特許 6211211 磁気共鳴イメージング装置用ファントム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6211211

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月18日

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置用ファントム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20171005BHJP

   G01R 33/28 20060101ALI20171005BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 390

   G01N24/02 A

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-561972(P2016-561972)

(86)(22)【出願日】2015年11月27日

(86)【国際出願番号】JP2015083500

(87)【国際公開番号】WO2016084964

(87)【国際公開日】20160602

【審査請求日】2017年1月13日

(31)【優先権主張番号】特願2014-239811(P2014-239811)

(32)【優先日】2014年11月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507148456

【氏名又は名称】学校法人 岩手医科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100093230

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 利夫

(72)【発明者】

【氏名】山下 典生

(72)【発明者】

【氏名】後藤 俊介

【審査官】 姫島 あや乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１４１７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００９２１３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／１６６６０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 J. L. Gunter, et al，"Validation Testing of the MRI Calibration Phantom for the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative Study"，Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 14，２００６年，#2652

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴イメージング装置により撮像可能な物質を保持する複数の基準球構造を具備し、当該複数の基準球構造は３次元格子状に配置しており、基準球構造同士は互いに流路で連結しており、
前記３次元格子状の配置は、前記ファントム本体頂部から中心を通って下端部まで至る中心軸上、及び当該中心軸を中心とする円柱殻上または前記ファントムの本体中心に対する球殻若しくは回転楕円体殻上の配置を含み、
前記中心軸に沿って貫通孔を具備し、当該貫通孔の両端は貫通孔口として前記ファントム本体の外殻を貫通し、前記ファントム本体頂部側の前記貫通孔口は前記磁気共鳴イメージング装置により撮像可能な物質を前記基準球構造にそれぞれ注入するための注入口となっており、
前記貫通孔と前記基準球構造が流路で連結しており、
前記基準球構造のうち１部が他の基準球構造の直径と異なる直径を有する方向決定用の基準球構造として配置されており、
前記基準球構造のうち別の１部が前記他の基準球構造及び前記方向決定用の基準球構造の直径と異なる直径を有する画像の信号雑音比の測定用の基準球構造として配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用ファントム。

【請求項5】

前記ファントム本体は球形、回転楕円体形または砲弾形であることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置用ファントム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置による撮像において正確な計測の妨げとなっている幾何的歪みや信号むらの補正を目的とするファントムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＭＲＩ装置により撮像された画像には、ハードウェア等の制限によって磁場勾配が非直線的になる事に起因する画像の幾何的歪みが知られている。

【0003】

また、ＭＲＩ装置により撮像された画像では、電磁波の照射・浸透むらや、コイルの受信感度むらなどに起因する信号値の不均一性が存在し、同一の物質であっても３次元的な位置の違いによって違う輝度で表現されてしまうという現象、いわゆる信号むらが発生する。

【0004】

ＭＲＩ装置による頭部撮影では１９９０年代頃より３次元画像処理によって脳体積などを測定することが可能となっているが、前記の幾何的歪みや信号むらの存在は、正確な脳体積測定の大きな妨げとなっている。
したがって、これらの幾何的歪みや信号むらを３次元的に補正できれば、ＭＲＩ装置による正確な脳体積測定が可能となることが期待される。

【0005】

特許文献１には、ＭＲＩ装置により撮像可能なマーカーを３次元格子状に担持したＭＲＩ装置用ファントムによって、撮像画像の幾何的歪みを補正する技術が開示されている。

【0006】

非特許文献１には、市販のファントムを用いて、前記幾何的歪み及び信号むらを補正するためのアプリケーションソフトウェアの研究開発が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６−１４１７８２号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】日本放射線技術学会第６６回総会学術大会予稿集Ｐ１３１，１２９頭部ＭＲＩ画像補正の検討

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１のＭＲＩ装置用ファントムでは、前記の信号むらの補正についてはなんら記載も示唆もされてない。また、ＭＲＩ装置により頭部撮影を行う場合、ファントム内に頭部の向きを同定するためのマーカーがないため、撮影された画像上で頭部の向きを決定することが不可能な構造となっている等の課題がある。

【0010】

非特許文献１記載のファントムは、ＭＲＩ装置及び画質の品質管理用として、米国The Phantom Laboratory社からMagphan（登録商標）Quantitative Imaging Phantomの商品名で販売されている。
これは球状筐体の内部に複数個の独立した中空構造（球形）を３次元に配列したファントムであり、その中空球部にＭＲＩ撮像可能な物質（硫酸銅水溶液や水等の液体）を封入して使用するものである。このファントムは前記の幾何的歪み補正及び信号むら補正に利用可能である。
しかしながら、前記中空球部は独立した構造であるため、そこに液体を封入する際には、個別に栓をする方式となることからわずらわしいこと、また封入後の気泡の除去が困難でさらに封入液の液漏れが頻繁に起こる構造となっている。
そして、前記中空球部中に気泡が含まれた場合には、気泡はＭＲＩ装置では撮像されず、画像の欠損部となり、その程度が大きいと、前記幾何的歪み及び信号むらの補正は不可能となる。
また、中空球部はそれぞれ独立したソケット型となっており、当該ソケットの交換や運搬時の外力や振動でソケット部分が破損しやすいこと、さらには、画像上で向きを決定するための中空球部が人体の向きで右側頭部と顎の部分に１つずつ存在するが、顎の部分は受信コイルの低感度部分にあたるため画質劣化を起こしやすく、当該中空球部の検出・位置測定精度の低下を起こす原因となり得る等の課題がある。

【0011】

本発明の目的は、上記課題を解決して、ＭＲＩ装置における幾何的歪みと信号むらを３次元的に補正するためのファントムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じる。
［１］磁気共鳴イメージング装置により撮像可能な物質を保持する複数の基準球構造を具備し、当該複数の基準球構造は３次元格子状に配置しており、基準球構造同士は互いに流路で連結しており、
前記３次元格子状の配置は、前記ファントム本体頂部から中心を通って下端部まで至る中心軸上、及び当該中心軸を中心とする円柱殻上または前記ファントムの本体中心に対する球殻若しくは回転楕円体殻上の配置を含み、
前記中心軸に沿って貫通孔を具備し、当該貫通孔の両端は貫通孔口として前記ファントム本体の外殻を貫通し、前記ファントム本体頂部側の前記貫通孔口は前記磁気共鳴イメージング装置により撮像可能な物質を前記基準球構造にそれぞれ注入するための注入口となっており、
前記貫通孔と前記基準球構造が流路で連結しており、
前記基準球構造のうち１部が他の基準球構造の直径と異なる直径を有する方向決定用の基準球構造として配置されており、
前記基準球構造のうち別の１部が前記他の基準球構造及び前記方向決定用の基準球構造の直径と異なる直径を有する画像の信号雑音比の測定用の基準球構造として配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用ファントム。
［２］上記第［１］の発明において、前記ファントム本体は球形、回転楕円体形または砲弾形であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用ファントム。

【0013】

本発明の磁気共鳴イメージング装置用ファントムは、磁気共鳴イメージング装置により撮像可能な物質を保持するための複数の基準球構造を具備し、当該複数の基準球構造は３次元格子状に配置しており、基準球構造同士は互いに流路で連結していることを特徴とする。
このことによって、ＭＲＩ装置により本発明のファントムを撮像して、当該ファントムの撮像画像を取得して、当該ファントム画像における基準球構造の位置情報と３次元的位置の相違に基づく輝度相違情報等と、実際の当該ファントムにおける基準球構造の位置情報等に基づき、ＭＲＩ装置により撮像される撮像対象の撮像画像の幾何的歪み及び信号むらを３次元的に補正するためのパラメータを決定し、そのパラメータを用いて実際のＭＲＩ装置により撮像される撮像対象の撮像画像を補正するので、幾何的歪み及び信号むらを３次元的に補正することができる。
また、基準球構造は独立したソケット型ではなく固定されているので、基準球構造の交換は必要なく、また運搬時の外力や振動で基準球構造が破損することはない。

【0014】

ここで、基準球構造は完全な球構造であることが好ましいが、回転楕円体構造となっていてもよい。そのサイズ、個数については特に限定はなく、ＭＲＩ画像に劣化があっても基準球構造を認識できる相対サイズ、個数に調整できる。例えば、サイズ（直径、長径等）に関してはファントム本体サイズ（直径、長径等）に対して、１／３０〜１／５の範囲であることが好ましく、更に好ましくは１／１５〜１／１０の範囲である。個数に関しては、補正精度の観点からファントム本体に可能な限り配置することが好ましいが、その数はファントム本体と基準球構造のサイズの相対比から上限値が決定されるものである。
そして、基準球構造はＭＲＩ装置により撮像可能な物質を保持するが、その保持する方法は特に限定されない。例えば、中実体の内部に基準球構造を有する構造体を作成し、それを分割分離して、ＭＲＩ装置により撮像可能な物質を前記基準球構造に充填し、その後分割パーツを組み合わせて、前記物質を密封することによって、保持することができる。
また、表面から内部の基準球構造まで穴を貫通させ、それを介して前記物質を充填し、その後、穴を塞ぐことによっても保持することができる。
また、ＭＲＩ装置により撮像可能な物質についても特に限定するものではなく、脳等の生体組織と同程度の緩和時間を有し、ＭＲＩ装置により撮像可能な物質であればよい。その中でも、脳組織と同程度の緩和時間に調整が可能な硫酸銅水溶液、及び塩化ニッケル水溶液等の液体が好適に用いられる。

【0015】

本発明のファントムは、前記３次元格子状の配置は、前記ファントム本体頂部から中心を通って下端部まで至る中心軸上、及び当該中心軸を中心とする円柱殻上または前記ファントムの本体中心に対する球殻若しくは回転楕円体殻上の配置を含む構成とすることができる。
このことによって、ＭＲＩ撮像画像におけるさらに精度の高い基準球構造の位置情報及び３次元的位置の相違に基づく輝度相違情報等が得られるので、その結果、ＭＲＩ撮像画像における幾何的歪み及び信号むらをさらに高い精度で３次元的に補正することができる。

【0016】

ここで、ファントム本体頂部から中心を通って下端部まで至る中心軸とは、例えば、ファントムの中心点を原点とする３次元座標において、当該原点を通りファントム本体頂部から下端部まで至る垂線等があげられる。
中心軸を中心とする円柱殻とは、前記中心軸を回転軸として所定の大きさの矩形を回転させて得られる回転体の円柱殻の面であり、ファントム本体の中心に対する球殻若しくは回転楕円体殻上とは、ファントムの本体中心に対する球殻若しくは回転楕円体殻の表面である。そして、その表面は、円柱、球または回転楕円体の殻の表面全体である必要はなく、例えば半球体、半回転楕円体の殻の表面等であってもよい。
また、いずれの基準球構造とそれらの中心軸または面は少なくとも点接触するように配置されていればよい。以下に、各基準球構造の配置の位置決め許容範囲を示す。
基準球構造は、前記中心軸に対しては、基準球の半径をｒ、基準回転楕円体の長半径をａ、短半径をｂとした場合、好ましくは（１／１０）ｒ以上、（１／１０）ａ以上、若しくは（１／１０）ｂ以上の長さで線接触し、より好ましくは（１／２）ｒ以上、（１／２）ａ以上、若しくは（１／２）ｂ以上の長さで線接触し、更に好ましくは（４／５）ｒ以上、（４／５）ａ以上、若しくは（４／５）ｂ以上の長さで線接触するように配置させることができる。
また、基準球構造は、前記円柱殻、または球殻もしくは回転楕円体殻の面に対しては、好ましくは基準球構造の最大断面積の少なくとも１／１０の面積で面接触し、より好ましくは少なくとも１／２の面積で面接触し、更に好ましくは少なくとも４／５の面積で面接触するように配置させることができる。
さらに、これら面の数、組み合わせについては特に制限はなく、例えば、２つ以上の同心円柱殻面上または２つ以上の同心球殻面上もしくは同心回転楕円体殻面に配置させ、あるいは１つ以上の円柱殻面と球殻面もしくは回転楕円体殻面上に配置させてもよい。さらに、同心の円柱殻と球殻もしくは回転楕円体殻の混成構造体表面上に配置させてもよい。

【0017】

本発明のファントムは、必要に応じて、ファントムの中心軸に沿って貫通孔を具備し、当該貫通孔と前記基準球構造を流路で連結し、さらに基準球構造のうち１部を方向決定用として配置する構成とすることができる。
貫通孔及び流路を有することによって、液体のＭＲＩ撮像可能な物質（硫酸銅水溶液や水等の液体）をファントムの基準球構造に注入する際には、一方の貫通孔口から液体を注入するだけで全ての基準球構造に流路を介して前記物質を容易に充填することが可能となり且つその際の気泡の混入を低減できる。その結果、気泡のない液体が充填された基準球構造となることから、さらに精度の高い基準球構造の位置情報及び３次元的位置の相違に基づく輝度相違情報等が得られるので、その結果、ＭＲＩ撮像画像における幾何的歪み及び信号むらをさらに高い精度で３次元的に補正することができる。

【0018】

さらに、方向決定用の基準球構造を配置することによって、ＭＲＩ装置により頭部撮影を行う場合、ファントム内に頭部の向きを同定することが可能となり、撮影された画像上で頭部の向きを決定することができる。

【0019】

ここで、貫通孔はファントム本体表面では貫通孔口を形成し、ファントムの中心軸に沿ってファントム本体を貫通しており、貫通孔口から注入するＭＲＩ装置で撮像可能な物質の流路となる。貫通孔の形状、サイズに関して特に制限はなく、例えば、断面が円、楕円、矩形等で直線状のものであって、ＭＲＩ装置で撮像可能な物質が移動・通過できるもので
あればよい。

【0020】

さらに、貫通孔と前記基準球構造、または前記基準球構造同士は流路で連結することができる。流路の形状、サイズに関して特に制限はなく、例えば、断面が円、楕円、矩形等で直線状又は曲線状の流路を基準球構造間等のそれぞれの任意位置に接続配置して、各基準球構造等にＭＲＩ装置で撮像可能な物質が移動・通過できるものであればよい。また、基準球構造が前記円柱殻面や球殻面もしくは楕円体殻面に配置される場合は、当該基準球構造と同様にこれらの同一面上に配置することが好ましい。

【0021】

流路の数についても特に制限はないが、一つの基準球構造に対して少なくとも２つの流路を設けることによって、全ての基準球構造は全てひとつながりに連結することができる。さらに、方向決定用の基準球構造を配置する方法等については特に限定はなく、例えば２つ以上の基準球構造のサイズや形状を変えて配置することによってなされる。その２つの方向決定用基準球構造の位置関係は、好ましくはＭＲＩ装置による頭部撮影時には１つを頭頂部側に、もう一つを側頭部側に位置するように設置する。顎部側は頭部コイルから遠くなり、信号値が低下して基準球構造の検出精度が低下する恐れがあるので避けるべきである。方向決定用基準球構造のサイズは他の幾何的歪み及び信号むらを補正するための基準球構造に比べて大きくすることが好ましい。例えば、そのサイズ（直径、長径等）は他の幾何的歪み及び信号むらを補正するための基準球構造に比べて１．１〜２．０倍程度が好ましく、１．２〜１．７倍程度がさらに好ましい。
尚、方向決定用の基準球構造は、方向決定のみならず他の基準球構造同様に幾何的歪み及び信号むらの補正のためにも利用できる。

【0022】

本発明のファントムは、必要に応じて、基準球構造のうち１部を画像の信号雑音比の測定用として配置する構成とすることができる。
画像信号の雑音比測定用の基準球構造を配置する方法等については特に限定はなく、例えば基準球構造のサイズや形状を変えて配置することによってなされる。通常はファントム本体中心部に前記検出用及び前記方向決定用基準球構造に比べて大きいサイズの基準球構造を配置してなされる。例えば、そのサイズ（直径、長径等）は他の幾何的歪み及び信号むらを補正するための基準球構造に比べて１．５〜２．５倍程度が好ましく、１．７〜２．２倍程度がさらに好ましい。
尚、画像信号の雑音比測定用の基準球構造は、他の基準球構造同様に幾何的歪み及び信号むらの補正のためにも利用できる。

【0023】

さらに、本発明のファントム本体の形状は特に限定されない。例えば、球形または楕円体形等の略球形、円柱形、円錐形、若しくは砲弾形等があげられる。
また、本発明のファントム本体は非磁性且つＭＲＩ装置で撮像可能な物質に対して変性しない材質で形成されており、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフイン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂等があげられる。そして、例えば、このような材質塊からの切削加工、又は押し出し成型、射出成型、３Ｄ造形等によって製造される。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、ＭＲＩ装置により本発明ファントムを撮像して、当該ファントムの撮像画像を取得して、当該ファントム画像における基準球構造の位置情報と３次元的位置の相違に基づく輝度相違情報等と、実際の当該ファントムにおける基準球構造の位置情報等に基づき、ＭＲＩ装置により撮像される撮像対象の撮像画像の幾何的歪み及び信号むらを３次元的に補正するためのパラメータを決定し、そのパラメータを用いて実際のＭＲＩ装置により撮像される撮像対象の撮像画像を補正するので、幾何的歪み及び信号むらを３次元的に補正することができる。
また、ＭＲＩ装置による頭部撮影において、ＭＲＩ装置の幾何的歪み及び信号むらが補正されることから、正確な脳体積の測定等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施形態による磁気共鳴イメージング装置用ファントムを示す正面図である。

【図2】本発明の第１実施形態による磁気共鳴イメージング装置用ファントムを示す平面図である。

【図3】本発明の第１実施形態による磁気共鳴イメージング装置用ファントムにおける断面図（図２のａ−ａ線断面図）である。

【図4】本発明の第１実施形態の磁気共鳴イメージング装置の幾何歪み及び信号むら補正用ファントムによる幾何歪みと信号むら補正を行う手順のフローを示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態の磁気共鳴イメージング装置の幾何歪み及び信号むら補正用ファントムによる幾何歪みと信号むら補正を行う手順の概要を示す図である。

【図6】（ａ）は本発明の第１実施形態による磁気共鳴イメージング装置の幾何歪み及び信号むら補正用ファントムによる幾何歪みと信号むら補正を行った人体頭部のＭＲ画像を示す図、（ｂ）従来のファントムによる磁気共鳴イメージング装置の幾何歪み補正を行った人体頭部のＭＲ画像を示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態による磁気共鳴イメージング装置用ファントムを示す正面図である。

【図8】本発明の第２実施形態による磁気共鳴イメージング装置用ファントムを示す平面図である。

【図9】本発明の第２実施形態による磁気共鳴イメージング装置ファントムにおける断面図（図８のｂーｂ線断面図）である。

【図10】本発明の第３実施形態による磁気共鳴イメージング装置の幾何歪み及び信号むら補正用ファントムを示す平面図である。

【図11】本発明の第３実施形態による磁気共鳴イメージング装置の幾何歪み及び信号むら補正用ファントムにおける断面図（図１０のｃ−ｃ線断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるＭＲＩ装置用ファントムについて図１乃至図３を用いて説明する。

【0027】

図１乃至図３に示すように、本発明の第１実施形態に係るファントムは、例えば、直径１８０ｍｍのアクリル樹脂よりなる球形本体（１）の内部に、同じ直径の複数の中空の基準球構造（２）が３次元極座標に配列されている。

【0028】

それらの基準球構造（２）は、例えば、直径が１５ｍｍであり、それらは、例えば３次元極座標で、球形本体（１）の中心を原点として、直径７５ｍｍの球殻上に、緯度方向に−９０度から＋９０度まで４５度間隔で、経度方向に０度から３１５度まで、４５度間隔の格子点上に配列されている。また、基準球構造（２）は、直径１５０ｍｍの球殻上に、緯度方向に−９０度から＋９０度まで２２．５度間隔で、経度方向に０度から３３７．５度まで、２２．５度間隔の格子点上に配置されている。

【0029】

また、本実施形態では、画像信号の雑音比の測定用として、例えば直径が３０ｍｍの基準球構造（３）を球形本体（１）の中心部に配置させ、さらに、方向決定用として、例えば、直径が２０ｍｍの基準球構造（４）が、３次元極座標で、球形本体（１）の中心を原点とする直径７５ｍｍの球殻上で、緯度が０度、経度が９０度の格子点位置に配置され、また、例えば、直径が２０ｍｍの基準球構造（５）が、３次元極座標で、球形本体（１）の中心を原点とする直径１５０ｍｍの球殻上で、緯度が０度、経度が１８０度の格子位置に配置される。これらの位置では、直径が１５ｍｍの基準球構造（２）に代えて、直径が２０ｍｍの基準球構造（４）、（５）がそれぞれ配置されることになる。ＭＲＩ装置による頭部撮影時には、当該方向決定用の基準球構造（５）を頭頂部側に、同基準球構造（４）を右側頭部側に設置することにより画像内の方向を識別できる。

【0030】

前記の直径７５ｍｍの球殻上にある基準球構造（２）と（４）は、例えば、直径７５ｍｍの同心円状の流路（６）によって連結され、前記の直径１５０ｍｍの球殻上にある基準球構造（２）と（５）は、直径１５０ｍｍの同心円状の流路（７）によって連結されている。これらの流路（６）、（７）の断面形状は、例えば直径が３ｍｍの円形である。

【0031】

また、基準球構造（２）、（３）は、相互に貫通孔（８）によって連結されている。貫通孔（８）の両端は貫通孔口（９）として球形本体（１）の球殻上に貫通している。流路（貫通孔）（８）の断面形状は、例えば、直径が３ｍｍの円形である。

【0032】

これらの直径の異なる同心円状の流路（６）及び（７）と貫通孔（８）は、相互に連結結合される。
この構造により、同じ直径の複数の基準球構造（２）、画像信号の雑音比の測定用の基準球構造（３）、方向決定用の基準球構造（４）及び（５）、並びに直径の異なる同心円状の流路（６）及び（７）、貫通孔（８）は、すべて連結され、貫通孔口（９）よりＭＲＩ装置で撮像可能な物質、例えば水、硫酸銅水溶液、塩化ニッケル水溶液等を気泡なく注入することができるようになっている。

【0033】

本実施形態のファントムでは、全ての基準球構造が流路によって連結しているので、前記のＭＲＩ装置で撮像可能な物質を貫通孔口（９）から注入することにより、気泡がなく、均一な濃度で全ての基準球構造を前記物質で満たすことが可能である。そして、注入後は、貫通孔口（９）を樹脂ボルト（図示せず）等による封止を行うことによって、ＭＲＩ装置により撮像可能な物質が気泡なく均一の濃度で封入されたＭＲＩ装置の幾何的歪み及び信号むら補正用ファントムが完成する。

【0034】

上記の第１実施形態のファントムを用いて以下のようにＭＲＩ装置の幾何歪みと信号むら補正を行った。ＭＲＩ装置はＧＥ社製DISCOVERY MR950を用い、3D Gradient echo法により第１実施形態のファントム及び人体頭部のＴ１強調画像の撮影を行った。また、ＭＲＩ装置で撮像可能な物質としては０．０８％硫酸銅水溶液を用いた。

【0035】

幾何歪みは、ファントムの設計図における各基準球の中心位置と上記で得たファントムのＭＲ画像上で観察された各基準球の中心位置を対応付け、これらの位置のずれをＭＲＩ装置の静磁場中心を物理空間の基準点として、多項式で近似した。これを画像変形のパラメータとし、ファントムとは別に撮像した画像（人体頭部等）に対してこの変形を適用することによって、幾何歪みの補正を行うことができる。

【0036】

一方、信号むらの補正は、例えば、上記で得たファントムの球形本体（１）の中心部に配置した直径が３０ｍｍの基準球構造（３）の平均信号値を、各基準球構造の平均信号値で除算し、各基準球構造の中心位置での信号むら補正係数とした。各基準球の間の空間上の補正係数は、静磁場中心を物理空間の基準点として、例えば多項式近似を用いて内挿または外挿した。これを用いて、ファントムとは別の撮像（人体頭部等）で得られた補正対象画像に信号むら補正係数を乗じることにより、信号むら補正後の画像を得た。以上の手順のフローを図４に示し、概要を図５に示す。

【0037】

ＭＲ画像からの球の自動検出については、公開されているソフトウェア等を利用して行うことができる。これは、画像閾値処理（背景成分と対象物を分ける処理）とテンプレートマッチングと呼ばれる局所画像識別処理、またラベリングと呼ばれる物体分離識別処理などを用いるものである。さらに体積情報などを利用して、初めに直径３０ｍｍの中心球を検出する。これにより、ファントムの中心が識別される。次に、内側の軌道と外側の軌道の２０ｍｍ球を検出し、ファントムの向きを決定する。次に、基準球（１５ｍｍ球）を上記の技術を利用して順番に決定する。これらの処理によって検出された球の位置情報設計上の位置情報を比較し位置ずれを算出、この位置ずれを補正する変形情報を作成する。この変形情報を他の検査で得られた画像データに適用することで歪み補正後の画像を得ることができる。

【0038】

信号むらについては、例えば直径３０ｍｍの中心球を基準として他の球の信号値の比を算出、これを補正する３次元の信号むら補正マップを作成する。この補正マップを他の検査で得られた画像データに適用して信号むら補正後の画像を得る。信号むら補正後の画像に歪み補正を追加で行うことにより、信号むらと幾何歪みの両方を補正した画像を得ることができる。

【0039】

上記を経て得られた幾何歪みと信号むら補正を行った人体頭部のＭＲ画像を図６（ａ）に示す。比較例として、従来技術のファントムである米国The Phantom Laboratory社のMagphan（登録商標）Quantitative Imaging Phantomを用いて、前記の実施例記載の幾何歪み補正方法と同様の方法で幾何歪み補正のみを行った人体頭部のＭＲ画像（ＭＲ原画像は図６（ａ）と同一）を図６（ｂ）に示す。
従来のファントムでは、図６（ｂ）に示すように、幾何歪みしか補正できないので、信号むらが残り脳の中心部が暗く、辺縁が明るく映ってしまっているが、本発明の実施形態のファントムでは、図６（ａ）から明らかなように、これらの現象が軽減されて頭部全体がより見やすくなっていることが分かる。特に、本発明の実施形態のファントムを用いた場合、辺縁部の脳組織を判別できるようになり、脳の輪郭線が明確になっていることが分かる。
以上のように、本発明の実施形態のファントムによりＭＲＩ装置の幾何的歪み及び信号ムラの両方を三次元的に補正できることを確認した。また、その結果、より正確なＭＲ画像を得ることができることから、正確な脳体積等の測定も可能となる。

【0040】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態によるＭＲＩ装置用ファントムについて図７乃至図９を用いて説明する。
図７乃至図９に示すように、本発明の第２実施形態に係るファントムは、例えば、直径１８０ｍｍのアクリル樹脂よりなる上部半球部（１０）と、下部円柱部（１２）が、上部半球部（１０）の下面（１１）と下部円中部（１２）の上面（１３）とを同一とする砲弾形本体（１４）の内部に、同じ直径の複数の基準球構造（２）が上部半球部（１０）の３次元極座標及び下部円柱部（１２）の円柱座標に配列されている。

【0041】

それらの基準球構造（２）は、例えば直径が１５ｍｍであり、それらの位置は、例えば上部半球部（１０）では３次元極座標で、中心を原点として、直径７５ｍｍの球殻上に、緯度方向に０度から＋９０度まで４５度間隔で、経度方向に０度から３１５度まで、４５度間隔の格子点上に配列され、また同３次元極座標で、中心を原点として、直径１５０ｍｍの球殻上に、緯度方向に０度から＋９０度まで２２．５度間隔で、経度方向に０度から３３７．５度まで、２２．５度間隔の格子点上に配列されている。

【0042】

下部円柱部（１２）では、例えば、円柱座標で、下部円柱部上面（１３）の中心を原点として、直径７５ｍｍで、経度方向に０度から３１５度まで、４５度間隔で、高さが−３０ｍｍ、−６０ｍｍ、−９０ｍｍの格子点上に配列され、また同円柱座標で、下部円中部上面（１３）の中心を原点として、直径１５０ｍｍで、経度方向に０度から３３７．５度まで、２２．５度間隔で、高さが−３０ｍｍ、−６０ｍｍ、−９０ｍｍの格子点上に配列されている。

【0043】

また、画像信号の雑音比の測定用として、例えば直径が３０ｍｍの基準球構造（３）を上部半球部（１０）の下面（１１）の中心部に配置させ、さらに、方向決定用として、例えば、直径が２０ｍｍの基準球構造（４）を、上部半球部下面（１１）の中心を原点とする直径７５ｍｍの上部半球部（１０）の球殻上で、緯度が９０度、経度が０度の格子位置に、直径が２０ｍｍ基準球構造（５）を、上部直径１５０ｍｍの上部半球部（１０）の球殻上で、緯度が０度、経度が１８０度の格子位置に配置させる。ＭＲＩ装置による頭部撮影時には、当該方向決定用の基準球構造（４）を頭頂部側に、同基準球構造（５）を右側頭部側に設置することにより画像の方向を識別できるようになっている。

【0044】

前記の基準球構造（２）、（３）、（４）及び（５）は、例えば、上部半球部（１０）では、直径７５ｍｍの同心円状の流路（１５）、直径１５０ｍｍの同心円状の流路（１６）によって連結されている。これらの流路（１５）、（１６）の断面形状は、例えば、直径が３ｍｍの円形である。

【0045】

また、基準球構造（２）、（３）、（４）及び（５）は下部円柱部（１２）では、例えば、直径７５ｍｍで経度方向に、０度から３１５度まで、４５度間隔の直線流路（１７）、及び直径１５０ｍｍで経度方向に、０度から３３７．５度まで、２２．５度間隔の直線流路（１８）によって相互に連結される。これらの流路（１７）、（１８）の断面形状は、例えば直径が３ｍｍの円形である。

【0046】

上記直線流路（１７）、（１８）の１端は上部半球部（１０）の下面（１１）に配列された、複数の基準球構造（２）、（３）、（４）及び（５）と相互に連結し、上記直線流路（１７）、（１８）のもう１端は下部円柱部（１２）の下面（１９）に流路ロ（２０）、（２２）として開ロしている。

【0047】

さらに、基準球構造（２）及び（３）は、相互に貫通孔（２１）によって連結されている。貫通孔（２１）の１端は貫通孔口（９）として上部半球部（１０）の球殻上に貫通され、もう１端は下部円柱部（１２）の下面（１９）に貫通孔口（２３）として貫通されている。貫通孔（２１）の断面形状は、例えば直径が３ｍｍの円形である。

【0048】

上部半球部（１０）の同心円状の流路（１５）及び（１６）と、下部円柱部（１２）の直線流路（１７）、（１８）及び貫通孔（２１）は相互に連結される。
この構造により、同じ直径の複数の基準球構造（２）、画像信号の雑音比の測定の基準球構造（３）、方向決定用の基準球構造（４）及び（５）、上部半球部（１０）内部の同心円状の流路（１５）及び（１６）、並びに下部円柱部（１２）の直線流路（１７）、（１８）、上部半球部（１０）と下部円柱部（１２）を貫く貫通孔（２１）は、すべて連結され、貫通孔（９）、（２３）又は流路口（２０）、（２２）よりＭＲＩ装置で撮像可能な材料、例えば硫酸銅水溶液、水等を気泡なく注入することができる。

【0049】

本実施形態のファントムでは前記基準球構造及び流路に前記ＭＲＩ装置により撮像可能な物質を注入した後に、貫通孔を樹脂、ボルト（図示せず）等による封止を行う。これによりＭＲＩ装置により撮像可能な材料が気泡なく均一の濃度で封入されたＭＲＩ装置の幾何的歪み及び信号むら補正用ファントムが完成する。
第２実施形態のファントムにおいても前記第１実施形態のファントムと同様に従来のファントムが幾何的歪のみの補正しかできないのに比べて、ＭＲＩ装置の幾何的歪み及び信号むらの両方を三次元的に補正できる。

【0050】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態によるＭＲＩ装置用ファントムについて図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０及び図１１に示すように、本発明の第３実施形態に係るファントムは、例えば、長径１８０ｍｍ、短径１１０ｍｍのアクリル樹脂よりなる楕円体形本体（２４）の内部に、同じ直径の複数の基準球構造（２）が同心楕円体軌道上に配列されている。それ以外は、第１実施形態と同様である。
第３実施形態のファントムにおいても前記第１、２実施形態ファントムと同様に従来ファントムに比べて、ＭＲＩ装置の幾何的歪み及び信号むらを同時に三次元的に補正できる。

【符号の説明】

【0051】

１ 球形本体
２ 基準球構造
３ 基準球構造
４ 基準球構造
５ 基準球構造
６ 同心円状の流路
７ 同心円状の流路
８ 貫通孔
９ 貫通孔
１０ 上部半球部
１１ 上部半球部下面
１２ 下部円柱部
１３ 下部円柱部上面
１４ 砲弾形本体
１５ 同心円状の流路
１６ 同心円状の流路
１７ 直線流路
１８ 直線流路
１９ 下部円柱部下面
２０ 流路口
２１ 貫通孔
２２ 流路口
２３ 貫通孔口
２４ 楕円体形本体
２５ 同心楕円状の流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】