(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】2024-07-16
(45)【発行日】2024-07-24
(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置
(51)【国際特許分類】
A61B 5/055 20060101AFI20240717BHJP
【ＦＩ】
A61B5/055 376
A61B5/055 311
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020030320
(22)【出願日】2020-02-26
(65)【公開番号】P2020138020
(43)【公開日】2020-09-03
【審査請求日】2022-12-28
(31)【優先権主張番号】16/290,574
(32)【優先日】2019-03-01
(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】サミア デーヴ シャルマ
【審査官】永田 浩司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－１２５７０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１３５２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２４７１５３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３１７３２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－００８４０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－００８１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】Brady Quist, et al.，Balanced SSFP Dixon Imaging with Banding-Artifact Rduction at 3 Tsla，Magnetic Resonance in Medicine，2015年，74，706-715
【文献】Junmin Liu, et al.，Method of B0 Mapping With Magnitude-Based Correction for Bipolar Two-Point Dixon Cardiac MRI，Magnetic Resonance in Medicine，2017年，78，1862-1869
【文献】Junmin Liu, et al.，Method for B0 Off-Resonance Mapping by Non-Iterative Correction of Phase-Errors (B0-NICE)，Magnetic Resonance in Medicine，2015年，74，1177-1188
(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】
互いにＴＥ（Echo Time）が異なる磁気共鳴信号から得られた磁気共鳴画像の対を用い、それぞれの対について、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁界マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、前記組織に含まれる前記複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成することを複数の対について行う生成部と、前記複数の対からそれぞれ生成された前記少なくとも一つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも一つの合成画像を生成する合成部と
を備え、
前記複数の対は、互いにＴＥが異なる磁気共鳴信号から得られた少なくとも３以上の磁気共鳴画像から、前記複数の対それぞれが異なる組み合わせとなるように選択され、
前記合成部は、前記複数の対からそれぞれが生成した前記少なくとも一つの画像のうち、複数の前記少なくとも一つの画像に基づいて前記第１の種の信号と前記第２の種の信号のどちらが支配的であるかを判定することを含む、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項2】
前記合成部は、２以上の前記第１画像を合成して前記合成第１画像を生成し、２以上の前記第２画像を合成して前記合成第２画像を生成する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項3】
前記合成部は、前記生成部が生成した前記少なくとも一つの画像と、前記合成部が生成した前記少なくとも一つの合成画像とに基づいて、少なくとも一つの最終合成画像を生成する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項4】
前記合成部は、ピクセル単位の非線形適合法を用いて、前記少なくとも一つの最終合成画像として、最終合成Ｂ０磁界マップ、最終第１合成画像、最終第２合成画像、及びＴ２＊画像を生成する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項5】
前記複数の対それぞれは、デュアルエコー法を用いて撮像された前記磁気共鳴信号より得られた磁気共鳴画像の対である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項6】
前記第１の種の信号は水信号であり、前記第２の種の信号は脂肪信号である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項7】
前記合成部は、ピクセル位置ごとに、前記第１の種の信号と前記第２の種の信号のどちらが支配的であるかを判定する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項8】
前記合成部は、前記ピクセル位置ごとに、前記第１の種の信号と前記第２の種の信号のどちらが支配的であるかの度合いを表す信頼度マップを更に生成する、請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項9】
前記合成部は、前記ピクセル位置の近隣に位置するピクセルの値に基づいて、前記信頼度マップを修正する、請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項10】
互いにＴＥ（Echo Time）が異なる磁気共鳴信号から得られた磁気共鳴画像の対を用い、それぞれの対について、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁界マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、前記組織に含まれる前記複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成することを複数の対について行う生成部と、
前記複数の対からそれぞれ生成された前記少なくとも一つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも一つの合成画像を生成する合成部と
を備え、
前記複数の対は、互いにＴＥが異なる磁気共鳴信号から得られた少なくとも３以上の磁気共鳴画像から、前記複数の対それぞれが異なる組み合わせとなるように選択され、
前記合成部は、前記それぞれの対について生成された前記少なくとも一つの画像に対して、複数の前記少なくとも一つの画像の間で、多数決処理を行うことにより、前記少なくとも一つの合成画像を生成する、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項11】
前記多数決処理は、ピクセル位置ごとに、前記第１の種の信号と前記第２の種の信号のどちらが支配的であるかを判定する処理である、請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項12】
前記合成部は、前記ピクセル位置ごとに、前記第１の種の信号と前記第２の種の信号のどちらが支配的であるかの度合いを表す信頼度マップを更に生成する、請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項13】
前記合成部は、前記ピクセル位置の近隣に位置するピクセルの値に基づいて、前記信頼度マップを修正する、請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項14】
前記対の数は、奇数である、請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項15】
互いにＴＥ（Echo Time）が異なる磁気共鳴信号から得られた磁気共鳴画像の対を用い、それぞれの対について、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁界マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、前記組織に含まれる前記複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成することを複数の対について行う生成部と、前記複数の対からそれぞれ生成された前記少なくとも一つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも一つの合成画像を生成する合成部と
を備え、
前記複数の対は、互いにＴＥが異なる磁気共鳴信号から得られた少なくとも３以上の磁気共鳴画像から、前記複数の対それぞれが異なる組み合わせとなるように選択され、
前記合成部は、前記複数の対からそれぞれが生成した前記少なくとも一つの画像のうち、複数の前記少なくとも一つの画像に基づいて前記第１の種の信号と前記第２の種の信号のどちらが支配的であるかを判定することを含む、画像処理装置。
【請求項16】
互いにＴＥ（Echo Time）が異なる磁気共鳴信号から得られた磁気共鳴画像の対を用い、それぞれの対について、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁界マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、前記組織に含まれる前記複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成することを複数の対について行う生成部と、
前記複数の対からそれぞれ生成された前記少なくとも一つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも一つの合成画像を生成する合成部と
を備え、
前記複数の対は、互いにＴＥが異なる磁気共鳴信号から得られた少なくとも３以上の磁気共鳴画像から、前記複数の対それぞれが異なる組み合わせとなるように選択され、
前記合成部は、前記それぞれの対について生成された前記少なくとも一つの画像に対して、複数の前記少なくとも一つの画像の間で、多数決処理を行うことにより、前記少なくとも一つの合成画像を生成する、画像処理装置。
【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及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）システムおよび方法は、特に医用イメージングと診断に、幅広く利用されている。ＭＲＩシステムは、一般に、被験者の身体の画像を作成する。この画像には、被験者の身体における複数の化学種からの信号が含まれる。例えば、より良い病気診断のために、これら複数の化学種からの信号が分離されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許４７２０６７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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、化学種の信号を分離することである。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】
【0005】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、生成部と合成部とを備える。生成部は、複数の対の磁気共鳴画像であって互いにＴＥ（Echo Time）が異なる磁気共鳴信号から得られた磁気共鳴画像それぞれの対について、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁場マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、当該組織に含まれる前記複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成する。合成部は、２以上の、複数の対の磁気共鳴画像それぞれの対について生成された当該少なくとも一つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも一つの合成画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
図面の参照図に例示的実施形態を示す。本明細書に開示する実施形態および図は限定的なものではなく、例示を意図するものである。以下に述べる技術の範囲および特許請求の範囲は、図面に示し、本明細書に記載する実施形態に制限されるものではない。
【0008】
実施形態は主に、特定の実施態様において提示する特定のプロセスおよびシステムに着目して説明される。しかし、これらのプロセスおよびシステムは、他の実施態様においても効果的に機能する。「一実施態様」、「一実施形態」、「ある実施形態」、「別の実施形態」等の語句は、同一または異なる実施形態を指すことがある。実施形態／実施態様は、ある特定の構成要素を有する方法および組成物に関して記載する。しかし、方法および組成物には、示されるよりも多いまたは少ない数の構成要素が含まれ、本開示の範囲を逸脱しない範囲で、構成要素の構成および種類が変更されうる。
【0009】
例示的実施形態は、ある特定のステップを有する方法に関連して説明される。しかし、方法および組成物は、ステップを追加したり、ステップの順番を変更したりして、例示的実施形態と一致しない場合でも効果的に機能する。したがって、本開示は、示される実施形態に限定されるものではなく、本明細書に記載の原理および特徴と一致する最も広い範囲が許容され、添付の特許請求の範囲のみによって限定される。
【0010】
さらに、ある値の範囲が設けられた場合は、その範囲の上限と下限との間にある各値（および、その指定された範囲における任意の他の指定された値またはその間にある値）は本開示の範囲に含まれる。指定された範囲に上限と下限が含まれる場合、それらの境界値のいずれかを含まない範囲も含まれる。明記されない限り、本明細書で用いる用語は、当業者に明らかな、平易かつ通常の意味を有するものとする。いかなる定義も、読み手による本開示の理解を助けることを意図するものであり、特に記載がない限り、かかる用語の意味を限定するものではない。
【0011】
本明細書に記載の装置および方法には、関連した方法に対して有利な点がいくつかある。有利な点には、医用画像（ＭＲＩにより生成される画像等）の画質の改善が含まれる。本明細書に記載の装置および方法は、本開示の限定されない実施態様として提示される。当業者には明らかなように、本開示は、その趣旨または本質的な特徴を逸脱しない範囲で、他の特定の形式において具体化されうる。したがって、以下の実施形態は、例示を意図するものであり、本開示の範囲を限定するものではない。本開示は、本明細書の教示の、容易に識別できる変形も含めて、発明の対象が公共の用に供しないように、前述の特許請求の範囲の用語の範囲を部分的に定義する。
【0012】
まずはじめに、図３を用いて、実施形態に関する磁気共鳴イメージング装置について説明する。図３は、ＭＲＩシステム１００の限定されない一例を示す。図３に示すＭＲＩシステム１００には、架台１０１（模式断面図で示す）と、架台１０１と接続される種々の関連したＭＲＩシステム構成要素１０３とが含まれる。通常、少なくとも架台１０１はシールドルームに設置される。図３に示すＭＲＩシステムの配列には、静磁場磁石１１１と、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ傾斜磁場コイルセット１１３と、大型の全身ＲＦコイル（Whole-Body Radio Frequency Coil：ＷＢＣ）１１５との略同軸円筒状の配置が含まれる。撮像ボリューム１１７が、この円筒状の要素アレイの水平軸に沿って、患者テーブル１２０に支持された患者１１９の頭部を実質的に取り囲んで示されている。
【0013】
撮像ボリューム１１７内で、１つまたは複数の小型のアレイ無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）コイル１２１を患者の頭部（本明細書において、例えば、「スキャン対象」または「被検体」と呼ぶ）により接近して連結することができる。当業者には明らかなように、ＷＢＣに比べて小型のコイルやアレイ（表面コイル等）が特定の身体部分（例えば、腕、肩、肘、手首、膝、脚、胸、背骨等）に合わせて設定されることが多い。本明細書において、このような小型のＲＦコイルを、アレイコイル（Array Coil：ＡＣ）またはフェーズドアレイコイル（Phased-Array Coil：ＰＡＣ）と呼ぶ。これらのコイルには、ＲＦ信号を撮像ボリューム内に送信するように構成される少なくとも１つのコイル、および撮像ボリューム内の被検体（患者の頭部等）からＲＦ信号を受信するように構成される複数の受信コイルが含まれる。
【0014】
ＭＲＩシステム１００には、ディスプレイ１２４と、キーボード１２６と、プリンタ１２８とに接続された入出力（Input/Output：Ｉ／Ｏ）ポートを有するＭＲＩシステムコントローラ１３０が含まれる。明らかなように、ディスプレイ１２４は、制御入力も与えられる、タッチスクリーン式のものであってもよい。マウスやその他のＩ／Ｏ装置が設けられてもよい。
【0015】
ＭＲＩシステムコントローラ１３０はＭＲＩシーケンスコントローラ１４０に接続しており、さらに、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ傾斜磁場コイルドライバ１３２、ＲＦ送信機１３４、および送受信スイッチ１３６（同じＲＦコイルが送信および受信の両方に用いられる場合）を制御する。ＭＲＩシーケンスコントローラ１４０には、パラレルイメージング等のＭＲＩイメージング（核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）イメージングとしても知られる）技術の実施に適したプログラムコード構造１３８が含まれる。ＭＲＩシーケンスコントローラ１４０は、パラレルイメージングを用いるかどうかにかかわらず、ＭＲＩの構成となることができる。さらに、ＭＲＩシーケンスコントローラ１４０は、１つまたは複数の予備スキャン（プリスキャン）シーケンス、および本スキャンＭＲ画像（診断画像と呼ばれる）を取得するスキャンシーケンスを実行することができる。ＭＲＩシーケンスコントローラ１４０は、プリスキャンからのＭＲデータを用いて、例えば、全身ＲＦコイル１１５や１２１についての感度マップ（コイル感度マップまたは空間的感度マップと呼ばれることもある）を決定し、パラレルイメージングのための展開マップを決定することができる。
【0016】
ＭＲＩシステム構成要素１０３にはＲＦ受信機１４１が含まれ、ＲＦ受信機１４１はＭＲＩデータプロセッサ１４２に入力を与えて、処理画像データを作成する。処理画像データはディスプレイ１２４に送信される。ＭＲＩデータプロセッサ１４２はまた、これまでに生成したＭＲデータ、画像、マップ（例えば、コイル感度マップ、パラレル画像展開マップ、歪みマップ等）、システム構成パラメータ(マップ／ＭＲＩ画像メモリ)１４６、画像再構成プログラムコード構造１４４およびプログラム記憶装置１５０にアクセスするように構成される。
【0017】
ある実施形態において、ＭＲＩデータプロセッサ１４２には、処理回路が含まれる。処理回路には、特定用途向け集積回路（Application-Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、構成可能な論理デバイス（例えば、単純プログラム可能論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラム可能論理デバイス（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））等のデバイス、および本開示に記載した作用を実施するように構成されたその他の回路部品が含まれる。一実施形態において、ＭＲＩデータプロセッサ１４２の処理回路は、方法１８０および方法２８０の種々のステップを実施するように構成される。ＭＲＩデータプロセッサ１４２の処理回路は、後述する生成機能及び合成機能を備える。
【0018】
ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、画像再構成プログラムコード構造１４４およびプログラム記憶装置１５０に含まれる１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行する。あるいは、命令は、ハードディスクやリムーバブルメディアドライブ等の、別のコンピュータ可読媒体から読み取られる。
【0019】
すなわち、生成機能及び合成機能にて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で画像再構成プログラム構造１４４やプログラム記憶装置１５０へ記憶されている。ＭＲＩデータプロセッサ１４２はプログラムを画像再構成プログラム構造１４４やプログラム記憶装置１５０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ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、各プログラムに対応した機能を有することになる。なお、生成機能及び合成機能は、それぞれ、生成部及び合成部の一例である。
【0020】
なお、多重処理装置における１つまたは複数のプロセッサを用いて、画像再構成プログラムコード構造１４４およびプログラム記憶装置１５０に含まれる命令のシーケンスを実行することもできる。代替の実施形態において、ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、結線で接続された回路が用いられる。よって、開示する実施形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとのいかなる特定の組み合わせにも限定されない。一実施形態において、方法１８０および方法２８０を参照して説明したような、化学種分離を実施する命令は、画像再構成プログラムコード構造１４４やプログラム記憶装置１５０に格納することができる。
【0021】
加えて、本明細書で用いる「コンピュータ可読媒体」という用語は、ＭＲＩデータプロセッサ１４２に命令を与えて実行させることに関係する、あらゆる非一時的な媒体を指す。コンピュータ可読媒体は、不揮発媒体や揮発媒体を含むがこれに限定されない、多くの形をとりうる。不揮発媒体には、例えば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、またはリムーバブルメディアドライブが含まれる。揮発媒体には、ダイナミックメモリが含まれる。
【0022】
また、図３には、プログラム記憶装置（メモリ）１５０が一般化して示され、格納されたプログラムコード構造が、ＭＲＩシステム１００の種々のデータ処理構成要素にアクセス可能な非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納される。当業者には明らかなように、プログラム記憶装置１５０を分割し、少なくとも一部を、通常の動作中に前述の格納されたプログラムコード構造を最も早急に必要とするコンピュータを処理するＭＲＩシステム構成要素１０３の別々の要素に直接接続することができる（すなわち、共通して格納され、ＭＲＩシステムコントローラ１３０に直接接続されるのではない）。
【0023】
加えて、図３に示すＭＲＩシステム１００を用いて、本明細書の以下に記載の例示的実施形態を実施することができる。システム構成要素は、別々の「ボックス」の論理的な集合に分割することができ、通常、多数のデジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、および特殊用途処理回路（例えば、高速アナログ－デジタル（Analog-to-Digital：Ａ／Ｄ）変換、高速フーリエ変換、アレイ処理等）を備える。これらの各プロセッサは通常、クロック制御された「状態機械」であり、各クロックサイクル（または所定数のクロックサイクル）が発生すると、物理的データ処理回路が、ある物理的状態から別の物理的状態に進む。
【0024】
さらに、処理回路（例えば、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、レジスタ、バッファ、演算装置等）の物理的状態が、動作の過程で、あるクロックサイクルから別のクロックサイクルに徐々に変化するだけでなく、関連のデータ記憶媒体（例えば、磁気記憶媒体におけるビット格納サイト）の物理的状態が、かかるシステムの動作中に、ある状態から別の状態に変化する。例えば、画像再構成プロセスや、場合によっては画像再構成マップ（例えば、コイル感度マップ、展開マップ、ゴーストマップ、歪みマップ等）生成プロセスの終わりに、物理的記憶媒体におけるコンピュータ可読かつアクセス可能なデータ値格納サイトのアレイが、以前の状態から新しい状態に変化する。新しい状態では、かかるアレイの物理的サイトにおける物理的状態が最小値と最大値との間で変化して、実際の物理的事象および状態が表される。当業者には明らかなように、前述の格納されたデータ値のアレイは物理的構造を表し、また構成している。これは、コンピュータ制御プログラムコードの特定の構造が、命令レジスタに順次ロードされ、ＭＲＩシステム１００の１つまたは複数のＣＰＵに実行されると、動作状態の特定のシーケンスを発生させ、ＭＲＩシステム１００内を通って移行させるのと同様である。
【0025】
続いて、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明する。
【0026】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）では、様々なエコー時間（Echo Time：ＴＥ）を用いて、少なくとも３枚のＭＲ画像を組織から収集できる。ここで、組織には、第１の化学種（すなわち、第１の種）、第２の化学種（すなわち、第２の種）といった複数の化学種が含まれる。また、少なくとも３枚の画像の各々には、第１の種の第１の信号、第２の種の第２の信号等、複数の化学種の信号が含まれる。一般に、第１の画像が第１の種の第１の信号を表し、第２の画像が第２の種の第２の信号を表すように、複数の化学種の信号を分離する化学種の分離を実施することが望ましい。一例として、第１の種の信号は例えば水信号であり、第２の種の信号は脂肪信号である。第１の画像は、第１の種のみの画像と呼ばれ、第２の画像は、第２の種のみの画像と呼ばれる。
【0027】
化学種の分離を実施するために、組織における磁界強度Ｂ０の空間的不均一性を主に表すＢ０磁界マップを推定する必要がある。一般に、Ｂ０磁界マップをより正確に推定すると、化学種の分離がより正確になる。実施形態によると、少なくとも３枚のＭＲ画像からデュアルエコー法による複数の対を選択することができ、デュアルエコー法による複数の対それぞれを個別に処理することで、Ｂ０磁界マップを推定し、複数の化学種を分離することができる。後述のとおり、デュアルエコー法による単一の対ではなくデュアルエコー法による複数の対を採用し、少なくとも３枚のＭＲ画像を一緒に処理するのではなくデュアルエコー法による複数の対を個別に処理することで、Ｂ０磁界マップの推定がより正確になるため、複数の化学種をより正確に分離できるようになる。
【0028】
ここで図面を参照する。それぞれの図において、同様の参照符号は同一または対応する要素を示す。図１Ａは、本開示の一実施形態による化学種分離を実施する方法１８０の一例を示す。図１Ｂは、本開示の一実施形態による方法１８０に対応する例１９０を示す。方法１８０は、ステップＳ１８１から開始し、ステップＳ１８２へ進む。
【0029】
ステップＳ１８２において、様々なエコー時間（ＴＥ）に対応する少なくとも３枚の磁気共鳴画像が組織から取得される。前述の説明と同様に、組織は、第１の種、第２の種等を含む複数の化学種を有する。少なくとも３枚の磁気共鳴画像の各々は、複数の化学種からの信号を表し、信号には、第１の種の第１の信号、第２の種の第２の信号等が含まれる。一例として、ＭＲＩシーケンスコントローラ１４０は、デュアルエコー法を用いて撮像を行い、互いにＴＥが異なるパルスシーケンスの実行により磁気共鳴信号を取得する。ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、生成機能により、取得した磁気共鳴信号に基づいて、複数の対の磁気共鳴画像であって互いにＴＥが異なる磁気共鳴画像の対を生成する。
【0030】
図１Ｂにおける例１９０に示されているように、ＭＲＩの種々の実施形態において、第１の種が水、第２の種が脂肪である場合、水および脂肪が信号の主な要因である。よって、第１の信号が水信号、第２の信号が脂肪信号である。脂肪信号（すなわち、脂肪の存在）は、水信号と脂肪信号の両方が含まれるＭＲ画像において、病変または癌領域の判定等を行う上で、ＭＲ画像の評価を妨げる恐れがある。したがって、水や脂肪等、複数の化学種を分離することが有利である。一実施形態において、１つまたは複数の周波数偏移に基づいた、化学種符号化（Chemical Species Encoded：ＣＳＥ）イメージングが化学種分離に用いられる。周波数偏移とは、２つの化学種間の共鳴振動数（すなわち、ラーモア振動数）の差を指し、２つの化学種の磁気特性の差を表す。例えば、１．５テスラ（Ｔ）における脂肪と水との間の周波数偏移は、１．５Ｔにおける水のラーモア振動数に対して、約２２０ヘルツ（Ｈｚ）すなわち３．５ｐｐｍである。様々なＴＥで複数のＭＲ画像が収集されると、複数のＭＲ画像における水信号と脂肪信号とのコントラストは、水と脂肪との間の周波数偏移により変化するため、水信号と脂肪信号は複数のＭＲ画像の後処理で分離可能である。
【0031】
図１Ａの例では、少なくとも３枚のＭＲ画像におけるＭＲ画像の数は、２より大きい任意の好適な整数（例えば、３、４、５、または６）である。少なくとも３枚のＭＲ画像は、ＭＲＩパルスシーケンスに応じて、昇順に、様々なＴＥ（第１のＴＥ ＴＥ１、第２のＴＥ ＴＥ２、第３のＴＥ ＴＥ３等）で収集される。様々なＴＥは、０ミリ秒（ｍｓ）の時間ｔ０を基準にして指定することができる。時間ｔ０は、ＭＲＩパルスシーケンス（例えば、グラディエントリコールドエコー法）の励起の時間である。様々なＴＥは任意の好適な時間である。一実施形態において、隣接するＴＥ間の時間差は、１ｍｓ～数ｍｓである。少なくとも３枚のＭＲ画像は、例えば、３次元（Three-Dimensional：３Ｄ）画像や２次元（Two-Dimensional：２Ｄ）画像である。３Ｄ画像におけるピクセルは、ボクセル（すなわち、ボリュームピクセルの略）とも呼ばれ、組織の単位体積に対応するのに対して、２Ｄ画像におけるピクセルは、組織の単位面積に対応する。
【0032】
図１Ｂに示されているように、例１９０における少なくとも３枚のＭＲ画像１９２は、図３に示すＭＲＩシステムを用いて収集することができる。少なくとも３枚のＭＲ画像１９２には、６つの別々のＴＥ ＴＥ１～ＴＥ６で収集される６枚のＭＲ画像１９２（１）～（６）が含まれる。組織には、水および脂肪が含まれる。６枚のＭＲ画像１９２（１）～（６）の各々には、分離されるべき水信号と脂肪信号が含まれる。
【0033】
ステップＳ１８３において、少なくとも３枚のＭＲ画像からデュアルエコー法による複数の対を選択することができる。デュアルエコー法による複数の対には、少なくとも３枚のＭＲ画像の任意の好適な組み合わせが含まれ、デュアルエコー法による複数の対の１つはデュアルエコー法による複数の対の別のものとは異なる。少なくとも３枚のＭＲ画像の各々は、デュアルエコー法による複数の対において、任意の好適な数（０、１、２等）だけ出現しうる。
【0034】
図１Ｂにおける例１９０に示されているように、デュアルエコー法による複数の対には、デュアルエコー法による３つの対１９３（１）～（３）が含まれる。デュアルエコー法による対１９３（１）にはＭＲ画像１９２（１）～（２）が含まれ、デュアルエコー法による対１９３（２）にはＭＲ画像１９２（３）～（４）が含まれ、デュアルエコー法による対１９３（３）にはＭＲ画像１９２（５）～（６）が含まれる。
【0035】
別の実施形態において、デュアルエコー法による複数の対には、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（１）～（２）、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（２）～（３）、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（３）～（４）、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（４）～（５）、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（５）～（６）といった、デュアルエコー法による５つの対が含まれる。
【0036】
第３の実施形態において、デュアルエコー法による複数の対には、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（１）および１９２（３）、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（２）および１９２（４）、デュアルエコー法による対のＭＲ画像１９２（３）および１９２（５）といった、デュアルエコー法による３つの対が含まれる。
【0037】
デュアルエコー法による複数の対には、任意の好適な数のデュアルエコー法による対が含まれ、その数は１より大きい。例えば、デュアルエコー法による複数の対の数は、後述する採決方法を円滑化するために、３、５等の奇数であってよい。デュアルエコー法による複数の対の１つにおける２つのＴＥ間の時間差は、任意の好適な期間であってよい。一実施形態において、時間差は、ある限界値（数ｍｓ）未満に制限される。
【0038】
ステップＳ１８４において、ＭＲＩデータプロセッサ１４２の生成機能により、デュアルエコー法による複数の対の各対について、画像のセット（すなわち、デュアルエコー法による分離画像のセット）が推定され、複数の化学種の信号が画像のセットで分離される。画像のセットには、第１の種の第１の信号を表す第１の画像が含まれる。また、画像のセットには、第２の種の第２の信号を表す第２の画像が含まれ、Ｂ０磁界マップは、磁界強度の空間的不均一性等を主に表す。デュアルエコー法による対応する対に基づいて画像のセットを取得するために、任意の好適な化学種の分離方法を用いることができる。
【0039】
図１Ｂにおける例１９０に示されているように、デュアルエコー法による対１９３（ｉ）については、画像のセット１９４（ｉ）には、Ｂ０磁界マップｉ、水画像ｉ、および脂肪画像ｉが含まれる。ｉは整数であり、１≦ｉ≦３である。わかりやすくするために、以下では、ＭＲ画像１９２（１）～（２）が含まれるデュアルエコー法による対１９３（１）に基づく画像のセット１９４（１）の取得について説明する。一実施形態において、ＭＲ画像１９２（１）～（２）は複素画像である。よって、ＭＲ画像１９２（１）～（２）における組織の同一の位置でのピクセルの対の値は、それぞれ、２つの複素値Ｓ１およびＳ２である。言い換えれば、あるピクセル位置に関して、Ｓ１は、ＭＲ画像１９２（１）におけるピクセルの複素値であり、Ｓ２は、ＭＲ画像１９２（２）におけるピクセルの複素値である。この２つの複素値Ｓ１およびＳ２は、次の式（１）～（２）により、Ｗ０、Ｆ０、φ１およびΔφの４つのパラメータと関連付けられる。
【数1】
【数2】
【0040】
式（１）～（２）において、４つのパラメータは実数値であり、これには、ｔ０での水信号Ｗ０、ｔ０での脂肪信号Ｆ０、ＴＥ１での水信号の位相を表す位相φ１、および時間差ΔＴＥ＝ＴＥ２－ＴＥ１における位相累積を表す差分位相Δφが含まれる。言い換えれば、ΔＴＥは、第２のＴＥであるＴＥ２と第１のＴＥであるＴＥ１との間の時間差である。差分位相Δφは、磁界強度Ｂ０の空間的不均一性が主な原因であり、差分位相Δφのマップは、Ｂ０磁界マップと呼ばれる。関数ｆ１は、複素値Ｓ１と、４つのパラメータのうちの３つである、Ｗ０、Ｆ０、およびφ１との第１の関係を表す。関数ｆ２は、複素値Ｓ２と、４つのパラメータ、Ｗ０、Ｆ０、φ１およびΔφとの第２の関係を表す。関数ｆ１およびｆ２は既知であり、複素値Ｓ１およびＳ２はＭＲ画像１９２（１）～（２）からわかる。よって、４つのパラメータＷ０、Ｆ０、φ１およびΔφは、式（１）および（２）を解くことで求められる。種々の実施形態において、デュアルエコー法による分離法を用いて、式（１）～（２）を解くことで４つのパラメータを求められる。したがって、Ｂ０磁界マップ１、ｔ０での水信号の水画像１（すなわち、水のみの画像１）Ｗ０、ｔ０での脂肪信号の脂肪画像１（すなわち、脂肪のみの画像１）Ｆ０を含む画像のセット１９４（１）を取得することができる。このようにして、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、生成機能により、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁場マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、組織に含まれる複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成する。
【0041】
一部の実施形態において、式（１）～（２）により説明したものとは異なる他の関係により、複素値Ｓ１およびＳ２を、４つのパラメータのうちの１つまたは複数と関連付けることができるため、当該他の関係に基づいて、水信号と脂肪信号を分離することも可能である。
【0042】
一部の実施形態において、ｔ０での水信号Ｗ０およびｔ０での脂肪信号Ｆ０とは異なる、別のＴＥでの水信号および脂肪信号を、それぞれ水画像１および脂肪画像１に用いてもよい。
【0043】
同様に、前述の方法をデュアルエコー法による対１９３（２）に好適に適用して、Ｂ０磁界マップ２、水画像２、および脂肪画像２を含む画像のセット１９４（２）を取得することができる。同様に、前述の方法をデュアルエコー法による対１９３（３）に好適に適用して、Ｂ０磁界マップ３、水画像３、および脂肪画像３を含む画像のセット１９４（３）を取得することができる。ｔ０とは異なる同一のＴＥでの水信号および脂肪信号を、それぞれ水画像１～３および脂肪画像１～３に用いてもよい。
【0044】
ステップＳ１８５において、デュアルエコー法による複数の対について、画像の複数のセットにおける複数の画像に基づいて、合成画像の初期セットが生成され、合成画像の初期セットにおいて、複数の化学種の信号が分離される。任意の好適な複数の画像を用いて、合成画像の初期セットを生成することができるが、この複数の画像は、デュアルエコー法による複数の対のうちの少なくとも２つについて、画像の複数のセットのうちの少なくとも２つの異なるセットに由来する。合成画像の初期セットには、初期の第１の合成画像、初期の第２の合成画像、および初期の合成Ｂ０磁界マップのうちの少なくとも１つが含まれる。すなわち、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、２以上の、複数の対の磁気共鳴画像それぞれの対について生成された少なくとも１つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも１つの合成画像を生成する。
【0045】
図１Ｂに示されているように、合成画像の初期セット１９５には、初期の合成Ｂ０磁界マップ１９５Ａ、初期の合成水画像１９５Ｂ、および初期の合成脂肪画像１９５Ｃが含まれる。任意の好適な方法を用いて、画像の複数のセット１９４（１）～（３）の中の任意の好適な複数の画像に基づいて、合成画像の初期セット１９５を生成することができる。例えば、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、２以上の第１画像、例えば画像のセット１９４（１）のうちの水画像１と、画像のセット１９４（２）のうちの水画像２とを合成して、合成第１画像である合成水画像１９５Ｂを生成し、２以上の第２画像、例えば画像のセット１９４（１）のうちの脂肪画像１と、画像のセット１９４（２）のうちの脂肪画像２とを合成して、合成第２画像である合成脂肪画像１９５Ｃを生成する。
【0046】
実施形態において、合成画像の初期セットは、デュアルエコー法による複数の奇数の対から取得される画像に基づいて、採決方法を用いて生成することができる。換言すると、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、磁気共鳴画像それぞれの対について生成された少なくとも一つの画像に対して、複数の当該少なくとも一つの画像の間で、多数決処理を行うことにより、少なくとも一つの合成画像を生成する。ここで、当該多数決処理は、例えば、ピクセル位置ごとに、第１の種の信号、例えば水信号と、第２の種の信号、例えば脂肪信号のどちらが支配的であるかを判定する処理である。図１Ｃは、本開示の実施形態による採決方法を用いて合成画像の初期セット１９５の少なくとも１つを生成する一例を示す。採決方法は、デュアルエコー法による３つの対１９３（１）～（３）から取得される水画像１～３および脂肪画像１～３に基づく。図１Ｃに示す例において、水画像１～３および脂肪画像１～３は、３ｘ４の２Ｄ画像であり、初期の合成水画像１９５Ｂも３ｘ４の２Ｄ画像である。採決方法は、３Ｄ画像等にも好適に適用可能である。初期の合成水画像１９５ＢにおけるピクセルＷ（２，３）等、組織のある位置でのピクセルの値を判定するために、水画像１～３における同一の位置での対応するピクセルＷ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、およびＷ３（２，３）の値を用いることができる。
【0047】
図１Ｃの採決方法において、水がピクセルの大多数を占めているか否かを判定することができる。続いて、大多数を占めるピクセルの値に基づいて、初期の合成水画像１９５ＢにおけるピクセルＷ（２，３）の値が算出される。
【0048】
種の画像の対（すなわち、｛Ｗ１，Ｆ１｝、｛Ｗ２，Ｆ２｝、および｛Ｗ３，Ｆ３｝）に関して、ピクセル位置（２，３）において水が優勢か否かの大多数の判定には、以下の例を用いることができる。画像の対１に関して、ピクセル位置（２，３）が水優勢の位置に対応するか否かは、ピクセルの対Ｗ１（２，３）およびＦ１（２，３）の２つの値に基づいて判定することができる。例えば、ピクセルＷ１（２，３）の値がピクセルＦ１（２，３）の値よりも大きい場合、第１の画像の対に関して、ピクセル位置（２，３）において水が優勢であると判定される。あるいは、ピクセルＷ１（２，３）の値がピクセルＦ１（２，３）の値よりも小さい場合は、ピクセル位置（２，３）において脂肪が優勢であると判定される。同数の場合は、同数に決着をつける規則を選択してもよい。例えば、ピクセルＷ１（２，３）の値がピクセルＦ１（２，３）の値と等しい場合、ピクセルＷ１（２，３）において水が優勢であると判定される。あるいは、同数の規則は、ピクセルＷ１（２，３）の値がピクセルＦ１（２，３）の値と等しい場合、ピクセルＷ１（２，３）において脂肪が優勢であると判定されるものであってもよい。
【0049】
同様に、水画像２のピクセルＷ２（２，３）において水が優勢か否か、および脂肪画像２のピクセルＦ２（２，３）において脂肪が優勢か否かは、ピクセルの対Ｗ２（２，３）およびＦ２（２，３）の２つの値に基づいて判定することができる。さらに、水画像３のピクセルＷ３（２，３）において水が優勢か否か、および脂肪画像３のピクセルＦ３（２，３）において脂肪が優勢か否かは、ピクセルの対Ｗ３（２，３）およびＦ３（２，３）の２つの値に基づいて判定することができる。
【0050】
水画像の大半のピクセル位置（２，３）において水が優勢であると判定される場合、水がピクセルの大多数を占めている。言い換えれば、水がピクセルの大多数を占めているか否かは、水が優勢であると判定されるピクセルの数を、ピクセル位置（２，３）の判定に用いられるピクセルの数の５０％である閾値と比較して判定することができる。ピクセルの数が閾値よりも多い場合、水がピクセルの大多数を占めている。そうでない場合は、水がピクセルの大多数を占めていないため、脂肪がピクセルの大多数を占めている。
【0051】
一実施形態において、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）では水が優勢であると判定され、ピクセルＷ２（２，３）では水が優勢でないと判定されると、ピクセル位置（２，３）において３つのピクセルＷ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、およびＷ３（２，３）が存在することから、５０％の閾値は１．５である。したがって、水がピクセルＷ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、およびＷ３（２，３）の大多数を占めていると判定され、大多数には、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）が含まれる。したがって、初期の合成水画像１９５ＢにおけるピクセルＷ（２，３）では、水が優勢であると判定される。Ｗ（２，３）の値は、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）の値を合わせて生成され、Ｆ（２，３）の値は、ピクセルＦ１（２，３）およびＦ３（２，３）の値を合わせて生成される。ある実施形態において、大多数を占めるピクセルの値は、値を平均して合わせる。
【0052】
別の場合において、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）では水が優勢でないと判定され、ピクセルＷ２（２，３）では水が優勢であると判定される場合を考える。この場合、水がピクセルＷ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、およびＷ３（２，３）の大多数を占めていないと判定され、大多数には、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）が含まれる。同様に、ピクセルＷ（２，３）では水が優勢でないと判定される。したがって、初期の合成脂肪画像１９５ＣにおけるピクセルＦ（２，３）では、脂肪が優勢であると判定される。Ｗ（２，３）の値は、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）の値を合わせて生成され、Ｆ（２，３）の値は、ピクセルＦ１（２，３）およびＦ３（２，３）の値を合わせて生成される。
【0053】
したがって、ピクセルＷ（２，３）の値は、ピクセルの大多数の値、すなわち、Ｗ１（２，３）およびＷ３（２，３）に基づいて算出される。例えば、ピクセルＷ（２，３）の値は、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）の値の平均である。同様に、初期の合成脂肪画像１９５Ｃにおける同一の位置でのピクセルＦ（２，３）の値は、ピクセルＦ１（２，３）およびＦ３（２，３）の値に基づいて求められる。加えて、初期の合成Ｂ０磁界マップ１９５Ａにおける同一の位置でのピクセルの値は、Ｂ０磁界マップ１および３における同一の位置でのピクセルの値に基づいて求められる。
【0054】
前述の説明において、Ｗ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、Ｗ３（２，３）等の奇数のピクセルを用いて、水がピクセルの大多数を占めているか否かが判定され、ピクセルの大多数には、Ｗ１（２，３）、Ｗ３（２，３）等、半数を超えるピクセルが含まれる。
【0055】
ステップＳ１８６において、ステップＳ１８５からの合成画像の初期セットおよびＳ１８２で取得した少なくとも３枚のＭＲ画像に基づいて、化学種分離が実施される。したがって、複数の化学種からの信号が分離された合成画像の最終セットが取得される。すなわち、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、ステップＳ１８２において生成機能により生成された少なくとも一つの画像と、ステップＳ１８５において合成機能により生成された少なくとも一つの合成画像とに基づいて、少なくとも一つの最終合成画像を生成する。合成画像の最終セットには、第１の種の第１の信号を表す最終の第１の合成画像および第２の種の第２の信号を表す最終の第２の合成画像のうちの少なくとも１つが含まれる。合成画像の最終セットには、最終の合成Ｂ０磁界マップおよびＴ２＊マップも含まれる。Ｔ２＊は、複数の化学種の影響を含む、実効横緩和時間である。
【0056】
図１Ｂに示されているように、合成画像の最終セット１９６には、最終の合成Ｂ０磁界マップ１９６Ａ、最終の合成水画像１９６Ｂ、最終の合成脂肪画像１９６Ｃ、およびＴ２＊マップ１９６Ｄが含まれる。実効横緩和時間Ｔ２＊には、水および脂肪の影響が含まれる。最終の合成Ｂ０磁界マップ１９６Ａ、最終の合成水画像１９６Ｂ、最終の合成脂肪画像１９６Ｃ、およびＴ２＊マップ１９６Ｄは、合成画像の初期セット１９５および少なくとも３枚のＭＲ画像１９２に基づいた、ピクセル単位の非線形適合法等、任意の好適な方法を用いて取得することができる。すなわち、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、ピクセル単位の非線形適合法等を用いて、少なくとも一つの最終合成画像として、最終合成Ｂ０磁界マップ、最終第１合成画像、最終第２合成画像、またはＴ２＊画像を生成する。一実施形態において、合成画像の最終セット１９６に３Ｄ画像が含まれる場合、ピクセル単位の非線形適合法はボクセル単位の非線形適合法と呼ばれる。方法１８０は、ステップＳ１８９へ進み、終了する。
【0057】
最終の合成水画像１９６Ｂは、組織の水信号を示す水のみの画像であり、最終の合成脂肪画像１９６Ｃは、組織の脂肪信号を示す脂肪のみの画像である。したがって、水信号と脂肪信号とは、別々の画像に分離される。
【0058】
図１Ｂに示されているように、２つのＴＥは、デュアルエコー法による対それぞれと関連する。例えば、２つのＴＥ ＴＥ１およびＴＥ２は、デュアルエコー法による対１９３（１）と関連する。２つのＴＥを組み合わせると、すなわち単一の対のＴＥのみを用いると、Ｂ０磁界マップの不正解な推定、ひいては、水や脂肪等の複数の化学種の不正解な分離を招き、水と脂肪とが入れ替えられることがある。その結果、水が優勢であるピクセルは、脂肪が優勢であると判定され、脂肪が優勢であるピクセルは、水が優勢であると判定される。したがって、実施形態によると、デュアルエコー法による単一の対から推定される水画像および脂肪画像を用いる代わりに、前述のとおり、デュアルエコー法による複数の対から推定される複数の水画像および脂肪画像を用いるので、複数の化学種がより良く分離される。
【0059】
図１Ａおよび１Ｂに示されているように、複数の化学種の信号の分離に複数のステップが用いられる。例えば、ステップＳ１８４において、別々の水画像および脂肪画像を形成するために、デュアルエコー法による各対について信号が分離される。例えば、デュアルエコー法による対１９３（１）については、水画像１および脂肪画像１が分離される。ステップＳ１８５において、デュアルエコー法による複数の対と関連する初期の合成水画像１９５Ｂおよび初期の合成脂肪画像１９５Ｃが、デュアルエコー法による個々の対から取得される水画像および脂肪画像に基づいて生成される。したがって、初期の合成水画像１９５Ｂおよび初期の合成脂肪画像１９５Ｃは、デュアルエコー法による単一の対から推定される水画像および脂肪画像よりも正確となる。図１Ｃに示す例において、デュアルエコー法による単一の対１９３（２）から推定される水画像２および脂肪画像２における、ある特定のピクセル（例えば、（２，３）に位置するピクセル）について、水と脂肪との入れ替えが生じると、不正確な結果がもたらされる。しかし、水画像２および脂肪画像２における、ある特定のピクセルと共に、水と脂肪とが入れ替えられていない、追加のデュアルエコー法による対１９３（１）および１９３（３）における対応するピクセルが用いられると、正確な結果がもたらされる。したがって、初期の合成水画像および脂肪画像１９５Ｂ～１９５ＣにおけるピクセルＷ（２，３）およびＦ（２，３）は、水と脂肪とが入れ替えられていないため、正確な結果がもたらされる。同様に、初期の合成Ｂ０磁界マップ１９５Ａは、デュアルエコー法による単一の対１９３（ｉ）から取得されるＢ０磁界マップｉよりも正確となる。
【0060】
ステップＳ１８６において、合成画像の初期セットおよび少なくとも３枚のＭＲ画像に基づいて、合成画像の最終セットが生成される。合成画像の初期セットがより正確であれば、合成画像の最終セットも正確となる。
【0061】
実施形態に係る方法と比較される関連した方法においては、ステップＳ１８３～Ｓ１８５を用いる代わりに、６枚すべてのＭＲ画像１９２（１）～（６）等、少なくとも３枚のＭＲ画像を一緒に処理することで、合成画像の初期セットを取得することもできる。ＭＲ画像１９２（１）～（６）それぞれにおいて、差分位相Δφは、ＴＥ ＴＥ１～ＴＥ６と共に直線的に変化すると想定される。しかし、種々の実施形態において、差分位相Δφは、実際にはＴＥ ＴＥ１～ＴＥ６と共に直線的に変化しないため、前述の想定をしてしまうと、水と脂肪との入れ替えといった、不正確な化学種分離や、Ｂ０磁界マップの不正解な推定が起こってしまうこともある。実施形態に係る方法においては、前述のステップＳ１８４～Ｓ１８５において、デュアルエコー法による各対における２枚のＭＲ画像が一緒に処理され、差分位相ΔφはＴＥと共に直線的に変化すると想定されないため、化学種の分離がより正確になる。したがって、本明細書に記載のとおり、本明細書に記載の方法は、少なくとも３枚のＭＲ画像の各対に対してデュアルエコー法による分離を実施することなく、差分位相ΔφとＴＥとの間の直線関係を想定することにより少なくとも３枚のＭＲ画像を一緒に処理する関連した方法よりも正確で、安定している。
【0062】
図２Ａは、本開示の一実施形態による化学種分離を実施する方法２８０の一例を示す。図２Ｂは、本開示の一実施形態による方法２８０に対応する例２９０を示す。方法２８０には、図１Ａに記載した方法１８０と同様のステップが含まれる。図２Ａにおける参照符号２ｘｘは、図１Ａにおける参照符号１ｘｘと同一または同様のステップを示す。ここで、ｘｘは８１～８４の数字である。よって、図１Ａのステップと同一の、図２Ａにおけるステップの詳細な説明は、簡潔にするために省略される。例２９０には、図１Ｂに記載した例１９０と同様の要素が含まれる。方法２８０は、ステップＳ２８１から開始し、ステップＳ２８２へ進む。
【0063】
ステップＳ２８２において、様々なエコー時間（ＴＥ）に対応する少なくとも３枚のＭＲ画像が組織から取得される。前述の説明と同様に、組織は、第１の種、第２の種等を含む複数の化学種を有する。少なくとも３枚のＭＲ画像の各々は、複数の化学種からの信号を表し、信号には、第１の種の第１の信号、第２の種の第２の信号等が含まれる。図１Ｂにおける例２９０のような、ＭＲＩの種々の実施形態において、第１の種が水、第２の種が脂肪である場合、水および脂肪が信号の主な要因である。よって、第１の信号が水信号、第２の信号が脂肪信号である。
【0064】
図２Ｂに示されているように、例２９０における少なくとも３枚のＭＲ画像２９２は、図３に示すＭＲＩシステムを用いて収集することができる。少なくとも３枚のＭＲ画像２９２には、時間ｔ０を基準にして６つの別々のＴＥ ＴＥ１～ＴＥ６で収集される６枚のＭＲ画像２９２（１）～（６）が含まれる。組織には、水および脂肪が含まれる。６枚のＭＲ画像２９２（１）～（６）は、図１Ｂにおける６枚のＭＲ画像１９２（１）～（６）と同一または同様である。よって、６枚のＭＲ画像２９２（１）～（６）の詳細な説明は、簡潔にするために省略される。
【0065】
ステップＳ２８３において、少なくとも３枚のＭＲ画像からデュアルエコー法による複数の対を選択することができる。図２Ｂにおける例２９０に示されているように、デュアルエコー法による複数の対には、図１Ｂにおけるデュアルエコー法による３つの対１９３（１）～（３）と同一または同様である、デュアルエコー法による３つの対２９３（１）～（３）が含まれる。よって、デュアルエコー法による３つの対２９３（１）～（３）の詳細な説明は、簡潔にするために省略される。
【0066】
ステップＳ２８４において、デュアルエコー法による複数の対の各対について、画像のセット（すなわち、デュアルエコー法による分離画像のセット）が推定され、複数の化学種の信号が画像のセットで分離される。画像のセットは、図１Ｂに記載したものと同一または同様であってもよい。図２Ｂにおける例２９０に示されているように、デュアルエコー法による対２９３（ｉ）については、画像のセット２９４（ｉ）には、Ｂ０磁界マップｉ、水画像ｉ、および脂肪画像ｉが含まれる。ｉは整数であり、１≦ｉ≦３である。Ｂ０磁界マップｉ、水画像ｉ、および脂肪画像ｉを含む画像のセット２９４（ｉ）は、図１Ｂにおける画像のセット１９４（ｉ）と同一または同様である。よって、詳細な説明は、簡潔にするために省略される。
【0067】
ステップＳ２８５Ａにおいて、デュアルエコー法による複数の対について、画像の複数のセットにおける複数の画像に基づいて、合成画像の初期セットが生成され、合成画像の初期セットにおいて、複数の化学種の信号が分離される。ステップＳ２８５Ａには、ステップＳ１８５に記載したものと同一または同様の実施形態が含まれる。よって、図１Ａのものと同一または同様であるステップＳ２８５Ａの実施形態の詳細な説明は、簡潔にするために省略される。図２Ｂに示されているように、合成画像の初期セット２９５には、初期の合成Ｂ０磁界マップ２９５Ａ、初期の合成水画像２９５Ｂ、および初期の合成脂肪画像２９５Ｃが含まれる。合成画像の初期セット２９５は、図１Ｂにおける合成画像の初期セット１９５と同一または同様である。よって、合成画像の初期セット２９５の詳細な説明は、簡潔にするために省略される。
【0068】
ステップＳ２８５Ａにおいて、例えば、デュアルエコー法による複数の対についての画像の複数のセットにおける複数の画像に基づいて、信頼度マップをさらに生成することができる。図２Ｂ～２Ｃに示されているように、水画像１～３および脂肪画像１～３を含む複数の画像に基づいて、信頼度マップ２９５Ｅを生成することができる。信頼度マップ２９５Ｅのピクセルの値（すなわち、信頼度値）は、Ｂ０磁界マップ２９５Ａ、水画像２９５Ｂ、および脂肪画像２９５Ｃにおけるそれぞれのピクセルの信頼水準（すなわち、信頼性の度合い）を示す。
【0069】
信頼度マップ２９５Ｅは、採決方法での大多数の規模を表す。一方では、あるピクセル位置において水が優勢か脂肪が優勢かに関して、３つのピクセルのうちの２つだけが一致している場合、その信頼度値は２／３である。他方では、あるピクセル位置において水が優勢か脂肪が優勢かに関して、３つのピクセルのうちの３つ一致している場合、その信頼度値は１である。３枚の画像ではなく５枚の画像の場合、信頼度値の範囲は、５つのうちの３、５つのうちの４、および５つのうちの５の多数に対応して、それぞれ３／５、４／５、および１となる。
【0070】
図２Ｃにおける水画像１～３および脂肪画像１～３は、図１Ｃにおける水画像１～３および脂肪画像１～３と同一である。同様に、信頼度マップ２９５Ｅは、３ｘ４の２Ｄ画像である。採決方法を用いて、信頼度マップ２９５Ｅを生成することができる。一実施形態において、信頼度マップ２９５ＥにおけるピクセルＣ（２，３）等、組織のある位置でのピクセルの値を判定するために、水画像１～３および脂肪画像１～３における同一の位置での対応するピクセルの値が用いられる。
【0071】
図２Ｃの採決方法において、ピクセルの大多数を占めているのが水か脂肪かは、図１Ｃを参照して説明したのと同じように判定することができる。第１の例において、同一の位置にあるピクセルＷ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、およびＷ３（２，３）を用いて、ピクセルＣ（２，３）を判定することができる。ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）では水が優勢であると判定され、ピクセルＷ２（２，３）では水が優勢でないと判定されると、第１の閾値は１．５である。この例において、ピクセルＣ（２，３）を判定するのに用いられるピクセルＷ１（２，３）、Ｗ２（２，３）、およびＷ３（２，３）の第１の数字は３であり、ピクセルの大多数であり、水が優勢であると判定されるピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）の第２の数字は２である。したがって、初期の合成水画像２９５ＢにおけるピクセルＷ（２，３）では、水が優勢であると判定され、初期の合成脂肪画像２９５ＣにおけるピクセルＦ（２，３）では、脂肪が優勢でないと判定される。さらに、ピクセルＣ（２，３）の値は、第２の数字と第１の数字との比率、すなわち、２／３であると判定することができる。
【0072】
第２の例において、ピクセルＷ１（２，３）およびＷ３（２，３）では水が優勢でないと判定され、ピクセルＷ２（２，３）では水が優勢であると判定される。よって、ピクセルＦ１（２，３）およびＦ３（２，３）では脂肪が優勢であると判定され、ピクセルＦ２（２，３）では脂肪が優勢でないと判定される。したがって、初期の合成脂肪画像２９５ＣにおけるピクセルＦ（２，３）では、脂肪が優勢であると判定される。同様に、ピクセルの大多数であり、脂肪が優勢であると判定されるピクセルの第２の数字は２である。ピクセルＣ（２，３）を判定するのに用いられるピクセルの第１の数字は３であるため、ピクセルＣ（２，３）の値は、第２の数字と第１の数字との比率、すなわち、２／３であると判定することができる。
【0073】
前述の例において、ピクセルＣ（２，３）の値は２／３である。第１の例において、ピクセルＣ（２，３）の値は、水が優勢であるピクセル位置（２，３）の信頼水準を示す。第２の例において、ピクセルＣ（２，３）の値は、脂肪が優勢であるピクセル位置（２，３）の信頼水準を示す。
【0074】
第３の例において、ピクセルＷ１（３，３）、Ｗ２（３，３）、およびＷ３（３，３）を用いてピクセルＣ（３，３）を判定することができ、ピクセルＷ１（３，３）、Ｗ２（３，３）、およびＷ３（３，３）では水が優勢であると判定される。したがって、初期の合成水画像２９５ＢにおけるピクセルＷ（３，３）では、水が優勢であると判定されるため、ピクセルＣ（３，３）の値は１（すなわち、３／３）であると判定することができる。一実施形態において、ピクセルＷ（２，３）およびＷ（３，３）の両方で水が優勢であると判定されても、ピクセルＣ（２，３）およびＣ（３，３）の値に基づいて、ピクセルＷ（３，３）ではピクセルＷ（２，３）よりも実際に水が優勢であると考えられる。
【0075】
このように、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、例えばピクセル位置ごとに、第１の種の信号と第２の種の信号とのどちらが支配的であるかの度合いを表す信頼度マップを生成する。
【0076】
一実施形態において、偶数個の水画像と偶数個の脂肪画像が用いられる場合、同数に決着をつける規則を規定してもよい。例えば、ピクセルの半数で水が優勢である場合、初期の合成水画像における対応するピクセルで水が優勢であると判定可能であるため、信頼度マップのピクセルの値は０．５であると判定することができる。
【0077】
ステップＳ２８５Ｂにおいて、信頼度マップをさらに更新することができる。一実施形態において、信頼度マップにおけるピクセルの値が比較的小さい場合、信頼度マップにおける、かかるピクセルの近隣のピクセルの値に基づいて、かかる値を引き上げることができる。すなわち、ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、ピクセル位置の近隣に位置するピクセルの値に基づいて、信頼度マップを修正してもよい。
【0078】
図２Ｂおよび２Ｄに示されているように、信頼度マップ２９５Ｅが更新され、その結果、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’が生成される。一実施形態において、例えば、ピクセルの値を信頼度の閾値（４／５等）と比較することで、信頼度マップ２９５Ｅにおけるピクセルの値が大きいか否かを判定することができる。ピクセルの値が信頼度の閾値よりも大きい場合、ピクセルの値は大きいと判定され、更新されない。したがって、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’の対応するピクセルで同じ値が用いられる。そうでなく、ピクセルの値が信頼度の閾値以下である場合、ピクセルの値は小さいと判定される。図２Ｄに示されているように、信頼度マップ２９５Ｅにおけるピクセルの値が、各ピクセルに示されている。信頼度マップ２９５Ｅおよび更新版信頼度マップ２９５Ｅ’において下線が引かれたピクセルは、水が優勢であると判定されるピクセルに対応する。信頼度マップ２９５Ｅおよび更新版信頼度マップ２９５Ｅ’における残りのピクセルは、脂肪が優勢であると判定されるピクセルに対応する。信頼度マップ２９５ＥにおけるピクセルＣ（１，３）の値が１であることから、この値は大きいと判定され、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’の対応するピクセルＣ’（１，３）で同じ値（すなわち、１）が用いられる。これに対して、信頼度マップ２９５ＥにおけるピクセルＣ（２，３）の値が２／３であることから、ピクセルＣ（２，３）の値は小さいと判定される。
【0079】
ピクセルＣ（２，３）の値が小さいと判定される場合、ピクセルＣ（２，３）の近隣のピクセルを判定することができる。近隣のピクセルには、空間的にピクセルＣ（２，３）と近い、任意の好適なピクセルが含まれる。近隣のピクセルには、ピクセルＣ（２，３）に隣接している１つまたは複数のピクセルや、ピクセルＣ（２，３）に隣接していない１つまたは複数のピクセルが含まれる。実施形態において、近隣のピクセルには、水および脂肪が優勢であるピクセルが含まれる。実施形態において、近隣のピクセルには、水および脂肪のうちの１つが優勢であるピクセルが含まれる。実施形態において、初期の合成水画像２９５ＢにおけるピクセルＷ（２，３）で水が優勢である場合、初期の合成水画像２９５Ｂにおいて、近隣のピクセルに対応するピクセルでも水が優勢である。実施形態において、ピクセルＣ（１，２）、Ｃ（１，３）、Ｃ（１，４）、Ｃ（２，２）、Ｃ（２，４）、Ｃ（３，２）、Ｃ（３，３）、およびＣ（３，４）は、ピクセルＣ（２，３）に隣接する。初期の合成水画像２９５ＢにおいてピクセルＣ（１，３）、Ｃ（１，４）、Ｃ（２，２）、Ｃ（２，４）、およびＣ（３，３）に対応するピクセルＷ（１，３）、Ｗ（１，４）、Ｗ（２，２）、Ｗ（２，４）、およびＷ（３，３）では、水が優勢であると判定され、初期の合成水画像２９５ＢにおいてピクセルＣ（１，２）、Ｃ（３，２）、およびＣ（３，４）に対応するピクセルＷ（１，２）、Ｗ（３，２）、およびＷ（３，４）では、水が優勢でないと判定される。したがって、実施形態において、ピクセルＣ（２，３）の近隣のピクセルには、ピクセルＣ（１，３）、Ｃ（１，４）、Ｃ（２，２）、Ｃ（２，４）、およびＣ（３，３）が含まれ、ピクセルＣ（１，２）、Ｃ（３，２）、およびＣ（３，４）は含まれない。任意の好適な方法や基準を用いて、ピクセルＣ（２，３）の更新のために、ピクセルＣ（２，３）の近隣のピクセルの値を利用可能か否かを判定することができる。実施形態において、近隣のピクセルの各値の平均が判定され、ピクセルＣ（２，３）の値と比較される。近隣のピクセルの平均値が第２の信頼度の閾値よりも大きい場合、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’における対応するピクセルＣ’（２，３）は、平均値等、近隣のピクセルの値に基づいて判定することができる。図２Ｄに示されているように、平均値は１であることから、対応するピクセルＣ’（２，３）の値は１であると判定される。ピクセルＣ’（２，３）の値は、２／３、すなわちピクセルＣ（２，３）の値から引き上げられる。
【0080】
別の実施形態において、ピクセルＣ（２，１）の値は２／３であり、初期の合成脂肪画像２９５Ｃにおける対応するピクセルＦ（２，１）では、脂肪が優勢である。ピクセルＣ（１，１）、Ｃ（１，２）、Ｃ（２，２）、Ｃ（３，１）、およびＣ（３，２）は、ピクセルＣ（２，１）に隣接する。初期の合成水画像２９５ＢにおいてピクセルＣ（２，２）およびＣ（３，１）に対応するピクセルＷ（２，２）およびＷ（３，１）では、水が優勢であると判定され、初期の合成脂肪画像２９５ＣにおいてピクセルＣ（１，１）、Ｃ（１，２）、およびＣ（３，２）に対応するピクセルＦ（１，１）、Ｆ（１，２）、およびＦ（３，２）では、脂肪が優勢であると判定される。したがって、一実施形態において、ピクセルＣ（２，１）の近隣のピクセルには、ピクセルＣ（１，１）、Ｃ（１，２）、およびＣ（３，２）が含まれ、ピクセルＣ（２，２）およびＣ（３，１）は含まれない。ピクセルＣ（２，１）の近隣のピクセルＣ（１，１）、Ｃ（１，２）、およびＣ（３，２）の平均値は２／３であることから、この平均値は、ピクセルＣ（２，１）の値（すなわち、３／５）よりも大きくない。したがって、ピクセルＣ（２，１）は更新されず、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’において同じままである。
【0081】
一部の実施形態において、近隣のピクセルの平均値は、信頼度マップ２９５Ｅのピクセルの値以下であるため信頼度マップ２９５Ｅのピクセルの値は同じままである。
【0082】
前述の説明を信頼度マップ２９５Ｅの各ピクセルに適用し、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’を生成することができる。前述の説明は、好適に適用可能である。
【0083】
ステップＳ２８６において、ステップＳ２８５Ａからの合成画像の初期セットおよびステップＳ２８２で取得した少なくとも３枚のＭＲ画像に基づいて、化学種分離が実施される。したがって、複数の化学種からの信号が分離された合成画像の最終セットが取得される。合成画像の最終セットには、第１の種の第１の信号を表す最終の第１の合成画像および第２の種の第２の信号を表す最終の第２の合成画像のうちの少なくとも１つが含まれる。合成画像の最終セットには、最終の合成Ｂ０磁界マップおよびＴ２＊マップも含まれる。Ｔ２＊は、複数の化学種の影響を含む、実効横緩和時間である。
【0084】
図２Ｂに示されているように、合成画像の最終セット２９６には、最終の合成Ｂ０磁界マップ２９６Ａ、最終の合成水画像２９６Ｂ、最終の合成脂肪画像２９６Ｃ、およびＴ２＊マップ２９６Ｄが含まれる。実効横緩和時間Ｔ２＊には、水および脂肪の影響が含まれる。合成画像の最終セット２９６は、図１ＢおよびステップＳ１８６において前述したように取得することができる。
【0085】
実施形態において、信頼度マップ２９６Ｅは、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’と同一である。実施形態において、信頼度マップ２９６Ｅは、更新版信頼度マップ２９５Ｅ’および合成画像の最終セット２９６（最終の合成水画像２９６Ｂや最終の合成脂肪画像２９６Ｃ等）に基づいて取得することができる。
【0086】
最終の合成水画像２９６Ｂは、組織の水信号を示す水のみの画像であり、最終の合成脂肪画像２９６Ｃは、組織の脂肪信号を示す脂肪のみの画像である。したがって、水信号と脂肪信号とは、別々の画像に分離される。さらに、信頼度マップ２９６Ｅは、合成画像の最終セット２９６の各々の信頼水準を示す。実施形態において、信頼度マップ２９６Ｅは、対応するボクセルの信頼水準を示すために、合成画像の最終セット２９６の各々の上に重ねて表示することができる。方法２８０は、ステップＳ２８９へ進み、終了する。
【0087】
以上、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００について説明したが、実施形態は上述に限られず、架台１０１及びＭＲＩシーケンスコントローラ１４０、傾斜磁場コイルドライバ１３２等と独立した画像処理装置が、上述した処理を行ってもよい。かかる画像処理装置は、例えば上述したＭＲＩデータプロセッサ１４２、プログラム記憶装置１５０、プログラムコード構造１３８、マップ／ＭＲＩ画像メモリ１４６、画像再構成プログラムコード構造１４４、ディスプレイ１２４、キーボード１２６、プリンタ１２８等と同様の構成を備える。かかる画像処理装置のＭＲＩデータプロセッサ１４２は、生成機能と合成機能とを備える。ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、生成機能により、複数の対の磁気共鳴画像であって互いにＴＥ（Echo Time）が異なる磁気共鳴信号から得られた磁気共鳴画像それぞれの対について、磁場強度の空間的不均一性を表すＢ０磁場マップ、組織に含まれる複数の化学種のうち第１の種の信号を表す第１画像、当該組織に含まれる前記複数の化学種のうち第２の種の信号を表す第２画像のうち少なくとも一つの画像を生成する。ＭＲＩデータプロセッサ１４２は、合成機能により、２以上の、複数の対の磁気共鳴画像それぞれの対について生成された当該少なくとも一つの画像を合成することで、合成Ｂ０磁界マップ、合成第１画像、合成第２画像のうち少なくとも一つの合成画像を生成する。
【0088】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、化学種の信号を分離することができる。
【0089】
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】
【0090】
１３０ ＭＲＩシステムコントローラ
１４０ ＭＲＩシーケンスコントローラ
１４２ ＭＲＩデータプロセッサ
１４０ ＭＲＩシーケンスコントローラ
１４２ ＭＲＩデータプロセッサ
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】