磁気共鳴イメージング装置
【課題】より良好に歪補正を施したDWI又はDTIを得ることが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、イメージング手段及び歪補正手段を備える。イメージング手段は、印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴って拡散強調イメージングを実行することによって前記異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集する。歪補正手段は、前記複数の拡散強調画像データのうち歪補正の対象となる拡散強調画像データに対応するｂ値と異なるｂ値に対応する拡散強調画像データに基づいて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データに対する歪補正係数を算出し、算出した前記歪補正係数を用いて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データの歪補正を実行することによって前記歪補正が施された画像データを生成する。
【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、イメージング手段及び歪補正手段を備える。イメージング手段は、印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴って拡散強調イメージングを実行することによって前記異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集する。歪補正手段は、前記複数の拡散強調画像データのうち歪補正の対象となる拡散強調画像データに対応するｂ値と異なるｂ値に対応する拡散強調画像データに基づいて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データに対する歪補正係数を算出し、算出した前記歪補正係数を用いて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データの歪補正を実行することによって前記歪補正が施された画像データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
この磁気共鳴イメージングの分野において、エコープラナーイメージング(EPI: echo planar imaging)と呼ばれる撮像法がある。EPIは、MRIにおける高速撮像法の１つであり、１回の核磁気励起に対して傾斜磁場を高速で連続的に反転させ、連続的にエコーを生じさせてスキャンを行うものである。より具体的には、EPIでは、励起パルス(FLIP PULSE)を印加した後、xy平面内の磁化が横緩和(T2緩和)により減衰して消滅する前に位相エンコード(PE: phase encode)のステップにより連続的なグラジエントエコーを発生させて画像再構成に必要な全てのデータが収集される。EPIには、励起パルス及びリフォーカスパルス(FLOP PULSE)の後に発生するスピンエコー信号を収集するスピンエコー法(SE: spin echo)を用いたSE EPIと励起パルスの印加後に発生するエコー信号を収集するフィールドエコー法(FE: field echo)を用いたFE EPIやFFE (Fast FE)法を用いたFFE EPIがある。また、複数回に亘る励起パルスを印加して得られるエコートレインのデータを合わせて１枚分の画像データを作成するEPIがマルチショットEPIと呼ばれるのに対して、１回の励起パルスの印加のみで画像を再構成するEPIは、シングルショット(SS: single shot) EPIと呼ばれる。この他、Hybrid EPIと呼ばれるEPIがある。
【０００４】
また、EPIの応用技術として、拡散強調イメージング(DWI: diffusion weighted imaging)が知られている。DWIは、MPG (motion probing gradient)パルスと呼ばれる強い強度の傾斜磁場を印加することによって撮像対象の動きによる位相シフトを強調し、撮像対象の拡散効果を強調した画像を得る撮像法である。一般には、MPGパルスの印加方向を変えて収集した複数の拡散強調画像(DWI: diffusion weighted image)とMPGパルスを印加しないで収集した基準画像とに基づいて拡散係数(ADC: Apparent Diffusion Coefficient）画像や等方的(isotropic) DWI等のパラメータ画像が診断用に作成される。
【０００５】
更に、DWIの応用として拡散テンソルイメージング(DTI: diffusion tensor imaging)が知られている。一般にDTIは、MPGパルスの印加方向を変えて複数のDWIの収集を行い、DWIに基づくテンソル解析を行って数学的に撮像部位を画像化する撮像法である。
【０００６】
DWI及びDTIに用いられるEPIでは、強いMPGパルスに起因して渦電流が誘起される。このため、渦電流による不均一な磁場の影響により画像に歪みが生じる場合がある。この画像の歪みは、MPGパルスの印加タイミング、大きさ及び方向に依存する。
【０００７】
従って、MPGパルスの印加方向や大きさを変えて収集されるDWI間はもちろん、MPGパルスを印加しないで収集される基準画像とDWIとの間にもMPGパルスの条件に応じた画像歪による位置ずれが生じる場合がある。このような位置ずれのある画像に基づいてADC画像を生成するとアーチファクトが発生し、分解能の低下に繋がる。また、歪を有する画像に基づいてisotropic DWIを生成すると、ぼやけた画像となる。DTIの場合にも、MPGパルスの印加方向を変えて収集された画像データには異なる歪が生じるため、正確なテンソル解析を行うことが困難となる場合がある。
【０００８】
このような背景から、MPGパルスに起因する画像の歪みを画像空間で補正する様々な技術が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１６７３７４号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
DWI及びDTIでは、画像の歪を一層良好に補正することが課題である。
【００１１】
本発明は、より良好に歪補正を施したDWI又はDTIを得ることが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、イメージング手段及び歪補正手段を備える。イメージング手段は、印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴って拡散強調イメージングを実行することによって前記異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集する。歪補正手段は、前記複数の拡散強調画像データのうち歪補正の対象となる拡散強調画像データに対応するｂ値と異なるｂ値に対応する拡散強調画像データに基づいて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データに対する歪補正係数を算出し、算出した前記歪補正係数を用いて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データの歪補正を実行することによって前記歪補正が施された画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図３】図２に示す撮像条件設定部において設定されるEPIシーケンスの一例を示す図。
【図４】図２に示す撮像条件設定部において設定される２つのDWIシーケンスの一例を示す図。
【図５】図２に示す歪補正部において歪補正係数を求めて歪補正を行う第１の方法を説明する図。
【図６】図２に示す歪補正部において歪補正係数を求めて歪補正を行う第２の方法を説明する図。
【図７】図２に示す歪補正部において歪補正係数を求めて歪補正を行う第３の方法を説明する図。
【図８】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により歪補正係数の算出処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャート。
【図９】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により予め取得した歪補正係数を用いた歪補正処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１６】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
【００１７】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
【００１８】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００１９】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００２０】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
【００２１】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００２２】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００２３】
RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００２４】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
【００２５】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００２６】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００２７】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
【００２８】
図２は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００２９】
コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０及びデータ処理部４１として機能する。データ処理部４１は、画像再構成部４１Ａ、歪補正部４１Ｂ及び画像処理部４１Ｃを有する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４２、画像データ記憶部４３及び歪係数記憶部４４として機能する。
【００３０】
撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいてEPIシーケンスを含む撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に与えることにより駆動制御させる機能を有する。
【００３１】
図３は、図２に示す撮像条件設定部４０において設定されるEPIシーケンスの一例を示す図である。
【００３２】
図３において横軸は時間を、RFはRF送信パルスを、GSSはスライス選択(SS: slice selection)傾斜磁場パルスを、GPEは位相エンコード(PE: phase encode)傾斜磁場パルスを、GROは読み出し(RO: readout) 傾斜磁場パルスを、ECHOはMR受信エコー信号を、それぞれ示す。
【００３３】
図３に示すように、EPIシーケンスは、90°RFパルス及び180°RFパルスの印加によってSS傾斜磁場パルスの印加により選択されたスライスを励起した後、PE傾斜磁場パルス及びRO傾斜磁場パルスを繰り返し印加することによって、選択されたスライスから連続的に複数のMR受信エコー信号を収集するパルスシーケンスである。90°RFパルスの印加時刻からｋ空間中心におけるエコー信号の収集時刻までの時間は、実効エコー時間(effective TE: effective echo time)と呼ばれる。
【００３４】
また、撮像条件設定部４０は、MPGパルスの効果の指標であるｂ値(b factor)を様々な値に設定してDWIを行うためのパルスシーケンスを設定する機能を有する。すなわち、撮像条件設定部４０では、互いに異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを収集するための撮像条件を設定することができる。特に、撮像条件設定部４０は、印加軸及びｂ値の絶対値が互いに同一でかつ極性が互いに異なるMPGパルスの印加を伴う２つのDWIシーケンスを設定する機能も備えている。
【００３５】
図４は、図２に示す撮像条件設定部４０において設定される２つのDWIシーケンスの一例を示す図である。
【００３６】
図４(A), (B)において横軸は時間を、RFはRF送信パルスを、GSSはSS傾斜磁場パルスを、GPEはPE傾斜磁場パルスを、GROはRO傾斜磁場パルスを、ECHOはMR受信エコー信号を、それぞれ示す。
【００３７】
図４(A)は、PE方向を印加軸とする極性が正のMPGパルスの印加を伴うDWIシーケンスの例を示す。また、図４(B)は、PE方向を印加軸とする極性が負のMPGパルスの印加を伴うDWIシーケンスの例を示す。図４(A), (B)に示すように、MR受信エコー信号の収集、つまりPE傾斜磁場パルスの印加に先だって印加軸及び面積が同一で極性がそれぞれ正及び負のMPGパルス(+MPG PULSE, -MPG PULSE)の印加を伴う２つのDWIシーケンスを撮像条件として撮像条件設定部４０において設定することができる。
【００３８】
尚、図４(A), (B) は、MPGパルスの印加軸がPE方向である例を示しているが、診断目的に応じて他の方向が印加軸とされる場合もある。
【００３９】
また、DWIデータは、複数の画像データの平均をとるアベレージング処理によりAVERAGE画像データとして収集することができる。アベレージング処理を行えば、SNR (signal to noise ratio)を向上させたDWIデータを得ることができる。従って、平均をとるために加算される画像データの数であるAVERAGE数、加算対象となるDWIデータに対応するMPGパルスの印加軸及び加算対象となるDWIデータのｂ値が撮像条件として撮像条件設定部４０により設定される。
【００４０】
データ処理部４１は、シーケンスコントローラ３１からMR信号を受けてｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する機能、ｋ空間データ記憶部４２に保存されたｋ空間データに対する画像再構成処理及び歪補正処理を含むデータ処理によって、歪補正を施した画像データを生成する機能、生成した画像データを画像データ記憶部４３に書き込む機能、DWIデータの歪補正に用いられる歪補正係数を求めて歪係数記憶部４４に書き込む機能、画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００４１】
画像再構成部４１Ａは、ｋ空間データ記憶部４２からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能を有する。MPGパルスを印加して収集された画像データはDWIデータとなり、各DWIデータは、ｂ値及びMPGパルスの印加軸に対応する画像データとなる。尚、DWIデータではない画像データは、ｂ値がゼロの画像データに相当する。
【００４２】
また、画像再構成部４１Ａは、必要に応じてMPGパルスの印加軸及びｂ値を同一に設定して収集された複数のDWIデータの平均をとる第１のアベレージング処理によってAVERAGE画像データを生成する機能を有する。すなわち、同一のDWIの条件で収集されたDWIデータを加算することによって特定の印加軸及びｂ値に対応するDWIデータのSNRを向上させることができる。
【００４３】
歪補正部４１Ｂは、MPGパルスの印加を伴って収集されたDWIデータに対して歪補正を行うための歪補正係数を求める機能と、求めた歪補正係数又は歪係数記憶部４４を参照して取得した歪補正係数を用いて歪補正の対象となるDWIデータに対する歪補正を行うことによって、歪補正が施された画像データを生成する機能を有する。
【００４４】
特に、歪補正部４１Ｂは、DWIによって収集された複数のDWIデータのうち歪補正の対象となるDWIデータに対応するｂ値と異なるｂ値に対応するDWIデータに基づいて、歪補正の対象となるDWIデータにに対する歪補正係数を算出するように構成される。また、歪補正係数の算出は、必要に応じてMPGパルスを印加せずにｂ値をゼロとして収集されたDWIでない画像データにも基づいて行うことができる。
【００４５】
より具体的には、印加軸及びｂ値の絶対値が互いに同一でかつ異なる極性のMPGパルスに対応する２つのDWIデータに基づいて、より高精度に２つのDWIデータの一方に対する歪補正係数を求めることができる。
【００４６】
図５は、図２に示す歪補正部４１Ｂにおいて歪補正係数を求めて歪補正を行う第１の方法を説明する図である。
【００４７】
図５(A), (B), (C), (D)において各縦軸はx軸を示す。例えば、ｂ値を0, +500, -500に設定してそれぞれ画像データを収集すると、図５(A)に示すように、ｂ値をゼロとして収集された基準画像データIb0は、MPGパルスの影響がないため、理想的には歪のない画像データとなる。一方、ｂ値が+500に対応するDWIデータIb+500と、ｂ値が-500に対応するDWIデータIb-500は、それぞれMPGパルスの影響を受けて歪を有する画像データとなる。
【００４８】
また、ｂ値が+500に対応するDWIデータIb+500と、ｂ値が-500に対応するDWIデータIb-500は、それぞれ互いに逆の極性のMPGパルスの影響を受けているため、他の影響が無視できれば、歪方向の極性が原点に関して互いに対称となる。尚、図５(A)は、説明簡易化のためにDWIデータIb+500, Ib-500にx軸方向の１次元の歪みが生じた場合の例を示している。ｂ値が±500である場合に限らず、絶対値が同じで符号が逆のｂ値に対応する２つのDWIデータは、他の影響が無視できれば、歪方向が原点に関して対称で、歪量が同一となる。
【００４９】
このような、0, +500, -500のｂ値に対応する各画像データIb0, Ib+500, Ib-500に対して、閾値を用いた２値化処理を行うことによって、図５(B)に示すように、それぞれ0, +500, -500のｂ値に対応する２値化画像データI'b0, I'b+500, I'b-500が生成される。
【００５０】
次に、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各画像点を座標変換して移動させながら、0のｂ値に対応する２値化基準画像データI'b0の各画像点における画素値と+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各画像点における画素値との間の２乗差の総和が計算される。すなわち、２値化DWIデータI'b+500の座標変換を表す各係数をパラメータとして、２値化基準画像データI'b0に対する２値化DWIデータI'b+500の画素値の２乗誤差を最小にする最適化処理が実行される。
【００５１】
座標変換は、平行移動、回転移動及び伸縮変形の組み合わせて表されるアフィン変換とすることが処理の簡易化に繋がる。アフィン変換による座標変換は、式(1)により表される。
【００５２】
【数１】
【００５３】
但し、式(1)において、fは座標変換を表す関数、(x, y, z)は座標変換前における画像点の空間座標、(x', y', z')は座標変換後における画像点の空間座標、p0, p1, p2, ..., p8, Tx, Ty, Tzは座標変換の係数である。
【００５４】
式(1)の各座標変換係数をパラメータとして、２値化DWIデータI'b+500の画素値の２乗誤差を最小とする最適化処理を行うと、図５(C)に示すように２値化基準画像データI'b0に対する位置ずれが最小となる２値化補正DWIデータI'b+500_corが生成されるとともに行列として複数の座標変換係数が得られる。すなわち、基準画像データIb0と正のｂ値に対応するDWIデータIb+500間の２値化処理及び座標変換処理後における各画素値の差分値の総和が最小となる座標変換係数の組合せK1を得ることができる。尚、最適化処理は、座標変換係数の逐次探索処理及び画素値の補間処理を含む処理となる。
【００５５】
同様な方法で、基準画像データIb0と負のｂ値に対応するDWIデータIb-500間の２値化処理及び座標変換処理後における各画素値の差分値の総和が最小となる座標変換係数の組合せK2とともに２値化補正DWIデータI'b+500_corを得ることができる。
【００５６】
そして、２値化基準画像データI'b0に対する画素値の２乗差の総和がより小さくなる２値化補正DWIデータ(I'b+500_cor又はI'b-500_cor)の生成に用いられた座標変換係数の組合せ(K1又はK2)を選択して歪補正係数として採用することができる。
【００５７】
更に、２値化基準画像データI'b0に対する画素値の２乗差の総和がより小さくなる２値化補正DWIデータ(I'b+500_cor又はI'b-500_cor)の生成に用いられたDWIデータ(Ib+500又はIb-500)を、歪補正係数を用いて座標変換することにより、図５(D)に示すように歪補正後のDWIデータIb500_corを得ることができる。
【００５８】
図６は、図２に示す歪補正部４１Ｂにおいて歪補正係数を求めて歪補正を行う第２の方法を説明する図である。
【００５９】
図６(A), (B), (C), (D)において各縦軸はx軸を示す。図５(A), (B)と同様に、図６(A)に示すような歪のない基準画像データIb0及びｂ値が±500に対応する歪方向が互いに逆の２つのDWIデータIb+500, Ib-500を収集して２値化処理を行うことによって、図６(B)に示すように、それぞれ0, +500, -500のｂ値に対応する２値化画像データI'b0, I'b+500, I'b-500を生成することができる。
【００６０】
ここで、仮に、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和を最小にする最適な各座標変換係数を２倍にした座標変換係数の組合せ2*K1を用いて+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の座標変換を実行すると、座標変換によって生成される２値化変換DWIデータI'b+500_doubleは、理論的には-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と等しくなる。
【００６１】
そこで、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各座標変換係数をパラメータとして、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和SumError1と、２倍の座標変換係数の組合せで座標変換された２値化変換DWIデータI'b+500_doubleと-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500との間における各画素値の２乗差の総和SumError2の和SumError1+ SumError2を最小とする最適化処理が実行される。
【００６２】
この最適化処理の結果、図６(C)に示すような、２値化補正DWIデータI'b+500_cor2及び２値化変換DWIデータI'b+500_doubleが生成される。また、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500とゼロのｂ値に対応する２値化基準画像データI'b0との間における位置ずれ及び+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500との間における実質的な位置ずれの双方を最小とする座標変換係数の組合せK12を得ることができる。
【００６３】
そして得られた座標変換係数の組合せK12を+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500に対する歪補正係数として設定することができる。更に、歪補正係数を用いて+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500を座標変換することにより、図６(D)に示すような歪補正後のDWIデータIb500_corを得ることができる。
【００６４】
尚、上述の例では、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各座標変換係数をパラメータとして最適化処理を行う場合について説明したが、同様に-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b-500の各座標変換係数をパラメータとする最適化処理を行うことによって歪補正係数を求めることもできる。
【００６５】
また、ｂ値をゼロとした画像データを用いずに歪補正係数を求めることもできる。
【００６６】
図７は、図２に示す歪補正部４１Ｂにおいて歪補正係数を求めて歪補正を行う第３の方法を説明する図である。
【００６７】
図７(A), (B), (C), (D)において各縦軸はx軸を示す。図５(A), (B)と同様に、図７(A)に示すようなｂ値が±500に対応する歪方向が互いに逆の２つのDWIデータIb+500, Ib-500を収集して２値化処理を行うことによって、図７(B)に示すように、それぞれ+500, -500のｂ値に対応する２値化画像データI'b+500, I'b-500を生成することができる。
【００６８】
次に、-500のｂ値に対応する２値化画像データI'b-500の各座標変換係数をパラメータとして、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と-500のｂ値に対応する２値化画像データI'b-500との間における各画素値の２乗差の総和を最小とする最適化処理が実行される。
【００６９】
この最適化処理の結果、図７(C)に示すような、-500のｂ値に対応する２値化画像データI'b-500の座標変換後における２値化変換DWIデータI'b-500_doubleが生成される。また、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500との間における実質的な位置ずれを最小とする座標変換係数の組合せK21を得ることができる。
【００７０】
そうすると、２値化変換DWIデータI'b-500_doubleの生成に用いられた各座標変換係数の組合せK21は、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和を最小にする最適な各座標変換係数の２倍に相当する。
【００７１】
そこで、２値化変換DWIデータI'b-500_doubleの生成に用いられた各座標変換係数の1/2の座標変換係数の組合せ(K21)/2を+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500に対する歪補正係数として設定することができる。更に、歪補正係数を用いて+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500を座標変換することにより、図７(D)に示すような歪補正後のDWIデータIb500_corを得ることができる。
【００７２】
尚、図５、図６及び図７に示す第１、第２及び第３の方法において、最適化処理の対象を画素値の２乗差の総和としたが、２値化画像データ間における位置ずれを表す相関係数等の他の指標を最適化処理の対象としてもよい。また、エッジ検出処理としての２値化処理を行わずにDWIデータIb+500, Ib-500に対する座標変換係数をパラメータとして画像データ間の位置ずれの指標を最小化する最適化処理を実行するようにしてもよい。
【００７３】
或いは、２値化処理を含む又は２値化処理を伴わない任意のエッジ検出処理によってDWIデータを含む複数の画像データの各エッジを検出し、検出したエッジ間の位置ずれを表す指標を最小とする最適化処理を行ってもよい。そして、２つのDWIデータに対するエッジ検出を含む処理によって歪補正係数を算出することができる。
【００７４】
従って、図５に示す第１の方法は、２つのDWIデータ又は２つのDWIデータに基づいて生成される２つの画像データに対する各座標変換係数をパラメータとして、２つのDWIデータ又は２つの画像データの、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって各座標変換係数を計算し、より小さい指標に対応する座標変換係数を歪補正係数とする方法であると言うことができる。
【００７５】
また、図６に示す第２の方法は、２つのDWIデータの一方又は２つのDWIデータに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、一方の、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標及び他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて歪補正係数を決定する方法であると言うことができる。
【００７６】
更に、図７に示す第３の方法は、２つのDWIデータの一方又は２つのDWIデータに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、一方の他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて歪補正係数を決定する方法であると言うことができる。
【００７７】
ここまでは、絶対値が同一で符号が互いに逆のｂ値に対応する２つのDWIデータを収集し、歪補正部４１Ｂが、２つのDWIデータに基づいて２つのDWIデータの一方に対する歪補正係数を算出する例について説明したが、歪補正部４１Ｂでは、補正対象となるDWIデータに対応するｂ値と絶対値が異なるｂ値に対応し、かつMPGパルスの印加軸が同一のDWIデータに基づいて歪補正係数を求めることもできる。以下、絶対値が異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを収集し、歪補正部４１Ｂが、基準となるｂ値に対応する歪補正係数に基づいて基準となるｂ値よりも大きいｂ値に対応する歪補正係数を算出する例について説明する。
【００７８】
具体的には、ｂ値と各歪補正係数K(b)との関係式K(b)=f(b)に基づいて、各ｂ値に対応する歪補正係数K(b)を求めることができる。関係式の係数は、係数の数に対応する数の基準となるｂ値(bref)及び基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefから求めることができる。
【００７９】
ｂ値と各歪補正係数K(b)との関係式は、高次式、指数関数、対数関数等の任意の関数で近似することができる。近似に用いる適切な関数の種類及び高次式で近似する場合に２次以上の各項がそれぞれ無視できるか否かは、MPGパルスの振幅を制御することによってｂ値を調整するのかMPGパルスの印加時間を制御することによってｂ値を調整するのか或いはMPGパルスの振幅及び印加時間の双方を制御することによってｂ値を調整するのかといったようなMPGパルスの設計方法に依存する。
【００８０】
そこで、MPGパルスの条件を用いたシミュレーション、装置の据付時又はMPGパルスの設計時におけるファントムを用いた試験撮像或いはMPGパルスの印加を伴うプレスキャンによって収集された画像データの画像処理によって予めｂ値と各歪補正係数K(b)との関係を表す近似式を決定しておくことができる。
【００８１】
ｂ値と各歪補正係数が正比例するとみなせる場合には、式(2)に示すように、１組の基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefに基づいて各ｂ値に対応する歪補正係数K(b)を求めることができる。
【００８２】
K(b) = (Kref/bref)b (2)
【００８３】
基準となるｂ値(bref)は、ゼロでなく、かつDWIの撮像条件として設定され得る小さい値とすることが、歪の小さいDWIに対応する歪補正係数Krefを基準として、各ｂ値に対応する歪補正係数K(b)を精度良く求める観点から好適である。すなわち、より小さなｂ値に対応する歪補正係数に基づいて、より大きなｂ値に対応する歪補正係数を推定することができる。例えば、b=0の画像データ及びb=500, b=1000のDWIデータを収集する場合には、b=500として収集されたDWIデータに対応する歪補正係数に基づいて、式(2)によりb=1000として収集されたDWIデータに対応する歪補正係数を計算することができる。
【００８４】
基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefは、図５、図６及び図７を参照して上述したように符号の異なるｂ値(+bref, -bref)に対応する２つのDWIデータIb+ref, Ib-ref又は符号の異なるｂ値(+bref, -bref)に対応する２つのDWIデータIb+ref, Ib-refとｂ値がゼロの基準画像データIb0に基づいて求めることができる。
【００８５】
或いは、正又は負の単一の符号のｂ値(bref)に対応するDWIデータIbrefとｂ値がゼロの基準画像データIb0に基づいて基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefを求めるようにしてもよい。この場合、DWIデータIbrefを２値化した２値化DWIデータI'brefの座標変換係数をパラメータとして、２値化DWIデータI'brefの２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和を最小にする最適化計算によって座標変換係数として基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefを求めることができる。
【００８６】
このようにして歪補正部４１Ｂにおいて算出された歪補正係数は、歪係数記憶部４４に記憶させることができる。すなわち、MPGパルスの印加軸及びｂ値ごとに対応する歪補正係数を歪係数記憶部４４に保存し、歪補正部４１ＢがDWIの撮像条件に対応する歪補正係数を歪係数記憶部４４から読み込んで取得することができる。また、ｂ値から歪補正係数を求める関数自体又は関数の係数を歪係数記憶部４４に保存し、ｂ値に応じて歪補正係数を計算できるようにしてもよい。
【００８７】
このため、ファントムを用いた試験撮像や過去の撮像において得られたDWIに基づいて歪補正係数を求め、求めた歪補正係数を歪係数記憶部４４に保存すれば、歪補正部４１Ｂが歪係数記憶部４４を参照するのみで歪補正係数を取得することができる。この結果、各撮像の際に歪補正部４１Ｂによる歪補正係数の計算処理を省略することができる。
【００８８】
画像処理部４１Ｃは、データ処理部４１において生成された画像データ又は画像データ記憶部４３から読み込んだ画像データに対して画像表示のための必要な画像処理を施す機能と、画像処理後における表示用の画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００８９】
例えば、必要に応じて歪補正後における複数のDWIデータに第２のアベレージング処理を施すことができる。これにより、診断に必要なSNRを有する歪補正後のDWIデータを得ることができる。
【００９０】
画像再構成部４１Ａにおいて実行される第１のアベレージング処理は、歪補正前におけるDWIデータに対して施される。従って、第１のアベレージング処理の対象は、歪量が同等となる、MPGパルスの印加軸及びｂ値が同一の複数のDWIデータを対象とすることが前提条件になる。
【００９１】
これに対して、第２のアベレージング処理は、歪補正後における複数のDWIデータに対して施される。このため、第２のアベレージング処理は、互いに異なるｂ値に対応する複数のDWIデータに対して行うことができる。そこで、MR信号の絶対値を信号値とする画像再構成処理によってDWIデータが生成される場合には、絶対値が同一で極性が異なるｂ値等の互いに異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを対象として第２のアベレージング処理を実行することが好適である。これにより、歪補正係数を求めるために追加的に収集されたDWIデータをSNRの向上のために利用することができる。
【００９２】
すなわち、診断用に必要でないｂ値に対応するDWIデータが歪補正係数の算出のために収集された場合であっても、診断用のDWIデータに必要とされるSNRを得るために用いることができる。この結果、必要なSNRを得るために加算対象となる、診断用に必要なｂ値に対応するDWIデータの数を減らすことができる。
【００９３】
一方、診断用に必要となるｂ値に対応するDWIデータが歪補正係数の算出のために収集された場合には、そのまま診断用のDWIデータの生成用に用いることができる。換言すれば、診断用に本来収集されるDWIデータを歪補正係数の算出用のDWIデータとして利用することができる。
【００９４】
従って、上述したような歪補正部４１Ｂにおける歪補正係数の算出に伴う実質的なデータ収集時間及びデータ収集量の増加を回避することができる。換言すれば、単位データ収集時間当たりのSNR向上率を一定にすることができる。
【００９５】
第２のアベレージング処理は、MPGパルスの印加軸及びｂ値が同一の複数のDWIデータを対象として実行されるようにしてもよい。また、第１及び第２のアベレージング処理の一方又は双方を実行しないようにしても良い。従って、歪補正前及び前記歪補正後における所定の複数のDWIデータの少なくとも一方の平均をとるアベレージング処理を行うようにしてもよい。
【００９６】
そして、このような構成を有する磁気共鳴イメージング装置２０により、印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴ってDWIを実行し、異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを収集することができる。また、ｂ値をゼロとして画像データを収集することもできる。
【００９７】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。まず、磁気共鳴イメージング装置２０により、歪補正係数の算出処理を伴ってDWIを行う場合について説明する。
【００９８】
図８は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により歪補正係数の算出処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャートである。
【００９９】
まずステップＳ１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいて図３に示すようにｂ値をゼロとしたEPIシーケンス及び診断目的に応じて必要なｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する。更に、撮像条件設定部４０は、最も小さいｂ値と絶対値が同じで符号が逆のｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する。すなわち、図４に示すように印加方向が同一で極性が互いに逆のMPGパルスの印加を伴う２つのDWIシーケンスを少なくとも含む撮像条件が撮像条件設定部４０において設定される。また、必要に応じて、DWIデータの収集及び加算の回数を決定するために必要となる第１及び第２のアベレージング処理のための各AVERAGE数が撮像条件として設定される。
【０１００】
ここでは、例えば、b=500及びb=1000に対応する２つのDWIデータが診断に必要であるものとする。この場合には、b=0, b=+500, b=-500, b=1000に対応するEPIシーケンス及び複数のDWIシーケンスが設定される。
【０１０１】
また、同一のｂ値を有するDWIデータを対象とする第１のアベレージング処理のAVERAGE数が２であれば、例えばb=0に対応するEPIシーケンス、b=+500の１AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=-500の１AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=1000の１AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=+500の２AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=-500の２AVERAGE目に対応するDWIシーケンス及びb=1000の２AVERAGE目に対応するDWIシーケンスの順にシーケンスの順序が設定される。
【０１０２】
次にステップＳ２において、撮像条件設定部４０において設定された撮像条件に従ってDWIスキャンを含むイメージングスキャンが実行される。
【０１０３】
そのために予め寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【０１０４】
そして、撮像条件設定部４０から撮像条件として設定された複数のEPIシーケンスがシーケンスコントローラ３１に順次与えられる。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、パルスシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
【０１０５】
このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からMR信号を受けて、所要の信号処理を実行した後、A/D (analog to digital)変換することにより、デジタルデータのMR信号である生データを生成する。そして、受信器３０は、生成したMR信号をシーケンスコントローラ３１に与える。更にシーケンスコントローラ３１は、MR信号をコンピュータ３２のデータ処理部４１に出力する。
【０１０６】
そうすると、データ処理部４１は、MR信号をｋ空間データとしてｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間に配置する。この結果、ｋ空間データ記憶部４２には、b=0に対応するｋ空間データ、b=+500の１AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=-500の１AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=1000の１AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=+500の２AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=-500の２AVERAGE目に対応するｋ空間データ及びb=1000の２AVERAGE目に対応するｋ空間データが順次書き込まれて保存される。
【０１０７】
次にステップＳ３において、画像再構成部４１Ａは、ｋ空間データ記憶部４２からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する。この結果、b=0に対応する非DWIデータである基準画像データ、b=+500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ、b=-500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ、b=1000の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータがそれぞれ生成される。
【０１０８】
また、画像再構成部４１Ａは、MPGパルスの印加軸及びｂ値を同一に設定して収集された複数のDWIデータを加算する第１のアベレージング処理によってAVERAGE画像データを生成する。すなわち、b=+500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ同士の加算、b=-500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ同士の加算並びにb=1000の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ同士の加算が画像再構成部４１Ａにおいて行われる。この結果、b=+500, b=-500及びb=1000にそれぞれ対応する３フレーム分のDWI AVERAGEデータが生成される。
【０１０９】
次にステップＳ４において、歪補正部４１Ｂは、ｂ値が小さく、かつ符号が逆の２フレーム分のDWI AVERAGEデータに基づいて小さいｂ値に対応する歪補正係数を算出する。すなわち、歪補正部４１Ｂは、b=±500に対応する２フレーム分のDWIデータに基づいてb=500に対応する歪補正係数を算出する。
【０１１０】
歪補正係数は、図５、図６又は図７に示すように、２値化処理後のb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータ及び２値化処理後のb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの一方又は双方に対する座標変換係数をパラメータとする最適化処理によって計算することができる。
【０１１１】
図５又は図６で示される方法で歪補正係数が算出される場合には、２値化処理後のb=0に対応する２値化基準画像データも用いられる。そして、図５に示す方法で歪補正係数が算出される場合には、最適化処理において最小とする対象が２値化基準画像データに対するb=+500及びb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和に設定される。
【０１１２】
また、図６に示す方法で歪補正係数が算出される場合には、最適化処理において最小とする対象が２値化基準画像データ及びb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータに対するb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和に設定される。
【０１１３】
また、図７に示す方法で歪補正係数が算出される場合には、最適化処理において最小とする対象がb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータに対するb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和に設定される。
【０１１４】
このような最適化処理により算出される歪補正係数は、歪方向が互いに逆のb=±500に対応するDWIデータに基づいて算出されているため、２値化基準画像データに対するb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和を最小とする最適化処理によって算出される歪補正係数に比べて高精度となる。
【０１１５】
次にステップＳ５において、歪補正部４１Ｂは、小さいｂ値に対応する歪補正係数に基づいて大きいｂ値に対応する歪補正係数を求める。すなわち、歪補正部４１Ｂは、ｂ値と歪補正係数が比例するものとして、式(2)によりb=500に対応する歪補正係数からb=1000に対応する歪補正係数を算出する。
【０１１６】
これにより、撮像条件として設定された全てのｂ値に対応する歪補正係数を簡易に取得することができる。取得したｂ値ごとの歪補正係数は、必要に応じて歪係数記憶部４４に書き込んで保存することができる。
【０１１７】
次にステップＳ６において、歪補正部４１Ｂは、各ｂ値に対応する歪補正係数を用いてそれぞれDWI AVERAGEデータの歪補正を行う。すなわち、b=500及びb=1000にそれぞれ対応する各歪補正係数を用いてb=500及びb=1000に対応するDWI AVERAGEデータの歪が補正される。
【０１１８】
次にステップＳ７において、画像処理部４１Ｃは、b=0に対応する画像データ及び歪補正後のDWI AVERAGEデータに対して、画像表示のための必要な画像処理を施す。例えば、異なるｂ値に対応する歪補正後の複数のDWI AVERAGEデータ間において第２のアベレージング処理を施すことができる。本例では、b=500及びb=1000に対応する２つのDWIデータが診断に必要であり、b=-500に対応するDWI AVERAGEデータは診断には不要である。そこで、b=±500に対応するDWI AVERAGEデータに対して第２のアベレージング処理を実行することができる。これにより、SNRを向上させたb=500に対応する診断用のDWI AVERAGEデータを生成することができる。
【０１１９】
次にステップＳ８において、画像処理部４１Ｃは、画像処理後における表示用のb=0に対応する画像データ及びDWI AVERAGEデータを表示装置３４に表示させる。これにより、ユーザは、表示装置３４に表示されたb=0に対応する画像、b=500に対応するDWI及びb=1000に対応するDWIを確認することができる。
【０１２０】
このとき表示装置３４に表示されるDWIは、精度良く算出された歪補正係数に基づいて歪補正されているため、良好に歪が補正された画像となる。加えて、表示装置３４に表示されるDWIは、第１及び第２のアベレージング処理によってSNRが向上した画像となる。
【０１２１】
次に、磁気共鳴イメージング装置２０により、予め取得した歪補正係数を用いた歪補正処理を伴ってDWIを行う場合について説明する。
【０１２２】
図９は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により予め取得した歪補正係数を用いた歪補正処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャートである。尚、図８に示すフローチャートのステップと同様なステップには同符号を付して説明を省略する。
【０１２３】
まず予めファントムを用いた試験撮像や過去の撮像において求められた歪補正係数が歪係数記憶部４４に保存される。但し、歪補正係数は、図５、図６又は図７に示すように、絶対値が同一でかつ符号が互いに逆のｂ値に対応する２フレーム分のDWI AVERAGEデータに基づく座標変換係数をパラメータとする最適化処理によって計算される。また、歪補正係数の算出には、DWIの撮像条件として設定され得る小さいｂ値に対応するDWI AVERAGEデータが用いられる。例えば、b=500に対応する歪補正係数が歪係数記憶部４４に保存されるものとする。
【０１２４】
次に、ステップＳ１１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいてｂ値をゼロとしたEPIシーケンス及び診断目的に応じて必要なｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する。また、必要に応じてDWIのAVERAGE数が設定される。
【０１２５】
尚、図８のステップＳ１とは異なり、あるｂ値と絶対値が同じで符号が逆のｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する必要はない。このため、例えば、b=0, b=500及びb=1000に対応するEPIシーケンスが設定されるものとする。
【０１２６】
次に、ステップＳ１２において、撮像条件設定部４０において設定された撮像条件に従ってDWIスキャンを含むイメージングスキャンが実行される。すなわち、図８のステップＳ１と同様な流れで、絶対値が互いに異なる複数のｂ値(b=0, 500, 1000)にそれぞれ対応するｋ空間データが収集される。
【０１２７】
次に、ステップＳ１３において、画像再構成部４１Ａは、絶対値が互いに異なる複数のｂ値(b=0, 500, 1000)にそれぞれ対応する画像データ及びDWIデータを生成する。そのために、ｋ空間データに対する画像再構成処理が実行される他、撮像条件として設定されたAVERAGE数に応じてDWIデータに対する第１のアベレージング処理が実行される。第１のアベレージング処理が実行された場合には、DWI AVERAGEデータが生成される。
【０１２８】
次に、ステップＳ１４において、歪補正部４１Ｂは、歪係数記憶部４４からｂ値が小さく、かつ符号が逆の２フレーム分のDWI AVERAGEデータ又はDWIデータに基づいて算出された小さいｂ値に対応する歪補正係数を取得する。すなわち、歪補正部４１Ｂは、b=500に対応する歪補正係数を歪係数記憶部４４から取得する。
【０１２９】
これにより、ステップＳ５において、歪補正部４１Ｂは、b=500に対応する歪補正係数に基づいてb=1000に対応する歪補正係数を算出することが可能となる。そして図８のステップＳ６からステップＳ８と同様に歪補正係数を用いた歪補正後のDWIに必要な画像処理を施した画像を表示装置３４に表示させることができる。
【０１３０】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、印加軸及びｂ値の絶対値が同一で極性が互いに逆のMPGパルスを印加して拡散イメージングすることによって歪み極性が逆の２つのDWIデータを収集し、歪み極性が逆の２つのDWIデータに基づいて精度良く歪補正係数を求めるようにしたものである。
【０１３１】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、従来よりも精度よく歪み補正が施されたDWIを得ることができる。特に、被検体Ｐの腹部には限られた方向にのみ拡散する神経の束がない。このため、撮像部位を腹部としてDWIを収集する場合には、MPGパルスの印加軸を１軸方向として、より精度良く歪補正係数を求めて良好に歪が補正されたDWIを得ることができる。一方、MPGパルスの印加軸が複数方向であっても、印加軸ごとに互いに極性の異なるMPGパルスを印加することによって、より精度良く歪補正係数を計算することができる。
【０１３２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、あるｂ値に対応する歪補正係数に基づいて、他のｂ値に対応する歪補正係数を計算することができる。このため、歪補正係数の算出に必要なデータ処理量を低減させることができる。
【０１３３】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【０１３４】
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ RFコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
３７ 寝台
４０ 撮像条件設定部
４１ データ処理部
４１Ａ 画像再構成部
４１Ｂ 歪補正部
４１Ｃ 画像処理部
４２ ｋ空間データ記憶部
４３ 画像データ記憶部
４４ 歪係数記憶部
Ｐ 被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
この磁気共鳴イメージングの分野において、エコープラナーイメージング(EPI: echo planar imaging)と呼ばれる撮像法がある。EPIは、MRIにおける高速撮像法の１つであり、１回の核磁気励起に対して傾斜磁場を高速で連続的に反転させ、連続的にエコーを生じさせてスキャンを行うものである。より具体的には、EPIでは、励起パルス(FLIP PULSE)を印加した後、xy平面内の磁化が横緩和(T2緩和)により減衰して消滅する前に位相エンコード(PE: phase encode)のステップにより連続的なグラジエントエコーを発生させて画像再構成に必要な全てのデータが収集される。EPIには、励起パルス及びリフォーカスパルス(FLOP PULSE)の後に発生するスピンエコー信号を収集するスピンエコー法(SE: spin echo)を用いたSE EPIと励起パルスの印加後に発生するエコー信号を収集するフィールドエコー法(FE: field echo)を用いたFE EPIやFFE (Fast FE)法を用いたFFE EPIがある。また、複数回に亘る励起パルスを印加して得られるエコートレインのデータを合わせて１枚分の画像データを作成するEPIがマルチショットEPIと呼ばれるのに対して、１回の励起パルスの印加のみで画像を再構成するEPIは、シングルショット(SS: single shot) EPIと呼ばれる。この他、Hybrid EPIと呼ばれるEPIがある。
【０００４】
また、EPIの応用技術として、拡散強調イメージング(DWI: diffusion weighted imaging)が知られている。DWIは、MPG (motion probing gradient)パルスと呼ばれる強い強度の傾斜磁場を印加することによって撮像対象の動きによる位相シフトを強調し、撮像対象の拡散効果を強調した画像を得る撮像法である。一般には、MPGパルスの印加方向を変えて収集した複数の拡散強調画像(DWI: diffusion weighted image)とMPGパルスを印加しないで収集した基準画像とに基づいて拡散係数(ADC: Apparent Diffusion Coefficient）画像や等方的(isotropic) DWI等のパラメータ画像が診断用に作成される。
【０００５】
更に、DWIの応用として拡散テンソルイメージング(DTI: diffusion tensor imaging)が知られている。一般にDTIは、MPGパルスの印加方向を変えて複数のDWIの収集を行い、DWIに基づくテンソル解析を行って数学的に撮像部位を画像化する撮像法である。
【０００６】
DWI及びDTIに用いられるEPIでは、強いMPGパルスに起因して渦電流が誘起される。このため、渦電流による不均一な磁場の影響により画像に歪みが生じる場合がある。この画像の歪みは、MPGパルスの印加タイミング、大きさ及び方向に依存する。
【０００７】
従って、MPGパルスの印加方向や大きさを変えて収集されるDWI間はもちろん、MPGパルスを印加しないで収集される基準画像とDWIとの間にもMPGパルスの条件に応じた画像歪による位置ずれが生じる場合がある。このような位置ずれのある画像に基づいてADC画像を生成するとアーチファクトが発生し、分解能の低下に繋がる。また、歪を有する画像に基づいてisotropic DWIを生成すると、ぼやけた画像となる。DTIの場合にも、MPGパルスの印加方向を変えて収集された画像データには異なる歪が生じるため、正確なテンソル解析を行うことが困難となる場合がある。
【０００８】
このような背景から、MPGパルスに起因する画像の歪みを画像空間で補正する様々な技術が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１６７３７４号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
DWI及びDTIでは、画像の歪を一層良好に補正することが課題である。
【００１１】
本発明は、より良好に歪補正を施したDWI又はDTIを得ることが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、イメージング手段及び歪補正手段を備える。イメージング手段は、印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴って拡散強調イメージングを実行することによって前記異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集する。歪補正手段は、前記複数の拡散強調画像データのうち歪補正の対象となる拡散強調画像データに対応するｂ値と異なるｂ値に対応する拡散強調画像データに基づいて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データに対する歪補正係数を算出し、算出した前記歪補正係数を用いて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データの歪補正を実行することによって前記歪補正が施された画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図３】図２に示す撮像条件設定部において設定されるEPIシーケンスの一例を示す図。
【図４】図２に示す撮像条件設定部において設定される２つのDWIシーケンスの一例を示す図。
【図５】図２に示す歪補正部において歪補正係数を求めて歪補正を行う第１の方法を説明する図。
【図６】図２に示す歪補正部において歪補正係数を求めて歪補正を行う第２の方法を説明する図。
【図７】図２に示す歪補正部において歪補正係数を求めて歪補正を行う第３の方法を説明する図。
【図８】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により歪補正係数の算出処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャート。
【図９】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により予め取得した歪補正係数を用いた歪補正処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１６】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
【００１７】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
【００１８】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００１９】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００２０】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
【００２１】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００２２】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００２３】
RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００２４】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
【００２５】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００２６】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００２７】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
【００２８】
図２は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００２９】
コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０及びデータ処理部４１として機能する。データ処理部４１は、画像再構成部４１Ａ、歪補正部４１Ｂ及び画像処理部４１Ｃを有する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４２、画像データ記憶部４３及び歪係数記憶部４４として機能する。
【００３０】
撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいてEPIシーケンスを含む撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に与えることにより駆動制御させる機能を有する。
【００３１】
図３は、図２に示す撮像条件設定部４０において設定されるEPIシーケンスの一例を示す図である。
【００３２】
図３において横軸は時間を、RFはRF送信パルスを、GSSはスライス選択(SS: slice selection)傾斜磁場パルスを、GPEは位相エンコード(PE: phase encode)傾斜磁場パルスを、GROは読み出し(RO: readout) 傾斜磁場パルスを、ECHOはMR受信エコー信号を、それぞれ示す。
【００３３】
図３に示すように、EPIシーケンスは、90°RFパルス及び180°RFパルスの印加によってSS傾斜磁場パルスの印加により選択されたスライスを励起した後、PE傾斜磁場パルス及びRO傾斜磁場パルスを繰り返し印加することによって、選択されたスライスから連続的に複数のMR受信エコー信号を収集するパルスシーケンスである。90°RFパルスの印加時刻からｋ空間中心におけるエコー信号の収集時刻までの時間は、実効エコー時間(effective TE: effective echo time)と呼ばれる。
【００３４】
また、撮像条件設定部４０は、MPGパルスの効果の指標であるｂ値(b factor)を様々な値に設定してDWIを行うためのパルスシーケンスを設定する機能を有する。すなわち、撮像条件設定部４０では、互いに異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを収集するための撮像条件を設定することができる。特に、撮像条件設定部４０は、印加軸及びｂ値の絶対値が互いに同一でかつ極性が互いに異なるMPGパルスの印加を伴う２つのDWIシーケンスを設定する機能も備えている。
【００３５】
図４は、図２に示す撮像条件設定部４０において設定される２つのDWIシーケンスの一例を示す図である。
【００３６】
図４(A), (B)において横軸は時間を、RFはRF送信パルスを、GSSはSS傾斜磁場パルスを、GPEはPE傾斜磁場パルスを、GROはRO傾斜磁場パルスを、ECHOはMR受信エコー信号を、それぞれ示す。
【００３７】
図４(A)は、PE方向を印加軸とする極性が正のMPGパルスの印加を伴うDWIシーケンスの例を示す。また、図４(B)は、PE方向を印加軸とする極性が負のMPGパルスの印加を伴うDWIシーケンスの例を示す。図４(A), (B)に示すように、MR受信エコー信号の収集、つまりPE傾斜磁場パルスの印加に先だって印加軸及び面積が同一で極性がそれぞれ正及び負のMPGパルス(+MPG PULSE, -MPG PULSE)の印加を伴う２つのDWIシーケンスを撮像条件として撮像条件設定部４０において設定することができる。
【００３８】
尚、図４(A), (B) は、MPGパルスの印加軸がPE方向である例を示しているが、診断目的に応じて他の方向が印加軸とされる場合もある。
【００３９】
また、DWIデータは、複数の画像データの平均をとるアベレージング処理によりAVERAGE画像データとして収集することができる。アベレージング処理を行えば、SNR (signal to noise ratio)を向上させたDWIデータを得ることができる。従って、平均をとるために加算される画像データの数であるAVERAGE数、加算対象となるDWIデータに対応するMPGパルスの印加軸及び加算対象となるDWIデータのｂ値が撮像条件として撮像条件設定部４０により設定される。
【００４０】
データ処理部４１は、シーケンスコントローラ３１からMR信号を受けてｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する機能、ｋ空間データ記憶部４２に保存されたｋ空間データに対する画像再構成処理及び歪補正処理を含むデータ処理によって、歪補正を施した画像データを生成する機能、生成した画像データを画像データ記憶部４３に書き込む機能、DWIデータの歪補正に用いられる歪補正係数を求めて歪係数記憶部４４に書き込む機能、画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００４１】
画像再構成部４１Ａは、ｋ空間データ記憶部４２からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能を有する。MPGパルスを印加して収集された画像データはDWIデータとなり、各DWIデータは、ｂ値及びMPGパルスの印加軸に対応する画像データとなる。尚、DWIデータではない画像データは、ｂ値がゼロの画像データに相当する。
【００４２】
また、画像再構成部４１Ａは、必要に応じてMPGパルスの印加軸及びｂ値を同一に設定して収集された複数のDWIデータの平均をとる第１のアベレージング処理によってAVERAGE画像データを生成する機能を有する。すなわち、同一のDWIの条件で収集されたDWIデータを加算することによって特定の印加軸及びｂ値に対応するDWIデータのSNRを向上させることができる。
【００４３】
歪補正部４１Ｂは、MPGパルスの印加を伴って収集されたDWIデータに対して歪補正を行うための歪補正係数を求める機能と、求めた歪補正係数又は歪係数記憶部４４を参照して取得した歪補正係数を用いて歪補正の対象となるDWIデータに対する歪補正を行うことによって、歪補正が施された画像データを生成する機能を有する。
【００４４】
特に、歪補正部４１Ｂは、DWIによって収集された複数のDWIデータのうち歪補正の対象となるDWIデータに対応するｂ値と異なるｂ値に対応するDWIデータに基づいて、歪補正の対象となるDWIデータにに対する歪補正係数を算出するように構成される。また、歪補正係数の算出は、必要に応じてMPGパルスを印加せずにｂ値をゼロとして収集されたDWIでない画像データにも基づいて行うことができる。
【００４５】
より具体的には、印加軸及びｂ値の絶対値が互いに同一でかつ異なる極性のMPGパルスに対応する２つのDWIデータに基づいて、より高精度に２つのDWIデータの一方に対する歪補正係数を求めることができる。
【００４６】
図５は、図２に示す歪補正部４１Ｂにおいて歪補正係数を求めて歪補正を行う第１の方法を説明する図である。
【００４７】
図５(A), (B), (C), (D)において各縦軸はx軸を示す。例えば、ｂ値を0, +500, -500に設定してそれぞれ画像データを収集すると、図５(A)に示すように、ｂ値をゼロとして収集された基準画像データIb0は、MPGパルスの影響がないため、理想的には歪のない画像データとなる。一方、ｂ値が+500に対応するDWIデータIb+500と、ｂ値が-500に対応するDWIデータIb-500は、それぞれMPGパルスの影響を受けて歪を有する画像データとなる。
【００４８】
また、ｂ値が+500に対応するDWIデータIb+500と、ｂ値が-500に対応するDWIデータIb-500は、それぞれ互いに逆の極性のMPGパルスの影響を受けているため、他の影響が無視できれば、歪方向の極性が原点に関して互いに対称となる。尚、図５(A)は、説明簡易化のためにDWIデータIb+500, Ib-500にx軸方向の１次元の歪みが生じた場合の例を示している。ｂ値が±500である場合に限らず、絶対値が同じで符号が逆のｂ値に対応する２つのDWIデータは、他の影響が無視できれば、歪方向が原点に関して対称で、歪量が同一となる。
【００４９】
このような、0, +500, -500のｂ値に対応する各画像データIb0, Ib+500, Ib-500に対して、閾値を用いた２値化処理を行うことによって、図５(B)に示すように、それぞれ0, +500, -500のｂ値に対応する２値化画像データI'b0, I'b+500, I'b-500が生成される。
【００５０】
次に、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各画像点を座標変換して移動させながら、0のｂ値に対応する２値化基準画像データI'b0の各画像点における画素値と+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各画像点における画素値との間の２乗差の総和が計算される。すなわち、２値化DWIデータI'b+500の座標変換を表す各係数をパラメータとして、２値化基準画像データI'b0に対する２値化DWIデータI'b+500の画素値の２乗誤差を最小にする最適化処理が実行される。
【００５１】
座標変換は、平行移動、回転移動及び伸縮変形の組み合わせて表されるアフィン変換とすることが処理の簡易化に繋がる。アフィン変換による座標変換は、式(1)により表される。
【００５２】
【数１】
【００５３】
但し、式(1)において、fは座標変換を表す関数、(x, y, z)は座標変換前における画像点の空間座標、(x', y', z')は座標変換後における画像点の空間座標、p0, p1, p2, ..., p8, Tx, Ty, Tzは座標変換の係数である。
【００５４】
式(1)の各座標変換係数をパラメータとして、２値化DWIデータI'b+500の画素値の２乗誤差を最小とする最適化処理を行うと、図５(C)に示すように２値化基準画像データI'b0に対する位置ずれが最小となる２値化補正DWIデータI'b+500_corが生成されるとともに行列として複数の座標変換係数が得られる。すなわち、基準画像データIb0と正のｂ値に対応するDWIデータIb+500間の２値化処理及び座標変換処理後における各画素値の差分値の総和が最小となる座標変換係数の組合せK1を得ることができる。尚、最適化処理は、座標変換係数の逐次探索処理及び画素値の補間処理を含む処理となる。
【００５５】
同様な方法で、基準画像データIb0と負のｂ値に対応するDWIデータIb-500間の２値化処理及び座標変換処理後における各画素値の差分値の総和が最小となる座標変換係数の組合せK2とともに２値化補正DWIデータI'b+500_corを得ることができる。
【００５６】
そして、２値化基準画像データI'b0に対する画素値の２乗差の総和がより小さくなる２値化補正DWIデータ(I'b+500_cor又はI'b-500_cor)の生成に用いられた座標変換係数の組合せ(K1又はK2)を選択して歪補正係数として採用することができる。
【００５７】
更に、２値化基準画像データI'b0に対する画素値の２乗差の総和がより小さくなる２値化補正DWIデータ(I'b+500_cor又はI'b-500_cor)の生成に用いられたDWIデータ(Ib+500又はIb-500)を、歪補正係数を用いて座標変換することにより、図５(D)に示すように歪補正後のDWIデータIb500_corを得ることができる。
【００５８】
図６は、図２に示す歪補正部４１Ｂにおいて歪補正係数を求めて歪補正を行う第２の方法を説明する図である。
【００５９】
図６(A), (B), (C), (D)において各縦軸はx軸を示す。図５(A), (B)と同様に、図６(A)に示すような歪のない基準画像データIb0及びｂ値が±500に対応する歪方向が互いに逆の２つのDWIデータIb+500, Ib-500を収集して２値化処理を行うことによって、図６(B)に示すように、それぞれ0, +500, -500のｂ値に対応する２値化画像データI'b0, I'b+500, I'b-500を生成することができる。
【００６０】
ここで、仮に、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和を最小にする最適な各座標変換係数を２倍にした座標変換係数の組合せ2*K1を用いて+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の座標変換を実行すると、座標変換によって生成される２値化変換DWIデータI'b+500_doubleは、理論的には-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と等しくなる。
【００６１】
そこで、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各座標変換係数をパラメータとして、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和SumError1と、２倍の座標変換係数の組合せで座標変換された２値化変換DWIデータI'b+500_doubleと-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500との間における各画素値の２乗差の総和SumError2の和SumError1+ SumError2を最小とする最適化処理が実行される。
【００６２】
この最適化処理の結果、図６(C)に示すような、２値化補正DWIデータI'b+500_cor2及び２値化変換DWIデータI'b+500_doubleが生成される。また、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500とゼロのｂ値に対応する２値化基準画像データI'b0との間における位置ずれ及び+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500との間における実質的な位置ずれの双方を最小とする座標変換係数の組合せK12を得ることができる。
【００６３】
そして得られた座標変換係数の組合せK12を+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500に対する歪補正係数として設定することができる。更に、歪補正係数を用いて+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500を座標変換することにより、図６(D)に示すような歪補正後のDWIデータIb500_corを得ることができる。
【００６４】
尚、上述の例では、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の各座標変換係数をパラメータとして最適化処理を行う場合について説明したが、同様に-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b-500の各座標変換係数をパラメータとする最適化処理を行うことによって歪補正係数を求めることもできる。
【００６５】
また、ｂ値をゼロとした画像データを用いずに歪補正係数を求めることもできる。
【００６６】
図７は、図２に示す歪補正部４１Ｂにおいて歪補正係数を求めて歪補正を行う第３の方法を説明する図である。
【００６７】
図７(A), (B), (C), (D)において各縦軸はx軸を示す。図５(A), (B)と同様に、図７(A)に示すようなｂ値が±500に対応する歪方向が互いに逆の２つのDWIデータIb+500, Ib-500を収集して２値化処理を行うことによって、図７(B)に示すように、それぞれ+500, -500のｂ値に対応する２値化画像データI'b+500, I'b-500を生成することができる。
【００６８】
次に、-500のｂ値に対応する２値化画像データI'b-500の各座標変換係数をパラメータとして、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と-500のｂ値に対応する２値化画像データI'b-500との間における各画素値の２乗差の総和を最小とする最適化処理が実行される。
【００６９】
この最適化処理の結果、図７(C)に示すような、-500のｂ値に対応する２値化画像データI'b-500の座標変換後における２値化変換DWIデータI'b-500_doubleが生成される。また、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500と-500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500との間における実質的な位置ずれを最小とする座標変換係数の組合せK21を得ることができる。
【００７０】
そうすると、２値化変換DWIデータI'b-500_doubleの生成に用いられた各座標変換係数の組合せK21は、+500のｂ値に対応する２値化DWIデータI'b+500の２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和を最小にする最適な各座標変換係数の２倍に相当する。
【００７１】
そこで、２値化変換DWIデータI'b-500_doubleの生成に用いられた各座標変換係数の1/2の座標変換係数の組合せ(K21)/2を+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500に対する歪補正係数として設定することができる。更に、歪補正係数を用いて+500のｂ値に対応するDWIデータIb+500を座標変換することにより、図７(D)に示すような歪補正後のDWIデータIb500_corを得ることができる。
【００７２】
尚、図５、図６及び図７に示す第１、第２及び第３の方法において、最適化処理の対象を画素値の２乗差の総和としたが、２値化画像データ間における位置ずれを表す相関係数等の他の指標を最適化処理の対象としてもよい。また、エッジ検出処理としての２値化処理を行わずにDWIデータIb+500, Ib-500に対する座標変換係数をパラメータとして画像データ間の位置ずれの指標を最小化する最適化処理を実行するようにしてもよい。
【００７３】
或いは、２値化処理を含む又は２値化処理を伴わない任意のエッジ検出処理によってDWIデータを含む複数の画像データの各エッジを検出し、検出したエッジ間の位置ずれを表す指標を最小とする最適化処理を行ってもよい。そして、２つのDWIデータに対するエッジ検出を含む処理によって歪補正係数を算出することができる。
【００７４】
従って、図５に示す第１の方法は、２つのDWIデータ又は２つのDWIデータに基づいて生成される２つの画像データに対する各座標変換係数をパラメータとして、２つのDWIデータ又は２つの画像データの、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって各座標変換係数を計算し、より小さい指標に対応する座標変換係数を歪補正係数とする方法であると言うことができる。
【００７５】
また、図６に示す第２の方法は、２つのDWIデータの一方又は２つのDWIデータに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、一方の、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標及び他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて歪補正係数を決定する方法であると言うことができる。
【００７６】
更に、図７に示す第３の方法は、２つのDWIデータの一方又は２つのDWIデータに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、一方の他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて歪補正係数を決定する方法であると言うことができる。
【００７７】
ここまでは、絶対値が同一で符号が互いに逆のｂ値に対応する２つのDWIデータを収集し、歪補正部４１Ｂが、２つのDWIデータに基づいて２つのDWIデータの一方に対する歪補正係数を算出する例について説明したが、歪補正部４１Ｂでは、補正対象となるDWIデータに対応するｂ値と絶対値が異なるｂ値に対応し、かつMPGパルスの印加軸が同一のDWIデータに基づいて歪補正係数を求めることもできる。以下、絶対値が異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを収集し、歪補正部４１Ｂが、基準となるｂ値に対応する歪補正係数に基づいて基準となるｂ値よりも大きいｂ値に対応する歪補正係数を算出する例について説明する。
【００７８】
具体的には、ｂ値と各歪補正係数K(b)との関係式K(b)=f(b)に基づいて、各ｂ値に対応する歪補正係数K(b)を求めることができる。関係式の係数は、係数の数に対応する数の基準となるｂ値(bref)及び基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefから求めることができる。
【００７９】
ｂ値と各歪補正係数K(b)との関係式は、高次式、指数関数、対数関数等の任意の関数で近似することができる。近似に用いる適切な関数の種類及び高次式で近似する場合に２次以上の各項がそれぞれ無視できるか否かは、MPGパルスの振幅を制御することによってｂ値を調整するのかMPGパルスの印加時間を制御することによってｂ値を調整するのか或いはMPGパルスの振幅及び印加時間の双方を制御することによってｂ値を調整するのかといったようなMPGパルスの設計方法に依存する。
【００８０】
そこで、MPGパルスの条件を用いたシミュレーション、装置の据付時又はMPGパルスの設計時におけるファントムを用いた試験撮像或いはMPGパルスの印加を伴うプレスキャンによって収集された画像データの画像処理によって予めｂ値と各歪補正係数K(b)との関係を表す近似式を決定しておくことができる。
【００８１】
ｂ値と各歪補正係数が正比例するとみなせる場合には、式(2)に示すように、１組の基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefに基づいて各ｂ値に対応する歪補正係数K(b)を求めることができる。
【００８２】
K(b) = (Kref/bref)b (2)
【００８３】
基準となるｂ値(bref)は、ゼロでなく、かつDWIの撮像条件として設定され得る小さい値とすることが、歪の小さいDWIに対応する歪補正係数Krefを基準として、各ｂ値に対応する歪補正係数K(b)を精度良く求める観点から好適である。すなわち、より小さなｂ値に対応する歪補正係数に基づいて、より大きなｂ値に対応する歪補正係数を推定することができる。例えば、b=0の画像データ及びb=500, b=1000のDWIデータを収集する場合には、b=500として収集されたDWIデータに対応する歪補正係数に基づいて、式(2)によりb=1000として収集されたDWIデータに対応する歪補正係数を計算することができる。
【００８４】
基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefは、図５、図６及び図７を参照して上述したように符号の異なるｂ値(+bref, -bref)に対応する２つのDWIデータIb+ref, Ib-ref又は符号の異なるｂ値(+bref, -bref)に対応する２つのDWIデータIb+ref, Ib-refとｂ値がゼロの基準画像データIb0に基づいて求めることができる。
【００８５】
或いは、正又は負の単一の符号のｂ値(bref)に対応するDWIデータIbrefとｂ値がゼロの基準画像データIb0に基づいて基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefを求めるようにしてもよい。この場合、DWIデータIbrefを２値化した２値化DWIデータI'brefの座標変換係数をパラメータとして、２値化DWIデータI'brefの２値化基準画像データI'b0に対する各画素値の２乗差の総和を最小にする最適化計算によって座標変換係数として基準となるｂ値(bref)に対応する歪補正係数Krefを求めることができる。
【００８６】
このようにして歪補正部４１Ｂにおいて算出された歪補正係数は、歪係数記憶部４４に記憶させることができる。すなわち、MPGパルスの印加軸及びｂ値ごとに対応する歪補正係数を歪係数記憶部４４に保存し、歪補正部４１ＢがDWIの撮像条件に対応する歪補正係数を歪係数記憶部４４から読み込んで取得することができる。また、ｂ値から歪補正係数を求める関数自体又は関数の係数を歪係数記憶部４４に保存し、ｂ値に応じて歪補正係数を計算できるようにしてもよい。
【００８７】
このため、ファントムを用いた試験撮像や過去の撮像において得られたDWIに基づいて歪補正係数を求め、求めた歪補正係数を歪係数記憶部４４に保存すれば、歪補正部４１Ｂが歪係数記憶部４４を参照するのみで歪補正係数を取得することができる。この結果、各撮像の際に歪補正部４１Ｂによる歪補正係数の計算処理を省略することができる。
【００８８】
画像処理部４１Ｃは、データ処理部４１において生成された画像データ又は画像データ記憶部４３から読み込んだ画像データに対して画像表示のための必要な画像処理を施す機能と、画像処理後における表示用の画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００８９】
例えば、必要に応じて歪補正後における複数のDWIデータに第２のアベレージング処理を施すことができる。これにより、診断に必要なSNRを有する歪補正後のDWIデータを得ることができる。
【００９０】
画像再構成部４１Ａにおいて実行される第１のアベレージング処理は、歪補正前におけるDWIデータに対して施される。従って、第１のアベレージング処理の対象は、歪量が同等となる、MPGパルスの印加軸及びｂ値が同一の複数のDWIデータを対象とすることが前提条件になる。
【００９１】
これに対して、第２のアベレージング処理は、歪補正後における複数のDWIデータに対して施される。このため、第２のアベレージング処理は、互いに異なるｂ値に対応する複数のDWIデータに対して行うことができる。そこで、MR信号の絶対値を信号値とする画像再構成処理によってDWIデータが生成される場合には、絶対値が同一で極性が異なるｂ値等の互いに異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを対象として第２のアベレージング処理を実行することが好適である。これにより、歪補正係数を求めるために追加的に収集されたDWIデータをSNRの向上のために利用することができる。
【００９２】
すなわち、診断用に必要でないｂ値に対応するDWIデータが歪補正係数の算出のために収集された場合であっても、診断用のDWIデータに必要とされるSNRを得るために用いることができる。この結果、必要なSNRを得るために加算対象となる、診断用に必要なｂ値に対応するDWIデータの数を減らすことができる。
【００９３】
一方、診断用に必要となるｂ値に対応するDWIデータが歪補正係数の算出のために収集された場合には、そのまま診断用のDWIデータの生成用に用いることができる。換言すれば、診断用に本来収集されるDWIデータを歪補正係数の算出用のDWIデータとして利用することができる。
【００９４】
従って、上述したような歪補正部４１Ｂにおける歪補正係数の算出に伴う実質的なデータ収集時間及びデータ収集量の増加を回避することができる。換言すれば、単位データ収集時間当たりのSNR向上率を一定にすることができる。
【００９５】
第２のアベレージング処理は、MPGパルスの印加軸及びｂ値が同一の複数のDWIデータを対象として実行されるようにしてもよい。また、第１及び第２のアベレージング処理の一方又は双方を実行しないようにしても良い。従って、歪補正前及び前記歪補正後における所定の複数のDWIデータの少なくとも一方の平均をとるアベレージング処理を行うようにしてもよい。
【００９６】
そして、このような構成を有する磁気共鳴イメージング装置２０により、印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴ってDWIを実行し、異なるｂ値に対応する複数のDWIデータを収集することができる。また、ｂ値をゼロとして画像データを収集することもできる。
【００９７】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。まず、磁気共鳴イメージング装置２０により、歪補正係数の算出処理を伴ってDWIを行う場合について説明する。
【００９８】
図８は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により歪補正係数の算出処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャートである。
【００９９】
まずステップＳ１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいて図３に示すようにｂ値をゼロとしたEPIシーケンス及び診断目的に応じて必要なｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する。更に、撮像条件設定部４０は、最も小さいｂ値と絶対値が同じで符号が逆のｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する。すなわち、図４に示すように印加方向が同一で極性が互いに逆のMPGパルスの印加を伴う２つのDWIシーケンスを少なくとも含む撮像条件が撮像条件設定部４０において設定される。また、必要に応じて、DWIデータの収集及び加算の回数を決定するために必要となる第１及び第２のアベレージング処理のための各AVERAGE数が撮像条件として設定される。
【０１００】
ここでは、例えば、b=500及びb=1000に対応する２つのDWIデータが診断に必要であるものとする。この場合には、b=0, b=+500, b=-500, b=1000に対応するEPIシーケンス及び複数のDWIシーケンスが設定される。
【０１０１】
また、同一のｂ値を有するDWIデータを対象とする第１のアベレージング処理のAVERAGE数が２であれば、例えばb=0に対応するEPIシーケンス、b=+500の１AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=-500の１AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=1000の１AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=+500の２AVERAGE目に対応するDWIシーケンス、b=-500の２AVERAGE目に対応するDWIシーケンス及びb=1000の２AVERAGE目に対応するDWIシーケンスの順にシーケンスの順序が設定される。
【０１０２】
次にステップＳ２において、撮像条件設定部４０において設定された撮像条件に従ってDWIスキャンを含むイメージングスキャンが実行される。
【０１０３】
そのために予め寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【０１０４】
そして、撮像条件設定部４０から撮像条件として設定された複数のEPIシーケンスがシーケンスコントローラ３１に順次与えられる。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、パルスシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
【０１０５】
このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からMR信号を受けて、所要の信号処理を実行した後、A/D (analog to digital)変換することにより、デジタルデータのMR信号である生データを生成する。そして、受信器３０は、生成したMR信号をシーケンスコントローラ３１に与える。更にシーケンスコントローラ３１は、MR信号をコンピュータ３２のデータ処理部４１に出力する。
【０１０６】
そうすると、データ処理部４１は、MR信号をｋ空間データとしてｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間に配置する。この結果、ｋ空間データ記憶部４２には、b=0に対応するｋ空間データ、b=+500の１AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=-500の１AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=1000の１AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=+500の２AVERAGE目に対応するｋ空間データ、b=-500の２AVERAGE目に対応するｋ空間データ及びb=1000の２AVERAGE目に対応するｋ空間データが順次書き込まれて保存される。
【０１０７】
次にステップＳ３において、画像再構成部４１Ａは、ｋ空間データ記憶部４２からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する。この結果、b=0に対応する非DWIデータである基準画像データ、b=+500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ、b=-500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ、b=1000の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータがそれぞれ生成される。
【０１０８】
また、画像再構成部４１Ａは、MPGパルスの印加軸及びｂ値を同一に設定して収集された複数のDWIデータを加算する第１のアベレージング処理によってAVERAGE画像データを生成する。すなわち、b=+500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ同士の加算、b=-500の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ同士の加算並びにb=1000の１AVERAGE目及び２AVERAGE目に対応する２フレーム分のDWIデータ同士の加算が画像再構成部４１Ａにおいて行われる。この結果、b=+500, b=-500及びb=1000にそれぞれ対応する３フレーム分のDWI AVERAGEデータが生成される。
【０１０９】
次にステップＳ４において、歪補正部４１Ｂは、ｂ値が小さく、かつ符号が逆の２フレーム分のDWI AVERAGEデータに基づいて小さいｂ値に対応する歪補正係数を算出する。すなわち、歪補正部４１Ｂは、b=±500に対応する２フレーム分のDWIデータに基づいてb=500に対応する歪補正係数を算出する。
【０１１０】
歪補正係数は、図５、図６又は図７に示すように、２値化処理後のb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータ及び２値化処理後のb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの一方又は双方に対する座標変換係数をパラメータとする最適化処理によって計算することができる。
【０１１１】
図５又は図６で示される方法で歪補正係数が算出される場合には、２値化処理後のb=0に対応する２値化基準画像データも用いられる。そして、図５に示す方法で歪補正係数が算出される場合には、最適化処理において最小とする対象が２値化基準画像データに対するb=+500及びb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和に設定される。
【０１１２】
また、図６に示す方法で歪補正係数が算出される場合には、最適化処理において最小とする対象が２値化基準画像データ及びb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータに対するb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和に設定される。
【０１１３】
また、図７に示す方法で歪補正係数が算出される場合には、最適化処理において最小とする対象がb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータに対するb=-500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和に設定される。
【０１１４】
このような最適化処理により算出される歪補正係数は、歪方向が互いに逆のb=±500に対応するDWIデータに基づいて算出されているため、２値化基準画像データに対するb=+500に対応する２値化DWI AVERAGEデータの各画素値の２乗差の総和を最小とする最適化処理によって算出される歪補正係数に比べて高精度となる。
【０１１５】
次にステップＳ５において、歪補正部４１Ｂは、小さいｂ値に対応する歪補正係数に基づいて大きいｂ値に対応する歪補正係数を求める。すなわち、歪補正部４１Ｂは、ｂ値と歪補正係数が比例するものとして、式(2)によりb=500に対応する歪補正係数からb=1000に対応する歪補正係数を算出する。
【０１１６】
これにより、撮像条件として設定された全てのｂ値に対応する歪補正係数を簡易に取得することができる。取得したｂ値ごとの歪補正係数は、必要に応じて歪係数記憶部４４に書き込んで保存することができる。
【０１１７】
次にステップＳ６において、歪補正部４１Ｂは、各ｂ値に対応する歪補正係数を用いてそれぞれDWI AVERAGEデータの歪補正を行う。すなわち、b=500及びb=1000にそれぞれ対応する各歪補正係数を用いてb=500及びb=1000に対応するDWI AVERAGEデータの歪が補正される。
【０１１８】
次にステップＳ７において、画像処理部４１Ｃは、b=0に対応する画像データ及び歪補正後のDWI AVERAGEデータに対して、画像表示のための必要な画像処理を施す。例えば、異なるｂ値に対応する歪補正後の複数のDWI AVERAGEデータ間において第２のアベレージング処理を施すことができる。本例では、b=500及びb=1000に対応する２つのDWIデータが診断に必要であり、b=-500に対応するDWI AVERAGEデータは診断には不要である。そこで、b=±500に対応するDWI AVERAGEデータに対して第２のアベレージング処理を実行することができる。これにより、SNRを向上させたb=500に対応する診断用のDWI AVERAGEデータを生成することができる。
【０１１９】
次にステップＳ８において、画像処理部４１Ｃは、画像処理後における表示用のb=0に対応する画像データ及びDWI AVERAGEデータを表示装置３４に表示させる。これにより、ユーザは、表示装置３４に表示されたb=0に対応する画像、b=500に対応するDWI及びb=1000に対応するDWIを確認することができる。
【０１２０】
このとき表示装置３４に表示されるDWIは、精度良く算出された歪補正係数に基づいて歪補正されているため、良好に歪が補正された画像となる。加えて、表示装置３４に表示されるDWIは、第１及び第２のアベレージング処理によってSNRが向上した画像となる。
【０１２１】
次に、磁気共鳴イメージング装置２０により、予め取得した歪補正係数を用いた歪補正処理を伴ってDWIを行う場合について説明する。
【０１２２】
図９は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により予め取得した歪補正係数を用いた歪補正処理を伴ってDWIを行う際の流れを示すフローチャートである。尚、図８に示すフローチャートのステップと同様なステップには同符号を付して説明を省略する。
【０１２３】
まず予めファントムを用いた試験撮像や過去の撮像において求められた歪補正係数が歪係数記憶部４４に保存される。但し、歪補正係数は、図５、図６又は図７に示すように、絶対値が同一でかつ符号が互いに逆のｂ値に対応する２フレーム分のDWI AVERAGEデータに基づく座標変換係数をパラメータとする最適化処理によって計算される。また、歪補正係数の算出には、DWIの撮像条件として設定され得る小さいｂ値に対応するDWI AVERAGEデータが用いられる。例えば、b=500に対応する歪補正係数が歪係数記憶部４４に保存されるものとする。
【０１２４】
次に、ステップＳ１１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３から入力された情報に基づいてｂ値をゼロとしたEPIシーケンス及び診断目的に応じて必要なｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する。また、必要に応じてDWIのAVERAGE数が設定される。
【０１２５】
尚、図８のステップＳ１とは異なり、あるｂ値と絶対値が同じで符号が逆のｂ値に対応するDWIシーケンスを設定する必要はない。このため、例えば、b=0, b=500及びb=1000に対応するEPIシーケンスが設定されるものとする。
【０１２６】
次に、ステップＳ１２において、撮像条件設定部４０において設定された撮像条件に従ってDWIスキャンを含むイメージングスキャンが実行される。すなわち、図８のステップＳ１と同様な流れで、絶対値が互いに異なる複数のｂ値(b=0, 500, 1000)にそれぞれ対応するｋ空間データが収集される。
【０１２７】
次に、ステップＳ１３において、画像再構成部４１Ａは、絶対値が互いに異なる複数のｂ値(b=0, 500, 1000)にそれぞれ対応する画像データ及びDWIデータを生成する。そのために、ｋ空間データに対する画像再構成処理が実行される他、撮像条件として設定されたAVERAGE数に応じてDWIデータに対する第１のアベレージング処理が実行される。第１のアベレージング処理が実行された場合には、DWI AVERAGEデータが生成される。
【０１２８】
次に、ステップＳ１４において、歪補正部４１Ｂは、歪係数記憶部４４からｂ値が小さく、かつ符号が逆の２フレーム分のDWI AVERAGEデータ又はDWIデータに基づいて算出された小さいｂ値に対応する歪補正係数を取得する。すなわち、歪補正部４１Ｂは、b=500に対応する歪補正係数を歪係数記憶部４４から取得する。
【０１２９】
これにより、ステップＳ５において、歪補正部４１Ｂは、b=500に対応する歪補正係数に基づいてb=1000に対応する歪補正係数を算出することが可能となる。そして図８のステップＳ６からステップＳ８と同様に歪補正係数を用いた歪補正後のDWIに必要な画像処理を施した画像を表示装置３４に表示させることができる。
【０１３０】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、印加軸及びｂ値の絶対値が同一で極性が互いに逆のMPGパルスを印加して拡散イメージングすることによって歪み極性が逆の２つのDWIデータを収集し、歪み極性が逆の２つのDWIデータに基づいて精度良く歪補正係数を求めるようにしたものである。
【０１３１】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、従来よりも精度よく歪み補正が施されたDWIを得ることができる。特に、被検体Ｐの腹部には限られた方向にのみ拡散する神経の束がない。このため、撮像部位を腹部としてDWIを収集する場合には、MPGパルスの印加軸を１軸方向として、より精度良く歪補正係数を求めて良好に歪が補正されたDWIを得ることができる。一方、MPGパルスの印加軸が複数方向であっても、印加軸ごとに互いに極性の異なるMPGパルスを印加することによって、より精度良く歪補正係数を計算することができる。
【０１３２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、あるｂ値に対応する歪補正係数に基づいて、他のｂ値に対応する歪補正係数を計算することができる。このため、歪補正係数の算出に必要なデータ処理量を低減させることができる。
【０１３３】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【０１３４】
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ RFコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
３７ 寝台
４０ 撮像条件設定部
４１ データ処理部
４１Ａ 画像再構成部
４１Ｂ 歪補正部
４１Ｃ 画像処理部
４２ ｋ空間データ記憶部
４３ 画像データ記憶部
４４ 歪係数記憶部
Ｐ 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴って拡散強調イメージングを実行することによって前記異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集するイメージング手段と、
前記複数の拡散強調画像データのうち歪補正の対象となる拡散強調画像データに対応するｂ値と異なるｂ値に対応する拡散強調画像データに基づいて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データに対する歪補正係数を算出し、算出した前記歪補正係数を用いて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データの歪補正を実行することによって前記歪補正が施された画像データを生成する歪補正手段と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記イメージング手段は、絶対値が同一で符号が互いに逆のｂ値に対応する２つの拡散強調画像データを収集するように構成され、
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データに基づいて前記２つの拡散強調画像データの一方に対する歪補正係数を算出するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記イメージング手段は、絶対値が異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集するように構成され、
前記歪補正手段は、基準となるｂ値に対応する歪補正係数に基づいて前記基準となるｂ値よりも大きいｂ値に対応する歪補正係数を算出するように構成される請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記歪補正手段により算出された前記歪補正係数を記憶する記憶手段を更に備え、
前記歪補正手段は、前記記憶手段を参照して前記歪補正係数を取得できるように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記イメージング手段は、ｂ値をゼロとして更に画像データを収集するように構成され、
前記歪補正手段は、前記ｂ値をゼロとして収集された画像データにも基づいて前記歪補正係数を算出するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データ又は前記２つの拡散強調画像データに基づいて生成される２つの画像データに対する各座標変換係数をパラメータとして、前記２つの拡散強調画像データ又は前記２つの画像データの、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって前記各座標変換係数を計算し、より小さい指標に対応する座標変換係数を前記歪補正係数とするように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データの一方又は前記２つの拡散強調画像データに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、前記一方の、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標及び他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて前記歪補正係数を決定するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データの一方又は前記２つの拡散強調画像データに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、前記一方の他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて前記歪補正係数を決定するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データに対するエッジ検出を含む処理によって前記歪補正係数を算出するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記歪補正前及び前記歪補正後における所定の複数の拡散強調画像データの少なくとも一方の平均をとるアベレージング処理を行う画像処理手段を更に備える請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記画像処理手段は、前記歪補正後において互いに異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データに対して前記アベレージング処理を行うように構成される請求項１０記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
印加軸が同一で異なるｂ値に対応するMPGパルスの印加を伴って拡散強調イメージングを実行することによって前記異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集するイメージング手段と、
前記複数の拡散強調画像データのうち歪補正の対象となる拡散強調画像データに対応するｂ値と異なるｂ値に対応する拡散強調画像データに基づいて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データに対する歪補正係数を算出し、算出した前記歪補正係数を用いて前記歪補正の対象となる拡散強調画像データの歪補正を実行することによって前記歪補正が施された画像データを生成する歪補正手段と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記イメージング手段は、絶対値が同一で符号が互いに逆のｂ値に対応する２つの拡散強調画像データを収集するように構成され、
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データに基づいて前記２つの拡散強調画像データの一方に対する歪補正係数を算出するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記イメージング手段は、絶対値が異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データを収集するように構成され、
前記歪補正手段は、基準となるｂ値に対応する歪補正係数に基づいて前記基準となるｂ値よりも大きいｂ値に対応する歪補正係数を算出するように構成される請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記歪補正手段により算出された前記歪補正係数を記憶する記憶手段を更に備え、
前記歪補正手段は、前記記憶手段を参照して前記歪補正係数を取得できるように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記イメージング手段は、ｂ値をゼロとして更に画像データを収集するように構成され、
前記歪補正手段は、前記ｂ値をゼロとして収集された画像データにも基づいて前記歪補正係数を算出するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データ又は前記２つの拡散強調画像データに基づいて生成される２つの画像データに対する各座標変換係数をパラメータとして、前記２つの拡散強調画像データ又は前記２つの画像データの、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって前記各座標変換係数を計算し、より小さい指標に対応する座標変換係数を前記歪補正係数とするように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データの一方又は前記２つの拡散強調画像データに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、前記一方の、ｂ値をゼロとして収集された画像データに対する位置ずれの指標及び他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて前記歪補正係数を決定するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データの一方又は前記２つの拡散強調画像データに基づいて生成される２つの画像データの一方に対する座標変換係数をパラメータとして、前記一方の他方に対する位置ずれの指標を最小にする最適化処理によって計算された座標変換係数に基づいて前記歪補正係数を決定するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記歪補正手段は、前記２つの拡散強調画像データに対するエッジ検出を含む処理によって前記歪補正係数を算出するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記歪補正前及び前記歪補正後における所定の複数の拡散強調画像データの少なくとも一方の平均をとるアベレージング処理を行う画像処理手段を更に備える請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記画像処理手段は、前記歪補正後において互いに異なるｂ値に対応する複数の拡散強調画像データに対して前記アベレージング処理を行うように構成される請求項１０記載の磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５７６８７（Ｐ２０１２−１５７６８７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７７７０４（Ｐ２０１１−２７７７０４）
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]