JP7237612B2 - Magnetic resonance imaging device and image processing device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a magnetic resonance imaging apparatus and an image processing apparatus.
近年、磁気共鳴イメージング装置に関する技術として、T1値やT2値、T2*値等の組織定量値を表す色を各ピクセルに割り当てたカラーマップを表示するピクセルマッピング法への期待が高まっている。このような技術として、例えば、T1値を表す色を各ピクセルに割り当てたT1マップ画像を表示するT1マッピング法等が知られている。しかしながら、このような従来のマップ画像では、臨床的には、組織性状の診断が難しい場合が多い。 2. Description of the Related Art In recent years, as a technology related to magnetic resonance imaging apparatuses, expectations are rising for a pixel mapping method that displays a color map in which colors representing tissue quantitative values such as T1, T2, and T2* are assigned to pixels. As such a technique, for example, a T1 mapping method for displaying a T1 map image in which a color representing a T1 value is assigned to each pixel is known. However, clinically, it is often difficult to diagnose tissue properties using such conventional map images.
本発明が解決しようとする課題は、組織性状の診断を支援するための情報を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide information for assisting diagnosis of tissue characterization.
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、記憶部と、収集部と、特定部とを備える。記憶部は、RFパルスを連続的に照射することで組織の縦磁化及び横磁化を定常状態にするパルスシーケンスを実行した場合の定常状態に至る前の期間における前記組織の縦磁化及び横磁化の挙動を反映した磁気共鳴信号に基づく参照情報を蓄積して記憶する。収集部は、前記パルスシーケンスを実行することによって、前記定常状態に至る前の期間における前記磁気共鳴信号に基づくデータを収集する。特定部は、前記収集部によって収集されたデータと前記記憶部に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する。 A magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment includes a storage unit, an acquisition unit, and an identification unit. The storage unit stores longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue during a period before reaching a steady state when a pulse sequence is executed to bring the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue to a steady state by continuously irradiating RF pulses. Accumulate and store reference information based on magnetic resonance signals that reflect behavior. The acquisition unit acquires data based on the magnetic resonance signals in a period before reaching the steady state by executing the pulse sequence. The identifying unit compares the data collected by the collecting unit with reference information stored in the storage unit, and identifies reference information having a predetermined relationship.
以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a magnetic resonance imaging apparatus and an image processing apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
(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の構成例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a magnetic resonance imaging apparatus according to a first embodiment.
例えば、図1に示すように、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置100は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、全身(Whole Body:WB)コイル4、送信回路5、局所コイル6、受信回路7、RF(Radio Frequency)シールド8、架台9、寝台10、ECG(Electrocardiogram)センサ11、ECG回路12、インタフェース13、ディスプレイ14、記憶回路15、処理回路16~19を備える。
For example, as shown in FIG. 1, a magnetic resonance imaging (MRI)
静磁場磁石1は、被検体Sが配置される撮像空間に静磁場を発生させる。具体的には、静磁場磁石1は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石1は、略円筒状に形成された冷却容器と、当該冷却容器内に充填された冷却材(例えば、液体ヘリウム等)に浸漬された超伝導磁石等の磁石とを有する。ここで、例えば、静磁場磁石1は、永久磁石を用いて静磁場を発生させるものであってもよい。
The static
傾斜磁場コイル2は、静磁場磁石1の内側に配置されており、被検体Sが配置される撮像空間に傾斜磁場を印加する。具体的には、傾斜磁場コイル2は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸の各軸に沿った傾斜磁場を発生させる。ここで、X軸、Y軸及びZ軸は、MRI装置100に固有の装置座標系を構成する。例えば、Z軸は、傾斜磁場コイル2の円筒の軸に一致し、静磁場磁石1によって発生する静磁場の磁束に沿って設定される。また、X軸は、Z軸に直交する水平方向に沿って設定され、Y軸は、Z軸に直交する鉛直方向に沿って設定される。
The gradient
傾斜磁場電源3は、傾斜磁場コイル2に電流を供給することで、傾斜磁場コイル2の内側の空間に、X軸、Y軸及びZ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させる。このように、傾斜磁場電源3がX軸、Y軸及びZ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることによって、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。なお、以下では、リードアウト方向に沿った傾斜磁場をリードアウト傾斜磁場と呼び、位相エンコード方向に沿った傾斜磁場を位相エンコード傾斜磁場と呼び、スライス方向に沿った傾斜磁場をスライス傾斜磁場と呼ぶ。
The gradient magnetic
これらの傾斜磁場は、静磁場磁石1によって発生する静磁場に重畳され、磁気共鳴(Magnetic Resonance:MR)信号に空間的な位置情報を付与するために用いられる。具体的には、リードアウト傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてMR信号の周波数を変化させることで、MR信号にリードアウト方向に沿った位置情報を付与する。また、位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってMR信号の位相を変化させることで、MR信号に位相エンコード方向の位置情報を付与する。また、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域である場合には、スライス方向の位置に応じてMR信号の位相を変化させることで、MR信号にスライス方向に沿った位置情報を付与する。
These gradient magnetic fields are superimposed on the static magnetic field generated by the static
WBコイル4は、傾斜磁場コイル2の内側に配置されており、被検体Sが配置される撮像空間にRFパルス(高周波磁場パルス)を照射し、当該RFパルスの影響によって被検体Sから発生するMR信号を受信するRFコイルである。具体的には、WBコイル4は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、送信回路5から供給されるRFパルス信号に基づいて、円筒内の空間にRFパルスを照射する。また、WBコイル4は、RFパルスの影響によって被検体Sから発生するMR信号を受信し、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。
The WB
送信回路5は、ラーモア周波数に対応するRFパルス信号をWBコイル4に出力する。具体的には、送信回路5は、発振器、位相選択器、周波数変換器、振幅変調器、及び、RFアンプを備える。発振器は、静磁場中に置かれた対象原子核に固有の共鳴周波数(ラーモア周波数)のRF波(高周波)信号を発生する。位相選択器は、当該RF波信号の位相を選択する。周波数変換器は、位相選択器から出力されたRF波信号の周波数を変換する。振幅変調器は、周波数変換器から出力されたRF波信号の振幅を例えばsinc関数の波形で変調することでRFパルス信号を生成する。RFアンプは、振幅変調器から出力されるRFパルス信号を電力増幅してWBコイル4に出力する。
A
局所コイル6は、被検体Sから発生するMR信号を受信するRFコイルである。具体的には、局所コイル6は、WBコイル4の内側に配置された被検体Sに装着され、WBコイル4によって照射されるRFパルスの影響によって被検体Sから発生するMR信号を受信し、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。例えば、局所コイル6は、撮像対象の部位ごとに用意された受信コイルであり、頭部用の受信コイルや、頚部用の受信コイル、肩用の受信コイル、胸部用の受信コイル、腹部用の受信コイル、下肢用の受信コイル、脊椎用の受信コイル等である。なお、局所コイル6は、RFパルスを照射する送信機能をさらに有していてもよい。その場合には、局所コイル6は、送信回路5に接続され、送信回路5から供給されるRFパルス信号に基づいて、被検体SにRFパルスを照射する。
The
受信回路7は、WBコイル4又は局所コイル6から出力されるMR信号に基づいてMR信号データを生成し、生成したMR信号データを処理回路17に出力する。例えば、受信回路7は、選択器、前段増幅器、位相検波器、及び、A/D(Analog/Digital)変換器を備える。選択器は、WBコイル4又は局所コイル6から出力されるMR信号を選択的に入力する。前段増幅器は、選択器から出力されるMR信号を電力増幅する。位相検波器は、前段増幅器から出力されるMR信号の位相を検波する。A/D変換器は、位相検波器から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することでMR信号データを生成し、生成したMR信号データを処理回路17に出力する。
The receiving
RFシールド8は、傾斜磁場コイル2とWBコイル4との間に配置されており、WBコイル4によって発生するRFパルスから傾斜磁場コイル2を遮蔽する。具体的には、RFシールド8は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、傾斜磁場コイル2の内周側の空間に、WBコイル4の外周面を覆うように配置されている。
An
架台9は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、WBコイル4及びRFシールド8を収容している。具体的には、架台9は、円筒状に形成された中空のボアBを有しており、ボアBを囲むように静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、WBコイル4及びRFシールド8を配置した状態で、それぞれを収容している。ここで、架台9が有するボアBの内側の空間が、被検体Sの撮像が行われる際に被検体Sが配置される撮像空間となる。
A
なお、ここでは、MRI装置100が、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2及びWBコイル4がそれぞれ略円筒状に形成された、いわゆるトンネル型の構成を有する場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、MRI装置100は、被検体Sが配置される撮像空間を挟んで対向するように一対の静磁場磁石、一対の傾斜磁場コイル及び一対のRFコイルを配置した、いわゆるオープン型の構成を有していてもよい。
Here, an example in which the
寝台10は、被検体Sが載置される天板10aを備え、被検体Sの撮像が行われる際に、架台9におけるボアBの内側へ天板10aを挿入する。例えば、寝台10は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置されている。
The
ECGセンサ11は、被検体Sの体表に装着され、被検体Sの心電信号を検出する。そして、ECGセンサ11は、検出した心電信号をECG回路12に出力する。
The
ECG回路12は、ECGセンサ11から出力される心電信号に基づいて、所定の心電波形を検出する。例えば、ECG回路12は、所定の心電波形としてR波を検出する。そして、ECG回路12は、所定の心電波形を検出したタイミングでトリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を処理回路17に出力する。
The ECG circuit 12 detects a predetermined electrocardiogram waveform based on the electrocardiogram signal output from the
インタフェース13は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、インタフェース13は、処理回路19に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換して処理回路19に出力する。例えば、インタフェース13は、撮像条件や関心領域(Region Of Interest:ROI)の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、インタフェース13は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路もインタフェース13の例に含まれる。なお、インタフェース13は、入力部の実現手段の一例である。
The interface 13 receives various instructions and various information input operations from the operator. Specifically, the interface 13 is connected to the
ディスプレイ14は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ14は、処理回路19に接続されており、処理回路19から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ14は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。なお、ディスプレイ14は、表示部の実現手段の一例である。
The display 14 displays various information and various images. Specifically, the display 14 is connected to the
記憶回路15は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路15は、MR信号データや画像データを記憶する。例えば、記憶回路15は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。なお、記憶回路15は、記憶部の実現手段の一例である。 The storage circuit 15 stores various data. Specifically, the memory circuit 15 stores MR signal data and image data. For example, the storage circuit 15 is implemented by a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory), a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. Note that the memory circuit 15 is an example of means for implementing the memory unit.
処理回路16は、寝台制御機能16aを有する。寝台制御機能16aは、寝台10に接続され、制御用の電気信号を寝台10へ出力することで、寝台10の動作を制御する。例えば、寝台制御機能16aは、インタフェース13を介して、天板10aを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板10aを移動するように、寝台10が有する天板10aの駆動機構を動作させる。
The
処理回路17は、収集機能17aを有する。収集機能17aは、各種のパルスシーケンスを実行することで、被検体Sのデータを収集する。具体的には、収集機能17aは、処理回路19から出力されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7を駆動することで、各種のパルスシーケンスを実行する。
The processing circuit 17 has an acquisition function 17a. The acquisition function 17a acquires data of the subject S by executing various pulse sequences. Specifically, the acquisition function 17 a executes various pulse sequences by driving the gradient magnetic
ここで、シーケンス実行データは、MR信号データを収集するための手順を示すパルスシーケンスを定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、傾斜磁場電源3が傾斜磁場コイル2に電流を供給するタイミング及び供給する電流の強さ、送信回路5がWBコイル4に供給するRFパルス信号の強さや供給タイミング、受信回路7がMR信号を検出する検出タイミング等を定義した情報である。
Here, the sequence execution data is information defining a pulse sequence indicating a procedure for acquiring MR signal data. Specifically, the sequence execution data includes the timing and strength of the current supplied by the gradient magnetic
そして、収集機能17aは、パルスシーケンスを実行した結果として、受信回路7からMR信号データを受信し、受信したMR信号データを記憶回路15に記憶させる。このとき、収集機能17aは、ECG回路12から出力されるトリガ信号に基づいて、心時相を示す同期情報を計測し、MR信号データに対応付けて記憶させる。なお、収集機能17aによって受信されたMR信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて2次元又は3次元に配列されることで、k空間を構成するデータとして記憶回路15に記憶される。
Then, the acquisition function 17 a receives MR signal data from the receiving
処理回路18は、生成機能18aを有する。生成機能18aは、記憶回路15に記憶されたMR信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、生成機能18aは、収集機能17aによって記憶回路15に記憶されたMR信号データを読み出し、読み出したMR信号データに後処理、即ち、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。また、生成機能18aは、生成した画像の画像データを記憶回路15に記憶させる。 The processing circuit 18 has a generating function 18a. The generating function 18 a generates an image based on the MR signal data stored in the storage circuit 15 . Specifically, the generation function 18a reads the MR signal data stored in the storage circuit 15 by the acquisition function 17a, and performs post-processing, that is, reconstruction processing such as Fourier transform on the read MR signal data to obtain an image. to generate The generation function 18a also causes the storage circuit 15 to store the image data of the generated image.
処理回路19は、主制御機能19aと、作成機能19bと、補正機能19cと、特定機能19dと、推定機能19eと、判別機能19fとを有する。主制御機能19aは、MRI装置100が有する各構成要素を制御することで、MRI装置100の全体制御を行う。例えば、主制御機能19aは、インタフェース13を介して操作者から撮像条件の入力を受け付ける。そして、主制御機能19aは、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、当該シーケンス実行データを処理回路17に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、主制御機能19aは、操作者からの要求に応じて、記憶回路15から画像データを読み出してディスプレイ14に出力する。なお、作成機能19b、補正機能19c、特定機能19d、推定機能19e、及び、判別機能19fについては、後に詳細に説明する。
The
例えば、上述した処理回路16~19は、プロセッサによって実現される。この場合に、処理回路16~19が有する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路15に記憶されている。そして、各処理回路は、記憶回路15から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各処理回路は、図1の各処理回路内に示された各機能を有することとなる。なお、図1に示す例では、複数のプロセッサによって各処理機能が実現されるものとして説明したが、単一のプロセッサで処理回路を構成し、当該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。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、図1に示す例では、単一の記憶回路15が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。
For example, the processing circuits 16-19 described above are implemented by a processor. In this case, each processing function of the
以上、本実施形態に係るMRI装置100の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係るMRI装置100は、代表的な高速撮像法として、RFパルスを連続的に照射することで組織の縦磁化及び横磁化を定常状態にするパルスシーケンスを実行する機能を有する。
The overall configuration of the
このように、RFパルスを連続的に照射することによって組織の縦磁化及び横磁化を定常状態にするパルスシーケンスは、SSFP(Steady-State Free Precession)シーケンスと呼ばれる。SSFPシーケンスでは、計測対象の組織に対して数ms程度の短い繰り返し時間TR(Repetition Time)でRFパルスを照射して原子核スピン(以下、スピンと省略)を励起する。この励起されたスピンは、縦緩和と横緩和による熱平衡状態に回復途中であり、次の励起までの間にMR信号を計測する。この繰り返しにより、スピンは、縦緩和時間(T1)程度の時間が経過した後に、励起と緩和がバランスした定常状態に収束する。また、スピンが熱平衡状態から定常状態に到達するまでの途中の状態は、過渡応答期間(過渡状態)や定常状態移行期間と呼ばれる。 In this way, a pulse sequence in which longitudinal magnetization and transverse magnetization of a tissue are brought to a steady state by continuously applying RF pulses is called an SSFP (Steady-State Free Precession) sequence. In the SSFP sequence, the tissue to be measured is irradiated with an RF pulse with a short repetition time TR (repetition time) of about several ms to excite nuclear spins (hereinafter abbreviated as spins). The excited spins are in the process of recovering to a thermal equilibrium state due to longitudinal relaxation and transverse relaxation, and the MR signal is measured until the next excitation. By repeating this process, the spins converge to a steady state in which excitation and relaxation are balanced after a period of about the longitudinal relaxation time (T1) has passed. Further, the state during which the spin reaches the steady state from the thermal equilibrium state is called a transient response period (transient state) or a steady state transition period.
なお、本実施形態では、SSFPシーケンスの一例として、balanced SSFPシーケンス(true SSFPとも呼ばれる)を用いる場合の例を説明する。 In this embodiment, as an example of the SSFP sequence, an example in which a balanced SSFP sequence (also called true SSFP) is used will be described.
図2は、第1の実施形態に係るbalanced SSFPシーケンスの一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a balanced SSFP sequence according to the first embodiment;
ここで、図2に示す「RF」は、RFパルスが照射されるタイミングを示している。また、「Gs」は、スライス方向の傾斜磁場が照射されるタイミングを示しており、「Gp」は、位相エンコード方向の傾斜磁場が照射されるタイミングを示しており、「Gr」は、リードアウト方向の傾斜磁場が照射されるタイミングを示している。また、「Signal」は、MR信号が発生するタイミングを示している。なお、図2では、位相エンコード方向の傾斜磁場については、複数の傾斜磁場をまとめて示している。 Here, "RF" shown in FIG. 2 indicates the timing at which the RF pulse is emitted. Further, "Gs" indicates the timing at which the gradient magnetic field in the slice direction is applied, "Gp" indicates the timing at which the gradient magnetic field in the phase encoding direction is applied, and "Gr" indicates the readout. It shows the timing at which the gradient magnetic field in the direction is applied. "Signal" indicates the timing at which the MR signal is generated. Note that FIG. 2 collectively shows a plurality of gradient magnetic fields with respect to the gradient magnetic field in the phase encoding direction.
例えば、図2に示すように、balanced SSFP(以下、bSSFP)シーケンスは、1つのTR(Repetition Time)内での傾斜磁場が正負対称となるSSFPシーケンスである。bSSFPシーケンスでは、TR(Repetition Time)の間隔で被検体SにRFパルスが連続的に照射され、各RFパルスが照射されてからTE(Echo Time)が経過したタイミングで、被検体SからMR信号が発生する。そして、bSSFPシーケンスでは、1つのTR内での傾斜磁場が正負対称となるように、スライス方向の傾斜磁場、位相エンコード方向の傾斜磁場、及び、リードアウト方向の傾斜磁場が印加される。ここで、位相エンコード方向の傾斜磁場については、TRごとに段階的に強度を変えながら印加される。 For example, as shown in FIG. 2, a balanced SSFP (hereinafter referred to as bSSFP) sequence is an SSFP sequence in which the gradient magnetic field is positive and negative symmetrical within one TR (Repetition Time). In the bSSFP sequence, the subject S is continuously irradiated with RF pulses at intervals of TR (Repetition Time), and MR signals are emitted from the subject S at the timing when TE (Echo Time) has passed since each RF pulse was irradiated. occurs. In the bSSFP sequence, a gradient magnetic field in the slice direction, a gradient magnetic field in the phase encode direction, and a gradient magnetic field in the readout direction are applied so that the gradient magnetic field in one TR is positive and negative symmetrical. Here, the gradient magnetic field in the phase encoding direction is applied while changing the strength stepwise for each TR.
このようなbSSFPシーケンスによれば、前述したように、短いTRの間隔でRFパルスが連続的に照射されることによって、組織の縦磁化及び横磁化が、過渡応答期間(過渡状態)を経た後に定常状態に収束する。ここで、過渡応答期間における縦磁化及び横磁化の時系列の挙動は、T1値やT2値、T2*値等の組織定量値に依存するものであり、組織の状態を顕著に表すと考えられる。 According to such a bSSFP sequence, as described above, by continuously irradiating RF pulses at short TR intervals, the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue are changed to Converge to steady state. Here, the behavior of the longitudinal magnetization and transverse magnetization in the time series during the transient response period depends on tissue quantitative values such as the T1 value, the T2 value, and the T2* value, and is considered to significantly represent the state of the tissue. .
そこで、本実施形態に係るMRI装置100は、bSSFPシーケンスの過渡応答期間に収集されたデータを利用して、診断対象の組織の組織定量値を推定することができるように構成されている。このような構成によれば、組織性状の診断を支援するための情報を提供することが可能になる。
Therefore, the
以下、このような構成を有するMRI装置100について詳細に説明する。なお、本実施形態では、診断対象の組織が心筋である場合の例を説明する。また、本実施形態では、組織定量値の一例として、T1値を推定する場合の例を説明する。
The
具体的には、本実施形態では、図1に示した記憶回路15が、bSSFPシーケンスを実行した場合の定常状態に至る前の期間における組織の縦磁化及び横磁化の挙動を反映したMR信号に基づく参照情報を蓄積して記憶する。例えば、記憶回路15は、bSSFPシーケンスを実行した場合の少なくとも過渡応答期間における心筋の縦磁化及び横磁化の挙動を反映したMR信号に基づく時系列データとT1値との関係に基づく参照情報を蓄積して記憶する。なお、ここでいう「定常状態」は、例えば、MR信号の時間変化の微分値が所定値未満となる状態として定義される。この場合に、所定値は、例えば、操作者からの指示等に応じて任意に設定される。例えば、所定値を大きく設定した場合には、定常状態に到達するタイミングが早くなり、その結果、定常状態に至る前の期間が短くなる(すなわち、過渡応答期間が短くなる)。逆に、所定値を小さく設定した場合には、定常状態に到達するタイミングが遅くなり、その結果、定常状態に至る前の期間が長くなる(すなわち、過渡応答期間が長くなる)。 Specifically, in the present embodiment, the memory circuit 15 shown in FIG. Accumulate and store reference information based on For example, the memory circuit 15 stores reference information based on the relationship between time-series data based on MR signals that reflect the behavior of longitudinal magnetization and transverse magnetization of the myocardium at least during the transient response period when the bSSFP sequence is executed, and the T1 value. and memorize it. Note that the “steady state” referred to here is defined as, for example, a state in which the differential value of the time change of the MR signal is less than a predetermined value. In this case, the predetermined value is arbitrarily set according to, for example, an instruction from the operator. For example, when the predetermined value is set to be large, the timing of reaching the steady state is advanced, and as a result, the period before reaching the steady state is shortened (that is, the transient response period is shortened). Conversely, if the predetermined value is set small, the timing of reaching the steady state is delayed, and as a result, the period before reaching the steady state becomes longer (that is, the transient response period becomes longer).
例えば、記憶回路15は、参照情報として、bSSFPシーケンスを実行した場合の過渡応答期間におけるMR信号の信号値の経時的な変化を示す曲線の情報を記憶する。ここで、記憶回路15は、参照情報として、正常な心筋に関する参照情報と、異常な心筋に関する参照情報とを記憶する。また、記憶回路15は、異常な心筋に関する参照情報を症例ごとに記憶する。 For example, the storage circuit 15 stores, as reference information, information of a curve indicating temporal changes in the signal value of the MR signal during the transient response period when the bSSFP sequence is executed. Here, the memory circuit 15 stores reference information on normal myocardium and reference information on abnormal myocardium as reference information. The storage circuit 15 also stores reference information on abnormal myocardium for each case.
図3及び4は、第1の実施形態に係る記憶回路15によって記憶される参照情報の一例を示す図である。 3 and 4 are diagrams showing examples of reference information stored by the storage circuit 15 according to the first embodiment.
例えば、図3に示すように、記憶回路15は、正常な心筋に関する曲線21を示す情報を記憶する。また、記憶回路15は、異常な心筋に関する曲線を示す情報として、症例Aに関する曲線22と、症例Bに関する曲線23と、症例Cに関する曲線24と、症例Dに関する曲線25とを記憶する。
For example, as shown in FIG. 3, memory circuitry 15 stores information indicative of
ここで、記憶回路15は、これらの参照情報を、予め決められた心筋の複数の区画のそれぞれごとに記憶する。例えば、図4に示すように、記憶回路15は、心筋を示す円環状の領域を6つの区画S1~S6に分けた区画ごとに、参照情報を記憶する。なお、心筋の区画の数は6つに限られず、5つ以下であってもよいし、7つ以上であってもよい。 Here, the storage circuit 15 stores this reference information for each of a plurality of predetermined myocardial segments. For example, as shown in FIG. 4, the storage circuit 15 stores reference information for each of six segments S1 to S6 obtained by dividing an annular region representing the myocardium. The number of myocardial compartments is not limited to six, and may be five or less, or may be seven or more.
また、記憶回路15は、これらの参照情報を、被検体の属性情報と、シーケンス情報と、当該参照情報を作成する際に用いられたT1値及びT2値とに対応付けて記憶する。ここで、被検体の属性情報は、例えば、性別や年齢、体重、病例等である。また、シーケンス情報は、例えば、自由歳差運動及びRFパルスによる励起角度に関する情報である。 The storage circuit 15 also stores the reference information in association with the attribute information of the subject, the sequence information, and the T1 and T2 values used to create the reference information. Here, the attribute information of the subject is, for example, sex, age, weight, case of disease, and the like. Also, the sequence information is, for example, information about the free precession and the excitation angle by the RF pulse.
なお、図3に示す例では、過渡応答期間におけるMR信号の信号値を示しているが、参照情報には、過渡応答期間におけるMR信号の信号値に加えて、定常状態におけるMR信号の信号値が含まれていてもよい。 Note that although the example shown in FIG. 3 shows the signal values of the MR signals in the transient response period, the reference information includes the signal values of the MR signals in the steady state in addition to the signal values of the MR signals in the transient response period. may be included.
そして、本実施形態では、図1に示した処理回路17の収集機能17aが、bSSFPシーケンスを実行することによって、定常状態に至る前の期間におけるMR信号に基づくデータを収集する。例えば、収集機能17aは、bSSFPシーケンスを実行することによって、少なくとも過渡応答期間におけるMR信号に基づく時系列データを収集する。なお、収集機能17aは、収集部の実現手段の一例である。 In this embodiment, the acquisition function 17a of the processing circuit 17 shown in FIG. 1 acquires data based on the MR signals in the period before reaching the steady state by executing the bSSFP sequence. For example, the acquisition function 17a acquires time-series data based on MR signals at least during the transient response period by executing the bSSFP sequence. Note that the collection function 17a is an example of a means for realizing the collection unit.
具体的には、収集機能17aは、非直交系計測のパルスシーケンスを実行することによって、時系列データを収集する。ここでいう非直交系計測は、k空間を軸に沿って走査する直交系計測に対して、原点を中心に放射線状(ラディアル)や螺旋状(スパイラル)にk空間を走査するというように、非直交系の走査を行う方法である。 Specifically, the acquisition function 17a acquires time-series data by executing a non-orthogonal measurement pulse sequence. The non-orthogonal system measurement here refers to scanning the k-space radially or spirally around the origin, in contrast to the orthogonal system measurement that scans the k-space along an axis. This is a method of performing non-orthogonal scanning.
本実施形態では、一例として、収集機能17aは、k空間に対して原点を中心として放射状に設定された複数のラインそれぞれごとに1つのラインずつ角度をずらしながら順にデータを収集するラディアル収集を行うパルスシーケンスを実行することによって、時系列データを収集する。 In this embodiment, as an example, the acquisition function 17a performs radial acquisition in which data is sequentially acquired while shifting the angle by one line for each of a plurality of lines radially set around the origin in the k-space. Time series data are collected by executing the pulse sequence.
一般的に、MRI装置を用いた心臓の検査法では、シネ検査、フロー検査、パフュージョン検査、遅延造影検査、冠動脈検査等の複数種類の検査が行われるため、予め検査ごとに決められた複数のプロトコルが順次実行される。 Generally, in cardiac examination methods using an MRI apparatus, multiple types of examinations such as cine examination, flow examination, perfusion examination, delayed contrast enhancement examination, and coronary artery examination are performed. protocol is executed sequentially.
ここで、例えば、シネ検査は、心筋や弁の形及び動きを観察するための検査であり、短軸シネ画像を時系列に収集するためのプロトコルが実行される。また、フロー検査は、血液の逆流の有無を判別するための検査であり、血流の流れの速さを画像化するためのプロトコルが実行される。また、パフュージョン検査は、虚血の有無を判別するための検査であり、造影剤を用いてパフュージョン画像を収集するためのプロトコルが実行される。また、遅延造影検査は、心筋梗塞の有無を判別するための検査であり、遅延造影画像を収集するためのプロトコルが実行される。また、冠動脈検査は、冠動脈の狭窄の有無を判別するための検査であり、心臓全体における冠動脈の走行状態を画像化するためのプロトコルが実行される。 Here, for example, a cine examination is an examination for observing the shape and movement of the heart muscle and valves, and a protocol for acquiring short-axis cine images in time series is executed. A flow test is a test for determining the presence or absence of backflow of blood, and a protocol for imaging the speed of blood flow is executed. A perfusion examination is an examination for determining the presence or absence of ischemia, and a protocol for acquiring a perfusion image using a contrast medium is executed. A delayed contrast-enhanced examination is an examination for determining the presence or absence of myocardial infarction, and a protocol for acquiring delayed contrast-enhanced images is executed. A coronary artery examination is an examination for determining the presence or absence of coronary artery stenosis, and a protocol for imaging the running state of the coronary arteries throughout the heart is executed.
このような心臓の検査法において、通常、シネ検査用のプロトコルでは、bSSFPシーケンスが用いられることが多い。そこで、本実施形態では、収集機能17aは、シネ検査用のプロトコルでbSSFPシーケンスを実行する際に、少なくとも過渡応答期間における時系列データを収集する。 In such cardiac examination methods, the bSSFP sequence is usually used in cine examination protocols. Therefore, in the present embodiment, the acquisition function 17a acquires time-series data at least during the transient response period when executing the bSSFP sequence with the protocol for cine inspection.
また、本実施形態では、図1に示した処理回路18の生成機能18aが、収集機能17aによって収集されたMR信号に基づく時系列データに基づいて、MR信号の信号値を示す時系列の複数の画像を生成する。なお、生成機能18aは、生成部の実現手段の一例である。 Further, in the present embodiment, the generating function 18a of the processing circuit 18 shown in FIG. to generate an image of Note that the generation function 18a is an example of means for realizing a generation unit.
具体的には、生成機能18aは、収集機能17aによって収集された時系列データから、画像生成に必要なライン数のデータを当該ライン数ずつ時系列順に選択して、時系列の複数の画像を生成する。 Specifically, the generation function 18a selects data of the number of lines required for image generation from the time-series data collected by the collection function 17a in chronological order by the number of lines, and generates a plurality of time-series images. Generate.
図5及び6は、第1の実施形態に係る生成機能18aによる画像の生成の第1の例を示す図である。 5 and 6 are diagrams showing a first example of image generation by the generation function 18a according to the first embodiment.
例えば、図5に示すように、生成機能18aは、各データに対応付けられている同期情報に基づいて、1つの心拍ごとに、4つの連続する再構成時相(#1~#4)それぞれについて、各時相で収集されたデータを用いて1つの画像を生成する。 For example, as shown in FIG. 5, the generation function 18a generates four consecutive reconstruction time phases (#1 to #4) for each heartbeat based on the synchronization information associated with each data. , one image is generated using the data collected at each phase.
ここで、例えば、図6の左側に示すように、ラディアル収集によって複数ラインのデータが収集されている場合に、1つの画像を生成するために必要なデータのライン数が128ラインであったとする。この場合には、例えば、図6の右側に示すように、生成機能18aは、連続する128ライン分のデータを1つのブロックとして、時系列順に1ブロックずつデータを選択して画像を生成する。 Here, for example, as shown on the left side of FIG. 6, when a plurality of lines of data are collected by radial acquisition, it is assumed that the number of lines of data required to generate one image is 128 lines. . In this case, for example, as shown on the right side of FIG. 6, the generation function 18a selects data one block at a time in chronological order to generate an image, with 128 consecutive lines of data as one block.
例えば、生成機能18aは、まず、ラディアル収集によって時系列に収集された複数ラインのデータから、1番目のライン(B1)を先頭にした128ライン分のデータ(Prj#:1~128)を選択して、1つ目の再構成時相(#1)の画像を生成する。次に、生成機能18aは、129番目のライン(B1)を先頭にした128ライン分のデータ(Prj#:129~256)を選択して、2つ目の再構成時相(#2)の画像を生成する。その後も同様に、生成機能18aは、時系列順に128ライン分ずつ繰り返しデータを選択して、3番目以降の再構成時相の画像を順次生成する。 For example, the generation function 18a first selects 128 lines of data (Prj#: 1 to 128) starting with the first line (B1) from multiple lines of data collected in time series by radial collection. to generate an image of the first reconstructed time phase (#1). Next, the generation function 18a selects data (Prj#: 129 to 256) for 128 lines starting from the 129th line (B1), and generates the second reconstruction time phase (#2). Generate an image. After that, similarly, the generation function 18a repeatedly selects data for each 128 lines in chronological order, and sequentially generates the images of the reconstructed phases after the third one.
または、生成機能18aは、収集機能17aによって収集された時系列データから、画像生成に必要なライン数のデータを当該ライン数より少ない数ずつ時系列順にずらしながらデータを選択して、時系列の複数の画像を生成してもよい(スライド再構成)。 Alternatively, the generation function 18a selects data from the time-series data collected by the collection function 17a while shifting the data of the number of lines necessary for image generation in chronological order by a number smaller than the number of lines, and selects data from the time-series data collected by the collection function 17a. Multiple images may be generated (slide reconstruction).
図7及び8は、第1の実施形態に係る生成機能18aによる画像の生成の第2の例を示す図である。 7 and 8 are diagrams showing a second example of image generation by the generation function 18a according to the first embodiment.
例えば、図7に示すように、生成機能18aは、各データに対応付けられている同期情報に基づいて、1つの心拍ごとに、複数の連続する再構成時相(#1,#2,#3,#4,#5・・・)それぞれについて、各時相で収集されたデータを用いて1つの画像を生成する。 For example, as shown in FIG. 7, the generation function 18a generates a plurality of consecutive reconstruction time phases (#1, #2, # 3, #4, #5 . . . ), one image is generated using the data collected at each phase.
ここで、例えば、図8の左側に示すように、ラディアル収集によって複数ラインのデータが収集されている場合に、1つの画像を生成するために必要なデータのライン数が128ラインであったとする。この場合には、例えば、図8の右側に示すように、生成機能18aは、連続する32ライン分のデータを1つのブロックとして、時系列順に1ブロックずつ位置をずらしながらデータを選択して画像を生成する。 Here, for example, as shown on the left side of FIG. 8, when a plurality of lines of data are acquired by radial acquisition, it is assumed that the number of lines of data required to generate one image is 128 lines. . In this case, for example, as shown on the right side of FIG. 8, the generation function 18a selects the data while shifting the position by one block in chronological order, with data for 32 consecutive lines as one block, and creates an image. to generate
例えば、生成機能18aは、まず、ラディアル収集によって収集された複数ラインのデータから、1番目のライン(B1)を先頭にした128ライン分のデータ(Prj#:1~128)を選択して、1つ目の再構成時相(#1)の画像を生成する。次に、生成機能18aは、1番目のラインB1から時系列順に32ライン分だけずらした位置にある33番目のライン(B2)を先頭にした128ライン分のデータを選択して、2つ目の再構成時相(#2)の画像を生成する。その後も同様に、生成機能18aは、時系列順に32ライン分ずつ先頭のラインの位置をずらしながら繰り返しデータを選択して(B3~)、3番目以降の再構成時相(#3~)の画像を順次生成する。 For example, the generation function 18a first selects 128 lines of data (Prj#: 1 to 128) starting from the first line (B1) from multiple lines of data collected by radial collection, An image of the first reconstruction time phase (#1) is generated. Next, the generation function 18a selects data for 128 lines starting from the 33rd line (B2) which is shifted by 32 lines in chronological order from the first line B1, and selects the data for the second line. to generate an image of the reconstruction time phase (#2) of . After that, similarly, the generation function 18a repeatedly selects data while shifting the position of the first line by 32 lines in chronological order (B3-), and reconstructs the third and subsequent reconstruction time phases (#3-). Generate images sequentially.
生成機能18aは、上述した第1の例の方法又は第2の例の方法のうち、予め決められた方法で画像を生成してもよいし、操作者によって選択された方法で画像を生成してもよい。または、生成機能18aは、第1の例の方法で画像を生成した後に、生成された画像をディスプレイ14に表示し、より高い時間分解能で画像を生成することを操作者から要求された場合に、第2の例の方法で画像を生成し直すようにしてもよい。 The generation function 18a may generate an image by a predetermined method among the methods of the first example and the method of the second example described above, or may generate an image by a method selected by the operator. may Alternatively, the generation function 18a displays the generated image on the display 14 after generating the image by the method of the first example, and when requested by the operator to generate the image with higher time resolution , the image may be regenerated by the method of the second example.
また、例えば、生成機能18aは、過渡応答期間が終了した時点で、画像生成の方法を第2の例の方法から第1の例の方法に切り替えるようにしてもよい。この場合には、例えば、生成機能18aは、bSSFPシーケンスによって収集されるデータから順次得られるMR信号の信号値に基づいて、信号値の変化の大きさが所定の閾値以下となったタイミングで、過渡応答期間が終了したと判定する。これにより、定常状態となった後で収集されたデータから、第1の例の方法によって、シネ検査用の短軸シネ画像が生成されるようになる。 Further, for example, the generation function 18a may switch the method of image generation from the method of the second example to the method of the first example when the transient response period ends. In this case, for example, the generation function 18a, based on the signal values of the MR signals sequentially obtained from the data acquired by the bSSFP sequence, at the timing when the magnitude of change in the signal value becomes equal to or less than a predetermined threshold, It is determined that the transient response period has ended. This allows short-axis cine images for cine inspection to be generated by the method of the first example from data collected after steady state.
そして、本実施形態では、図1に示したように、処理回路19が、作成機能19bと、補正機能19cと、特定機能19dと、推定機能19eと、判別機能19fとを有する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
作成機能19bは、既存の症例データ(例えば、非特許文献1:Scott A. Hamlin et al.、”Mapping the Future of Cardiac MR Imaging: Case-based Review of T1 and T2 Mapping Techniques”、Radiographics. 2014 Oct;34(6):1594-611.、非特許文献2:Philippe Germain et al.、”Native T1 Mapping of the Heart - A Pictorial Review”、Clin Med Insights Cardiol.、2014; 8(Suppl 4): 1-11.、非特許文献3:Dina Radenkovic et al.、”T1 mapping in cardiac MRI”、Heart Fail Rev. 2017 Jul;22(4):415-430.等を参照)を用いたシミュレーションによって参照情報を作成する。なお、作成機能19bは、作成部の実現手段の一例である。 The creation function 19b uses existing case data (for example, Non-Patent Document 1: Scott A. Hamlin et al., “Mapping the Future of Cardiac MR Imaging: Case-based Review of T1 and T2 Mapping Techniques”, Radiographics. 2014 Oct ;34(6):1594-611., Non-Patent Document 2: Philippe Germain et al., “Native T1 Mapping of the Heart - A Pictorial Review”, Clin Med Insights Cardiol., 2014; 8(Suppl 4): 1 -11., non-patent document 3: Dina Radenkovic et al., ``T1 mapping in cardiac MRI'', Heart Fail Rev. 2017 Jul;22(4):415-430. to create Note that the creating function 19b is an example of means for realizing the creating unit.
具体的には、作成機能19bは、症例データとして、病院等で記録されている測定結果に基づく臨床データや医学論文等の文献等で認められた疫学的なデータ等を、病院等に設置されたデータベースから取得する。そして、作成機能19bは、取得したデータを用いて、bSSFPシーケンスを実行した場合の過渡応答期間における心筋のMR信号の信号値をシミュレーションすることで、参照情報を作成する。 Specifically, the creation function 19b uses, as case data, clinical data based on measurement results recorded in hospitals and epidemiological data recognized in literature such as medical papers, etc., which are installed in hospitals. retrieved from the database. Then, the creating function 19b uses the acquired data to create reference information by simulating the signal value of the myocardial MR signal during the transient response period when the bSSFP sequence is executed.
例えば、作成機能19bは、ブロッホの式を用いてシミュレーションを行うことで、bSSFPシーケンスを実行した場合の過渡応答期間における心筋のMR信号の信号値を求める。ブロッホの式は、巨視的磁化(スピン)の挙動を表現することが可能な式として知られており、MRIのシミュレータ等で用いられている。 For example, the creation function 19b obtains the signal value of the myocardial MR signal during the transient response period when the bSSFP sequence is executed by performing a simulation using Bloch's equation. Bloch's equation is known as an equation capable of expressing macroscopic magnetization (spin) behavior, and is used in MRI simulators and the like.
bSSFPシーケンスにおける任意の時点から次の時点へのスピン(磁化)の挙動の変化は、ブロッホの式に基づく離散システムと行列によって表現することができる。例えば、bSSFPシーケンスの過渡応答期間における磁化の挙動の変化は、以下の式(1)によって計算することができる。 The change in spin (magnetization) behavior from one instant to the next in the bSSFP sequence can be represented by a discrete system and matrix based on the Bloch equation. For example, the change in magnetization behavior during the transient response of the bSSFP sequence can be calculated by equation (1) below.
M(n+1) = AM(n)+B ・・・ (1) M(n+1)=AM(n)+B (1)
ここで、M(n),M(n+1)は、bSSFPシーケンスによるn番目,n+1番目のステップにおける磁化(Mx,My,Mz)を表す3次元ベクトルであり、Aは、3×3行列であり、Bは、3次元ベクトルである。これらのベクトル及び行列は、それぞれ、自由歳差運動、RFパルスによる励起角度、T1値及びT2値から求められる。 where M(n), M(n+1) are three-dimensional vectors representing the magnetization (Mx, My, Mz) at the n-th and n+1-th steps of the bSSFP sequence, and A is a 3×3 matrix. , B are three-dimensional vectors. These vectors and matrices are determined from the free precession, the excitation angle by the RF pulse, and the T1 and T2 values, respectively.
また、bSSFPシーケンスのMR信号は、複素信号による以下の式(2)で表現することができる。 Also, the MR signal of the bSSFP sequence can be expressed by the following equation (2) using a complex signal.
Sssfp(Mxy∝) = Mx + iMy ・・・(2) S ssfp (Mxy∝) = Mx + iMy (2)
ここで、Mx、Myは前述のX軸方向とY軸方向の磁化ベクトルであり、iは虚数単位である(i2=-1)。 Here, Mx and My are magnetization vectors in the aforementioned X-axis direction and Y-axis direction, and i is an imaginary unit (i 2 =-1).
その後、作成機能19bは、式(2)で表現されるMR信号の信号値に基づいた時系列データを以下の式(3)で表される曲線で近似することによって、近似曲線を導出する。そして、作成機能19bは、導出した近似曲線を参照情報として記憶回路15に記憶させる。 After that, the creation function 19b derives an approximated curve by approximating the time-series data based on the signal value of the MR signal represented by Equation (2) with a curve represented by Equation (3) below. Then, the creation function 19b stores the derived approximate curve in the storage circuit 15 as reference information.
Sssfp=α+β*exp(-1*χ/τ) ・・・ (3) S ssfp =α+β*exp(−1*χ/τ) (3)
ここで、作成機能19bは、このような参照情報を、前述した心筋の区画ごとに作成して、記憶回路15に記憶させる。また、作成機能19bは、このような参照情報を、前述した被検体の属性情報と、シーケンス情報と、当該参照情報を作成する際に用いられたT1値及びT2値と対応付けて、記憶回路15に記憶させる。 Here, the creating function 19b creates such reference information for each myocardial segment described above and stores it in the storage circuit 15. FIG. Further, the creating function 19b associates such reference information with the attribute information of the subject, the sequence information, and the T1 and T2 values used when creating the reference information, and stores the reference information in the memory circuit. Store in 15.
例えば、作成機能19bは、MRI装置100が病院等に設置された際に、参照情報を作成する。また、例えば、作成機能19bは、操作者から要求されたタイミングで、参照情報を作成する。
For example, the creation function 19b creates reference information when the
補正機能19cは、ファントムを使って収集されたデータを用いて参照情報を補正する。なお、補正機能19cは、補正部の実現手段の一例である。 A correction function 19c corrects the reference information using the data collected using the phantom. Note that the correction function 19c is an example of means for implementing the correction unit.
具体的には、補正機能19cは、T1値及びT2値が既知であるファントムを使って収集されたデータと、同じT1値及びT2値に対応する参照情報とを比較することで、記憶回路15に記憶されている参照情報を補正するための補正係数を求める。そして、補正機能19cは、求めた補正係数を用いて、記憶回路15に記憶されている他の参照情報を補正する。 Specifically, the correction function 19c compares the data collected using a phantom with known T1 and T2 values with reference information corresponding to the same T1 and T2 values, so that the storage circuit 15 A correction factor for correcting the reference information stored in is obtained. Then, the correction function 19c corrects other reference information stored in the storage circuit 15 using the obtained correction coefficient.
例えば、補正機能19cは、MRI装置100が病院等に設置された際にキャリブレーション用のファントムを使用して収集されたデータを用いて、参照情報を補正する。また、例えば、補正機能19cは、操作者から要求されたタイミングで、参照情報を補正する。
For example, the correction function 19c corrects the reference information using data collected using a calibration phantom when the
このように参照情報を補正することによって、MRI装置100が設置される環境によって心筋の縦磁化及び横磁化の時系列の挙動に変化が生じるような場合でも、環境ごとに適切な参照情報を用いることができるようになる。
By correcting the reference information in this way, even if the time-series behavior of the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the myocardium changes depending on the environment in which the
特定機能19dは、収集機能17aによって収集されたデータと記憶回路15に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する。例えば、特定機能19dは、収集機能17aによって収集されたMR信号に基づく時系列データの信号値に基づいて、記憶回路15に記憶されている参照情報の中から、類似するMR信号に基づく時系列データの参照情報を特定する。なお、特定機能19dは、特定部の実現手段の一例である。 The identifying function 19d compares the data collected by the collecting function 17a with reference information stored in the storage circuit 15, and identifies reference information having a predetermined relationship. For example, the specifying function 19d selects time-series data based on similar MR signals from the reference information stored in the storage circuit 15 based on signal values of time-series data based on MR signals collected by the collecting function 17a. Identify reference information for data. Note that the specific function 19d is an example of means for realizing the specific unit.
具体的には、特定機能19dは、収集機能17aによって収集されたMR信号に基づく時系列データから得られるMR信号の信号値の近似曲線と、記憶回路15に記憶されている各参照情報によって表される曲線とをパターンマッチングすることで、類似するMR信号に基づく時系列データの参照情報を特定する。 Specifically, the specifying function 19d is represented by an approximated curve of the signal value of the MR signal obtained from the time-series data based on the MR signal collected by the collecting function 17a and each reference information stored in the storage circuit 15. The reference information of the time-series data based on similar MR signals is specified by pattern matching with the curve obtained.
より具体的には、特定機能19dは、生成機能18aによって生成された時系列の複数の画像に基づいて、類似するMR信号に基づく時系列データの参照情報を特定する。ここで、特定機能19dは、まず、生成機能18aによって生成された時系列の複数の画像のうちの1つに関心領域を設定する。 More specifically, the identification function 19d identifies reference information of time-series data based on similar MR signals based on the plurality of time-series images generated by the generation function 18a. Here, the specifying function 19d first sets a region of interest in one of the plurality of time-series images generated by the generating function 18a.
図9は、第1の実施形態に係る特定機能19dによる関心領域の設定の一例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing an example of setting a region of interest by the specifying function 19d according to the first embodiment.
例えば、図9に示すように、特定機能19dは、時系列の複数の画像のうちの1つの画像31から心筋の領域32を抽出し、抽出した領域32を関心領域として設定する。ここで、画像から心筋の領域を抽出する方法としては、公知の各種の領域抽出方法を用いることができる。その後、特定機能19dは、抽出した関心領域に含まれる複数のボクセルについて、ボクセルごとに、他の画像それぞれで同じ部分に対応するボクセルを特定する。ここで、同じ部分に対応するボクセルを特定する方法としては、公知の各種のトラッキング方法を用いることができる。
For example, as shown in FIG. 9, the specifying function 19d extracts a
そして、特定機能19dは、関心領域内で同じ部分に対応するボクセルごとに、少なくとも過渡応答期間におけるMR信号の信号値の近似曲線を導出する。 Then, the specifying function 19d derives an approximated curve of the signal value of the MR signal at least during the transient response period for each voxel corresponding to the same portion within the region of interest.
図10は、第1の実施形態に係る特定機能19dによる近似曲線の導出の一例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of derivation of approximated curves by the specific function 19d according to the first embodiment.
ここで、図10に示す複数の白い丸は、関心領域に含まれる1つのボクセルについて、時系列の複数の画像それぞれから特定されたMR信号の信号値を示している。例えば、図10に示すように、特定機能19dは、時系列のMR信号の信号値を前述した式(3)で表される曲線で近似することによって、近似曲線41を導出する。
Here, the plurality of white circles shown in FIG. 10 indicate the signal values of the MR signals specified from each of the plurality of time-series images for one voxel included in the region of interest. For example, as shown in FIG. 10, the specific function 19d derives an
そして、特定機能19dは、導出した近似曲線と、記憶回路15に記憶されている各参照情報によって表される曲線とをパターンマッチングすることで、最も類似する曲線を特定する。このとき、特定機能19dは、前述した心筋の複数の区画に対応するように関心領域を複数の区画に分けることで、処理対象のボクセルが属する区画を特定し、特定した区画に対応する参照情報の曲線と、近似曲線とをパターンマッチングする。 Then, the identifying function 19d performs pattern matching between the derived approximated curve and the curve represented by each piece of reference information stored in the storage circuit 15 to identify the most similar curve. At this time, the specifying function 19d specifies the segment to which the voxel to be processed belongs by dividing the region of interest into a plurality of segments so as to correspond to the plurality of segments of the myocardium, and the reference information corresponding to the specified segment. and the approximation curve are pattern-matched.
ここで、特定機能19dは、診断対象の被検体の属性情報に対応し、かつ、収集機能17aによって実行されたbSSFPシーケンスに関するシーケンス情報に対応する参照情報の曲線と、近似曲線とをパターンマッチングする。なお、このとき、診断対象の被検体の属性情報に対応し、かつ、収集機能17aによって実行されたbSSFPシーケンスに関するシーケンス情報に対応する参照情報が記憶回路15に記憶されている参照情報の中に存在していない場合には、特定機能19dは、作成機能19bに指示することによって、条件に合う参照情報を作成して、パターンマッチングに用いる。 Here, the specifying function 19d performs pattern matching between the reference information curve corresponding to the attribute information of the subject to be diagnosed and the sequence information regarding the bSSFP sequence executed by the collecting function 17a, and the approximate curve. . At this time, the reference information stored in the storage circuit 15 corresponds to the attribute information of the subject to be diagnosed and also to the sequence information about the bSSFP sequence executed by the collection function 17a. If it does not exist, the specifying function 19d instructs the creating function 19b to create reference information that meets the conditions and use it for pattern matching.
また、例えば、前述したように、記憶回路15に記憶されている参照情報に、定常状態におけるMR信号の信号値も含まれている場合には、特定機能19dは、過渡応答期間及び定常状態の両方におけるMR信号の信号値を用いてパターンマッチングを行ってもよい。これにより、参照情報の特定の精度を向上させることができる。 Further, for example, as described above, if the reference information stored in the storage circuit 15 also includes the signal value of the MR signal in the steady state, the specific function 19d may Pattern matching may be performed using the signal values of the MR signals in both. Thereby, the accuracy of specifying the reference information can be improved.
図11は、第1の実施形態に係る特定機能19dによる参照情報の特定の一例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of identification of reference information by the identification function 19d according to the first embodiment.
例えば、図11に示すように、特定機能19dは、図3に例示した複数の曲線の中で、図10に示した近似曲線41と最も類似する曲線として、症例Bに関する曲線23を特定する。
For example, as shown in FIG. 11, the specifying function 19d specifies the
なお、例えば、特定機能19dは、機械学習アルゴリズムに基づいて、類似するMR信号に基づく時系列データの参照情報を特定してもよい。例えば、特定機能19dは、ニューラルネットワークや深層学習等の機械学習アルゴリズムを用いて、記憶回路15に記憶されている参照情報の中から、収集されたMR信号の時系列データに類似するMR信号に基づく時系列データの参照情報を特定する。 Note that, for example, the specifying function 19d may specify reference information of time-series data based on similar MR signals based on a machine learning algorithm. For example, the specifying function 19d uses a machine learning algorithm such as a neural network or deep learning to identify MR signals similar to the time-series data of the collected MR signals from among the reference information stored in the storage circuit 15. Identify the reference information of the time series data based on.
推定機能19eは、特定機能19dによって特定された参照情報に基づいて、心筋の特性を判定する。例えば、推定機能19eは、特定機能19dによって特定された参照情報に基づいて、T1値を推定する。なお、推定機能19eは、判定部及び推定部の実現手段の一例である。 The estimation function 19e determines properties of the myocardium based on the reference information identified by the identification function 19d. For example, the estimation function 19e estimates the T1 value based on the reference information specified by the specification function 19d. Note that the estimation function 19e is an example of means for implementing the determination unit and the estimation unit.
具体的には、推定機能19eは、関心領域に含まれるボクセルごとに、特定機能19dによって特定された参照情報に対応付けられているT1値を取得し、当該T1値を推定T1値とする。そして、推定機能19eは、ボクセルごとに取得した推定T1値を色でマッピングしたT1マップ画像を生成し、生成したT1マップ画像をディスプレイ14に表示する。 Specifically, the estimating function 19e acquires the T1 value associated with the reference information specified by the specifying function 19d for each voxel included in the region of interest, and sets the T1 value as the estimated T1 value. Then, the estimation function 19 e generates a T1 map image by mapping the estimated T1 value obtained for each voxel by color, and displays the generated T1 map image on the display 14 .
判別機能19fは、特定機能19dによって特定された参照情報に基づいて、心筋が正常か異常かを判別する。なお、判別機能19fは、判別部の実現手段の一例である。 The determination function 19f determines whether the myocardium is normal or abnormal based on the reference information specified by the specification function 19d. Note that the discrimination function 19f is an example of means for implementing the discrimination unit.
具体的には、判別機能19fは、特定機能19dによって特定された参照情報が正常な心筋に関する参照情報であった場合に、心筋が正常であると判別する。また、判別機能19fは、特定機能19dによって特定された参照情報が異常な心筋に関する参照情報であった場合に、心筋が異常であると判別する。 Specifically, the determining function 19f determines that the myocardium is normal when the reference information specified by the specifying function 19d is reference information relating to normal myocardium. Further, the determining function 19f determines that the myocardium is abnormal when the reference information specified by the specifying function 19d is reference information relating to an abnormal myocardium.
なお、例えば、判別機能19fは、機械学習アルゴリズムに基づいて、心筋が正常か異常かを判別してもよい。例えば、判別機能19fは、ニューラルネットワークや深層学習等の機械学習アルゴリズムを用いて、特定機能19dによって特定された参照情報が正常な心筋に関するものか異常な心筋に関するものかを判別する。 Note that, for example, the determination function 19f may determine whether the myocardium is normal or abnormal based on a machine learning algorithm. For example, the determination function 19f uses a machine learning algorithm such as a neural network or deep learning to determine whether the reference information identified by the identification function 19d relates to normal myocardium or abnormal myocardium.
そして、判別機能19fは、正常/異常の判別をディスプレイ14に表示する。 Then, the determination function 19f displays normal/abnormal determination on the display 14. FIG.
例えば、判別機能19fは、収集機能17aによって収集されたMR信号に基づく時系列データから得られるMR信号の経時的な変化と、記憶回路15に記憶されている正常な心筋に関する参照情報におけるMR信号の経時的な変化との相関度を示す情報をディスプレイ14に表示する。また、判別機能19fは、心筋が異常であると判定した場合に、特定された参照情報に基づいて、当該参照情報の症例を示す情報をディスプレイ14に表示する。また、ディスプレイ14が、特定機能19dによって特定された参照情報を表示する。 For example, the discriminating function 19f determines changes over time in MR signals obtained from time-series data based on MR signals acquired by the acquiring function 17a, and MR signals in reference information on normal myocardium stored in the storage circuit 15. The display 14 displays information indicating the degree of correlation with changes over time. Further, when determining that the myocardium is abnormal, the determining function 19f displays information indicating the case of the specified reference information on the display 14 based on the specified reference information. Also, the display 14 displays the reference information specified by the specifying function 19d.
図12は、第1の実施形態に係る判別機能19fによる情報の表示の一例を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing an example of information display by the discrimination function 19f according to the first embodiment.
例えば、図12に示すように、判別機能19fは、関心領域に含まれるボクセルごとに、特定機能19dによって導出された近似曲線41と、記憶回路15に記憶されている正常な心筋に関する参照情報によって示される正常な心筋に関する曲線21と、特定機能19dによって特定された症例Bに関する曲線23を表示する。
For example, as shown in FIG. 12, the determination function 19f uses the
また、判別機能19fは、特定機能19dによって導出された近似曲線41と正常な心筋に関する曲線21との相関度、特定機能19dによって特定された異常な心筋に関する曲線23の症例を示す情報(図12に示す例では、「症例Bの疑い」)、及び、特定機能19dによって導出された近似曲線41と当該異常な心筋に関する曲線23との相関度を示す情報53を、上述した各曲線とともに、ディスプレイ14にさらに表示する。
The discrimination function 19f also provides information indicating the degree of correlation between the approximated
なお、ここでは、判別機能19fが、ボクセルごとに情報を表示する場合の例を説明したが、例えば、心筋の区画ごとに情報を表示してもよい。この場合には、例えば、判別機能19fは、関心領域に含まれる各ボクセルにおけるMR信号の信号値の平均値を示す曲線51をディスプレイ14に表示する。 Here, an example in which the determination function 19f displays information for each voxel has been described, but information may be displayed for each myocardial segment, for example. In this case, for example, the discrimination function 19f displays on the display 14 a curve 51 indicating the average signal value of the MR signal in each voxel included in the region of interest.
図13は、第1の実施形態に係るMRI装置100によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flow chart showing a processing procedure of processing performed by the
例えば、図13に示すように、本実施形態では、まず、主制御機能19aが、bSSFPシーケンスに関する撮像条件を設定する(ステップS101)。このステップS101は、例えば、処理回路19が主制御機能19aに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。
For example, as shown in FIG. 13, in this embodiment, first, the main control function 19a sets imaging conditions for the bSSFP sequence (step S101). This step S101 is realized, for example, by the
続いて、収集機能17aが、主制御機能19aによって設定された撮像条件に基づいてbSSFPシーケンスを実行することによって、少なくとも過渡応答期間における時系列データを収集する(ステップS102)。また、収集機能17aは、ECG回路12から出力されるトリガ信号に基づいて、心時相を示す同期情報を計測する(ステップS103)。このステップS102及びS103は、例えば、例えば、処理回路17が収集機能17aに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。 Subsequently, the acquisition function 17a acquires time series data at least during the transient response period by executing the bSSFP sequence based on the imaging conditions set by the main control function 19a (step S102). Also, the acquisition function 17a measures synchronization information indicating the cardiac time phase based on the trigger signal output from the ECG circuit 12 (step S103). These steps S102 and S103 are realized, for example, by the processing circuit 17 reading out a predetermined program corresponding to the collection function 17a from the storage circuit 15 and executing it.
続いて、生成機能18aが、収集機能17aによって収集された時系列データに基づいて、時系列の画像を生成する(ステップS104)。このステップS104は、例えば、処理回路18が生成機能18aに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。 Subsequently, the generation function 18a generates time-series images based on the time-series data collected by the collection function 17a (step S104). This step S104 is realized, for example, by the processing circuit 18 reading out a predetermined program corresponding to the generation function 18a from the storage circuit 15 and executing it.
続いて、特定機能19dが、生成機能18aによって生成された時系列の画像のうちの1つに関心領域を設定し(ステップS105)、関心領域内で同じ部分に対応するボクセルごとに、少なくとも過渡応答期間におけるMR信号の信号値の近似曲線を導出する(ステップS106)。そして、特定機能19dは、導出した近似曲線と、記憶回路15に記憶されている各参照情報によって表される曲線とをパターンマッチングすることで、最も類似する曲線を特定する(ステップS107)。このステップS105~S107は、例えば、処理回路19が特定機能19dに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。
Subsequently, the identifying function 19d sets a region of interest in one of the time-series images generated by the generating function 18a (step S105), and for each voxel corresponding to the same portion in the region of interest, at least transient An approximate curve of the signal value of the MR signal in the response period is derived (step S106). Then, the specifying function 19d specifies the most similar curve by pattern matching the derived approximated curve and the curve represented by each piece of reference information stored in the storage circuit 15 (step S107). These steps S105 to S107 are realized, for example, by the
続いて、推定機能19eが、特定機能19dによって特定された曲線に基づいて、T1値を推定する(ステップS108)。そして、推定機能19eは、推定したT1値に基づいてT1マップ画像を生成し(ステップS109)、生成したT1マップ画像をディスプレイ14に表示する(ステップS110)。このステップS108~S110は、例えば、処理回路19が推定機能19eに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。
Subsequently, the estimation function 19e estimates the T1 value based on the curve specified by the specification function 19d (step S108). Then, the estimation function 19e generates a T1 map image based on the estimated T1 value (step S109), and displays the generated T1 map image on the display 14 (step S110). These steps S108 to S110 are realized, for example, by the
続いて、判別機能19fが、特定機能19dによって特定された曲線に基づいて、心筋の正常/異常を判別し(ステップS111)、正常/異常の判別結果をディスプレイ14に表示する(ステップS112)。このステップS111及びS112は、例えば、処理回路19が判別機能19fに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。
Subsequently, the discrimination function 19f discriminates normality/abnormality of the myocardium based on the curve specified by the specification function 19d (step S111), and displays the normality/abnormality discrimination result on the display 14 (step S112). These steps S111 and S112 are realized, for example, by the
上述したように、第1の実施形態では、bSSFPシーケンスの少なくとも過渡応答期間に収集されたデータを利用して、心筋の組織定量値を推定することができる。これにより、第1の実施形態によれば、簡易的なバイオマーカとして、心筋性状の診断を支援するための情報を提供することができる。 As described above, in the first embodiment, data collected during at least the transient response period of the bSSFP sequence can be utilized to estimate myocardial tissue quantification. Thus, according to the first embodiment, it is possible to provide information for assisting diagnosis of myocardial properties as a simple biomarker.
例えば、T1値を表す色を各ピクセルに割り当てたT1マップ画像を表示するT1マッピング法等が知られている。しかしながら、このような従来のマップ画像では、臨床的には、心筋性状の診断が難しい場合が多い。 For example, there is known a T1 mapping method for displaying a T1 map image in which a color representing a T1 value is assigned to each pixel. However, clinically, it is often difficult to diagnose myocardial properties with such conventional map images.
このことから、心筋性状の診断手法の一例として、ECV(Extracellular Volume)を併用したT1マッピング法も検討されているが、ECVは造影剤を用いる方法であり、被検体となる患者の負担が大きい。また、現状、T1マッピング法は、確立されたデータ収集方法が無く(一例として、MOLLI法はあるが)、データ収集方法や被検体等によって誤差要因が多い。また、T1マッピング法は、撮像条件の設定、データ収集、及び後処理が複雑であるため、臨床的には使い難い面もある。 For this reason, as an example of a method for diagnosing myocardial properties, a T1 mapping method using ECV (Extracellular Volume) in combination is also being considered. . In addition, at present, there is no established data collection method for the T1 mapping method (although there is the MOLLI method as an example), and there are many error factors depending on the data collection method, subject, and the like. In addition, the T1 mapping method is difficult to use clinically because the setting of imaging conditions, data acquisition, and post-processing are complicated.
これに対し、第1の実施形態で説明した方法は、造影剤を用いないため、被検体となる患者の負担を軽減することができる。また、第1の実施形態で説明した方法は、例えば、経過観察を必要とする場合の代替方法として用いることが可能である(例えば、3回の検査の中で、2回の検査を上述した方法で代替する)。また、第1の実施形態で説明した方法は、短時間(2心拍から3心拍程度)で測定が可能なため、被検体の心拍変動、息止め時の呼吸変動等のアーチファクトが軽減し、安定した測定結果を得ることができる。また、第1の実施形態で説明した方法は、MRI装置を用いた通常の心臓の検査法(例えば、左室機能評価)で一般的に行われる短軸シネ画像の撮像とほぼ同じタイミングで使用可能であるため、通常の心臓の検査法で行われるプロトコルに容易に組み込むことができる。 On the other hand, since the method described in the first embodiment does not use a contrast medium, it is possible to reduce the burden on the patient who is the subject. In addition, the method described in the first embodiment can be used, for example, as an alternative method when follow-up is required (for example, two of the three examinations method). In addition, the method described in the first embodiment can be measured in a short period of time (about 2 to 3 heartbeats). It is possible to obtain the measured results. Moreover, the method described in the first embodiment is used at approximately the same timing as short-axis cine imaging generally performed in a normal heart examination method (e.g., left ventricular function evaluation) using an MRI apparatus. As such, it can be easily incorporated into protocols that are performed in routine cardiac examinations.
なお、前述したように、一般的に、MRI装置を用いた心臓の検査法では複数のプロトコルが順次実行されるが、これらの複数のプロトコルの中には、パフュージョン検査用のプロトコルや遅延造影撮像用のプロトコルのように、造影剤の注入を伴うものと、シネ検査用のプロトコルやフロー検査用のプロトコルのように、造影剤の注入を伴わないものとが含まれる。 As described above, in general, a heart examination method using an MRI apparatus sequentially executes a plurality of protocols. Examples include those involving the injection of a contrast medium, such as protocols for imaging, and those that do not involve the injection of a contrast medium, such as protocols for cine examinations and protocols for flow examinations.
そこで、例えば、収集機能17aは、被検体Sへの造影剤の注入を伴うプロトコルを含む複数のプロトコルを続けて実行する場合には、造影剤の注入が行われる前に、過渡応答期間における時系列データを収集し、判別機能19fによって心筋が正常であると判別されたときには、造影剤の注入及び造影剤の注入を伴うプロトコルの実行を省略するようにしてもよい。すなわち、収集機能17aは、判別機能19fによって心筋が異常であると判別されたときのみ、造影剤の注入及び造影剤の注入を伴うプロトコルを実行する。 Therefore, for example, when a plurality of protocols including a protocol involving injection of a contrast medium into the subject S are successively executed, the acquisition function 17a, before the injection of the contrast medium, waits for a period of time during the transient response period. When series data is collected and the myocardium is determined to be normal by the determination function 19f, the injection of the contrast medium and the execution of the protocol involving the injection of the contrast medium may be omitted. That is, the acquisition function 17a executes the injection of the contrast agent and the protocol involving the injection of the contrast agent only when the determination function 19f determines that the myocardium is abnormal.
このような構成によれば、必要な場合のみ、造影剤の注入及び造影剤の注入を伴うプロトコルを実行することが可能になり、造影剤を使用する頻度を減らすことができる。これにより、被検体となる患者の負担を軽減することができるようになる。 With such a configuration, it is possible to perform injections of the contrast agent and protocols involving the injection of the contrast agent only when necessary, thereby reducing the frequency of using the contrast agent. This makes it possible to reduce the burden on a patient who is a subject.
なお、上述した第1の実施形態では、本明細書における収集部を処理回路17の収集機能17aによって実現し、生成部を処理回路18の生成機能18aによって実現し、作成部、補正部、特定部、推定部及び判別部を、それぞれ、処理回路19の作成機能19b、補正機能19c、特定機能19d、推定機能19e及び判別機能19fによって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における収集部、生成部、作成部、補正部、特定部、推定部及び判別部は、それぞれ、実施形態で述べた収集機能17a、生成機能18a、作成機能19b、補正機能19c、特定機能19d、推定機能19e及び判別機能19fによって実現する他にも、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
In the first embodiment described above, the collection unit in this specification is realized by the collection function 17a of the processing circuit 17, the generation unit is realized by the generation function 18a of the processing circuit 18, and the generation unit, the correction unit, the identification Although an example in which the unit, the estimating unit, and the discriminating unit are realized by the creating function 19b, the correcting function 19c, the specifying function 19d, the estimating function 19e, and the discriminating function 19f of the
(第2の実施形態)
以上、第1の実施形態では、本願が開示する技術をMRI装置に適用した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本願が開示する技術は、ネットワークを介してMRI装置100と接続された画像処理装置に適用することも可能である。そこで、以下では、第2の実施形態として、画像処理装置の実施形態を説明する。
(Second embodiment)
As described above, in the first embodiment, an example in which the technology disclosed by the present application is applied to an MRI apparatus has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the technology disclosed by the present application can also be applied to an image processing apparatus connected to the
図14は、第2の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示す図である。例えば、図14に示すように、本実施形態に係る画像処理装置300は、ネットワーク400を介して、MRI装置100及び画像保管装置200と通信可能に接続されている。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example configuration of an image processing apparatus according to the second embodiment. For example, as shown in FIG. 14, an
MRI装置100は、磁気共鳴現象を利用して被検体の画像データを収集する。具体的には、MRI装置100は、操作者によって設定された撮像条件に基づいて各種撮像シーケンスを実行することで、被検体から磁気共鳴データを収集する。そして、MRI装置100は、収集した磁気共鳴データに対してフーリエ変換処理等の画像処理を施すことで、2次元又は3次元の画像データを生成する。
The
画像保管装置200は、MRI装置100によって収集された画像データを保管する。具体的には、画像保管装置200は、ネットワーク400を介してMRI装置100から画像データを取得し、取得した画像データを装置内又は装置外に設けられた記憶回路に記憶させる。例えば、画像保管装置200は、サーバ装置等のコンピュータ機器によって実現される。
The image storage device 200 stores image data acquired by the
画像処理装置300は、ネットワーク400を介してMRI装置100又は画像保管装置200から画像データを取得し、取得した画像データに対して各種画像処理を行う。例えば、画像処理装置300は、ワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。
The
具体的には、画像処理装置300は、NWインタフェース310、記憶回路320、入力インタフェース330、ディスプレイ340、及び、処理回路350を有する。
Specifically, the
NWインタフェース310は、ネットワーク400を介して接続された他の装置と画像処理装置300との間で送受信される各種データの伝送及び通信を制御する。具体的には、NWインタフェース310は、処理回路350に接続され、処理回路350から出力される画像データをMRI装置100又は画像保管装置200に送信する。また、NWインタフェース310は、MRI装置100又は画像保管装置200から受信した画像データを処理回路350に出力する。例えば、NWインタフェース310は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、NIC(Network Interface Controller)等によって実現される。
The NW interface 310 controls transmission and communication of various data exchanged between the
記憶回路320は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路320は、処理回路350に接続されており、処理回路350から送られる命令に応じて、入力されたデータを記憶し、又は、記憶しているデータを処理回路350に出力する。例えば、記憶回路320は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。なお、記憶回路320は、記憶部の実現手段の一例である。
The storage circuit 320 stores various data. Specifically, the storage circuit 320 is connected to the
入力インタフェース330は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース330は、処理回路350に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し制御回路へと出力する。例えば、入力インタフェース330は、関心領域(Region Of Interest:ROI)の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力インタフェース、及び音声入力インタフェース等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース330は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース330の例に含まれる。なお、入力インタフェース330は、入力部の実現手段の一例である。
The
ディスプレイ340は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ340は、処理回路350に接続されており、処理回路350から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ340は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。なお、ディスプレイ340は、表示部の実現手段の一例である。
The display 340 displays various information and various images. Specifically, the display 340 is connected to the
処理回路350は、入力インタフェース330を介して操作者から受け付けた入力操作に応じて、画像処理装置300の構成要素を制御する。例えば、処理回路350は、NWインタフェース310から出力される画像データを記憶回路320に記憶させる。また、例えば、処理回路350は、記憶回路320から画像データを読み出し、ディスプレイ340に表示する。
The
このような構成のもと、本実施形態では、記憶回路320が、bSSFPシーケンスを実行した場合の定常状態に至る前の期間における組織の縦磁化及び横磁化の挙動を反映したMR信号に基づく参照情報を蓄積して記憶する。例えば、記憶回路320は、第1の実施形態で説明した記憶回路15と同様に、bSSFPシーケンスを実行した場合の少なくとも過渡応答期間における心筋の縦磁化及び横磁化の挙動を反映したMR信号に基づく時系列データとT1値との関係に基づく参照情報を蓄積して記憶する。 With such a configuration, in the present embodiment, the storage circuit 320 stores a reference signal based on the MR signal that reflects the behavior of the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue in the period before reaching the steady state when the bSSFP sequence is executed. Accumulate and store information. For example, the memory circuit 320, like the memory circuit 15 described in the first embodiment, is based on MR signals reflecting the behavior of longitudinal magnetization and transverse magnetization of the myocardium at least during the transient response period when the bSSFP sequence is executed. Accumulate and store reference information based on the relationship between the time-series data and the T1 value.
また、本実施形態では、処理回路350が、取得機能351と、作成機能352と、補正機能353と、特定機能354と、推定機能355と、判別機能356とを有する。
Further, in this embodiment, the
取得機能351は、bSSFPシーケンスを実行することによって、定常状態に至る前の期間におけるMR信号に基づくデータを収集する。例えば、収集機能17aは、MRI装置100によりbSSFPシーケンスを実行することによって収集された少なくとも過渡応答期間におけるMR信号に基づく時系列データをMRI装置100又は画像保管装置200から取得する。なお、取得機能351は、取得部の実現手段の一例である。
具体的には、取得機能351は、bSSFPシーケンスによって収集されたデータに基づいて生成された、MR信号の信号値を示す時系列の複数の画像をMRI装置100又は画像保管装置200から取得する。
Specifically, the
作成機能352は、第1の実施形態で説明した作成機能19bと同様に、既存の症例データを用いたシミュレーションによって参照情報を作成する。なお、作成機能352は、作成部の実現手段の一例である。
The
補正機能353は、第1の実施形態で説明した補正機能19cと同様に、MRI装置100によりファントムを使って収集されたデータを用いて参照情報を補正する。なお、補正機能353は、補正部の実現手段の一例である。
The
特定機能354は、取得機能351によって収集されたデータと記憶回路320に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する。例えば、特定機能354は、第1の実施形態で説明した特定機能19dと同様に、取得機能351によって取得されたMR信号に基づく時系列データの信号値に基づいて、記憶回路320に記憶されている参照情報の中から、類似するMR信号に基づく時系列データの参照情報を特定する。なお、特定機能354は、特定部の実現手段の一例である。
The
推定機能355は、第1の実施形態で説明した推定機能19eと同様に、特定機能354によって特定された参照情報に基づいて、T1値を推定する。なお、推定機能355は、推定部の実現手段の一例である。
The estimating function 355 estimates the T1 value based on the reference information specified by the specifying
判別機能356は、第1の実施形態で説明した判別機能19fと同様に、特定機能354によって特定された参照情報に基づいて、心筋が正常か異常かを判別する。なお、判別機能356は、判別部の実現手段の一例である。
The
例えば、上述した処理回路350は、プロセッサによって実現される。この場合に、処理回路350が有する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路320に記憶されている。そして、処理回路350は、記憶回路320から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路350は、図14の各処理回路内に示された各機能を有することとなる。なお、図14に示す例では、単一のプロセッサによって各処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、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。また、処理回路350が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、図14に示す例では、単一の記憶回路320が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。
For example, the
上述した構成によれば、第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様に、bSSFPシーケンスの過渡応答期間に収集されたデータを利用して、心筋の組織定量値を推定することができる。これにより、第2の実施形態によっても、心筋性状の診断を支援するための情報を提供することができる。 According to the above-described configuration, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the data collected during the transient response period of the bSSFP sequence can be used to estimate the myocardial tissue quantification value. . Thus, the second embodiment can also provide information for assisting diagnosis of myocardial properties.
なお、上述した第2の実施形態では、本明細書における取得部、作成部、補正部、特定部、推定部及び判別部を、それぞれ、処理回路350の取得機能351、作成機能352、補正機能353、特定機能354、推定機能355及び判別機能356によって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における取得部、作成部、補正部、特定部、推定部及び判別部は、それぞれ、実施形態で述べた取得機能351、作成機能352、補正機能353、特定機能354、推定機能355及び判別機能356によって実現する他にも、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
In the above-described second embodiment, the acquisition unit, creation unit, correction unit, identification unit, estimation unit, and determination unit in this specification are respectively replaced by the
以上、第1及び第2の実施形態について説明した。ここで、上述した各実施形態では、bSSFPシーケンスを用いる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した各実施形態は、1つのTR内での傾斜磁場が正負非対称となるようなSSFPシーケンスを用いる場合でも、同様に適用可能である。 The first and second embodiments have been described above. Here, in each of the embodiments described above, an example of using the bSSFP sequence has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, each of the above-described embodiments can be similarly applied even when using an SSFP sequence in which the gradient magnetic field in one TR is positive and negative asymmetric.
また、上述した各実施形態では、診断対象の組織が心筋である場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した各実施形態は、心筋以外の組織が診断対象の組織とした場合でも、同様に適用可能である。 Also, in each of the above-described embodiments, an example in which the tissue to be diagnosed is the myocardium has been described, but the embodiments are not limited to this. For example, each of the above-described embodiments can be similarly applied even when a tissue other than the myocardium is a tissue to be diagnosed.
また、上述した各実施形態では、T1値を推定する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した各実施形態は、T2値、T1*値、T2*値、T1ρ値、T2ρ値等の他の組織定量値を推定する場合でも、同様に適用可能である。 Moreover, although each embodiment mentioned above demonstrated the example in the case of estimating a T1 value, embodiment is not restricted to this. For example, each of the above-described embodiments can be similarly applied when estimating other tissue quantification values such as T2 value, T1* value, T2* value, T1ρ value, and T2ρ value.
(第3の実施形態)
また、上述した各実施形態では、推定機能19eが、特定機能19dによって特定された参照情報に基づいて組織定量値を推定する場合の例を説明したが、さらに、推定された組織定量値を評価することで、組織定量値の推定精度を向上させるようにしてもよい。以下では、このような場合の例を第3の実施形態として説明する。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第1の実施形態と共通する内容については詳細な説明を省略する。
(Third Embodiment)
Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the estimation function 19e estimates the tissue quantification value based on the reference information specified by the specification function 19d has been described. By doing so, the estimation accuracy of the tissue quantitative value may be improved. An example of such a case will be described below as a third embodiment. In addition, in the third embodiment, the points different from the first embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of the contents common to the first embodiment will be omitted.
図15は、第3の実施形態に係るMRI装置の構成例を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of an MRI apparatus according to the third embodiment.
例えば、図15に示すように、本実施形態に係るMRI装置500は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、WBコイル4、送信回路5、局所コイル6、受信回路7、RFシールド8、架台9、寝台10、ECGセンサ11、ECG回路12、インタフェース13、ディスプレイ14、記憶回路15、処理回路16、517、18及び519を備える。
For example, as shown in FIG. 15, the
処理回路517は、収集機能517aを有する。収集機能517aは、第1の実施形態と同様に、RFパルスを連続的に照射することで組織の縦磁化及び横磁化を定常状態にするパルスシーケンスを実行することによって、定常状態に至る前の期間におけるMR信号に基づくデータを収集するが、本実施形態では、当該パルスシーケンスを複数回実行する。なお、収集機能517aは、収集部の実現手段の一例である。
The processing circuit 517 has an
処理回路519は、主制御機能19aと、作成機能19bと、補正機能19cと、特定機能519dと、推定機能19eと、計算機能519gと、評価機能519hと、調整機能519iとを備える。ここで、主制御機能19a、作成機能19b、補正機能19c、及び推定機能19eは、それぞれ、第1の実施形態で説明した処理を行う。なお、処理回路519は、第1の実施形態で説明した判別機能19fをさらに備えていてもよい。
The processing circuit 519 comprises a main control function 19a, a creation function 19b, a correction function 19c, a
特定機能519dは、第1の実施形態で説明した特定機能19dと同様の処理を行うが、本実施形態では、収集機能517aによって収集されたMR信号に基づく時系列データと、記憶回路15によって記憶されている参照情報との類似度を計算して、類似度が最も高い参照情報を特定する。なお、特定機能519dは、特定部の実現手段の一例である。
The specifying
計算機能519gは、収集機能517aによってパルスシーケンスが実行されるごとに、当該パルスシーケンスが実行された際の計測条件及び推定機能19eによって推定された組織定量値を用いたシミュレーションによって、定常状態に至る前の期間における模擬MR信号を計算し、当該模擬MR信号に基づく模擬時系列データを生成する。なお、計算機能519gは、計算部の実現手段の一例である。
Each time the
評価機能519hは、計算機能519gによって模擬時系列データが生成されるごとに、収集機能517aによって収集されたMR信号に基づく時系列データと、計算機能519gによって生成された模擬時系列データとを比較することで、推定機能19eによって推定された組織定量値を評価する。なお、評価機能519hは、評価部の実現手段の一例である。
The evaluation function 519h compares the MR signal-based time series data collected by the
調整機能519iは、評価機能519hによって組織定量値が評価されるごとに、評価機能519hによる組織定量値の評価結果に基づいて、収集機能517aによって実行される次のパルスシーケンスのパラメータを調整する。なお、調整機能519iは、調整部の実現手段の一例である。
The adjustment function 519i adjusts the parameters of the next pulse sequence to be executed by the
そして、本実施形態では、収集機能517aが、評価機能519hによる組織定量値の評価結果が所定の条件を満たすまで、調整機能519iによって調整されたパラメータを用いてパルスシーケンスを繰り返し実行する。
In this embodiment, the
以下、上述した各機能によって行われる処理について詳細に説明する。 Processing performed by each function described above will be described in detail below.
図16は、第3の実施形態に係るMRI装置によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 16 is a flow chart showing the procedure of processing performed by the MRI apparatus according to the third embodiment.
例えば、図16に示すように、本実施形態では、まず、主制御機能19aが、操作者からの指示に応じて、計測対象を設定する(ステップS201)。例えば、主制御機能19aは、第1の実施形態と同様に、心筋を計測対象として設定する。その後、主制御機能19aは、bSSFPシーケンスに関する計測条件(撮像条件)を設定する(ステップS202)。 For example, as shown in FIG. 16, in this embodiment, first, the main control function 19a sets a measurement target according to an instruction from the operator (step S201). For example, the main control function 19a sets the myocardium as the measurement target, as in the first embodiment. After that, the main control function 19a sets measurement conditions (imaging conditions) for the bSSFP sequence (step S202).
続いて、収集機能517aが、主制御機能19aによって設定された計測条件に基づいてbSSFPシーケンスを実行することによって、少なくとも過渡応答期間におけるMR信号を計測する(ステップS203)。ここで、収集機能517aは、第1の実施形態で説明した収集機能17aと同様に、MR信号を計測する。
Subsequently, the
続いて、特定機能519dが、収集機能517aによって計測されたMR信号に対して、非線形最小二乗法を用いてカーブフィッティングを行うことで、近似関数を導出する(ステップS204)。その後、特定機能519dは、導出した近似関数を用いて、時系列データ(近似データ)を生成する(ステップS205)。
Subsequently, the specifying
また、特定機能519dは、生成した時系列データをベクトル化して時系列ベクトルを算出し、当該時系列ベクトルと、記憶回路15によって記憶されている参照情報を用いて得られるMR信号の時系列ベクトルとの類似度を計算して、類似度が最も高い参照情報を特定する(ステップS206)。
Further, the
続いて、推定機能19eが、第1の実施形態と同様に、特定機能19dによって特定された参照情報に基づいて、組織定量値を推定する(ステップS207)。続いて、評価機能519hが、特定機能519dによって計算された類似度と第1の閾値とを比較することで、当該類似度を評価する(ステップS208)。ここで、第1の閾値としては、特定機能519によって特定された組織定量値が一定の信頼性を有すると判断できる場合の類似度の値(例えば、95%等)が設定される。また、評価機能519hによって行われる類似度の評価の方法としては、例えば、コサイン類似度を用いた判定方法等が用いられる。
Subsequently, the estimating function 19e estimates tissue quantified values based on the reference information specified by the specifying function 19d, as in the first embodiment (step S207). Subsequently, the evaluation function 519h evaluates the similarity by comparing the similarity calculated by the specifying
続いて、計算機能519gが、収集機能517aによってパルスシーケンスが実行された際の計測条件及び推定機能19eによって推定された組織定量値を用いたシミュレーションによって、定常状態に至る前の期間における模擬MR信号を計算する(ステップS209)。ここで、例えば、計算機能519gは、第1の実施形態で説明した作成機能19bと同様に、ブロッホの式を用いてシミュレーションを行うことで、模擬MR信号を計算する。
Subsequently, the calculation function 519g performs a simulation using the measurement conditions when the pulse sequence is executed by the
その後、計算機能519gは、計算された模擬MR信号に基づいて、予め決められた近似関数を用いて、模擬時系列データ(近似データ)を生成する(ステップS210)。ここで、例えば、計算機能519gは、第1の実施形態において式(3)と同様の手段で導出した近似関数を用いて模擬時系列データを生成する。また、計算機能519gは、生成した模擬時系列データをベクトル化して時系列ベクトルを算出する(ステップS211)。 After that, the calculation function 519g generates simulated time-series data (approximate data) based on the calculated simulated MR signal using a predetermined approximation function (step S210). Here, for example, the calculation function 519g generates simulated time-series data using an approximation function derived by means similar to Equation (3) in the first embodiment. The calculation function 519g also vectorizes the generated simulated time-series data to calculate a time-series vector (step S211).
続いて、評価機能519hが、特定機能519dによって算出された時系列ベクトルと、計算機能519gによって算出された時系列ベクトルとを比較することで、それらの類似度を計算する(ステップS212)。その後、評価機能519hは、計算された類似度と第1の閾値とを比較することで、当該類似度を評価する(ステップS213)。その後、評価機能519hは、当該類似度と、特定機能519dによって計算された類似度とを比較することで、推定機能519eによって推定された組織定量値を評価する(ステップS214)。
Subsequently, the evaluation function 519h compares the time-series vector calculated by the
ここで、評価機能519hは、収集機能517aによって収集された時系列データと計算機能519gによって生成された模擬時系列データとの類似度と、特定機能519dによって計算された類似度とを比較した結果、類似度の差が第2の閾値未満であり、かつ、特定機能519dによって計算された類似度が第1の閾値以上であった場合に、目標推定精度が達成されたと判定する(ステップS215,Yes)。なお、ここでいう目標推定精度は、実測で得られたMR信号を計算(シミュレーション)で得られた模擬MR信号との比較によって評価した結果として、特定機能519によって特定された組織定量値が組織定量値の推定値として一定の信頼性を有すると判断できる推定精度である。また、ここでは、2つの閾値を用いる場合の例を説明するが、評価機能519hは、第1の閾値は用いずに、収集機能517aによって収集された時系列データと計算機能519gによって生成された模擬時系列データとの類似度と、特定機能519dによって計算された類似度とを比較した結果、類似度の差が第2の閾値未満であった場合に、目標推定精度が達成されたと判定してもよい。
Here, the evaluation function 519h compares the similarity between the time-series data collected by the
そして、評価機能519hは、目標推定精度が達成されたと判定した場合に、推定機能19eによって推定された組織定量値をディスプレイ14に出力する(ステップS216)。そして、このように評価機能519hによって目標推定精度が達成されたと判定された場合には、収集機能517aは、パルスシーケンスの実行を終了する。
When the evaluation function 519h determines that the target estimation accuracy has been achieved, the evaluation function 519h outputs the tissue quantitative value estimated by the estimation function 19e to the display 14 (step S216). When the evaluation function 519h thus determines that the target estimation accuracy has been achieved, the
一方、評価機能519hによって目標推定精度が達成されたと判定されなかった場合には(ステップS215,No)、調整機能519iが、収集機能517aによって実行されるパルスシーケンスのパラメータを調整する(ステップS217)。このとき、例えば、調整機能519iは、RFパルスによる励起角度(フリップアングル)を調整する。なお、ここでは、調整機能519iが励起角度を調整する場合の例を説明するが、調整の対象となるパラメータは励起角度に限られず、TE、TR等でもよい。
On the other hand, if the evaluation function 519h does not determine that the target estimation accuracy has been achieved (step S215, No), the adjustment function 519i adjusts the parameters of the pulse sequence executed by the
そして、収集機能517aが、評価機能519hによって目標推定精度が達成されたと判定されるまで、調整機能519iによって調整されたパラメータを用いて、パルスシーケンスを繰り返し実行する。
ここで、上述した処理手順において、ステップS201及びS202は、例えば、処理回路519が主制御機能19aに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。また、ステップS203は、例えば、処理回路517が収集機能517aに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。また、ステップS204~S206は、例えば、処理回路519が特定機能519dに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。また、ステップS207は、例えば、処理回路519が推定機能19eに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。また、ステップS209~S211は、例えば、処理回路519が計算機能519gに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。また、ステップS208及びS212~S216は、例えば、処理回路519が評価機能519hに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。また、ステップS217は、例えば、処理回路519が調整機能519iに対応する所定のプログラムを記憶回路15から読み出して実行することによって実現される。
Here, in the above-described processing procedure, steps S201 and S202 are realized, for example, by the processing circuit 519 reading out a predetermined program corresponding to the main control function 19a from the storage circuit 15 and executing it. Further, step S203 is realized, for example, by the processing circuit 517 reading out a predetermined program corresponding to the
また、図16では図示を省略したが、評価機能519hは、目標推定精度が達成されたと判定した場合に、収集機能517aによって収集された時系列データと推定機能19eによって推定された組織定量値との関係に基づく参照情報を新たに作成して記憶回路15に記憶させる。これにより、より推定精度(フィッティング)が良好で、かつ、解析効率が良い参照情報が記憶回路15に記憶されることになる。
Also, although not shown in FIG. 16, when the evaluation function 519h determines that the target estimation accuracy has been achieved, the time-series data collected by the
また、図16に示す処理手順のうち、計算機能519g、評価機能519h及び調整機能519iによって行われる処理は、例えば、連続するパルスシーケンスの間に設けられる回復時間(Recovery time)を利用して実行される。または、例えば、計算機能519g、評価機能519h及び調整機能519iによって行われる処理は、計測中の繰り返し時間TRごとに、逐次(リアルタイム)に実行されてもよい。 16, the processing performed by the calculation function 519g, the evaluation function 519h, and the adjustment function 519i is executed using, for example, a recovery time provided between successive pulse sequences. be done. Alternatively, for example, the processing performed by the calculation function 519g, the evaluation function 519h, and the adjustment function 519i may be performed sequentially (real time) for each repetition time TR during measurement.
また、図16に示す処理手順では、収集機能517aが、目標推定精度が達成されたと判定されるまでパルスシーケンスを繰り返し実行することとしたが、パルスシーケンスを実行する回数に上限を設けてもよい。具体的には、収集機能517aは、評価機能519hによって目標推定精度が達成されたと判定されるか、又は、パルスシーケンスの実行回数が所定回数を超えるまで、パルスシーケンスを繰り返し実行する。そして、評価機能519hが、目標推定精度が達成されずにパルスシーケンスの実行回数が所定回数に達した場合には、その時点で推定機能19eによって推定されている組織定量値をディスプレイ14に出力する。このとき、例えば、評価機能519hは、推定された組織定量値とともに、当該組織定量値の推定精度を示す情報を表示してもよい。例えば、評価機能519hは、組織定量値の推定精度を示す情報として、特定機能519dによって計算された類似度と第1の閾値との差の大きさに応じてレベル分けした情報を表示する。例えば、評価機能519hは、特定機能519dによって計算された類似度と第1の閾値との差の大きさに応じて3つのレベルに分けた「推定精度:高」、「推定精度:中」及び「推定精度:低」のいずれかを、推定精度を示す情報として表示する。
Further, in the processing procedure shown in FIG. 16, the
上述した第3の実施形態によれば、少なくともn-1回目(nは2以上の自然数)の計測信号及び解析結果に基づいてn回目の計測条件を更新することによって、組織定量値の推定精度を向上させることができる。 According to the third embodiment described above, by updating the n-th measurement conditions based on at least the (n−1)-th (n is a natural number of 2 or more) measurement signal and the analysis result, the tissue quantification value estimation accuracy can be improved.
例えば、第3の実施形態では、調整機能519iが、RFパルスによる励起角度を調整することとした。RFパルスによる励起角度を変更することで、オフレゾナンス成分θを考慮した組織定量値(T1値/T2値)の依存性を評価することができる。 For example, in the third embodiment, the adjusting function 519i adjusts the angle of excitation by RF pulses. By changing the excitation angle of the RF pulse, it is possible to evaluate the dependence of the tissue quantification value (T1 value/T2 value) considering the off-resonance component θ.
図17は、第3の実施形態に係るRFパルスによる励起角度、組織定量値及びオフレゾナンスの関係を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the excitation angle, tissue quantification value, and off-resonance by the RF pulse according to the third embodiment.
ここで、図17は、組織定量値T2/T1=0.1(T1=1000[ms]、T2=100[ms])におけるSSFPによって得られるMR信号と励起角度α及びオフレゾナンス成分θとの関係を示している。 Here, FIG. 17 shows the relationship between the MR signal obtained by the SSFP at the tissue quantification value T2/T1=0.1 (T1=1000 [ms], T2=100 [ms]), the excitation angle α, and the off-resonance component θ. showing relationships.
例えば、図17に示すように、SSFPによって得られるMR信号は、励起角度α(及び組織定量値(T1、T2)、オフレゾナンス成分θ)に依存しているが、単純な比例関係にはならない。このため、再計測の場合は、MRI装置100及び測定対象に固有のノイズ(磁場不均一性等に依存するオフレゾナンス成分θ)がMR信号に反映されることになり、再計算時及び再計測時に励起角度を変更することで、組織定量値の計算値と計測値との乖離の程度を評価する必要がある。
For example, as shown in FIG. 17, the MR signal obtained by SSFP depends on the excitation angle α (and tissue quantification values (T1, T2) and off-resonance component θ), but does not have a simple proportional relationship. . Therefore, in the case of remeasurement, the noise (off-resonance component θ that depends on magnetic field inhomogeneity, etc.) unique to the
オフレゾナンス成分θを含めたbSSFPシーケンスにおける任意の時点から次の時点へのスピン(磁化)の挙動の変化は、ブロッホの式に基づく離散システムと行列によって表現することができる。例えば、オフレゾナンス成分θを含むbSSFPシーケンスの過渡応答期間における磁化の挙動の変化は、以下の式(4)によって計算することができる。 A change in spin (magnetization) behavior from an arbitrary time point to the next time point in the bSSFP sequence including the off-resonance component θ can be expressed by a discrete system and matrix based on Bloch's equation. For example, the change in magnetization behavior during the transient response period of the bSSFP sequence containing the off-resonance component θ can be calculated by Equation (4) below.
M(n)= Rx(±α)[DZ(ΔθTR)E2(TR,T2,T1)M(n-1)+E1(TR,T1)] ・・・ (4) M(n)= Rx (±α)[ Dz ( ΔθTR ) E2 (TR,T2,T1)M(n-1)+ E1 (TR,T1)] (4)
ここで、M(n),M(n-1)は、bSSFPシーケンスによるn番目,n-1番目のステップにおける磁化(Mx,My,Mz)を表す3次元ベクトルであり、Rx(±α)は励起角度αのRFパルスによる励起であり、Dz(ΔθTR)はTR間における位相分散(Dephasing)を表す3×3行列であり、ΔθTRはオフレゾナンス成分θに依存してTR間に蓄積された位相変化量を表し、T1緩和時間とT2緩和時間に依存するパラメータとして3×3行列E2(TR,T2,T1)とベクトルE1(TR,T1)で表される。 Here, M(n), M(n-1) are three-dimensional vectors representing the magnetization (Mx, My, Mz) at the nth and n-1th steps of the bSSFP sequence, and R x (±α ) is the excitation by the RF pulse with the excitation angle α, D z (Δθ TR ) is a 3×3 matrix representing the phase dispersion (Dephasing) between the TRs, and Δθ TR is the phase dispersion between the TRs depending on the off-resonance component θ. are represented by a 3×3 matrix E 2 (TR, T2, T1) and a vector E 1 (TR, T1) as parameters dependent on the T1 and T2 relaxation times.
図18は、第3の実施形態に係るMR信号の計測及び計算の一例を示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing an example of measurement and calculation of MR signals according to the third embodiment.
ここで、図18の左側は、初回の計測条件におけるMR信号の計測結果と計算結果とを示しており、RFパルスによる励起角度(FA)を30°とした場合の例を示している。また、図18の右側は、n回目(≠初回)の計測条件におけるMR信号の計測結果と計算結果とを示しており、RFパルスによる励起角度(FA)を60°とした場合の例を示している。 Here, the left side of FIG. 18 shows the measurement result and the calculation result of the MR signal under the initial measurement conditions, and shows an example in which the excitation angle (FA) by the RF pulse is 30°. The right side of FIG. 18 shows the measurement results and calculation results of the MR signal under the n-th (≠first time) measurement conditions, and shows an example in which the excitation angle (FA) by the RF pulse is 60°. ing.
例えば、図18に示すように、RFパルスによる励起角度(FA)を30°から60°に調整することによって、初回の計測条件におけるMR信号と、n回目(≠初回)の計測条件におけるMR信号とでは、計測結果と計算結果との乖離を小さくすることができる。この結果、組織定量値の推定精度を向上させることができる。 For example, as shown in FIG. 18, by adjusting the excitation angle (FA) by the RF pulse from 30° to 60°, the MR signal under the first measurement condition and the MR signal under the nth (≠ first time) measurement condition can reduce the divergence between the measurement result and the calculation result. As a result, it is possible to improve the estimation accuracy of the tissue quantitative value.
なお、上述した各実施形態では、組織の縦磁化及び横磁化を定常状態にするパルスシーケンスであるSSFPシーケンスが実行される場合の例を説明したが、第3の実施形態で説明した組織定量値の推定精度を向上させる方法は、これに限られるものではない。すなわち、第3の実施形態で説明した組織定量値の推定精度を向上させる方法は、SSFPシーケンス以外のパルスシーケンスによって収集されたMR信号の時系列データを用いて組織定量値を推定する場合でも、同様に適用することが可能である。 In each of the above-described embodiments, an example in which an SSFP sequence, which is a pulse sequence that brings the longitudinal magnetization and transverse magnetization of tissue to a steady state, is executed has been described. The method for improving the estimation accuracy of is not limited to this. That is, the method for improving the estimation accuracy of the tissue quantification value described in the third embodiment can be used even when estimating the tissue quantification value using time-series data of MR signals acquired by a pulse sequence other than the SSFP sequence. A similar application is possible.
また、上述した各実施形態の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics 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。なお、記憶回路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に構成しても構わない。この場合には、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。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1及び14における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 Further, the term "processor" used in the description of each embodiment described above is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an application specific integrated circuit (ASIC). , programmable logic devices (e.g., Simple Programmable Logic Devices (SPLDs), Complex Programmable Logic Devices (CPLDs), and Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)), etc. means Instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor implements its functions by reading and executing the program embedded in the circuit. Further, each processor of the present embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may be configured as one processor by combining a plurality of independent circuits to realize its function. good. Additionally, multiple components in FIGS. 1 and 14 may be integrated into a single processor to implement its functionality.
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、例えば、ROM(Read Only Memory)や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disk)-ROM、FD(Flexible Disk)、CD-R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、CPUが、ROM等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。 Here, the program to be executed by the processor is provided by being pre-installed in, for example, a ROM (Read Only Memory), a storage circuit, or the like. This program is a file in a format that can be installed in these devices or a file in a format that can be installed on a computer such as CD (Compact Disk)-ROM, FD (Flexible Disk), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), etc. may be recorded on a readable storage medium and provided. Also, this program may be provided or distributed by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. For example, this program is composed of modules including each functional unit described above. As actual hardware, the CPU reads out a program from a storage medium such as a ROM and executes it, so that each module is loaded onto the main storage device and generated on the main storage device.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、組織性状の診断を支援するための情報を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide information for assisting diagnosis of tissue characterization.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
100 磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置
17 処理回路
17a 収集機能
18 処理回路
18a 生成機能
19 処理回路
19b 作成機能
19c 補正機能
19d 特定機能
19e 推定機能
19f 判別機能
100 magnetic resonance imaging (MRI) apparatus 17 processing circuit 17a acquisition function 18 processing circuit
Claims (28)
前記パルスシーケンスを実行することによって、前記定常状態に至る前の期間における前記磁気共鳴信号に基づくデータを収集する収集部と、
前記収集部によって収集されたデータと前記記憶部に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する特定部と
を備える、磁気共鳴イメージング装置。 A pulse sequence in which the longitudinal magnetization and transverse magnetization of tissue are brought to a steady state by continuously irradiating RF pulses, and the steady state when the pulse sequence is executed to measure one magnetic resonance signal for each RF pulse. a storage unit that accumulates and stores reference information based on magnetic resonance signals that reflect the behavior of longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue in a period before reaching the
an acquisition unit that acquires data based on the magnetic resonance signals in a period before reaching the steady state by executing the pulse sequence;
A magnetic resonance imaging apparatus, comprising: an identifying unit that compares data collected by the collecting unit with reference information stored in the storage unit and identifies reference information having a predetermined relationship.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The reference information is information based on the relationship between time-series data based on magnetic resonance signals obtained by executing the pulse sequence and characteristics of the tissue.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 further comprising a determining unit that determines the characteristics of the tissue based on the reference information specified by the specifying unit;
3. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The reference information is information based on the relationship between time-series data based on magnetic resonance signals obtained by executing the pulse sequence and tissue quantification values,
A magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。 further comprising an estimating unit that estimates the tissue quantification value based on the reference information specified by the specifying unit;
5. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4.
請求項1~5のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 further comprising a display unit that displays the reference information specified by the specifying unit;
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1-5.
前記特定部は、前記収集された磁気共鳴信号に基づく時系列データから得られる磁気共鳴信号の信号値の近似曲線と、前記記憶部に記憶されている各参照情報によって表される曲線とをパターンマッチングすることで、類似する磁気共鳴信号に基づく時系列データの参照情報を特定する、
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The storage unit stores, as the reference information, curve information indicating a change in the signal value of the magnetic resonance signal over time at least during a transient response period,
The identifying unit patterns an approximate curve of signal values of the magnetic resonance signals obtained from time series data based on the collected magnetic resonance signals and a curve represented by each piece of reference information stored in the storage unit. Identify reference information for time-series data based on similar magnetic resonance signals by matching;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
前記特定部によって特定された参照情報に基づいて、前記組織が正常か異常かを判別する判別部をさらに備える、
請求項7に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The storage unit stores, as the reference information, reference information regarding normal tissue and reference information regarding abnormal tissue,
further comprising a determining unit that determines whether the tissue is normal or abnormal based on the reference information specified by the specifying unit;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7.
前記パルスシーケンスを実行することによって、前記定常状態に至る前の期間における前記磁気共鳴信号に基づくデータを収集する収集部と、
前記収集部によって収集されたデータと前記記憶部に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する特定部と、
前記組織が正常か異常かを判別する判別部と
を備え、
前記記憶部は、前記参照情報として、少なくとも過渡応答期間における前記磁気共鳴信号の信号値の経時的な変化を示す曲線の情報を記憶し、かつ、正常な組織に関する参照情報と、異常な組織に関する参照情報とを記憶し、
前記特定部は、前記収集された磁気共鳴信号に基づく時系列データから得られる磁気共鳴信号の信号値の近似曲線と、前記記憶部に記憶されている各参照情報によって表される曲線とをパターンマッチングすることで、類似する磁気共鳴信号に基づく時系列データの参照情報を特定し、
前記判別部は、前記特定部によって特定された参照情報に基づいて、前記組織が正常か異常かを判別し、
前記収集部は、被検体への造影剤の注入を伴うプロトコルを含む複数のプロトコルを続けて実行する場合に、前記造影剤の注入が行われる前に前記時系列データを収集し、前記判別部によって前記組織が正常であると判別されたときには、前記造影剤の注入及び前記造影剤の注入を伴うプロトコルの実行を省略する、
磁気共鳴イメージング装置。 Reflects the behavior of the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue in the period before reaching the steady state when a pulse sequence is executed to bring the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue to a steady state by continuously irradiating RF pulses. a storage unit that accumulates and stores reference information based on magnetic resonance signals;
an acquisition unit that acquires data based on the magnetic resonance signals in a period before reaching the steady state by executing the pulse sequence;
an identification unit that compares the data collected by the collection unit with reference information stored in the storage unit and identifies reference information having a predetermined relationship;
a determination unit that determines whether the tissue is normal or abnormal;
with
The storage unit stores, as the reference information, at least curve information indicating temporal changes in signal values of the magnetic resonance signals in a transient response period, and reference information on normal tissues and abnormal tissues. store reference information and
The identifying unit patterns an approximate curve of signal values of the magnetic resonance signals obtained from time series data based on the collected magnetic resonance signals and a curve represented by each piece of reference information stored in the storage unit. Identify reference information for time-series data based on similar magnetic resonance signals by matching,
The determining unit determines whether the tissue is normal or abnormal based on the reference information specified by the specifying unit,
The collecting unit collects the time-series data before the injection of the contrast medium when a plurality of protocols including a protocol involving injection of a contrast medium into the subject is continuously executed, and the determining unit omitting the injection of the contrast agent and the execution of the protocol involving the injection of the contrast agent when the tissue is determined to be normal by
Magnetic resonance imaging equipment.
請求項8又は9に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The discriminating unit determines changes over time in the magnetic resonance signals obtained from time-series data based on the collected magnetic resonance signals, and changes over time in the magnetic resonance signals in the reference information on normal tissues stored in the storage unit. display on the display unit information indicating the degree of correlation with changes in
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 8 or 9 .
前記判別部は、前記組織が異常であると判定した場合に、前記特定された参照情報に基づいて、当該参照情報の症例を示す情報を表示部に表示する、
請求項8~10のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The storage unit stores reference information about the abnormal tissue for each case,
When the determination unit determines that the tissue is abnormal, based on the specified reference information, the determination unit displays information indicating a case of the reference information on the display unit.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 8-10 .
請求項8~11のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The determination unit determines whether the tissue is normal or abnormal based on a machine learning algorithm.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 8-11.
請求項7~12のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The identifying unit identifies reference information of time-series data based on the similar magnetic resonance signals based on a machine learning algorithm.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 7-12.
前記特定部は、前記時系列の複数の画像に基づいて、前記類似する磁気共鳴信号に基づく時系列データの参照情報を特定する、
請求項7~13のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 Further comprising a generation unit that generates a plurality of time-series images showing signal values of the magnetic resonance signals based on time-series data based on the collected magnetic resonance signals,
The specifying unit specifies reference information of time-series data based on the similar magnetic resonance signals, based on the plurality of time-series images.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 7-13.
前記生成部は、前記収集された磁気共鳴信号に基づく時系列データから、画像生成に必要なライン数のデータを当該ライン数ずつ時系列順に選択して、前記時系列の複数の画像を生成する
請求項14に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The acquisition unit acquires the time-series data by executing a non-orthogonal measurement pulse sequence,
The generation unit selects data of the number of lines necessary for image generation from the collected time-series data based on the magnetic resonance signals in chronological order by the number of lines, and generates a plurality of time-series images. 15. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 14.
前記生成部は、前記収集された磁気共鳴信号に基づく時系列データから、画像生成に必要なライン数のデータを当該ライン数より少ない数ずつ時系列順にずらしながら選択して、前記時系列の複数の画像を生成する、
請求項14に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The acquisition unit acquires the time-series data by executing a non-orthogonal measurement pulse sequence,
The generation unit selects data of the number of lines required for image generation from the collected time-series data based on the magnetic resonance signals while shifting the number of lines in chronological order by a number less than the number of lines, and selects a plurality of the time-series data. produces an image of
15. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 14.
前記パルスシーケンスを実行することによって、前記定常状態に至る前の期間における前記磁気共鳴信号に基づくデータを収集する収集部と、
前記収集部によって収集されたデータと前記記憶部に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する特定部と、
前記組織が正常か異常かを判別する判別部と
を備え、
前記参照情報は、前記パルスシーケンスを実行することによって得られた磁気共鳴信号に基づく時系列データと組織定量値との関係に基づく情報であり、
前記特定部によって特定された参照情報に基づいて、前記組織定量値を推定する推定部と、
前記収集部によって前記パルスシーケンスが実行された際の計測条件及び前記推定部によって推定された組織定量値を用いたシミュレーションによって、前記定常状態に至る前の期間における模擬磁気共鳴信号を計算し、前記模擬磁気共鳴信号に基づく模擬時系列データを生成する計算部と、
前記収集部によって収集された磁気共鳴信号に基づく時系列データと、前記計算部によって生成された模擬時系列データとを比較することで、前記推定部によって推定された組織定量値を評価する評価部と、
前記評価部による前記組織定量値の評価結果に基づいて、次の前記パルスシーケンスのパラメータを調整する調整部と
をさらに備える、磁気共鳴イメージング装置。 Reflects the behavior of the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue in the period before reaching the steady state when a pulse sequence is executed to bring the longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue to a steady state by continuously irradiating RF pulses. a storage unit that accumulates and stores reference information based on magnetic resonance signals;
an acquisition unit that acquires data based on the magnetic resonance signals in a period before reaching the steady state by executing the pulse sequence;
an identification unit that compares the data collected by the collection unit with reference information stored in the storage unit and identifies reference information having a predetermined relationship;
a determination unit that determines whether the tissue is normal or abnormal;
with
The reference information is information based on the relationship between time-series data based on magnetic resonance signals obtained by executing the pulse sequence and tissue quantitative values,
an estimating unit that estimates the tissue quantitative value based on the reference information specified by the specifying unit;
A simulated magnetic resonance signal in a period before reaching the steady state is calculated by a simulation using the measurement conditions when the pulse sequence is executed by the acquisition unit and the tissue quantification value estimated by the estimation unit, and a calculation unit that generates simulated time-series data based on simulated magnetic resonance signals;
An evaluation unit that evaluates the tissue quantitative value estimated by the estimation unit by comparing time-series data based on magnetic resonance signals collected by the collection unit and simulated time-series data generated by the calculation unit. and,
A magnetic resonance imaging apparatus, further comprising: an adjustment unit that adjusts parameters of the next pulse sequence based on the evaluation result of the tissue quantification value by the evaluation unit.
前記評価部は、前記計算部によって前記模擬時系列データが生成されるごとに、前記組織定量値を評価し、
前記調整部は、前記評価部によって前記組織定量値が評価されるごとに、前記パラメータを調整し、
前記収集部は、前記評価部による前記組織定量値の評価結果が所定の条件を満たすまで、前記調整部によって調整されたパラメータを用いて前記パルスシーケンスを実行する、
請求項17に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The calculation unit generates the simulated time-series data each time the pulse sequence is executed by the acquisition unit;
The evaluation unit evaluates the tissue quantitative value each time the simulated time-series data is generated by the calculation unit,
The adjustment unit adjusts the parameter each time the tissue quantification value is evaluated by the evaluation unit,
The acquisition unit executes the pulse sequence using the parameter adjusted by the adjustment unit until the evaluation result of the tissue quantification value by the evaluation unit satisfies a predetermined condition.
18. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 17 .
前記評価部は、前記収集部によって収集された磁気共鳴信号に基づく時系列データと、前記計算部によって生成された模擬時系列データとの類似度を計算し、当該類似度と、前記特定部によって計算された類似度とを比較することで、前記推定部によって推定された組織定量値を評価する、
請求項17又は18に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The identifying unit calculates similarity between the time-series data based on the magnetic resonance signals collected by the collecting unit and the reference information stored by the storage unit, and identifies the reference information with the highest similarity. death,
The evaluation unit calculates a degree of similarity between the time-series data based on the magnetic resonance signals collected by the collection unit and the simulated time-series data generated by the calculation unit. evaluating the tissue quantification value estimated by the estimation unit by comparing the calculated similarity;
19. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 17 or 18 .
前記収集部は、前記評価部によって前記目標推定精度が達成されたと判定されるまで、前記調整部によって調整されたパラメータを用いて前記パルスシーケンスを繰り返し実行する、
請求項17~19のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The evaluation unit compares the similarity between the time-series data collected by the collection unit and the simulated time-series data generated by the calculation unit and the similarity calculated by the identification unit. If the difference is less than a predetermined threshold, determine that the target estimation accuracy has been achieved,
The collection unit repeatedly executes the pulse sequence using the parameters adjusted by the adjustment unit until the evaluation unit determines that the target estimation accuracy has been achieved.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 17-19 .
請求項20に記載の磁気共鳴イメージング装置。 When the evaluation unit determines that the target estimation accuracy has been achieved, the evaluation unit outputs the tissue quantitative value estimated by the estimation unit to a display unit.
21. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 20 .
請求項20又は21に記載の磁気共鳴イメージング装置。 When the evaluation unit determines that the target estimation accuracy has been achieved, the evaluation unit newly creates reference information based on the relationship between the time-series data collected by the collection unit and the tissue quantitative value estimated by the estimation unit. and store it in the storage unit;
22. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 20 or 21 .
請求項17~22のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The adjustment unit adjusts at least an excitation angle by the RF pulse,
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 17-22 .
請求項4、5、17~23のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The tissue quantification value is T1 value, T2 value, T1* value, T2* value, T1ρ value, or T2ρ value,
24. The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 4 , 5 , 17-23 .
請求項1~24のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 Further comprising a creation unit that creates the reference information by simulation using existing case data,
A magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1-24 .
請求項1~25のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 Further comprising a correction unit that corrects the reference information using data collected using the phantom,
A magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1-25 .
請求項1~26のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The pulse sequence is an SSFP (Steady-State Free Precession) sequence in which the gradient magnetic field is positive and negative symmetrical within one TR (Repetition Time).
A magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1-26 .
磁気共鳴イメージング装置により前記パルスシーケンスを実行することによって収集された前記定常状態に至る前の期間における前記磁気共鳴信号に基づくデータを取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたデータと前記記憶部に記憶されている参照情報とを比較し、所定の関係を有する参照情報を特定する特定部と
を備える、画像処理装置。 A pulse sequence in which the longitudinal magnetization and transverse magnetization of tissue are brought to a steady state by continuously irradiating RF pulses, and the steady state when the pulse sequence is executed to measure one magnetic resonance signal for each RF pulse. a storage unit that accumulates and stores reference information based on magnetic resonance signals that reflect the behavior of longitudinal magnetization and transverse magnetization of the tissue in a period before reaching the
an acquisition unit that acquires data based on the magnetic resonance signals in a period before reaching the steady state acquired by executing the pulse sequence with a magnetic resonance imaging apparatus;
An image processing apparatus, comprising: a specifying unit that compares data acquired by the acquiring unit with reference information stored in the storage unit, and specifies reference information having a predetermined relationship.
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