JP7023640B2 - 画像処理装置及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、画像処理装置及び磁気共鳴イメージング装置に関する。
ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）の撮像法の１つに、拡散強調撮像（ＤＷＩ：Diffusion Weighted Imaging）がある。ＤＷＩでは、ＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスと呼ばれる一対の傾斜磁場が印加されることにより、水素原子の拡散運動が画像化される。
このＭＰＧパルスの大きさを表す値がｂ値（b-factor）であり、ｂ値が大きいほど、拡散運動がより反映された画像を得ることができる。一方で、ｂ値を大きくするためにＭＰＧパルスの印加時間を増加させると、ＳＮＲ（signal-to-noise ratio）が悪化したり、モーションアーチファクトが増加したりしてしまう。
このため、比較的小さいｂ値で収集されたＤＷＩ画像から、計算処理によって、より大きいｂ値のＤＷＩ画像を、計算拡散強調画像として求める、ｃＤＷＩ（computed DWI）と呼ばれる技術がある。
特開２０１０－９９４５５号公報 特開２０１６－１２３８６５号公報
本発明が解決しようとする課題は、計算処理により求められる計算拡散強調画像の画質を向上させることができる画像処理装置及び磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
実施形態に係る画像処理装置は、取得部と、計算部と、合成部とを備える。取得部は、複数の軸方向のそれぞれに対応する、第１のｂ値に対応する第１のＭＲ（Magnet Resonance）画像、及び、前記第１のｂ値とは異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像を取得する。計算部は、前記軸方向ごとに、前記第１のＭＲ画像及び前記第２のＭＲ画像を用いて、前記第１のｂ値及び前記第２のｂ値とは異なる第３のｂ値に対応するＭＲ画像を計算画像として計算して求める。合成部は、前記軸方向ごとに得られる複数の前記計算画像を合成して合成画像を生成する。
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置が実行する拡散強調画像計算処理の一例の流れを示すフローチャートである。 図３は、第１の実施形態に係る拡散強調画像計算処理の一例を説明するための図である。 図４は、比較例に係るＭＲＩ装置が計算拡散強調画像を求める場合について説明するための図である。 図５は、変形例に係るＭＲＩ装置が実行する画像生成処理の一例の流れを示すフローチャートである。 図６は、変形例に係る画像生成処理の一例を説明するための図である。 図７は、第２の実施形態に係る画像処理装置を含むシステムの構成の一例を示す図である。
以下、図面を参照しながら、各実施形態及び各変形例に係る画像処理装置及び磁気共鳴イメージング装置について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成例を示す図である。例えば、図１に示すように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、送信コイル４、送信回路５、受信コイル６、受信回路７、架台８、寝台９、入力インタフェース１０、ディスプレイ１１、記憶回路１２、及び、処理回路１３～１６を備える。
静磁場磁石１は、静磁場を形成する。例えば、静磁場磁石１は、被検体Ｓが配置される撮像空間に静磁場を発生させる。具体的には、静磁場磁石１は、中空の略円筒状（円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む）に形成されており、円筒内の空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石１は、略円筒状に形成された冷却容器と、当該冷却容器内に充填された冷却材（例えば、液体ヘリウム等）に浸漬された超伝導磁石等の磁石とを有している。ここで、例えば、静磁場磁石１は、永久磁石を用いて静磁場を発生させるものであってもよい。
傾斜磁場コイル２は、静磁場に、任意の軸方向に傾斜磁場を重畳させる。例えば、傾斜磁場コイル２は、静磁場磁石１の内側に配置されており、被検体Ｓが配置される撮像空間に傾斜磁場を印加する。具体的には、傾斜磁場コイル２は、中空の略円筒状（円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む）に形成されており、円筒内の空間に、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿った傾斜磁場を発生させる。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、ＭＲＩ装置１００に固有の装置座標系を構成する。例えば、Ｚ軸は、傾斜磁場コイル２の円筒の軸に一致し、静磁場磁石１によって発生する静磁場の磁束に沿って設定される。また、Ｘ軸は、Ｚ軸に直交する水平方向に沿って設定され、Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する鉛直方向に沿って設定される。
傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２に電流を供給することで、傾斜磁場コイル２の内側の空間に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させる。
このように、傾斜磁場電源３がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることによって、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。なお、以下では、リードアウト方向に沿った傾斜磁場をリードアウト傾斜磁場と呼び、位相エンコード方向に沿った傾斜磁場を位相エンコード傾斜磁場と呼び、スライス方向に沿った傾斜磁場をスライス傾斜磁場と呼ぶ。
これらの傾斜磁場は、静磁場磁石１によって発生する静磁場に重畳され、ＭＲ（Magnetic Resonance（磁気共鳴））信号に空間的な位置情報を付与するために用いられる。具体的には、リードアウト傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させることで、ＭＲ信号にリードアウト方向に沿った位置情報を付与する。また、位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってＭＲ信号の位相を変化させることで、ＭＲ信号に位相エンコード方向の位置情報を付与する。また、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域である場合には、スライス方向の位置に応じてＭＲ信号の位相を変化させることで、ＭＲ信号にスライス方向に沿った位置情報を付与する。
送信コイル４は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されており、被検体Ｓが配置される撮像空間にＲＦ（Radio Frequency）磁場（高周波磁場）を印加する。具体的には、送信コイル４は、中空の略円筒状（円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む）に形成されており、送信回路５から出力されるＲＦパルス信号に基づいて、円筒内の空間にＲＦ磁場を印加する。送信コイル４は、静磁場内に置かれた被検体ＳにＲＦ磁場を印加して、ＭＲ信号を発生させるＲＦコイル（高周波コイル）である。
送信回路５は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルス信号を送信コイル４に出力する。
受信コイル６は、被検体Ｓから発せられるＭＲ信号を受信するＲＦコイルである。例えば、受信コイル６は、送信コイル４の内側に配置された被検体Ｓに装着され、送信コイル４によって印加されるＲＦ磁場の影響で被検体Ｓから発せられるＭＲ信号を受信する。そして、受信コイル６は、受信したＭＲ信号を受信回路７へ出力する。例えば、受信コイル６には、撮像対象の部位ごとに専用のコイルが用いられる。ここで、専用のコイルとは、例えば、頭部用の受信コイル、頚部用の受信コイル、肩用の受信コイル、胸部用の受信コイル、腹部用の受信コイル、下肢用の受信コイル、脊椎用の受信コイル等である。
受信回路７は、受信コイル６から出力されるＭＲ信号に基づいてＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを処理回路１４に出力する。
なお、ここでは、送信コイル４がＲＦ磁場を印加し、受信コイル６がＭＲ信号を受信する場合の例を説明するが、各ＲＦコイルの形態はこれに限られない。例えば、送信コイル４が、ＭＲ信号を受信する受信機能をさらに有してもよいし、受信コイル６が、ＲＦ磁場を印加する送信機能をさらに有していてもよい。送信コイル４が受信機能を有している場合は、受信回路７は、送信コイル４によって受信されたＭＲ信号からもＭＲ信号データを生成する。また、受信コイル６が送信機能を有する場合は、送信回路５は、受信コイル６にもＲＦパルス信号を出力する。
架台８は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２及び送信コイル４を収容している。具体的には、架台８は、円筒状に形成された中空のボアＢを有しており、ボアＢを囲むように静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２及び送信コイル４を配置した状態で、それぞれを収容している。ここで、架台８が有するボアＢの内側の空間が、被検体Ｓの撮像が行われる際に被検体Ｓが配置される撮像空間となる。
なお、本実施形態では、ＭＲＩ装置１００が、略円筒状に形成された静磁場磁石１及び傾斜磁場コイル２を有する、いわゆるトンネル型の形状に構成されている場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、ＭＲＩ装置１００は、被検体Ｓが配置される撮像空間を挟んで対向するように一対の静磁場磁石及び一対の傾斜磁場コイルを配置した、いわゆるオープン型の形状に構成されていてもよい。
寝台９は、被検体Ｓが載置される天板９ａを備え、被検体Ｓの撮像が行われる際に、架台８におけるボアＢの内側へ天板９ａを挿入する。例えば、寝台９は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置されている。
入力インタフェース１０は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース１０は、処理回路１６に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し処理回路１６へと出力する。例えば、入力インタフェース１０は、撮像条件や関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力インタフェース、及び音声入力インタフェース等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース１０は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１６へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース１０の例に含まれる。
ディスプレイ１１は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ１１は、処理回路１６に接続されており、処理回路１６から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ１１は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。
記憶回路１２は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路１２は、ＭＲ信号データや画像データを記憶する。例えば、記憶回路１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。
処理回路１３は、寝台制御機能１３ａを有する。寝台制御機能１３ａは、寝台９に接続され、制御用の電気信号を寝台９へ出力することで、寝台９の動作を制御する。例えば、寝台制御機能１３ａは、入力インタフェース１０を介して、天板９ａを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板９ａを移動するように、寝台９が有する天板９ａの駆動機構を動作させる。
処理回路１４は、制御機能１４ａを有する。制御機能１４ａは、処理回路１６から出力されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源３、送信回路５及び受信回路７を制御することで、各種パルスシーケンスを実行する。例えば、制御機能１４ａは、傾斜磁場電源３、送信回路５及び受信回路７それぞれに入力信号を送信することで、傾斜磁場電源３、送信回路５及び受信回路７を駆動制御する。制御機能１４ａは、制御部の一例である。
ここで、シーケンス実行データは、ＭＲ信号データを収集するための手順を示すパルスシーケンスを定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２に電流を供給するタイミング及び供給される電流の強さ、送信回路５が送信コイル４に供給するＲＦパルス信号の強さや供給タイミング、受信回路７がＭＲ信号を検出する検出タイミング等を定義した情報である。
ここで、パルスシーケンスには、拡散強調撮像のためのパルスシーケンス（拡散強調撮像用パルスシーケンス）が含まれる。拡散強調撮像用パルスシーケンスの一例としては、ＳＥ（spin echo）型のＥＰＩ（echo planar imaging）シーケンスに、ＭＰＧパルスを組み込んだシーケンスが挙げられる。このような拡散強調撮像用パルスシーケンスでは、９０°のフリップ角を有する励起パルスが印加された後に、１８０°のフリップ角を有するリフォーカスパルスが印加される。なお、励起パルス及びリフォーカスパルスは、ＲＦ磁場の一例であり、送信コイル４により印加される。ＭＰＧパルスは、拡散を強調するために印加される傾斜磁場である。励起パルスからリフォーカスパルスの間、及び、リフォーカスパルスからデータ収集までの間に、それぞれ１つのＭＰＧパルスが傾斜磁場コイル２により印加される。
そして、制御機能１４ａは、各種パルスシーケンスを実行した結果として、受信回路７からＭＲ信号データを受信し、受信したＭＲ信号データを記憶回路１２に記憶させる。なお、制御機能１４ａによって受信されたＭＲ信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて２次元又は３次元に配列されることで、ｋ空間を構成するデータとして記憶回路１２に記憶される。
本実施形態では、制御機能１４ａは、ｂ値を変更しながら、複数のｂ値のそれぞれで、拡散強調撮像用パルスシーケンスを実行する。例えば、制御機能１４ａは、励起パルスやリフォーカスパルス等のＲＦ磁場を印加するように送信コイル４を制御する。また、制御機能１４ａは、指定したｂ値を有するＭＰＧパルスを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の複数の軸方向のそれぞれに印加するように傾斜磁場コイル２を制御する。
なお、一般に拡散強調画像と呼ばれるＭＲ画像は、ｂ値が比較的大きな値（例えば、ｂ＝１０００（s/mm2）程度）である場合に収集したＭＲ信号を再構成して生成したＭＲ画像を指す傾向がある。しかしながら、拡散強調撮像用パルスシーケンスで用いられるｂ値の中には、ｂ値がゼロ（０）の場合も含まれ得る。本明細書では、ｂ値をゼロとする条件で拡散強調撮像用パルスシーケンスが実行された結果得られるＭＲ画像も、拡散強調画像と呼ぶものとする。
処理回路１５は、画像再構成機能１５ａと、合成機能１５ｂとを有する。画像再構成機能１５ａは、記憶回路１２に記憶されたＭＲ信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、画像再構成機能１５ａは、制御機能１４ａによって記憶回路１２に記憶されたＭＲ信号データを読み出し、読み出したＭＲ信号データに後処理、即ち、フーリエ変換等の再構成処理を施すことで画像を生成する。また、画像再構成機能１５ａは、生成した画像の画像データを記憶回路１２に記憶させる。
一例を挙げて説明すると、画像再構成機能１５ａは、拡散強調撮像用パルスシーケンスが実行されることにより収集されたＭＲ信号を用いて、拡散強調画像を再構成して生成する。また、画像再構成機能１５ａは、複数の軸方向のそれぞれについて、複数のｂ値に対応する複数の拡散強調画像を生成する。画像再構成機能１５ａは、再構成部の一例である。
合成機能１５ｂは、画像再構成機能１５ａにより生成された複数の拡散強調画像から、計算処理によって、上述した複数のｂ値とは異なるｂ値に対応する拡散強調画像を、計算拡散強調画像として軸方向ごとに求める。そして、合成機能１５ｂは、軸方向ごとに求められた複数の計算拡散強調画像を合成する。合成機能１５ｂは、合成部の一例である。
処理回路１６は、主制御機能１６ａを有する。主制御機能１６ａは、ＭＲＩ装置１００が有する各構成要素を制御することで、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。例えば、主制御機能１６ａは、入力インタフェース１０を介して操作者から撮像条件の入力を受け付ける。そして、主制御機能１６ａは、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、当該シーケンス実行データを処理回路１４に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、主制御機能１６ａは、操作者からの要求に応じて、記憶回路１２から画像データを読み出してディスプレイ１１に出力する。
ここで、例えば、上述した処理回路１３～１６は、それぞれプロセッサによって実現される。その場合に、例えば、処理回路１３～１６が有する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１２に記憶されている。各処理回路は、記憶回路１２から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各処理回路は、図１の各処理回路内に示された各機能を有することとなる。
上記の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、若しくは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。ここで、記憶回路１２にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。
このような構成のもと、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、計算処理により求められる計算拡散強調画像の画質を向上させることができるように、以下に説明する拡散強調画像計算処理を実行する。
図２は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が実行する画像生成処理の一例の流れを示すフローチャートである。図３は、第１の実施形態に係る画像生成処理の一例を説明するための図である。
図２及び図３に示すように、画像再構成機能１５ａは、ｂ値をゼロとする条件に対応する拡散強調画像２１を生成する（ステップＳ１０１）。例えば、ステップＳ１０１では、制御機能１４ａは、ｂ値をゼロとする条件で拡散強調撮像用パルスシーケンスを実行することにより、ｂ値をゼロとする条件に対応するＭＲ信号を収集する。そして、画像再構成機能１５ａは、収集されたＭＲ信号に基づいて、ｂ値をゼロとする条件に対応する拡散強調画像２１を生成する。具体的には、画像再構成機能１５ａは、収集されたＭＲ信号に基づくＭＲ信号データに基づいて、拡散強調画像２１を生成する。このように、画像再構成機能１５ａは、値がゼロであるｂ値に対応する拡散強調画像２１を生成する。なお、拡散強調画像２１は、ＭＰＧパルスを印加せずに得られるＭＲ画像である。
なお、１枚の拡散強調画像２１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の全ての軸方向に対応する拡散強調画像である。
また、値がゼロであるｂ値は、第１のｂ値の一例である。また、拡散強調画像２１は、第１のＭＲ画像の一例である。
そして、画像再構成機能１５ａは、ｂ値を１０００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像２２を生成する（ステップＳ１０２）。例えば、ステップＳ１０２では、制御機能１４ａは、ｂ値を１０００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスを印加させる拡散強調撮像用パルスシーケンスを実行する。これにより、制御機能１４ａは、ｂ値を１０００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスを印加させた場合のＭＲ信号を収集する。そして、画像再構成機能１５ａは、収集されたＭＲ信号に基づくＭＲ信号データに基づいて、拡散強調画像２２を生成する。このように、画像再構成機能１５ａは、値が１０００であるｂ値に対応する拡散強調画像２２を生成する。
なお、値が１０００であるｂ値は、値がゼロであるｂ値とは異なり、第２のｂ値の一例である。また、拡散強調画像２２は、Ｘ軸方向に対応する第２のＭＲ画像の一例である。
同様に、画像再構成機能１５ａは、ｂ値を１０００とする条件で、Ｙ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像２３を生成する（ステップＳ１０３）。このように、画像再構成機能１５ａは、値が１０００であるｂ値に対応する拡散強調画像２３を生成する。拡散強調画像２３は、Ｙ軸方向に対応する第２のＭＲ画像の一例である。
同様に、画像再構成機能１５ａは、ｂ値を１０００とする条件で、Ｚ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像２４を生成する（ステップＳ１０４）。このように、画像再構成機能１５ａは、値が１０００であるｂ値に対応する拡散強調画像２４を生成する。拡散強調画像２４は、Ｚ軸方向に対応する第２のＭＲ画像の一例である。
なお、拡散強調画像２１～２４は、同一の被検体Ｓの同一の位置の断面を示す画像である。
ここで、上述したように、画像再構成機能１５ａは、ステップＳ１０１において、制御機能１４ａにより送信コイル４及び傾斜磁場コイル２が制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、複数の軸方向のそれぞれに対応する拡散強調画像２１を生成する。同様に、画像再構成機能１５ａは、ステップＳ１０２～１０４において、制御機能１４ａにより送信コイル４及び傾斜磁場コイル２が制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、複数の軸方向のそれぞれに対応する拡散強調画像２２～２４を生成する。
そして、合成機能１５ｂは、拡散強調画像２１及び拡散強調画像２２を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像２５を求める（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５の具体例について説明する。例えば、合成機能１５ｂは、以下の式（１）を用いて、各画素について、ＡＤＣ（apparent diffusion coefficient）を導出する。
Figure 0007023640000001
ただし、Ｓ（１０００）は、拡散強調画像２２の各画素の信号値を示す。また、Ｓ（０）は、拡散強調画像２１の各画素の信号値を示す。
そして、合成機能１５ｂは、以下の式（２）を用いて、計算拡散強調画像２５の各画素の信号値Ｓ（２０００）を導出する。
Figure 0007023640000002
そして、合成機能１５ｂは、導出した信号値Ｓ（２０００）が全画素に配置された拡散強調画像を計算拡散強調画像２５として求める。
同様に、合成機能１５ｂは、拡散強調画像２１及び拡散強調画像２３を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像２６を求める（ステップＳ１０６）。
また、同様に、合成機能１５ｂは、拡散強調画像２１及び拡散強調画像２４を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像２７を求める（ステップＳ１０７）。
そして、合成機能１５ｂは、計算拡散強調画像２５、計算拡散強調画像２６及び計算拡散強調画像２７を合成して合成画像２８を生成する（ステップＳ１０８）。複数の計算拡散強調画像を合成する方法としては、様々な方法がある。例えば、合成機能１５ｂは、計算拡散強調画像２５、計算拡散強調画像２６及び計算拡散強調画像２７を加算して、３枚の計算拡張強調が加算された画像を「３」で除することにより合成画像２８を算出してもよい。合成画像２８は、等方性拡散強調画像である。そして、合成機能１５ｂは、画像生成処理を終了する。
上述したように、合成機能１５ｂは、ステップＳ１０５～Ｓ１０７において、次のような計算を行う。例えば、合成機能１５ｂは、軸方向ごとに、拡散強調画像２２～２４のうち対応する拡散強調画像、及び、拡散強調画像２１を用いて、計算拡散強調画像２５～２７のうち対応する拡散強調画像を計算画像として計算して求める。そして、合成機能１５ｂは、ステップＳ１０８において、軸方向ごとに得られる複数の計算拡散強調画像２５～２７を合成して合成画像２８を生成する。
ここで、比較例に係るＭＲＩ装置が計算拡散強調画像を求める場合について説明する。図４は、比較例に係るＭＲＩ装置が計算拡散強調画像を求める場合について説明するための図である。
図４に示すように、比較例に係るＭＲＩ装置は、ｂ値をゼロとする条件に対応する拡散強調画像７１を生成する。そして、比較例に係るＭＲＩ装置は、ｂ値を１０００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像７２を生成する。
また、比較例に係るＭＲＩ装置は、ｂ値を１０００とする条件で、Ｙ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像７３を生成する。また、比較例に係るＭＲＩ装置は、ｂ値を１０００とする条件で、Ｚ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像７４を生成する。
そして、比較例に係るＭＲＩ装置は、拡散強調画像７２、拡散強調画像７３及び拡散強調画像７４を合成して合成画像７５を生成する。ここで、比較例に係るＭＲＩ装置は、３枚の拡散強調画像７２～７４を合成する際に、各拡散強調画像で対応する画素を精度良く合わせることができない場合がある。
比較例に係るＭＲＩ装置は、拡散強調画像７１及び合成画像７５を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像７６を求める。具体的には、比較例に係るＭＲＩ装置は、各画素のＡＤＣを導出することで、計算拡散強調画像７６を求める。
ここで、上述したように、合成画像７５が合成される際に拡散強調画像７２～７４の対応する画素が精度良く合わせられていない場合があるため、計算拡散強調画像７６を求める際に推定されるＡＤＣの精度は、良好でないことがある。ＡＤＣの精度が良好でない場合には、計算処理により求められる計算拡散強調画像７６の画質が良好でないことがある。
一方、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、合成をする前の拡散強調画像２２～２４と拡散強調画像２１との間で、ＡＤＣを導出する。このため、ＭＲＩ装置１００は、比較例に係るＭＲＩ装置と比較して、ＡＤＣを精度良く導出することができる。したがって、ＭＲＩ装置１００によれば、計算処理により求められる合成画像（計算拡散強調画像）２８の画質を向上させることができる。
また、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、ステップＳ１０１で、ｂ値をゼロとする条件に対応する拡散強調画像２１を生成する。このため、ＭＰＧパルスを印加する必要がないので、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸別々に、拡散強調画像を生成する必要がない。したがって、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００によれば、簡易に、合成画像２８を求めることができる。
（第１の実施形態の変形例）
上述した第１の実施形態では、計算拡散強調画像２８を生成する際に用いられる拡散強調画像に条件として設定された２種類のｂ値が、ゼロ及び１０００である場合について例示した。しかしながら、２種類のｂ値は、ゼロ及び１０００以外であってもよい。
以下、２種類のｂ値が共にゼロよりも大きい値である場合の変形例を、第１の実施形態の変形例として説明する。変形例に係るＭＲＩ装置の構成は、図１に示す第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成と同様である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
図５は、変形例に係るＭＲＩ装置が実行する画像生成処理の一例の流れを示すフローチャートである。図６は、変形例に係る画像生成処理の一例を説明するための図である。
図５に示すように、変形例では、ステップＳ２０１～Ｓ２１０が実行される。図５及び図６に示すように、画像再構成機能１５ａは、ｂ値を１００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像２１ｘを生成する（ステップＳ２０１）。
例えば、ステップＳ２０１では、制御機能１４ａは、ｂ値を１００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスを印加させる拡散強調撮像用パルスシーケンスを実行する。これにより、制御機能１４ａは、ｂ値を１００とする条件で、Ｘ軸方向にＭＰＧパルスを印加させた場合のＭＲ信号を収集する。そして、画像再構成機能１５ａは、収集されたＭＲ信号に基づくＭＲ信号データに基づいて、拡散強調画像２１ｘを生成する。このように、画像再構成機能１５ａは、値が１００であるｂ値に対応する拡散強調画像２１ｘを生成する。
なお、値が１００であるｂ値は、第１のｂ値の一例である。また、拡散強調画像２１ｘは、Ｘ軸方向に対応する第１のＭＲ画像の一例である。
同様に、画像再構成機能１５ａは、ｂ値を１００とする条件で、Ｙ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像２１ｙを生成する（ステップＳ２０２）。このように、画像再構成機能１５ａは、値が１００であるｂ値に対応する拡散強調画像２１ｙを生成する。拡散強調画像２１ｙは、Ｙ軸方向に対応する第１のＭＲ画像の一例である。
同様に、画像再構成機能１５ａは、ｂ値を１００とする条件で、Ｚ軸方向にＭＰＧパルスが印加されることにより収集されるＭＲ信号に基づいて、拡散強調画像２１ｚを生成する（ステップＳ２０３）。このように、画像再構成機能１５ａは、値が１００であるｂ値に対応する拡散強調画像２１ｚを生成する。拡散強調画像２１ｚは、Ｚ軸方向に対応する第１のＭＲ画像の一例である。
ここで、上述したように、画像再構成機能１５ａは、ステップＳ２０１～２０３において、制御機能１４ａにより送信コイル４及び傾斜磁場コイル２が制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、複数の軸方向のそれぞれに対応する拡散強調画像２１ｘ～２１ｚを生成する。また、画像再構成機能１５ａは、軸方向ごとに、拡散強調画像２１ｘ～２１ｚのうち対応する拡散強調画像を生成する。
そして、画像再構成機能１５ａは、上述したステップＳ１０２の処理と同様の処理を行って、拡散強調画像２２を生成する（ステップＳ２０４）。
同様に、画像再構成機能１５ａは、上述したステップＳ１０３の処理と同様の処理を行って、拡散強調画像２３を生成する（ステップＳ２０５）。
同様に、画像再構成機能１５ａは、上述したステップＳ１０４の処理と同様の処理を行って、拡散強調画像２４を生成する（ステップＳ２０６）。
そして、合成機能１５ｂは、拡散強調画像２１ｘ及び拡散強調画像２２を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像２９を求める（ステップＳ２０７）。なお、値が２０００であるｂ値は、第３のｂ値の一例である。また、計算拡散強調画像２９は、第３のＭＲ画像の一例である。
ステップＳ２０７の具体例について説明する。例えば、合成機能１５ｂは、以下の式（３）を用いて、各画素について、ＡＤＣを導出する。
Figure 0007023640000003
ただし、Ｓ（１００）は、拡散強調画像２１ｘの各画素の信号値を示す。
そして、合成機能１５ｂは、以下の式（４）を用いて、計算拡散強調画像２５の各画素の信号値Ｓ（２０００）を導出する。
Figure 0007023640000004
そして、合成機能１５ｂは、導出した信号値Ｓ（２０００）が全画素に配置された拡散強調画像を計算拡散強調画像２９として求める。
同様に、合成機能１５ｂは、拡散強調画像２１ｙ及び拡散強調画像２３を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像３０を求める（ステップＳ２０８）。
また、同様に、合成機能１５ｂは、拡散強調画像２１ｚ及び拡散強調画像２４を用いた計算処理によって、ｂ値が２０００である場合の計算拡散強調画像３１を求める（ステップＳ２０９）。
そして、合成機能１５ｂは、計算拡散強調画像２９、計算拡散強調画像３０及び計算拡散強調画像３１を合成して合成画像３２を算出する（ステップＳ２１０）。合成画像３１は、等方性拡散強調画像である。そして、合成機能１５ｂは、画像生成処理を終了する。
変形例では、合成機能１５ｂは、ステップＳ２０７～Ｓ２０９において、軸方向ごとに、計算拡散強調画像２９～３１のうち対応する計算拡散強調画像を計算画像として計算して求める。具体的には、合成機能１５ｂは、軸方向ごとに、拡散強調画像２１ｘ～２１ｚのうち対応する拡散強調画像、及び、拡散強調画像２２～２４のうち対応する拡散強調画像を用いて、対応する計算拡散強調画像を計算画像として求める。そして、合成機能１５ｂは、ステップＳ２１０において、軸方向ごとに得られる複数の計算拡散強調画像２９～３１を合成して合成画像３２を生成する。
変形例に係るＭＲＩ装置では、Ｘ軸方向に対応する拡散強調画像２１ｘ及び拡散強調画像２２を用いて計算拡散強調画像２９を生成する。同様に、変形例に係るＭＲＩ装置では、Ｙ軸方向に対応する拡散強調画像２１ｙ及び拡散強調画像２３を用いて計算拡散強調画像３０を生成し、Ｚ軸方向に対応する拡散強調画像２１ｚ及び拡散強調画像２４を用いて計算拡散強調画像３１を生成する。
このように、変形例に係るＭＲＩ装置では、軸方向ごとに生成されたｂ値の異なる２つの拡散強調画像を用いて、軸方向ごとに計算拡散強調画像を求める。このため、計算拡散強調画像を求める際に導出されるＡＤＣを精度良く導出することができる。したがって、変形例に係るＭＲＩ装置によれば、計算処理により求められる計算拡散強調画像の画質を更に向上させることができる。
（第２の実施形態）
ここで、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の機能、又は、変形例に係るＭＲＩ装置の機能を、ＭＲＩ装置とネットワークを介して接続された画像処理装置に持たせることができる。このような実施形態を第２の実施形態として、図７を用いて説明する。
図７は、第２の実施形態に係る画像処理装置９００を含むシステムの構成の一例を示す図である。図７の例に示すシステムは、ＭＲＩ装置６００と、画像保管装置７００と、画像表示装置８００と、画像処理装置９００とを有する。ＭＲＩ装置６００と、画像保管装置７００と、画像表示装置８００と、画像処理装置９００とは、例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local Area Network）５００により、直接的、又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）が導入されている場合、各装置６００～９００は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に則って、画像等を相互に送受信する。
ＭＲＩ装置６００は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００、又は、変形例に係るＭＲＩ装置である。ＭＲＩ装置６００は、ＭＲＩ装置１００である場合には、例えば、拡散強調画像２１～２４を画像処理装置９００に送信する。また、ＭＲＩ装置６００は、変形例に係るＭＲＩ装置である場合には、例えば、拡散強調画像２１ｘ～２１ｚ，２２～２４を画像処理装置９００に送信する。
画像保管装置７００は、ＭＲＩ装置６００および画像処理装置９００により生成されたＭＲ画像を保管するデータベースである。
画像処理装置９００は、ワークステーションであり、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の機能、又は、変形例に係るＭＲＩ装置の機能と同等の機能を有する。画像処理装置９００は、ＭＲＩ装置６００から送信された拡散強調画像を用いて、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が実行する処理、又は、変形例に係るＭＲＩ装置が実行する処理と同様の処理を行う。
画像処理装置９００は、入力インタフェース９０１、ディスプレイ９０２、記憶回路９０３及び処理回路９０４を有する。
入力インタフェース９０１は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース９０１は、処理回路９０４に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し処理回路９０４へと出力する。例えば、入力インタフェース９０１は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力インタフェース、及び音声入力インタフェース等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース９０１は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路９０４へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース９０１の例に含まれる。
ディスプレイ９０２は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ９０２は、処理回路９０４に接続されており、処理回路９０４から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ９０２は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。
記憶回路９０３は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路９０３は、各種の画像を記憶する。例えば、記憶回路９０３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。
処理回路９０４は、画像処理装置９００の全体制御を行う。例えば、処理回路９０４は、ＭＲＩ装置６００から送信された拡散強調画像を受信すると、受信した拡散強調画像を記憶回路９０３に格納する。処理回路９０４は、プロセッサにより実現される。処理回路９０４は、取得機能９０４ａ、計算機能９０４ｂ及び合成機能９０４ｃを有する。取得機能９０４ａは、取得部の一例である。計算機能９０４ｂは、計算部の一例である。合成機能９０４ｃは、合成部の一例である。
ここで、例えば、処理回路９０４の構成要素である取得機能９０４ａ、計算機能９０４ｂ及び合成機能９０４ｃの各機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路９０３に記憶されている。処理回路９０４は、各プログラムを記憶回路９０３から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路９０４は、図７の処理回路９０４内に示された各機能を有することとなる。
取得機能９０４ａは、記憶回路９０３に記憶された拡散強調画像を取得する。例えば、取得機能９０４ａは、記憶回路９０３に記憶された拡散強調画像２１～２４を取得する。又は、取得機能９０４ａは、記憶回路９０３に記憶された拡散強調画像２１ｘ～２１ｚ，２２～２４を取得する。
計算機能９０４ｂは、上述したステップＳ１０５～Ｓ１０７の処理と同様の処理を実行する。すなわち、計算機能９０４ｂは、軸方向ごとに、拡散強調画像２２～２４のうち対応する拡散強調画像、及び、拡散強調画像２１を用いて、計算拡散強調画像２５～２７のうち対応する計算拡散強調画像を計算画像として計算して求める。そして、合成機能９０４ｃは、上述したステップＳ１０８の処理と同様の処理を実行する。すなわち、合成機能９０４ｃは、軸方向ごとに得られる複数の計算拡散強調画像２５～２７を合成して合成画像２８を生成する。
又は、計算機能９０４ｂは、上述したステップＳ２０７～Ｓ２０９の処理と同様の処理を実行する。すなわち、計算機能９０４ｂは、軸方向ごとに、拡散強調画像２１ｘ～２１ｚのうち対応する拡散強調画像、及び、拡散強調画像２２～２４のうち対応する拡散強調画像を用いて、計算拡散強調画像２９～３１のうち対応する計算拡散強調画像を計算画像として計算して求める。そして、合成機能９０４ｃは、ステップＳ２１０の処理と同様の処理を実行する。すなわち、合成機能９０４ｃは、軸方向ごとに得られる複数の計算拡散強調画像２９～３１を合成して合成画像３２を生成する。
以上、第２の実施形態に係る画像処理装置９００について説明した。画像処理装置９００によれば、第１の実施形態又は変形例と同様に、計算処理により求められる計算拡散強調画像の画質を向上させることができる。
なお、第１の実施形態、変形例及び第２の実施形態では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３つの軸方向に対応する拡散強調画像を用いて、計算拡散強調画像を求める場合について例示した。しかしながら、少なくとも２つの軸方向に対応する拡散強調画像を用いて、同様の処理を行って、計算拡散強調画像を求めてもよい。例えば、６つの軸方向に対応する拡散強調画像を用いて、計算拡散強調画像を求めてもよい。
以上説明した少なくとも一つの実施形態又は変形例によれば、計算処理により求められる計算拡散強調画像の画質を向上させることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１４ａ 制御機能
１５ａ 画像再構成機能
１５ｂ 合成機能
１００，６００ ＭＲＩ装置
９００ 画像処理装置
９０４ａ 取得機能
９０４ｂ 計算機能
９０４ｃ 合成機能

Claims (4)

  1. 複数の軸方向のそれぞれに対応する、第１のｂ値に対応する第１のＭＲ（Magnet Resonance）画像、及び、前記第１のｂ値とは異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像を取得する取得部と、
    前記軸方向ごとに、前記第１のＭＲ画像及び前記第２のＭＲ画像を用いて、前記第１のｂ値及び前記第２のｂ値とは異なる第３のｂ値に対応する第３のＭＲ画像を計算画像として計算して求める計算部と、
    前記軸方向ごとに得られる複数の前記計算画像を合成して合成画像を生成する合成部と、
    を備える、画像処理装置。
  2. 前記第１のＭＲ画像は、第１のｂ値をゼロとする条件で得られるＭＲ画像であり、ＭＰＧパルスを印加せずに得られるＭＲ画像である、
    請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記第１のＭＲ画像は、第１のｂ値をゼロより大きい値とする条件で前記軸方向ごとに得られるＭＲ画像である、
    請求項１に記載の画像処理装置。
  4. 静磁場を形成する静磁場磁石と、
    前記静磁場に、任意の軸方向に傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場コイルと、
    前記静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加して、ＭＲ信号を発生させる高周波コイルと、
    前記高周波磁場を印加するように前記高周波コイルを制御し、指定したｂ値を有するＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスを複数の軸方向のそれぞれに印加するように前記傾斜磁場コイルを制御する制御部と、
    前記制御部により前記高周波コイル及び前記傾斜磁場コイルが制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、前記複数の軸方向のそれぞれに対応する、第１のｂ値に対応する第１のＭＲ画像、及び、前記第１のｂ値とは異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像を生成する再構成部と、
    前記軸方向ごとに、前記第１のＭＲ画像及び前記第２のＭＲ画像を用いて、前記第１のｂ値及び前記第２のｂ値とは異なる第３のｂ値に対応する第３のＭＲ画像を計算画像として計算して求め、前記軸方向ごとに得られる複数の前記計算画像を合成して合成画像を生成する合成部と、
    を備える、磁気共鳴イメージング装置。
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