(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】
(24)【登録日】2023-09-01
(45)【発行日】2023-09-11
(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置、画像処理装置及び画像処理方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/055 20060101AFI20230904BHJP
【ＦＩ】
A61B5/055 311
A61B5/055 380
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020007300
(22)【出願日】2020-01-21
(65)【公開番号】P2021037255
(43)【公開日】2021-03-11
【審査請求日】2022-12-01
(31)【優先権主張番号】16/561,821
(32)【優先日】2019-09-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 美津恵
【審査官】下村 一石
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８６７３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－０４６２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５１３５２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２１３８８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】MIYAZAKI, Mitsue, et al.，Z-Spectrum Analysis Provides Proton Environment Data(ZAPPED): A New Two-Pool Technique for Human Gray and White Matter，PLOS ONE，PLOS，2015年03月13日，10(3):e0119915，pp.1-12
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／０５５
Ｇ０１Ｒ ３３／２０－３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）パルスの印加を含む第１のパルスシーケンスを実行したのち、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加を含む第２のパルスシーケンスを実行するシーケンス制御部と、前記第１のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第１のＺスペクトルを生成し、前記第２のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第２のＺスペクトルを生成し、前記第１のＺスペクトルと前記第２のＺスペクトルとに基づいて解析を行ってデータを生成する生成部と
を備え、
前記生成部は、前記第１のＺスペクトルを複数の第１のローレンツ型スペクトルの和に分解し、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルに基づいて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値及び幅を算出し、
前記第２のＺスペクトルを複数の第２のローレンツ型スペクトルの和に分解し、前記複数の第２のローレンツ型スペクトルに基づいて、前記複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値及び幅を算出し、
前記第１のローレンツ型スペクトル及び前記第２のローレンツ型スペクトルにおける対応するピーク値それぞれについて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値と前記複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値との間の差分画像を生成し、
前記第１のローレンツ型スペクトル及び前記第２のローレンツ型スペクトルにおける対応する幅それぞれについて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルの幅と前記複数の第２のローレンツ型スペクトルの幅との間の差分画像を生成する、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項2】
前記生理的な状態変化は、神経細胞の電気生理学的変化と比較して遅い時間スケールで引き起こされる生理的な状態変化である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項3】
前記アクションは、前記被検体に深呼吸を取らせるアクションである、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項4】
前記アクションは、薬剤投与である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項5】
前記生理的な状態変化は、睡眠状態の変化である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項6】
前記解析は、Ｚスペクトルを複数のスペクトルの和に分解する解析である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項7】
前記複数のスペクトルは、ローレンツ型スペクトルである、請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項8】
前記生成部は、前記第１のＺスペクトルに対して行われた解析に基づいて得られたデータと、前記第２のＺスペクトルに対して行われた解析に基づいて得られたデータとの間に差分処理を行う、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項9】
ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）パルスの印加を含んで実行された第１のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第１のＺスペクトルを生成し、前記第１のパルスシーケンスが実行されたのち、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加を含んで実行された第２のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第２のＺスペクトルを生成し、前記第１のＺスペクトルと前記第２のＺスペクトルとに基づいて解析を行ってデータを生成する生成部を備え、
前記生成部は、前記第１のＺスペクトルを複数の第１のローレンツ型スペクトルの和に分解し、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルに基づいて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値及び幅を算出し、
前記第２のＺスペクトルを複数の第２のローレンツ型スペクトルの和に分解し、前記複数の第２のローレンツ型スペクトルに基づいて、前記複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値及び幅を算出し、
前記第１のローレンツ型スペクトル及び前記第２のローレンツ型スペクトルにおける対応するピーク値それぞれについて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値と前記複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値との間の差分画像を生成し、
前記第１のローレンツ型スペクトル及び前記第２のローレンツ型スペクトルにおける対応する幅それぞれについて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルの幅と前記複数の第２のローレンツ型スペクトルの幅との間の差分画像を生成する、画像処理装置。
【請求項10】
画像処理装置により実行される画像処理方法であって、ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）パルスの印加を含んで実行された第１のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第１のＺスペクトルを生成し、
前記第１のパルスシーケンスが実行されたのち、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加を含んで実行された第２のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第２のＺスペクトルを生成し、
(1)前記第１のＺスペクトルを複数の第１のローレンツ型スペクトルの和に分解し、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルに基づいて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値及び幅を算出し、
(2)前記第２のＺスペクトルを複数の第２のローレンツ型スペクトルの和に分解し、前記複数の第２のローレンツ型スペクトルに基づいて、前記複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値及び幅を算出し、
(3)前記第１のローレンツ型スペクトル及び前記第２のローレンツ型スペクトルにおける対応するピーク値それぞれについて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値と前記複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値との間の差分画像を生成し、
(4)前記第１のローレンツ型スペクトル及び前記第２のローレンツ型スペクトルにおける対応する幅それぞれについて、前記複数の第１のローレンツ型スペクトルの幅と前記複数の第２のローレンツ型スペクトルの幅との間の差分画像を生成することにより、
前記第１のＺスペクトルと前記第２のＺスペクトルとに基づいて解析を行ってデータを生成する、画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置、画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
磁気共鳴イメージングにおいて、ＭＴＣ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｔｒａｓｔ）効果を用いたイメージングが注目されている。ＭＴＣ効果は、高分子中の自由水プロトンと制限プロトンとの間の磁気交換を観測するものであり、これにより、組織の組成を描出することができる。
【0003】
ＭＴＣ効果を利用したイメージングの一例として、特定の交換プロトンを選択的に飽和させその後の自由水信号を観測する、いわゆるＣＥＳＴ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）法が知られている。
【0004】
しかしながら、ＣＥＳＴ法は、自由水信号の周波数と比較して通常±１０００Ｈｚ程度のオフセット周波数の周波数領域に係る信号領域に着目するものであり、当該±１０００Ｈｚ程度のオフセット周波数より広い幅を持つ信号成分については、着目されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１５－１４４８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本明細書及び図面の開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、被検体の生理学的な状態変化に係る磁気共鳴イメージングを行うことである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、シーケンス制御部と生成部とを備える。シーケンス制御部は、ＭＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）パルスの印加を含む第１のパルスシーケンスを実行したのち、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加を含む第２のパルスシーケンスを実行する。生成部は、第１のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第１のＺスペクトルを生成し、第２のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第２のＺスペクトルを生成し、第１のＺスペクトルと前記第２のＺスペクトルとに基づいて解析を行ってデータを生成する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、互いに同じ構成には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0010】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場磁石１０１と、静磁場電源（図示しない）と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０４と、寝台１０５と、寝台制御回路１０６と、送信コイル１０７と、送信回路１０８と、受信コイル１０９と、受信回路１１０と、シーケンス制御回路１２０（シーケンス制御部）と、画像処理装置１３０とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置１００に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。例えば、シーケンス制御回路１２０及び画像処理装置１３０内の各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場磁石１０１と、静磁場電源（図示しない）と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０４と、寝台１０５と、寝台制御回路１０６と、送信コイル１０７と、送信回路１０８と、受信コイル１０９と、受信回路１１０と、シーケンス制御回路１２０（シーケンス制御部）と、画像処理装置１３０とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置１００に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。例えば、シーケンス制御回路１２０及び画像処理装置１３０内の各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。
【0011】
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り、内部の空間に静磁場を発生する。静磁場磁石１０１は、例えば、超伝導磁石等であり、静磁場電源から電流の供給を受けて励磁する。静磁場電源は、静磁場磁石１０１に電流を供給する。別の例として、静磁場磁石１０１は、永久磁石でもよく、この場合、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場電源を備えなくてもよい。また、静磁場電源は、磁気共鳴イメージング装置１００とは別に備えられてもよい。
【0012】
傾斜磁場コイル１０３は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、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、及び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ており、これら３つのコイルは、傾斜磁場電源１０４から個別に電流の供給を受けて、Ｘ、Ｙ、及びＺの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル１０３によって発生するＸ、Ｙ、及びＺの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇe、及びリードアウト用傾斜磁場Ｇrである。傾斜磁場電源１０４は、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する。
【0013】
寝台１０５は、被検体Ｐが載置される天板１０５ａを備え、寝台制御回路１０６による制御の下、天板１０５ａを、被検体Ｐが載置された状態で、傾斜磁場コイル１０３の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、寝台１０５は、長手方向が静磁場磁石１０１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御回路１０６は、画像処理装置１３０による制御の下、寝台１０５を駆動して天板１０５ａを長手方向及び上下方向へ移動する。
【0014】
送信コイル１０７は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、送信回路１０８からＲＦパルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信回路１０８は、対象とする原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア（Larmor）周波数に対応するＲＦパルスを送信コイル１０７に供給する。
【0015】
受信コイル１０９は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Ｐから発せられる磁気共鳴信号（以下、必要に応じて、「ＭＲ信号」と呼ぶ）を受信する。受信コイル１０９は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信回路１１０へ出力する。
【0016】
なお、上述した送信コイル１０７及び受信コイル１０９は一例に過ぎない。送信機能のみを備えたコイル、受信機能のみを備えたコイル、若しくは送受信機能を備えたコイルのうち、１つ若しくは複数を組み合わせることによって構成されればよい。
【0017】
受信回路１１０は、受信コイル１０９から出力される磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴データを生成する。具体的には、受信回路１１０は、受信コイル１０９から出力される磁気共鳴信号をデジタル変換することによって磁気共鳴データを生成する。また、受信回路１１０は、生成した磁気共鳴データをシーケンス制御回路１２０へ送信する。なお、受信回路１１０は、静磁場磁石１０１や傾斜磁場コイル１０３等を備える架台装置側に備えられてもよい。
【0018】
シーケンス制御回路１２０は、画像処理装置１３０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源１０４、送信回路１０８及び受信回路１１０を駆動することによって、被検体Ｐの撮像を行う。ここで、シーケンス情報は、撮像を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源１０４が傾斜磁場コイル１０３に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路１０８が送信コイル１０７に供給するＲＦパルスの強さやＲＦパルスを印加するタイミング、受信回路１１０が磁気共鳴信号を検出するタイミング等が定義される。例えば、シーケンス制御回路１２０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、シーケンス制御回路１２０が実行するパルスシーケンスの詳細については、後述する。
【0019】
さらに、シーケンス制御回路１２０は、傾斜磁場電源１０４、送信回路１０８及び受信回路１１０を駆動して被検体Ｐを撮像した結果、受信回路１１０から磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データを画像処理装置１３０へ転送する。画像処理装置１３０は、磁気共鳴イメージング装置１００の全体制御や、画像の生成等を行う。画像処理装置１３０は、メモリ１３２、入力装置１３４、ディスプレイ１３５、処理回路１５０を備える。処理回路１５０は、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、生成機能１３６を備える。
【0020】
第１の実施形態では、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、生成機能１３６にて行われる各処理機能は、コンピューターによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１３２へ記憶されている。処理回路１５０はプログラムをメモリ１３２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出した状態の処理回路１５０は、図１の処理回路１５０内に示された各機能を有することになる。なお、図１においては単一の処理回路１５０にて、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、生成機能１３６、にて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１５０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１５０が各プログラムを実行する場合であってもよい。別の例として、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。なお、図１において、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、生成機能１３６は、それぞれ受付部、制御部、生成部、解析部の一例である。また、シーケンス制御回路１２０は、シーケンス制御部の一例である。
【0021】
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（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：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）、及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。プロセッサはメモリ１３２に保存さ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。
【0022】
また、メモリ１３２にプログラムを保存する代わりに、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１０６、送信回路１０８、受信回路１１０等も同様に、上記のプロセッサ等の電子回路により構成される。
【0023】
処理回路１５０は、インタフェース機能１３１により、シーケンス情報をシーケンス制御回路１２０へ送信し、シーケンス制御回路１２０から磁気共鳴データを受信する。また、磁気共鳴データを受信すると、インタフェース機能１３１を有する処理回路１５０は、受信した磁気共鳴データをメモリ１３２に格納する。
【0024】
メモリ１３２に格納された磁気共鳴データは、制御機能１３３によってｋ空間に配置される。この結果、メモリ１３２は、ｋ空間データを記憶する。
【0025】
メモリ１３２は、インタフェース機能１３１を有する処理回路１５０によって受信された磁気共鳴データや、制御機能１３３を有する処理回路１５０によってｋ空間に配置されたｋ空間データ、生成機能１３６を有する処理回路１５０によって生成された画像データ等を記憶する。例えば、メモリ１３２は、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、光ディスク等である。
【0026】
入力装置１３４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力装置１３４は、例えば、マウスやトラックボール等のポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。ディスプレイ１３５は、制御機能１３３を有する処理回路１５０による制御の下、撮像条件の入力を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）や、生成機能１３６を有する処理回路１５０によって生成された画像等を表示する。ディスプレイ１３５は、例えば、液晶表示器等の表示デバイスである。
【0027】
処理回路１５０は、制御機能１３３により、磁気共鳴イメージング装置１００の全体制御を行い、撮像や画像の生成、画像の表示等を制御する。例えば、制御機能１３３を有する処理回路１５０は、撮像条件（撮像パラメータ等）の入力をＧＵＩ上で受け付け、受け付けた撮像条件に従ってシーケンス情報を生成する。また、制御機能１３３を有する処理回路１５０は、生成したシーケンス情報をシーケンス制御回路１２０へ送信する。
【0028】
処理回路１５０は、生成機能１３６により、ｋ空間データをメモリ１３２から読み出し、読み出したｋ空間データにフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、画像を生成する。
【0029】
続いて、実施形態に係る背景について簡単に説明する。
【0030】
磁気共鳴イメージングにおいて、ＭＴＣ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｔｒａｓｔ）効果を用いたイメージングが注目されている。ＭＴＣ効果は、高分子中の自由水プロトンと制限プロトンとの間の磁気交換を観測するものであり、これにより、組織の組成を描出することができる。
【0031】
ＭＴＣ効果を利用したイメージングの一例として、特定の交換プロトンを選択的に飽和させその後の自由水信号を観測する、いわゆるＣＥＳＴ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）法が知られている。
【0032】
しかしながら、ＣＥＳＴ法は、自由水信号の周波数と比較して通常±１０００Ｈｚ程度のオフセット周波数の周波数領域に係る信号領域に着目するものであり、当該±１０００Ｈｚ程度のオフセット周波数より広い幅を持つ信号成分については、着目されていなかった。
【0033】
我々は、これらの広い幅を持つ信号成分を用いてＺスペクトルの解析を行う。Ｚスペクトルの解析の結果、Ｚスペクトルが、脳では、１０００～２０００μs程度の比較的長い（自由な）交換プロトンに係る成分と、２０～４０μｓ程度の比較的短い（制限的な）交換プロトンに係る成分とからなる旨の知見が得られ、この知見をもとに、我々は、Ｚスペクトルを、複数のローレンツ型スペクトルの和に分解することを提案し、解析を行った。
【0034】
すなわち、シーケンス制御回路１２０は、ＭＴパルスの印加を含むパルスシーケンスを実行し、処理回路１５０が、生成機能１３６により、当該パルスシーケンスにより得られたデータに基づいて、Ｚスペクトルを生成し、当該Ｚスペクトルを複数のローレンツ型スペクトルの和に分解する解析を行う。
【0035】
ここで、我々は、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加を含むパルスシーケンスを実行すると、当該アクション前に、ＭＴパルスの印加を含むパルスシーケンスを実行した場合と比較して、Ｚスペクトルを複数のローレンツ型スペクトルの和に分解したときのローレンツ型スペクトルを特徴づけるパラメータに変化が表れることを発見した。我々は、この知見を利用して、新しい磁気共鳴イメージングを行うものである。
【0036】
ここで、被検体に生理的な変化を起こさせるアクション、とは、神経細胞の電気生理学的変化と比較して遅い時間スケールで引き起こされる生理的な状態変化を起こさせるアクションであり、例えば被検体に深呼吸を取らせるアクションであったり、運動、頭の動きであったり、薬剤投与である。また、例えば生理的な変化とは、覚醒／睡眠状態である。既存のＭＲＩの手法は、被検体のこれらの微妙な変化に対して、十分鋭敏でなかった。
【0037】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００は、かかる背景に基づくものであり、シーケンス制御回路１２０と、処理回路１５０とを含む。
【0038】
シーケンス制御回路１２０は、ＭＴパルスの印加を含む第１のパルスシーケンスを実行したのち、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加を含む第２のパルスシーケンスを実行する。処理回路１５０は、生成機能１３６により、第１のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第１のＺスペクトルを生成し、第２のパルスシーケンスにより得られたデータに基づいて第２のＺスペクトルを生成し、第１のＺスペクトルと第２のＺスペクトルとに基づいて解析を行ってデータを生成する。
【0039】
これにより、今まで他のＭＲＩ手法では不可能であった、様々な被検体の生理的な状態変化、例えば運動、頭の動き、睡眠、深呼吸、薬剤の投入などが、脳環境に与えるわずかな影響をイメージングすることができる。また、実施形態は脳に限定されず、心筋、腎臓、肝臓などの他の臓器についても、同様のイメージングを行うことができると期待される。
【0040】
【0041】
はじめに、ステップＳ１００において、シーケンス制御回路１２０は、ＭＴパルスの印加を含む第１のパルスシーケンスを実行する（ステップＳ１００）。
【0042】
ここで、ＭＴパルスとは、自由水プロトンの共鳴周波数に対応する周波数以外の周波数のＲＦパルスである。ＭＴパルスの印加により、自由水プロトン以外のプロトンが飽和する。自由水プロトン以外のプロトンと、自由水プロトンとの間には化学的交換が存在するので、時間が経つにつれ、自由水プロトン以外のプロトンの磁化が、自由水プロトンへと移動する。
【0043】
この時自由水プロトンの共鳴周波数に対応する周波数のＲＦパルスを印加してイメージングを行うと、ＭＴパルスによって励起された自由水プロトン以外のプロトンを間接的にイメージングすることができる。
【0044】
すなわち、第１のパルスシーケンスは、ＭＴパルスの印加と、ＭＴパルスの印加後に実行される収集シーケンスから構成される。収集シーケンスの例としては、例えばスパイラルまたはラジアル収集での２Ｄまたは３Ｄシーケンス、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）、ＦＡＳＥ（Ｆａｓｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）、グラジエントエコーのシーケンス等が挙げられるが、収集シーケンスの例はこれに限られない。
【0045】
なお、シーケンス制御回路１２０は、第１のパルスシーケンスにおいて、ＭＴパルスの印加と、ＭＴパルスの印加後の実行される収集シーケンスとの組を、ＭＴパルスの周波数を少しずつ変化させながら、複数回実行する。
【0046】
ここで、例えば、ＣＥＳＴ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）イメージングの場合は、シーケンス制御回路１２０は、印加するＭＴパルスの周波数を、例えば自由水プロトンの共鳴周波数を基準として、狭い周波数範囲で、例えば－５．０ｐｐｍから＋５．０ｐｐｍで、一点の収集で周波数を＋０．５ｐｐｍ刻みで、収集する。これに対して、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００においては、幅広い周波数範囲でＺスペクトルを収集するという目的のもと、シーケンス制御回路１２０は、例えば－２８，０００Ｈｚから＋３１，０００Ｈｚの範囲で、自由水プロトンの共鳴周波数付近の周波数では密に、自由水プロトンの共鳴周波数付近から離れた周波数では疎にデータ収集を行いながら、例えば合計で５０個の周波数でデータ収集を行う。
【0047】
続いて、ステップＳ１１０において、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクションが行われる。
【0048】
ここで、被検体に生理的な変化を起こさせるアクション、とは、神経細胞の電気生理学的変化と比較して遅い時間スケールで引き起こさせる生理的な状態変化であり、例えば被検体に深呼吸を取らせるアクションであったり、運動、頭の動きであったり、薬剤投与である。すなわち、ステップＳ１１０において、被検体は深呼吸をしたり、運動をしたり、頭を動かし、または薬剤を投与される。
【0049】
また、別の例として、生理的な変化、とは、例えば覚醒／睡眠状態である。すなわち、例えば、ステップＳ１００で睡眠状態にあった被検体がステップＳ１１０で覚醒し、またはステップＳ１００で覚醒状態にあった被検体が、ステップＳ１１０で睡眠状態に移行する。
【0050】
続いて、ステップＳ１２０において、シーケンス制御回路１２０は、ステップＳ１１０における、被検体に生理的な状態変化をおこさせるアクション後に、ＭＴパルスの印加する第２のパルスシーケンスを実行する。ステップＳ１２０にてシーケンス制御回路１２０が実行する第２のパルスシーケンスは、典型的にはステップＳ１００にてシーケンス制御回路１２０が実行する第１のパルスシーケンスとは、被検体の状態以外の点で同一のパルスシーケンスであるが、実施形態はこれに限られない。
【0051】
続いて、ステップＳ１３０において、処理回路１５０は、生成機能１３６により、第１のパルスシーケンスにより得られた、複数の周波数について取得されたデータに基づいて第１のＺスペクトルを生成する。ここで、Ｚスペクトルとは、ＭＴパルス印加後に自由水プロトンの共鳴周波数に対応するＲＦパルスを印加したときの信号強度を、印加したＭＴパルスの周波数の関数として表したスペクトルである。
【0052】
同様に、ステップＳ１５０において、処理回路１５０は、生成機能１３６により、第２のパルスシーケンスにより得られた、複数の周波数について取得されたデータに基づいて第２のＺスペクトルを生成する。
【0053】
一例として、ステップＳ１３０及びステップＳ１４０において、処理回路１５０は、生成機能１３６により、ＣＥＳＴ効果の解析と比較して広い範囲のオフセット周波数で、例えば±１０００Ｈｚより広い周波数で、Ｚスペクトルを生成する。
【0054】
続いて、ステップＳ１５０において、処理回路１５０は、生成機能１３６により、ステップＳ１３０において得られた第１のＺスペクトルと、ステップＳ１４０において得られた第２のＺスペクトルに対して解析を行って、ＺＡＰ（Ｚ－ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｔｏｎｓ）解析が行われたデータを生成する。
【0055】
ここで、我々は、ステップＳ１３０及びステップＳ１４０において得られた、ＣＥＳＴ効果の解析と比較して広い範囲のオフセット周波数で、例えば±１０００Ｈｚより広い周波数で、得られたＺスペクトルが、２つのローレンツ型スペクトルの和で良くフィットすることが可能であることを見出した。すなわち、長い緩和時間に対応する成分をfree(f)成分、短い緩和時間に対応する成分をrestricted(r)成分と仮に呼ぶことにして、規格化された測定されたＺスペクトルの値ｙは、以下の式（１）で表される。
【数1】
【0056】
ここで、ｘはＭＴＣ飽和パルスのオフセット周波数であり、ＬＷｆ及びＬＷｒは、free成分及びrestricted成分のFWHM(full-widths at half-maximum)であり、Ff及びFrは、free成分及びrestricted成分の振幅である。ここで、Ff+Fr=1である。free成分及びrestricted成分の見かけの(apparent)スピン―スピン緩和時間T2,f及びT2,rは、FWHMの逆数であり、以下の式（２）及び式（３）で与えられる。
【数2】
【数3】
【0057】
すなわち、処理回路１５０は、生成機能１３６により、Ｚスペクトルを複数のローレンツ型スペクトルの和に分解する解析を行う。
【0058】
一例として、処理回路１５０は、生成機能１３６により、ステップＳ１３０で得られた第１のＺスペクトルを複数の第１のローレンツ型スペクトルの和に分解し、複数の第１のローレンツ型スペクトルに基づいて、複数の第１のローレンツ型スペクトルのピーク値（Ｆｆ、Ｆｒ）及び幅（Ｔ２、ｆ、Ｔ２、ｒ）を算出する。
【0059】
また、処理回路１５０は、生成機能１３６により、ステップＳ１４０で得られた第２のＺスペクトルを複数の第２のローレンツ型スペクトルの和に分解し、複数の第２のローレンツ型スペクトルに基づいて、複数の第２のローレンツ型スペクトルのピーク値（Ｆｆ、Ｆｒ）及び幅または緩和時間（Ｔ２、ｆ、Ｔ２、ｒ）を算出する。
【0060】
図３Ａ～図３Ｄに、このような解析により得られたデータの一例が示されている。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄは、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置により得られる画像の例について示した図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、それぞれ、６７歳男性の被検体の、free成分のピーク値Ｆｆを示した画像、６７歳男性の被検体の、restricted成分のピーク値Ｆｒを示した画像、２７歳女性の被検体の、free成分のピーク値Fｆを示した画像、２７歳女性の被検体の、restricted成分のピーク値Ｆｒを示した画像を示している。６７歳男性のデータと、２７歳女性のデータとでは、信号強度の相対強度という観点では概ね類似するが、２７歳女性の場合、６７歳男性の場合と比較して、free成分のピーク値Ffが高値となるエリア（灰白質のエリア）及び、restricted成分のピーク値Frが高値となるエリア（白質のエリア及び灰白質の中心部分のエリア）の面積が大きくなっている。このように、処理回路１５０は、ステップＳ１３０及びステップＳ１４０で生成されたＺスペクトルを、複数のローレンツ型スペクトルの和に分解して解析を行って、例えばfree成分のピーク値Fｆ，restricted成分のピーク値Fr, restricted成分の緩和時間T2,r、free成分の緩和時間T2,fの画像等の画像を生成する。
【0061】
【0062】
被検体の生理的な状態変化を起こさせるアクションの前後でＺスペクトルから得られたＺＡＰ解析結果がどのように変化するのかを調べる目的で、被検体の生理的な状態変化を起こさせるアクション８の前後で、シーケンス制御回路１２０は、それぞれ複数回の撮像を行った。具体的には、アクション８において、被検体は、５分間の深呼吸を行った。また、シーケンス制御回路１２０は、アクション８の前、アクション前の第１の撮像９、アクション前の第２の撮像１０を行い、アクション８の後、アクション後の第１の撮像１１、アクション後の第２の撮像１２を行った。アクション前の第１の撮像９、アクション前の第２の撮像１０、アクション後の第１の撮像１１、及びアクション後の第２の撮像１２は同一のシーケンスであり、各７分半の撮像シーケンスであった。すなわち、５分間の深呼吸の時間を含めると、アクション前の第１の撮像９からアクション後の第２の撮像１２までは３５分を要した。
【0063】
なお、アクション前の第１の撮像９とアクション前の第２の撮像１０との間でデータを比較することにより、データの再現性について確認した。
【0064】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄに、得られたデータの一例が示されている。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄは、様々な撮像部位について、アクション前の第２の撮像１０、アクション後の第１の撮像１１、アクション後の第２の撮像１２における、free成分の緩和時間T2,f,free成分のピーク値Ff,restricted成分の緩和時間T2,r、restricted成分のピーク値Frをプロットしたものである。
【0065】
すなわち、図５Ａにおいて、グラフ１０ａ、グラフ１１ａ、グラフ１２ａは、それぞれ、アクション前の第２の撮像１０に係るfree成分の緩和時間T2,f、アクション後の第１の撮像１１に係るfree成分の緩和時間T2,f、アクション後の第２の撮像１２に係るfree成分の緩和時間T2,fを、さまざまな部位についてプロットしたものを表す。
【0066】
図５Ｂにおいて、グラフ１０ｂ、グラフ１１ｂ、グラフ１２ｂは、それぞれ、アクション前の第２の撮像１０に係るfree成分のピーク値Ff、アクション後の第１の撮像１１に係るfree成分のピーク値Ff、アクション後の第２の撮像１２に係るfree成分のピーク値Ffを、さまざまな部位についてプロットしたものを表す。
【0067】
図５Ｃにおいて、グラフ１０ｃ、グラフ１１ｃ、グラフ１２ｃは、それぞれ、アクション前の第２の撮像１０に係るrestricted成分の緩和時間T2,r、アクション後の第１の撮像１１に係るrestricted成分の緩和時間T2,r、アクション後の第２の撮像１２に係るrestricted成分の緩和時間T2,rを、さまざまな部位についてプロットしたものを表す。
【0068】
図５Ｄにおいて、グラフ１０ｄ、グラフ１１ｄ、グラフ１２ｄは、それぞれ、アクション前の第２の撮像１０に係るrestricted成分のピーク値Fr、アクション後の第１の撮像１１に係るrestricted成分のピーク値Fr、アクション後の第２の撮像１２に係るrestricted成分のピーク値Frを、さまざまな部位についてプロットしたものを表す。
【0069】
図５Ａ～図５Ｄを見ると、海馬（hippocampus）及び灰白質において、アクション８の前後で、restricted成分の緩和時間T2,rが、大きく変化しているのに対して、視床(thalamus)、白質及び脳橋（pons）などにおいては、restricted成分の緩和時間T2,rには大きな変化は見られなかった。このことから、アクション８の影響により、海馬（hippocampus）及び灰白質において、restricted成分の緩和時間T2,rに変化が表れると結論することができる。
【0070】
従って、処理回路１５０は、生成機能１３６により、第１のＺスペクトルに対してＺＡＰ解析を行うことにより得られたデータ（例えば、複数のローレンツ型スペクトルのピーク値（Ｆｆ、Ｆｒ）及び幅または緩和時間（Ｔ２、ｆ、Ｔ２、ｒ）等）と、第２のＺスペクトルに対してＺＡＰ解析を行うことにより得られたデータ（同様に、例えば、複数のローレンツ型スペクトルのピーク値（Ｆｆ、Ｆｒ）及び幅または緩和時間（Ｔ２、ｆ、Ｔ２、ｒ）等）との間で差分処理を実行することで、データを生成する。これにより、神経細胞の電気生理学的変化と比較して遅い時間スケールで引き起こされる生理的な状態変化を起こさせるアクションによる影響を磁気共鳴イメージングできる。
【0071】
続いて、ステップＳ１６０において、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ステップＳ１５０により得られたデータをディスプレイ１３５に表示させる。
【0072】
なお、データの再現性の確認について補足する。データの再現性の確認には、アクション前の第１の撮像９とアクション前の第２の撮像１０との間でデータを比較することに加え、例えば、変動係数（ＣＶ：coefficient of variation）を用いることができる。
【0073】
ここで、変動係数として、例えば、アクション前の第２の撮像１０とアクション前の第１の撮像９との間の標準偏差を、アクション前の第２の撮像１０とアクション前の第１の撮像９との間の平均値で割ったものに１００を掛けたものを、Ｒ１とする。また、アクション後の第１の撮像１１とアクション前の第２の撮像１０との間の標準偏差を、アクション後の第１の撮像１１とアクション前の第２の撮像１０との間の平均値で割ったものに１００を掛けたものを、Ｒ２とする。また、アクション後の第２の撮像１２とアクション後の第１の撮像１１との間の標準偏差を、アクション後の第２の撮像１２とアクション後の第１の撮像１１との間の平均値で割ったものに１００を掛けたものを、Ｒ３とする。また、アクション後の第３の撮像１３とアクション後の第２の撮像１２との間の標準偏差を、アクション後の第３の撮像１３とアクション後の第２の撮像１２との間の平均値で割ったものに１００を掛けたものを、Ｒ４とする。
【0074】
典型的には、変動係数Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の振る舞いは、図６のような形となる。変動係数Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がこのような振る舞いになった場合、Ｒ１は、アクション前同士のデータに係る変動係数であるから、データの再現性を判定する基準となる。また、変動係数Ｒ２がＲ１と比較して大きくなっていることから、アクションによる効果が表れていることがわかる。まだ、変動係数Ｒ３は依然としてＲ１と比較して大きくなっており、この付近でアクションによる効果がピークに達する。また、変動係数Ｒ４はＲ１と比較してほぼベースラインに達しており、これ以降はアクションにより大きくデータの変化がないことが期待される。
【0075】
また、データの再現性を確認する別の方法として、アクション前とアクション後で信号強度を単純にプロットしてもよい。
【0076】
以上述べたように、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、被検体の生理学的な状態変化に係る磁気共鳴イメージングを行うことができる。
【0077】
（第２の実施形態）
第２の実施形態においては、Ｚスペクトルの解析結果の様々な表示方法及び関連するＧＵＩについて説明する。
第２の実施形態においては、Ｚスペクトルの解析結果の様々な表示方法及び関連するＧＵＩについて説明する。
【0078】
図７は、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理の手順について示したフローチャートである。
【0079】
なお、第１の実施形態においては、シーケンス制御回路１２０が、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション前と後に、合計でパルスシーケンスを２回実行する場合で説明したが、第２の実施形態においては、実施形態はパルスシーケンスが２回実行される場合に限られず、パルスシーケンスの実行は一度のみであってもよい。
【0080】
はじめに、ステップＳ１００において、シーケンス制御回路１２０は、ＭＴパルスの印加を含むパルスシーケンスを実行する（ステップＳ２００）。
【0081】
第１の実施形態と同様、当該パルスシーケンスは、ＭＴパルスの印加と、ＭＴパルスの印加後に実行される収集シーケンスから構成される。収集シーケンスの例としては、例えばスパイラルまたはラジアル収集での２Ｄまたは３Ｄシーケンス、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）、ＦＡＳＥ（Ｆａｓｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）、グラジエントエコーのシーケンス等が挙げられるが、収集シーケンスの例はこれに限られない。
【0082】
第１の実施形態と同様、シーケンス制御回路１２０は、第１のパルスシーケンスにおいて、ＭＴパルスの印加と、ＭＴパルスの印加後の実行される収集シーケンスとの組を、ＭＴパルスの周波数を少しずつ変化させながら、複数回実行する。
【0083】
続いて、ステップＳ２１０において、処理回路１５０は、生成機能１３６により、ステップＳ２００で実行されたパルスシーケンスにより得られた、複数の周波数について取得されたデータに基づいてＺスペクトルを生成する。
【0084】
続いて、ステップＳ２２０において、処理回路１５０は、生成機能１３６により、ステップＳ２１０において得られたＺスペクトルに対して解析を行って、ＺＡＰ（Ｚ－ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｔｏｎｓ）解析が行われたデータ（画像）を生成する。具体的には、処理回路１５０は、生成機能１３６により、得られたＺスペクトルを複数のスペクトルの和に分解する解析を行い、複数のスペクトルの強度、幅、緩和時間のうち少なくとも一つに基づいて、ＺＡＰ解析が行われたデータ（画像）を生成する。
【0085】
続いて、ステップＳ２３０において、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ＺＡＰ解析の結果であるステップＳ２２０において生成された画像を複数のセグメントに分割してディスプレイ１３５に表示させる。更に、必要に応じて、処理回路１５０は、制御機能１３３により、複数のセグメントごとに、異なるダイナミックレンジで、ディスプレイ１３５に表示させる。
【0086】
はじめに、図８Ａ及び図８Ｂを用いて、画像を複数のセグメントに分割し、セグメントごとにダイナミックレンジを異ならせる背景について説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、どちらも同じボランティアの脳のコロナル断面における、自由成分の緩和時間T2,fを表示したものであるが、それぞれ異なるダイナミックレンジで表示されている。具体的には、図８Ａの表示のダイナミックレンジは５００～１８００μｓであり、図８Ｂの表示のダイナミックレンジは５００～３０００μｓである。また、領域４０ａ及び領域４０ｂは、ＣＳＦの領域を示している。
【0087】
ここで、図８Ａのダイナミックレンジでは、脳実質のコントラストが明確であるが、領域４０ａ及び領域４０ｂにおいて、ＣＳＦの信号値がダイナミックレンジの上に一部振り切れていってしまっている。一方で、図８Ｂのダイナミックレンジでは、ＣＳＦのコントラストは明確であるが、脳実質のコントラストが不明確になってしまっている。従って、例えば脳のコロナル断面において、自由成分の緩和時間Ｔ２、ｆを表示する場合において、一枚の画像で複数の部位を適切に描出するためには、複数のセグメントごとに、異なるダイナミックレンジで画像がディスプレイ１３５に表示されるのが望ましい。
【0088】
かかる背景に鑑みて、処理回路１５０は、制御機能１３３により、複数のセグメントごとに、異なるダイナミックレンジで、Ｚスペクトルに対してＺＡＰ解析が行われることにより生成された画像をディスプレイ１３５に表示させる。
【0089】
図８Ｃに、かかる状況の例が示されている。図８Ｃは、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置がディスプレイに表示させる画像の例について示した図である。処理回路１５０は、制御機能１３３により、ＣＳＦの領域をセグメント４１とセグメント４２とからなる複数のセグメントに分割し、分割した複数のセグメントごとに、ダイナミックレンジを変化させて、ＣＳＦをディスプレイ１３５に表示させることにより、脳のコロナル断面における自由成分の緩和時間Ｔ２、ｆを表示させる。例えば、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ＣＳＦのコントラストが重要となるセグメント４１においては、ダイナミックレンジを５００～３０００μｓとし、脳実質のコントラストが重要となるセグメント４２においては、ダイナミックレンジを６００～１８００μｓとして、脳のコロナル断面における自由成分の緩和時間Ｔ２、ｆをディスプレイ１３５に表示させる。
【0090】
なお、処理回路１５０は、制御機能１３３により、入力装置１３４を通じて、分割された複数のセグメントごとのダイナミックレンジを受け付けても良いし、処理回路１５０は、制御機能１３３により、分割された複数のセグメントごとのダイナミックレンジを、出力対象の画像の信号値を基に自動算出してもよい。
【0091】
【0092】
処理回路１５０は、制御機能１３３により、ユーザからＲＯＩの設定を受け付ける。例えば、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ボタン４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ、４３ｇ、４３ｈ等を通じて、ユーザからセグメント４１の大きさ及び場所の設定を受け付ける。また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ボタン４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、４４ｈ等を通じて、ユーザからセグメント４２の大きさ及び場所の設定を受け付ける。
【0093】
また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ボタン４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ等を通じて、ユーザからセグメント４１における表示のダイナミックレンジの変更を受け付ける。また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ボタン４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ等を通じて、ユーザからセグメント４２における表示のダイナミックレンジの変更を受け付ける。
【0094】
続いて、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、所定の特徴点を中心にした放射上にセグメント分割を行う場合について説明する。図１０Ａ、図１０Ｂに、かかるセグメント分割の一例が示されている。図１０Ａは、図１０Ｃのサジタル画像における中心２１ｂにおける脳のコロナル断面におけるfree成分の緩和時間T2,fを、放射状に複数のセグメントに分割したものである。具体的には、処理回路１５０は、制御機能１３３により、コロナル断面におけるfree成分の緩和時間T2,fを、特徴点である側脳室を中心として放射状に分割される複数のセグメントに分割してディスプレイ１３５に表示させる。一例として、処理回路１５０は、制御機能１３３により、コロナル断面におけるfree成分の緩和時間T2,fを、特徴点である側脳室を中心として、１２時～１時半の方向にあるセグメント２０ａ、１時半～３時の方向にあるセグメント２０ｂ、３時～４時半の方向にあるセグメント２０ｃ、４時半～６時の方向にあるセグメント２０ｄ、６時～７時半の方向にあるセグメント２０ｅ、７時半～９時方向にあるセグメント２０ｆ、９時～１０時半の方向にあるセグメント２０ｇ、１０時半～１２時の方向にあるセグメント２０ｈの、複数のセグメントに分割してディスプレイ１３５に表示させる。また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、必要に応じて、これらの複数のセグメントごとに、異なるダイナミックレンジで、Ｚスペクトルに対してＺＡＰ解析が行われることにより生成された画像をディスプレイ１３５に表示させる。
【0095】
ここで、例えば１２時から１時半の方向にあるセグメント２０ａでは、ＣＳＦを適切に描画することが重要であることから、例えばダイナミックレンジは５００μｓ～３０００μｓに設定される。また、３時から９時の方向のセグメントであるセグメント２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、脳実質を適切に描画することが重要であることから、例えばダイナミックレンジは６００μｓ～１８００μｓに設定される。このように、複数のセグメントごとに異なったダイナミックレンジが設定されることで、一枚の画像で様々な部位を適切に描画することができ、ユーザ体験が向上する。
【0096】
なお、実施形態は、コロナル面が図１０Ｃのサジタル画像における中心２１ｂ部分のコロナル面である場合で説明したが、実施形態はこれに限られず、例えば図１０Ｃのサジタル画像における前方２１ａ部分や後方２１ｃ部分のコロナル面を用いて同様の処理がなされてもよい。
【0097】
図１０Ｂは、図１０Ａと同様であるが、コロナル面ではなくアキシャル面におけるfree成分の緩和時間T2,fを、放射状に複数のセグメントに分割したものである。具体的には、処理回路１５０は、制御機能１３３により、アキシャル断面におけるfree成分の緩和時間T2,fを、特徴点である側脳室を中心として放射状に分割される複数のセグメントに分割してディスプレイ１３５に表示させる。一例として、処理回路１５０は、制御機能１３３により、アキシャル断面におけるfree成分の緩和時間T2,fを、特徴点である側脳室を中心として、１２時～１時半の方向にあるセグメント２２ａ、１時半～３時の方向にあるセグメント２２ｂ、３時～４時半の方向にあるセグメント２２ｃ、４時半～６時の方向にあるセグメント２２ｄ、６時半～７時半の方向にあるセグメント２２ｅ、７時半～９時方向にあるセグメント２２ｆ、９時～１０時半の方向にあるセグメント２２ｇ、１０時半～１２時の方向にあるセグメント２２ｈの、複数のセグメントに分割してディスプレイ１３５に表示させる。また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、必要に応じて、これらの複数のセグメントごとに、異なるダイナミックレンジで、Ｚスペクトルに対してＺＡＰ解析が行われることにより生成された画像をディスプレイ１３５に表示させる。
【0098】
図１１に、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に係るＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の一例が示されている。
【0099】
処理回路１５０は、制御機能１３３により、入力装置１３４から、ディスプレイ１３５に表示された表示パネル３３上のボタン３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを通じて、ＺＡＰ解析が行われることにより生成された画像のうちどの画像をディスプレイ１３５に表示させるかの入力をユーザから受け付ける。受け付けられた入力により特定された画像は、パネル３０に表示される。
【0100】
また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、入力装置１３４から、ディスプレイ１３５に表示された表示パネル３２上のボタン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを通じて、表示断面の設定を受け付け、また、ボタン３２ｄ、３２ｅを通じて、セグメントの分割数に関する設定をユーザから受け付ける。
【0101】
また、処理回路１５０は、制御機能１３３により、入力装置１３４から、ディスプレイ１３５に表示された表示パネル３１上のボタン３１ａ、３１ｂを通じて、現在の表示に係る撮像が、被検体に生理学的な状態変化を起こさせるアクションを含んで行われた撮像を含むものであるか否かの設定をユーザから受け付ける。撮像が、後述するように、被検体に生理学的な状態変化を起こさせるアクションを含んで行われた撮像を含むものである場合、処理回路１５０は、制御機能１３３により、入力装置１３４から、ボタン３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを通じて、アクション前の画像、アクション後の画像、アクション前後の差分画像のいずれの画像を表示するかの設定をユーザから受け付ける。
【0102】
第１の実施形態と同様、第２の実施形態においても、シーケンス制御回路１２０が、被検体に生理的な状態変化を起こさせるアクション前と後に、パルスシーケンスを実行してもよい。
【0103】
図１２に、かかる処理の手順について示されている。ステップＳ１００～ステップＳ１５０の処理については、第１の実施形態において図２のステップＳ１００～ステップＳ１５０において説明した処理と同様の処理であるので重ねての説明は省略する。
【0104】
ステップＳ１５０ａにおいて、必要に応じて、処理回路１５０は、生成機能１３６により、第１のＺスペクトルに対してＺＡＰ解析を行うことにより得られたデータと、第２のＺスペクトルに対してＺＡＰ解析を行うことにより得られたデータとの間で差分処理を実行することで、出力対象の画像を生成する。例えば、処理回路１５０は、第１のＺスペクトルに対して解析を行うことにより得られたfree成分のピーク値Fｆ，restricted成分のピーク値Fr, restricted成分の緩和時間T2,r、free成分の緩和時間T2,ｆと、第２のＺスペクトルに対して解析を行うことにより得られたfree成分のピーク値Fｆ，restricted成分のピーク値Fr, restricted成分の緩和時間T2,r、free成分の緩和時間T2,rとの間で差分処理をそれぞれ実行することで、アクション前後でのfree成分のピーク値Fｆの差分画像，restricted成分のピーク値Frの差分画像, restricted成分の緩和時間T2,rの差分画像、free成分の緩和時間T2,rの差分画像を生成する。
【0105】
続いて、ステップＳ１６０ａにおいて、処理回路１５０は、制御機能１３３により、ステップＳ１５０で得られた解析結果またはステップＳ１５０ａで得られた解析結果を、複数のセグメント化してディスプレイ１３５に表示させる。また、必要に応じて、処理回路１５０は、制御機能１３３により、複数のセグメントごとに、解析結果を、場所ごとにダイナミックレンジを変えてディスプレイ１３５に表示させる。
【0106】
なお、処理回路１５０は、制御機能１３３により、解析結果を、画像形式ではなく表形式でディスプレイ１３５に表示させてもよい。そのような表の例が図１３に示されている。処理回路１５０は、制御機能１３３により、例えば、特徴点である側脳室を中心として放射状にセグメント化されたセグメントごとのＺＡＰ解析結果のパラメータ及びそのアクション前後の差分を、サジタル画像における中心位置のコロナル断面、及びアキシャル断面での各セグメントごとに、表形式でディスプレイ１３５に表示させる。
【0107】
以上述べたように、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、ユーザ体験を向上させることができる。
【0108】
（プログラム）
また、上述した実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用コンピューターが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置１００による効果と同様の効果を得ることも可能である。上述した実施形態で記述された指示は、コンピューターに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピューター又は組み込みシステムが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピューターは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置１００と同様の動作を実現することができる。また、コンピューターがプログラムを取得する場合又は読み込む場合は、ネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
また、上述した実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用コンピューターが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置１００による効果と同様の効果を得ることも可能である。上述した実施形態で記述された指示は、コンピューターに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピューター又は組み込みシステムが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピューターは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置１００と同様の動作を実現することができる。また、コンピューターがプログラムを取得する場合又は読み込む場合は、ネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
【0109】
また、記憶媒体からコンピューターや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピューター上で稼働しているＯＳ（Operating System）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（Middleware）等が、上述した実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。更に、記憶媒体は、コンピューターあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体も含まれる。また、記憶媒体は１つに限られず、複数の媒体から、上述した実施形態における処理が実行される場合も、実施形態における記憶媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
【0110】
なお、実施形態におけるコンピューター又は組み込みシステムは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上述した実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。また、実施形態におけるコンピューターとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【0111】
以上述べた少なくとも一つの実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、被検体の生理学的な状態変化に係る磁気共鳴イメージングを行うことができる、または実施形態に係る表示方法によりユーザ体験を向上させることができる。
【0112】
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、実施形態同士の組み合わせ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。
【符号の説明】
【0113】
１２０ シーケンス制御回路
１３１ インタフェース機能
１３３ 制御機能
１３６ 生成機能
１５０ 処理回路
１３１ インタフェース機能
１３３ 制御機能
１３６ 生成機能
１５０ 処理回路
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13】