磁気共鳴イメージング装置
【課題】Ｓ／Ｎ比が低い画像であっても折り返しアーチファクトを効果的に抑制する。
【解決手段】取得した複数スライスの感度画像を絶対値加算した画像からマスク画像を作成する。取得した複数スライスの感度画像を複素加算することにより得られる画像に、作成したマスク画像を乗算することにより、Ｓ/Ｎ比が良く、かつ、効率的に低信号領域が除去された受信コイルの感度分布を得る。得られた感度分布を用いて、形態画像から折り返しを除去する。
【解決手段】取得した複数スライスの感度画像を絶対値加算した画像からマスク画像を作成する。取得した複数スライスの感度画像を複素加算することにより得られる画像に、作成したマスク画像を乗算することにより、Ｓ/Ｎ比が良く、かつ、効率的に低信号領域が除去された受信コイルの感度分布を得る。得られた感度分布を用いて、形態画像から折り返しを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴イメージング（以下、「ＭＲＩ」と呼ぶ。）の折り返し除去技術に関する。特に、パラレルイメージング法における折り返し除去技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、被検体、特に人体の組織を構成する水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」と呼ぶ。）信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を２次元的に或いは３次元的に画像化する。ＮＭＲ信号は、印加される傾斜磁場により位相エンコードおよび周波数エンコードされ、時系列データとして取得される。取得されたＮＭＲ信号は、２次元又は３次元フーリエ変換され、画像に再構成される。
【０００３】
ＭＲＩ装置において、撮像時間を短縮する技術の一つとして、パラレルイメージング法と呼ばれる手法がある。パラレルイメージング法では、複数の高周波受信コイル（以下、「受信コイル」と略記する。）を用いて計測空間（以下、「ｋ空間」と略記する）の位相エンコードステップを間引きながらエコーデータの計測を行い、撮像時間を短縮する。位相エンコードステップを間引いたことによって再構成画像上に発生する折り返しアーチファクト（以下、「折り返し」と略記する。）は、各受信コイルの受信感度分布（以下、「感度分布」と略記する。）を用いて行列演算を行うことで画像を展開し、除去する（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
パラレルイメージング法では、折り返し展開の演算に受信コイルの感度分布を用いるため、折り返しの無い良好な画像を得るためには、この受信コイルの感度分布を出来るだけ正確に取得する必要がある。より正確な感度分布を取得するために、少なくとも二つの撮像スライスにおける各受信コイル感度分布を複素加算または複素加算平均または複素幾何平均し、感度分布のＳ／Ｎ比を向上させる技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、パラレルイメージング法では、背景などの低信号領域を含んだまま行列演算を行うと、ノイズの影響で折り返しの展開時の誤差が大きくなり、画像上に輝点のアーチファクトが発生する。これを防ぐため、低信号領域を除くためのマスクを用いる技術がある（例えば、特許文献２参照。）
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６８８６８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５７３１号公報
【非特許文献１】ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｆａｓｔ ＭＲＩ（Ｋｌａａｓ Ｐ． Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．），Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ４２：９５２−９６２（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ノイズなどのスライス方向に様々な位相をもつ信号は、複素加算により打ち消し合うため、結果的にＳ／Ｎ比が向上する。特許文献１で開示されている技術によれば、複数のスライスの感度分布を複素加算するため、感度分布のＳ／Ｎ比が向上する。従って、各スライスから得られる感度分布のＳ／Ｎ比が低い場合でも、Ｓ/Ｎ比の良い感度分布を用いて折返し除去の処理を行うことができ、アーチファクトの少ない結果画像を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、例えば、副鼻腔など磁化率アーチファクトが発生する領域のように位相の変化が大きい領域を撮影対象の被検体領域に含む場合、複数のスライスの感度分布を複素加算すると信号が打ち消しあってその大きさが低下する。被検体領域の信号が低下した感度分布を、特許文献２に開示されているマスクを用いた手法に用いると、被検体領域と背景領域との分離の精度が悪くなり、結果画像にアーチファクトが発生する。
【０００９】
このように、撮影対象に位相の変化が大きい領域を含む場合、折り返し除去に効果的な、複数の撮像スライスの感度分布を複素加算等の演算により求めて感度分布のＳ／Ｎ比を向上させる技術と、マスクを用いて低信号領域を除く技術とを両立させることは難しい。このため、形態画像のＳ/Ｎ比が低い場合、効果的にアーチファクトを除去できず、画像の質を高めることができない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、取得した感度分布のＳ／Ｎ比が低い場合であっても、効果的にアーチファクトを除去し、良質な画像を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、取得した複数スライスの感度画像を絶対値加算した画像からマスク画像を作成する。取得した複数スライスの感度画像を複素加算することにより得られる画像に、作成したマスク画像を乗算することにより、受信コイルの感度分布を得る。得られた感度分布を用いて、形態画像の画質を向上させる。
【００１２】
具体的には、複数のＲＦ受信コイルから成るマルチプル受信コイルと、前記マルチプル受信コイルを用いて、前記ＲＦ受信コイル毎の被検体の形態画像用データと前記ＲＦ受信コイル毎の感度画像用データとを１以上のスライス分計測する計測手段と、前記形態画像用データおよび前記感度画像用データからそれぞれ前記形態画像と前記感度画像とを再構成する信号処理手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、前記信号処理手段は、ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき、ＲＦ受信コイル毎の画像を作成する画像作成手段と、前記ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき全ＲＦ受信コイルについての画像を合成し、被検体領域と背景領域とを分離するマスク画像を作成するマスク画像作成手段と、前記ＲＦ受信コイル毎の画像に前記マスク画像を作用させ、前記ＲＦ受信コイル毎の感度分布を作成する感度分布作成手段と、前記形態画像と前記感度分布とを用いて画像を生成する結果画像生成手段と、を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、取得した感度分布のＳ／Ｎ比が低い場合であっても、効果的にアーチファクトを除去し、良質な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
最初に本実施形態のＭＲＩ装置の構成を説明する。図１は本実施形態のＭＲＩ装置１００の構成の概略図である。ＭＲＩ装置１００は、被検体１０１の周囲に静磁場を発生させる磁石１０２と、傾斜磁場を発生させる傾斜コイル１０３と、被検体にＲＦ波を照射する照射コイル１０４と、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１０５と、被検体１０１が横たわるベッド１０６と、傾斜磁場電源１０７と、ＲＦ送信部１０８と、信号検出部１０９と、信号処理部１１０と、表示部１２０と、制御部１３０と、を備える。
【００１６】
磁石１０２は、被検体１０１の周りのある広がりをもった空間に配置された、永久磁石・超伝導磁石・常伝導磁石のいずれかからなり、体軸と平行または垂直な方向に均一な静磁場を発生させる。傾斜磁場コイル１０３は、傾斜磁場電源１０７からの信号に従って、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の方向の傾斜磁場を、被検体１０１に印加する。この傾斜磁場の加え方によって、被検体の撮影断面が設定される。照射コイル１０４は、ＲＦ送信部１０８の信号に応じて高周波磁場を発生する。この高周波磁場は、傾斜磁場コイル１０３によって設定された被検体１０１の撮影断面の生体組織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ために発生させる。
【００１７】
受信コイル１０５は、被検体１０１に近接して配置され、照射コイル１０４から照射された高周波磁場によって被検体１０１の生休組織を構成する原子の原子核の磁気共鳴によるエコー信号であるＮＭＲ信号を受信する。受信したＮＭＲ信号は、信号検出部１０９で検出され、信号処理部１１０で信号処理し画像に変換される。変換された画像は、表示部１２０に表示される。
【００１８】
なお、受信コイル１０５には、複数のＲＦ受信コイルからなるマルチプルＲＦコイル（フェーズドアレイコイル）を用いる。マルチプルＲＦコイルとは、相対的に高感度な小型ＲＦ受信コイルを複数個並べ、各コイルで取得した信号を合成することにより、高い感度を保ったまま視野を拡大し、高感度化を図る受信専用ＲＦコイルである。
【００１９】
制御部１３０は、スライスエンコード、位相エンコード、周波数エンコードの各傾斜磁場と高周波磁場パルスとを所定のパルスシーケンスに従って繰り返し発生させるとともにＮＭＲ信号を受信させるために、傾斜磁場電源１０７と、ＲＦ送信部１０８と、信号処理部１１０とを制御する。本実施形態では、形態画像用データの計測と、受信コイルの感度分布を得るための感度画像用データの計測とを行うよう各部を制御する。また、複数のスライスの計測を行うよう各部を制御する。
【００２０】
さらに、本実施形態の信号処理部１１０は、複素画像作成処理部１１１と、マスク画像作成処理部１１２と、感度分布作成処理部１１３と、計測画像作成処理部１１４と、折り返し除去処理部１１５と、を備える。以下、各機能の説明に先立ち、従来のマルチプルＲＦコイルを用いたパラレルイメージング法における、折り返しと呼ばれるアーチファクトの除去の手法について説明する。以下、マルチプルＲＦコイルを構成する各受信コイルをＲＦ受信コイルと呼ぶ。
【００２１】
図２は、パラレルイメージング法による折り返しについて説明するための図である。パラレルイメージング法は、マルチプルＲＦコイルを用いて、位相エンコードの繰り返し回数（ステップ数）を一定の割合で間引いて計測することにより高速撮影を実現する手法である。位相エンコードのステップ数を間引く割合は、逆数で表され、一般に倍速数と呼ばれる。例えば倍速数２の場合、位相エンコードのステップ数が１／２になるよう間引かれる。これを、２倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測すると呼ぶ。２倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測すると、位相エンコードのステップ間隔が２倍になり、ｋ空間上のデータは、図２の２０１に示すように１ライン置きに埋められる。例えば、間引かないで計測して得られたデータに２次元フーリエ変換を施して再構成される画像が図２の２０２の場合、２０１の示すように埋められたｋ空間のデータから再構成される画像は図２の２０３のように倍速数回の折り返しが発生したものとなる。パラレルイメージング法では、このような折り返しが発生した画像に信号処理を施して折り返しを除去する。
【００２２】
位相エンコードのステップ数が１／Ｎになるよう等間隔に間引いて計測を行った場合、上述したように、２次元フーリエ変換後の画像にはＮ回の折り返しが発生する。Ｍ個（Ｍ≧Ｎ）のＲＦ受信コイルを用いてＮ倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測を行うと、Ｎ回折り返しの発生した画像がＭ個取得できる。Ｍ個のＲＦ受信コイルの感度分布を用いてＮ回の折り返し画像を展開し、折り返しを除去した１枚の画像を取得する。以下、展開の手法を説明する。
【００２３】
ｘ、ｙ方向の画像マトリスク数をそれぞれＸ、Ｙとし、画像内の座標（ｘ，ｙ）（ｘ：１≦ｘ≦Ｘ，ｙ：１≦ｙ≦Ｙ）の画素値をｓｉ（ｘ，ｙ）、ｉ番目のＲＦ受信コイルの感度をｃｉ（ｘ，ｙ）、同じく被検体の密度をｐ（ｘ，ｙ）とすると、間引きをしないで計測した場合は、画像を構成する各画素値ｓｉ（ｘ，ｙ）は、以下の（式１）のように、被検体の磁化密度ｐ（ｘ，ｙ）と、ＲＦ受信コイルの感度ｃｉ（ｘ，ｙ）との積で表される。ここで、添え字ｉは、１≦ｉ≦Ｍである。
【数１】
【００２４】
一方、Ｎ倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測した場合は、画像の位相エンコード方向のマトリクス数Δｙは、Ｙ／Ｎとなる。得られる画像を構成する各画素値ｓｉ（ｘ，ｙ）は、以下の（式２）で表される。
【数２】
簡単に表現するために、（式３）に示す、画像内の画素値ｓｉの分布Ｓｉ、感度分布Ｃｉｊ、磁化密度分布Ｐｊ
【数３】
を用いて、（式２）を変形すると、
【数４】
と表される。（式４）はＭ個のＲＦ受信コイルそれぞれについて同様に成り立つため、画素値の分布Ｓｉおよび被検体の磁化密度分布Ｐｊは、Ｍ行１列の、感度分布ＣｉｊはＭ行Ｎ列の行列として、（式５）のように表すことができる。
【数５】
それぞれ、
【数６】
である。
【００２５】
折り返しの無い画像は、すなわち、被検体の磁化密度分布Ｐである。（式６）より、被検体の磁化密度分布Ｐは、以下のように求められる。
【数７】
【数８】
である。ここで、Ｈは随伴行列、-１は逆行列を示す。
【００２６】
このように、コイルの感度分布Ｃがわかれば、その随伴行列および逆行列を計算することにより被検体の磁化密度分布Ｐを得ることができる。従来のパラレルイメージング法では、これを利用し、コイルの密度分布Ｃを用い、折り返しを除去した画像を算出する。
【００２７】
また、本実施形態では、特許文献１に記載されている技術同様、複数のスライスの計測を行い、そこで取得したそれぞれの感度画像用データから各ＲＦ受信コイルの感度分布を算出する。以下、複数のＲＦ受信コイルでそれぞれ取得した複数のスライスの画像用データを処理することを前提に、本実施形態の信号処理部１１０の各機能について説明する。
【００２８】
複素画像作成処理部１１１は、各ＲＦ受信コイルで取得した、スライス毎の、感度分布を作成するための感度画像用データから複素加算画像を作成する。具体的には、スライス毎の感度用画像データにそれぞれ２次元フーリエ変換を施し、感度画像を得る。各感度画像を各受信コイル毎にスライス方向に複素加算し、複素加算画像を得る。なお、スライス方向に加算とは、１のＲＦ受信コイルで取得した各スライスの同じ位置の画素値を加算することである。
【００２９】
マスク画像作成処理部１１２は、複素画像作成処理部１１１が生成した感度画像からマスク画像を作成する。具体的には、スライス毎の感度画像を各ＲＦ受信コイル毎にスライス方向に絶対値加算し、ＲＦ受信コイル毎の絶対値加算画像を得る。全てのＲＦ受信コイルの絶対値加算画像を合成し、合成後の絶対値加算画像に対し、マスク画像作成処理を行い、マスク画像を作成する。マスク画像作成処理は、閾値処理により被検体領域を抽出し、抽出した被検体領域を１、その他の領域を背景領域として０とするなどの手法により画像を２値化する。この２値化された画像をマスク画像と呼ぶ。なお、マスク画像は、全ＲＦ受信コイルおよびスライス方向の加算分のスライスについて１つ作成される。
【００３０】
感度分布作成処理部１１３は、複素画像作成処理部１１１が作成した複素加算画像にマスク画像作成処理部１１２が作成したマスク画像を乗算し、感度分布を作成する。具体的には、全ＲＦ受信コイルの複素加算画像を合成し、全体複素加算画像を得る。ＲＦ受信コイル毎の複素加算画像をそれぞれ全体複素加算画像で除算し、さらにマスク画像を乗算し、ＲＦ受信コイル毎の感度分布を得る。上述のように、マスク画像では背景領域が０であるため、得られる感度分布では、ノイズを含んだ背景部分の信号値は０となる。この結果、被検体領域のみの感度分布が作成できる。
【００３１】
計測画像作成処理部１１４は、各ＲＦ受信コイルのスライス毎に、形態画像用データに２次元フーリエ変換を施し、倍速数回の折り返しのある計測画像を作成する。
【００３２】
折り返し除去処理部１１５は、計測画像作成処理部１１４が作成した計測画像から、感度分布作成処理部１１３が作成した感度分布を用いて折り返しを除去する。折返しの除去は従来の手法を用い、ＲＦ受信コイルの感度分布の行列から随伴行列および逆行列を計算し、（式８）に従って結果画像を得る。
【００３３】
以上説明した複素画像作成処理部１１１と、マスク画像作成処理部１１２と、感度分布作成処理部１１３と、計測画像作成処理部１１４と、折り返し除去処理部１１５とは、ＭＲＩ装置１００のメモリ（不図示）に格納されたプログラムを、信号処理部１１０を実現する演算装置が実行することにより実現される。
【００３４】
次に、本実施形態の信号処理部１１０の上記各機能による折り返し除去処理の流れについて説明する。上述のように、本実施形態では、複数のＲＦ受信コイルで、それぞれ、複数のスライスの計測を行い、感度画像用データと形態画像用データとをそれぞれ取得する。以下、本文中では、ＲＦ受信コイル数はＭ、各受信コイルでの取得スライス数はＬとして説明する。Ｍ、Ｌは、それぞれ２以上の自然数である。
【００３５】
図３は、本実施形態の折り返し除去処理の処理の流れを説明するための図である。本図では一例として２つのＲＦ受信コイルで３スライス分の画像を撮像する場合、すなわち、Ｍ＝２、Ｌ＝３の場合の処理の流れを示す。すなわち、３０１１１と３０７１１、３０１２１と３０７２１、３０１１２と３０７１２、３０１２２と３０７２２、３０１１３と３０７１３、３０１２３と３０７２３は、それぞれ同一受信コイルによる同一スライスの感度画像用データおよび形態画像用データである。
【００３６】
ここで、パラレルイメージング法において受信コイルの感度分布を取得する手法の代表的なものに、ＳＣＭ法とＰＣＭ法とがある。ＰＣＭ法は、受信コイルの感度分布の計測を、画像再構成用データを計測する本計測に先立って行う。一方、ＳＣＭ法は、ｋ空間の低空間周波数領域のみ、位相エンコードのステップ数を間引かずに計測を行い、本計測中に感度分布の計測を行う。なお、本実施形態では、いずれの方法で感度分布を取得しても構わない。
【００３７】
まず、複素画像作成処理部１１１は、各ＲＦ受信コイルの各スライスで取得した感度画像用データ３０１１１、３０１１２、３０１１３、３０１２１、３０１２２、３０１２３に対してそれぞれ２次元フーリエ変換３０２を行い、感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３、３０３２１、３０３２２、３０３２３を得る。そして、複素画像作成処理部１１１は、得られた感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３をマスク画像作成処理部１１２に受け渡すとともに、感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３、３０３２１、３０３２２、３０３２３を受信コイル毎にスライス方向に複素加算３０４し、複素加算画像３０５１、３０５２を得る。
【００３８】
ｉ（≦Ｍ）番目のＲＦ受信コイルのｌ（≦Ｌ）番目のスライスの感度画像３０３ｉｊの座標（ｘ，ｙ）の画素値の実部をｒｒｅａｌ，ｉ，ｌ（ｘ，ｙ）、虚部をｒｉｍａｇ，ｉ，ｌ（ｘ，ｙ）とすると、複素加算３０４した複素加算画像３０５ｉの座標（ｘ、ｙ）の画素値の実部ｒｒｅａｌ，ｉ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）および虚部ｒｉｍａｇ，ｉ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）は以下の（式９）で得られる。
【数９】
【００３９】
複素画像作成処理部１１１は、得られた複素加算画像３０５ｉを感度分布作成処理部１１３に受け渡す。
【００４０】
マスク画像作成処理部１１２は、複素画像作成処理部１１１から感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３、３０３２１、３０３２２、３０３２３を受け取ると、スライス方向に絶対値加算３２０を行い、絶対値加算画像３２１１、３２１２を得る。絶対値加算３２０により得られる絶対値加算画像３２１ｉの座標（ｘ、ｙ）の画素値ｒａｂｓ，ｉ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）は以下の（式１０）のとおりである。
【数１０】
【００４１】
そして、マスク画像作成処理部１１２は、マスク画像作成処理３２３を行い、マスク画像３２４を得る。ここでは、まず、各受信コイルの絶対値加算画像３２１１、３２１２を合成し、合成画像を得る。このとき、合成画像の座標（ｘ、ｙ）の画素値ｒａｂｓ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）は、（式１１）のとおりである。
【数１１】
【００４２】
そして、合成画像に対し、所定の閾値ｔｈによる閾値処理を行い、マスク画像３２４を得る。ここでは、マスク画像３２４の被検体領域を１、背景領域を０とすると、マスク画像３２４の座標（ｘ、ｙ）の画素値ｍ（ｘ，ｙ）は、（式１２）のとおりである。
【数１２】
【００４３】
マスク画像作成処理部１１２は、得られたマスク画像３２４を感度分布作成処理部１１３に受け渡す。
【００４４】
次に、感度分布作成処理部１１３は、複素画像作成処理部１１１およびマスク画像作成処理部１１２からそれぞれ受け取った、複素加算画像３０５１、３０５２およびマスク画像３２４を用いて感度分布作成処理３２５を行い、ＲＦ受信コイル毎の感度分布３２６１、３２６２を得る。
【００４５】
ここでは、感度分布作成処理部１１３は、まず、Ｍ個のＲＦ受信コイルの複素加算画像３０５ｉを合成し、全体複素加算画像ｒｂｏｄｙ（ｘ、ｙ）を得る。全体複素加算画像の座標（ｘ、ｙ）の画素値ｒｂｏｄｙ（ｘ、ｙ）は、（式１３）のとおりである。
【数１３】
そして、感度分布作成処理部１１３は、ＲＦ受信コイル毎の複素加算画像３０５ｉを全体複素加算画像で除算し、さらにマスク画像３２４を乗算することにより、感度分布３２６ｉを得る。感度分布３２６ｉの座標（ｘ、ｙ）の値ｃｉ（ｘ、ｙ）は（式１４）のとおりである。
【数１４】
ただし、ｊは虚数を示す。このように、本実施形態では、被検体領域のみで感度分布３２６ｉを作成できる。
【００４６】
感度分布作成処理部１１３は、得られた感度分布３２６ｉを折り返し除去処理部１１５に受け渡す。
【００４７】
一方、計測画像作成処理部１１４は、各受信コイルのスライス毎の形態画像用データ３０７１１、３０７１２、３０７１３、３０７２１、３０７２２、３０７２３にそれぞれ２次元フーリエ変換３０８を施し、各受信コイルのスライス毎の計測画像３０９１１、３０９１２、３０９１３、３０９２１、３０９２２、３０９２３を得る。計測画像作成処理部１１４は、得られた計測画像３０９１１、３０９１２、３０９１３、３０９２１、３０９２２、３０９２３を折り返し除去処理部１１５に受け渡す。
【００４８】
折り返し除去処理部１１５は、感度分布作成処理部１１３から受け取った感度分布３２６ｉから（式５）のように行列３１０を作成し、その随伴行列および逆行列を計算３１１し、（式８）に従って計測画像作成処理部１１４から受け取った各計測画像３０９に乗算することにより、折り返しを除去した結果画像３１２を得る。すなわち、３０９１１、３０９２１から３１２１を、３０９１２、３０９２２から３１２２を、３０９１３、３０９２３から３１２３を、それぞれ得る。このとき、計測画像３０９１１、３０９１２、３０９１３には感度分布３２６１を、計測画像３０９２１、３０９２２、３０９２３には感度分布３２６２を用いる。すなわち、同一ＲＦ受信コイルの感度分布作成に用いた複数のスライスの感度画像と同一位置の各スライスの計測画像には同じ感度分布を用いる。
【００４９】
以上、本実施形態の折り返し除去の手順を説明した。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、パラレルイメージング法において、感度分布作成用に取得した複数のスライスの感度画像を絶対値加算した画像からマスク画像を作成する。絶対値加算した画像においては、位相の変化が大きい領域を被検体領域に含む場合であっても、位相の変化により信号が打ち消しあうことがないため、被検体領域と背景領域とを精度良く分離できる。従って、本実施形態によれば、絶対値加算により位相差の影響を排除した画像からマスク画像を作成するため、被検体領域によらず、被検体領域のみ精度良く抽出できるマスク画像を得ることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、感度分布作成には、感度画像を複素加算した複素画像に上記マスク画像を乗算したものを用いる。従って、本実施形態によれば、被検体領域によらず、Ｓ/Ｎ比が良く、かつ、背景領域等の低信号領域が効率的に除去された感度分布を得ることができる。そして得られた感度分布を用いて形態画像から折り返しを除去する。このため、精度良く折り返しの展開ができ、アーチファクトを除去できる。
【００５２】
また、本実施形態では、同じ感度分布作成用に取得した複数スライスの感度画像から、感度分布のＳ/Ｎ比を向上させる複素画像と、低信号領域を除くための絶対値画像とを得るため、効率も良い。一方、複素画像を得るための複素加算と、マスク画像を作成するための絶対値加算とを独立して行うため、それぞれが影響を与えることはない。
【００５３】
また、複数のスライスの各計測画像を、同位置の複数のスライスを用いて作成された１の感度分布により処理する。このため、感度分布の計算回数も少なくて済む。
【００５４】
上記実施形態では、パラレルイメージング法を前提に記載したが、本発明の適用はこれに限られない。上述のように本実施形態によれば、複数の受信コイルを用いる撮影において、各受信コイルの精度の高い感度分布を得ることができる。従って、受信コイルの感度分布を用いる撮影一般に広く適用することができる。
【００５５】
以下、上記の本実施形態の手順により得られたマスク画像が従来の手順によるものより優れている例を示す。図４は、本実施形態の手順により得られたマスク画像を、図５は、従来の手順により得られたマスク画像を説明するための図である。
【００５６】
図４の画像４０１は各受信コイルの絶対値画像３２１を合成したものである。画像４０２はマスク画像作成処理３２３の結果得られた、マスク画像３２４である。画像４０２において、白い部分が抽出された被検体領域、黒い部分が背景領域である。本図に示すように、本実施形態の手順によれば、被検体領域と背景領域とが正確に分離できていることがわかる。比較のために、複素加算後の複素画像３０５を合成した画像に対し、マスク画像作成処理を行い、得られた結果を図５に示す。本図に示すように、画像４０２では被検体領域として抽出された画像中央の領域が、画像５０２では背景領域として認識されていることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態のＭＲＩ装置の構成の概略図である。
【図２】パラレルイメージング法による折り返しについて説明するための図である。
【図３】本実施形態の折り返し除去処理の処理の流れを説明するための図である。
【図４】本実施形態の手順で得られたマスク画像を説明するための図である。
【図５】従来の手順で得られたマスク画像を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００：ＭＲＩ装置、１０１：被検体、１０２：磁石、１０３：傾斜コイル、１０４：照射コイル、１０５：受信コイル、１０６：ベッド、１０７：傾斜磁場電源、１０８：ＲＦ送信部、１０９：信号検出部、１１０：信号処理部、１１１：複素画像作成処理部、１１２：マスク画像作成処理部、１１３：感度分布作成処理部、１１４：計測画像作成処理部、１１５：折り返し除去処理部、１２０：表示部、１３０：制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴イメージング（以下、「ＭＲＩ」と呼ぶ。）の折り返し除去技術に関する。特に、パラレルイメージング法における折り返し除去技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、被検体、特に人体の組織を構成する水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」と呼ぶ。）信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を２次元的に或いは３次元的に画像化する。ＮＭＲ信号は、印加される傾斜磁場により位相エンコードおよび周波数エンコードされ、時系列データとして取得される。取得されたＮＭＲ信号は、２次元又は３次元フーリエ変換され、画像に再構成される。
【０００３】
ＭＲＩ装置において、撮像時間を短縮する技術の一つとして、パラレルイメージング法と呼ばれる手法がある。パラレルイメージング法では、複数の高周波受信コイル（以下、「受信コイル」と略記する。）を用いて計測空間（以下、「ｋ空間」と略記する）の位相エンコードステップを間引きながらエコーデータの計測を行い、撮像時間を短縮する。位相エンコードステップを間引いたことによって再構成画像上に発生する折り返しアーチファクト（以下、「折り返し」と略記する。）は、各受信コイルの受信感度分布（以下、「感度分布」と略記する。）を用いて行列演算を行うことで画像を展開し、除去する（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
パラレルイメージング法では、折り返し展開の演算に受信コイルの感度分布を用いるため、折り返しの無い良好な画像を得るためには、この受信コイルの感度分布を出来るだけ正確に取得する必要がある。より正確な感度分布を取得するために、少なくとも二つの撮像スライスにおける各受信コイル感度分布を複素加算または複素加算平均または複素幾何平均し、感度分布のＳ／Ｎ比を向上させる技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、パラレルイメージング法では、背景などの低信号領域を含んだまま行列演算を行うと、ノイズの影響で折り返しの展開時の誤差が大きくなり、画像上に輝点のアーチファクトが発生する。これを防ぐため、低信号領域を除くためのマスクを用いる技術がある（例えば、特許文献２参照。）
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６８８６８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５７３１号公報
【非特許文献１】ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｆａｓｔ ＭＲＩ（Ｋｌａａｓ Ｐ． Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．），Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ４２：９５２−９６２（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ノイズなどのスライス方向に様々な位相をもつ信号は、複素加算により打ち消し合うため、結果的にＳ／Ｎ比が向上する。特許文献１で開示されている技術によれば、複数のスライスの感度分布を複素加算するため、感度分布のＳ／Ｎ比が向上する。従って、各スライスから得られる感度分布のＳ／Ｎ比が低い場合でも、Ｓ/Ｎ比の良い感度分布を用いて折返し除去の処理を行うことができ、アーチファクトの少ない結果画像を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、例えば、副鼻腔など磁化率アーチファクトが発生する領域のように位相の変化が大きい領域を撮影対象の被検体領域に含む場合、複数のスライスの感度分布を複素加算すると信号が打ち消しあってその大きさが低下する。被検体領域の信号が低下した感度分布を、特許文献２に開示されているマスクを用いた手法に用いると、被検体領域と背景領域との分離の精度が悪くなり、結果画像にアーチファクトが発生する。
【０００９】
このように、撮影対象に位相の変化が大きい領域を含む場合、折り返し除去に効果的な、複数の撮像スライスの感度分布を複素加算等の演算により求めて感度分布のＳ／Ｎ比を向上させる技術と、マスクを用いて低信号領域を除く技術とを両立させることは難しい。このため、形態画像のＳ/Ｎ比が低い場合、効果的にアーチファクトを除去できず、画像の質を高めることができない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、取得した感度分布のＳ／Ｎ比が低い場合であっても、効果的にアーチファクトを除去し、良質な画像を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、取得した複数スライスの感度画像を絶対値加算した画像からマスク画像を作成する。取得した複数スライスの感度画像を複素加算することにより得られる画像に、作成したマスク画像を乗算することにより、受信コイルの感度分布を得る。得られた感度分布を用いて、形態画像の画質を向上させる。
【００１２】
具体的には、複数のＲＦ受信コイルから成るマルチプル受信コイルと、前記マルチプル受信コイルを用いて、前記ＲＦ受信コイル毎の被検体の形態画像用データと前記ＲＦ受信コイル毎の感度画像用データとを１以上のスライス分計測する計測手段と、前記形態画像用データおよび前記感度画像用データからそれぞれ前記形態画像と前記感度画像とを再構成する信号処理手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、前記信号処理手段は、ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき、ＲＦ受信コイル毎の画像を作成する画像作成手段と、前記ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき全ＲＦ受信コイルについての画像を合成し、被検体領域と背景領域とを分離するマスク画像を作成するマスク画像作成手段と、前記ＲＦ受信コイル毎の画像に前記マスク画像を作用させ、前記ＲＦ受信コイル毎の感度分布を作成する感度分布作成手段と、前記形態画像と前記感度分布とを用いて画像を生成する結果画像生成手段と、を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、取得した感度分布のＳ／Ｎ比が低い場合であっても、効果的にアーチファクトを除去し、良質な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
最初に本実施形態のＭＲＩ装置の構成を説明する。図１は本実施形態のＭＲＩ装置１００の構成の概略図である。ＭＲＩ装置１００は、被検体１０１の周囲に静磁場を発生させる磁石１０２と、傾斜磁場を発生させる傾斜コイル１０３と、被検体にＲＦ波を照射する照射コイル１０４と、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１０５と、被検体１０１が横たわるベッド１０６と、傾斜磁場電源１０７と、ＲＦ送信部１０８と、信号検出部１０９と、信号処理部１１０と、表示部１２０と、制御部１３０と、を備える。
【００１６】
磁石１０２は、被検体１０１の周りのある広がりをもった空間に配置された、永久磁石・超伝導磁石・常伝導磁石のいずれかからなり、体軸と平行または垂直な方向に均一な静磁場を発生させる。傾斜磁場コイル１０３は、傾斜磁場電源１０７からの信号に従って、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の方向の傾斜磁場を、被検体１０１に印加する。この傾斜磁場の加え方によって、被検体の撮影断面が設定される。照射コイル１０４は、ＲＦ送信部１０８の信号に応じて高周波磁場を発生する。この高周波磁場は、傾斜磁場コイル１０３によって設定された被検体１０１の撮影断面の生体組織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ために発生させる。
【００１７】
受信コイル１０５は、被検体１０１に近接して配置され、照射コイル１０４から照射された高周波磁場によって被検体１０１の生休組織を構成する原子の原子核の磁気共鳴によるエコー信号であるＮＭＲ信号を受信する。受信したＮＭＲ信号は、信号検出部１０９で検出され、信号処理部１１０で信号処理し画像に変換される。変換された画像は、表示部１２０に表示される。
【００１８】
なお、受信コイル１０５には、複数のＲＦ受信コイルからなるマルチプルＲＦコイル（フェーズドアレイコイル）を用いる。マルチプルＲＦコイルとは、相対的に高感度な小型ＲＦ受信コイルを複数個並べ、各コイルで取得した信号を合成することにより、高い感度を保ったまま視野を拡大し、高感度化を図る受信専用ＲＦコイルである。
【００１９】
制御部１３０は、スライスエンコード、位相エンコード、周波数エンコードの各傾斜磁場と高周波磁場パルスとを所定のパルスシーケンスに従って繰り返し発生させるとともにＮＭＲ信号を受信させるために、傾斜磁場電源１０７と、ＲＦ送信部１０８と、信号処理部１１０とを制御する。本実施形態では、形態画像用データの計測と、受信コイルの感度分布を得るための感度画像用データの計測とを行うよう各部を制御する。また、複数のスライスの計測を行うよう各部を制御する。
【００２０】
さらに、本実施形態の信号処理部１１０は、複素画像作成処理部１１１と、マスク画像作成処理部１１２と、感度分布作成処理部１１３と、計測画像作成処理部１１４と、折り返し除去処理部１１５と、を備える。以下、各機能の説明に先立ち、従来のマルチプルＲＦコイルを用いたパラレルイメージング法における、折り返しと呼ばれるアーチファクトの除去の手法について説明する。以下、マルチプルＲＦコイルを構成する各受信コイルをＲＦ受信コイルと呼ぶ。
【００２１】
図２は、パラレルイメージング法による折り返しについて説明するための図である。パラレルイメージング法は、マルチプルＲＦコイルを用いて、位相エンコードの繰り返し回数（ステップ数）を一定の割合で間引いて計測することにより高速撮影を実現する手法である。位相エンコードのステップ数を間引く割合は、逆数で表され、一般に倍速数と呼ばれる。例えば倍速数２の場合、位相エンコードのステップ数が１／２になるよう間引かれる。これを、２倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測すると呼ぶ。２倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測すると、位相エンコードのステップ間隔が２倍になり、ｋ空間上のデータは、図２の２０１に示すように１ライン置きに埋められる。例えば、間引かないで計測して得られたデータに２次元フーリエ変換を施して再構成される画像が図２の２０２の場合、２０１の示すように埋められたｋ空間のデータから再構成される画像は図２の２０３のように倍速数回の折り返しが発生したものとなる。パラレルイメージング法では、このような折り返しが発生した画像に信号処理を施して折り返しを除去する。
【００２２】
位相エンコードのステップ数が１／Ｎになるよう等間隔に間引いて計測を行った場合、上述したように、２次元フーリエ変換後の画像にはＮ回の折り返しが発生する。Ｍ個（Ｍ≧Ｎ）のＲＦ受信コイルを用いてＮ倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測を行うと、Ｎ回折り返しの発生した画像がＭ個取得できる。Ｍ個のＲＦ受信コイルの感度分布を用いてＮ回の折り返し画像を展開し、折り返しを除去した１枚の画像を取得する。以下、展開の手法を説明する。
【００２３】
ｘ、ｙ方向の画像マトリスク数をそれぞれＸ、Ｙとし、画像内の座標（ｘ，ｙ）（ｘ：１≦ｘ≦Ｘ，ｙ：１≦ｙ≦Ｙ）の画素値をｓｉ（ｘ，ｙ）、ｉ番目のＲＦ受信コイルの感度をｃｉ（ｘ，ｙ）、同じく被検体の密度をｐ（ｘ，ｙ）とすると、間引きをしないで計測した場合は、画像を構成する各画素値ｓｉ（ｘ，ｙ）は、以下の（式１）のように、被検体の磁化密度ｐ（ｘ，ｙ）と、ＲＦ受信コイルの感度ｃｉ（ｘ，ｙ）との積で表される。ここで、添え字ｉは、１≦ｉ≦Ｍである。
【数１】
【００２４】
一方、Ｎ倍速で位相エンコードのステップ数を間引いて計測した場合は、画像の位相エンコード方向のマトリクス数Δｙは、Ｙ／Ｎとなる。得られる画像を構成する各画素値ｓｉ（ｘ，ｙ）は、以下の（式２）で表される。
【数２】
簡単に表現するために、（式３）に示す、画像内の画素値ｓｉの分布Ｓｉ、感度分布Ｃｉｊ、磁化密度分布Ｐｊ
【数３】
を用いて、（式２）を変形すると、
【数４】
と表される。（式４）はＭ個のＲＦ受信コイルそれぞれについて同様に成り立つため、画素値の分布Ｓｉおよび被検体の磁化密度分布Ｐｊは、Ｍ行１列の、感度分布ＣｉｊはＭ行Ｎ列の行列として、（式５）のように表すことができる。
【数５】
それぞれ、
【数６】
である。
【００２５】
折り返しの無い画像は、すなわち、被検体の磁化密度分布Ｐである。（式６）より、被検体の磁化密度分布Ｐは、以下のように求められる。
【数７】
【数８】
である。ここで、Ｈは随伴行列、-１は逆行列を示す。
【００２６】
このように、コイルの感度分布Ｃがわかれば、その随伴行列および逆行列を計算することにより被検体の磁化密度分布Ｐを得ることができる。従来のパラレルイメージング法では、これを利用し、コイルの密度分布Ｃを用い、折り返しを除去した画像を算出する。
【００２７】
また、本実施形態では、特許文献１に記載されている技術同様、複数のスライスの計測を行い、そこで取得したそれぞれの感度画像用データから各ＲＦ受信コイルの感度分布を算出する。以下、複数のＲＦ受信コイルでそれぞれ取得した複数のスライスの画像用データを処理することを前提に、本実施形態の信号処理部１１０の各機能について説明する。
【００２８】
複素画像作成処理部１１１は、各ＲＦ受信コイルで取得した、スライス毎の、感度分布を作成するための感度画像用データから複素加算画像を作成する。具体的には、スライス毎の感度用画像データにそれぞれ２次元フーリエ変換を施し、感度画像を得る。各感度画像を各受信コイル毎にスライス方向に複素加算し、複素加算画像を得る。なお、スライス方向に加算とは、１のＲＦ受信コイルで取得した各スライスの同じ位置の画素値を加算することである。
【００２９】
マスク画像作成処理部１１２は、複素画像作成処理部１１１が生成した感度画像からマスク画像を作成する。具体的には、スライス毎の感度画像を各ＲＦ受信コイル毎にスライス方向に絶対値加算し、ＲＦ受信コイル毎の絶対値加算画像を得る。全てのＲＦ受信コイルの絶対値加算画像を合成し、合成後の絶対値加算画像に対し、マスク画像作成処理を行い、マスク画像を作成する。マスク画像作成処理は、閾値処理により被検体領域を抽出し、抽出した被検体領域を１、その他の領域を背景領域として０とするなどの手法により画像を２値化する。この２値化された画像をマスク画像と呼ぶ。なお、マスク画像は、全ＲＦ受信コイルおよびスライス方向の加算分のスライスについて１つ作成される。
【００３０】
感度分布作成処理部１１３は、複素画像作成処理部１１１が作成した複素加算画像にマスク画像作成処理部１１２が作成したマスク画像を乗算し、感度分布を作成する。具体的には、全ＲＦ受信コイルの複素加算画像を合成し、全体複素加算画像を得る。ＲＦ受信コイル毎の複素加算画像をそれぞれ全体複素加算画像で除算し、さらにマスク画像を乗算し、ＲＦ受信コイル毎の感度分布を得る。上述のように、マスク画像では背景領域が０であるため、得られる感度分布では、ノイズを含んだ背景部分の信号値は０となる。この結果、被検体領域のみの感度分布が作成できる。
【００３１】
計測画像作成処理部１１４は、各ＲＦ受信コイルのスライス毎に、形態画像用データに２次元フーリエ変換を施し、倍速数回の折り返しのある計測画像を作成する。
【００３２】
折り返し除去処理部１１５は、計測画像作成処理部１１４が作成した計測画像から、感度分布作成処理部１１３が作成した感度分布を用いて折り返しを除去する。折返しの除去は従来の手法を用い、ＲＦ受信コイルの感度分布の行列から随伴行列および逆行列を計算し、（式８）に従って結果画像を得る。
【００３３】
以上説明した複素画像作成処理部１１１と、マスク画像作成処理部１１２と、感度分布作成処理部１１３と、計測画像作成処理部１１４と、折り返し除去処理部１１５とは、ＭＲＩ装置１００のメモリ（不図示）に格納されたプログラムを、信号処理部１１０を実現する演算装置が実行することにより実現される。
【００３４】
次に、本実施形態の信号処理部１１０の上記各機能による折り返し除去処理の流れについて説明する。上述のように、本実施形態では、複数のＲＦ受信コイルで、それぞれ、複数のスライスの計測を行い、感度画像用データと形態画像用データとをそれぞれ取得する。以下、本文中では、ＲＦ受信コイル数はＭ、各受信コイルでの取得スライス数はＬとして説明する。Ｍ、Ｌは、それぞれ２以上の自然数である。
【００３５】
図３は、本実施形態の折り返し除去処理の処理の流れを説明するための図である。本図では一例として２つのＲＦ受信コイルで３スライス分の画像を撮像する場合、すなわち、Ｍ＝２、Ｌ＝３の場合の処理の流れを示す。すなわち、３０１１１と３０７１１、３０１２１と３０７２１、３０１１２と３０７１２、３０１２２と３０７２２、３０１１３と３０７１３、３０１２３と３０７２３は、それぞれ同一受信コイルによる同一スライスの感度画像用データおよび形態画像用データである。
【００３６】
ここで、パラレルイメージング法において受信コイルの感度分布を取得する手法の代表的なものに、ＳＣＭ法とＰＣＭ法とがある。ＰＣＭ法は、受信コイルの感度分布の計測を、画像再構成用データを計測する本計測に先立って行う。一方、ＳＣＭ法は、ｋ空間の低空間周波数領域のみ、位相エンコードのステップ数を間引かずに計測を行い、本計測中に感度分布の計測を行う。なお、本実施形態では、いずれの方法で感度分布を取得しても構わない。
【００３７】
まず、複素画像作成処理部１１１は、各ＲＦ受信コイルの各スライスで取得した感度画像用データ３０１１１、３０１１２、３０１１３、３０１２１、３０１２２、３０１２３に対してそれぞれ２次元フーリエ変換３０２を行い、感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３、３０３２１、３０３２２、３０３２３を得る。そして、複素画像作成処理部１１１は、得られた感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３をマスク画像作成処理部１１２に受け渡すとともに、感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３、３０３２１、３０３２２、３０３２３を受信コイル毎にスライス方向に複素加算３０４し、複素加算画像３０５１、３０５２を得る。
【００３８】
ｉ（≦Ｍ）番目のＲＦ受信コイルのｌ（≦Ｌ）番目のスライスの感度画像３０３ｉｊの座標（ｘ，ｙ）の画素値の実部をｒｒｅａｌ，ｉ，ｌ（ｘ，ｙ）、虚部をｒｉｍａｇ，ｉ，ｌ（ｘ，ｙ）とすると、複素加算３０４した複素加算画像３０５ｉの座標（ｘ、ｙ）の画素値の実部ｒｒｅａｌ，ｉ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）および虚部ｒｉｍａｇ，ｉ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）は以下の（式９）で得られる。
【数９】
【００３９】
複素画像作成処理部１１１は、得られた複素加算画像３０５ｉを感度分布作成処理部１１３に受け渡す。
【００４０】
マスク画像作成処理部１１２は、複素画像作成処理部１１１から感度画像３０３１１、３０３１２、３０３１３、３０３２１、３０３２２、３０３２３を受け取ると、スライス方向に絶対値加算３２０を行い、絶対値加算画像３２１１、３２１２を得る。絶対値加算３２０により得られる絶対値加算画像３２１ｉの座標（ｘ、ｙ）の画素値ｒａｂｓ，ｉ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）は以下の（式１０）のとおりである。
【数１０】
【００４１】
そして、マスク画像作成処理部１１２は、マスク画像作成処理３２３を行い、マスク画像３２４を得る。ここでは、まず、各受信コイルの絶対値加算画像３２１１、３２１２を合成し、合成画像を得る。このとき、合成画像の座標（ｘ、ｙ）の画素値ｒａｂｓ，ｓｕｍ（ｘ，ｙ）は、（式１１）のとおりである。
【数１１】
【００４２】
そして、合成画像に対し、所定の閾値ｔｈによる閾値処理を行い、マスク画像３２４を得る。ここでは、マスク画像３２４の被検体領域を１、背景領域を０とすると、マスク画像３２４の座標（ｘ、ｙ）の画素値ｍ（ｘ，ｙ）は、（式１２）のとおりである。
【数１２】
【００４３】
マスク画像作成処理部１１２は、得られたマスク画像３２４を感度分布作成処理部１１３に受け渡す。
【００４４】
次に、感度分布作成処理部１１３は、複素画像作成処理部１１１およびマスク画像作成処理部１１２からそれぞれ受け取った、複素加算画像３０５１、３０５２およびマスク画像３２４を用いて感度分布作成処理３２５を行い、ＲＦ受信コイル毎の感度分布３２６１、３２６２を得る。
【００４５】
ここでは、感度分布作成処理部１１３は、まず、Ｍ個のＲＦ受信コイルの複素加算画像３０５ｉを合成し、全体複素加算画像ｒｂｏｄｙ（ｘ、ｙ）を得る。全体複素加算画像の座標（ｘ、ｙ）の画素値ｒｂｏｄｙ（ｘ、ｙ）は、（式１３）のとおりである。
【数１３】
そして、感度分布作成処理部１１３は、ＲＦ受信コイル毎の複素加算画像３０５ｉを全体複素加算画像で除算し、さらにマスク画像３２４を乗算することにより、感度分布３２６ｉを得る。感度分布３２６ｉの座標（ｘ、ｙ）の値ｃｉ（ｘ、ｙ）は（式１４）のとおりである。
【数１４】
ただし、ｊは虚数を示す。このように、本実施形態では、被検体領域のみで感度分布３２６ｉを作成できる。
【００４６】
感度分布作成処理部１１３は、得られた感度分布３２６ｉを折り返し除去処理部１１５に受け渡す。
【００４７】
一方、計測画像作成処理部１１４は、各受信コイルのスライス毎の形態画像用データ３０７１１、３０７１２、３０７１３、３０７２１、３０７２２、３０７２３にそれぞれ２次元フーリエ変換３０８を施し、各受信コイルのスライス毎の計測画像３０９１１、３０９１２、３０９１３、３０９２１、３０９２２、３０９２３を得る。計測画像作成処理部１１４は、得られた計測画像３０９１１、３０９１２、３０９１３、３０９２１、３０９２２、３０９２３を折り返し除去処理部１１５に受け渡す。
【００４８】
折り返し除去処理部１１５は、感度分布作成処理部１１３から受け取った感度分布３２６ｉから（式５）のように行列３１０を作成し、その随伴行列および逆行列を計算３１１し、（式８）に従って計測画像作成処理部１１４から受け取った各計測画像３０９に乗算することにより、折り返しを除去した結果画像３１２を得る。すなわち、３０９１１、３０９２１から３１２１を、３０９１２、３０９２２から３１２２を、３０９１３、３０９２３から３１２３を、それぞれ得る。このとき、計測画像３０９１１、３０９１２、３０９１３には感度分布３２６１を、計測画像３０９２１、３０９２２、３０９２３には感度分布３２６２を用いる。すなわち、同一ＲＦ受信コイルの感度分布作成に用いた複数のスライスの感度画像と同一位置の各スライスの計測画像には同じ感度分布を用いる。
【００４９】
以上、本実施形態の折り返し除去の手順を説明した。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、パラレルイメージング法において、感度分布作成用に取得した複数のスライスの感度画像を絶対値加算した画像からマスク画像を作成する。絶対値加算した画像においては、位相の変化が大きい領域を被検体領域に含む場合であっても、位相の変化により信号が打ち消しあうことがないため、被検体領域と背景領域とを精度良く分離できる。従って、本実施形態によれば、絶対値加算により位相差の影響を排除した画像からマスク画像を作成するため、被検体領域によらず、被検体領域のみ精度良く抽出できるマスク画像を得ることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、感度分布作成には、感度画像を複素加算した複素画像に上記マスク画像を乗算したものを用いる。従って、本実施形態によれば、被検体領域によらず、Ｓ/Ｎ比が良く、かつ、背景領域等の低信号領域が効率的に除去された感度分布を得ることができる。そして得られた感度分布を用いて形態画像から折り返しを除去する。このため、精度良く折り返しの展開ができ、アーチファクトを除去できる。
【００５２】
また、本実施形態では、同じ感度分布作成用に取得した複数スライスの感度画像から、感度分布のＳ/Ｎ比を向上させる複素画像と、低信号領域を除くための絶対値画像とを得るため、効率も良い。一方、複素画像を得るための複素加算と、マスク画像を作成するための絶対値加算とを独立して行うため、それぞれが影響を与えることはない。
【００５３】
また、複数のスライスの各計測画像を、同位置の複数のスライスを用いて作成された１の感度分布により処理する。このため、感度分布の計算回数も少なくて済む。
【００５４】
上記実施形態では、パラレルイメージング法を前提に記載したが、本発明の適用はこれに限られない。上述のように本実施形態によれば、複数の受信コイルを用いる撮影において、各受信コイルの精度の高い感度分布を得ることができる。従って、受信コイルの感度分布を用いる撮影一般に広く適用することができる。
【００５５】
以下、上記の本実施形態の手順により得られたマスク画像が従来の手順によるものより優れている例を示す。図４は、本実施形態の手順により得られたマスク画像を、図５は、従来の手順により得られたマスク画像を説明するための図である。
【００５６】
図４の画像４０１は各受信コイルの絶対値画像３２１を合成したものである。画像４０２はマスク画像作成処理３２３の結果得られた、マスク画像３２４である。画像４０２において、白い部分が抽出された被検体領域、黒い部分が背景領域である。本図に示すように、本実施形態の手順によれば、被検体領域と背景領域とが正確に分離できていることがわかる。比較のために、複素加算後の複素画像３０５を合成した画像に対し、マスク画像作成処理を行い、得られた結果を図５に示す。本図に示すように、画像４０２では被検体領域として抽出された画像中央の領域が、画像５０２では背景領域として認識されていることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態のＭＲＩ装置の構成の概略図である。
【図２】パラレルイメージング法による折り返しについて説明するための図である。
【図３】本実施形態の折り返し除去処理の処理の流れを説明するための図である。
【図４】本実施形態の手順で得られたマスク画像を説明するための図である。
【図５】従来の手順で得られたマスク画像を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００：ＭＲＩ装置、１０１：被検体、１０２：磁石、１０３：傾斜コイル、１０４：照射コイル、１０５：受信コイル、１０６：ベッド、１０７：傾斜磁場電源、１０８：ＲＦ送信部、１０９：信号検出部、１１０：信号処理部、１１１：複素画像作成処理部、１１２：マスク画像作成処理部、１１３：感度分布作成処理部、１１４：計測画像作成処理部、１１５：折り返し除去処理部、１２０：表示部、１３０：制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＲＦ受信コイルから成るマルチプル受信コイルと、前記マルチプル受信コイルを用いて、前記ＲＦ受信コイル毎の被検体の形態画像用データと前記ＲＦ受信コイル毎の感度画像用データとを１以上のスライス分計測する計測手段と、前記形態画像用データおよび前記感度画像用データからそれぞれ前記形態画像と前記感度画像とを再構成する信号処理手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記信号処理手段は、
ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき、ＲＦ受信コイル毎の画像を作成する画像作成手段と、
前記ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき全ＲＦ受信コイルについての画像を合成し、被検体領域と背景領域とを分離するマスク画像を作成するマスク画像作成手段と、
前記ＲＦ受信コイル毎の画像に前記マスク画像を作用させ、前記ＲＦ受信コイル毎の感度分布を作成する感度分布作成手段と、
前記形態画像と前記感度分布とを用いて画像を生成する結果画像生成手段と、を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記マスク画像作成手段は、前記ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データを絶対値加算した絶対値画像を全ＲＦコイルについて合成し、被検体領域と背景領域とを分離するマスク画像を作成すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、エンコードステップを間引くようにして前記形態画像用データを計測し、
前記結果画像生成手段は、前記ＲＦ受信コイル毎に、前記１以上のスライスそれぞれの形態画像と当該ＲＦ受信コイルの前記感度分布とから、前記形態画像の折り返しを除去する折り返し除去手段を備えること
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１から３いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記画像作成手段で用いる感度画像用データと、前記マスク画像作成手段で用いる感度画像用データとは、同一の感度画像用データであること
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１から４いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記感度画像用データは、前記形態画像用データの計測中に計測されるものであること
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１から４いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記感度画像用データは、前記形態画像用データの計測に先立って計測されるものであること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
複数のＲＦ受信コイルから成るマルチプル受信コイルと、前記マルチプル受信コイルを用いて、前記ＲＦ受信コイル毎の被検体の形態画像用データと前記ＲＦ受信コイル毎の感度画像用データとを１以上のスライス分計測する計測手段と、前記形態画像用データおよび前記感度画像用データからそれぞれ前記形態画像と前記感度画像とを再構成する信号処理手段と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記信号処理手段は、
ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき、ＲＦ受信コイル毎の画像を作成する画像作成手段と、
前記ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データに基づき全ＲＦ受信コイルについての画像を合成し、被検体領域と背景領域とを分離するマスク画像を作成するマスク画像作成手段と、
前記ＲＦ受信コイル毎の画像に前記マスク画像を作用させ、前記ＲＦ受信コイル毎の感度分布を作成する感度分布作成手段と、
前記形態画像と前記感度分布とを用いて画像を生成する結果画像生成手段と、を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記マスク画像作成手段は、前記ＲＦ受信コイル毎の１以上のスライスの前記感度画像用データを絶対値加算した絶対値画像を全ＲＦコイルについて合成し、被検体領域と背景領域とを分離するマスク画像を作成すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御手段は、エンコードステップを間引くようにして前記形態画像用データを計測し、
前記結果画像生成手段は、前記ＲＦ受信コイル毎に、前記１以上のスライスそれぞれの形態画像と当該ＲＦ受信コイルの前記感度分布とから、前記形態画像の折り返しを除去する折り返し除去手段を備えること
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１から３いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記画像作成手段で用いる感度画像用データと、前記マスク画像作成手段で用いる感度画像用データとは、同一の感度画像用データであること
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１から４いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記感度画像用データは、前記形態画像用データの計測中に計測されるものであること
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１から４いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記感度画像用データは、前記形態画像用データの計測に先立って計測されるものであること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２２３１９（Ｐ２００９−２２３１９Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８５２７９（Ｐ２００７−１８５２７９）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【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２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【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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