JP2008212634A - Magnetic resonance imaging apparatus and image analysis method and image analysis program therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は医用画像診断装置に使用される磁気共鳴イメージング装置及びその画像解析方法並びに画像解析プログラムに関するもので、より詳細には、磁気共鳴イメージング装置による心臓冠動脈撮像に使用されるものである。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, an image analysis method thereof, and an image analysis program for use in a medical diagnostic imaging apparatus. More specifically, the present invention is used for cardiac coronary artery imaging by a magnetic resonance imaging apparatus.
近年の画像診断装置の進展は、臨床現場に於いて心臓検査を実施できるまでに進んできた。磁気共鳴イメージング(MRI)に於いては、シネ撮像、遅延造影、負荷心筋パフュージョン撮像等が適用可能になってきている。しかしながら、その進展にもかかわらず、冠動脈撮像は、画質の点や安定性の面で依然として技術的なハードルの高い撮像のままである。これは、冠動脈が細く走行が複雑であること、心臓の動きが複雑で患者によって異なること、等の難点が多数あり、高空間分解能・高時間分解能が必要とされるためである。そのため、患者のセッティングから撮影条件の設定、磁場不均一性等の調整等、それぞれに高度の技術が要求されてきた。 Recent advances in diagnostic imaging equipment have progressed to the point where heart examinations can be performed in clinical settings. In magnetic resonance imaging (MRI), cine imaging, delayed contrast imaging, loaded myocardial perfusion imaging, and the like have become applicable. However, despite its progress, coronary artery imaging remains a high technical hurdle in terms of image quality and stability. This is because the coronary arteries are thin and the running is complicated, the heart motion is complicated and varies depending on the patient, and a high spatial resolution and a high temporal resolution are required. For this reason, advanced techniques have been required, such as setting patient conditions, setting imaging conditions, and adjusting magnetic field inhomogeneity.
最近、MRIによる冠動脈撮像は、バランスされたSSFP(Steady−state Free Precession)シーケンスを用いて、呼吸ナビゲータ追尾を併用して心臓全体をカバーする方法が提案されている(例えば、下記非特許文献1、非特許文献2参照)。
Recently, coronary artery imaging by MRI has been proposed to cover the entire heart using a balanced navigator tracking using a balanced SSFP (Steady-state Free Precession) sequence (for example, Non-Patent
こうした方法では、セグメント分割により1心拍同期あたりのデータ収集時間が約100msと短いため、そのデータ収集期間を冠動脈の静止している心時相にきちんと合わせる必要がある。このため、冠動脈の静止している心時相を求めるために、従来は、心臓シネ撮像を冠動脈撮像に先立って実施しておき、その画像データを注意部深く観察することを行っていた。その際、右冠動脈と左冠動脈を、共に観察することが必要である。
しかしながら、多くの場合、右冠動脈と左冠動脈の静止時相は異なるうえ、時間幅も異なる。このため、操作者は、シネ画像をより注意深く観察する必要がある。このため、実際の冠動脈撮像を行う前に多くの時間を要することになり、検査のスループットを低下させる要因になっていた。また、検査時間が長くなることで、患者の疲れも増し、結果として心電図や呼吸パターンが不安定になるために画質の低下を招く要因になっていた。 However, in many cases, the quiescent time phases of the right coronary artery and the left coronary artery are different, and the time width is also different. For this reason, the operator needs to observe the cine image more carefully. For this reason, a lot of time is required before actual coronary artery imaging is performed, which causes a reduction in examination throughput. In addition, the longer examination time increases the fatigue of the patient, and as a result, the electrocardiogram and the breathing pattern become unstable, leading to a decrease in image quality.
したがって、本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、冠動脈が静止、或いは動きが少ない期間を容易に、且つ、正確に求めることのできる磁気共鳴イメージング装置及びその画像解析方法並びに画像解析プログラムを提供することである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of easily and accurately obtaining a period in which the coronary artery is stationary or has little movement, an image analysis method thereof, and It is to provide an image analysis program.
すなわち本発明は、静磁場を発生し、該静磁場に対して傾斜磁場コイルにより発生した傾斜磁場を重畳し、前記静磁場中の被検体に対して送信コイルからの高周波磁場により前記被検体に生じた磁気共鳴信号を検出し、該磁気共鳴信号から画像を取得する磁気共鳴イメージング装置に於いて、前記被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成するシネ画像撮像手段と、前記時系列画像の特徴部分を検出する特徴部検出手段と、前記特徴部検出手段で検出された特徴部の動き特性値を解析する動き解析手段と、前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出する抽出手段と、を具備することを特徴とする。 That is, the present invention generates a static magnetic field, superimposes the gradient magnetic field generated by the gradient magnetic field coil on the static magnetic field, and applies the high frequency magnetic field from the transmission coil to the subject in the static magnetic field. In a magnetic resonance imaging apparatus for detecting a generated magnetic resonance signal and acquiring an image from the magnetic resonance signal, a cine image imaging means for collecting and reconstructing a time-series image of a target region of the subject, A feature detection unit that detects a feature portion of a time-series image, a motion analysis unit that analyzes a motion characteristic value of the feature detected by the feature detection unit, and a specific time phase based on the motion characteristic value And an extraction means for extracting information.
また、本発明は、静磁場中に載置された被検体に対して傾斜磁場及び高周波パルスを印加する印加手段と、前記傾斜磁場及び前記高周波パルスの印加に応じて前記被検体から放射される磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成するシネ画像撮像手段と、前記時系列画像の特徴部分を検出する特徴部検出手段と、前記特徴部検出手段で検出された特徴部の動き特性値を解析する動き解析手段と、前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出する抽出手段と、を具備することを特徴とする。 The present invention also provides an applying means for applying a gradient magnetic field and a high frequency pulse to a subject placed in a static magnetic field, and the subject is radiated from the subject in response to the application of the gradient magnetic field and the high frequency pulse. Cine image imaging means for collecting and reconstructing a time-series image of a target region of the subject based on a magnetic resonance signal, a characteristic part detecting means for detecting a characteristic part of the time-series image, and the characteristic part detection And a motion analysis means for analyzing the motion characteristic value of the feature detected by the means, and an extraction means for extracting information relating to a specific time phase based on the motion characteristic value.
更に、本発明は、静磁場を発生し、該静磁場に対して傾斜磁場コイルにより発生した傾斜磁場を重畳し、前記静磁場中の被検体に対して送信コイルからの高周波磁場により前記被検体に生じた磁気共鳴信号を検出し、該磁気共鳴信号から画像を取得する磁気共鳴イメージング装置の画像解析方法に於いて、被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成し、前記時系列画像の特徴部分を検出し、前記特徴部分の動き特性値を解析し、前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出する、ことを特徴とする。 Furthermore, the present invention generates a static magnetic field, superimposes the gradient magnetic field generated by the gradient magnetic field coil on the static magnetic field, and applies the high frequency magnetic field from the transmission coil to the subject in the static magnetic field. In the image analysis method of the magnetic resonance imaging apparatus for detecting a magnetic resonance signal generated in the magnetic resonance signal and acquiring an image from the magnetic resonance signal, a time-series image of the target region of the subject is collected and reconstructed, and the time A feature portion of the series image is detected, a motion characteristic value of the feature portion is analyzed, and information on a specific time phase is extracted based on the motion characteristic value.
本発明は、静磁場を発生し、該静磁場に対して傾斜磁場コイルにより発生した傾斜磁場を重畳し、前記静磁場中の被検体に対して送信コイルからの高周波磁場により前記被検体に生じた磁気共鳴信号を検出し、該磁気共鳴信号から画像を取得する磁気共鳴イメージング装置の画像解析プログラムに於いて、被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成するように促す第1の手順と、前記時系列画像の特徴部分を検出するように促す第2の手順と、前記第2の手順で検出された特徴部の動き特性値を解析するように促す第3の手順と、前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出するように促す第4の手順と、を具備することを特徴とする。 The present invention generates a static magnetic field, superimposes a gradient magnetic field generated by a gradient magnetic field coil on the static magnetic field, and is generated in the subject by a high-frequency magnetic field from a transmission coil on the subject in the static magnetic field. In the image analysis program of the magnetic resonance imaging apparatus that detects the magnetic resonance signal obtained and acquires an image from the magnetic resonance signal, the first is urged to collect and reconstruct a time-series image of the target region of the subject. A second procedure for urging to detect a feature portion of the time-series image, a third procedure for urging to analyze a motion characteristic value of the feature portion detected in the second procedure, And a fourth procedure for urging to extract information on a specific time phase based on the motion characteristic value.
本発明によれば、冠動脈が静止、或いは動きが少ない期間を容易に、且つ、正確に求めることのできる磁気共鳴イメージング装置及びその画像解析方法並びに画像解析プログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetic resonance imaging apparatus, an image analysis method thereof, and an image analysis program capable of easily and accurately obtaining a period in which the coronary artery is stationary or has little movement.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置と略記する)の基本構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a block diagram showing a basic configuration of a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter abbreviated as an MRI apparatus) according to the first embodiment of the present invention.
図1(a)に於いて、このMRI装置は、対象部位(被検体P)の時系列画像を収集し再構成するためのシネ画像撮像部1と、前記時系列画像の特徴部分を検出する特徴部検出部2と、該特徴部分の動き特性値を解析する動き解析部3と、該動き特性値に基づいて特定の時系列画像を抽出する抽出部4とから構成される。
In FIG. 1 (a), this MRI apparatus detects a cine
このような構成に於いて、シネ画像撮像部1では、対象部位である被検体Pから時系列画像を収集して再構成が行われる。そして、特徴部検出部2では、前記シネ画像撮像部1で収集された時系列画像の特徴部分、例えば被検体Pの心臓の特定部位が検出される。ここで検出された心臓の特定部位の変位及びその特徴量が、動き特性値として動き解析部3で求められる。そして、抽出部4にて、前記動き特性値に基づいて特定の時系列画像が抽出される。
In such a configuration, the cine
図2は、本発明の第1の実施形態に係るMRI装置の構成を示したブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the MRI apparatus according to the first embodiment of the present invention.
このMRI装置は、被検体Pを載置する寝台部と、静磁場を発生させる静磁場発生部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場発生部と、高周波信号を送受信する送受信部と、システム全体のコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部と、被検体Pの心時相を表す信号としてのECG信号を計測する心電計測部と、被検体Pに息止めを指令するための息止め指令部とを備えている。 This MRI apparatus includes a bed unit on which a subject P is placed, a static magnetic field generation unit that generates a static magnetic field, a gradient magnetic field generation unit for adding position information to the static magnetic field, and a transmission / reception unit that transmits and receives high-frequency signals. A control / calculation unit responsible for overall system control and image reconstruction, an electrocardiogram measurement unit that measures an ECG signal as a signal representing the cardiac phase of the subject P, and commands the subject P to hold his / her breath And a breath-hold command unit.
前記静磁場発生部は、例えば超電導方式の磁石(静磁場磁石)11と、この磁石11に電流を供給する静磁場電源12とを含み、被検体Pが遊挿される円筒状の開口部(診断用空間)の軸方向(Z軸方向)に静磁場H0 を発生させる。尚、この磁石部にはシムコイル24が設けられている。このシムコイル24には、後述するホスト計算機16の制御下で、シムコイル電源25から静磁場均一化のための電流が供給される。寝台部は、被検体Pを載置した天板を磁石11の開口部に退避可能に挿入することができる。
The static magnetic field generation unit includes, for example, a superconducting magnet (static magnetic field magnet) 11 and a static magnetic
傾斜磁場発生部は、傾斜磁場コイルユニット13を含んでいる。この傾斜磁場コイルユニット13は、互いに直交するX、Y及びZ軸方向の傾斜磁場を発生させるための3組のコイル13x、コイル13y、コイル13zを備えている。傾斜磁場発生部はまた、コイル13x〜13zに電流を供給する傾斜磁場電源14を含んでいる。この傾斜磁場電源14は、後述するシーケンサ15の制御の下、傾斜磁場を発生させるためのパルス電流をコイル13x〜13zに供給する。
The gradient magnetic field generation unit includes a gradient magnetic
傾斜磁場電源14からコイル13x〜13zに供給されるパルス電流を調整することにより、物理軸であるX、Y、Z方向の各軸の傾斜磁場を合成して、互いに直交するスライス方向傾斜磁場Gs、位相エンコード方向傾斜磁場Ge、及び読出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場Grの、各論理軸方向を任意に設定することができる。スライス方向、位相エンコード方向及び読出し方向の各傾斜磁場は、静磁場H0 に重畳される。
By adjusting the pulse currents supplied from the gradient magnetic
送受信部は、磁石11内の撮影空間にて被検体Pの近傍に配設されるRFコイル17と、このRFコイル17に接続された送信器18T及び受信器18Rとを含む。送信器18T及び受信器18Rは、後述するシーケンサ15の制御の下で動作する。送信器18Tは、核磁気共鳴(NMR)を起こさせるためのラーモア周波数のRFパルスをRFコイル17に供給する。受信器18Rは、RFコイル17が受信したエコー信号(高周波信号)を取り込み、これに前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリング等の各種の信号処理を施した後、A/D変換してエコー信号に応じたデジタル量のエコーデータ(原データ)を生成する。
The transmission / reception unit includes an
制御・演算部は、シーケンサ(シーケンスコントローラとも称される)15、ホスト計算機16、演算ユニット20、記憶ユニット21、表示器22、入力器23及び音声発生器26を含む。このうち、ホスト計算機16は、記憶したソフトウエア手順により、シーケンサ15にパルスシーケンス情報を指令すると共に、この装置全体の動作を統括する機能を有している。
The control / arithmetic unit includes a sequencer (also referred to as a sequence controller) 15, a
ホスト計算機16は、位置決め用スキャン等の準備作業に引き続いて、イメージングスキャンを実施する。イメージングスキャンは、画像再構成に必要なエコーデータの組を収集するスキャンであり、ここでは2次元スキャンに設定されている。イメージングスキャンは、ECG信号に依るECGゲート法を併用して行うことができる。尚、このECGゲート法は場合によっては併用しなくても良い。
The
シーケンサ15は、図示されないがCPU及びメモリを備えており、ホスト計算機16から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報に従って傾斜磁場電源14、送信器18T及び受信器18Rのそれぞれの動作を制御すると共に、受信器18Rが出力したエコーデータを一旦入力し、これを演算ユニット20に転送する。パルスシーケンス情報は、一連のパルスシーケンスに従って傾斜磁場電源14、送信器18T及び受信器18Rを動作させるために必要な全ての情報であり、例えばコイル13x〜13zに印加するパルス電流の強度、印加時間、印加タイミング等に関する情報を含んでいる。
The
演算ユニット20は、受信器18Rが出力したエコーデータを、シーケンサ15を介して入力する。演算ユニット20は、その内部メモリ上のフーリエ空間(k空間または周波数空間とも称される)にエコーデータを配置し、このエコーデータを各組毎に2次元または3次元のフーリエ変換に付して実空間の画像データに再構成する。
The
記憶ユニット21は、再構成された画像データのみならず、前述した合成処理や差分処理が施された画像データを保管することができる。表示器22は、ホスト計算機16の制御の下に画像を表示する。入力器23を介して、術者が希望する撮影条件、パルスシーケンス、画像合成や差分演算に関する情報をホスト計算機16に入力することができる。
The
また、このMRI装置は、息止め指令部の一要素として音声発生器26を備えている。この音声発生器26は、ホスト計算機16から指令の下に、息止め開始及び息止め終了のメッセージを音声として発することができる。
The MRI apparatus also includes a
心電計測部は、被検体の体表に付着させてECG信号を電気信号として検出するECGセンサ27と、このセンサ信号にデジタル化処理を含む各種の処理を施してホスト計算機16及びシーケンサ15に出力するECGユニット28とを含んでいる。心電計測部による計測信号は、イメージングスキャンを実行するときにシーケンサ15により用いられる。これにより、ECGゲート法(心電同期法)による同期タイミングを適切に設定でき、この同期タイミングに基づくECGゲート法のイメージングスキャンを行ってデータ収集できるようになっている。
The electrocardiogram measurement unit attaches to the body surface of the subject and detects an ECG signal as an electrical signal, and performs various processes including digitization on the sensor signal to the
次に、以上のように構成されたMRI装置の動作について、図3のフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the MRI apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
本シーケンスが開始されると、先ず、ステップS1にて、シネ画像撮像部1により対象部位の時系列画像を収集して再構成するシネ画像撮像が実行される。例えば、MRI装置に於いては、以下のとおりに実現される。すなわち、静磁場磁石11によって撮像対象物の核磁気スピンが磁化され、RF送信コイルからRF磁場が印加されて核磁気共鳴現象が発生される。このとき発生する共鳴信号を、RF受信コイルにて検出する。
When this sequence is started, first, in step S1, cine image capturing is performed in which the cine
撮像するために、つまり受信信号に空間情報を付与するために、傾斜磁場コイルユニット3はRF送受信タイミングに同期してパルス状に駆動され、これにより静磁場磁石11内に傾斜磁場が生成される。そして、RF磁場や傾斜磁場の印加と受信とが所定のタイミングで実行されることが記述された制御情報が、ホスト計算機16で作成され、シーケンサ15へ送られる。
In order to capture an image, that is, to give spatial information to the received signal, the
前記空間情報が付与された受信信号は、再構成装置(演算ユニット20)に於いて画像再構成される。シネ撮像をするために、同一断面の撮像が時系列的に繰り返される。心臓等、動きの大きな部位を高時間分解能でシネ撮像する場合には、1枚分のデータ収集がセグメント分割され、各分割されたデータ収集が時系列に繰り返される。これらの結果、時系列情報を有するシネ画像が得られる。 The received signal to which the spatial information is added is reconstructed in an image by a reconstruction device (arithmetic unit 20). In order to perform cine imaging, imaging of the same cross section is repeated in time series. When a cine is imaged with high temporal resolution, such as a heart, where the movement is large, data collection for one sheet is divided into segments, and each divided data collection is repeated in time series. As a result, a cine image having time series information is obtained.
例えば、心臓冠動脈撮像を目的とする場合、シネ撮像断面は左右の冠動脈が一枚の画像上で識別できるような断面(例えば四腔断面)であることが多い。シネ撮像に用いられるパルスシーケンスとして、バランスされたSSFP法がしばしば用いられ、冠動脈及び脂肪の信号強度が高く、冠動脈と脂肪との境界では信号強度が低く描出される。 For example, in the case of cardiac coronary artery imaging, the cine imaging section is often a section (for example, a four-chamber section) in which the left and right coronary arteries can be identified on one image. A balanced SSFP method is often used as a pulse sequence used for cine imaging, and the signal strength of the coronary artery and fat is high, and the signal strength is depicted low at the boundary between the coronary artery and fat.
四腔断面では冠動脈が断面を貫く方向に走行していることが多いので、右冠動脈は時系列画像上で黒い縁取りを有する円形状を有している。左冠動脈も黒い縁取りで囲まれて描出されることが大抵であるが、円形からずれることもある。いずれにせよ、冠動脈は低信号領域の縁取りを有する高信号領域で描出される。 In the four-chamber cross section, the coronary artery often travels in a direction passing through the cross section, so the right coronary artery has a circular shape with a black border on the time series image. The left coronary artery is also usually drawn with a black border, but it may deviate from a circle. In any case, the coronary arteries are depicted in the high signal area with a low signal area border.
次に、ステップS2では、前述したステップS1で得られた時系列画像の各画像に於いて、特徴部分が検出される。心臓冠動脈撮像の場合に、時系列画像にて冠動脈が縁取りを有する領域であることを利用し、特徴部分は冠動脈自体に相当する。ECGユニット28、シーケンサ15等では、冠動脈を検出するために、時系列画像の各画像の信号強度が2値化されて、2値化画像が作成される。この2値化画像に於いて、微小な閉ループ構造が抽出される。心臓の時系列画像が2値化された場合、閉ループ構造が複数発生するため、冠動脈由来の閉ループ構造を確実に検出する必要がある。
Next, in step S2, a characteristic portion is detected in each image of the time series image obtained in step S1 described above. In the case of cardiac coronary imaging, the feature portion corresponds to the coronary artery itself by utilizing the fact that the coronary artery has a border in the time-series image. In the
このための方法は2つある。第1の方法は、閉ループ構造の大きさの上限を仮定し、その上限以下であるような閉ループを冠動脈由来とする方法である。これは、対象が心臓の場合、小さい閉ループ構造は血管しかあり得ないことから検出される。第2の方法は、予め冠動脈があると想定される領域を限定しておき、その領域内に存在する閉ループ構造を冠動脈由来とする方法である。限定される領域は、装置側で指定されるものでも術者により指定されるものでも良い。また、これらの2つの方法は、組み合わせることも可能であり、その場合には冠動脈を検出する精度は更に向上する。 There are two ways to do this. The first method is a method in which an upper limit of the size of the closed loop structure is assumed and a closed loop that is equal to or lower than the upper limit is derived from the coronary artery. This is detected because if the subject is the heart, a small closed loop structure can only be a blood vessel. The second method is a method in which a region where a coronary artery is assumed is limited in advance, and a closed loop structure existing in the region is derived from the coronary artery. The limited area may be specified on the apparatus side or specified by the operator. These two methods can also be combined, in which case the accuracy of detecting the coronary artery is further improved.
但し、前述した特徴部分としては必ずしも冠動脈が検出されるものでなくとも良く、特定部位を表すものであればその限りではない。 However, the above-described feature portion does not necessarily have to detect a coronary artery, and is not limited as long as it represents a specific part.
図4は心臓のシネ画像の例を示したもので、(a)は元画像を示した図、(b)は2値化画像を示した図である。尚、図中の矢印で示されている白丸の部分は冠動脈である。 FIG. 4 shows an example of a cine image of the heart, where (a) shows the original image and (b) shows the binarized image. In addition, the white circle part shown with the arrow in a figure is a coronary artery.
次に、ステップS3では、検出された特徴部の動き特性値が解析される。解析方法は以下のように実行される。先ず、検出された特徴部の画像上に於ける重心位置が求められる。時系列画像の全てについて求められた重心位置を、
(Xi ,Yi ) (i=1,2,…,N;Nは時系列画像の数)
とおく。また、動き特性値Pi を以下のように定義する。
Pi =√{(Xi −Xi-1 )2 +(Yi −Yi-1 )2
(i=1,2,…,N−1)
Pi は時系列画像のフレーム間で重心位置がどの程度をずれたかを示す量である。フレーム間で特徴部のずれ量が大きければPi は大きい値になり、ずれ量が小さければPi は小さい値になる。
Next, in step S3, the motion characteristic value of the detected feature is analyzed. The analysis method is executed as follows. First, the position of the center of gravity of the detected feature on the image is obtained. The center of gravity position obtained for all of the time-series images
(X i , Y i ) (i = 1, 2,..., N; N is the number of time-series images)
far. Further, the motion characteristic value P i is defined as follows.
P i = √ {(X i −X i−1 ) 2 + (Y i −Y i−1 ) 2
(I = 1, 2,..., N-1)
Pi is an amount indicating how much the position of the center of gravity has shifted between frames of the time-series image. The greater the displacement amount of features between frames P i becomes large value, P i becomes smaller the smaller the amount of deviation.
図5は、右冠動脈に対して動き特性値Pi を計算したデータを示したグラフである。 FIG. 5 is a graph showing data obtained by calculating the motion characteristic value P i for the right coronary artery.
拡張期後半にて心臓の動きは小さくなるが、Pi は定量的に端的に止まっている時相を示している。動き特性値としては、別の値も定義可能であり、例えば、次式で示すような定義もある。 Motion of the heart at diastole the second half becomes smaller, P i represents the time phase has stopped quantitatively plainly. As the motion characteristic value, another value can be defined. For example, there is a definition represented by the following expression.
Qi,k =√{(Xi −Xk )2 +(Yi −Yk )2
(i=1,2,…,N−1;1≦k≦N)
Qi,k は、時系列画像のk番目の画像を基準にしたずれ量に相当する。
Q i, k = √ {(X i −X k ) 2 + (Y i −Y k ) 2
(I = 1, 2,..., N−1; 1 ≦ k ≦ N)
Q i, k corresponds to a shift amount with reference to the k-th image in the time series image.
動き特性値は、前述した2種類の他にも、相互相関を利用した定義等が考えられる。 In addition to the above-described two types, the motion characteristic value may be defined using cross-correlation.
最後に、ステップS4にて、前述した動き特性値に基づいて特定の時系列画像が抽出される。心臓冠動脈撮像の場合には、冠動脈がほとんど動かない時相を知ることが重要である。したがって、前記動き特性値Pi を利用し、Pi の値がゼロに近い値Plimit 以下であるようなi番目の画像を選択すればよい。Plimit は動きの許容値に相当し、この値を抽出部4の内部設定値としても良いし、操作者が指定可能としても良い。抽出された画像は、時系列画像の表示器22にて選択的に表示させたり、付帯情報に識別情報を加える。こうすることで、術者が抽出結果を容易に判断することができる。
Finally, in step S4, a specific time series image is extracted based on the motion characteristic value described above. In the case of cardiac coronary imaging, it is important to know the time phase when the coronary artery hardly moves. Therefore, using the motion characteristic value P i , an i-th image whose P i value is less than or equal to a value P limit close to zero may be selected. P limit corresponds to an allowable value of movement, and this value may be set as an internal setting value of the
次に、本発明の第1の実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described.
前述した動き特性値に基づいて画像を抽出する場合には、以下に述べる変形例のようにすることも有益である。 In the case where an image is extracted based on the motion characteristic value described above, it is also beneficial to use a modification described below.
第1の変形例による抽出法では、Pi をPlimit に対する大小で判断したときに、抽出された複数画像が時系列方向に散在した場合に対処する。この場合、散在して抽出された画像に挟まれ、且つ、抽出されなかった画像も抽出する対象に加える。或いは、散在して抽出された画像に挟まれ、且つ、抽出されなかった画像にてPi が
Pi <(1+α)Plimit (αは小さな正の値)
を満たす場合に、その画像を抽出する対象に加える。このようにすることで、計算誤差で抽出されなかった画像を抽出対象に加えることができ、動きに関して特性の似た連続画像を安定して抽出することが可能になる。
The extraction method according to the first modification, when determining P i in magnitude with respect to P limit, plural images extracted to deal with when interspersed in a time series direction. In this case, an image which is sandwiched between scattered and extracted images and which has not been extracted is also added to the target to be extracted. Alternatively, P i is sandwiched between scattered images and not extracted.
P i <(1 + α) P limit (α is a small positive value)
If the condition is satisfied, the image is added to the target to be extracted. In this way, an image that has not been extracted due to a calculation error can be added to the extraction target, and a continuous image having similar characteristics with respect to motion can be stably extracted.
次に、本発明の第1の実施形態の第2の変形例を説明する。 Next, a second modification of the first embodiment of the present invention will be described.
本第2の変形例では、特徴部検出部2により複数の特徴部を検出する。心臓冠動脈撮像では、例えば、右冠動脈と左冠動脈を特徴部として検出する。更に、動き特性値Ri は次式で与えられる。
Ri =(Πi √{(Xj i −Xj i-1 )2
+(Yj i −Yj i-1 )2})1/M
(i=1,2,…,N−1 Nは時系列画像の数)
(j=1,2,…,M Mは検出した特徴部の数)
(Πj はj=1,2,…,Mの積を表す)
この特性値Ri を使って抽出部4を実行することにより、複数の特徴部が共に静止しているような画像を抽出することが可能となる。もちろん、このRi は共に静止しているような場合であって、Ri の定義を工夫することにより、特徴部の動きパターンに応じた抽出判断が実現される。
In the second modification, the
R i = (Πi √ {(Xj i -Xj i-1) 2
+ (Yj i -Yj i-1) 2}) 1 / M
(I = 1, 2,..., N−1 N is the number of time-series images)
(J = 1, 2,..., M M is the number of detected features)
(Πj represents the product of j = 1, 2,..., M)
By executing the
以上述べたように、本実施形態により、時系列画像のうちで動きに関して特性の似た画像を抽出することができる。したがって、心臓冠動脈撮像の場合に求められるように、冠動脈の動きの少ない時相をすばやく確実に捉えることが可能になり、冠動脈撮像の画質を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to extract an image having similar characteristics with respect to motion from time-series images. Accordingly, as required in the case of cardiac coronary imaging, it is possible to quickly and surely capture a time phase with little movement of the coronary arteries and improve the image quality of the coronary imaging.
尚、前述した実施形態では、心臓冠動脈撮像の場合には、冠動脈がほとんど動かない時相としているが、この時相は1つに限られるものではない。例えば、ある一定期間に於いて2つの時相について得られるものであっても良い。 In the embodiment described above, in the case of cardiac coronary artery imaging, the time phase in which the coronary artery hardly moves is set, but this time phase is not limited to one. For example, it may be obtained for two time phases in a certain period.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図1(b)は、本発明の第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)の基本構成を示すブロック図である。 FIG. 1B is a block diagram showing a basic configuration of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) according to the second embodiment of the present invention.
尚、本第2の実施形態に於いて、MRI装置の基本的な構成及び動作については、図1(a)に示される第1の実施形態のMRI装置の構成及び動作と同じであるので、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。 In the second embodiment, the basic configuration and operation of the MRI apparatus are the same as the configuration and operation of the MRI apparatus of the first embodiment shown in FIG. The same reference numerals are assigned to the same parts, illustration and description thereof are omitted, and only different parts will be described.
図1(b)に於いて、このMRI装置は、シネ画像撮像部1と、特徴部検出部2と、動き解析部3と、抽出部4と、この抽出部4で抽出された特定の時系列画像について冠動脈撮影の同期や撮影条件の設定を行うための条件設定部5と、この条件設定部5で設定された撮影条件にて撮像を行う撮像部6とから構成される。
In FIG. 1B, this MRI apparatus includes a cine
このような構成に於いて、シネ画像撮像部1では、対象部位である被検体Pから時系列画像を収集して再構成が行われる。そして、特徴部検出部2では、前記シネ画像撮像部1で収集された時系列画像の特徴部分、例えば被検体Pの心臓の特定部位が検出される。ここで検出された心臓の特定部位の変位及びその特徴量が、動き特性値として動き解析部3で求められる。抽出部4では、前記動き特性値に基づいて特定の時系列画像が抽出される。
In such a configuration, the cine
そして、この抽出部4で抽出された特定の時系列画像や付帯情報から、条件設定部5にて冠動脈撮影の同期や撮影条件の設定が行われる。この条件設定部5で設定された撮影条件等に基づいて、撮像部6により必要な心時相の撮像が行われる。
Then, from the specific time-series image and the accompanying information extracted by the
次に、図6のフローチャートを参照して、第2の実施形態によるMRI装置の動作について説明する。 Next, the operation of the MRI apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
尚、本フローチャートに於けるステップS11〜S14の処理動作は、前述した図3のフローチャートに於けるステップS1〜S4と同じであるので、対応する処理動作を参照するものとしてここでは説明を省略する。 Note that the processing operations in steps S11 to S14 in this flowchart are the same as those in steps S1 to S4 in the flowchart of FIG. 3 described above, and the description thereof will be omitted here as referring to the corresponding processing operations. .
ステップS14にて、前述した動き特性値に基づいた特定の時系列画像が抽出されると、続くステップS15に於いて、冠動脈撮影の同期や撮影条件の設定が行われる。ここでは、操作者によって、例えば、図4(b)に示されるように、画像32の一部に表示されている付帯情報321としての遅延時間(この場合800ms)が識別情報として入力される。或いは、画像32に表示されている白丸(冠動脈)の数等を識別情報として使用し、撮影条件を設定するようにしても良い。
When a specific time-series image based on the above-described motion characteristic value is extracted in step S14, synchronization of coronary artery imaging and setting of imaging conditions are performed in subsequent step S15. Here, for example, as shown in FIG. 4B, a delay time (in this case, 800 ms) as the
このようにしてステップS16に於いて撮影条件が決定されたならば、ステップS17にて、設定された撮影条件に基づいた心時相にて撮像が行われる。この撮像については、例えば、前述したSSFPシーケンスを用いたものや、SE(Spin Echo)法、EPI(Echo Planar Imaging)法等、何れの撮像法によるものでも良い。 If the imaging conditions are determined in step S16 as described above, imaging is performed in a cardiac phase based on the set imaging conditions in step S17. For this imaging, for example, any imaging method using the above-described SSFP sequence, SE (Spin Echo) method, EPI (Echo Planar Imaging) method, or the like may be used.
尚、前記ステップS15の撮影条件の設定の際には、図5に示されるような特性図に基づいて撮影条件が設定されるようにしても良い。また、表示の際に、画像32だけでなく、図5に示される特性図を同時に表示するようにしてもよい。
Note that when setting the shooting conditions in step S15, the shooting conditions may be set based on a characteristic diagram as shown in FIG. Further, when displaying, not only the
また、前述した実施形態では、被検体の対象部位の時系列画像の特徴部分を検出するとして説明したが、これに限られるものではなく、データ量が許容量を超えなければ基の画像から特徴部分を検出するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, it has been described that the feature portion of the time-series image of the target region of the subject is detected. However, the present invention is not limited to this, and if the data amount does not exceed the allowable amount, the feature portion is detected from the base image. You may make it detect a part.
更に、前述した実施形態では、シネ画像を撮像した後、特徴部を検出して動き特性値に基いた画像を抽出しているが、サンプル画像を用いて類似度(特徴部分)を検出するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, after capturing a cine image, the feature portion is detected and the image based on the motion characteristic value is extracted. However, the similarity (feature portion) is detected using the sample image. Anyway.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, in the range which does not deviate from the summary of this invention other than embodiment mentioned above, this invention can be variously modified.
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
1…シネ画像撮像部、2…特徴部検出部、3…動き解析部、4…抽出部、5…条件設定部、6…撮像部、11…超電導方式の磁石(静磁場磁石)、12…静磁場電源、13…傾斜磁場コイルユニット、14…傾斜磁場電源、15…シーケンスコントローラ(シーケンサ)、16…ホスト計算機、17…RFコイル、18T…送信器、18R…受信器、20…演算ユニット、21…記憶ユニット、22…表示器、23…入力器、24…シムコイル、25…シムコイル電源、26…音声発生器。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成するシネ画像撮像手段と、
前記時系列画像の特徴部分を検出する特徴部検出手段と、
前記特徴部検出手段で検出された特徴部の動き特性値を解析する動き解析手段と、
前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出する抽出手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Magnetic resonance signal generated in the subject by generating a static magnetic field, superimposing a gradient magnetic field generated by a gradient magnetic field coil on the static magnetic field, and a high-frequency magnetic field from a transmission coil on the subject in the static magnetic field In a magnetic resonance imaging apparatus that detects an image and acquires an image from the magnetic resonance signal,
Cine image capturing means for collecting and reconstructing a time-series image of the target region of the subject;
A feature detection unit for detecting a feature of the time-series image;
Motion analysis means for analyzing the motion characteristic value of the feature detected by the feature detection means;
Extraction means for extracting information on a specific time phase based on the motion characteristic value;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
前記傾斜磁場及び前記高周波パルスの印加に応じて前記被検体から放射される磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成するシネ画像撮像手段と、
前記時系列画像の特徴部分を検出する特徴部検出手段と、
前記特徴部検出手段で検出された特徴部の動き特性値を解析する動き解析手段と、
前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出する抽出手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Applying means for applying a gradient magnetic field and a high-frequency pulse to a subject placed in a static magnetic field;
Cine image imaging means for collecting and reconstructing a time-series image of the target region of the subject based on a magnetic resonance signal radiated from the subject in response to the application of the gradient magnetic field and the high-frequency pulse;
A feature detection unit for detecting a feature of the time-series image;
Motion analysis means for analyzing the motion characteristic value of the feature detected by the feature detection means;
Extraction means for extracting information on a specific time phase based on the motion characteristic value;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成し、
前記時系列画像の特徴部分を検出し、
前記特徴部分の動き特性値を解析し、
前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報を抽出する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の画像解析方法。 Magnetic resonance signal generated in the subject by generating a static magnetic field, superimposing a gradient magnetic field generated by a gradient magnetic field coil on the static magnetic field, and a high-frequency magnetic field from a transmission coil on the subject in the static magnetic field In an image analysis method of a magnetic resonance imaging apparatus that detects an image and acquires an image from the magnetic resonance signal,
Collect and reconstruct time-series images of the target area of the subject,
Detecting a characteristic portion of the time-series image;
Analyzing the motion characteristic value of the characteristic part,
Extracting information on a specific time phase based on the motion characteristic value;
An image analysis method for a magnetic resonance imaging apparatus.
被検体の対象部位の時系列画像を収集して再構成するように促す第1の手順と、
前記時系列画像の特徴部分を検出するように促す第2の手順と、
前記第2の手順で検出された特徴部の動き特性値を解析するように促す第3の手順と、
前記動き特性値に基づいて特定の時相に関する情報像を抽出するように促す第4の手順と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の画像解析プログラム。 Magnetic resonance signal generated in the subject by generating a static magnetic field, superimposing a gradient magnetic field generated by a gradient magnetic field coil on the static magnetic field, and a high-frequency magnetic field from a transmission coil on the subject in the static magnetic field In an image analysis program of a magnetic resonance imaging apparatus that detects an image and acquires an image from the magnetic resonance signal,
A first procedure that prompts to collect and reconstruct a time-series image of a target region of a subject;
A second procedure that prompts to detect a characteristic portion of the time-series image;
A third procedure that prompts to analyze the motion characteristic value of the feature detected in the second procedure;
A fourth procedure prompting to extract an information image relating to a specific time phase based on the motion characteristic value;
An image analysis program for a magnetic resonance imaging apparatus.
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