JP2004321531A - Method and device for image processing, and apparatus for magnetic resonance imaging - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To offer a medical person concerned a user-friendly registration of MRI images. <P>SOLUTION: An image processing method includes a photographing means (502) to photograph medical MRI images by using magnetic resonance, and a database (504) to memorize the MRI images, and furthermore a designating means (508) to designate two images which are same in examinations and different in series, a registration means (506) to read the two designated images out of the database and to register them, a writing means (W) to write the image obtained by the registration as a third one different from the two images in series into the database, and a display means (510) to display the third image. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００５】
ここで、Ｔは、候補画像の座標系から参照画像の座標系へのトランスフォーメーションである。また、
【０００６】
【数２】

【０００７】
はミューチャルインフォメーションであり、
【０００８】
【数３】

【０００９】
で与えられる。なお、ｈ（・）はエントロピー（ｅｎｔｒｏｐｙ）であり、
【００１０】
【数４】

【００１１】
【数５】

【００１２】
で与えられる（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
【非特許文献１】
ウィリアム エム ウェルスＩＩＩ他（Ｗｉｌｌｉａｍ Ｍ． Ｗｅｌｌｓ ＩＩＩ ｅｔ ａｌ．，）、”マルチモデル ボリューム レジストレーション バイ マキシマイゼーション オブ ミューチャル インフォーメーション（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄａｌ Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｂｙＭａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）”、見出し：レジストレーション バイ マキシマイゼーション オブ ミューチャル インフォーメーション（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、「ｏｎｌｉｎｅ」、１９９３年、ニコス ドラコス（Ｎｉｋｏｓ Ｄｒａｋｏｓ）、コンピュータ ベースド ラーニング ユニット ユニバーシティ オブ リーズ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｂａｓｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｅｅｄｓ）、ｐ．１／２−２／２、「平成１４年１０月１７日検索」、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｓｐｌｗｅｂ．ｂｗｈ．ｈａｒｖａｒｄ．ｅｄｕ：８０００／ｐａｇｅｓ／ｐａｐｅｒｓ／ｗｅｌｌｓ／ｍｉａ−ｈｔｍｌ／ｍｉａ．ｈｔｍｌ＞
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ： Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、同一部位について例えばＴ１強調画像やＴ２強調画像等それぞれ特徴を異にする画像が得られるので、それらの画像をレジストレーションすることにより医学的有用性の高い画像を得ることができるが、画像のレジストレーションはワークステーション（ｗｏｒｋ ｓｔａｔｉｏｎ）等の専用コンピュータを用いて行われるので、医師等の医療従事者にとってユーザーフレンドリ（ｕｓｅｒ ｆｒｉｅｎｄｌｙ）になっていない。
【００１５】
そこで、本発明の課題は、ＭＲＩ画像のレジストレーションを医療関係者にとってユーザーフレンドリに行える画像処理方法および装置並びにそのような画像処理装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、ＭＲＩ画像のデータベースについて、エグザミネーションが同一でシリーズが異なる２種類の画像を指定し、前記指定された２種類の画像を前記データベースから読み出してレジストレーションを行い、前記レジストレーションによって得られた画像を前記２種類の画像とはシリーズを異にする第３の種類の画像として前記データベースに書き込み、前記第３の種類の画像を表示する、ことを特徴とする画像処理方法である。
【００１７】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、ＭＲＩ画像のデータベースについて、エグザミネーションが同一でシリーズが異なる２種類の画像を指定する指定手段と、前記指定された２種類の画像を前記データベースから読み出してレジストレーションを行うレジストレーション手段と、前記レジストレーションによって得られた画像を前記２種類の画像とはシリーズを異にする第３の種類の画像として前記データベースに書き込む書込手段と、前記第３の種類の画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする画像処理装置である。
【００１８】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、磁気共鳴を利用して医療用のＭＲＩ画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影したＭＲＩ画像を記憶するデータベースと、前記データベースについて、エグザミネーションが同一でシリーズが異なる２種類の画像を指定する指定手段と、前記指定された２種類の画像を前記データベースから読み出してレジストレーションを行うレジストレーション手段と、前記レジストレーションによって得られた画像を前記２種類の画像とはシリーズを異にする第３の種類の画像として前記データベースに書き込む書込手段と、前記第３の種類の画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１９】
上記各観点での発明では、ＭＲＩ画像のデータベースについて、エグザミネーションが同一でシリーズが異なる２種類の画像を指定し、指定された２種類の画像を前記データベースから読み出してレジストレーションを行い、レジストレーションによって得られた画像を２種類の画像とはシリーズを異にする第３の種類の画像としてデータベースに書き込み、かつそれを表示する。ここで、ＭＲＩ画像のハンドリングは、医療従事者に馴染み深いエグサミネーションやシリーズを利用して行われるので、医療関係者にとってユーザーフレンドリなものとなる。
【００２０】
前記２種類の画像は互いに相補的な特徴を有することが、レジストレーション後の画像の医学的有用性が高い点で好ましい。前記２種類の画像の一方はＴ１強調画像であり他方はＴ２強調画像であることが、レジストレーション後の画像の医学的有用性がいっそう高い点で好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２２】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象（患者）１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて搬入される。
【００２３】
クレードル５００は、クレードル駆動部１２０によって駆動される。これによって、対象１をマグネットシステムの内部空間において体軸方向に移動させることできる。
【００２４】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２５】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００２６】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場またはフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。
【００２８】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００２９】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコー信号ＭＲを読み出すことにより、ｋスペースのデータ（ｄａｔａ）がサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）される。ｋスペース概念図を図２に示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。
【００３０】
同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。位相方向のサンプリング数は位相エンコード数またはビュー数とも呼ばれる。Ｎは例えば６４〜２５６である。
【００３１】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。
【００３２】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３３】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００３４】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３５】
クレードル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、クレードル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００３６】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３７】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリ１７２に記憶する。
【００３８】
メモリ１７２内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。メモリ１７２はデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。メモリ１５２には後述のデータベースも記憶される。
【００３９】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリ１７２に記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。本装置の機能には、後述するレジストレーションも含まれる。
【００４０】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４１】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４２】
図３に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブロック図を示す。同図に示す磁気共鳴撮影装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００４３】
本装置は、図１に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
マグネットシステム１００’は主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象１（患者）がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００４５】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。
【００４６】
勾配コイル部１０６’は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。３軸方向の勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００４７】
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する 励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８’によって受信される。ＲＦコイル部１０８’の受信信号がデータ収集部１５０に入力される。
【００４８】
図４に、撮影に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ： Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４９】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５０】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。αは９０以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００５１】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒによりまずスピンをディフェーズし、次いでスピンをリフェーズして、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００５２】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５３】
このようなパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリ１７２に収集される。データ処理部１７０は、メモリ１７２に収集したビューデータに基づいて画像を再構成する。
【００５４】
なお、パルスシーケンスはグラディエントエコー法に限らず、スピンエコー（ＳＥ： Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法やエコープラナー・イメージング（ＥＰＩ： Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）法等、他の適宜のパルスシーケンスであってよい。
【００５５】
再構成画像は、撮影条件すなわちパルスシーケンスやそのパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の選び方に応じて、Ｔ１強調画像やＴ２強調画像等それぞれ特徴的な画像が得られる。
【００５６】
例えば、頭部の断層像を撮影した場合、Ｔ１強調画像ではホワイトマター（ｗｈｉｔｅ ｍａｔｔｅｒ）はグレイマター（ｇｒａｙ ｍａｔｔｅｒ）より明るく描出されかつＣＳＦ（ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌｆｌｕｉｄ）は暗く描出されるが、Ｔ２強調画像ではホワイトマターはグレイマターより暗く描出されかつＣＳＦが明るく描出される。すなわち、両者は明暗の対応関係が相補的となる。
【００５７】
このように特徴を異にする２種類の画像をレジストレーションして融合することにより、Ｔ１強調画像またはＴ２強調画像だけでは得られない新たな情報を持つ第３の画像を得ることができる。そのような画像は医療上の有用性が高いものとなる。
【００５８】
本装置は、レジストレーションを行う機能を備えている。レジストレーションはデータ処理部１７０によって行われる。データ処理部１７０は、表示部１８０および操作部１９０を通じての使用者のインタラクティブな操作の下でレジストレーションを行う。
【００５９】
以下、レジストレーションについて説明する。レジストレーションは、メモリ１７２に記憶された再構成画像に対して行われる。再構成画像はメモリ１７２にデータベース（ｄａｔａｂａｓｅ）として記憶されている。
【００６０】
データベースは階層構造を有する。階層は、上位から下位に向かって、エグザミネーション（ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ）、シリーズ（ｓｅｒｉｅｓ）およびイメージ（ｉｍａｇｅ）となっている。エグザミネーションは患者単位で生成される。シリーズは撮影条件単位で生成される。イメージは画像単位で生成される。１つのエグザミネーションに複数のシリーズが所属する。最大数は例えば２５６である。１つのシリーズに複数のイメージが所属する。最大数は例えば２５６である。
【００６１】
各イメージはヘッダ（ｈｅａｄｅｒ）を有する。ヘッダには、エグザミネーション番号、シリーズ番号、イメージ番号、イメージ寸法（縦×横）、ビット（ｂｉｔ）数、ピクセルサイズ（ｐｉｘｅｌ ｓｉｚｅ）、モダリティ（ｍｏｄａｌｉｔｙ）等、イメージのアトリビュート（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）情報が含まれる。ここで、モダリティは、例えばＴ１強調画像やＴ２強調画像等、画像の特徴を表す情報である。
【００６２】
図５に、レジストレーションの観点での本装置の機能ブロック図を示す。同図に示すように、本装置は、撮影部５０２、データベース部５０４、レジストレーション部５０６、指定部５０８および画像表示部５１０を有する。
【００６３】
撮影部５０２はＭＲＩ画像を撮影してデータベース部５０４に書き込む。レジストレーション部５０６は、指定部５０８からの指定に基づいて、データベース部５０４から画像を読み出してレジストレーションを行い、レジストレーション済みの画像をデータベース部５０４に書き込む。レジストレーション部５０６は、データベースの読み書きを行うための読出ポートＲおよび書込ポートＷを有する。画像表示部５１０はレジストレーション済みの画像を表示する。
【００６４】
撮影部５０２は、マグネットシステム１００、クレードル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０、データ収集部１５０、シーケンス制御部１６０およびデータ処理部１７０からなる部分の機能に相当する。撮影部５０２は、本発明における撮影手段の実施の形態の一例である。データベース部５０４は、メモリ１７２の機能に相当する。データベース部５０４は、本発明におけるデータベースの実施の形態の一例である。
レジストレーション部５０６は、データ処理部１７０の機能に相当する。レジストレーション部５０６は、本発明におけるレジストレーション手段の実施の形態の一例である。その書込ポートＷは、本発明における書込手段の実施の形態の一例である。
【００６５】
指定部５０８は、表示部１８０、操作部１９０およびデータ処理部１７０からなる部分の機能に相当する。指定部５０８は、本発明における指定手段の実施の形態の一例である。画像表示部５１０は表示部１８０の機能に相当する。画像表示部５１０は、本発明における表示手段の実施の形態の一例である。
【００６６】
レジストレーション部５０６、指定部５０８および画像表示部５１０からなる部分は画像処理装置を構成する。この画像処理装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の画像処理装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の画像処理方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６７】
図６に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。この図によって本装置の動作を説明する。同図に示すように、ステージ（ｓｔａｇｅ）６０１で、シリーズＡの画像を指定する。画像の指定は、指定部５０８を通じて使用者により行われる。
【００６８】
使用者は、例えば、ブラウザ（ｂｒｏｗｓｅｒ）によって表示された１つのエグザミネーションに属する複数のシリーズのうちの任意のシリーズＡについて、所望の画像を指定する。シリーズＡは例えばＴ１強調のシリーズである。なお、Ｔ１強調に限らず適宜のモダリティであってよい。指定する画像は単数または複数である。
【００６９】
この指定に基づいて、ブラウザのバックアップ・ファイル（ｂａｃｋｕｐ ｆｉｌｅ）／ｕｓｅｒ／ｔｍｐ／ｖｉｅｗｅｒ＿ｓｅｌｅｃｔｉｏｎの内容が更新される。この更新によって、バックアップ・ファイルの内容は、指定された画像のパス（ｐａｔｈ）となる。なお、パスとはデータベース中の画像にアクセス（ａｃｅｓｓ）するための情報である。
【００７０】
次に、ステージ６０３で、指定画像のパスをＡＲＲＡＹ１にストア（ｓｔｏｒｅ）する。なお、ＡＲＲＡＹ１は一時記憶場所である。
【００７１】
次に、ステージ６０５で、指定画像のヘッダから情報を抽出する。すなわち、ＡＲＲＡＹ１にストアされたパスを使用してデータベースにアクセスし、指定画像のヘッダから所定の情報を抽出する。抽出する情報は、例えば、イメージ寸法（縦×横）、ビット数、イメージ番号、モダリティ等である。
【００７２】
次に、ステージ６０７で、シリーズＢの画像を指定する。画像の指定は、指定部５０８を通じて使用者により行われる。使用者は、同じエグザミネーションに属する複数のシリーズのうちのシリーズＢについて、所望の画像を指定する。シリーズＢは例えばＴ２強調シリーズである。なお、Ｔ２強調に限らず、シリーズＡと異なる適宜のモダリティであってよい。指定する画像は複数である。
【００７３】
この指定に基づいて、ブラウザのバックアップ・ファイル／ｕｓｅｒ／ｔｍｐ／ｖｉｅｗｅｒ＿ｓｅｌｅｃｔｉｏｎの内容が更新される。この更新によって、バックアップ・ファイルの内容は、指定された画像すなわちシリーズＢの画像のパスとなる。
【００７４】
次に、ステージ６０９で、指定画像のパスすなわちシリーズＢの画像のパスをＡＲＲＡＹ２にストアする。なお、ＡＲＲＡＹ２は一時記憶場所である。
【００７５】
次に、ステージ６１１で、指定画像のヘッダから情報を抽出する。すなわち、ＡＲＲＡＹ２にストアされたパスを使用してデータベースにアクセスし、シリーズＢの画像のヘッダから所定の情報を抽出する。抽出する情報は、例えば、イメージ寸法（縦×横）、ビット数、イメージ番号、モダリティ等である。
【００７６】
次に、ステージ６１３で、ＡＲＲＡＹ１，２にストアされたパスをレジストレーション・アルゴリズム（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に渡す。
【００７７】
次に、ステージ６１５で、レジストレーションを実行する。レジストレーションにあたって、ステージ６０５，６１１で抽出されたヘッダ情報が利用される。レジストレーション実行のフロー図を図７に示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）７０１で、参照画像読込が行われる。参照画像読込は、与えられたパスを利用して行われる。パスは例えばシリーズＡの画像のパスである。シリーズＡの複数の画像のパスが与えられたときは、まず１つの画像を読み込む。
【００７８】
これによって、例えば図８の（ａ）に示すような画像Ａを含む画像フレーム（ｆｒａｍｅ）が読み込まれる。画像Ａは例えばＴ１強調の頭部断層像である。画像Ａは脳実質の構造を示す中間調画像である。
【００７９】
次に、ステップ７０３で、候補画像読込が行われる。参照画像読込は、与えられたパスを利用して行われる。パスは例えばシリーズＢの画像のパスである。シリーズＢの複数の画像のパスが与えられたときは、全ての画像を読み込む。
【００８０】
候補画像としては、例えば図８の（ｂ）に示すような画像Ｂを含む画像フレームが読み込まれる。画像Ｂは例えばＴ２強調の頭部断層像である。画像Ｂは脳実質の構造を示す中間調画像である。
【００８１】
次に、ステップ７０５で、候補画像のトランスフォーメーションが行われる。トランスフォーメーションは、候補画像の座標系から参照画像の座標系への幾何学的変換である。これには倍率合わせと重心合わせが含まれる。
【００８２】
倍率合わせは候補画像の大きさを参照画像と同じにする処理であり、次のようにして行われる。まず、参照画像および候補画像について２値化が行われる。２値化は、参照画像については画像Ａを含む画像フレーム中の全ての画素について、所定の閾値以上の画素値を１とし、閾値未満の画素値を０とする処理である。また、候補画像については画像Ｂを含む画像フレーム中の全ての画素について、所定の閾値以上の画素値を１とし、閾値未満の画素値を０とする処理である。
【００８３】
これによって、例えば図９の（ａ），（ｂ）に示すような画像フレームがそれぞれ得られる。これらの画像フレームにおいては、画像ａ，ｂの画素値が全て１となり、それ以外の部分の画素値は全て０となる。
【００８４】
一般的に、画像のモーメント（ｍｏｍｅｎｔ）が
【００８５】
【数６】

【００８６】
で与えられるとき、画像ｂの大きさを画像ａに合わせる倍率は次式で与えられる。
【００８７】
【数７】

【００８８】
ここで、Ｍ（０，０）は０次のモーメントである。このような倍率ｋが複数の候補画像についてそれぞれ求められる。それらの倍率ｋを各候補画像に適用することにより、いずれの候補画像も参照画像と同じ大きさにすることができる。
【００８９】
重心合わせを行うために、画像フレームにおける画像ａおよび画像ｂの重心の位置がそれぞれ求められる。重心の座標（ｍ，ｎ）は次式で与えられる。
【００９０】
【数８】

【００９１】
【数９】

【００９２】
ここで、Ｍ（１，０）およびＭ（０，１）はいずれも１次のモーメントである。
【００９３】
これらの式を図９（ａ），（ｂ）の画像フレームに適用することにより、図１０の（ａ），（ｂ）に示すように、画像ａ，ｂの重心ａ０，ｂ０の座標がそれぞれ求まる。これら重心は画像ａ，ｂの重心であるとともに画像Ａ，Ｂの重心でもある。
【００９４】
画像Ａ，Ｂの重心ａ０，ｂ０の座標が、例えば図１１に示すように、それぞれ（ｉ０，ｊ０）および（ｉ０’，ｊ０’）として求まったとすると、重心位置の補正量は次式で与えられる。
【００９５】
【数１０】

【００９６】
【数１１】

【００９７】
ここで、ΔｉはＩ軸方向の重心位置補正量を表し、ΔｊはＪ軸方向の重心位置補正量を表す。このような重心位置補正量が複数の候補画像についてそれぞれ求められる。
【００９８】
上記のような、候補画像ごとの倍率ｋおよび重心位置補正量（Δｉ，Δｊ）を当該の候補画像に適用することにより、複数の候補画像はいずれも参照画像と同じ座標系の画像となる。すなわちトランスフォーメーションが行われる。トランスフォーメーションが行われた状態を図１２に模式的に示す。
【００９９】
次に、ステップ７０７で、各候補画像について参照画像とのミューチャルインフォメーションを計算する。この計算に用いられる各候補画像はトランスフォーメーション済みのものである。
【０１００】
ミューチャルインフォメーションを計算するために、参照画像のエントロピーｈ（ａ）が求められる。また、各候補画像について、そのエントロピーｈ（ｂ）および参照画像とのジョイントエントロピーｈ（ａ，ｂ）が求められる。そして、それらエントロピーを用いて、ミューチャルインフォメーションが次式によって計算される。
【０１０１】
【数１２】

【０１０２】
ミューチャルインフォメーションは、複数の候補画像のそれぞれについて求まる。複数の候補画像はトランスフォーメーションされているので、いずれも、参照画像に対して同一の幾何学的条件でミューチャルインフォメーションが求められる。
【０１０３】
ミューチャルインフォメーションの大小は、参照画像に対する候補画像の近似の程度を表す。複数の候補画像は参照画像に対する幾何学的条件が全て同一なので、ミューチャルインフォメーションの大小は正確に参照画像に対する候補画像の近似度を表す。したがって、ミューチャルインフォメーションが最大となる候補画像は参照画像に最も近い画像となる。
【０１０４】
次に、ステップ７０９で、ミューチャルインフォメーションが最大となる候補画像を選択する。これによって、候補画像のうち解剖学的構造が参照画像に最も近い画像が得られる。この画像は参照画像と同じ断面を撮影した画像である可能性が最も高い。抽出された候補画像はすでにトランスフォーメーションされているので、自ずからレジストレーションも完了する。
【０１０５】
このようにして、参照画像がＴ１強調画像であり、候補画像がＴ２強調画像であるとき、スライス位置が同一なＴ１強調画像とＴ２強調画像の対を得ることができる。
【０１０６】
次に、ステップ７１１で、参照画像を選択画像を融合する。これによって、例えば、Ｔ１強調画像とＴ２強調画像を融合したレジストレーション画像が得られる。
【０１０７】
次に、ステージ６１７で、レジストレーション画像をＡＲＲＡＹ３にストアする。ＡＲＲＡＹ３は一時記憶場所である。
【０１０８】
次に、ステージ６１９で、レジストレーション画像のヘッダを作成する。ヘッダの作成は候補画像のヘッダを利用して行われる。例えば、シリーズＡの画像が参照画像であり、シリーズＢの画像が候補画像であるとき、シリーズＢの画像のうちレジストレーションされたもののヘッダを利用して行われる。
【０１０９】
すなわち、シリーズＢの画像のうちレジストレーションされたもののヘッダをコピーし、ヘッダ情報のうち元画像と異なる情報のみを書き替えることによって作成する。書き替えられる情報は、例えば、イメージ寸法（縦×横）、ビット数、イメージ番号、シリーズ番号、シリーズ名等である。ここで、シリーズ番号を書き替えることにより、新たなシリーズＣが形成される。
【０１１０】
次に、ステージ６２１で、レジストレーション画像にヘッダを付与する。これによって、ステージ７１９で作成されたヘッダがレジストレーション画像に付与される。
【０１１１】
次に、ステージ６２３で、レジストレーション画像をシリーズＣの画像としてデータベースに書き込む。書込は、例えば、シリーズＢの元画像のパスに．ｓｄｃｏｐｅｎというエクステンション（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を付けて行う。これによって、レジストレーション画像もデータベースに記憶される。エクステンション．ｓｄｃｏｐｅｎを付けることにより、元画像と関連づけてデータベースに書き込まれる。
【０１１２】
次に、ステージ６２５で、レジストレーション画像をコピーする。コピーは所定の記憶場所例えば／ｅｘｐｏｒｔ／ｈｏｍｅ１／ｓｄｃ＿ｉｍａｇｅ＿ｐｏｏｌ／ｉｍｐｏｒｔに行われる。この記憶場所は、ブラウザが自動的に画像をインポートしに行く場所である。
【０１１３】
次に、ステージ６２７で、レジストレーション画像のコピーを表示する。この表示はブラウザによって行われる。すなわち、ブラウザは／ｅｘｐｏｒｔ／ｈｏｍｅ１／ｓｄｃ＿ｉｍａｇｅ＿ｐｏｏｌ／ｉｍｐｏｒｔから画像をインポートして表示する。これによって、レジストレーション画像が自動的に画像表示部５１０に表示される。
【０１１４】
ステージ６０１で指定されたシリーズＡの画像が複数あるときは、以上のような動作が、それぞれの画像を参照画像として行われ、複数のレジストレーション画像が順次表示される。
【０１１５】
以上のように、ＭＲＩ画像のレジストレーションは、使用者が２種類の画像を指定すれば、後は自動的に行われてその結果が表示される。その際、画像の指定は、医療従事者に馴染み深いエグサミネーションやシリーズを利用して行われるので、ＭＲＩ画像のレジストレーションは、医療関係者にとってユーザーフレンドリなものとなる。また、磁気共鳴撮影装置が保有するデータベースにじかにアクセスしてレジストレーションを行える点でも、医療関係者にとってユーザーフレンドリである。
【０１１６】
また、レジストレーション画像が新たなシリーズの画像としてＭＲＩ画像のデータベースに追加されるので、通常のシリーズのＭＲＩ画像に適用される全ての画像処理ツール（ｔｏｏｌ）がこの画像についても適用可能である。したがって、そのようなツールを使用することにより、さらに医療上の有用性が高い画像を得ることができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ＭＲＩ画像のレジストレーションを医療関係者にとってユーザーフレンドリに行える画像処理方法および装置並びにそのような画像処理装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】ｋスペースの概念を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図４】撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図７】レジストレーション実行のフロー図である。
【図８】画像フレームの概念図である。
【図９】画像フレームの概念図である。
【図１０】画像フレームの概念図である。
【図１１】画像の重心の座標を示す図である。
【図１２】レジストレーションの概念図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００，１００’ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０２’ 主磁場マグネット部
１０６，１０６’ 勾配コイル部
１０８，１０８’ ＲＦコイル部
１２０ クレードル駆動部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１６０ データ収集部
１６０ シーケンス制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
５０２ 撮影部
５０４ データベース部
５０６ レジストレーション部
５０８ 指定部
５１０ 画像表示部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing method and apparatus, and a magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for performing registration of two types of images and a magnetic resonance imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the diagnosis of medical images, a composite image obtained by fusing two images of the same part of the same patient, which are captured by different methods, may be used. To create such a composite image, the two images are aligned. Position adjustment also includes magnification adjustment. This operation is called registration. A composite image is created by fusing the two registered images.
[0003]
The registration is performed for the reference image u (x) and the candidate image v (x) by obtaining a transformation that maximizes mutual information of both the reference image u (x) and the candidate image v (x). That is,
[0004]
(Equation 1)

[0005]
Here, T is the transformation from the coordinate system of the candidate image to the coordinate system of the reference image. Also,
[0006]
(Equation 2)

[0007]
Is mutual information,
[0008]
[Equation 3]

[0009]
Given by Note that h (•) is entropy,
[0010]
(Equation 4)

[0011]
(Equation 5)

[0012]
(For example, see Non-Patent Document 1).
[0013]
[Non-patent document 1]
(William M. Wells III et al., "Multi-Modal Volume Registration Registration: Maximization of Registration:" Registration by Maximization of Mutual Information, "online", 1993, Nikos Drakos, Computer Based Learning Unit University of Leeds (Com) uter Based Learning Unit, University of Leeds), p. 1 / 2-2-2, "Searched October 17, 2002", Internet <URL: http: /// splweb. bwh. harvard. edu: 8000 / pages / papers / wells / mia-html / mia. html>
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, since images having different characteristics such as a T1-weighted image and a T2-weighted image can be obtained for the same site, medical usefulness is obtained by registering the images. However, since image registration is performed using a dedicated computer such as a work station, it is not user-friendly for medical personnel such as doctors.
[0015]
Therefore, an object of the present invention is to realize an image processing method and apparatus capable of performing registration of an MRI image in a user-friendly manner for medical personnel and a magnetic resonance imaging apparatus including such an image processing apparatus.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
(1) According to one aspect of the invention for solving the above-described problem, in an MRI image database, two types of images having the same examination but different series are designated, and the two types of designated images are designated. Is read from the database to perform registration, and the image obtained by the registration is written to the database as a third type of image different in series from the two types of images, and the third type of An image processing method for displaying an image.
[0017]
(2) According to another aspect of the invention for solving the above-described problem, the present invention provides a MRI image database, comprising: a designation unit that designates two types of images having the same examination but different series, and A registration unit that reads out the types of images from the database and performs registration, and writes the images obtained by the registration as a third type of image having a different series from the two types of images in the database. An image processing apparatus comprising: a writing unit; and a display unit that displays the third type of image.
[0018]
(3) According to another aspect of the present invention, there is provided an imaging unit that captures a medical MRI image using magnetic resonance, and a database that stores the MRI image captured by the imaging unit. Specifying means for specifying two types of images having the same examination but different series in the database; registration means for reading out the specified two types of images from the database to perform registration; Writing means for writing the image obtained by the translation into the database as a third type of image different in series from the two types of images, and display means for displaying the third type of image. A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
[0019]
In the invention according to each of the above aspects, for the database of MRI images, two types of images having the same examination but different series are specified, and the specified two types of images are read from the database to perform registration. The image obtained by the translation is written in a database as a third type of image different in series from the two types of images, and is displayed. Here, the handling of the MRI image is performed using an exercise or a series familiar to the medical staff, so that the medical staff is user-friendly.
[0020]
It is preferable that the two types of images have characteristics complementary to each other in that the images after registration have high medical utility. It is preferable that one of the two types of images is a T1-weighted image and the other is a T2-weighted image in that the medical utility of the image after registration is even higher.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the magnetic resonance imaging apparatus. This device is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the device of the present invention is shown by the configuration of the present device.
[0022]
As shown in the figure, the present apparatus has a magnet system (magnet system) 100. The magnet system 100 has a main magnetic field coil unit 102, a gradient coil unit 106, and an RF coil unit 108. Each of these coil portions has a substantially cylindrical shape and is arranged coaxially with each other. An imaging target (patient) 1 is mounted on a cradle 500 and carried into a generally cylindrical internal space (bore) of the magnet system 100.
[0023]
The cradle 500 is driven by the cradle driving unit 120. Thereby, the target 1 can be moved in the body axis direction in the internal space of the magnet system.
[0024]
The main magnetic field coil unit 102 forms a static magnetic field in the internal space of the magnet system 100. The direction of the static magnetic field is substantially parallel to the direction of the body axis of the subject 1. That is, a so-called horizontal magnetic field is formed. The main magnetic field coil unit 102 is configured using, for example, a superconducting coil. In addition, you may comprise using not only a superconducting coil but a normal conduction coil.
[0025]
The gradient coil unit 106 generates three gradient magnetic fields for giving a gradient to the static magnetic field strength in three directions perpendicular to each other, that is, in a slice axis, a phase axis, and a frequency axis.
[0026]
The gradient magnetic field in the slice axis direction is also called a slice gradient magnetic field. The gradient magnetic field in the phase axis direction is also referred to as a phase encode gradient magnetic field or a phase encode gradient magnetic field. The gradient magnetic field in the frequency axis direction is also referred to as a read out gradient magnetic field. The readout gradient magnetic field is synonymous with the frequency encoding gradient magnetic field. In order to enable generation of such a gradient magnetic field, the gradient coil section 106 has three gradient coils (not shown). Hereinafter, the gradient magnetic field is also simply referred to as a gradient.
[0027]
The RF coil unit 108 forms a high-frequency magnetic field for exciting a spin in the body of the subject 1 in the static magnetic field space. Hereinafter, forming a high-frequency magnetic field is also referred to as transmitting an RF excitation signal. The RF excitation signal is also called an RF pulse. An electromagnetic wave generated by the excited spin, that is, a magnetic resonance signal is received by the RF coil unit 108.
[0028]
The magnetic resonance signal is a signal in a frequency domain, that is, a Fourier space. Since the magnetic resonance signal is encoded in two axes by the gradients in the phase axis direction and the frequency axis direction, the magnetic resonance signal is obtained as a signal in a two-dimensional Fourier space. The phase encode gradient and the readout gradient determine the sampling position of the signal in two-dimensional Fourier space. Hereinafter, the two-dimensional Fourier space is also referred to as a k-space.
[0029]
By reading the echo signal MR by phase encoding and frequency encoding, k-space data (data) is sampled. FIG. 2 shows a conceptual diagram of the k-space. As shown in the figure, the horizontal axis kx of the k space is the frequency axis, and the vertical axis ky is the phase axis.
[0030]
In the figure, a plurality of horizontally long rectangles each represent a data sampling position on the phase axis. The number entered in the rectangle indicates the amount of phase encoding. The phase encoding amount is normalized by π / N. N is the number of samplings in the phase direction. The sampling number in the phase direction is also called a phase encoding number or a view number. N is, for example, 64 to 256.
[0031]
The amount of phase encoding is 0 at the center of the phase axis ky. The amount of phase encoding gradually increases from the center to both ends. The polarities of the increase are opposite to each other. The sampling interval, that is, the difference between the phase encoding amounts is π / N.
[0032]
The gradient driving unit 130 is connected to the gradient coil unit 106. The gradient driving unit 130 supplies a driving signal to the gradient coil unit 106 to generate a gradient magnetic field. The gradient drive unit 130 has three drive circuits (not shown) corresponding to the three gradient coils in the gradient coil unit 106.
[0033]
The RF driving section 140 is connected to the RF coil section 108. The RF driving unit 140 supplies a driving signal to the RF coil unit 108 to transmit an RF pulse to excite spins in the body of the subject 1.
[0034]
The data collection unit 150 is connected to the RF coil unit 108. The data collection unit 150 collects a reception signal received by the RF coil unit 108 as digital data.
[0035]
A sequence control unit 160 is connected to the cradle drive unit 120, the gradient drive unit 130, the RF drive unit 140, and the data collection unit 150. The sequence control unit 160 controls the cradle driving unit 120 to the data collection unit 150 to perform photographing.
[0036]
The sequence control unit 160 is configured using, for example, a computer. The sequence control unit 160 has a memory (not shown). The memory stores a program (program) for the sequence control unit 160 and various data. The function of the sequence control unit 160 is realized by the computer executing a program stored in the memory.
[0037]
The output side of the data collection unit 150 is connected to the data processing unit 170. The data collected by the data collection unit 150 is input to the data processing unit 170. The data processing unit 170 stores the data collected by the data collection unit 150 in the memory 172.
[0038]
A data space is formed in the memory 172. This data space corresponds to k-space. The data processing unit 170 reconstructs an image by performing two-dimensional inverse Fourier transform on k-space data. The data processing unit 170 is configured using, for example, a computer or the like. The memory 172 stores a program for the data processing unit 170 and various data. The memory 152 also stores a database described later.
[0039]
The data processing unit 170 is connected to the sequence control unit 160. The data processing unit 170 is above the sequence control unit 160 and controls it. The function of the present apparatus is realized by the data processing unit 170 executing a program stored in the memory 172. The functions of the present apparatus include the registration described later.
[0040]
The display section 180 and the operation section 190 are connected to the data processing section 170. The display unit 180 is configured by a graphic display or the like. The operation unit 190 includes a keyboard provided with a pointing device.
[0041]
The display unit 180 displays the reconstructed image output from the data processing unit 170 and various information. The operation unit 190 is operated by a user, and inputs various commands and information to the data processing unit 170. The user operates the present apparatus interactively through the display unit 180 and the operation unit 190.
[0042]
FIG. 3 shows a block diagram of another type of magnetic resonance imaging apparatus. The magnetic resonance imaging apparatus shown in the figure is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the device of the present invention is shown by the configuration of the present device.
[0043]
This apparatus has a magnet system 100 'that differs from the apparatus shown in FIG. Except for the magnet system 100 ', the configuration is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, and the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0044]
The magnet system 100 'has a main magnetic field magnet unit 102', a gradient coil unit 106 ', and an RF coil unit 108'. Each of the main magnetic field magnet section 102 'and each coil section is composed of a pair of coils opposing each other across a space. Each of them has a substantially disk shape and is arranged so as to share a central axis. The subject 1 (patient) is mounted on the cradle 500 and carried into and out of the internal space (bore) of the magnet system 100 ′ by a transport unit (not shown).
[0045]
The main magnetic field magnet unit 102 'forms a static magnetic field in the internal space of the magnet system 100'. The direction of the static magnetic field is substantially orthogonal to the direction of the body axis of the subject 1. That is, a so-called vertical magnetic field is formed. The main magnetic field magnet unit 102 'is configured using, for example, a permanent magnet. In addition, you may comprise using not only a permanent magnet but a superconducting electromagnet or a normal conducting electromagnet.
[0046]
The gradient coil unit 106 'generates three gradient magnetic fields for giving gradients to the static magnetic field strength in directions of three axes perpendicular to each other, namely, the slice axis, the phase axis, and the frequency axis. In order to enable the generation of a gradient magnetic field in three axial directions, the gradient coil unit 106 'has three gradient coils (not shown).
[0047]
The RF coil unit 108 'transmits an RF pulse for exciting spins in the body of the subject 1 to the static magnetic field space. An electromagnetic wave generated by the excited spin, that is, a magnetic resonance signal is received by the RF coil unit 108'. The reception signal of the RF coil unit 108 'is input to the data collection unit 150.
[0048]
FIG. 4 shows an example of a pulse sequence used for imaging. This pulse sequence is a pulse sequence of a gradient echo (GRE: Gradient Echo) method.
[0049]
That is, (1) is a sequence of α ° pulses for RF excitation in the GRE method, and (2), (3), (4), and (5) are the slice gradient Gs, readout gradient Gr, It is a sequence of a phase encoding gradient Gp and a gradient echo MR. The α ° pulse is represented by the center signal. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0050]
As shown in the figure, α ° excitation of spin is performed by an α ° pulse. α is 90 or less. At this time, a slice gradient Gs is applied, and selective excitation for a predetermined slice is performed.
[0051]
After α ° excitation, spin phase encoding is performed by the phase encoding gradient Gp. Next, the spin is first dephased by the readout gradient Gr, and then the spin is rephased to generate a gradient echo MR. The gradient echo MR is collected by the data collection unit 150 as view data.
[0052]
Such a pulse sequence is repeated 64 to 512 times in the period TR. The phase encoding gradient Gp is changed for each repetition, and different phase encoding is performed each time. Thus, view data of 64 to 512 views is obtained.
[0053]
View data obtained by such a pulse sequence is collected in the memory 172 of the data processing unit 170. The data processing unit 170 reconstructs an image based on the view data collected in the memory 172.
[0054]
The pulse sequence is not limited to the gradient echo method, but may be another appropriate pulse sequence such as a spin echo (SE: Spin Echo) method or an echo planar imaging (EPI: Echo Planar Imaging) method.
[0055]
As the reconstructed image, a characteristic image such as a T1-weighted image or a T2-weighted image can be obtained in accordance with the imaging conditions, that is, the pulse sequence and how to select its parameter.
[0056]
For example, when a tomographic image of a head is taken, a white matter is drawn brighter than a gray matter and a CSF (cerebrospinal fluid) is drawn darker in a T1-weighted image, whereas a white matter is drawn in a T2-weighted image. Are rendered darker than gray matter and the CSF is rendered brighter. That is, the two have a complementary light-dark correspondence.
[0057]
By registering and fusing the two types of images having different characteristics in this way, it is possible to obtain a third image having new information that cannot be obtained by using only the T1-weighted image or the T2-weighted image. Such images have high medical utility.
[0058]
This apparatus has a function of performing registration. Registration is performed by the data processing unit 170. The data processing unit 170 performs registration under interactive operation of the user through the display unit 180 and the operation unit 190.
[0059]
Hereinafter, registration will be described. The registration is performed on the reconstructed image stored in the memory 172. The reconstructed image is stored in the memory 172 as a database.
[0060]
The database has a hierarchical structure. The hierarchies are, from the top to the bottom, an examination, a series, and an image. Examinations are generated on a patient-by-patient basis. A series is generated for each shooting condition. Images are generated in image units. A plurality of series belong to one examination. The maximum number is, for example, 256. Multiple images belong to one series. The maximum number is, for example, 256.
[0061]
Each image has a header. The header includes image attribute information such as an examination number, a series number, an image number, an image size (length × width), the number of bits (bits), a pixel size (pixel size), and a modality (modality). included. Here, the modality is information representing a feature of an image, such as a T1-weighted image or a T2-weighted image.
[0062]
FIG. 5 shows a functional block diagram of the present apparatus from the viewpoint of registration. As shown in the figure, the present apparatus has an imaging unit 502, a database unit 504, a registration unit 506, a designation unit 508, and an image display unit 510.
[0063]
The imaging unit 502 captures an MRI image and writes it in the database unit 504. The registration unit 506 reads an image from the database unit 504 and performs registration based on the designation from the designation unit 508, and writes the registered image to the database unit 504. The registration unit 506 has a read port R and a write port W for reading and writing a database. The image display unit 510 displays a registered image.
[0064]
The imaging unit 502 corresponds to a function of a part including the magnet system 100, the cradle driving unit 120, the gradient driving unit 130, the RF driving unit 140, the data collection unit 150, the sequence control unit 160, and the data processing unit 170. The photographing unit 502 is an example of an embodiment of a photographing unit in the present invention. The database unit 504 corresponds to the function of the memory 172. The database unit 504 is an example of the embodiment of the database according to the present invention.
The registration unit 506 corresponds to the function of the data processing unit 170. The registration unit 506 is an example of an embodiment of the registration unit in the present invention. The writing port W is an example of an embodiment of the writing means in the present invention.
[0065]
The designation unit 508 corresponds to a function of a part including the display unit 180, the operation unit 190, and the data processing unit 170. The specifying unit 508 is an example of an embodiment of a specifying unit according to the present invention. The image display unit 510 corresponds to the function of the display unit 180. The image display unit 510 is an example of the embodiment of the display unit in the present invention.
[0066]
The part including the registration unit 506, the designation unit 508, and the image display unit 510 constitutes an image processing device. This image processing apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the image processing apparatus of the present invention is shown by the configuration of the present apparatus. An example of an embodiment of the image processing method according to the present invention is shown by the operation of the present apparatus.
[0067]
FIG. 6 shows a flow chart of the operation of the present apparatus. The operation of the present apparatus will be described with reference to FIG. As shown in the figure, an image of the series A is designated on a stage 601. The designation of the image is performed by the user through the designation unit 508.
[0068]
For example, the user specifies a desired image for an arbitrary series A among a plurality of series belonging to one exam displayed by a browser. The series A is, for example, a series emphasized by T1. The modality is not limited to T1 emphasis and may be an appropriate modality. The designated image is one or more.
[0069]
Based on this designation, the contents of the browser's backup file / user / tmp / viewer_selection are updated. By this update, the content of the backup file becomes the path of the specified image. The path is information for accessing an image in a database.
[0070]
Next, in stage 603, the path of the designated image is stored in ARRAY1. ARRAY1 is a temporary storage location.
[0071]
Next, in stage 605, information is extracted from the header of the designated image. That is, the database is accessed using the path stored in ARRAY1, and predetermined information is extracted from the header of the designated image. The information to be extracted is, for example, an image size (length × width), a bit number, an image number, a modality, and the like.
[0072]
Next, at stage 607, an image of series B is designated. The designation of the image is performed by the user through the designation unit 508. The user specifies a desired image for series B among a plurality of series belonging to the same examination. Series B is, for example, a T2-weighted series. It should be noted that the present invention is not limited to the T2 emphasis, but may be an appropriate modality different from the series A. A plurality of images are specified.
[0073]
Based on this designation, the contents of the backup file / user / tmp / viewer_selection of the browser are updated. By this update, the content of the backup file becomes the path of the specified image, that is, the image of the series B.
[0074]
Next, in stage 609, the path of the designated image, that is, the path of the series B image is stored in ARRAY2. ARRAY2 is a temporary storage location.
[0075]
Next, in stage 611, information is extracted from the header of the designated image. That is, the database is accessed using the path stored in ARRAY2, and predetermined information is extracted from the header of the series B image. The information to be extracted is, for example, an image size (length × width), a bit number, an image number, a modality, and the like.
[0076]
Next, in stage 613, the paths stored in ARRAY1 and ARRAY2 are passed to a registration algorithm.
[0077]
Next, at stage 615, registration is performed. In the registration, the header information extracted in the stages 605 and 611 is used. FIG. 7 shows a flowchart of the execution of the registration. As shown in the figure, at step (step) 701, a reference image is read. The reference image reading is performed using the given path. The path is, for example, a path of a series A image. When a path of a plurality of images of the series A is given, first, one image is read.
[0078]
Thus, an image frame including the image A as shown in FIG. 8A is read. The image A is, for example, a T1-weighted tomographic image of the head. Image A is a halftone image showing the structure of the brain parenchyma.
[0079]
Next, in step 703, a candidate image is read. The reference image reading is performed using the given path. The path is, for example, a path of a series B image. When a path of a plurality of images of the series B is given, all the images are read.
[0080]
As the candidate image, for example, an image frame including an image B as shown in FIG. 8B is read. The image B is, for example, a T2-weighted tomographic image of the head. Image B is a halftone image showing the structure of the brain parenchyma.
[0081]
Next, in step 705, transformation of the candidate image is performed. Transformation is a geometric transformation from the coordinate system of the candidate image to the coordinate system of the reference image. This includes scaling and centroid matching.
[0082]
Magnification adjustment is processing for making the size of the candidate image the same as that of the reference image, and is performed as follows. First, the reference image and the candidate image are binarized. Binarization is a process of setting a pixel value equal to or greater than a predetermined threshold value to 1 and a pixel value less than the threshold value to 0 for all pixels in the image frame including the image A for the reference image. In addition, for the candidate image, for all the pixels in the image frame including the image B, a pixel value equal to or larger than a predetermined threshold is set to 1 and a pixel value smaller than the threshold is set to 0.
[0083]
As a result, for example, image frames as shown in FIGS. 9A and 9B are obtained. In these image frames, the pixel values of the images a and b are all 1, and the pixel values of the other portions are all 0.
[0084]
Generally, the moment of the image is
[0085]
(Equation 6)

[0086]
Is given by the following equation:
[0087]
(Equation 7)

[0088]
Here, M (0,0) is a zero-order moment. Such a magnification k is obtained for each of the plurality of candidate images. By applying those magnifications k to each candidate image, any candidate image can be made the same size as the reference image.
[0089]
In order to perform centroid alignment, the positions of the centroids of the image a and the image b in the image frame are obtained. The coordinates (m, n) of the center of gravity are given by the following equation.
[0090]
(Equation 8)

[0091]
(Equation 9)

[0092]
Here, M (1,0) and M (0,1) are both first-order moments.
[0093]
By applying these equations to the image frames of FIGS. 9A and 9B, as shown in FIGS. 10A and 10B, the coordinates of the centers of gravity a0 and b0 of the images a and b respectively become I get it. These centers of gravity are the centers of gravity of the images a and b as well as the centers of gravity of the images A and B.
[0094]
Assuming that the coordinates of the centers of gravity a0 and b0 of the images A and B are obtained as (i0, j0) and (i0 ', j0') as shown in FIG. 11, for example, the correction amount of the center of gravity is given by the following equation. Can be
[0095]
(Equation 10)

[0096]
(Equation 11)

[0097]
Here, Δi represents the correction amount of the center of gravity position in the I-axis direction, and Δj represents the correction amount of the center of gravity position in the J-axis direction. Such a center-of-gravity position correction amount is obtained for each of the plurality of candidate images.
[0098]
By applying the magnification k and the center-of-gravity position correction amount (Δi, Δj) for each candidate image as described above to the candidate image, each of the plurality of candidate images becomes an image in the same coordinate system as the reference image. That is, transformation is performed. FIG. 12 schematically shows a state in which the transformation has been performed.
[0099]
Next, in step 707, mutual information of each candidate image with the reference image is calculated. Each candidate image used in this calculation has been transformed.
[0100]
To calculate mutual information, the entropy h (a) of the reference image is determined. For each candidate image, its entropy h (b) and joint entropy h (a, b) with the reference image are obtained. Then, using those entropies, mutual information is calculated by the following equation.
[0101]
(Equation 12)

[0102]
Mutual information is obtained for each of the plurality of candidate images. Since a plurality of candidate images have been transformed, mutual information is obtained under the same geometric conditions for the reference image.
[0103]
The magnitude of the mutual information indicates the degree of approximation of the candidate image to the reference image. Since the plurality of candidate images all have the same geometric condition with respect to the reference image, the magnitude of the mutual information accurately indicates the degree of approximation of the candidate image to the reference image. Therefore, the candidate image with the largest mutual information is the image closest to the reference image.
[0104]
Next, in step 709, a candidate image having the maximum mutual information is selected. Thereby, an image whose anatomical structure is closest to the reference image among the candidate images is obtained. This image is most likely an image of the same cross section as the reference image. Since the extracted candidate image has already been transformed, the registration is completed by itself.
[0105]
In this way, when the reference image is the T1-weighted image and the candidate image is the T2-weighted image, a pair of the T1-weighted image and the T2-weighted image having the same slice position can be obtained.
[0106]
Next, in step 711, the selected image is fused with the reference image. Thereby, for example, a registration image obtained by fusing the T1-weighted image and the T2-weighted image is obtained.
[0107]
Next, at stage 617, the registration image is stored in ARRAY3. ARRAY3 is a temporary storage location.
[0108]
Next, in a stage 619, a header of the registration image is created. The header is created using the header of the candidate image. For example, when the image of the series A is a reference image and the image of the series B is a candidate image, this is performed using the header of the registered one of the images of the series B.
[0109]
In other words, it is created by copying the header of the registered one of the series B images and rewriting only the information different from the original image in the header information. The information to be rewritten is, for example, an image size (length × width), a bit number, an image number, a series number, a series name, and the like. Here, a new series C is formed by rewriting the series number.
[0110]
Next, at stage 621, a header is added to the registration image. As a result, the header created in stage 719 is added to the registration image.
[0111]
Next, at stage 623, the registration image is written to the database as a series C image. Writing is performed, for example, in the path of the original image of series B. This is performed with an extension called sdopen. Thus, the registration image is also stored in the database. extension. By attaching sdcopen, it is written in the database in association with the original image.
[0112]
Next, at stage 625, the registration image is copied. Copying is performed at a predetermined storage location, for example, / export / home1 / sdc_image_pool / import. This is where the browser automatically goes to import the images.
[0113]
Next, at stage 627, a copy of the registration image is displayed. This display is performed by the browser. That is, the browser imports an image from / export / home1 / sdc_image_pool / import and displays it. Thus, the registration image is automatically displayed on the image display unit 510.
[0114]
When there are a plurality of images of the series A specified on the stage 601, the above operation is performed using each of the images as a reference image, and a plurality of registration images are sequentially displayed.
[0115]
As described above, registration of an MRI image is automatically performed after the user specifies two types of images, and the result is displayed. At that time, since the designation of the image is performed using an exercise or a series familiar to medical staff, the registration of the MRI image is user-friendly for the medical staff. In addition, it is user-friendly for medical personnel in that registration can be performed by directly accessing the database held by the magnetic resonance imaging apparatus.
[0116]
Further, since the registration image is added to the MRI image database as a new series of images, all the image processing tools (tool) applied to the MRI images of the normal series can be applied to this image. Therefore, by using such a tool, an image with higher medical utility can be obtained.
[0117]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, an image processing method and apparatus capable of registering an MRI image in a user-friendly manner for medical personnel and a magnetic resonance imaging apparatus including such an image processing apparatus are realized. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the concept of k-space.
FIG. 3 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a pulse sequence for photographing.
FIG. 5 is a functional block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a flowchart of an operation of the apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a flowchart of execution of registration.
FIG. 8 is a conceptual diagram of an image frame.
FIG. 9 is a conceptual diagram of an image frame.
FIG. 10 is a conceptual diagram of an image frame.
FIG. 11 is a diagram showing coordinates of the center of gravity of an image.
FIG. 12 is a conceptual diagram of registration.
[Explanation of symbols]
1 target
100,100 'magnet system
102 Main magnetic field coil
102 'Main magnetic field magnet
106, 106 'gradient coil section
108, 108 'RF coil section
120 Cradle drive
130 Gradient drive
140 RF drive
160 Data collection unit
160 Sequence control unit
170 Data processing unit
180 Display
190 Operation unit
500 cradle
502 Shooting unit
504 Database section
506 Registration Department
508 Designation section
510 Image display section

Claims (9)

Regarding the MRI image database, two types of images with the same examination but different series are specified,
Reading out the specified two types of images from the database and performing registration,
The image obtained by the registration is written in the database as a third type of image different in series from the two types of images,
Displaying the third type of image;
An image processing method comprising: The two types of images have complementary features to each other;
The image processing method according to claim 1, wherein: One of the two types of images is a T1-weighted image and the other is a T2-weighted image.
3. The image processing method according to claim 2, wherein: Specifying means for specifying two types of images having the same examination but different series in the database of MRI images;
Registration means for reading and registering the two specified images from the database;
Writing means for writing the image obtained by the registration in the database as a third type of image different in series from the two types of images;
Display means for displaying the third type of image;
An image processing apparatus comprising: The two types of images have complementary features to each other;
The image processing apparatus according to claim 4, wherein: One of the two types of images is a T1-weighted image and the other is a T2-weighted image.
The image processing apparatus according to claim 5, wherein: Imaging means for imaging a medical MRI image using magnetic resonance;
A database for storing MRI images photographed by the photographing means;
Specifying means for specifying two types of images having the same examination but different series,
Registration means for reading and registering the two specified images from the database;
Writing means for writing the image obtained by the registration in the database as a third type of image different in series from the two types of images;
Display means for displaying the third type of image;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising: The two types of images have complementary features to each other;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7, wherein: One of the two types of images is a T1-weighted image and the other is a T2-weighted image.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 8, wherein:

Images