JP2005522250A - 複数の基礎データセットから複合オブジェクトデータセットを形成するデータ処理 - Google Patents

Abstract

複合オブジェクトデータセットが、複数の基礎データセットから形成される。基礎データセットは、データ値を、少なくとも３次元の空間における空間位置に割当てる。この基礎データセットは、互いに重なる重なり領域に関連付けられる。重なり領域における空間位置についての複合データ値が、好適には、各基礎データセットのデータ値からの重み付け補間によって計算される。

Description

本発明は、複数の基礎データセットから複合オブジェクトデータセットを形成するデータ処理方法に係る。

このような方法は、米国特許第６，０３７，７７１号から公知である。この公知の方法は、一連の細いスラブの捕捉から得た３次元ＮＭＲデータセットの形の複合オブジェクトデータセットが関連する。これらの細スラブ捕捉は、基礎データセットを形成する。更に、この細スラブ捕捉は、検査患者といった検査されるオブジェクトを通る細スラブからの磁気共鳴信号の捕捉が関連する。公知の方法では、細スラブ捕捉は、１つの空間方向に摺動する細いスラブにおけるスピンの選択的な励起が関連し、同時に、他の２つの空間方向について磁気共鳴信号が得られる。従って、位相エンコードサンプリングは、幾つかの細スラブに対してインタリーブされる。公知の方法は、再構成画像における境界アーチファクトをうまく回避するが、実際は、信号捕捉は、非常に時間がかかると思われる。更に、公知の方法は、全ての複合オブジェクトデータセットのための全ての信号捕捉が完了するまで、磁気共鳴画像を再構成することができない。

本発明は、従来の方法よりも良好に境界アーチファクトが回避され、特に、磁気共鳴撮像によって獲得される複数の基礎データセットのデータ処理方法を提供することを目的とする。

この目的は、本発明によるデータ処理方法によって達成される。本発明のデータ処理方法は、各基礎データセットのデータ値から重なり領域における空間位置についての複合データを得る段階を有する。

本発明の方法は、多次元の基礎データセットに適用される。このような多次元基礎データセットは、データ値を、３次元又はより高い次元の空間における位置に割当てる。例えば、３次元空間は、３次元幾何学空間、又は、２次元幾何学空間及び時間軸によってスパンされる空間、又は、３次元幾何学空間及び時間軸によってスパンされる空間である。このような多次元基礎データセットは、例えば、空間的に重なる体積スラブが撮像されることにより磁気共鳴撮像において捕捉され、これは、時間における連続的な瞬間において動的に繰り返され得る。

複合オブジェクトデータセットにおいて、互いに重なる重なり領域における位置に関する複合データ値は、幾つかの基礎データセットの重なり領域における位置についてのデータ値からの情報を組合わせる。重なり領域における位置について、幾つかの基礎データセットからの情報が用いられるので、複合オブジェクトデータセットにおける境界アーチファクトは回避される。更に、本発明の方法は、例えば、基礎データセットが磁気共鳴撮像法によって捕捉されるに従ってより多くの基礎データセットが利用可能となるにつれて、複合オブジェクトデータセットを増強することを可能にする。特に、望ましくない「ベネチアン・ブラインド」として現れる複合オブジェクトデータセットのレンディションにおける変化が、効果的に回避される。従って、複合オブジェクトデータセットのレンディションの診断品質は、低いコントラスト分解能での小さい細部も見えるよう再現されるので、向上する。

本発明のこれらの面及び他の面は、従属項に記載する実施例を参照することによって更に説明する。

複合オブジェクトデータセットについての複合データ値は、少なくとも複合データ値が相互に重なる重なり領域に関する限り、別個の基礎データセットのデータ値間の補間によって計算されることが好適である。このようにすると、ほとんど計算上の労力を必要としない単純な計算によって、複合オブジェクトデータセットの複合データ値において幾つかの基礎データセットからの情報の適切な組合せをもたらす。例えば、隣接する空間領域について基礎データセットの重み付けされたデータ値の追加が関連する重み付け補間が適用されることが好適である。重み付け補間は、複合オブジェクトデータセットへの各基礎データセットからのデータ値の影響の度合いに関してより柔軟性を与える。

これらの重みは、当該の基礎データセットに関連付けられる空間領域のエッジから離れた空間位置についてのデータ値については大きいことが好適である。従って、基礎データセットの中心領域からのデータ値は、基礎データセットの周辺領域からのデータ値よりも強い影響を複合データ値に対して有する。特に、基礎データセットが、磁気共鳴方法によって捕捉されるとき、基礎データセットの中心領域におけるデータ値は、その基礎データセットの空間領域のエッジの付近に発生し得るデータ値の損失と比べてかなり損なわれないように見える。特に、あまり損なわれない磁気共鳴信号は、磁気共鳴信号捕捉が、例えば、流入血管造影（inflow angiography）技術に関連する場合、中心領域から発生する。流入血管造影では、スラブは、例えば、選択的なＲＦ励起を繰り返し適用することによって高い度合いに磁気的に飽和される。その場合、飽和されたスラブ内に動くあまり飽和されていない、又は、全く飽和されていないスピンからの磁気共鳴信号によってコントラストが発生する。この技術は、血管を撮像するために特に有用である。「新たな」血液が飽和されたスラブに流れ込むと、血管は、高い度合いのあまり飽和されていないスピンを含み、血管は、最終的に、磁気共鳴信号から再構成された基礎データセットにおいて高いコントラストを伴って現れる。

実際には、繰り返される空間的に選択的なＲＦ励起は、選択されたスラブの中心領域において完全な飽和を生成するが、その選択されたスラブのエッジにおいては完全ではない飽和が発生する。更に、血管における血液が飽和されたスラブを通り動くと、血液におけるスピンは、多数の空間的に選択的なＲＦ励起を経験し、それにより、血液におけるスピンは、スラブの中を動くにつれて磁気的により飽和状態となり、静止組織と血液との間のコントラストが、当該のスラブの「下流側」のエッジにおいて低くなる。空間的に隣接するスラブが撮像されると、ここでも、コントラストは、「下流側」のエッジに向かって低下する。尚、次のスラブが撮像される間に、前のスラブの飽和は終わっており、従って、再び「新たな」スピンが、当該のスラブの「上流側」の端から入る。飽和は、当該のスラブにおける空間的に選択的なＲＦ励起が終わると、なくなる。飽和が消える時間スケールは、連続スラブからの磁気共鳴信号の捕捉間の間隔よりはるかに短い。従って、隣接するスラブの重なり部では、前のスラブにおいて「下流側」となる、血液の幾らか飽和されたスピンによる低いコントラストが関連し、また、現在のスラブにおいて「上流側」となる、「新たな」スピンによる高いコントラストも関連する。本発明では、重なり領域におけるこの高いコントラストと低いコントラスト間のこの差は、複合データ値では、平均化される。最も損なわれていないデータ値は、データセットの空間領域のエッジから離れたところで発生し、また、補間に関連する重みは、非減少であるので、最も損なわれていないデータ値を増加することは、複合データ値に大きい影響を有することが好適である。磁気共鳴信号は、互いに対し「上流側」に位置付けられる連続スラブについて捕捉されることが好適であり、つまり、スラブからの磁気共鳴信号の捕捉の順序は、血液の流れとは反対の方向において行われる。このような捕捉ストラテジは、複合オブジェクトデータセットにおける「ベネチアン・ブラインド」型のアーチファクトを幾分低減し、また、本発明では、複合データ値の使用は、隣接する基礎データセットからの複合オブジェクトデータセットにおける部分間の輝度の変化を、複合オブジェクトデータセットの診断品質が向上する度合いまで、効果的に低減する。複合オブジェクトデータセットは、低いコントラストで小さい細部が良好に可視となり、且つ、検査される患者の生体組織に関連しない輝度の変化を回避する点において、高い診断品質を有する。

従って、血管は、基礎データセットから形成された複合オブジェクトデータセットにおいて高いコントラストで現れる。血管のレンディションのコントラストは、最大輝度投影（ＭＩＰ）を複合オブジェクトデータセットに提供することによって、更に高められ得る。

本発明の１つの面では、捕捉の順序は、当該の基礎データセットの空間領域の中心からエッジに向かって行われる。磁化の飽和は、個々の基礎データセットに対する磁気共鳴信号の捕捉の間に幾らか低下するので、基礎データセットの空間領域の中心に関する磁気共鳴信号は、エッジに関する磁気共鳴信号よりも損なわれていない。複合オブジェクトデータセットにおける境界アーチファクトは、各基礎データセットの中心付近の空間位置に関連付けられるデータ値が複合データ値により強い影響を有するので、より良好に回避される。基礎データセットに関連付けられる中心空間領域に関連するデータ値の影響を増加する方法は幾つかある。複合データ値の計算の重み付け補間において、エッジ空間領域に対して中心空間領域に関するデータ値により大きい重みを用いることは、あまり損なわれていないデータ値に有利である。このことは、関心の基礎データセットの空間領域のエッジから中心への距離に応じて重みを増加することによって容易に実施される。特に、このような関心の基礎データセットの空間領域のエッジから中心への重みの増加は、各基礎データセットの重なる隣接空間領域において適用される。特に好適な結果は、当該の基礎データセットの空間領域に対する重みのエッジから中心への増加が、隣接する空間領域の間の重なりが小さくなるにつれてより強くなると、得られる。通常、重なり領域において、データ値の損失の危険性は、例えば、静止組織のあまり完全でない飽和と、１つの基礎データセットの空間領域の下流側の端にあるスピンの飽和の度合いと次の基礎データセットの空間領域の上流側の端にある（主に同じ）スピンの飽和の度合いとの差によって、高い。尚、これらの下流側及び上流端は、重なり領域に含まれる。従って、重なりの量への重みの増加の依存は、重なり領域におけるデータ値の期待される品質を適切に考慮に入れる。大きい重なり領域については、複合データ値は、重なりに含まれる両方の基礎データセットからのデータ値によってより影響を受けている。小さい重なり領域については、複合データ値は、重なりに含まれるどちらかの基礎データセットのデータ値により偏られている。

基礎データセットの捕捉の間又は捕捉の後に、重ならない部分が、複合オブジェクトデータセットに対してすぐに再構成されることが可能である。重なり領域では、複合オブジェクトデータセットについての複合データ値は、次の基礎データセットが利用可能となるとすぐに再び計算されることが可能である。従って、複合オブジェクトデータセットは、全ての基礎データセットについての磁気共鳴信号の捕捉の完了のすぐ後に完成される。

尚、米国特許第６，０９７，８３３号は、２次元複合画像が、幾つかの２次元サブ画像の一部分から形成されることを記載する。サブ画像の一部分のみを用いて、サブ画像における歪みが複合画像に発生することを回避している。米国特許第６，０９７，８３３号から公知の方法は、２次元投影Ｘ線画像に適用可能である。この公知の方法を、３次元データセットに拡大適用することは特に示唆されていない。

本発明のこれらの及び他の面は、以下に説明する実施例と添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の方法を用いる磁気共鳴撮像システムの概略図を示す。磁気共鳴撮像システムは、データ処理システム２（ＤＳＰ）に画像データを供給する撮像モダリティ１（ＭＲＩ）を有する。データ処理システムは、画像データから複合オブジェクトデータセットを導出する。複合オブジェクトデータセットは、次に、ディスプレイシステム３に供給される。複合オブジェクトデータセットのレンディションが、ディスプレイシステム３上に表示される。例えば、最大輝度投影が適用されて、患者の血管系の一部を示す投影画像が形成される。任意選択的に、他の画像処理が、データ処理ユニットによってこれらの画像データに適用され、それにより、ディスプレイシステム上での画像データのレンディションを向上し得る。

図２は、基礎データセットから複合オブジェクトデータセットを形成する本発明によるデータ処理方法を表す図である。例示的に、図２は、２つの基礎データセット１２、１３からの複合オブジェクトデータセット１１の形成を示す。個々の基礎データセット１２、１３は、例えば、体積スラブとして形作られる３次元の体積に関する。これらのスラブにおける磁気共鳴信号は、特に、リード（read）勾配磁場及び位相エンコード勾配磁場である一時的な勾配磁場によって課される３次元空間エンコードによって獲得される。個々の体積スラブは、（ｘ,ｙ）平面に延在するスライスの形の２次元（２Ｄ）データサブセットの各セットを有する。個々のスライスは、画素の２Ｄマトリクス（例えば、２５６×２５６）を有し、各スライスは、スライスに垂直な方向（ｚ）における各位置に位置付けられる。

基礎データセットにおけるデータ値から、少なくとも部分的に補間によって、複合オブジェクトデータセット１１についての複合データ値が計算される。次に、例えば、最大輝度投影（ＭＩＰ）が複合オブジェクトデータセットに適用されて、投影データセットが生成される。投影データセットは、ディスプレイシステム３に供給されて、それにより、患者の脈管系を見ることができる。

基礎データセット１２、１３は、空間重なり（ｏ）を有し、この空間重なりでは、４つのスライスが、両方の隣接する基礎データセットに共通して関連付けられる。即ち、同じ空間的位置について、両方の隣接する基礎データセットからデータ値が入手可能である。このことは、図２に、重なり領域（ｏ）におけるスライスは、二重に示すことによって表している。複合オブジェクトデータセット１１についての複合データ値は、以下のように計算される。重なり領域以外の基礎データセット１２、１３からのデータ値は、複合オブジェクトデータセット１１における対応する位置に持ち越される。従って、複合データ値ｄ_ｃは、
重なり領域以外の（ｘ，ｙ，ｚ）について
ｄ_ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）
である。

各基礎データセットの重なり領域におけるデータ値ｄ_１、ｄ_２から、加重平均が計算され、それにより、複合オブジェクトデータセットの当該の空間位置についての複合データ値を形成する。

添字ｉは、各基礎データセットを全体に及ぶ（run over）。重みｗ_ｉ（ｚ）は、図２のグラフ内に示す。重みｗｉは、その本来の基礎データセットの空間領域の中心において最大であり、当該の基礎データセットの空間領域の周辺に向かって小さくなる。従って、複合データ値は、各基礎データセットの中心領域からのデータ値に偏らされる。

本発明の方法が用いられる磁気共鳴撮像システムを示す概略図である。 基礎データセットから複合オブジェクトデータセットを形成する本発明によるデータ処理方法を示す図である。

Claims (9)

1. 複数の基礎データセットから複合オブジェクトデータセットを形成するデータ処理方法において、
   前記基礎データセットは、データ値を少なくとも３次元空間における空間位置に割当て、
   前記基礎データセットは、互いに重なる重なり領域に関連付けられる、データ処理方法であって、
   各基礎データセットのデータ値から、前記重なり領域における空間位置についての複合データ値を得る段階を有する方法。
2. 前記複合データ値は、前記基礎データセットのデータ値間の補間によって計算され、且つ、前記重なり領域における対応する位置について計算される請求項１記載の方法。
3. 前記複合データ値の計算は、重み付け補間が関連する請求項２記載の方法。
4. 個々の基礎データセットのデータ値に対する重みは、前記基礎データセットの各空間領域における前記データ値の空間位置に関連付けられ、
   各基礎データセットについて、前記重みは、当該の基礎データセットの前記空間領域のエッジに対する距離に応じて非減少である請求項３記載の方法。
5. 各基礎データセットは、隣接する空間領域を有し、
   当該の基礎データセットの前記空間領域のエッジに対する距離に応じた前記重みの前記増加は、前記隣接する空間領域間の重なりに依存する請求項４記載の方法。
6. 当該の基礎データセットの前記空間領域のエッジに対する距離に応じた前記増加は、前記隣接する空間領域間の重なりが小さくなるにつれてより強くなる請求項５記載の方法。
7. 個々の基礎データセットは、磁気共鳴信号から再構成される請求項１記載の方法。
8. 前記基礎データセットは、多数の２次元でエンコードされたデータサブセットの３つの独立した空間方向においてエンコードされたデータ値を有する請求項１記載の方法。
9. 個々の基礎データセットについて、磁気共鳴信号のセットが、１つの空間エンコード方向における各位置について、又は、各２次元データサブセットについて、連続的に捕捉され、
   捕捉の順序は、当該の基礎データセットの前記空間領域の中心からエッジに向かって行われる請求項９記載の方法。

Images