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技術 磁気共鳴イメージング装置

出願人 キヤノンメディカルシステムズ株式会社
発明者 竹島秀則金澤仁
出願日 2018年9月5日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-166101
公開日 2020年3月12日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-036813
状態 未査定
技術分野 磁気共鳴イメージング装置
主要キーワード マルチセグメント 集積回路記憶装置 割り当て順 検査経過 データ保管装置 圧縮センシング 初期シーケンス 合成関数
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(2020年3月12日)のものです。
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図面 (14)

課題

技師の負担を軽減しつつ一定の品質撮像できる磁気共鳴イメージング装置を提供する。

解決手段

磁気共鳴イメージング装置1は、収集部と、判定部と、選択部とを含む。収集部は、パルスシーケンスに従い磁気共鳴データを収集する。判定部は、前記磁気共鳴データに基づき画質を判定する。選択部は、前記画質が基準を満たさないと判定された場合、前記パルスシーケンスとはシーケンスの種類および撮像条件の少なくとも一方が異なる再収集パルスシーケンスを選択する。

概要

背景

検体の本撮像において撮像が失敗した場合は、技師の判断に基づく再撮像が必要となる。再撮像を行う場合、同じシーケンスによる単純なリトライを行う手法がある。しかし、例えば撮像中に被検体が呼吸をしたために体動が発生し撮像が失敗した場合は、単純に同じシーケンスでリトライを行っても、同じ息止め期間であれば再度撮像が失敗する可能性が高い。よって、結局技師の判断に基づく再撮像が必要になり、技師の技量に応じて撮像結果が大きくばらついてしまうという問題がある。

概要

技師の負担を軽減しつつ一定の品質で撮像できる磁気共鳴イメージング装置を提供する。磁気共鳴イメージング装置1は、収集部と、判定部と、選択部とを含む。収集部は、パルスシーケンスに従い磁気共鳴データを収集する。判定部は、前記磁気共鳴データに基づき画質を判定する。選択部は、前記画質が基準を満たさないと判定された場合、前記パルスシーケンスとはシーケンスの種類および撮像条件の少なくとも一方が異なる再収集パルスシーケンスを選択する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

パルスシーケンスに従い磁気共鳴データ収集する収集部と、前記磁気共鳴データに基づき画質を判定する判定部と、前記画質が基準を満たさないと判定された場合、前記パルスシーケンスとはシーケンスの種類および撮像条件の少なくとも一方が異なる再収集パルスシーケンスを選択する選択部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置

請求項2

前記選択部は、検査に関する時間と磁気共鳴データとが入力され、前記再収集パルスシーケンスを出力するモデルに従い、処理対象の磁気共鳴データから前記再収集パルスシーケンスを決定する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項3

前記選択部は、磁気共鳴データが入力され、当該磁気共鳴データに基づき生成される画像の画質の判定結果を出力する第1モデルに従い、処理対象の磁気共鳴データから画質の判定結果を生成する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項4

前記選択部は、画質の判定結果と検査に関する時間とが入力され、再収集パルスシーケンスを出力する第2モデルに従い、画質の判定結果から再収集パルスシーケンスを決定する請求項1または請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項5

画像のコントラストの強調法に関するイメージングは、複数のパルスシーケンス候補が対応付けられ、前記パルスシーケンスおよび前記再収集パルスシーケンスは、前記複数のパルスシーケンス候補から選択される請求項1から請求項4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6

前記磁気共鳴データは、複数のイメージングを含むイメージングリストに従って収集され、前記選択部は、イメージングに関し再撮像が発生した場合、検査可能時間の残り時間に基づき、前記イメージングリストに含まれる未取得のイメージングに関するパルスシーケンスを、前記複数のパルスシーケンス候補から再選択する請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項7

前記選択部は、前記再収集パルスシーケンスに従い収集された磁気共鳴データに基づいて判定された画質が基準を満たさない場合、他のイメージングで想定される撮像時間と検査可能時間の残り時間とに基づき、前記複数のパルスシーケンス候補の中から新たな再収集パルスシーケンスを選択する請求項5または請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項8

前記再収集パルスシーケンスは、前記パルスシーケンスよりも撮像時間が短い請求項1から請求項7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9

前記再収集パルスシーケンスは、前記パルスシーケンスよりもモーションアーチファクトの影響が少ない請求項1から請求項7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10

前記再収集パルスシーケンスは、前記パルスシーケンスとは異なる中心周波数を用いる請求項1から請求項7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11

前記再収集パルスシーケンスは、寝台移動とともに実行される請求項1から請求項7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12

前記再収集パルスシーケンスは、前記パルスシーケンスよりも撮像視野が大きい請求項1から請求項7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13

前記パルスシーケンスおよび前記再収集パルスシーケンスは、前記画質を判定するためのキャリブレーション信号の収集を含む請求項1から請求項12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14

前記キャリブレーション信号は、励起パルスまたはプリパルス印加直後のエコー信号、または、励起パルスまたはプリパルスが印加される直前のエコー信号である請求項13に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項15

前記選択部は、磁場の補正に関する補正マップを再撮像するためのパルスシーケンスを再収集パルスシーケンスとして選択する請求項1から請求項14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16

前記再収集パルスシーケンスの選択処理、前記撮像条件の設定処理、および前記再収集パルスシーケンスに従った前記磁気共鳴データの収集処理自動実行するか、前記選択処理および前設定処理を自動実行し、前記収集処理を実行する前に手動で前記撮像条件を設定可能とするかの切り換えを制御する制御部をさらに具備する請求項1から請求項15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17

前記磁気共鳴データ収集後、検査結果に関するレポートを生成する生成部をさらに具備する請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

背景技術

0002

検体の本撮像において撮像が失敗した場合は、技師の判断に基づく再撮像が必要となる。再撮像を行う場合、同じシーケンスによる単純なリトライを行う手法がある。しかし、例えば撮像中に被検体が呼吸をしたために体動が発生し撮像が失敗した場合は、単純に同じシーケンスでリトライを行っても、同じ息止め期間であれば再度撮像が失敗する可能性が高い。よって、結局技師の判断に基づく再撮像が必要になり、技師の技量に応じて撮像結果が大きくばらついてしまうという問題がある。

先行技術

0003

特開2012−110689号公報
特開2015−33577号公報
特開2002−360532号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明が解決しようとする課題は、負担を軽減しつつ一定の品質で撮像できることである。

課題を解決するための手段

0005

本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、収集部と、判定部と、選択部とを含む。収集部は、パルスシーケンスに従い磁気共鳴データを収集する。判定部は、前記磁気共鳴データに基づき画質を判定する。選択部は、前記画質が基準を満たさないと判定された場合、前記パルスシーケンスとはシーケンスの種類および撮像条件の少なくとも一方が異なる再収集パルスシーケンスを選択する。

図面の簡単な説明

0006

図1は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示すブロック図である。
図2は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の動作例を示すフローチャートである。
図3は、画質判定処理で用いるキャリブレーション信号の第1の収集例を示す図である。
図4Aは、画質判定処理で用いるキャリブレーション信号の第2の収集例を示す図である。
図4Bは、画質判定処理で用いるキャリブレーション信号の第2の収集例を示す図である。
図5は、本実施形態に係るイメージングリストの一例を示す図である。
図6は、再収集パルスシーケンスの選択処理を示す図である。
図7は、学習済みモデルを生成する学習システムの一例を示すブロック図である。
図8は、1つの学習済みモデルで実現する場合における、モデル機械学習時の概念を示す図である。
図9は、図8において学習させた学習済みモデルの利用時の概念を示す図である。
図10は、別々の学習済みモデルで実現する場合における、モデルの機械学習時の概念を示す図である。
図11は、図10において学習させた学習済みモデルの利用時の概念を示す図である。
図12は、学習済みモデルから類似度が出力される場合の画質判定処理の一例を示す図である。

実施例

0007

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる磁気共鳴イメージング装置について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。以下、一実施形態について図面を用いて説明する。

0008

図1を用いて、本実施形態における磁気共鳴イメージング装置1の全体構成について説明する。図1は、本実施形態における磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す図である。図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置1は、静磁場磁石101と、傾斜磁場コイル103と、傾斜磁場電源105と、寝台107と、寝台制御回路109と、送信コイル113と、送信回路115と、受信コイル117と、受信回路119と、シーケンス制御回路121と、バス123と、インタフェース125と、ディスプレイ127と、記憶装置129と、処理回路131とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置1は、静磁場磁石101と傾斜磁場コイル103との間に中空円筒形状のシムコイルを有していてもよい。

0009

静磁場磁石101は、中空の略円筒形状に形成された磁石である。なお、静磁場磁石101は、略円筒形状に限らず、開放型の形状で構成されてもよい。静磁場磁石101は、内部の空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石101としては、例えば、超伝導磁石等が使用される。

0010

傾斜磁場コイル103は、中空の円筒形状に形成されたコイルである。傾斜磁場コイル103は、静磁場磁石101の内側に配置される。傾斜磁場コイル103は、互いに直交するX、Y、Zの各軸に対応する3つのコイルが組み合わされて形成される。Z軸方向は、静磁場の方向と同方向であるとする。また、Y軸方向は、鉛直方向とし、X軸方向は、Z軸およびY軸に垂直な方向とする。傾斜磁場コイル103における3つのコイルは、傾斜磁場電源105から個別に電流供給を受けて、X、Y、Zの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。

0011

傾斜磁場コイル103によって発生するX、Y、Z各軸の傾斜磁場は、例えば、周波数エンコード用傾斜磁場(リードアウト傾斜磁場ともいう)位相エンコード用傾斜磁場およびスライス選択用傾斜磁場を形成する。スライス選択用傾斜磁場は、撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場は、空間的位置に応じて磁気共鳴(Magnetic Resonance:以下、MRと呼ぶ)信号の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード用傾斜磁場は、空間的位置に応じてMR信号の周波数を変化させるために利用される。

0012

傾斜磁場電源105は、シーケンス制御回路121の制御により、傾斜磁場コイル103に電流を供給する電源装置である。

0013

寝台107は、被検体Pが載置される天板1071を備えた装置である。寝台107は、寝台制御回路109による制御のもと、被検体Pが載置された天板1071を、ボア111内へ挿入する。寝台107は、例えば、長手方向が静磁場磁石101の中心軸と平行になるように、磁気共鳴イメージング装置1が設置された検査室内に設置される。

0014

寝台制御回路109は、寝台107を制御する回路であり、インタフェース125を介した操作者の指示により寝台107を駆動することで、天板1071を長手方向および上下方向へ移動させる。

0015

送信コイル113は、傾斜磁場コイル103の内側に配置されたRFコイルである。送信コイル113は、送信回路115からRF(Radio Frequency)パルスの供給を受けて、高周波磁場に相当する送信RF波を発生する。送信コイル113は、例えば、全身コイル(以下、WBC(whole body coil)という)である。WBCは、送受信コイルとして使用されてもよい。WBCと傾斜磁場コイル103との間には、これらのコイルを磁気的に分離するための円筒状のRFシールドが設置される。

0016

送信回路115は、シーケンス制御回路121の制御により、ラーモア周波数等に対応するRFパルス)を送信コイル113に供給する。

0017

受信コイル117は、傾斜磁場コイル103の内側に配置されたRFコイルである。受信コイル117は、高周波磁場によって被検体Pから放射されるMR信号を受信する。受信コイル117は、受信されたMR信号を受信回路119へ出力する。受信コイル117は、例えば、1以上、典型的には複数のコイルエレメントを有するコイルアレイである。受信コイル117は、例えば、フェーズドアレイコイル(以下、PAC(Phased Array Coil)ともいう)である。

0018

受信回路119は、シーケンス制御回路121の制御により、受信コイル117から出力されたMR信号に基づいて、デジタル化された複素数データであるデジタルのMR信号(以下、MRデータと呼ぶ)を生成する。具体的には、受信回路119は、受信コイル117から出力されたMR信号に対して各種信号処理を施した後、各種信号処理が施されたデータに対してアナログ/デジタル(A/D(Analog to Digital))変換を実行する。受信回路119は、A/D変換されたデータを標本化サンプリング)する。これにより、受信回路119は、MRデータを生成する。受信回路119は、生成されたMRデータをシーケンス制御回路121に出力する。

0019

シーケンス制御回路121は、処理回路131から出力された検査プロトコルに従って、傾斜磁場電源105、送信回路115および受信回路119等を制御し、被検体Pに対する撮像を行う。検査プロトコルは、検査に応じた各種パルスシーケンスを有する。検査プロトコルには、傾斜磁場電源105により傾斜磁場コイル103に供給される電流の大きさ、傾斜磁場電源105により電流が傾斜磁場コイル103に供給されるタイミング、送信回路115により送信コイル113に供給されるRFパルスの大きさ、送信回路115により送信コイル113にRFパルスが供給されるタイミング、受信コイル117によりMR信号が受信されるタイミング等が定義されている。また、シーケンス制御回路121は、受信回路119から受信したMRデータを処理回路131に出力する。

0020

バス123は、インタフェース125と、ディスプレイ127と、記憶装置129と、処理回路131との間でデータを伝送させる伝送路である。バス123には、ネットワーク等を介して、各種生体信号計測器外部記憶装置、各種モダリティなどが適宜接続されてもよい。例えば、生体信号計測器として、不図示の心電計がバスに接続される。

0021

インタフェース125は、操作者からの各種指示や情報入力受け付ける回路を有する。インタフェース125は、例えば、マウス等のポインティングデバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスに関する回路を有する。なお、インタフェース125が有する回路は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品に関する回路に限定されない。例えば、インタフェース125は、磁気共鳴イメージング装置1とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路を有していてもよい。

0022

ディスプレイ127は、処理回路131におけるシステム制御機能1311による制御のもとで、画像生成機能1313により生成された各種磁気共鳴画像MR画像)、撮像および画像処理に関する各種情報などを表示する。ディスプレイ127は、例えば、CRTディスプレイ液晶ディスプレイ有機ELディスプレイLEDディスプレイプラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイ、モニタ等の表示デバイスである。

0023

記憶装置129は、画像生成機能1313を介してk空間に配列されたMRデータ、画像生成機能1313により生成された画像データ等を記憶する。記憶装置129は、各種検査プロトコル、検査プロトコルを規定する複数の撮像パラメータを含む撮像条件等を記憶する。記憶装置129は、処理回路131で実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。記憶装置129は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子ハードディスクドライブ(hard disk drive)、ソリッドステートドライブ(solid state drive)、光ディスク等である。また、記憶装置129は、CD−ROMドライブDVDドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。

0024

処理回路131は、ハードウェア資源として図示していないプロセッサ、ROM(Read-Only Memory)やRAM等のメモリ等を有し、磁気共鳴イメージング装置1を統括的に制御する。処理回路131は、システム制御機能1311と、画像生成機能1313と、取得機能1315と、決定機能1317と、画質判定機能1319と、選択機能1321とレポート作成機能1323とを有する。これら各種機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶装置129へ記憶されている。処理回路131は、これら各種機能に対応するプログラムを記憶装置129から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読みだした状態の処理回路131は、図1の処理回路131内に示された複数の機能等を有することになる。

0025

なお、図1においては単一の処理回路131にてこれら各種機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路131を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、1つの処理回路が各プログラムを実行する場合であってもよいし、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路実装される場合であってもよい。

0026

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific IntegratedCircuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。

0027

プロセッサは、記憶装置129に保存されたプログラムを読み出し実行することで各種機能を実現する。なお、記憶装置129にプログラムを記憶する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、寝台制御回路109、送信回路115、受信回路119、シーケンス制御回路121等も同様に、上記プロセッサなどの電子回路により構成される。

0028

処理回路131は、システム制御機能1311により、磁気共鳴イメージング装置1を制御する。具体的には、処理回路131は、記憶装置129に記憶されているシステム制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開されたシステム制御プログラムに従って磁気共鳴イメージング装置1の各回路を制御する。例えば、処理回路131は、システム制御機能1311により、インタフェース125を介して操作者から入力される撮像条件に基づいて、検査プロトコルを記憶装置129から読み出す。なお、処理回路131は、撮像条件に基づいて、検査プロトコルを生成してもよい。処理回路131は、検査プロトコルをシーケンス制御回路121に送信し、被検体Pに対する撮像を制御する。

0029

処理回路131は、画像生成機能1313により、例えば、リードアウト傾斜磁場の強度に従って、k空間のリードアウト方向に沿ってMRデータを充填する。処理回路131は、k空間に充填されたMRデータに対してフーリエ変換を行うことにより、MR画像を生成する。処理回路131は、生成されたMR画像を、ディスプレイ127や記憶装置129に出力する。

0030

処理回路131は、取得機能1315により、検査オーダ受理する。本実施形態に係る検査オーダは、少なくとも検査項目と検査時間とが含まれる。検査項目は、頭部、腹部などの被検体Pの検査対象部位を含む。検査時間は、一般的な検査予約において被検体Pの検査において確保可能な時間枠であり、例えば、10分、30分、1時間などが一単位として規定される時間である。

0031

処理回路131は、決定機能1317により、検査オーダに基づいてイメージングリスト(PAS(Programmable Anatomical Scan)ともいう)を決定する。イメージングリストは、被検体Pの検査で必要となるイメージングの種類を列挙したリストである。本実施形態に係るイメージングは、コントラスト強調法を含む概念である。イメージングには、当該イメージングを得るための1以上のパルスシーケンス候補が対応付けられる。イメージングリストについては、図5を参照して後述する。

0032

処理回路131は、画質判定機能1319により、シーケンス制御回路121から受信したMRデータに基づき画質を判定する。

0033

処理回路131は、選択機能1321により、画質が基準を満たさないと判定された場合、パルスシーケンスとはシーケンスの種類および撮像条件の少なくとも一方が異なるパルスシーケンスである再収集パルスシーケンスを選択する。

0034

処理回路131は、レポート作成機能1323により、イメージングリストにあるイメージングの実行が完了した後、イメージングの種類に対応する画像に基づいて検査結果に関するレポートを生成する。

0035

次に、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置1の動作例について図2のフローチャートを参照して説明する。

0036

テップS201では、例えば取得機能1315により処理回路131が、検査オーダを受理する。
ステップS202では、例えば決定機能1317により処理回路131が、検査オーダに基づいて、イメージングリストを決定する。検査オーダから必要なイメージングリストを決定する場合はルールベースで決定されればよい。例えば、検査項目と当該検査項目の診断で一般的に想定される必要となる1以上のイメージングとを対応付けたテーブルを用意する。テーブルは、例えば記憶装置129に格納されてもよいし、外部装置に記憶され、処理回路131がネットワークを介して参照できるように構成されてもよい。決定機能1317により処理回路131は、テーブルを参照し、検査オーダの検査項目に対応するイメージングを選択することで、イメージングリストを決定すればよい。

0037

ステップS203では、選択機能1321により処理回路131が、イメージングリストに含まれる各イメージングに対し、それぞれ初期のパルスシーケンス(初期シーケンスともいう)を選択する。
ステップS204では、例えばシステム制御機能1311により処理回路131が、イメージングリストのうちの未取得のイメージングに関する初期シーケンスに従い、被検体Pを撮像する。具体的には、ステップS204の初回の処理では、ステップS203で割り当てられた初期シーケンスに従い、撮像を実行してMRデータを取得する。

0038

ステップS205では、画質判定機能1319により処理回路131が、画質判定処理として、ステップS204で取得したMRデータの画質が基準を満たすか否かを判定する。画質が基準を満たすか否かの判定は、例えば、MR画像にアーチファクトが存在しなければ、画質が基準を満たすと判定し、アーチファクトが存在すれば画質が基準を満たさないと判定してもよい。さらに、MRデータを再構成する前のk空間データで画質を判定してもよく、例えば、Stack−of−Starsで収集されたk空間データに対し、Stack方向の1次元あるいはRadialスキャン方向の2次元ごとにデータを再構成し、その共通信号部分について、体動による影響で歪みが生じていれば、画質が基準を満たさないと判定してもよい。また、画質が基準を満たすか否かの判定は、例えば、注目部位がMR画像に含まれている又は略中心部に位置すれば、画質が基準を満たすと判定し、注目部位がMR画像に含まれていない又は略中心部に位置しなければ、画質が基準を満たさないと判定してもよい。医師等の主観も反映するため、医師等がインタフェース125を介して画質を満たす旨の指示が入力された場合、画質が基準を満たすと判定し、インタフェース125を介して画質を満たさない旨の指示が入力された場合、画質が基準を満たさないと判定してもよい。
画質が基準を満たすと判定した場合、ステップS206に進み、画質が基準を満たさないと判定した場合、ステップS208に進む。

0039

ステップS206では、例えばシステム制御機能1311により処理回路131が、イメージングリストにある全てのイメージングに対応する撮像が終了したか否かを判定する。全てのイメージングに対応する撮像が終了していれば、撮像を終了し、全てのイメージングに対応する撮像が終了していなければステップS207に進む。
ステップS207では、選択機能1321により処理回路131が、先に取得したイメージングに係る画像の画質が基準を満たしているので、処理中のイメージングに対応する撮像を完了し、イメージングリストから次のイメージングを選択する。その後、ステップS204に戻り、同様の処理を繰り返す。

0040

ステップS208では、選択機能1321により処理回路131が、ステップS205において画質が基準を満たさないと判定されているので、イメージングリストにある処理中のイメージングに対応するパルスシーケンス候補から再収集パルスシーケンスを選択する。このとき、検査可能時間内でイメージングリストに挙げられたイメージングを取得することが最優先とされるため、あるイメージングに関し再撮像が発生した場合、再撮像が発生したイメージング以降のイメージングについても、撮像時間を考慮してパルスシーケンスの再選択(イメージングに対応するパルスシーケンスの組み替え)が実行される。
つまり、ステップS205,ステップS208およびステップS209の処理が繰り返される場合において、選択機能1321により処理回路131は、撮像中のイメージング以外の他のイメージングで想定される撮像時間と検査可能時間の残り時間とに基づいて、複数のパルスシーケンス候補の中から新たな再収集パルスシーケンスを選択する。
ステップS209では、例えばシステム制御機能1311により処理回路131が、再収集パルスシーケンスに従って再撮像する。その後、ステップS205に戻り、画質の判定処理が行われる。以上で本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置1の動作を終了する。

0041

なお、全イメージングに対応する撮像が終了した後、レポート作成機能1323により処理回路131が、検査結果に関するレポートを生成してもよい。例えば、イメージングリストに従って得られた複数のイメージングに係る画像が入力され、イメージングに基づく過去のレポートを出力するように学習された学習済みモデルに従い、レポートが処理対象のイメージングから生成されればよい。なお、生成されたレポートは、ディスプレイ127に表示されてもよいし、ネットワークを介して外部に送信されてもよい。

0042

次に、画質判定機能1319による画質判定処理の詳細について説明する。
画質判定処理では、収集したMRデータを再構成したMR画像に基づいて、アーチファクトが存在すれば画質が基準を満たさない等、画像に基づく一般的な画像処理により画質を判定してもよいが、MR画像を再構成せずにキャリブレーション信号から画質を判定してもよい。

0043

具体的には、パルスシーケンスは、画質を判定するためのキャリブレーション信号を周期的にリードアウト方向に収集し、当該キャリブレーション信号に基づいて画質が判定される。つまり、パルスシーケンスにおいて、k空間上で同一の位置を収集し続ける。例えば、k空間上の同じ位相エンコードにおけるリードアウト方向の1列について、キャリブレーション信号を収集し続ける。収集したキャリブレーション信号に基づくMRデータをフーリエ変換し、フーリエ変換後の信号の変動量に基づいて画質を判定する。
例えば、フーリエ変換後の信号の信号ベクトルのL1誤差またはL2誤差が閾値以上であれば、k空間データに歪みが生じており、画質が基準を満たさないと判定すればよい。

0044

なお、位相エンコード用傾斜磁場が異なる複数のキャリブレーション信号について、k空間上でリードアウト方向に複数本収集し続けてもよい。複数本のキャリブレーション信号をフーリエ変換したサイノグラムを用いて、信号の変動量に基づく画質が判定されてもよい。なお、キャリブレーション信号をフーリエ変換せずに、キャリブレーション信号そのものの変動量から画質が判定されてもよい。

0045

次に、本実施形態に係る画質判定処理で用いるキャリブレーション信号の第1の収集例について図3を参照して説明する。
図3は、FSE(Fast Spin Echo)パルスシーケンスにより収集されるエコー信号を時系列で示したものである。
例えば、励起パルス印加したあとの、画像生成時には利用しない最初のエコー信号301(スタートアップエコー信号301)を、画質判定のためのキャリブレーション信号として収集すればよい。なお、スタートアップエコー信号301だけでは画質判定処理が難しければ、通常のFSEパルスシーケンスにおけるエコー信号の収集の最後に、画像生成には用いないもう1つエコー信号の収集を追加し、当該エコー信号をキャリブレーション信号として収集すればよい。

0046

次に、画質判定処理で用いるキャリブレーション信号の第2の収集例について図4Aおよび図4Bを参照して説明する。
図4Aは、Fast GRE(Fast Gradient Echo)パルスシーケンスにより収集されるエコー信号を時系列で示したものである。プリパルスを印加した後に、傾斜磁場を変動させながらエコー信号を収集する。

0047

エコー信号の収集において、画像生成に用いる最後のエコー信号のあとに、画像生成に用いないエコー信号401がキャリブレーション信号として収集されればよい。言い換えれば、プリパルスが印加される直前のエコー信号がキャリブレーション信号として収集されればよい。

0048

または、図4Bに示すように、プリパルスの印加直後の最初のエコー信号402を画像生成に用いない場合は、当該エコー信号402がキャリブレーション信号として収集されてもよい。
また、図示しないが、シーケンスとしてEPIを用いるときにマルチセグメント収集を行う場合は、ショット毎にキャリブレーション信号を収集すればよい。

0049

次に、イメージングリストの一例について図5を参照して説明する。
図5に示すイメージングリスト500のテーブルは、検査オーダに基づいて決定された複数種類のイメージング501と、各イメージングに対応する複数のシーケンス候補502とがそれぞれ対応付けられる。基本的には、イメージングリスト500においてイメージング501が撮像順に並べられるものとする。図5に示すイメージング501は、T1強調やT2強調、プロトン密度強調、DWI、MRA等のコントラスト強調法を含む概念である。また、イメージング501には、ロケータ補正マップ等の直接診断に用いない画像に係るコントラスト強調法をも含む。

0050

具体的には、例えば、イメージング501がT1強調の場合、T1強調画像を撮像するためのシーケンス候補502としてFast GRE−Fatsat、FSE−Fatsat、MP−RAGE(Magnetization Prepared Rapid Acquisition GRE)など複数のシーケンスが対応付けられる。イメージング501がT2強調の場合、T2強調画像を撮像するためのシーケンス候補502としてFSE−Fatsat、GRASE(Gradient and Spin Echo)−Fatsatなど複数のシーケンスが対応付けられる。

0051

なお、それぞれのシーケンスは、画質が良い順に優先度が付与されてもよく、これに限らず、脂肪抑制効果の高い順などの他の基準にそって優先度が付与されてよい。また、イメージングリスト500は、撮像対象部位ごとに用意され、記憶装置129に予め格納されていてもよい。

0052

ロケータの撮像によって、撮像視野(FOV:Field of View)と、寝台移動の有無と、被検体Pの呼吸時間とが判定される。よって、ロケータの撮像後に、後続のイメージング501の撮像条件を選択し、イメージングリストに含まれるロケータの後続のイメージングに対応する撮像を完了するまでの撮像時間の見積もりを行う。

0053

また、図5のイメージングリスト500では、補正マップをロケータの後に撮像することになるが、他のイメージングに対応する撮像が完了後に補正マップの撮像(撮り直し)を実行してもよい。例えば、イメージング501のうちT1強調画像を撮像中に脂肪抑制不良が検出された場合などは、補正マップを撮り直してもよい。この場合、決定機能1317により処理回路がイメージングリストに再撮像の補正マップのイメージングおよび対応するパルスシーケンスを追加してもよい。また、予備として再撮像用の補正マップのイメージングをイメージングリスト500に含めておき、選択機能1321により処理回路131が、必要に応じて補正マップを再撮像するためのパルスシーケンスを再収集パルスシーケンスとして選択してもよい。

0054

次に、選択機能1321による再収集パルスシーケンスの選択処理について図6を参照して説明する。
図6に示すテーブル600は、再撮像が発生した原因601と、原因601に対処するためのシーケンス選択順602との対応付けを示す。なお、シーケンス選択順602の先頭に記載されるパルスシーケンスは、初期シーケンスである。

0055

例えば、再撮像が発生した原因601が、被検体Pの息止め不良によるモーションアーチファクトが発生したことによる場合、選択機能1321により処理回路131が、パルスシーケンスの割り当て順として、撮像したパルスシーケンスよりもモーションアーチファクトの影響が少ないパルスシーケンスを再収集パルスシーケンスとして選択すればよい。

0056

図6の例では、被検体Pが長時間静止していることを要するFSEに代えて、次のパルスシーケンスとして、FSEと比較してモーションアーチファクトの影響が少なく、静止時間が短くても撮像可能なGRASEが再収集パルスシーケンスとして設定される。さらに、GRASEによっても画質が基準を満たさず、モーションアーチファクトが発生する場合は、動き補正や呼吸を停止させなくともよいシーケンスであるFSE−PROPELLERが再収集パルスシーケンスとして設定される。
但し、FSE−PROPELLERで撮像する場合は、画像のコントラストが変化するため、システム制御機能1311などにより画質のコントラストが異なる旨をユーザに提示するようにしてもよい。

0057

また、再撮像が発生した原因601が、バンディングアーチファクトが発生したことによる場合、選択機能1321により処理回路131が、パルスシーケンスの割り当て順として、収集したパルスシーケンスとは中心周波数が異なり、バンディングアーチファクトを低減できるようなパルスシーケンスを再収集パルスシーケンスとして選択すればよい。

0058

具体的には、例えば、バンディングアーチファクトを低減するために複数の中心周波数を用いたイメージングを実行すればよく、初期シーケンスのSSFPから、中心周波数を変更したSSFPが再収集パルスシーケンスとして設定される。さらに、中心周波数を変更したSSFPによってもバンディングアーチファクトが発生する場合は、SSFPを諦め、低コントラストのシーケンスであるGRE(またはFast GRE)が再収集パルスシーケンスとして設定されればよい。

0059

FOVが不足している、またはGating不良により再撮像が発生するなどにより撮像予定時間を超過してしまう場合は、選択機能1321により処理回路131が、撮像したパルスシーケンスよりも撮像時間が短いパルスシーケンスを再収集パルスシーケンスとして選択する。つまり、速度を優先した再収集シーケンスが設定される。例えば、初期シーケンスとしてPI(Parallel Imaging)が設定されていた場合、PI+圧縮センシング(CS:Compression Sensing)が再撮像シーケンスとして設定されればよい。

0060

また、再撮像が必要となったデータのうちの一部が利用できる場合は、差分収集シーケンスが再収集パルスシーケンスとして選択すればよい。例えば、頭部など体動の影響が少ないと想定される部位は、差分収集シーケンスを用いればよい。なお、腹部など体動の影響が大きい部位は、差分収集シーケンスを用いなくともよい。
画像が対象物からずれている場合は、寝台移動とともに再収集パルスシーケンスが実行され、再撮像されればよい。または、選択機能1321により処理回路131が、撮像が失敗したパルスシーケンスよりもFOVを大きくした再収集パルスシーケンスを選択すればよい。

0061

上述した画質判定処理および再収集パルスシーケンスの選択処理は、図5および図6に示すようなテーブルをモデルとして、当該モデルを参照することで実行されてもよいが、過去のデータに基づいて学習された学習済みモデルを用いて実行されてもよい。学習済みモデルにより画質判定処理および再収集パルスシーケンスの選択処理を実行することで、高精度かつ高効率にイメージングを再撮像することができる。

0062

本実施形態に係る学習済みモデルの生成方法について図7を参照して説明する。
図7は、学習済みモデルを生成する学習システムの一例を示すブロック図である。図7に示される医用情報処理システムは、磁気共鳴イメージング装置1と、学習データ保管装置70と、モデル学習装置72とを含む。

0063

学習データ保管装置70は、複数の学習サンプルを含む学習データを記憶する。例えば、学習データ保管装置70は、大容量記憶装置が内蔵されたコンピュータである。また、学習データ保管装置70は、コンピュータにケーブル通信ネットワークを介して通信可能に接続された大容量記憶装置であってもよい。当該記憶装置としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等が適宜利用可能である。

0064

モデル学習装置72は、学習データ保管装置70に記憶された学習データに基づいて、モデル学習プログラムに従いモデルを機械学習することで、学習済みモデルを生成する。本実施形態において、機械学習のアルゴリズムとしては、ニューラルネットワークディープラーニング、Random Forest等を想定するが、これに限らず他の機械学習のアルゴリズムであってもよい。モデル学習装置72は、CPU(Central Processing Unit)及びGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサを有するワークステーション等のコンピュータである。

0065

モデル学習装置72と学習データ保管装置70とは、ケーブルまたは通信ネットワークを介して通信可能に接続されてもよい。また、学習データ保管装置70がモデル学習装置72に搭載されてもよい。これらの場合、学習データ保管装置70からモデル学習装置72へ学習データが供給される。なお、モデル学習装置72と学習データ保管装置70とは通信可能に接続されてなくてもよい。この場合、学習データが記憶された可搬性記憶媒体を介して、学習データ保管装置70からモデル学習装置72へ学習データが供給される。

0066

磁気共鳴イメージング装置1とモデル学習装置72とは、ケーブルまたは通信ネットワークを介して通信可能に接続されてもよい。モデル学習装置72で生成された学習済みモデルが磁気共鳴イメージング装置1へ供給され、学習済みモデルが記憶装置129に記憶される。なお、磁気共鳴イメージング装置1とモデル学習装置72とは、必ずしも通信可能に接続されてなくてもよい。この場合、学習済みモデルが記憶された可搬性記憶媒体等を介して、モデル学習装置72から磁気共鳴イメージング装置1へ学習済みモデルが供給される。

0067

学習済みモデルは、複数の関数が合成されたパラメータ付き合成関数である。パラメータ付き合成関数は、複数の調整可能な関数及びパラメータの組合せにより定義される。学習済みモデルは、上記の要請を満たす如何なるパラメータ付き合成関数であってもよい。
なお、本実施形態に係る学習済みモデルは、機械学習前の多層化ネットワーク(単にモデルともいう)をディープニューラルネットワーク(DNN)に代表されるニューラルネットワークで機械学習させることで生成される。

0068

次に、モデル学習装置72によるモデルの機械学習時の概念について図8を参照して説明する。図8は、画質判定処理および再収集パルスシーケンスの選択処理を1つの学習済みモデルで実現する場合の例である。

0069

学習データは、MRデータに基づき生成されるMR画像と当該MR画像の画質に関する情報とを入力データとし、選択されたパルスシーケンスと撮像条件とを正解データ(出力データ)としたデータの組であることが望ましい。しかし、個人情報保護の観点から実測したMRデータから生成されるMR画像を取得できない場合は、図8に示すように、撮像に用いたパルスシーケンスと撮像条件と画質に関する情報とを入力データとし、選択されたパルスシーケンスと撮像条件とを正解データとした学習データを用いて、モデル学習装置72が多層化ネットワークなどのモデルを学習させればよい。

0070

画質に関する情報は、例えば画質の評価値であり、画像のSD(Standard Deviation)値でもよいし、技師または読影医などのユーザがMR画像について画質を評価した値でもよい。
理想的には、病院で過去に行った再撮像時のアクションを学習すればよい。つまり、MR画像の画質が悪ければ、失敗したパルスシーケンスからどのようなパルスシーケンスに切り換えて再撮像されたかといった、パルスシーケンスの選択結果を学習する。

0071

なお、同じパルスシーケンスを用いた場合でも、y方向よりもz方向の画質を落とすような撮像条件で再撮像したといった、撮像条件の選択結果を学習させてもよい。すなわち、撮像条件が異なっていれば、入力データのパルスシーケンスと正解データとなる選択後のパルスシーケンスとが同じパルスシーケンスでも収集されるMRデータが異なるので、学習データとしてモデルを学習させればよい。

0072

学習済みモデルのモデル学習時には、例えば工場出荷時などにおいて、モデル学習装置72が、上述した学習データを用いて、学習用のモデルである多層化ネットワークを学習させればよい。学習済みモデルは、磁気共鳴イメージング装置1の処理回路131または記憶装置129にインストールされる。また、修理時やソフトウェアアップデート時において学習済みモデルをアップデートできるようにしてもよい。

0073

なお、複数の病院で行われたパルスシーケンスの選択方法を含めた学習データを作成してもよい。複数の病院におけるパルスシーケンスの選択方法(変更の仕方)を学習することで、再収集パルスシーケンスの選択に関する傾向が平均化され、汎用的なデータを得ることができる。

0074

次に、図8で機械学習させた学習済みモデルの利用時の概念について図9を参照して説明する。
利用時には、撮像したMRデータと撮像条件と検査に関する時間とを学習済みモデルに入力することで、学習済みモデルによりMR画像の画質判定処理および再収集パルスシーケンスの選択処理が行われ、再撮像が必要な場合に再収集パルスシーケンスおよび撮像条件が出力される。検査に関する時間は、例えば、検査可能時間の残り時間、または検査可能時間と検査を開始してからの経過時間との組である。

0075

なお、選択機能1321により処理回路131が、画質が基準を満たさずに再撮像となった元のパルスシーケンスと、他のパルスシーケンス候補とが比較された場合に、元のパルスシーケンスと同じパルスシーケンスでかつ撮像条件が変更されたパルスシーケンスを再収集シーケンスとして選択してもよい。

0076

次に、また、図8および図9では、1つの学習済みモデルにより画質判定処理と再収集パルスシーケンスの選択処理とを行う例を示すが、画質判定処理と再収集パルスシーケンスの選択処理とを別々の学習済みモデルで構築してもよい。

0077

画質判定処理と再収集パルスシーケンスの選択処理とを別々の学習済みモデルで実現する場合のモデル学習装置72によるモデルの機械学習時の概念について図10を参照して説明する。

0078

画質判定処理用のモデル学習においては、MRデータを入力データとし判定結果を正解データとした学習データを用いて、モデル学習装置72が多層化ネットワークなどの第1モデルを学習させる。

0079

再収集パルスシーケンスの選択処理用のモデル学習においては、判定結果とパルスシーケンスと撮影条件とを入力データとし、選択されたパルスシーケンスを正解データとした学習データを用いて、モデル学習装置72が多層化ネットワークなどの第2モデルを学習させる。

0080

次に、図10で生成した学習モデルの利用時について図11を参照して説明する。
画質判定処理用の学習済みモデルの利用時には、撮像したMRデータを第1学習済みモデルに入力することで、第1学習済みモデルにより画質判定処理が行われ、判定結果が出力される。

0081

再収集パルスシーケンスの選択処理用のモデル学習においては、第1学習済みモデルから出力された判定結果と、検索に関する時間とが第2学習済みモデルに入力されることで、第2学習済みモデルにより再収集パルスシーケンスの選択処理が行われ、再収集パルスシーケンスと撮像条件とが出力される。
なお、第2学習済みモデルに入力される画質の判定結果は、第1学習済みモデルから出力される判定結果に限らず、上述した画質判定処理を一般的な方法により実現することで得られる判定結果でもよい。

0082

また、検査経過時間との兼ね合いにより、再撮像を要するイメージングに対応する撮像を行わず、次のイメージングに対応する撮像を実行する場合、または、再選択された再収集パルスシーケンスによっては所望の画質を満たすMR画像を撮像できない場合もありうる。この場合は、システム制御機能1311が、MR画像を撮像できない旨のテキスト、または所望の画質を満たさないMR画像が生成される旨のテキストをMR画像の付帯情報として追加してもよい。当該テキストがディスプレイ127に出力されてもよい。

0083

さらには、付帯情報に加えてまたは付帯情報に代えて、検査室検査状況を取得できる場合、ユーザに対してさらに検査時間を確保するようなメッセージを提示してもよい。具体的には、例えば処理回路131が院内ネットワーク(図示せず)から検査室の空き状況を取得し、当該検査の直後の時間帯に空きが存在すれば、当該メッセージを表示すればよい。

0084

なお、学習済みモデルの生成において学習データが不足する場合も想定される。よって、デフォルトの再収集パルスシーケンス順を定めたイメージングリストが用いられてもよい。これにより、フォールバックとしてデフォルトのパルスシーケンスを用いることができる。

0085

なお、図2に示すステップS205,ステップS208およびステップS209の処理が繰り返される場合、ステップS205の画質判定処理においては、複数の基準(閾値)を設けられ、再収集シーケンスの選択が行われるごとに、画質の基準を下げることで他のパルスシーケンスの選択を許容することになる。
学習済みモデルを用いた複数の基準による画質判定処理の一例について図12を参照して説明する。

0086

学習済みモデルの出力は、類似度である。出力される類似度が画質要求ベルごとに設けられた複数のレイヤ(本実施形態では、レイヤ1からレイヤ4までの4段階)に入力される。各レイヤでは、類似度が画質要求レベル以上であれば「1」、画質要求レベル未満であれば「0」を出力する。また、レイヤ1からレイヤ4の順に、要求される画質が高く設定されるとする。例えば、初期シーケンスでは、レイヤ4の画質要求レベルを満たさなければ、再撮像を実行すると判定される。

0087

再収集パルスシーケンスでは、レイヤ4の画質要求レベルを満たさずとも、レイヤ3までの画質要求レベルは満たせば、再撮像が成功したと判定され、レイヤ3の画質要求レベルを満たさなければ、もう一度、別の再収集パルスシーケンスを用いて再撮像すると判定される。

0088

ワークフローの観点から、図2に示すフローチャートの処理は、ユーザが磁気共鳴イメージング装置1に撮像開始を指示する(例えば、スタートタンを押下する)ことで、自動的に実行されるように制御される。なお、システム制御機能1311により処理回路131は、再収集パルスシーケンスの選択処理、撮像条件の設定処理、および再収集パルスシーケンスに従ったMRデータの収集処理自動実行するか、撮像条件の設定処理までは自動実行し、実際撮像する際に手動で撮像条件を変更可能とする半自動実行するかを切り換えてもよい。

0089

以上に示した本実施形態によれば、取得したMRデータに基づく画像の画質が基準を満たさない場合に、単純なリトライではない、撮像が失敗したパルスシーケンスに代えて、再収集パルスシーケンスを選択する。また、少なくとも再収集パルスシーケンスの選択処理を学習済みモデルに従って行うことで、技師の技量に依存することなく、さらに技師の負担を軽減しつつ、磁気共鳴イメージング装置によって自動的かつ一定の品質でMR画像を撮像することができる。
加えて、実施形態に係る各機能は、前記処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに前記手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスクハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

0090

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。

0091

1磁気共鳴イメージング装置
70 学習データ保管装置
72モデル学習装置
101静磁場磁石
103傾斜磁場コイル
105傾斜磁場電源
107寝台
109 寝台制御回路
111ボア
113送信コイル
115送信回路
117受信コイル
119受信回路
121シーケンス制御回路
123バス
125インタフェース
127ディスプレイ
129記憶装置
131処理回路
301エコー信号(スタートアップエコー信号)
401,402 エコー信号
500イメージングリスト
501 イメージング
502シーケンス候補
600 テーブル
601 原因
602シーケンス選択順
1071天板
1311システム制御機能
1313画像生成機能
1315取得機能
1317決定機能
1319画質判定機能
1321選択機能
1323 レポート作成機能

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