図面 (/)

技術 磁気共鳴撮像装置

出願人 キヤノンメディカルシステムズ株式会社
発明者 加地潤一高井博司渡邊良照森田禎也田之上和也重田高志
出願日 2012年2月6日 (8年4ヶ月経過) 出願番号 2012-023533
公開日 2013年8月19日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2013-158509
状態 特許登録済
技術分野 磁気共鳴イメージング装置
主要キーワード 維持領域 位置決め段階 空間的不均一性 品質領域 ボア空間 磁場環境 磁場歪み グラフィック図形
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年8月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

歪補正に伴って生じる「黒抜け」等の画質低下を低減或いは予防することができる磁気共鳴撮像装置を提供する。

解決手段

実施形態の磁気共鳴撮像装置は、磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、被検体撮像領域を設定する撮像領域設定部と、設定した前記撮像領域と前記補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する品質領域算出部と、前記被検体に磁場を印加して、設定した前記撮像領域から磁気共鳴信号収集する収集部と、収集した前記磁気共鳴信号を再構成して再構成画像を生成する再構成部と、前記再構成画像の歪を、前記補正データを用いて補正する歪補正部と、設定した前記撮像領域と算出した前記画質維持領域とを、前記磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、を備える。

概要

背景

磁気共鳴撮像装置は、静磁場中に置かれた被検体原子核スピンラーモア周波数高周波(RF:Radio Frequency)信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号再構成して画像を生成する撮像装置である。

磁気共鳴撮像装置では、被検体内部の位置情報を得るために、直交3軸方向に夫々直線的に磁場が変化する3つの傾斜磁場を静磁場に重畳して撮像を行う。再構成処理では、傾斜磁場が位置に比例して線形に変化するという理想的な状態を前提とした処理を行っている。しかしながら、現実には傾斜磁場は非線形性の歪をもつため、単純に再構成処理しただけでは、その画像が歪を持つことになる。

そこで、歪補正テーブルを用いて、傾斜磁場の非線形性歪に起因する画像歪補正する処理が従来から検討されている(例えば、特許文献1)。

概要

歪補正に伴って生じる「黒抜け」等の画質低下を低減或いは予防することができる磁気共鳴撮像装置を提供する。実施形態の磁気共鳴撮像装置は、磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定部と、設定した前記撮像領域と前記補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する品質領域算出部と、前記被検体に磁場を印加して、設定した前記撮像領域から磁気共鳴信号を収集する収集部と、収集した前記磁気共鳴信号を再構成して再構成画像を生成する再構成部と、前記再構成画像の歪を、前記補正データを用いて補正する歪補正部と、設定した前記撮像領域と算出した前記画質維持領域とを、前記磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、を備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、被検体撮像領域を設定する撮像領域設定部と、設定した前記撮像領域と前記補正データを用いて、歪補正後画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する品質領域算出部と、前記被検体に磁場を印加して、設定した前記撮像領域から磁気共鳴信号収集する収集部と、収集した前記磁気共鳴信号を再構成して再構成画像を生成する再構成部と、前記再構成画像の歪を、前記補正データを用いて補正する歪補正部と、設定した前記撮像領域と算出した前記画質維持領域とを、前記磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置

請求項2

磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、画質維持領域を設定する品質領域設定部と、設定した前記品質維持領域と前記補正データを用いて、前記品質維持領域内において歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される撮像領域を算出する撮像領域算出部と、前記被検体に磁場を印加して、算出した前記撮像領域から磁気共鳴信号を収集する収集部と、収集した前記磁気共鳴信号を再構成して再構成画像を生成する再構成部と、前記再構成画像の歪を、前記補正データを用いて補正する歪補正部と、算出した前記撮像領域と設定した前記画質維持領域とを、前記磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。

請求項3

前記画質維持領域は前記撮像領域の内側にあって、前記撮像領域よりも狭い領域である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項4

前記補正データは、前記磁場の誤差が無いとしたときの前記撮像領域内画素位置と、前記誤差を含む磁場環境の下で収集された磁気共鳴信号から再構成された再構成画像内の画素位置との位置ずれ量又は前記位置ずれ量に関するデータであり、前記歪補正部は、前記再構成画像の各画素位置画素値を、その画素位置を前記位置ずれ量だけシフトさせた先の画素位置の画素値とすることによって歪を補正し、前記所定の品質は、前記歪補正部の歪補正によってシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数と、前記撮像領域内の総画素数とで表せる品質指標であり、前記品質領域算出部は、前記品質指標が所定値以上となる領域を前記品質維持領域として求める、ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項5

前記品質指標は、前記歪補正部の歪補正によってシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数をnとし、前記撮像領域内の総画素数をNとするとき、(N−n)/Nで表せる品質指標であり、前記品質指標はユーザ操作によって設定及び変更が可能であり、前記品質指標を高い値に設定すると前記品質維持領域は狭くなり、前記品質指標を低い値に設定すると前記品質維持領域は広くなる、ことを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項6

前記品質領域算出部は、シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、前記撮像領域の各スライス面内の所定の周辺領域の画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、ことを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項7

前記品質領域算出部は、シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、画素値が所定の値以下となる画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、ことを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項8

前記補正データは、前記磁場の誤差が無いとしたときの前記撮像領域内の画素位置と、前記誤差を含む磁場環境の下で収集された磁気共鳴信号から再構成された再構成画像内の画素位置との位置ずれ量又は前記位置ずれ量に関するデータであり、前記歪補正部は、前記再構成画像の各画素位置の画素値を、その画素位置を前記位置ずれ量だけシフトさせた先の画素位置の画素値とすることによって歪を補正し、前記所定の品質は、前記歪補正部の歪補正によってシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数と、前記品質維持領域内の総画素数とで表せる品質指標であり、前記撮像領域算出部は、前記品質指標が所定値以上となる領域を前記撮像領域として求める、ことを特徴とする請求項2に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項9

前記品質指標は、前記歪補正部の歪補正によってシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数をnとし、前記品質維持領域内の総画素数をNとするとき、(N−n)/Nで表せる品質指標であり、前記品質指標はユーザ操作によって設定及び変更が可能であり、前記品質指標を高い値に設定すると前記撮像領域は広くなり、前記品質指標を低い値に設定すると前記撮像領域は狭くなる、ことを特徴とする請求項8に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項10

前記品質領域算出部は、シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、前記撮像領域の各スライス面内の所定の周辺領域の画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、ことを特徴とする請求項8に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項11

前記品質領域算出部は、シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、画素値が所定の値以下となる画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、ことを特徴とする請求項8に記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項12

前記表示部は、前記被検体の位置決め画像を表示し、前記撮像領域と前記画質維持領域とを前記位置決め画像に重ねて表示する、ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の磁気共鳴撮像装置。

請求項13

前記撮像領域と前記画質維持領域はいずれも3次元領域である、ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の磁気共鳴撮像装置。

技術分野

0001

本発明にかかる実施形態は、磁気共鳴撮像装置に関する。

背景技術

0002

磁気共鳴撮像装置は、静磁場中に置かれた被検体原子核スピンラーモア周波数高周波(RF:Radio Frequency)信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号再構成して画像を生成する撮像装置である。

0003

磁気共鳴撮像装置では、被検体内部の位置情報を得るために、直交3軸方向に夫々直線的に磁場が変化する3つの傾斜磁場を静磁場に重畳して撮像を行う。再構成処理では、傾斜磁場が位置に比例して線形に変化するという理想的な状態を前提とした処理を行っている。しかしながら、現実には傾斜磁場は非線形性の歪をもつため、単純に再構成処理しただけでは、その画像が歪を持つことになる。

0004

そこで、歪補正テーブルを用いて、傾斜磁場の非線形性歪に起因する画像歪補正する処理が従来から検討されている(例えば、特許文献1)。

先行技術

0005

特開2010−279601号公報

発明が解決しようとする課題

0006

傾斜磁場の非線形性により、再構成された画像内の画素位置と、被検体内の真の位置との間にはズレシフト)が生じる。この観測位置と真の位置との位置ズレ量(シフト量)を補正するための補正データボア空間内の格子点代表点)ごとに記憶させたものが歪補正テーブルである。

0007

再構成された画像の画素位置と歪補正テーブルとから、補正前の画素位置に対応するシフト先の画素位置(即ち、真の位置)を求めることができる。そして、シフト先の画素位置にある画素値を、補正前の画素位置における画素値とすることにより、歪の補正された画像を得ることができる。

0008

上記の歪補正成立するためには、歪補正テーブルから求めたシフト先に収集された画像データが存在することが必要である。しかしながら、撮像領域の外縁部近傍の画素を補正しようとするとき、シフト先が撮像領域の外側となることが起こり得る。撮像領域の外側はデータ収集が行われていないため画像データが存在しない。収集したデータを利用して撮像領域の外側でデータを外挿する方法も考えられるが、本来無いはずの信号が誤って生じる恐れもある。そこで、通常、シフト先が撮像領域の外側になる場合は、観測位置の画素値をゼロの画素値で置き換えるものとしている。大きな画素値を高い輝度表現する場合、画素値ゼロは黒で表現される。このため、画素値ゼロの点が集まった領域のことを「黒抜け」と呼ぶことがある。

0009

歪補正に伴って生じる「黒抜け」は画質の低下をもたらすものであり、その低減或いは予防が要望されている。

課題を解決するための手段

0010

実施形態の磁気共鳴撮像装置は、磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定部と、設定した前記撮像領域と前記補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する品質領域算出部と、前記被検体に磁場を印加して、設定した前記撮像領域から磁気共鳴信号を収集する収集部と、収集した前記磁気共鳴信号を再構成して再構成画像を生成する再構成部と、前記再構成画像の歪を、前記補正データを用いて補正する歪補正部と、設定した前記撮像領域と算出した前記画質維持領域とを、前記磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

図面の簡単な説明

0011

磁気共鳴撮像装置の全体構成例を示す図。
歪補正を考慮した位置決め処理等の機能ブロックの構成例を示す図。
歪補正前と歪補正後の再構成画像の一例を示す図。
本実施形態の歪補正テーブルの概念を示す図。
本実施形態の歪補正処理の概念を説明する図。
第1の実施形態における品質維持領域と撮像領域とを例示する図。
品質維持領域の算出の概念を説明する図。
第2の実施形態における品質維持領域と撮像領域とを例示する図。
撮像領域の算出の概念を説明する図。
次元撮像領域と3次元品質維持領域を示す図。

実施例

0012

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

0013

(1)構成及び全般動作
図1は、本実施形態における磁気共鳴撮像装置1の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、磁気共鳴撮像装置1は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石22、静磁場用磁石22の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル24、傾斜磁場コイル26、送信用或いは受信用RFコイル28、制御系30、被検体(患者)Pが乗せられる寝台32等を備える。さらに、制御系30は、静磁場電源40、シムコイル電源42、傾斜磁場電源44、RF送信器46、RF受信器48、シーケンスコントローラ56、コンピュータ58等を備えている。また、コンピュータ58は、その内部構成として、演算装置60、入力装置62、表示装置64、記憶装置66等を有している。

0014

静磁場用磁石22は静磁場電源40に接続され、静磁場電源40から供給される電流により撮像空間に静磁場を形成させる。シムコイル24はシムコイル電源42に接続され、シムコイル電源42から供給される電流により静磁場を均一化する。静磁場用磁石22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40に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。なお、静磁場電源40を設けずに、静磁場用磁石22を永久磁石で構成してもよい。

0015

傾斜磁場電源44は、X軸傾斜磁場電源44x、Y軸傾斜磁場電源44y、およびZ軸傾斜磁場電源44zとで構成されている。なお、図1においては、静磁場用磁石22およびシムコイル24の軸方向をZ軸方向、鉛直方向をY軸方向、これらに直交する方向をX軸方向としている。

0016

傾斜磁場コイル26は、X軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、およびZ軸傾斜磁場コイル26zを有し、静磁場用磁石22の内側で筒状に形成されている。X軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、およびZ軸傾斜磁場コイル26zはそれぞれ、X軸傾斜磁場電源44x、Y軸傾斜磁場電源44y、Z軸傾斜磁場電源44zに接続されている。

0017

各傾斜磁場電源44x、44y、44zから傾斜磁場コイル26x、26y、26zにそれぞれ供給される電流により、X軸、Y軸、およびZ軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzが撮像空間にそれぞれ形成される。

0018

装置座標系の3軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzを合成して、論理軸としてのスライス方向傾斜磁場Gss、位相エンコード方向傾斜磁場Gpe、および、読み出し方向周波数エンコード方向)傾斜磁場Groの各方向を任意に設定できる。各傾斜磁場は、静磁場に重畳される。なお、スライス方向、位相エンコード方向、および、読み出し方向の直交3軸で構成される座標系画像座標系と呼ぶものとする。

0019

RF送信器46は、シーケンスコントローラ56から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のRFパルスを生成し、これを送信用のRFコイル28に送信する。RFコイル28には、RFパルスを送信すると共に被検体からの磁気共鳴信号(MR信号)を受信する送受信用全身コイル(WBC:whole body coil)や、寝台32または被検体Pの近傍に設けられる受信専用コイルローカルコイルとも呼ばれる)などがある。

0020

RFコイル28で受信したMR信号は、信号ケーブルを介してRF受信器48に供給される。

0021

RF受信器48は、受信したMR信号に対して、前置増幅中間周波変換、位相検波低周波増幅フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、A/D(analog to digital)変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データ(raw data)を生成する。RF受信器48は、生成したMR信号の生データをシーケンスコントローラ56に入力する。

0022

シーケンスコントローラ56は、コンピュータ58の演算装置60の制御に従って、設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件に対応する傾斜磁場Gx、Gy,GzおよびRFパルスを発生させる。また、シーケンスコントローラ56は、これらの傾斜磁場Gx、Gy,GzおよびRFパルスに応答して受信されたMR信号を、生データ(raw data)としてRF受信器48から入力し、演算装置60に出力する。上記の磁気共鳴撮像装置1の各構成のうち、コンピュータ58を除く構成を収集部と呼ぶ。

0023

コンピュータ58の演算装置60はプロセッサ等を備えて構成される。演算装置60は、磁気共鳴撮像装置1全体の制御を行う他、ユーザ操作によって入力装置62に入力された種々の設定情報に基づいて、各種のパルスシーケンスを含む撮像条件の設定や変更を行い、設定或いは変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ56を制御する。

0024

また、演算装置60は、シーケンスコントローラ56から入力した生データに対して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行う他、後述する歪補正に関する処理を行う。歪補正された画像データは、表示装置64に表示される。

0025

図2は、本実施形態の演算装置60で実現される、再構成処理、歪補正処理、及び歪補正を考慮した位置決め処理等の機能ブロックの構成例を示す図である。図2に示す機能ブロックの夫々の機能は、演算装置60のプロセッサが記憶装置66に記憶されるプログラムコードを実行することによって実現してもよいし、ASICのようなハードウェアで実現してもよい。

0026

本実施形態の演算装置60で実現される各機能ブロックは、再構成部110、歪補正部120、補正データ記憶部130、撮像条件設定部140、撮像領域設定部150、品質領域算出部160等を有して構成される。

0027

再構成部110は、前述したように、シーケンスコントローラ56から入力した磁気共鳴信号(生データ)に対して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行って再構成画像を生成する。補正データ記憶部130は、磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを歪補正テーブルとして記憶する。

0028

歪補正部120は、補正データ記憶部130に記憶された補正データを用いて、再構成画像の歪を補正する。

0029

撮像領域設定部150は、撮像技師等のユーザが入力装置62を介して入力した撮像領域設定情報に基づいて、撮像領域、即ち、FOV(Field Of View)を設定する。

0030

撮像条件設定部140は、検査対象の患者に対して予め設定された撮像条件、或いは入力装置62を介して入力、変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ56を制御する。ここで、撮像条件とは、FOV等の撮像領域の大きさや位置に関する撮像条件、スライス枚数スライス厚スライス内のマトリクスの大きさ等の解像度に関する撮像条件、撮像法やパルスシーケンスの種類等のほか、これらの撮像条件と密接に関連するパルスシーケンスのパラメータを含む諸元のことである。

0031

品質領域算出部160は、撮像領域設定部150で設定した撮像領域と、補正データ記憶部130に記憶された補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する。

0032

前述したように、歪補正処理によって「黒抜け」が発生し、歪補正後の画像の一部の領域の画質が劣化することがある。

0033

一般的な撮像手順では、本撮像の前に、例えば、アキシャル断面サジタル断面、コロナル断面などの位置決め画像を得るための撮像を行う。そして、この位置決め画像を表示装置64の画面に表示して、本撮像を行うべき撮像領域(FOV)を指定する。FOVの指定は、例えばFOVの大きさや位置に対応する四角グラフィクス図形を位置決め画像に重ねて表示して行う。その後、指定したFOVに対して本撮像が行われ、本撮像の画像が生成される。

0034

従来の撮像手法では、上記の「黒抜け」は、本撮像が終了した後に本撮像の画像を見て初めてその存在が確認できるものであった。「黒抜け」が多い場合は、撮像領域を設定し直して、再度本撮像を行う必要があった。

0035

これに対して、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置1では、本撮像の前の、FOVの位置決め処理において、「黒抜け」が発生しない領域、或いは「黒抜け」発生の割合が所定の割合よりも低い領域(これらの領域を、以下、品質維持領域QRと呼ぶ)を表示装置64に表示するものとしている。以下、品質維持領域QRの表示を伴う本実施形態の位置決め処理について、より具体的に説明する。

0036

(2)位置決め処理(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る位置決め処理の説明の理解のため、本実施形態における歪補正処理について概略説明する。

0037

図3は、歪補正前の再構成画像(図3(a))と歪補正後の再構成画像(図3(b))とを模式的に示す図である。

0038

再構成処理は、磁場に誤差が無い、即ち、静磁場が空間的に均一であり、傾斜磁場も理想的に直線状に変化しているという前提で行われる。したがって、静磁場の空間的不均一性残留している場合や、傾斜磁場に非線形性の歪があると、真の位置と、これに対応する補正前の再構成画像の画素位置との間に位置ズレが発生し、この結果再構成画像に歪が発生する。換言すれば、真の位置にあるべき画素の画素値が、観測位置に置き換わったことによって画像の歪が発生する。

0039

静磁場の誤差(不均一性)はシミング処理によってある程度解消できる。また、傾斜磁場は、ボア空間の中心近傍では線形性が高く、ボア空間の周辺部では非線形性が強くなる傾向をもつ。したがって、ボア空間の中心近傍に撮像領域を設定すれば、傾斜磁場の非線形性に起因する画像歪はある程度回避することができる。

0040

一方、近年では、ボア空間に横臥する患者の精神的、肉体的負担を軽減するため、ボア短軸化が図られている。このため、ボア空間内における傾斜磁場の非線形性領域の比率が従来よりも大きくなってきている。そこで、ボア空間の非線形領域をも撮像領域として使用すべく、傾斜磁場の非線形性に起因する画像歪を積極的に補正する歪補正処理が行われている。

0041

今、X、Y、Zの各傾斜磁場の線形分からの誤差(非線形歪み)を以下のように定義する。
ΔBgrd_x(X,Y,Z)、ΔBgrd_y(X,Y,Z)、ΔBgrd_z(X,Y,Z)
X、Y、Z各Chのgradientについて磁場歪みは3次元分布となる。Gx,Gy, Gzを理想傾斜磁場強度として、装置座標系の任意の点:(X,Y,Z)において各Chの誤差の割合を、
GxErrRatio(X,Y,Z) = ΔGx(X,Y,Z)/Gx
GyErrRatio(X,Y,Z) = ΔGy(X,Y,Z)/Gy
GzErrRatio(X,Y,Z) = ΔGz(X,Y,Z)/Gz
とすると、点(X,Y,Z)において、X、Y、Z各Chのgradientのつくる磁場分布誤差は、
ΔBgrd_x(X,Y,Z) = ΔGx(X,Y,Z)*X
ΔBgrd_y(X,Y,Z) = ΔGy(X,Y,Z)*Y
ΔBgrd_z(X,Y,Z) = ΔGz(X,Y,Z)*Z
となる。
よって、線形分からの誤差により任意の点(X,Y,Z)の位置がシフトする量(歪み量)は、
ΔX= ΔBgrd_x(X,Y,Z)/Gx = GxErrRatio(X,Y,Z)*X
ΔY= ΔBgrd_y(X,Y,Z)/Gy = GyErrRatio(X,Y,Z)*Y
ΔZ= ΔBgrd_z(X,Y,Z)/Gz = GzErrRatio(X,Y,Z)*Z
で求められる。

0042

なお、各傾斜磁場の線形分からの誤差は、磁場分布計算モデルにより計算により求めても良いし、実際の装置において代表的な位置での傾斜磁場強度を測定し、フィッティングにより求めても良い。

0043

点(X,Y,Z)は点(X+ΔX, Y+ΔY, Z+ΔZ)にシフトしているので、画素位置(X,Y,Z)の画素値として、画素位置(X+ΔX, Y+ΔY, Z+ΔZ)における画素値を持ってくることで歪み量の補正をすることができる。換言すれば、補正前の再構成画像における画素位置(X,Y,Z)の画素値を、同じく補正前の再構成画像における画素位置(X+ΔX, Y+ΔY, Z+ΔZ)の画素値で置き換えることによって補正後の再構成画像を生成することができる。

0044

図4は、歪補正テーブルの概念を示す図である。歪補正テーブルは3次元の参照テーブルであり、点(X,Y,Z)で指定される各格子点図4黒丸)に、点(X,Y,Z)に対応付けられた3次元の補正データが保存されている。

0045

補正データは、例えば、図4の右側に示すように、補正前の画素位置(X,Y,Z)と、補正後の画素位置(X’,Y’,Z’)との差である、シフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)である。ここで、ΔX = X - X’、ΔY = Y - Y’、ΔZ = Z - Z’、である。歪補正テーブルに保存される補正データが上記のようにシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)そのものの場合は、補正データ自体が補正前後の画素位置の位置ズレ量となる。

0046

歪補正テーブルに記憶する補正データは、必ずしもシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)そのものである必要はなく、シフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を算出可能なデータであればよい。例えば、誤差の割合(GxErrRatio(X,Y,Z),GyErrRatio(X,Y,Z), GzErrRatio(X,Y,Z))を、補正データとして記憶させても良い。この場合、各誤差の割合GxErrRatio(X,Y,Z)、GyErrRatio(X,Y,Z)、 GzErrRatio(X,Y,Z)に、位置X、Y、Zを夫々乗ずれば、シフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を算出することができる。

0047

図5は、歪補正テーブルを用いた歪補正処理の概念を説明する図であり、図5(a)が再構成画像、図5(b)が歪補正テーブルを示す。

0048

前述したように、歪補正テーブルは、通常、装置座標系(X,Y,Z)で表される。これに対して、再構成画像は、リードアウト方向(RO)、位相エンコード方向(PE)、スライス方向(SS)の画像座標系(RO,PE,SS)で表現される。画像座標系(RO,PE,SS)は、装置座標系(X,Y,Z)に対して任意の方向に設定できるが、図5では、説明の便宜上、スライス方向とZ方向を一致させている。

0049

再構成画像の画素位置aの補正を行うときは、画素位置aに対応する装置座標系の位置Aを求め、その点のシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を歪補正テーブルから読み取り、画素位置aのシフト先の画素位置a’を算出する。そして、画素位置a’の画素値を画素位置aの画素値とする。

0050

同様に、再構成画像の画素位置bの補正を行うときは、画素位置bに対応する装置座標系の位置Bを求める。位置Bが歪補正テーブルの格子点に一致しないときは、位置Bの周囲の格子点にある複数のシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)から、公知の補間処理、例えば、cubic spline補間やSinc補間等を用いて、位置Bにおけるシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を推定する。そして、推定したシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を用いて画素位置bのシフト先の画素位置b’を算出する。ここで、画素位置b’が再構成画像データの格子点に一致しない場合は、画素位置b’の周囲の格子点にある複数の画素値から、同様の補間処理、例えば、cubic spline補間やSinc補間等を用いて画素位置b’の画素値を算出する。そして、算出した画素位置b’の画素値を画素位置bの画素値とする。

0051

このような処理を補正前の再構成画像の総ての画素に対して行うことによって、歪補正後の再構成画像を生成することができる。

0052

ところで、再構成画像のうち撮像領域の周辺に対応する領域では、図5(a)の画素位置cと画素位置c’のように、シフト先の画素位置が撮像領域の外部になることが生じうる。このような場合、シフト先の画素位置c’にはそもそも画素が存在しない。このため、通常、画素位置cの画素値をゼロに設定する。画素値ゼロの画素は表示上黒く見える。これが、前述した「黒抜け」である。

0053

このように、シフト先の画素位置が撮像領域の外となる場合は、その画素の品質は低下することになる。

0054

そこで、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置1では、品質の低下しない領域(品質が維持される領域)、言い換えれば、上記の「黒抜け」が発生しない領域、或いは「黒抜け」発生の割合が所定の割合よりも低い領域を、品質維持領域QRとして表示装置64に表示するものとしている。

0055

図6は、第1の実施形態における品質維持領域QRと撮像領域(FOV)とを例示する図である。品質維持領域QRと撮像領域(FOV)の表示と設定は、本撮像の前の撮像領域(FOV)の位置決め段階で行われる。位置決めは、表示装置64に被検体の位置決め画像を表示させ、その上に品質維持領域QRや撮像領域(FOV)を示す四角のグラフィック図形を重ねて表示して行うが、図6図7以降も同様)では、被検体の位置決め画像を省略して図示している。

0056

第1の実施形態では、実線で示す撮像領域(FOV)がユーザ操作によって設定される。一方、破線でしめす品質維持領域QRは、ユーザが設定した撮像領域(FOV)と、歪補正テーブルから直接或いは間接的に求められるシフト量(位置ズレ量)とを用いて装置が算出する。品質維持領域QRは、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される領域であり、「黒抜け」が全く発生しない領域が品質の最も高い領域となる。「黒抜け」が全く発生しない領域とは、その領域内の総ての画素において、歪補正による画素位置のシフト先が撮像領域(FOV)内にある領域のことである。したがって、品質維持領域QRは、撮像領域(FOV)の内側にあり、撮像領域(FOV)よりも狭い領域となる。

0057

撮像領域(FOV)は、その外縁にある△部をドラッグする等の操作によって、拡大、縮小できる。また、撮像領域(FOV)を回転、移動させることもできる。撮像領域(FOV)に対するこのようなユーザ操作によって、位置決め画像と撮像領域(FOV)を所望の位置関係に位置合わせすることができる。

0058

撮像領域(FOV)を変更すると品質維持領域QRも再計算され、変更後の撮像領域(FOV)に対応する品質維持領域QRが表示される。

0059

図7は、品質維持領域QRの算出の概念を説明する図である。品質維持領域QRは、前述したように、撮像領域(FOV)の内側となるが、その大きさは設定する品質に依存して変化する。高い品質に設定すると品質維持領域QRは小さくなり、低い品質に設定すると品質維持領域QRの大きさは撮像領域(FOV)の大きさに近づいていく。ここでの品質とは、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素の数と、撮像領域(FOV)内の総画素数との比率で表せる指標である。図7において、●は、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素を示しており、●から延びる矢印の先端がシフト先の画素位置を表している。●が少ない領域ほど、黒抜けによる歪補正後の画質の劣化が少なく、高い品質が維持される領域となる。

0060

今、撮像領域(FOV)内の総画素数をNとし、歪補正によって品質維持領域QRから撮像領域(FOV)外にシフトする画素の数をn(以下、黒抜け画素数nと呼ぶ)とすると、品質指標QFを、例えば、
QF=1−(n/N)
と規定することができる。黒抜け画素数nが多くなればなるほど品質指標QFは低下する。黒抜け画素数nがゼロの場合、品質指標QFは1(パーセント表示にすると100%)となり、黒抜けに起因する補正後の画質劣化は全く生じないことを意味している。

0061

例えば、図7の右下に例示するように、撮像領域(FOV)内の総画素数Nを10,000としたとき、黒抜け画素数nが1,000となる品質維持領域QR1の品質指標QFは90%、黒抜け画素数nが500となる品質維持領域QR2の品質指標QFは95%、黒抜け画素数nがゼロとなる品質維持領域QR3の品質指標QFは100%となる。

0062

撮像領域(FOV)が設定されると、歪補正テーブルから決まるシフト先の位置と品質指標QFとから、黒抜け画素数nが決定される。黒抜け画素数nが決定されれば、品質維持領域QRを決定することができる。

0063

例えば、品質維持領域QRの形状を撮像領域(FOV)の形状と相似とし、品質維持領域QRの大きさを撮像領域(FOV)の大きさが徐々に小さくしていき、品質指標QFから決定した黒抜け画素数nになったときの大きさの領域を品質維持領域QRとすることができる。上記の方法は一例であり、これに限定されるものではない。

0064

(3)位置決め処理(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、ユーザが撮像領域(FOV)を設定し、これに基づいて装置が品質維持領域QRを算出している。第2の実施形態では、これとは逆に、ユーザが品質維持領域QRを設定し、これに基づいて装置が撮像領域(FOV)を算出する。

0065

図8に示すように、第2の実施形態においては、実線で示す品質維持領域QRがユーザ操作によって設定される一方、破線でしめす撮像領域(FOV)は、ユーザが設定した撮像領域(FOV)と、歪補正テーブルから直接或いは間接的に求められるシフト量(位置ズレ量)とを用いて装置が算出する。第1の実施形態と同様に、品質維持領域QRは、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される領域であり、この品質を実現するための撮像領域(FOV)が算出される。

0066

品質維持領域QRは、その外縁にある△部をドラッグする等の操作によって、拡大、縮小できる。また、品質維持領域QRを回転、移動させることもできる。品質維持領域QRを変更すると撮像領域(FOV)も再計算され、変更後の品質維持領域QRに対応する撮像領域(FOV)が表示される。

0067

図9は、撮像領域(FOV)の算出の概念を説明する図である。第1の実施形態と同様に、撮像領域(FOV)は品質維持領域QRの外側にあり、品質維持領域QRよりも広い領域となる。品質を高く設定すると撮像領域(FOV)はより大きくなり、品質を低く設定すると撮像領域(FOV)は品質維持領域QRに近づいていく。ここでの品質は、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素の数(黒抜け画素数)と、品質維持領域QR内の総画素数との比率で表せる指標である。図9において、●は、品質維持領域QR内の画素のうち、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素を示しており、●から延びる矢印の先端はシフト先の画素位置を表している。図9に示す黒抜け画素●は、撮像領域(FOV)と品質維持領域QRとが同じ大きさのときの黒抜け画素に対応するが、撮像領域(FOV)を大きくしていくにつれてシフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素の数は徐々に減っていく。つまり、品質維持領域QRの大きさを固定にした場合、大きな撮像領域(FOV)ほど、品質維持領域QR内の品質は高くなる。

0068

品質維持領域QR内の総画素数をNとし、歪補正によって品質維持領域QRから撮像領域(FOV)外にシフトする画素の数をn(黒抜け画素数n)とすると、第2の実施形態の品質指標QFも第1の実施形態と同じ式で表すことができ、
QF=1−(n/N)
となる。

0069

例えば、図9の右下に例示するように、品質維持領域QR内の総画素数Nを10,000としたとき、品質維持領域QRから撮像領域FOV1の外にシフトする黒抜け画素数nが1,000の場合は品質指標QFが90%、撮像領域FOV2の外にシフトする黒抜け画素数nが500の場合は品質指標QFが95%、撮像領域FOV3の外にシフトする黒抜け画素数nがゼロの場合は品質指標QFが100%となる。

0070

品質維持領域QRと品質指標QFとから、黒抜け画素数nと黒抜け画素が定まり、黒抜け画素のシフト先の位置も定まる。そして、シフト先の位置の外縁から、撮像領域(FOV)を決定することができる。

0071

なお、第1、第2の実施形態のいずれにおいても、シフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素数を求めるとき、撮像領域(FOV)の各スライス面内の所定の周辺領域の画素を除外した上で、撮像領域(FOV)の外になる画素数を求めるようにしてもよい。スライス面内の所定の周辺領域においては、仮に黒抜け画素が生じたとしても、それ程深刻な影響を与えない場合があるからである。

0072

また、シフト先の画素位置が撮像領域(FOV)の外になる画素数を求めるとき、画素値が所定の値以下となる画素を除外した上で、前記撮像領域(FOV)の外になる画素数を求めるようにしてもよい。画素値が小さい場合は、仮に黒抜け画素が生じたとしても、それ程深刻な影響を与えない場合があるからである。

0073

ここまでの説明では、撮像領域(FOV)や品質維持領域QRを2次元の図を用いて説明してきたが、撮像領域(FOV)や品質維持領域QRは2次元領域に限定されるものではなく、図10に示すように、撮像領域(FOV)や品質維持領域QRを3次元領域としてもよい。図10(a)は第1の実施形態に対応し、図10(b)は第2の実施形態に対応するものであり、上述した第1、第2の実施形態の説明はそのまま適用できる。

0074

同一スライス面内で2次元の歪補正を行う場合は、上記の「黒抜け」はスライスの周辺領域に発生することが殆どであり、「黒抜け」が発生しても画像診断上問題となることは比較的少ないかもしれない。しかしながら、スライス方向も含めて3次元の歪補正を行う場合は、3次元撮像領域のスライス方向の端部では、スライス面内の中央部にも「黒抜け」が発生する可能性があり、観察したい部位が見えにくくなるという現象が発生しうる。

0075

本実施形態では、3次元の歪補正を行う場合であっても、本撮像の前の位置決め処理において、「黒抜け」が発生しない領域、或いは「黒抜け」発生の割合が所定の割合よりも低い領域(これらの領域を、以下、品質維持領域QRと呼ぶ)を表示装置64に表示することができ、歪補正処理に伴う画像品質の劣化を予防、或いは低減することができる。

0076

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

0077

1磁気共鳴撮像装置
64表示装置
110再構成部
120歪補正部
130補正データ記憶部
140撮像条件設定部
150撮像領域設定部
160品質領域算出部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ