(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記生成部は、前記撮像により得られた歪み補正が施されていないデータから前記所望の断面像を生成した後に、該断面像に対して歪み補正を実行し、歪み補正が施された所望の断面像を得ることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置(以下、適宜「MRI装置」)及び磁気共鳴イメージング方法を説明する。
【0010】
図1は、本実施形態に係るMRI装置100の構成を示す図である。なお、被検体PはMRI装置100に含まれない。静磁場磁石1は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石1は、例えば、永久磁石、超伝導磁石等である。傾斜磁場コイル2は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に傾斜磁場を発生する。具体的には、傾斜磁場コイル2は、静磁場磁石1の内側に配置され、傾斜磁場アンプ3から電力の供給を受けて、傾斜磁場を発生する。傾斜磁場アンプ3は、シーケンス制御部10から送信される制御信号に従って、傾斜磁場コイル2に電力を供給する。
【0011】
寝台4は、被検体Pが載置される天板4aを備え、天板4aを、被検体Pが載置された状態で、撮像口である傾斜磁場コイル2の空洞内へ挿入する。通常、寝台4は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部5は、寝台4を駆動して、天板4aを長手方向及び上下方向へ移動する。
【0012】
送信コイル6は、高周波磁場を発生する。具体的には、送信コイル6は、傾斜磁場コイル2の内側に配置され、送信部7からRF(Radio Frequency)パルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。送信部7は、シーケンス制御部10から送信される制御信号に従って、ラーモア周波数に対応するRFパルスを送信コイル6に送信する。
【0013】
受信コイル8は、磁気共鳴信号(以下、適宜「MR(Magnetic Resonance)信号」)を受信する。具体的には、受信コイル8は、傾斜磁場コイル2の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Pから放射されるMR信号を受信する。また、受信コイル8は、受信したMR信号を受信部9に出力する。
【0014】
受信部9は、シーケンス制御部10から送られる制御信号に従って、受信コイル8から出力されたMR信号に基づきMR信号データを生成する。具体的には、受信部9は、受信コイル8から出力されたMR信号をデジタル変換することによってMR信号データを生成し、生成したMR信号データを、シーケンス制御部10を介して計算機システム20に送信する。なお、受信部9は、静磁場磁石1や傾斜磁場コイル2等を備える架台装置側に備えられていてもよい。
【0015】
シーケンス制御部10は、傾斜磁場アンプ3、送信部7、及び受信部9を制御する。具体的には、シーケンス制御部10は、計算機システム20から送信されたパルスシーケンス実行データに基づく制御信号を、傾斜磁場アンプ3、送信部7、及び受信部9に送信する。
【0016】
計算機システム20は、インタフェース部21と、画像再構成部22と、記憶部23と、入力部24と、表示部25と、制御部26とを備える。インタフェース部21は、シーケンス制御部10に接続され、シーケンス制御部10と計算機システム20との間で送受信されるデータの入出力を制御する。画像再構成部22は、シーケンス制御部10から送信されたMR信号データから画像データを再構成し、再構成した画像データを記憶部23に格納する。
【0017】
記憶部23は、撮像条件に含まれるパラメータに設定されたパラメータ値、画像再構成部22によって格納された画像データや、MRI装置100において用いられるその他のデータを記憶する。例えば、記憶部23は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(flash memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。
【0018】
入力部24は、撮像条件を編集するための各種指示や撮像指示等を操作者から受け付ける。例えば、入力部24は、撮像条件に含まれるパラメータに対するパラメータ値の設定指示等を受け付ける。例えば、入力部24は、マウス、キーボード等である。表示部25は、撮像条件の編集画面や画像等を表示する。
【0019】
制御部26は、上述した各部を制御することによってMRI装置100を総括的に制御する。例えば、制御部26は、撮像条件の編集を操作者から受け付けると、受け付けた撮像条件に基づいてパルスシーケンス実行データを生成し、生成したパルスシーケンス実行データをシーケンス制御部10に送信する。例えば、制御部26は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等の電子回路である。なお、本実施形態に係る制御部26は、
図1に示すように、位置決め画像収集部26aと、撮像範囲設定部26bと、判定部26cと、撮像範囲変更部26dと、EPI撮像部26eと、断面像生成部26fとを備える。これらの各部による処理については後に詳述する。
【0020】
図2は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。本実施形態においては、所望の断面像として、頭部のある断面像をEPI撮像する例を説明する。なお、「所望の断面像」とは、撮像範囲の設定に用いられる位置決め画像とは異なり、診断等に用いられる画像のことである。
【0021】
まず、位置決め画像収集部26aが、位置決め画像を収集する(ステップS01)。例えば、位置決め画像収集部26aは、位置決め画像として3次元データを収集する。
【0022】
次に、撮像範囲設定部26bが、ステップS01で収集された位置決め画像に対して、所望の断面像を含む撮像範囲を設定する(ステップS02)。具体的には、本実施形態に係る撮像範囲設定部26bは、自動位置決めの機能により、撮像範囲を自動で設定する。例えば、撮像範囲設定部26bは、ステップS01で収集された3次元データから、頭部の傾きを3次元で検出し、後続のEPI撮像において所望の断面像(例えば、AC−PCスライス断面像)を撮像できるように、スライス位置を自動で回転・移動させ、撮像範囲を設定する。なお、本実施形態において、撮像範囲は、スライス位置を含む範囲(例えば、スライス位置を中心スライスとして、ある一定のスライス厚を有する範囲)で設定される。
【0023】
自動位置決めの典型的な手法としては、まず、所望の断面像と、その断面像に含まれる解剖学的に重要な特徴点(ランドマーク(Landmark))の情報とが予め登録される。撮像範囲設定部26bは、位置決め画像として収集された3次元データから、左右の脳半球を分ける中心サジタル面を識別し、リフォーマットにより中心サジタル断面像を生成する。続いて、撮像範囲設定部26bは、この中心サジタル断面像において、予め登録されている特徴点の位置を見つけ出す。
図3は、本実施形態における特徴点を説明するための図であり、黒丸印が特徴点に対応する。そして、撮像範囲設定部26bは、中心サジタル断面像から見つけ出した特徴点の位置を評価することで、予め登録されている所望の断面像を得るスライス位置を設定するための回転量及び移動量を求める。
【0024】
図4は、本実施形態において自動で設定された撮像範囲を示す図である。なお、
図4においては、位置決め画像がサジタル断面像及びコロナル断面像の2断面像で表現され、これらの断面像に対して、撮像範囲ROI(Region Of Interest)aが傾いた状態で設定されている。なお、
図4に示すように、撮像範囲は、所望の断面像を含むように、ある一定のスライス厚を有する範囲で設定される。
【0025】
なお、撮像範囲を自動で設定する手法を説明したが、実施形態はこれに限られるものではなく、手動で設定してもよい。この場合、例えば、位置決め画像として、サジタル断面像及びコロナル断面像の2断面像が収集され、
図4に示すように表示されたこれらの断面像に対して、操作者が、手動で、撮像範囲ROIaを設定してもよい。また、この場合にも、位置決め画像として3次元データを収集してもよい。
【0026】
続いて、判定部26cが、ステップS02で設定された撮像範囲が、EPI撮像の制限範囲内か否かを判定する(ステップS03)。具体的には、判定部26cは、ステップS02で設定された撮像範囲が、EPI撮像のオブリーク角度の制限範囲内か否かを判定する。
【0027】
図5は、本実施形態におけるオブリーク角度の制限範囲を説明するための図である。
図5の(A)は、4つのベクトル(Slice Offset Vector、Slice Orient Vector、Phase Orient Vector、Read Orient Vector)で表現される断面像を示す。また、
図5の(B)は、各ベクトルのXYZ成分を示す。
【0028】
Slice Orient VectorのXYZ成分を(Sx,Sy,Sz)、Phase Orient VectorのXYZ成分を(Px,Py,Pz)とすると、これらの成分は、Tilt角θ、Slew角φで、以下のように表現できる。
(Sx,Sy,Sz) = (cosθsinφ, sinθ, cosθcosφ)
(Px,Py,Pz) = (cosφ, 0, -sinφ) or (-sinθsinφ, cosθ, -sinθcosφ)
なお、Read Orient VectorのXYZ成分については、両者の外積から求めることができる。
【0029】
EPI撮像ではオブリーク角度が制限されるため、EPI撮像用には、θ、φの値が取る範囲も制限されることになる。本実施形態において、EPI撮像が可能なオブリーク角度の制限範囲を、以下の通りとする。
θ: 0±θlimit[deg] OR 90±θlimit[deg] OR 180±θlimit[deg] OR 270±θlimit[deg]
φ: 0±φlimit[deg] OR 90±φlimit[deg] OR 180±φlimit[deg] OR 270±φlimit[deg]
【0030】
判定部26cは、一定のスライス厚を有する撮像範囲に複数の断面像が含まれる場合に、撮像範囲全体について、あるいは、各断面像について、オブリーク角度の制限範囲内であるか否かを判定する。
【0031】
そして、ステップS03での判定の結果、制限範囲を超えると判定されると(ステップS03,No)、撮像範囲変更部26dが、撮像範囲の設定を制限範囲内に変更する(ステップS04)。一方、ステップS03での判定の結果、制限範囲内であると判定されると(ステップS03,Yes)、撮像範囲変更部26dによる処理は行われずに、ステップS05の処理に移行する。
【0032】
図6は、本実施形態における変更後の撮像範囲を説明するための図である。
図6と
図4とを比較するとわかるように、サジタル断面像及びコロナル断面像の2断面像に対して、変更後の撮像範囲ROIbは、
図4の撮像範囲ROIaよりも傾きが小さくなっている。なお、撮像範囲変更部26dによる設定の変更の詳細については、後述する。
【0033】
次に、EPI撮像部26eが、ステップS04で変更された変更後の設定に基づき、EPI撮像を実行し(ステップS05)、EPI撮像により得られた3次元データの再構成を実行して、画像を生成する(ステップS06)。このステップS06で生成された画像は、歪み補正が施されていない画像である。なお、EPI撮像により得られた3次元データを再構成して生成される画像のことを、適宜「EPI画像」と称する。
【0034】
続いて、断面像生成部26fが、ステップS06で生成されたEPI画像から、MPR(Multi Planar Reconstruction)の断面変換により、所望の断面像を生成する(ステップS07)。そして、断面像生成部26fは、ステップS07でMPRにより生成された所望の断面像に対して歪み補正を実行する(ステップS08)。すなわち、断面像生成部26fは、所望の断面像を生成した後に、この断面像に対して歪み補正を実行し、歪み補正が施された所望の断面像を得る。
【0035】
ここで、歪み補正とは、傾斜磁場強度の非線形性に起因する画像上のアーチファクトを補正することである。例えば、歪み補正の技術は、「非線形性を有する実際の傾斜磁場強度の分布」を「線形性を有する仮想の傾斜磁場強度の分布」に変換する位置座標の補正テーブルを予め有し、その補正テーブルを用いて再構成された画像を補正する。すなわち、どの程度の歪みが発生するかという情報(例えば、「位置座標の補正テーブル」)は既知であるとともに、本実施形態においてはステップS05で3次元データを収集しており、歪んだ先のデータの位置座標も既知であることから、計算により、歪みのない画像への補正を実行できる。
【0036】
図7は、本実施形態における断面像の生成を説明するための図である。
図7の(A)に示すように、本実施形態において、断面像生成部26fは、変更後の撮像範囲で撮像され、生成されたEPI画像の中から、所望の断面像を断面変換で取り出すものである。もっとも、実際には、ステップS06で生成されたEPI画像は、
図7の(B)に示すように、歪んだ断面の画像である。なお、
図7の(B)においてはスライス方向の歪みのみを表現するが、断面内の歪みも同様に生じる場合がある。
【0037】
仮に、このEPI画像に対して歪み補正を施した後に、所望の断面像を断面変換で取り出そうとすると、歪み補正によって画像データが変更されて、断面変換により得たい断面像のデータが存在しない、あるいは0データに置き換えられてしまい、正しく断面変換が行われずに、所望の断面像を得られないおそれがある。このため、本実施形態においては、まず、歪み補正を施さない状態でEPI画像から所望の断面像を取り出した後に、取り出した断面像に対して歪み補正を実行する、という順序を採る。
【0038】
図8及び
図9は、本実施形態に係る撮像範囲変更部26dによる処理手順を示すフローチャートである。
図8は、解剖学的な特徴点が含まれる個数に基づいて撮像範囲の設定を変更する手法を示し、
図9は、この特徴点との距離に基づいて撮像範囲の設定を変更する手法を示す。なお、上述したように、断面像は、4つのベクトル(Slice Offset Vector、Slice Orient Vector、Phase Orient Vector、Read Orient Vector)で表現される。
図8及び
図9において、「オフセットベクトル」は、Slice Offset Vectorに対応し、「スライスベクトル」は、Slice Orient Vectorに対応する。
【0039】
撮像範囲変更部26dは、断面像を示すベクトルについて、Tilt角を制限範囲内で1度ずつ変更する(ステップS101)。また、撮像範囲変更部26dは、断面像を示すベクトルについて、Slew角を制限範囲内で1度ずつ変更する(ステップS102)。更に、撮像範囲変更部26dは、断面像の磁場中心からのオフセットベクトルについて、自動位置決めされたオフセットベクトルに対して、スライスベクトルの方向に1mmずつ変化させる(ステップS103)。
【0040】
このように、撮像範囲変更部26dは、オブリーク角度の制限範囲内において、断面像を示す4つのベクトルを少しずつ変化させる。そして、撮像範囲変更部26dは、その都度、
図2のステップS02における撮像範囲の自動位置決めで用いられた特徴点(ランドマーク)が、このステップS101〜S103で撮像計画された断面像に含まれている個数を調べる(ステップS104)。
【0041】
続いて、撮像範囲変更部26dは、ステップS104で調べた個数が、これまでに調べた個数の中で最大か否かを判定する(ステップS105)。そして、最大の場合には(ステップS105,Yes)、撮像範囲変更部26dは、その時点での最大の個数と、このときのステップS101〜S103で撮像計画された断面像の断面情報(Tilt角、Slew角、オフセットベクトル)とを記録する(ステップS106)。
【0042】
次に、撮像範囲変更部26dは、スライスベクトル方向の変化量が、撮像範囲として設定されたスライス厚まで達したか否かを判定し(ステップS107)、達していない場合には(ステップS107,No)、再びステップS103の処理に戻り、オフセットベクトルを1mm変化させ、新たな断面像について、ステップS104〜S106の処理を行う。
【0043】
一方、スライスベクトル方向の変化量が、撮像範囲として設定されたスライス厚まで達した場合には(ステップS107,Yes)、撮像範囲変更部26dは、Slew角について制限範囲内の全ての値を取ったか否かを判定し(ステップS108)、全ての値を取っていない場合には(ステップS108,No)、再びステップS102の処理に戻り、Slew角を1度変更し、新たな断面像について、ステップS103〜S107の処理を行う。
【0044】
一方、全ての値を取った場合には(ステップS108,Yes)、撮像範囲変更部26dは、Tilt角について制限範囲内の全ての値を取ったか否かを判定し(ステップS109)、全ての値を取っていない場合には(ステップS109,No)、再びステップS101の処理に戻り、Tilt角を1度変更し、新たな断面像について、ステップS102〜S108の処理を行う。
【0045】
こうして、撮像範囲変更部26dは、オブリーク角度の制限範囲内において、断面像を示す4つのベクトルを少しずつ変化させながら、特徴点の個数が最大となる断面情報を記録する。そして、撮像範囲変更部26dは、Tilt角について制限範囲内の全ての値を取った場合に(ステップS109,Yes)、ステップS106で記録されていた断面情報を、所望の断面像を示す断面情報として取り扱う(ステップS110)。すなわち、例えば、撮像範囲変更部26dは、この断面情報で示されるスライス位置を中心スライスとして、一定のスライス厚を有する撮像範囲を、変更後の撮像範囲として設定する。
【0046】
なお、
図9の手法は、ステップS204〜S206の処理のみが
図8の手法と異なる。すなわち、
図9の手法の場合、撮像範囲変更部26dは、
図2のステップS02における撮像範囲の自動位置決めで用いられた特徴点(ランドマーク)と、ステップS201〜S203で撮像計画された断面像との距離の総和を調べる(ステップS204)。
【0047】
続いて、撮像範囲変更部26dは、ステップS204で調べた距離の総和が、これまでに調べた距離の総和の中で最少か否かを判定する(ステップS205)。そして、最小の場合には(ステップS205,Yes)、撮像範囲変更部26dは、その時点での距離の最小値と、このときのステップS201〜S203で撮像計画された断面像の断面情報(Tilt角、Slew角、オフセットベクトル)とを記録する(ステップS206)。
【0048】
上述したように、本実施形態によれば、EPI撮像の撮像範囲を適切な撮像範囲に変更した上で、変更後の撮像範囲で収集されたEPI画像から所望の断面像を得ることができるので、所望の断面像を容易に得ることができる。撮像範囲が自動位置決めにより設定され、ダブルオブリークとなる場合であっても、被検体を再度セッティングし直す必要もないので、検査にかかる手間を減らすこともできる。
【0049】
(その他の実施形態)
なお、実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
【0050】
例えば、上述した実施形態においては、診断用の所望の断面像として、頭部の断面像をEPI撮像により撮像する例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。頭部以外の他の部位の場合であっても、また、EPI撮像以外の他の撮像を実行する場合であっても、例えば、撮像範囲に何らかの制限範囲が存在する場合であれば、同様に適用することができる。
【0051】
また、撮像範囲の設定の変更の具体的な手法として、
図8及び
図9の例を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、制限範囲内であって、且つ、
図2のステップS02で設定された撮像範囲に最も近い(Tilt角やSlew角の変更分が小さい)撮像範囲を、変更後の撮像範囲として設定してもよい。その他、変更前の撮像範囲と変更後の撮像範囲とを比較した場合に、必ずしもそのサイズが完全に一致している必要もない。例えば、後に所望の断面像を断面変換により取り出すことに鑑みて、変更前のスライス厚よりも、変更後のスライス厚を厚くする等、適宜変更してもよい。
【0052】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法によれば、所望の断面像を容易に得ることができる。
【0053】
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。