磁気共鳴イメージング装置
【課題】水・脂肪分離画像による撮影において、複数のシーケンスに渡り空間充填材からの信号が抑制され、シーケンス毎に空間充填材を変更せずに、微細な信号を表示でき、高画質な画像を得ることができるＭＲＩ装置及び空間充填材を提供する。
【解決手段】被検体の水・脂肪分離画像及びこのシーケンスを含めた複数のシーケンスの撮影時に、両脚部間の空間充填体４０１として、１０８ｍＭ塩化ニッケルを充填した柔軟な容器を下腿部４０２の空間に配置させ、被検体と空間充填体４０１を十分に密着させる。これにより、複数のシーケンスにおいて被検体の明瞭な画像が得られる。
【解決手段】被検体の水・脂肪分離画像及びこのシーケンスを含めた複数のシーケンスの撮影時に、両脚部間の空間充填体４０１として、１０８ｍＭ塩化ニッケルを充填した柔軟な容器を下腿部４０２の空間に配置させ、被検体と空間充填体４０１を十分に密着させる。これにより、複数のシーケンスにおいて被検体の明瞭な画像が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係わり、特に被検体の水・脂肪分離画像を表示するＭＲＩ装置及び空間充填体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在臨床で普及している磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の撮影対象は、被検体の主たる構成物質、プロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を２次元もしくは３次元的に撮影する。
【０００３】
次に、ＭＲＩ装置の撮影方法を説明する。ＭＲＩ装置においては、傾斜磁場により異なる位相エンコードを与え、それぞれの位相エンコードで得られるエコー信号を検出する。位相エンコードの数は、通常１枚の画像あたり１２８，２５６，５１２等の値が選ばれる。各エコー信号は、通常、１２８，２５６，５１２，１０２４個のサンプリングデータからなる時系列信号として得られる。これらのデータを２次元フーリエ変換して１枚のＭＲ画像を作成する。
【０００４】
プロトンは、動物組織において水や脂肪中に存在するが、その結合形態によってケミカルシフトが異なる。このケミカルシフトの差を利用して水中のプロトンの画像と脂肪中のプロトンの画像を分離して描画しようとする試みがなされている。
【０００５】
例えば、脂肪を抑制した画像を得る方法の１つとして、エコー時間（ＴＥ）の異なる画像を複数枚取得し、演算により水・脂肪分離画像を得る方法が挙げられる。その代表的な方法として、非特許文献１に述べられている方法がある。他には演算により水・脂肪分離画像を得る方法として、特許文献１、非特許文献２、に記されている方法が知られている。
【０００６】
上記のようなＴＥの異なる複数の信号から作成した複数の画像間の演算によって水・脂肪分離画像を得る方法では、静磁場の不均一や局所的な磁場の乱れ等により、信号に意図しない位相のずれが生じ、その結果、撮影画像に画質の劣化が生じる事がある。
【０００７】
この水・脂肪分離画像の位相ずれを演算により解決する方法として、特許文献２、３、４、非特許文献３に記されている方法が知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０１０４１号公報
【特許文献２】特開２００２−３０６４４１号公報
【特許文献３】特開２００２−３０６４４５号公報
【特許文献４】特開２００１−３４０３１４号公報
【非特許文献１】W. Thomas Dixon et al. Simple Proton spectroscopic Imaging. RADIOLOGY. Vol. 153. 189-194
【非特許文献２】Qing-San Xiang and Li An. Water-Fat Imaging with Three-Point Direct Phase Encoding Proc.,SMR 3rd Meeting. 658. (1995)
【非特許文献３】Bernard D. Cooms et al., Two-Point Dixon Technique for Water-FAT Signal Decomposition with B0 In homogeneity Correction, Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 38, 884-889(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の従来技術により、水・脂肪分離画像の位相ずれによる撮影画像の画質劣化を抑える事ができるが、被検体の撮影対象部位によっては画質の劣化が生じる場合がある。つまり、水・脂肪分離撮影を行なう場合に、脚部のように被検体の撮影対象部位が複数部分に分離している場合には、それらの部位が互いに離間しているため、上記従来技術の演算による方法を用いても位相のずれを補正しきれずに、撮影した画像の画質が劣化する。
【００１０】
この問題は、被検体の互いに分離した部位間に磁気共鳴信号を発する物質を充填して撮影することにより、水・脂肪分離画像での画質劣化を改善することができる。
【００１１】
しかしながら、ＭＲＩ装置を用いた撮影においては、水・脂肪分離画像だけでなく、Ｔ１強調、Ｔ２強調等、様々なコントラストを持った画像を得たいという要求があり、このため、同一部位を様々なシーケンスで撮影するとき、撮影シーケンスによっては空間充填材からの信号が強く出てしまい、撮影対象部位における画像の微細なコントラストが悪くなるという問題が生じることがある。
【００１２】
このような問題は撮影シーケンス毎に空間充填材を変更したり、不要な場合には空間充填材を取り出す事により防ぐことができるが、その場合には被検体を撮影空間から出し入れする必要があるため、同一スライスが撮影できなくなり、また撮影作業が煩雑になり撮影時間が延長してしまう。
【００１３】
本発明の目的は、水・脂肪分離画像による撮影において、複数のシーケンスに渡り空間充填材からの信号が抑制され、シーケンス毎に空間充填材を変更せずに、微細な信号を表示でき、高画質な画像を得ることができるＭＲＩ装置及び空間充填体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）磁気共鳴イメージング装置による水・脂肪分離画像撮影時に、被検体の分離部位間に設置され、ＭＲ信号を発する物質が充填された空間充填体において、物質は、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルであるものとする。
【００１５】
（２）上記（１）において、空間充填体の充填材収容部の材質に柔軟な材質を使用するものとする。
【００１６】
（３）静磁場発生手段と、被検体に傾斜磁場及び高周波磁場を印加する磁場印加手段と、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成する演算処理手段と、この再構成された断層画像を表示する画像表示手段と、上記静磁場発生手段、磁場印加手段及び受信手段の動作を制御する制御手段とを備える磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、空間充填体と共に被検体を撮影して取得した画像を用いて、上記被検体の水・脂肪分離画像を求める。
【００１７】
（４）上記（３）において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に少なくとも１点を指定することにより、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域を除去するものとする。
【００１８】
（５）上記（４）において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に表示されたマルチスライスの１スライス上の１点を指定する事により、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域をマルチスライスの全スライスで除去するものとする。
【００１９】
（６）上記（４）において、上記演算処理手段は、空間充填体と共に撮影された被検体画像が複数取得された場合に、一の画像における上記空間充填体領域の除去を、他の画像にも適用して空間充填体領域の除去を行なう。
【００２０】
（７）上記（４）において、上記演算処理手段は、上記空間充填体の領域を抽出するために３次元領域拡張法を用いるものとする。
【００２１】
（８）上記（４）において上記演算処理手段は、上記画像表示手段に表示された画像の局所的な信号強度、標準偏差により、被検体以外のＭＲ信号を発する物質の領域を自動判別するものとする。
【００２２】
（９）静磁場に配置された被検体に、傾斜磁場及び高周波磁場を印加し、被検体から発生された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成し、表示する磁気共鳴イメージング方法において、水・脂肪分離画像撮影時に、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルが充填された空間充填体を、被検体の互いに分離した部位間に配置し、これら互いに分離した部位を撮影するものとする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、水・脂肪分離撮影時における、被検体の分離部位撮影時の位相ずれによるアーチファクトを抑制することができ、また水・脂肪分離撮影以外の複数のシーケンスを行う場合でも、被検体をシーケンス毎に撮影空間から出し入れすることなく短い撮影時間で、空間充填材からの高信号によるコントラストの低下を抑制し、高精度な画像を得ることができるＭＲＩ装置及び空間充填材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
本発明の第１の実施形態を図１〜図１２により説明する。
【００２６】
図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。
【００２７】
図１においてＭＲＩ装置は、被検体１０１が配置される撮影空間に静磁場を発生する磁石１０２と、この静磁場が発生された空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル１０３と、この空間領域に高周波磁場を発生するＲＦコイル１０４と、被検体１０１が発生するＭＲ信号を検出するＲＦプローブ１０５とを備えている。
【００２８】
磁石１０２は、被検体１０１の体軸と直交あるいは平行な方向に均一な静磁場を発生させる。
【００２９】
傾斜磁場コイル１０３は、ｘ，ｙ，ｚの３方向の傾斜磁場コイルにより構成され、傾斜磁場電源１０９からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。
【００３０】
ＲＦコイル１０４はＲＦ送信部１１０からの信号に応じて高周波磁場を発生し、被検体１０１の撮像断面を構成する原子の原子核を励起して核磁気共鳴を起こさせる。
【００３１】
ＲＦプローブ１０５は、被検体１０１の生体組織の核磁気共鳴によるエコー信号であるＮＭＲ信号を受信する。ＲＦプローブ１０５で受信したＮＭＲ信号は信号検出部１０６で検出され、信号処理部１０７で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。そして、画像処理部１１３により撮像画像に対する演算処理がされ、画像が再構成され、表示部１０８で表示される。
【００３２】
傾斜磁場電源１０９、ＲＦ送信部１１０及び信号検出部１０６は制御部１１１により制御され、制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれている。なお、ベッド１１２は被検体が横たわるためのものである。
【００３３】
ＭＲＩ装置による水・脂肪分離画像の撮影を行う場合に、被検体の撮影対象部位が、互いに分離している場合、例えば、両脚部の場合には、位相ずれに依存するアーチファクトが発生し、画像の乱れが発生する場合がある。
【００３４】
本発明の第１の実施形態においては、このアーチファクトを防止するため被検体の分離部位間に空間充填体を設置する。以下にこの空間充填体について説明する。
【００３５】
図２は、被検体１０１の両脚部の間に空間充填体４０１を設置した場合を示す図である。
【００３６】
図２において、空間充填体４０１は、容量１０Ｌ（リットル）の柔軟な容器に３．８Ｌ（リットル）の１０８ｍＭ塩化ニッケルを充填して作成している。この空間充填体４０１を両下腿部４０２間の空間に配置する。このとき空間充填体４０１の充填された容器の材質は、樹脂等の柔軟な材質であるため、容器が変形し、被検体の両下腿部と空間充填体４０１とを十分に密着させることができる。
【００３７】
次に、この空間充填体４０１を設置した状態で複数のシーケンスを行う場合の効果について説明する。
【００３８】
図３は空間充填体４０１を使用して水脂肪分離Ｔ１水強調撮影条件（５５０ｍｓ／２６ｍｓ／９０°）により下肢を撮影した場合を示す図である。尚、括弧書きは撮影パラメータを示し、記載順にＴＲ（繰り返し時間）、ＴＥ（エコー時間）、ＦＡ（フリップ角）を示す。
【００３９】
図３において、空間充填体４０１を示す領域１１０３は、被検体の分割部分１１０１，１１０２と同程度の信号強度であるため、空間充填体４０１を示す領域１１０３が強調されず、被検体の分割部分１１０１，１１０２は明瞭に表示される。
【００４０】
上記水脂肪分離Ｔ１水強調撮影条件に続けて、図示しない以下の撮影条件のシーケンスを連続して行う。
【００４１】
水脂肪分離Ｔ１脂肪強調撮影条件（５５０ｍｓ／２６ｍｓ／９０°）、水脂肪分離Ｔ２水強調撮影条件（４００ｍｓ／１７．１ｍｓ／３０°）、水脂肪分離Ｔ２脂肪強調撮影条件（４００ｍｓ／１７．１ｍｓ／３０°）、Ｔ１画像（３８０ｍｓ／１９ｍｓ／６０°）、プロトン密度／Ｔ２（４０００ｍｓ／２５ｍｓ／９０°）、ＳＴＩＲ画像（４４００ｍｓ／２０ｍｓ／９０°）、３Ｄ−ＢＡＳＧ画像（１７ｍｓ／８．５ｍｓ／５０°）。
【００４２】
この一連のシーケンスの撮影を実施する場合に空間充填体４０１として、上記の１０８ｍＭの塩化ニッケルを使用した場合には、他の物質を使用する場合に比較して、複数のシーケンスにわたり、空間充填体４０１を示す領域が強調されず、コントラストの悪化が抑制され、明瞭な画像が表示される。このため、各シーケンス毎に、空間充填体４０１を取り替えたり、取り除く必要がなく、撮影時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、空間充填体４０１として、第１の実施形態においては１０８ｍＭの塩化ニッケルを使用するものとしたが、７０ｍＭ〜１５０ｍＭの塩化ニッケルを使用するものとしてもよく、この場合にも同様の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、ＳＴＩＲ画像と、３Ｄ−ＢＡＳＧを画像については、若干空間充填材の輝度が上昇するため、以下に示す空間充填材の信号除去処理を実施し、コントラストを改善することができる。
【００４５】
なお、この空間充填材の信号除去処理を他のシーケンスについても実施し、更に画像のコントラストを向上させることもできる。
【００４６】
図４は、空間充填体４０１の信号除去の動作フローチャートである。
【００４７】
この図４を使用して、空間充填体４０１の信号除去の手順について説明する。
【００４８】
まず、被検体の分離部位空間に図２に示すように空間充填体４０１を配置する（ステップ１）。
【００４９】
次に、空間充填体４０１を配置した状態で、水・脂肪分離撮影を行なう（ステップ２）。マルチスライスで撮影を行なう場合は、スライス毎のゲインは一定であることが望ましい。
【００５０】
図５はこの水・脂肪分離撮影により撮影された画像の一例を示す図である。
【００５１】
図５において、水・脂肪分離画像５０４には、分離した対象部位５０１，５０２と、その間の空間を充填する空間充填体４０１を示す領域５０３が撮影されている。なお、この水・脂肪分離画像５０４の撮影対象は被検体の下腿部であり、撮影断面はＣＯＲ断面で、撮影条件として以下のパラメータを設定している（ＴＲ＝５５０ｍｓ，ＴＥ１＝２６ｍｓ，ＦＡ＝９０°）。
【００５２】
次に空間充填体４０１を示す領域５０３からの信号除去用のマスクを作成するために、図６に示すように、図５に示す画像と同じ画素数を持ち、処理の状況を書き込んでいく為の処理状況マップ５０５を用意する（ステップ３）。
【００５３】
初期状態ではマップ５０５の画素全てに画素値１が入カされる。またマルチスライス撮影を行なう場合には、各スライスごとに処理状況マップを用意する。
【００５４】
次にオペレーターは撮影した画像５０４から空間充填体４０１の存在する領域５０３の一部を指定する（ステップ４）。
【００５５】
図７は、画像５０４上で空間充填体４０１の存在する領域５０３を指定する例を示す図である。
【００５６】
図７において、オペレータは撮影した画像５０４を観察し、サークル７０１により空間充填材４０１の存在する領域５０３を指定する。
【００５７】
また、マルチスライス撮影を行なった場合には、オペレーターは各スライスの画像を観察し、どのスライスにおいても空間充填材４０１が存在する領域を指定する。サークル７０１を指定し開始点、平均信号強度ｆ０、標準偏差σが決定される。
【００５８】
次に撮影した画像５０４から空間充填体（ファントム）４０１の存在する領域５０３を抽出する（ステップ５）。
【００５９】
本発明の第１の実施形態においては、空間充填体４０１の存在する領域５０３を抽出する１つの方法として領域拡張法を使用する。
【００６０】
この領域拡張法は、拡張条件としてパラメーターａ，ｂを使用するもので、このパラメータａ，ｂの値を変化させることにより拡張条件を変化させることができる。
【００６１】
図８（ａ）は局所的信号強度変化による領域拡張制限の説明図である。尚、説明の都合上領域拡張方向は１次元に限定して示している。
【００６２】
図８（ａ）において、横軸上９番目の点（以後これを「Ｐ９」のように表す）とＰ１０の間で大きく信号強度が変化している。このように大きい信号強度の変化は充填材−被検体の境界において生じていると考えられるので、Ｐ９にて領域拡張を停止させ、Ｐ０からＰ９までを抽出領域とする。
【００６３】
本条件によって領域の拡張が行なわれるのは、次式が成立するときである。
【００６４】
｜ｆｉ−ｆｉ−１｜＜α
ここで、ｆｉは拡張点の信号強度、ｆｉ−１は拡張点の１つ前の点である基準点の信号強度、αは局所閾値である。
【００６５】
図８（ｂ）は大域的な信号強度変化による領域拡張制限の説明図である。
【００６６】
図８（ｂ）のＰ８において開始点との信号強度差があらかじめ設定した値βを超えている。空間充填材の信号強度はある範囲内に存在すると考えられるため、その範囲を超える直前のＰ７にて領域拡張を停止させ、Ｐ０からＰ７までを抽出領域とする。本条件によって領域の拡張が行なわれるのは、次式の成立する時である。
【００６７】
｜ｆｉ−ｆ０｜＜β
ここでｆ０は開始点の信号強度、βは大域閾値である。
【００６８】
図８（ｃ）は領域拡張条件に局所的、大域的信号強度変化を組み合わせて用いた場合の説明図である。
【００６９】
図８（ｃ）のＰ４において、開始点との信号強度の差が、設定したある範囲を超えてしまっている。しかし、局所的にはそれほど信号強度が変化していないため、領域拡張は継続される。逆に、図中のＰ７とＰ８間では局所的に信号強度が大きく変化しているが、開始点との信号強度の差が充分に小さいため、ここでもやはり領域拡張が継続される。Ｐ１０においては局所的、大域的ともに信号強度に大きな変化が生じているため、この地点において領域拡張が停止する。
【００７０】
以上のように、局所、大域両者を組み合わせることにより、片方が拡張条件の範囲を多少超えても、もう一方が充分に拡張条件を満たしていれば領域拡張が行われる。従ってより柔軟に領域拡張が行われる。なお、この場合の領域拡張が行なわれる条件は次式（１）で表される。
【００７１】
ａ×｜ｆｉ−ｆｉ−１｜＋ｂ×｜ｆｉ−ｆ０｜＜γ−−−（１）
ここでパラメーターａ，ｂは局所、大域信号強度変化の拡張条件に対する重みを表す。γは総合的な拡張条件の制約の総合的な強さを示す。この領域拡張条件を用いる事により、撮影した画像５０４に見られる静磁場不均一や、ＲＦ照射の不均一に依存する信号強度の歪みの影響を受けること無く目的領域を抽出できる。
【００７２】
次にこのステップ５における拡張領域法の詳細な手順について説明する。
【００７３】
図９は領域拡張法のフローチャートを示している。
【００７４】
図１０は図７に示す画像５０４上の長方形状の領域７０２の拡大図であり、破線で画された領域は処理状況マップ５０５の画素と対応する領域を示す。また図１１は図１０に対応する処理状況マップである。上述のステップ５で指定したサークル７０１の中心は図１０，１１の領域８０１，９０１に対応している。
【００７５】
図１０の領域８０１を領域拡張の開始位置とし、図１１に示すように対応する処理状況マップ上の開始領域９０１には、０を入力する（ステップ５−１）。更に上述のステップ４に示したように、サークル７０１内の平均信号強度をｆｏ、標準偏差をσと設定する。
【００７６】
また、サークル７０１内の標準偏差σを上記（１）式で示した領域拡張条件の閾値γとする。ここで決めた開始点と閾値はマルチスライスで撮影を行なう場合、全てのスライスに適用する。拡張条件のパラメーターａ，ｂの初期値は予め撮影シーケンス毎に指定しておく。
【００７７】
次に、図１１に示すように開始点９０１に番号１を付けた、開始点の上下左右の隣接４点９０２〜９０５を拡張点として、これに対して番号２〜５を付ける（ステップ５−２）。
【００７８】
尚、図１１では拡張点を最も近接している点の４点としたが、より多くの点からなる大きな領域を拡張点としても良い。
【００７９】
次に上記番号を付与した拡張点の中のうち番号の一番小さい点を選択する（ステップ５−３）。
【００８０】
図１０の８０２〜８０５は、処理状況マップ上の拡張点９０２〜９０５に対応する位置の撮影画像の画素をさしている。拡張点の画素８０２〜８０５の信号強度をｆ８０２〜ｆ８０５、上述のステップ４に示したように、サークル７０１の平均信号強度をｆ０、基準点９０１に対応する画素８０１の信号強度をｆ８０１と表す。基準点の信号強度をｆｉ−１、拡張点の信号強度をｆｉと表記すると、領域拡張条件は次式のように表される。（本ステップでは基準点は開始点に等しい。）
拡張条件：ａ×｜ｆｉ−ｆｉ−1｜＋ｂ×｜ｆｉ−ｆ０｜＜｜σ｜ 処理状況値＝０
拡張条件：ａ×｜ｆｉ−ｆｉ−1｜＋ｂ×｜ｆｉ−ｆ０｜＞｜σ｜ 処理状況値に＋１する。
【００８１】
上記の条件を上述のステップ４で指定した開始点から閾値で領域拡張を行い、処理状況マップに処理状況値を入力する。ここで処理状況値＝２になった部分をファントムと被検体表面の境界と認識するので、次ステップで示す領域拡張の基準点としない。
【００８２】
ステップ５−３ａ〜５−３ｅの処理を実行し、上述のステップ５−２で付与した番号２〜５全てに状況処理値を与えたら、開始点の次に小さい番号の付いた画素を基準点とする（ステップ５−４）。ここでは番号２を付与した画素９０２が基準点となる。
【００８３】
図１２は、本ステップの基準点と拡張点とを示す処理状況マップ図である。
【００８４】
図１２において、基準点の隣接点に対して処理を行なう場合、まず隣接点が拡張点となるかどうかを判定する（ステップ５−５）。この判定は以下に示す条件を満たすかどうかにより行う。
【００８５】
つまり、第１の条件として、隣接点の状況処理値が０又は２ではないこと、第２の条件として、過去に評価されていないことを満たすか否かにより上記判定を行う。
【００８６】
上記の条件を満たしている隣接点に対しては、図１２の１００２〜１００４に示すようにステップ５−５ａにおいて、番号を与え（ここでは６〜８）、これらの点を拡張点として上述のステップ５−３に戻る。
【００８７】
図１２に示すように、判定する隣接点の候補はあるが、上記の条件を満たす隣接点が一つも無い場合には、ステップ５−５ｂで未処理の画素が存在するか否かを判断する。存在すれば上述のステップ５−４で指定した番号の、次に小さい番号の付いた画素を基準点として（ステップ５−５ｃ）ステップ５−５に戻る。この隣接点の評価を全ての処理済拡張点で満たさなくなるまで行い、領域拡張の手順を終了する。ステップ５−５ｂで、未処理の画素が存在しなければステップ６に進む。
【００８８】
図４に戻り、空間充填材の信号除去の手順を続ける。次にパラメータが最適であるかどうかを評価する（ステップ６）。
【００８９】
この評価は実際に抽出処理を行った後、いくつかの連続したスライスを同時に表示させたり、抽出結果から実際に３次元像を作ることにより行う。オペレーターは抽出結果を見て、目的領域に合わない場合にはパラメーターａ，ｂを変更し、再度抽出処理を行なう。
【００９０】
また、抽出領域が目的領域から大きく溢れてしまった場合、オペレーターがモニタ画面上で、抽出結果の溢れ領域上の１点を指定することにより、その点を開始点として逆リージョングローイングを行ない、溢れ領域を除去する。尚、逆リージョングローイング法は下記の文献を参照（リージョングローイング法による南部組織の抽出と３次元表示．佐野、及川、磯部（株）日立製作所システム開発研究所、Medical Imaging Technology, Vol. 12, No. 4, 379-383 (1994)）
上述のステップ６までで得た処理状況マップの処理状況値が０でない画素に１を入カし、これをファントム除去のマスクとして撮影画像にかける（ステップ７）。抽出領域から信号を除去することにより、空間充填材の信号を取り除く。
【００９１】
次に、微細な構造を確認するために、対象画像コントラストの再調整を行う（ステップ８）。
【００９２】
以上のように、空間充填体４０１の信号部分を除去し、画像のコントラストを改善する。なお、空間充填体４０１の入れ替えが不要であるため、同スライスであれば、各シーケンスでの位置は変わらないので、ステップ７で使用した処理状況マップは、そのまま他のシーケンスにも有効である。このため、同スライスならば他のシーケンスに対しても同じ処理状況マップを積算することができる。
【００９３】
これにより、１シーケンスの撮影結果表示画面上の１点を指定する事により、全シーケンス、全スライスから目的領域の抽出が可能になり、作業の短縮が可能になる。
【００９４】
以上のように構成した本発明の第１の実施形態によれば、被検体の両脚部の間に空間充填材として、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルを充填することにより、水・脂肪分離撮影時における、被検体の両脚部に間隔が生じていることから発生する位相のずれによるアーチファクトを抑制することができ、また水・脂肪分離撮影以外の複数のシーケンスを同時に行う場合でも、被検体をシーケンス毎に出し入れすることなく短い撮影時間で、空間充填材からの高信号によるコントラストの低下を抑制し、高精度な画像を得ることができる。
【００９５】
また、この場合に、シーケンスによっては、コントラストの悪化しているシーケンスについては、空間充填体４０１の除去プログラムを実施することにより、空間充填体４０１の信号を除去し、被検体のコントラストを上げることができる。
【００９６】
次に本発明の第２の実施形態を図１３〜１４により説明する。
【００９７】
本発明の第２の実施形態は第１の実施形態のステップ５において２次元方向に行った領域拡張を３次元方向に拡張した方法に適用するものである。
【００９８】
図１３はこの３次元的領域拡張法を行なう場合のフローチャートを示す図であり、図１４は領域拡張を３次元方向に行う場合の基準点と拡張点の位置を示す図である。
【００９９】
図１３，１４において、領域拡大を３次元方向で行なう場合には、領域拡張における基準点を１３０１とした時、拡張点を基準点の周囲の６点１３０２〜１３０７とする。
【０１００】
領域拡張を３次元的に行なう場合には、第１の実施形態のステップ４のように、どのスライスでも空間充填体の存在する領域を指定する必要が無く、空間充填体の領域ならばどこでもよいので、作業が簡略化できる。
【０１０１】
尚、図１４では拡張点を最近接の６点としたが、より多くの点からなる大きな領域を拡張点としても良い。
【０１０２】
以上のように構成した本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
次に、本発明の第３の実施形態を図１５により説明する。
【０１０４】
本発明の第３の実施形態は第１の実施形態のステップ４において、開始点を自動で抽出するものとする。
【０１０５】
空間充填体４０１はＭＲ信号を発する濃度均一の物質であるので、空間充填体４０１領域の信号値は被検体の信号値に比べて標準偏差が小さくなる。そこで、第１の実施形態のステップ４において、図１５に示したように、撮影した画像を小さな区画に分割し、小区画の中で高い信号強度を示し、かつ標準偏差の最も低い区画を領域拡張の開始点とする。
【０１０６】
これにより、オペレータが空間充填体４０１の領域を指定しなくても、自動的に空間充填体４０１の領域を除去できる。
【０１０７】
以上のように構成した本発明の第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
次に本発明の第４の実施形態を説明する。
【０１０９】
本発明の第１の実施形態のステップ１、２において、空間充填体４０１を使用する代わりに、キネマティック撮影時の補助装置としたものである。
【０１１０】
これにより、キネマティック撮影時に撮影した画像から、本発明の第１の実施形態による空間充填材の除去方法と同様の方法により補助装置の信号を除去することにより、被検体の明瞭な画像が得ることができる。
【０１１１】
以上のように構成した本発明の第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。
【図２】１０８ｍＭの塩化ニッケルを入れた空間充填材を示す図である。
【図３】空間充填材を使用して水脂肪分離Ｔ１水強調撮影条件で下肢を撮影した一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の適用対象である空間充填材の信号除去フローチャートである。
【図５】処理対象となる画像を示す図である。
【図６】図５と同じ画素数を持つ処理状況マップを示す図である。
【図７】空間充填材領域のサークルによる指定の説明図である。
【図８】局所的・大域的な信号強度変化による領域拡張の制限の説明図である。
【図９】領域拡張法フローチャートである。
【図１０】図７の領域７０２の拡大図である。
【図１１】処理状況マップを示す図である。
【図１２】処理状況マップを示す図である。
【図１３】領域拡張を３次元で行なう場合のフローチャートである。
【図１４】３次元空間における隣接点を示す図である。
【図１５】領域拡張の開始点決定の為の撮影画像の分割を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１ 被検体
１０２ 静磁場磁石
１０３ 傾斜磁場コイル
１０４ ＲＦコイル
１０５ ＲＦプローブ
１０６ 信号検出部
１０７ 信号処理部
１０８ 表示部
１０９ 傾斜磁場電源
１１０ ＲＦ送信部
１１１ 制御部
１１２ ベッド
１１３ 画像処理部
４０１ 空間充填体
５０１，５０２ 被検体の両脚部
５０３ 空間充填材
５０４ 撮影した画像
５０５ 処理状況マップ
７０１ 信号を除去したい領域の基準にするサークル
８０１ 撮影画像での９０１の位置に対応する開始点
８０２〜８０５ 撮影画像での９０２〜９０５の位置に対応する拡張点
９０１ 開始点
９０２〜９０５ 拡張点
１００１ 基準点
１００２〜１００４ 拡張点
１１０１，１１０２ 被検体の両脚部
１１０３ 空間充填材
１３０１ ３次元での基準点
１３０２〜１３０７ ３次元での拡張点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係わり、特に被検体の水・脂肪分離画像を表示するＭＲＩ装置及び空間充填体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在臨床で普及している磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の撮影対象は、被検体の主たる構成物質、プロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を２次元もしくは３次元的に撮影する。
【０００３】
次に、ＭＲＩ装置の撮影方法を説明する。ＭＲＩ装置においては、傾斜磁場により異なる位相エンコードを与え、それぞれの位相エンコードで得られるエコー信号を検出する。位相エンコードの数は、通常１枚の画像あたり１２８，２５６，５１２等の値が選ばれる。各エコー信号は、通常、１２８，２５６，５１２，１０２４個のサンプリングデータからなる時系列信号として得られる。これらのデータを２次元フーリエ変換して１枚のＭＲ画像を作成する。
【０００４】
プロトンは、動物組織において水や脂肪中に存在するが、その結合形態によってケミカルシフトが異なる。このケミカルシフトの差を利用して水中のプロトンの画像と脂肪中のプロトンの画像を分離して描画しようとする試みがなされている。
【０００５】
例えば、脂肪を抑制した画像を得る方法の１つとして、エコー時間（ＴＥ）の異なる画像を複数枚取得し、演算により水・脂肪分離画像を得る方法が挙げられる。その代表的な方法として、非特許文献１に述べられている方法がある。他には演算により水・脂肪分離画像を得る方法として、特許文献１、非特許文献２、に記されている方法が知られている。
【０００６】
上記のようなＴＥの異なる複数の信号から作成した複数の画像間の演算によって水・脂肪分離画像を得る方法では、静磁場の不均一や局所的な磁場の乱れ等により、信号に意図しない位相のずれが生じ、その結果、撮影画像に画質の劣化が生じる事がある。
【０００７】
この水・脂肪分離画像の位相ずれを演算により解決する方法として、特許文献２、３、４、非特許文献３に記されている方法が知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０１０４１号公報
【特許文献２】特開２００２−３０６４４１号公報
【特許文献３】特開２００２−３０６４４５号公報
【特許文献４】特開２００１−３４０３１４号公報
【非特許文献１】W. Thomas Dixon et al. Simple Proton spectroscopic Imaging. RADIOLOGY. Vol. 153. 189-194
【非特許文献２】Qing-San Xiang and Li An. Water-Fat Imaging with Three-Point Direct Phase Encoding Proc.,SMR 3rd Meeting. 658. (1995)
【非特許文献３】Bernard D. Cooms et al., Two-Point Dixon Technique for Water-FAT Signal Decomposition with B0 In homogeneity Correction, Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 38, 884-889(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の従来技術により、水・脂肪分離画像の位相ずれによる撮影画像の画質劣化を抑える事ができるが、被検体の撮影対象部位によっては画質の劣化が生じる場合がある。つまり、水・脂肪分離撮影を行なう場合に、脚部のように被検体の撮影対象部位が複数部分に分離している場合には、それらの部位が互いに離間しているため、上記従来技術の演算による方法を用いても位相のずれを補正しきれずに、撮影した画像の画質が劣化する。
【００１０】
この問題は、被検体の互いに分離した部位間に磁気共鳴信号を発する物質を充填して撮影することにより、水・脂肪分離画像での画質劣化を改善することができる。
【００１１】
しかしながら、ＭＲＩ装置を用いた撮影においては、水・脂肪分離画像だけでなく、Ｔ１強調、Ｔ２強調等、様々なコントラストを持った画像を得たいという要求があり、このため、同一部位を様々なシーケンスで撮影するとき、撮影シーケンスによっては空間充填材からの信号が強く出てしまい、撮影対象部位における画像の微細なコントラストが悪くなるという問題が生じることがある。
【００１２】
このような問題は撮影シーケンス毎に空間充填材を変更したり、不要な場合には空間充填材を取り出す事により防ぐことができるが、その場合には被検体を撮影空間から出し入れする必要があるため、同一スライスが撮影できなくなり、また撮影作業が煩雑になり撮影時間が延長してしまう。
【００１３】
本発明の目的は、水・脂肪分離画像による撮影において、複数のシーケンスに渡り空間充填材からの信号が抑制され、シーケンス毎に空間充填材を変更せずに、微細な信号を表示でき、高画質な画像を得ることができるＭＲＩ装置及び空間充填体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）磁気共鳴イメージング装置による水・脂肪分離画像撮影時に、被検体の分離部位間に設置され、ＭＲ信号を発する物質が充填された空間充填体において、物質は、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルであるものとする。
【００１５】
（２）上記（１）において、空間充填体の充填材収容部の材質に柔軟な材質を使用するものとする。
【００１６】
（３）静磁場発生手段と、被検体に傾斜磁場及び高周波磁場を印加する磁場印加手段と、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成する演算処理手段と、この再構成された断層画像を表示する画像表示手段と、上記静磁場発生手段、磁場印加手段及び受信手段の動作を制御する制御手段とを備える磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、空間充填体と共に被検体を撮影して取得した画像を用いて、上記被検体の水・脂肪分離画像を求める。
【００１７】
（４）上記（３）において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に少なくとも１点を指定することにより、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域を除去するものとする。
【００１８】
（５）上記（４）において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に表示されたマルチスライスの１スライス上の１点を指定する事により、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域をマルチスライスの全スライスで除去するものとする。
【００１９】
（６）上記（４）において、上記演算処理手段は、空間充填体と共に撮影された被検体画像が複数取得された場合に、一の画像における上記空間充填体領域の除去を、他の画像にも適用して空間充填体領域の除去を行なう。
【００２０】
（７）上記（４）において、上記演算処理手段は、上記空間充填体の領域を抽出するために３次元領域拡張法を用いるものとする。
【００２１】
（８）上記（４）において上記演算処理手段は、上記画像表示手段に表示された画像の局所的な信号強度、標準偏差により、被検体以外のＭＲ信号を発する物質の領域を自動判別するものとする。
【００２２】
（９）静磁場に配置された被検体に、傾斜磁場及び高周波磁場を印加し、被検体から発生された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成し、表示する磁気共鳴イメージング方法において、水・脂肪分離画像撮影時に、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルが充填された空間充填体を、被検体の互いに分離した部位間に配置し、これら互いに分離した部位を撮影するものとする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、水・脂肪分離撮影時における、被検体の分離部位撮影時の位相ずれによるアーチファクトを抑制することができ、また水・脂肪分離撮影以外の複数のシーケンスを行う場合でも、被検体をシーケンス毎に撮影空間から出し入れすることなく短い撮影時間で、空間充填材からの高信号によるコントラストの低下を抑制し、高精度な画像を得ることができるＭＲＩ装置及び空間充填材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
本発明の第１の実施形態を図１〜図１２により説明する。
【００２６】
図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。
【００２７】
図１においてＭＲＩ装置は、被検体１０１が配置される撮影空間に静磁場を発生する磁石１０２と、この静磁場が発生された空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル１０３と、この空間領域に高周波磁場を発生するＲＦコイル１０４と、被検体１０１が発生するＭＲ信号を検出するＲＦプローブ１０５とを備えている。
【００２８】
磁石１０２は、被検体１０１の体軸と直交あるいは平行な方向に均一な静磁場を発生させる。
【００２９】
傾斜磁場コイル１０３は、ｘ，ｙ，ｚの３方向の傾斜磁場コイルにより構成され、傾斜磁場電源１０９からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。
【００３０】
ＲＦコイル１０４はＲＦ送信部１１０からの信号に応じて高周波磁場を発生し、被検体１０１の撮像断面を構成する原子の原子核を励起して核磁気共鳴を起こさせる。
【００３１】
ＲＦプローブ１０５は、被検体１０１の生体組織の核磁気共鳴によるエコー信号であるＮＭＲ信号を受信する。ＲＦプローブ１０５で受信したＮＭＲ信号は信号検出部１０６で検出され、信号処理部１０７で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。そして、画像処理部１１３により撮像画像に対する演算処理がされ、画像が再構成され、表示部１０８で表示される。
【００３２】
傾斜磁場電源１０９、ＲＦ送信部１１０及び信号検出部１０６は制御部１１１により制御され、制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれている。なお、ベッド１１２は被検体が横たわるためのものである。
【００３３】
ＭＲＩ装置による水・脂肪分離画像の撮影を行う場合に、被検体の撮影対象部位が、互いに分離している場合、例えば、両脚部の場合には、位相ずれに依存するアーチファクトが発生し、画像の乱れが発生する場合がある。
【００３４】
本発明の第１の実施形態においては、このアーチファクトを防止するため被検体の分離部位間に空間充填体を設置する。以下にこの空間充填体について説明する。
【００３５】
図２は、被検体１０１の両脚部の間に空間充填体４０１を設置した場合を示す図である。
【００３６】
図２において、空間充填体４０１は、容量１０Ｌ（リットル）の柔軟な容器に３．８Ｌ（リットル）の１０８ｍＭ塩化ニッケルを充填して作成している。この空間充填体４０１を両下腿部４０２間の空間に配置する。このとき空間充填体４０１の充填された容器の材質は、樹脂等の柔軟な材質であるため、容器が変形し、被検体の両下腿部と空間充填体４０１とを十分に密着させることができる。
【００３７】
次に、この空間充填体４０１を設置した状態で複数のシーケンスを行う場合の効果について説明する。
【００３８】
図３は空間充填体４０１を使用して水脂肪分離Ｔ１水強調撮影条件（５５０ｍｓ／２６ｍｓ／９０°）により下肢を撮影した場合を示す図である。尚、括弧書きは撮影パラメータを示し、記載順にＴＲ（繰り返し時間）、ＴＥ（エコー時間）、ＦＡ（フリップ角）を示す。
【００３９】
図３において、空間充填体４０１を示す領域１１０３は、被検体の分割部分１１０１，１１０２と同程度の信号強度であるため、空間充填体４０１を示す領域１１０３が強調されず、被検体の分割部分１１０１，１１０２は明瞭に表示される。
【００４０】
上記水脂肪分離Ｔ１水強調撮影条件に続けて、図示しない以下の撮影条件のシーケンスを連続して行う。
【００４１】
水脂肪分離Ｔ１脂肪強調撮影条件（５５０ｍｓ／２６ｍｓ／９０°）、水脂肪分離Ｔ２水強調撮影条件（４００ｍｓ／１７．１ｍｓ／３０°）、水脂肪分離Ｔ２脂肪強調撮影条件（４００ｍｓ／１７．１ｍｓ／３０°）、Ｔ１画像（３８０ｍｓ／１９ｍｓ／６０°）、プロトン密度／Ｔ２（４０００ｍｓ／２５ｍｓ／９０°）、ＳＴＩＲ画像（４４００ｍｓ／２０ｍｓ／９０°）、３Ｄ−ＢＡＳＧ画像（１７ｍｓ／８．５ｍｓ／５０°）。
【００４２】
この一連のシーケンスの撮影を実施する場合に空間充填体４０１として、上記の１０８ｍＭの塩化ニッケルを使用した場合には、他の物質を使用する場合に比較して、複数のシーケンスにわたり、空間充填体４０１を示す領域が強調されず、コントラストの悪化が抑制され、明瞭な画像が表示される。このため、各シーケンス毎に、空間充填体４０１を取り替えたり、取り除く必要がなく、撮影時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、空間充填体４０１として、第１の実施形態においては１０８ｍＭの塩化ニッケルを使用するものとしたが、７０ｍＭ〜１５０ｍＭの塩化ニッケルを使用するものとしてもよく、この場合にも同様の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、ＳＴＩＲ画像と、３Ｄ−ＢＡＳＧを画像については、若干空間充填材の輝度が上昇するため、以下に示す空間充填材の信号除去処理を実施し、コントラストを改善することができる。
【００４５】
なお、この空間充填材の信号除去処理を他のシーケンスについても実施し、更に画像のコントラストを向上させることもできる。
【００４６】
図４は、空間充填体４０１の信号除去の動作フローチャートである。
【００４７】
この図４を使用して、空間充填体４０１の信号除去の手順について説明する。
【００４８】
まず、被検体の分離部位空間に図２に示すように空間充填体４０１を配置する（ステップ１）。
【００４９】
次に、空間充填体４０１を配置した状態で、水・脂肪分離撮影を行なう（ステップ２）。マルチスライスで撮影を行なう場合は、スライス毎のゲインは一定であることが望ましい。
【００５０】
図５はこの水・脂肪分離撮影により撮影された画像の一例を示す図である。
【００５１】
図５において、水・脂肪分離画像５０４には、分離した対象部位５０１，５０２と、その間の空間を充填する空間充填体４０１を示す領域５０３が撮影されている。なお、この水・脂肪分離画像５０４の撮影対象は被検体の下腿部であり、撮影断面はＣＯＲ断面で、撮影条件として以下のパラメータを設定している（ＴＲ＝５５０ｍｓ，ＴＥ１＝２６ｍｓ，ＦＡ＝９０°）。
【００５２】
次に空間充填体４０１を示す領域５０３からの信号除去用のマスクを作成するために、図６に示すように、図５に示す画像と同じ画素数を持ち、処理の状況を書き込んでいく為の処理状況マップ５０５を用意する（ステップ３）。
【００５３】
初期状態ではマップ５０５の画素全てに画素値１が入カされる。またマルチスライス撮影を行なう場合には、各スライスごとに処理状況マップを用意する。
【００５４】
次にオペレーターは撮影した画像５０４から空間充填体４０１の存在する領域５０３の一部を指定する（ステップ４）。
【００５５】
図７は、画像５０４上で空間充填体４０１の存在する領域５０３を指定する例を示す図である。
【００５６】
図７において、オペレータは撮影した画像５０４を観察し、サークル７０１により空間充填材４０１の存在する領域５０３を指定する。
【００５７】
また、マルチスライス撮影を行なった場合には、オペレーターは各スライスの画像を観察し、どのスライスにおいても空間充填材４０１が存在する領域を指定する。サークル７０１を指定し開始点、平均信号強度ｆ０、標準偏差σが決定される。
【００５８】
次に撮影した画像５０４から空間充填体（ファントム）４０１の存在する領域５０３を抽出する（ステップ５）。
【００５９】
本発明の第１の実施形態においては、空間充填体４０１の存在する領域５０３を抽出する１つの方法として領域拡張法を使用する。
【００６０】
この領域拡張法は、拡張条件としてパラメーターａ，ｂを使用するもので、このパラメータａ，ｂの値を変化させることにより拡張条件を変化させることができる。
【００６１】
図８（ａ）は局所的信号強度変化による領域拡張制限の説明図である。尚、説明の都合上領域拡張方向は１次元に限定して示している。
【００６２】
図８（ａ）において、横軸上９番目の点（以後これを「Ｐ９」のように表す）とＰ１０の間で大きく信号強度が変化している。このように大きい信号強度の変化は充填材−被検体の境界において生じていると考えられるので、Ｐ９にて領域拡張を停止させ、Ｐ０からＰ９までを抽出領域とする。
【００６３】
本条件によって領域の拡張が行なわれるのは、次式が成立するときである。
【００６４】
｜ｆｉ−ｆｉ−１｜＜α
ここで、ｆｉは拡張点の信号強度、ｆｉ−１は拡張点の１つ前の点である基準点の信号強度、αは局所閾値である。
【００６５】
図８（ｂ）は大域的な信号強度変化による領域拡張制限の説明図である。
【００６６】
図８（ｂ）のＰ８において開始点との信号強度差があらかじめ設定した値βを超えている。空間充填材の信号強度はある範囲内に存在すると考えられるため、その範囲を超える直前のＰ７にて領域拡張を停止させ、Ｐ０からＰ７までを抽出領域とする。本条件によって領域の拡張が行なわれるのは、次式の成立する時である。
【００６７】
｜ｆｉ−ｆ０｜＜β
ここでｆ０は開始点の信号強度、βは大域閾値である。
【００６８】
図８（ｃ）は領域拡張条件に局所的、大域的信号強度変化を組み合わせて用いた場合の説明図である。
【００６９】
図８（ｃ）のＰ４において、開始点との信号強度の差が、設定したある範囲を超えてしまっている。しかし、局所的にはそれほど信号強度が変化していないため、領域拡張は継続される。逆に、図中のＰ７とＰ８間では局所的に信号強度が大きく変化しているが、開始点との信号強度の差が充分に小さいため、ここでもやはり領域拡張が継続される。Ｐ１０においては局所的、大域的ともに信号強度に大きな変化が生じているため、この地点において領域拡張が停止する。
【００７０】
以上のように、局所、大域両者を組み合わせることにより、片方が拡張条件の範囲を多少超えても、もう一方が充分に拡張条件を満たしていれば領域拡張が行われる。従ってより柔軟に領域拡張が行われる。なお、この場合の領域拡張が行なわれる条件は次式（１）で表される。
【００７１】
ａ×｜ｆｉ−ｆｉ−１｜＋ｂ×｜ｆｉ−ｆ０｜＜γ−−−（１）
ここでパラメーターａ，ｂは局所、大域信号強度変化の拡張条件に対する重みを表す。γは総合的な拡張条件の制約の総合的な強さを示す。この領域拡張条件を用いる事により、撮影した画像５０４に見られる静磁場不均一や、ＲＦ照射の不均一に依存する信号強度の歪みの影響を受けること無く目的領域を抽出できる。
【００７２】
次にこのステップ５における拡張領域法の詳細な手順について説明する。
【００７３】
図９は領域拡張法のフローチャートを示している。
【００７４】
図１０は図７に示す画像５０４上の長方形状の領域７０２の拡大図であり、破線で画された領域は処理状況マップ５０５の画素と対応する領域を示す。また図１１は図１０に対応する処理状況マップである。上述のステップ５で指定したサークル７０１の中心は図１０，１１の領域８０１，９０１に対応している。
【００７５】
図１０の領域８０１を領域拡張の開始位置とし、図１１に示すように対応する処理状況マップ上の開始領域９０１には、０を入力する（ステップ５−１）。更に上述のステップ４に示したように、サークル７０１内の平均信号強度をｆｏ、標準偏差をσと設定する。
【００７６】
また、サークル７０１内の標準偏差σを上記（１）式で示した領域拡張条件の閾値γとする。ここで決めた開始点と閾値はマルチスライスで撮影を行なう場合、全てのスライスに適用する。拡張条件のパラメーターａ，ｂの初期値は予め撮影シーケンス毎に指定しておく。
【００７７】
次に、図１１に示すように開始点９０１に番号１を付けた、開始点の上下左右の隣接４点９０２〜９０５を拡張点として、これに対して番号２〜５を付ける（ステップ５−２）。
【００７８】
尚、図１１では拡張点を最も近接している点の４点としたが、より多くの点からなる大きな領域を拡張点としても良い。
【００７９】
次に上記番号を付与した拡張点の中のうち番号の一番小さい点を選択する（ステップ５−３）。
【００８０】
図１０の８０２〜８０５は、処理状況マップ上の拡張点９０２〜９０５に対応する位置の撮影画像の画素をさしている。拡張点の画素８０２〜８０５の信号強度をｆ８０２〜ｆ８０５、上述のステップ４に示したように、サークル７０１の平均信号強度をｆ０、基準点９０１に対応する画素８０１の信号強度をｆ８０１と表す。基準点の信号強度をｆｉ−１、拡張点の信号強度をｆｉと表記すると、領域拡張条件は次式のように表される。（本ステップでは基準点は開始点に等しい。）
拡張条件：ａ×｜ｆｉ−ｆｉ−1｜＋ｂ×｜ｆｉ−ｆ０｜＜｜σ｜ 処理状況値＝０
拡張条件：ａ×｜ｆｉ−ｆｉ−1｜＋ｂ×｜ｆｉ−ｆ０｜＞｜σ｜ 処理状況値に＋１する。
【００８１】
上記の条件を上述のステップ４で指定した開始点から閾値で領域拡張を行い、処理状況マップに処理状況値を入力する。ここで処理状況値＝２になった部分をファントムと被検体表面の境界と認識するので、次ステップで示す領域拡張の基準点としない。
【００８２】
ステップ５−３ａ〜５−３ｅの処理を実行し、上述のステップ５−２で付与した番号２〜５全てに状況処理値を与えたら、開始点の次に小さい番号の付いた画素を基準点とする（ステップ５−４）。ここでは番号２を付与した画素９０２が基準点となる。
【００８３】
図１２は、本ステップの基準点と拡張点とを示す処理状況マップ図である。
【００８４】
図１２において、基準点の隣接点に対して処理を行なう場合、まず隣接点が拡張点となるかどうかを判定する（ステップ５−５）。この判定は以下に示す条件を満たすかどうかにより行う。
【００８５】
つまり、第１の条件として、隣接点の状況処理値が０又は２ではないこと、第２の条件として、過去に評価されていないことを満たすか否かにより上記判定を行う。
【００８６】
上記の条件を満たしている隣接点に対しては、図１２の１００２〜１００４に示すようにステップ５−５ａにおいて、番号を与え（ここでは６〜８）、これらの点を拡張点として上述のステップ５−３に戻る。
【００８７】
図１２に示すように、判定する隣接点の候補はあるが、上記の条件を満たす隣接点が一つも無い場合には、ステップ５−５ｂで未処理の画素が存在するか否かを判断する。存在すれば上述のステップ５−４で指定した番号の、次に小さい番号の付いた画素を基準点として（ステップ５−５ｃ）ステップ５−５に戻る。この隣接点の評価を全ての処理済拡張点で満たさなくなるまで行い、領域拡張の手順を終了する。ステップ５−５ｂで、未処理の画素が存在しなければステップ６に進む。
【００８８】
図４に戻り、空間充填材の信号除去の手順を続ける。次にパラメータが最適であるかどうかを評価する（ステップ６）。
【００８９】
この評価は実際に抽出処理を行った後、いくつかの連続したスライスを同時に表示させたり、抽出結果から実際に３次元像を作ることにより行う。オペレーターは抽出結果を見て、目的領域に合わない場合にはパラメーターａ，ｂを変更し、再度抽出処理を行なう。
【００９０】
また、抽出領域が目的領域から大きく溢れてしまった場合、オペレーターがモニタ画面上で、抽出結果の溢れ領域上の１点を指定することにより、その点を開始点として逆リージョングローイングを行ない、溢れ領域を除去する。尚、逆リージョングローイング法は下記の文献を参照（リージョングローイング法による南部組織の抽出と３次元表示．佐野、及川、磯部（株）日立製作所システム開発研究所、Medical Imaging Technology, Vol. 12, No. 4, 379-383 (1994)）
上述のステップ６までで得た処理状況マップの処理状況値が０でない画素に１を入カし、これをファントム除去のマスクとして撮影画像にかける（ステップ７）。抽出領域から信号を除去することにより、空間充填材の信号を取り除く。
【００９１】
次に、微細な構造を確認するために、対象画像コントラストの再調整を行う（ステップ８）。
【００９２】
以上のように、空間充填体４０１の信号部分を除去し、画像のコントラストを改善する。なお、空間充填体４０１の入れ替えが不要であるため、同スライスであれば、各シーケンスでの位置は変わらないので、ステップ７で使用した処理状況マップは、そのまま他のシーケンスにも有効である。このため、同スライスならば他のシーケンスに対しても同じ処理状況マップを積算することができる。
【００９３】
これにより、１シーケンスの撮影結果表示画面上の１点を指定する事により、全シーケンス、全スライスから目的領域の抽出が可能になり、作業の短縮が可能になる。
【００９４】
以上のように構成した本発明の第１の実施形態によれば、被検体の両脚部の間に空間充填材として、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルを充填することにより、水・脂肪分離撮影時における、被検体の両脚部に間隔が生じていることから発生する位相のずれによるアーチファクトを抑制することができ、また水・脂肪分離撮影以外の複数のシーケンスを同時に行う場合でも、被検体をシーケンス毎に出し入れすることなく短い撮影時間で、空間充填材からの高信号によるコントラストの低下を抑制し、高精度な画像を得ることができる。
【００９５】
また、この場合に、シーケンスによっては、コントラストの悪化しているシーケンスについては、空間充填体４０１の除去プログラムを実施することにより、空間充填体４０１の信号を除去し、被検体のコントラストを上げることができる。
【００９６】
次に本発明の第２の実施形態を図１３〜１４により説明する。
【００９７】
本発明の第２の実施形態は第１の実施形態のステップ５において２次元方向に行った領域拡張を３次元方向に拡張した方法に適用するものである。
【００９８】
図１３はこの３次元的領域拡張法を行なう場合のフローチャートを示す図であり、図１４は領域拡張を３次元方向に行う場合の基準点と拡張点の位置を示す図である。
【００９９】
図１３，１４において、領域拡大を３次元方向で行なう場合には、領域拡張における基準点を１３０１とした時、拡張点を基準点の周囲の６点１３０２〜１３０７とする。
【０１００】
領域拡張を３次元的に行なう場合には、第１の実施形態のステップ４のように、どのスライスでも空間充填体の存在する領域を指定する必要が無く、空間充填体の領域ならばどこでもよいので、作業が簡略化できる。
【０１０１】
尚、図１４では拡張点を最近接の６点としたが、より多くの点からなる大きな領域を拡張点としても良い。
【０１０２】
以上のように構成した本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
次に、本発明の第３の実施形態を図１５により説明する。
【０１０４】
本発明の第３の実施形態は第１の実施形態のステップ４において、開始点を自動で抽出するものとする。
【０１０５】
空間充填体４０１はＭＲ信号を発する濃度均一の物質であるので、空間充填体４０１領域の信号値は被検体の信号値に比べて標準偏差が小さくなる。そこで、第１の実施形態のステップ４において、図１５に示したように、撮影した画像を小さな区画に分割し、小区画の中で高い信号強度を示し、かつ標準偏差の最も低い区画を領域拡張の開始点とする。
【０１０６】
これにより、オペレータが空間充填体４０１の領域を指定しなくても、自動的に空間充填体４０１の領域を除去できる。
【０１０７】
以上のように構成した本発明の第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
次に本発明の第４の実施形態を説明する。
【０１０９】
本発明の第１の実施形態のステップ１、２において、空間充填体４０１を使用する代わりに、キネマティック撮影時の補助装置としたものである。
【０１１０】
これにより、キネマティック撮影時に撮影した画像から、本発明の第１の実施形態による空間充填材の除去方法と同様の方法により補助装置の信号を除去することにより、被検体の明瞭な画像が得ることができる。
【０１１１】
以上のように構成した本発明の第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。
【図２】１０８ｍＭの塩化ニッケルを入れた空間充填材を示す図である。
【図３】空間充填材を使用して水脂肪分離Ｔ１水強調撮影条件で下肢を撮影した一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の適用対象である空間充填材の信号除去フローチャートである。
【図５】処理対象となる画像を示す図である。
【図６】図５と同じ画素数を持つ処理状況マップを示す図である。
【図７】空間充填材領域のサークルによる指定の説明図である。
【図８】局所的・大域的な信号強度変化による領域拡張の制限の説明図である。
【図９】領域拡張法フローチャートである。
【図１０】図７の領域７０２の拡大図である。
【図１１】処理状況マップを示す図である。
【図１２】処理状況マップを示す図である。
【図１３】領域拡張を３次元で行なう場合のフローチャートである。
【図１４】３次元空間における隣接点を示す図である。
【図１５】領域拡張の開始点決定の為の撮影画像の分割を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１ 被検体
１０２ 静磁場磁石
１０３ 傾斜磁場コイル
１０４ ＲＦコイル
１０５ ＲＦプローブ
１０６ 信号検出部
１０７ 信号処理部
１０８ 表示部
１０９ 傾斜磁場電源
１１０ ＲＦ送信部
１１１ 制御部
１１２ ベッド
１１３ 画像処理部
４０１ 空間充填体
５０１，５０２ 被検体の両脚部
５０３ 空間充填材
５０４ 撮影した画像
５０５ 処理状況マップ
７０１ 信号を除去したい領域の基準にするサークル
８０１ 撮影画像での９０１の位置に対応する開始点
８０２〜８０５ 撮影画像での９０２〜９０５の位置に対応する拡張点
９０１ 開始点
９０２〜９０５ 拡張点
１００１ 基準点
１００２〜１００４ 拡張点
１１０１，１１０２ 被検体の両脚部
１１０３ 空間充填材
１３０１ ３次元での基準点
１３０２〜１３０７ ３次元での拡張点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージング装置による水・脂肪分離画像撮影時に、被検体の分離部位間に設置され、ＭＲ信号を発する物質が充填された空間充填体において、
物質は、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルであることを特徴とする空間充填体。
【請求項２】
請求項１記載の空間充填体において、空間充填体の充填材収容部の材質に柔軟な材質を使用することを特徴とする空間充填体。
【請求項３】
静磁場発生手段と、被検体に傾斜磁場及び高周波磁場を印加する磁場印加手段と、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成する演算処理手段と、この再構成された断層画像を表示する画像表示手段と、上記静磁場発生手段、磁場印加手段及び受信手段の動作を制御する制御手段とを備える磁気共鳴イメージング装置において、
上記演算処理手段は、空間充填体と共に被検体を撮影して取得した画像を用いて、上記被検体の水・脂肪分離画像を求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に少なくとも１点を指定することにより、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域を除去することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に表示されたマルチスライスの１スライス上の１点を指定する事により、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域をマルチスライスの全スライスで除去することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、空間充填体と共に撮影された被検体画像が複数取得された場合に、一の画像における上記空間充填体領域の除去を、他の画像にも適用して空間充填体領域の除去を行なうことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記空間充填体の領域を抽出するために３次元領域拡張法を用いることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段に表示された画像の局所的な信号強度、標準偏差により、上記空間充填体の領域を自動判別することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
静磁場に配置された被検体に、傾斜磁場及び高周波磁場を印加し、被検体から発生された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成し、表示する磁気共鳴イメージング方法において、
水・脂肪分離画像撮影時に、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルが充填された空間充填体を、被検体の互いに分離した部位間に配置し、これら互いに分離した部位を撮影することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１】
磁気共鳴イメージング装置による水・脂肪分離画像撮影時に、被検体の分離部位間に設置され、ＭＲ信号を発する物質が充填された空間充填体において、
物質は、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルであることを特徴とする空間充填体。
【請求項２】
請求項１記載の空間充填体において、空間充填体の充填材収容部の材質に柔軟な材質を使用することを特徴とする空間充填体。
【請求項３】
静磁場発生手段と、被検体に傾斜磁場及び高周波磁場を印加する磁場印加手段と、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成する演算処理手段と、この再構成された断層画像を表示する画像表示手段と、上記静磁場発生手段、磁場印加手段及び受信手段の動作を制御する制御手段とを備える磁気共鳴イメージング装置において、
上記演算処理手段は、空間充填体と共に被検体を撮影して取得した画像を用いて、上記被検体の水・脂肪分離画像を求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に少なくとも１点を指定することにより、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域を除去することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段上に表示されたマルチスライスの１スライス上の１点を指定する事により、この点を含む画像表示手段上に表示された上記空間充填体の領域をマルチスライスの全スライスで除去することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、空間充填体と共に撮影された被検体画像が複数取得された場合に、一の画像における上記空間充填体領域の除去を、他の画像にも適用して空間充填体領域の除去を行なうことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記空間充填体の領域を抽出するために３次元領域拡張法を用いることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記演算処理手段は、上記画像表示手段に表示された画像の局所的な信号強度、標準偏差により、上記空間充填体の領域を自動判別することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
静磁場に配置された被検体に、傾斜磁場及び高周波磁場を印加し、被検体から発生された核磁気共鳴信号に基づき、被検体の断層画像を再構成し、表示する磁気共鳴イメージング方法において、
水・脂肪分離画像撮影時に、７０〜１５０ｍＭの塩化ニッケルが充填された空間充填体を、被検体の互いに分離した部位間に配置し、これら互いに分離した部位を撮影することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【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】
【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】
【公開番号】特開２００６−３１４４７１（Ｐ２００６−３１４４７１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３８８５１（Ｐ２００５−１３８８５１）
【出願日】平成１７年５月１１日（２００５．５．１１）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１１日（２００５．５．１１）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
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