様な処理により行えば良い。この場合にも、オペレータによる領域の指定は１つのスライスに関する画像上で行わせ、指定された領域を表示スライスに対してスライス方向に並んだ他のスライスに同様に適用することとすれば、オペレータの操作を簡易とすることができる。

親画像は、３枚以上であっても良い。例えば、第１、第２および第３の親画像として、頭部画像、胸部（腹部）画像および下肢画像が有る場合に、これらを１列に並べてつなぎ合わせることがある。この場合、まず２枚の親画像を前記実施形態のようにしてつなぎ合わせたのちに、つなぎ合わせ後の画像を１枚の親画像として、これに別の親画像を前記実施形態のようにつなぎ合わせれば良い。ただしこの場合には、ＲＯＩの設定とつなぎ合わせ処理とからなる単位処理を、複数回にわたって繰り返す必要がある。そこで、１つの画面上で指定される複数の領域からＲＯＩの設定を行い、このＲＯＩ内の画像に基づいて上記のような画像のつなぎ合わせを行うようにしても良い。例えば上記具体例の場合、第１乃至第３の画像を並べて表示し、第１の画像と第２の画像とをまたぐ第１の領域と、第２の画像と第３の画像とをまたぐ第２の領域とのオペレータによる指定を受け付ける。そして、第１の領域に基づいて前記実施形態と同様にして設定される２つのＲＯＩに関して第１の実施形態と同様な処理を行うことで第１の画像と第２の画像とをつなぎ合わせるとともに、第２の領域に基づいて前記実施形態と同様にして設定される２つのＲＯＩに関して第１の実施形態と同様な処理を行うことで第２の画像と第３の画像とをつなぎ合わせれば良い。

つなぎ合わせの対象となる親画像の特徴のみではなく、例えば親画像の近傍の別スライスの画像における連続性をも考慮して親画像どうしのつなぎ合わせを行うようにしても良い。

ＲＯＩを設定するためのオペレータによる領域指定は、親画像のそれぞれに対して個別に行わせるようにしても良い。

上記と同様な処理を３次元的に行うことにより３次元画像をつなぎ合わせた接合画像を生成することもできる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の構成を示す図。 ２枚の親画像をつなぎ合わせて接合画像を生成するための図１中の制御部１０７の処理手順を示すフローチャート。 ２枚の親画像にオーバーラップ領域が含まれる場合のこれら親画像の表示例を示す図。 ２枚の親画像にオーバーラップ領域が含まれない場合のこれら親画像の表示例を示す図。 ＲＯＩとなる領域の指定を受け付けるための表示画面の一例を示す図。 ＲＯＩとなる領域の指定例を示す図。 エッジ画像の一例を示す図。 ＲＯＩ内の接線ベクトルに基づくつなぎ合わせの様子を示す図。

符号の説明

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイル、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６…送信ＲＦコイル、７…送信部、８…受信ＲＦコイル、９…受信部、１０…計算機システム、１０１…インタフェース部、１０２…データ収集部、１０３…再構成部、１０４…記憶部、１０５…表示部、１０６…入力部、１０７…制御部。

Claims (2)

1. 撮像位置を変えながらの撮像により得られた複数枚の親画像のそれぞれに関心領域を設定する設定手段と、
   複数の前記関心領域から、画像の連続性を評価するための前記複数の親画像の特徴をそれぞれ表した複数の評価情報を抽出する抽出手段と、
   前記複数の評価情報に基づいて前記複数の親画像をつなぎ合わせた接合画像を生成する接合画像生成手段とを具備し、
   前記抽出手段は、前記親画像に映っている組織のエッジの接線ベクトルを前記評価情報として抽出する磁気共鳴イメージング装置。
2. 撮像位置を変えながらの撮像により得られた第１および第２の親画像に第１および第２の関心領域をそれぞれ設定する設定手段と、
   前記第１および第２の関心領域から、画像の連続性を評価するための前記第１および第２の親画像の特徴をそれぞれ表した第１および第２の評価情報を抽出する抽出手段と、
   前記第１および第２の評価情報に基づいて前記第１および第２の親画像をつなぎ合わせた接合画像を生成する接合画像生成手段とを具備し、
   前記抽出手段は、前記第１の親画像に映っている組織のエッジの接線ベクトルを前記第１の評価情報として抽出し、前記第２の親画像に映っている組織のエッジの接線ベクトルを前記第２の評価情報として抽出する磁気共鳴イメージング装置。

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