JP2006149583A - Data processing device, data processing method, magnetic resonance imaging apparatus for obtaining echo image data used for the data processing device or the data processing method, and magnetic resonance imaging method - Google Patents

Data processing device, data processing method, magnetic resonance imaging apparatus for obtaining echo image data used for the data processing device or the data processing method, and magnetic resonance imaging method Download PDF

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Toshiaki Miyaji
利明 宮地
Takeshi Matsuda
豪 松田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data processing device in which the phase cycle of image signal intensity change can be precisely determined using echo image data, the error due to T2<SP>*</SP>attenuation can be corrected, thereby a fat content can be precisely calculated, further the fat content can be calculated even in the case that the fat content exceeds 50%, a magnetic resonance imaging apparatus by which the echo image data can be acquired, and an imaging method of the magnetic resonance imaging apparatus by which the echo image data can be acquired. <P>SOLUTION: Three or more echo image data with different echo times are used at a specific position. Curb fitting is carried out by a predetermined theoretical equation on change in image signal intensity of the respective three or more image data. Further, the influence due to the T2<SP>*</SP>attenuation is corrected, the fat content is calculated using the image signal intensity in an obtained phase cycle/2 and a real number image. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁気共鳴撮像装置により得られるエコー画像データの処理を行うデータ処理装置、データ処理方法、そのデータ処理装置又はデータ処理方法に用いられるエコー画像データを得るための磁気共鳴撮像装置、及び、磁気共鳴撮像方法に関するものであり、特に、そのエコー画像データから脂肪含有率を求めるものに関する。   The present invention relates to a data processing apparatus for processing echo image data obtained by a magnetic resonance imaging apparatus, a data processing method, a magnetic resonance imaging apparatus for obtaining echo image data used in the data processing apparatus or data processing method, and In particular, the present invention relates to a magnetic resonance imaging method, and more particularly, to a method for obtaining fat content from echo image data thereof.

従来から、無侵襲であるＭＲＩを用いて人体の脂肪を定量評価するために、様々な脂肪含有率測定法が開発されてきた。具体的には、本システムの大本であるＤｉｘｏｎ法や周波数選択的測定法（ＳＰＩＲ）、二項パルス法（ＰｒｏＳｅｔ ＷＳ法と、ＰｒｏＳｅｔ ＦＳ法）などの手法である。なかでも特に、通常の二重ＧＲＥ Ｄｉｘｏｎ法は、一度の息止めで目的部位のデータ収集が可能なために、呼吸による動きの影響や息止めの繰り返しによる位置ずれの問題がなく簡便であり、日常的に使用されるようになってきた。   Conventionally, various fat content measurement methods have been developed to quantitatively evaluate human fat using non-invasive MRI. Specifically, there are techniques such as Dixon method, frequency selective measurement method (SPIR), and binomial pulse method (ProSet WS method and ProSet FS method) which are the main books of this system. In particular, the normal double GRE Dixon method is simple because there is no influence of movement caused by breathing and no problem of displacement due to repeated breath holding because the data of the target site can be collected by holding the breath once. It has come to be used on a daily basis.

しかし，この方法はＴ２＊減衰による誤差を全く無視しており、また、位相周期にずれが生じやすいため測定点が正確にｉｎ−ｐｈａｓｅとｏｕｔ−ｏｆ−ｐｈａｓｅ（ｏｐｐｏｓｅｄ−ｐｈａｓｅ）であるという保証がなく、このために、脂肪含有率の測定精度が高くないという問題を有していた。さらに、脂肪含有率が５０％を越えると，５０％以下の脂肪含有率と区別が付かなくなるという欠点があった。 However, this method completely ignores the error due to T2 * attenuation, and because the phase period tends to shift, it is guaranteed that the measurement points are accurately in-phase and out-of-phase (opposed-phase). Therefore, there is a problem that the measurement accuracy of the fat content is not high. Furthermore, when the fat content exceeds 50%, there is a drawback that it cannot be distinguished from a fat content of 50% or less.

また、位相周期のずれや、Ｔ２＊減衰による誤差は、エコー画像データから水画像や脂肪画像を分離生成する処理など、他の処理を行う場合においても、処理精度を低下させる要因の一つとなっていた。 In addition, the phase period shift and the error due to T2 * attenuation are one of the factors that reduce the processing accuracy even when other processes such as a process of separating and generating a water image and a fat image from echo image data are performed. It was.

そこで、本発明の目的は、エコー画像データを用いて、画像信号強度変化の位相周期を高精度に求めることが可能であり、また、Ｔ２＊減衰による誤差の補正が可能であり、これらにより脂肪含有率を高精度に算出可能であり、さらに、脂肪含有率が５０％を超える場合にも脂肪含有率が算出可能なデータ処理装置、データ処理方法、そのエコー画像データを得ることが可能な磁気共鳴撮像装置、及び、磁気共鳴撮像方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to use echo image data to determine the phase period of the image signal intensity change with high accuracy, and to correct errors due to T2 * attenuation. A data processing apparatus, a data processing method, and a magnetism capable of obtaining the echo image data of which the content rate can be calculated with high accuracy and the fat content rate can be calculated even when the fat content rate exceeds 50%. A resonance imaging apparatus and a magnetic resonance imaging method are provided.

上述の目的を達成するために、本発明のデータ処理装置は、磁気共鳴撮像装置により得られるエコー画像データを処理するデータ処理装置において、当該エコー画像データは、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データであり、当該三つ以上の各エコー画像データの画像信号強度の変化について、所定の理論式によりカーブフィッティングを行う手段を備えることを特徴とする。また、本発明のデータ処理方法は、磁気共鳴撮像装置により得られるエコー画像データを処理するデータ処理方法において、当該エコー画像データは、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データであり、当該三つ以上の各エコー画像データの画像信号強度の変化について、所定の理論式によりカーブフィッティングを行うステップを備えることを特徴とする。ここで、前記エコー画像データは、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｈａｓｅとｉｎ−ｐｈａｓｅのグラディエントエコーのパルスシーケンスの組み合わせにより得られたものであることが好ましい。   In order to achieve the above-mentioned object, a data processing apparatus according to the present invention is a data processing apparatus for processing echo image data obtained by a magnetic resonance imaging apparatus. The echo image data includes three different echo times at specific positions. It is the above-mentioned echo image data, and it is characterized by comprising means for performing curve fitting according to a predetermined theoretical formula for the change in image signal intensity of each of the three or more echo image data. The data processing method of the present invention is a data processing method for processing echo image data obtained by a magnetic resonance imaging apparatus, wherein the echo image data is three or more echo image data having different echo times at a specific position. The method further comprises a step of performing curve fitting with respect to a change in image signal intensity of each of the three or more echo image data by a predetermined theoretical formula. Here, the echo image data is preferably obtained by a combination of out-of-phase and in-phase gradient echo pulse sequences.

この発明によれば、三つ以上のエコー画像データを用いてカーブフィッティングを行うため、カーブフィッティングにより得られる変数が決定された理論式（フィッティングカーブ）から位相周期を精度良く求めることができる。   According to the present invention, since curve fitting is performed using three or more echo image data, the phase period can be obtained with high accuracy from a theoretical formula (fitting curve) in which variables obtained by curve fitting are determined.

前記データ処理装置／データ処理方法における理論式には、水信号と脂肪信号の位相差の項、及び／又は、水信号のＴ２＊減衰の項と脂肪信号のＴ２＊減衰の項が含まれていることを特徴とする。 Wherein the theoretical formula in the data processor / data processing method, the term phase difference between a water signal and a fat signal, and / or, contains T2 * decay term T2 * decay terms and fat signal of water signal It is characterized by being.

また、本発明のデータ処理装置／データ処理方法は、前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から前記水信号のＴ２＊減衰の項と脂肪信号のＴ２＊減衰の項を除去する手段／ステップを備えることが好ましい。この発明によれば、水信号と脂肪信号の各々のＴ２＊減衰の項を除去することにより、Ｔ２＊減衰の補正を行うことができる。 Further, the data processing apparatus / data processing method of the present invention removes the T2 * attenuation term of the water signal and the T2 * attenuation term of the fat signal from the theoretical formula in which the variable obtained by performing the curve fitting is determined. Preferably means / steps are provided. According to the present invention, it is possible to correct T2 * attenuation by removing the T2 * attenuation term of each of the water signal and the fat signal.

また、本発明のデータ処理装置／データ処理方法は、前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式（フィッティングカーブ）から位相周期を求め、当該位相周期／２における画像信号強度を求める手段／ステップを備えることを特徴とする。この発明によれば、位相周期／２におけるｏｕｔ−ｏｆ−ｐｈａｓｅとｉｎ−ｐｈａｓｅの画像信号強度を精度良く求めることができる。   In the data processing apparatus / data processing method of the present invention, the phase period is obtained from the theoretical formula (fitting curve) in which the variable obtained by performing the curve fitting is determined, and the image signal intensity in the phase period / 2 is obtained. Means / steps are provided. According to the present invention, the out-of-phase and in-phase image signal intensities in the phase period / 2 can be obtained with high accuracy.

また、本発明のデータ処理装置／データ処理方法は、前記位相周期／２における画像信号強度を用いて、脂肪含有率を算出する手段／ステップを備えることを特徴とする。この発明によれば、脂肪含有率を精度良く算出することができる。なお、脂肪含有率に限らず、水含有率や、水と脂肪との比率を求めても良い。   The data processing apparatus / data processing method of the present invention is characterized by comprising means / steps for calculating the fat content using the image signal intensity in the phase period / 2. According to this invention, the fat content can be calculated with high accuracy. In addition, you may obtain | require not only a fat content rate but the water content rate and the ratio of water and fat.

また、本発明のデータ処理装置／データ処理方法は、絶対値画像である前記エコー画像データに対応する実数値画像の信号強度が負の場合は、前記算出した脂肪含有率を１００％から減算することを特徴とする。この発明によれば、脂肪含有率が５０％以上である場合にも、脂肪含有率を算出することが可能となる。   The data processing apparatus / data processing method of the present invention subtracts the calculated fat content from 100% when the signal intensity of the real value image corresponding to the echo image data which is an absolute value image is negative. It is characterized by that. According to this invention, it is possible to calculate the fat content even when the fat content is 50% or more.

また、本発明のデータ処理装置／データ処理方法は、前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式（フィッティングカーブ）から、水の信号強度の初期値と脂肪の信号強度の初期値を算出し、両初期値を用いて脂肪含有率を算出する手段／ステップを備えることを特徴とする。この発明によれば、位相周期の補正と、Ｔ２＊減衰の補正とが行われたこととなり、脂肪含有率を精度良く算出することができる。なお、脂肪含有率に限らず、水含有率や、水と脂肪との比率を求めても良い。 Further, the data processing apparatus / data processing method of the present invention provides an initial value of water signal strength and an initial value of fat signal strength from a theoretical formula (fitting curve) in which variables obtained by performing the curve fitting are determined. And a means / step for calculating the fat content by using both initial values. According to the present invention, the correction of the phase period and the correction of T2 * attenuation are performed, and the fat content can be calculated with high accuracy. In addition, you may obtain | require not only a fat content rate but the water content rate and the ratio of water and fat.

本発明のデータ処理装置／データ処理方法は、絶対値画像である前記エコー画像データに対応する実数値画像の信号強度の大きさにより、水と脂肪の信号強度の初期値の判別を行うことを特徴とする。この発明によれば、脂肪含有率が５０％以上である場合にも、脂肪含有率を算出することが可能となる。   The data processing apparatus / data processing method according to the present invention comprises determining the initial values of the signal strengths of water and fat based on the signal strength of the real value image corresponding to the echo image data which is an absolute value image. Features. According to this invention, it is possible to calculate the fat content even when the fat content is 50% or more.

上記データ処理装置、又は、上記データ処理方法に用いられるエコー画像データを得る磁気共鳴撮像装置／磁気共鳴撮像装置の撮像方法であり、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データを得るためのパルスシーケンスを印加する手段／ステップを備えることを特徴とする。この発明によれば、一回の息止めにおいて、同一位置のエコー画像データを精度良く得ることができる。   An imaging method of a magnetic resonance imaging apparatus / magnetic resonance imaging apparatus for obtaining echo image data used in the data processing apparatus or the data processing method, and obtaining three or more echo image data having different echo times at specific positions Means / steps for applying a pulse sequence for According to the present invention, echo image data at the same position can be obtained with high accuracy in one breath holding.

本発明のデータ処理装置／データ処理方法によれば、画像信号強度の変化につき、位相周期やＴ２＊減衰による誤差が補正され、様々なエコー画像データの処理精度の向上に有効である。とくに、脂肪含有率を算出する処理において有効であり、脂肪含有率の測定精度を飛躍的に向上させることができる。また、実数値画像を利用することにより、脂肪含有率が５０％を超える場合でも、脂肪含有率の算出が可能となる。本発明のデータ処理装置は、例えば、脂肪肝の診断や治療効果判定、脂肪化を伴った肝細胞癌の検出及び評価、放射線照射に伴う脂肪変性の検出などを簡易且つ高精度に行うことができる。また、本発明の磁気共鳴撮像装置／磁気共鳴撮像装置の撮像方法によれば、上記データ処理装置／データ処理方法において使用されるエコー画像データを得ることができる。１回の息止めで多くのエコー画像データを得ることができるため、検査なども簡単である。 According to the data processing apparatus / data processing method of the present invention, errors due to phase period and T2 * attenuation are corrected with respect to changes in image signal intensity, which is effective in improving the processing accuracy of various echo image data. In particular, it is effective in the process of calculating the fat content, and the measurement accuracy of the fat content can be dramatically improved. Further, by using a real value image, it is possible to calculate the fat content even when the fat content exceeds 50%. The data processing apparatus of the present invention can perform, for example, fatty liver diagnosis and treatment effect determination, detection and evaluation of hepatocellular carcinoma with fatification, detection of fatty degeneration accompanying radiation irradiation with high accuracy. it can. Further, according to the imaging method of the magnetic resonance imaging apparatus / magnetic resonance imaging apparatus of the present invention, echo image data used in the data processing apparatus / data processing method can be obtained. Since a large amount of echo image data can be obtained with a single breath hold, inspection and the like are simple.

（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本実施の形態のデータ処理装置Ｓ１と、そのデータ処理装置Ｓ１に用いられるエコー画像データを得る磁気共鳴撮像装置Ｅを示す概念図であり、（ｂ）はデータ処理装置Ｓ１により実現されるデータ処理方法を説明する概略フローチャートである。 (First embodiment)
FIG. 1A is a conceptual diagram showing a data processing device S1 of this embodiment and a magnetic resonance imaging device E that obtains echo image data used in the data processing device S1, and FIG. 1B is a data processing device. It is a schematic flowchart explaining the data processing method implement | achieved by S1.

データ処理装置Ｓ１において用いられるエコー画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、磁気共鳴撮像装置Ｅにより得られる四つのエコー画像データである。磁気共鳴撮像装置Ｅには、特定位置（スライスの位置）につきエコー時間の異なる四つのエコー画像データを得るためのパルスシーケンスを印加するパルスシーケンス手段を備える。具体的には、特定位置に対して四重のグラディエントエコー画像を得るものである。たとえば、１．５Ｔ（テスラ）の場合は、エコー時間が２．３ｍｓ、４．６ｍｓ、６．９ｍｓ、９．２ｍｓとなる。また、第１エコーについては、絶対値画像に加えて実数値画像を得る。撮像時には、シミングと位相修正を行うことが好ましい。   The echo image data D1, D2, D3, and D4 used in the data processing device S1 are four echo image data obtained by the magnetic resonance imaging device E. The magnetic resonance imaging apparatus E includes pulse sequence means for applying a pulse sequence for obtaining four echo image data having different echo times at a specific position (slice position). Specifically, a quadruple gradient echo image is obtained for a specific position. For example, in the case of 1.5T (Tesla), the echo time is 2.3 ms, 4.6 ms, 6.9 ms, and 9.2 ms. For the first echo, a real value image is obtained in addition to the absolute value image. During imaging, shimming and phase correction are preferably performed.

なお、このパルスシーケンス手段は、三つ以上のエコー画像データが得られるものであれば良く、脂肪含有率の算出精度を高めるためには、より多くのエコー画像データを得るものであることが好ましい。また、このパルスシーケンス手段は、特定位置における同一スライスにおいて、エコー時間の異なる四つのエコー画像データを得るものであることが好ましいが、同一位置（同一スライス位置）におけるエコー画像データであれば、複数回のスライスによりエコー画像データが得られるものであっても良い。   The pulse sequence means only needs to be able to obtain three or more echo image data. In order to increase the fat content calculation accuracy, it is preferable to obtain more echo image data. . Further, this pulse sequence means preferably obtains four echo image data having different echo times in the same slice at a specific position, but a plurality of echo image data at the same position (same slice position) can be used. The echo image data may be obtained by slicing once.

本実施の形態のデータ処理装置Ｓ１は、エコー画像データから脂肪含有率を算出するものであり、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどのコンピュータシステムにより実現され、コンピュータシステムに記憶されている特定のコンピュータプログラムにより後述する各手段を備えるデータ処理装置Ｓ１として機能するものである。データ処理装置Ｓ１は、後述するように、カーブフィッティングを行なう手段と、Ｔ２＊減衰の項を除去する手段と、各ｐｈａｓｅの画像信号強度を求める手段と、脂肪含有率を算出する手段を備える。そして、四つのエコー画像データＤ１，，，Ｄ４を磁気共鳴撮像装置Ｅから受信し、これらの画像Ｄ１，，，Ｄ４を用いて、上記各手段による下記の処理を順次実行し、脂肪含有率を算出する。なお、下記ステップは対応する上記各手段により実行される。 The data processing device S1 of the present embodiment calculates fat content from echo image data, is realized by a computer system such as a workstation or a personal computer, and is executed by a specific computer program stored in the computer system. It functions as a data processing device S1 provided with each means to be described later. As will be described later, the data processing device S1 includes means for performing curve fitting, means for removing the term of T2 * attenuation, means for obtaining the image signal intensity of each phase, and means for calculating the fat content. Then, the four echo image data D1,, D4 are received from the magnetic resonance imaging apparatus E, and using these images D1,,, D4, the following processes are sequentially executed by the above means, and the fat content is determined. calculate. The following steps are executed by the corresponding means described above.

（カーブフィッティングを行うステップ）まず、各エコー画像データＤ１，，，Ｄ４の画像信号強度の変化を、下記の所定の理論式を用いて、カーブフィッティングを行う。数１の理論式には変数が代入され、フィッティングカーブＣ１が得られる。図２に、数１の理論式に変数を代入後のフィッティングカーブＣ１を示す。理論式には、水信号と脂肪信号との位相差と、水信号のＴ２＊減衰と、脂肪信号のＴ２＊減衰の項が組み込まれている。

Figure 2006149583
ここで、IwとIf は、水と脂肪それぞれの信号強度、Iw0とIf0は水と脂肪の信号強度の初期値、Δωは水と脂肪の周波数差、T2* wとT2* fは水および脂肪のT2*値である。 (Step of performing curve fitting) First, curve fitting is performed on the change in the image signal intensity of each of the echo image data D1, D4 using the following predetermined theoretical formula. A variable is substituted into the theoretical formula of Formula 1, and a fitting curve C1 is obtained. FIG. 2 shows the fitting curve C1 after the variables are substituted into the theoretical formula of Equation 1. The theoretical formula, the phase difference between water and fat signals, and T2 * decay of the water signal, is incorporated T2 * decay term fat signal.
Figure 2006149583
 Where I w and I f are the signal strength of water and fat, I w0 and I f0 are the initial values of the signal strength of water and fat, Δω is the frequency difference between water and fat, and T2 * w and T2 * f Is the T2 * value for water and fat.

（Ｔ２＊減衰の項を除去するステップ）つぎに、変数を代入後の変数が決定された理論式（フィッティングカーブＣ１）からＴ２＊減衰の項の除去を行う。Ｔ２＊減衰の項を除去することにより、Ｔ２＊減衰の影響を除去する補正を行うことができる。図２に、フィッティングカーブＣ１についてＴ２＊減衰の影響を除去する補正が行われた後のカーブＣ２を示す。 (T2 * Step removing attenuation section) Next, the removal theoretical formula variables and assignment variables are determined from (fitting curve C1) of T2 * decay terms. By removing the T2 * decay term, it can be corrected to eliminate the effect of T2 * decay. FIG. 2 shows the curve C2 after the correction for removing the influence of T2 * attenuation is performed on the fitting curve C1.

（信号強度を求めるステップ）つぎに、フィッティングカーブＣ１から位相周期を求め、フィッティングカーブＣ１又は補正後のカーブＣ２を用いて、上記位相周期／２におけるｏｕｔ−ｏｆ−ｐｈａｓｅの信号強度Ｉｏｕｔと、ｉｎ−ｐｈａｓｅの信号強度Ｉｉｎを得る。これにより、信号強度Ｉｏｕｔと信号強度Ｉｉｎを精度良く求めることができる。 (Step of obtaining signal intensity) Next, a phase period is obtained from the fitting curve C1, and the out-of-phase signal intensity I out in the phase period / 2 is calculated using the fitting curve C1 or the corrected curve C2. In-phase signal strength I in is obtained. Thereby, the signal intensity I out and the signal intensity I in can be obtained with high accuracy.

（脂肪含有率を算出するステップ）つぎに、信号強度Ｉｏｕｔと信号強度Ｉｉｎを用いて脂肪含有率を算出する。脂肪含有率は、下記数２又は数３に各信号強度Ｉｏｕｔ，Ｉｉｎを代入することにより求める。実数画像の信号強度が０以上の場合は数２を用い、実数画像の信号強度が０よりも小さい場合は数３を用いる。これにより、脂肪含有率が５０％を超える場合でも、脂肪含有率を算出することができる。

Figure 2006149583
Figure 2006149583
 (Step calculates the fat content) Next, to calculate the fat content by using the signal intensity I out and the signal intensity I in. The fat content is obtained by substituting the signal intensities I out and I in into the following formula 2 or formula 3. When the signal intensity of the real number image is 0 or more, Expression 2 is used, and when the signal intensity of the real number image is smaller than 0, Expression 3 is used. Thereby, even when the fat content exceeds 50%, the fat content can be calculated.
Figure 2006149583
Figure 2006149583

（第２の実施の形態）
図３（ａ）は、本実施の形態の磁気共鳴撮像装置Ｅとデータ処理装置Ｓ２を説明する説明図であり、（ｂ）はデータ処理装置Ｓ２により実現されるデータ処理方法を説明する概略フローチャートである。本実施の形態のデータ処理装置Ｓ２は、カーブフィッティングを行う手段と、脂肪含有率を算出する手段とを備える。カーブフィッティングを行う手段は、第１の実施の形態と同一であるが、脂肪含有率を算出する手段は第１の実施の形態とは異なる。磁気共鳴撮像装置Ｅは、第１の実施の形態と同様である。 (Second Embodiment)
FIG. 3A is an explanatory diagram for explaining the magnetic resonance imaging apparatus E and the data processing device S2 of the present embodiment, and FIG. 3B is a schematic flowchart for explaining a data processing method realized by the data processing device S2. It is. The data processing device S2 of the present embodiment includes means for performing curve fitting and means for calculating a fat content rate. The means for performing curve fitting is the same as that in the first embodiment, but the means for calculating the fat content is different from that in the first embodiment. The magnetic resonance imaging apparatus E is the same as that of the first embodiment.

（脂肪含有率を算出するステップ）脂肪含有率を算出する手段は、変数が代入された理論式（フィッティングカーブＣ１）から、水の信号強度の初期値Ｉｗ０と、脂肪の信号強度の初期値Ｉｆ０を算出する。ここで、初期値Ｉｗ０と初期値Ｉｆ０の判別を次のように行う。
実数画像の信号強度≧0の場合 Iw0≧If0
実数画像の信号強度＜0の場合 Iw0＜If0
そして、下記の数４に初期値Ｉｗ０とＩｆ０を代入して、脂肪含有率を算出する。

Figure 2006149583
これにより、第１の実施の形態のデータ処理装置Ｓ１と比較して、脂肪含有率をより直接的に算出することができ、演算量が削減される。 (Step of calculating fat content) The means for calculating the fat content is based on a theoretical formula (fitting curve C1) in which variables are substituted, and an initial value I w0 of water signal strength and an initial value of fat signal strength. Ifo is calculated. Here, the initial value Iw0 and the initial value If0 are determined as follows.
For real image signal strength ≥ 0 I w0 ≥ I f0
For real image signal strength <0 I w0 <I f0
Then, the fat content is calculated by substituting the initial values I w0 and I f0 into the following equation (4).
Figure 2006149583
 Thereby, compared with the data processing device S1 of the first embodiment, the fat content can be calculated more directly, and the amount of calculation is reduced.

（使用方法の例）
本発明の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置を用いた場合の脂肪含有率測定方法の例を説明する。撮像対象を肝臓とすると、肝臓の非常に短いＴ２＊を補正するために、同一スライスにおいて、異なるエコー時間（ＴＥ）の組を、一度の息止めで二回連続して撮像（２Ｄグラディエントエコー（ＧＲＥ））して、四重のエコー画像データを得る。１．５テスラのＭＲシステムにおいて、最初の撮像のＴＥ（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｈａｓｅ）と、２番目の撮像のＴＥ（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）は、各々２．３０ｍｓと６．９０ｍｓ、４．６０ｍｓと９．２ｍｓとする。フリップ角度は、水と脂肪におけるＴ１の違いの影響を除去するために１２度とする（ＴＲ＝１２２ｍｓ）。 (Example of usage)
An example of a fat content measurement method using the magnetic resonance imaging apparatus and data processing apparatus of the present invention will be described. When the imaging target is the liver, in order to correct a very short T2 * of the liver, a set of different echo times (TE) in the same slice is imaged twice in succession with a single breath hold (2D gradient echo ( GRE)) to obtain quadruple echo image data. In the 1.5 Tesla MR system, the first imaging TE (out-of-phase) and the second imaging TE (in-phase) are 2.30 ms, 6.90 ms, 4.60 ms, and 9 respectively. .2 ms. The flip angle is 12 degrees (TR = 122 ms) in order to eliminate the effect of the difference in T1 between water and fat.

その後、これらの四つのエコー画像データをデータ処理装置に取り込んで、装置内に記憶させる。データ処理装置は、所定のプログラムにより実現される上記各手段を用いたデータ処理方法に従い、脂肪含有率を算出し、出力手段から出力する。   Thereafter, these four echo image data are taken into the data processing device and stored in the device. The data processing apparatus calculates the fat content and outputs it from the output means according to the data processing method using the above means realized by a predetermined program.

（検証１）
本発明のデータ処理装置と磁気共鳴撮像装置の有用性を検証するために、図４に示すファントムを使用し、本発明の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置を用いて脂肪含有率を算出した場合（実施例）と、下記比較例１〜５とを比較する実験を行った。使用するファントムは種々の中性脂肪重量百分率（％）が入っている。比較例１〜５は下記の通りである。 (Verification 1)
In order to verify the usefulness of the data processing apparatus and magnetic resonance imaging apparatus of the present invention, the phantom shown in FIG. 4 is used, and the fat content is calculated using the magnetic resonance imaging apparatus and data processing apparatus of the present invention. An experiment for comparing (Example) and the following Comparative Examples 1 to 5 was performed. The phantoms used contain various neutral fat weight percentages (%). Comparative Examples 1-5 are as follows.

（比較例１）二重エコーのグラディエントエコーを使用するＤｉｘｏｎ法（通常の二重ＧＲＥ Ｄｉｘｏｎ法）により得られたデータと、下記脂肪含有率算出式を用いて脂肪含有率を算出した。

Figure 2006149583
ここで，IinとIoutはin-phaseとout-of-phase において測定した信号強度 (Comparative example 1) Fat content rate was calculated using the data obtained by the Dixon method (normal double GRE Dixon method) using the gradient echo of a double echo, and the following fat content rate calculation formula.
Figure 2006149583
Where I in and I out are signal intensities measured in-phase and out-of-phase.

（比較例２）ＳＰＩＲ法により得られたデータと、下記脂肪含有率算出式を用いて脂肪含有率を算出した。

Figure 2006149583
(Comparative Example 2) The fat content was calculated using the data obtained by the SPIR method and the following fat content calculation formula.
Figure 2006149583

（比較例３）二項パルス ＰｒｏＳｅｔ ＷＳ法により得られたデータと、下記脂肪含有率算出式を用いて脂肪含有率を算出した。

Figure 2006149583
ここで、ＷＳは水の選択励起 (Comparative Example 3) Fat content was calculated using data obtained by the binomial pulse ProSet WS method and the following fat content calculation formula.
Figure 2006149583
Where WS is the selective excitation of water

（比較例４）二項パルス ＰｒｏＳｅｔ ＦＳ法により得られたデータと、下記脂肪含有率算出式を用いて脂肪含有率を算出した。

Figure 2006149583
ここで、ＦＳは脂肪の選択励起 (Comparative Example 4) Fat content was calculated using the data obtained by the binomial pulse ProSet FS method and the following fat content calculation formula.
Figure 2006149583
Where FS is the selective excitation of fat

（比較例５）Ｘ線を用いてＣＴ値を測定した。   (Comparative Example 5) CT values were measured using X-rays.

表１に、実施例（ＤＤＧＲＥ）と上記各比較例１〜５との比較を示す。図５は、実施例と、各比較例１〜５について、実際の脂肪含有率と、算出された脂肪含有率との関係をグラフ化した図であり、（ａ）は実施例と比較例１に関するものであり、（ｂ）は比較例２，３，４に関するものであり、（ｃ）は比較例５に関するものである。

Figure 2006149583
Table 1 shows a comparison between the example (DDGRE) and the comparative examples 1 to 5. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the actual fat content and the calculated fat content for the example and each of Comparative Examples 1 to 5, and FIG. (B) relates to Comparative Examples 2, 3 and 4 and (c) relates to Comparative Example 5.
Figure 2006149583

実施例（ＤＤＧＲＥ）は、算出された脂肪含有率が実際の脂肪含有率と最も良く一致した。比較例１（通常の二重ＧＲＥ Ｄｉｘｏｎ法）は、短いＴ２＊の高い脂肪含有率において過大評価した（図５（ａ））。 In the example (DDGRE), the calculated fat content was the best match with the actual fat content. Comparative Example 1 (ordinary double GRE Dixon method) overestimated the high fat content of short T2 * (FIG. 5 (a)).

比較例２（ＳＰＩＲ）は、算出された脂肪含有率が実際の脂肪含有率と良く一致していた (表１と図５（ｂ）)。しかし、一回の息止め撮像が困難であり、ＳＰＩＲの有る無しの場合において二度収集しなければならない。これに対して、実施例（ＤＤＧＲＥ）は、一回の息止め撮像が可能であるため、エコー画像にズレが生じにくく、一度の撮像により実施することが可能である。   In Comparative Example 2 (SPIR), the calculated fat content was in good agreement with the actual fat content (Table 1 and FIG. 5 (b)). However, it is difficult to perform one-time breath-holding imaging, and it is necessary to collect twice when there is no SPIR. On the other hand, since the example (DDGRE) can perform one-time breath-holding imaging, the echo image is hardly displaced, and can be implemented by one imaging.

比較例３（ＰｒｏＳｅｔ ＷＳ）と比較例４（ＰｒｏＳｅｔ ＦＳ）は、脂肪含有率の精度が、実施例（ＤＤＧＲＥ）よりも劣っていた (表１と図５（ｂ）)。   Comparative Example 3 (ProSet WS) and Comparative Example 4 (ProSet FS) were inferior in fat content accuracy to the example (DDGRE) (Table 1 and FIG. 5 (b)).

比較例５（Ｘ線ＣＴ値）は、算出された脂肪含有率と実際の脂肪含有率とが比較的に一致していたが(図５（ｃ）)、脂肪含有率を直接測定することができず、放射線被曝の問題もある。これに対して、実施例（ＤＤＧＲＥ）は、脂肪含有率を直接的に算出することが可能であり、安全性も高い。   In Comparative Example 5 (X-ray CT value), the calculated fat content and the actual fat content were relatively in agreement (FIG. 5 (c)), but the fat content can be measured directly. There is also a problem of radiation exposure. On the other hand, the example (DDGRE) can directly calculate the fat content and has high safety.

以上より、比較例１〜５と比較して、実施例（ＤＤＧＲＥ）は、簡便かつ高精度で脂肪含有率を測定できると結論づける。   From the above, as compared with Comparative Examples 1 to 5, it is concluded that the example (DDGRE) can measure the fat content simply and with high accuracy.

（検証２）
健康ボランティア（コントロール群）ｎ＝７と、超音波検査によって診断された脂肪肝症例（脂肪肝群）ｎ＝４について、本発明の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置とを用いて脂肪含有率を算出した。図６は、本発明の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置とを用いたときの、コントロール群と脂肪肝群の各々における脂肪含有率をプロットした図である。コントロール群については平均２．１％であるのに対して、脂肪肝群の平均脂肪含有率は１４．６％であり、有意義に大きかった。したがって、本発明は、臨床的にも非常に有意義である。 (Verification 2)
For healthy volunteers (control group) n = 7 and fatty liver cases (fatty liver group) n = 4 diagnosed by ultrasonic examination, the fat content rate was determined using the magnetic resonance imaging apparatus and data processing apparatus of the present invention. Calculated. FIG. 6 is a graph plotting the fat content in each of the control group and the fatty liver group when the magnetic resonance imaging apparatus and the data processing apparatus of the present invention are used. In contrast to the average of 2.1% for the control group, the average fat content of the fatty liver group was 14.6%, which was significantly higher. Therefore, the present invention is very significant clinically.

本発明のデータ処理装置は、例えば、脂肪肝の診断や治療効果判定、脂肪化を伴った肝細胞癌の検出及び評価、放射線照射に伴う脂肪変性の検出など、様々に使用可能である。また、エコー画像データから脂肪画像や水画像を生成する処理など、様々な処理に応用可能であり、これらの処理についても、位相周期のズレやＴ２＊減衰の影響を補正して、高精度の処理を行うことができる。 The data processing apparatus of the present invention can be used in various ways, for example, for diagnosis of fatty liver and determination of therapeutic effect, detection and evaluation of hepatocellular carcinoma with fatification, detection of fatty degeneration with radiation irradiation, and the like. In addition, it can be applied to various processes such as processing for generating fat images and water images from echo image data. These processes can also be performed with high accuracy by correcting the effects of phase period deviation and T2 * attenuation. Processing can be performed.

（ａ）は第１の実施の形態の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置を説明する説明図、（ｂ）はそのデータ処理装置により実現されるデータ処理方法を説明する概略フローチャート。(A) is explanatory drawing explaining the magnetic resonance imaging device and data processor of 1st Embodiment, (b) is a schematic flowchart explaining the data processing method implement | achieved by the data processor. フィッティングカーブと、そのフィッティングカーブにＴ２＊減衰補正を行ったカーブを示す図。The figure which shows a fitting curve and the curve which performed T2 * attenuation | damping correction | amendment to the fitting curve. （ａ）は第２の実施の形態の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置を説明する説明図、（ｂ）はそのデータ処理装置により実現されるデータ処理方法を説明する概略フローチャート。(A) is explanatory drawing explaining the magnetic resonance imaging device and data processing apparatus of 2nd Embodiment, (b) is a schematic flowchart explaining the data processing method implement | achieved by the data processing apparatus. 種々の中性脂肪重量百分率（％）封入したファントムを説明する説明図。Explanatory drawing explaining the phantom which enclosed various neutral fat weight percentage (%). 実施例と、各比較例１〜５について、実際の脂肪含有率と、算出された脂肪含有率との関係をグラフ化した図であり、（ａ）は実施例と比較例１に関するものであり、（ｂ）は比較例２，３，４に関するものであり、（ｃ）は比較例５に関するものである。It is the figure which plotted the relationship between an actual fat content rate and the calculated fat content rate about an Example and each Comparative Examples 1-5, (a) is related with an Example and the comparative example 1. , (B) relates to Comparative Examples 2, 3, and 4 and (c) relates to Comparative Example 5. 本発明の磁気共鳴撮像装置とデータ処理装置とを用いたときの、コントロール群と脂肪肝群の各々における脂肪含有率をプロットした図。The figure which plotted the fat content rate in each of a control group and a fatty liver group when using the magnetic resonance imaging device and data processor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

Ｅ 磁気共鳴装置
Ｓ１，Ｓ２ データ処理装置
Ｃ１ フィッティングカーブ
Ｃ２ フィッティングカーブをＴ２＊減衰補正したカーブ E Magnetic Resonance Device S1, S2 Data Processing Device C1 Fitting Curve C2 Fitting curve is T2 * Attenuation corrected curve

Claims (18)

磁気共鳴撮像装置により得られるエコー画像データを処理するデータ処理装置において、当該エコー画像データは、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データであり、当該三つ以上の各エコー画像データの画像信号強度の変化について、所定の理論式によりカーブフィッティングを行う手段を備えることを特徴とするデータ処理装置。   In a data processing apparatus that processes echo image data obtained by a magnetic resonance imaging apparatus, the echo image data is three or more echo image data having different echo times at a specific position, and each of the three or more echo image data A data processing apparatus comprising means for performing curve fitting according to a predetermined theoretical formula for a change in image signal intensity of 前記理論式には、水信号と脂肪信号の位相差の項、及び／又は、水信号のＴ２＊減衰の項と脂肪信号のＴ２＊減衰の項が含まれていることを特徴とする請求項１記載のデータ処理装置。 Wherein the theoretical formula, claim, wherein sections of the phase difference between a water signal and a fat signal, and / or, that it includes the T2 * decay term T2 * decay terms and fat signal of water signal 1. A data processing apparatus according to 1. 前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から前記水信号のＴ２＊減衰の項と脂肪信号のＴ２＊減衰の項を除去する手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のデータ処理装置。 2. The apparatus according to claim 1, further comprising means for removing a T2 * attenuation term of the water signal and a T2 * attenuation term of the fat signal from a theoretical formula in which variables obtained by performing the curve fitting are determined. Item 3. A data processing apparatus according to Item 2. 前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から位相周期を求め、当該位相周期／２における画像信号強度を求める手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のデータ処理装置。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for obtaining a phase period from a theoretical formula in which a variable obtained by performing the curve fitting is determined, and obtaining an image signal intensity in the phase period / 2. The data processing apparatus according to item 1. 前記位相周期／２における画像信号強度を用いて、脂肪含有率を算出する手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のデータ処理装置。   5. The data processing apparatus according to claim 4, further comprising means for calculating a fat content using the image signal intensity at the phase period / 2. 絶対値画像である前記エコー画像データに対応する実数値画像の信号強度が負の場合は、前記算出した脂肪含有率を１００％から減算することを特徴とする請求項５に記載のデータ処理装置。   6. The data processing apparatus according to claim 5, wherein when the signal intensity of the real value image corresponding to the echo image data which is an absolute value image is negative, the calculated fat content is subtracted from 100%. . 前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から、水の信号強度の初期値と脂肪の信号強度の初期値を算出し、両初期値を用いて脂肪含有率を算出する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデータ処理装置。   Means for calculating the initial value of the signal strength of water and the initial value of the signal strength of fat from the theoretical formula in which the variable obtained by performing the curve fitting is determined, and calculating the fat content using both initial values The data processing apparatus according to claim 1, further comprising a data processing apparatus. 絶対値画像である前記エコー画像データに対応する実数値画像の信号強度の大きさにより、水と脂肪の信号強度の初期値の判別を行うことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。   8. The data processing apparatus according to claim 7, wherein the initial value of the signal strength of water and fat is determined based on the magnitude of the signal strength of the real value image corresponding to the echo image data which is an absolute value image. . 磁気共鳴撮像装置により得られるエコー画像データを処理するデータ処理方法において、当該エコー画像データは、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データであり、当該三つ以上の各エコー画像データの画像信号強度の変化について、所定の理論式によりカーブフィッティングを行うステップを備えることを特徴とするデータ処理方法。   In a data processing method for processing echo image data obtained by a magnetic resonance imaging apparatus, the echo image data is three or more echo image data having different echo times for a specific position, and each of the three or more echo image data A data processing method comprising a step of performing curve fitting according to a predetermined theoretical formula with respect to a change in image signal intensity. 前記理論式には、水信号と脂肪信号の位相差の項、及び／又は、水信号のＴ２＊減衰の項と脂肪信号のＴ２＊減衰の項が含まれていることを特徴とする請求項９記載のデータ処理方法。 Wherein the theoretical formula, claim, wherein sections of the phase difference between a water signal and a fat signal, and / or, that it includes the T2 * decay term T2 * decay terms and fat signal of water signal 9. The data processing method according to 9. 前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から前記水信号のＴ２＊減衰の項と脂肪信号のＴ２＊減衰の項を除去するステップを備えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のデータ処理方法。 10. The method according to claim 9, further comprising the step of removing a T2 * attenuation term of the water signal and a T2 * attenuation term of the fat signal from a theoretical formula in which variables obtained by performing the curve fitting are determined. Item 11. The data processing method according to Item 10. 前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から位相周期を求め、当該位相周期／２における画像信号強度を求めるステップを備えることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のデータ処理方法。   12. The method according to claim 9, further comprising a step of obtaining a phase period from a theoretical formula in which a variable obtained by performing the curve fitting is determined, and obtaining an image signal intensity in the phase period / 2. The data processing method according to item 1. 前記位相周期／２における画像信号強度を用いて、脂肪含有率を算出するステップを備えることを特徴とする請求項１２に記載のデータ処理方法。   The data processing method according to claim 12, further comprising a step of calculating a fat content using the image signal intensity in the phase period / 2. 絶対値画像である前記エコー画像データに対応する実数値画像の信号強度が負の場合は、前記算出した脂肪含有率を１００％から減算することを特徴とする請求項１３に記載のデータ処理方法。   The data processing method according to claim 13, wherein when the signal intensity of the real value image corresponding to the echo image data which is an absolute value image is negative, the calculated fat content is subtracted from 100%. . 前記カーブフィッティングを行って得られる変数が決定された理論式から、水の信号強度の初期値と脂肪の信号強度の初期値を算出し、両初期値を用いて脂肪含有率を算出するステップを備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のデータ処理方法。   Calculating the initial value of the signal strength of the water and the initial value of the signal strength of the fat from the theoretical formula in which the variable obtained by performing the curve fitting is determined, and calculating the fat content using both initial values The data processing method according to claim 9, comprising: a data processing method according to claim 9. 絶対値画像である前記エコー画像データに対応する実数値画像の信号強度の大きさにより、水と脂肪の信号強度の初期値の判別を行うことを特徴とする請求項１５に記載のデータ処理方法。   16. The data processing method according to claim 15, wherein the initial values of the signal strengths of water and fat are determined based on the signal strength of the real value image corresponding to the echo image data which is an absolute value image. . 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のデータ処理装置、又は、請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載のデータ処理方法に用いられるエコー画像データを得る磁気共鳴撮像装置であり、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データを得るためのパルスシーケンスを印加する手段を備えることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging which obtains the echo image data used for the data processing apparatus of any one of Claim 1 thru | or 8, or the data processing method of any one of Claim 9 thru | or 16. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: means for applying a pulse sequence for obtaining three or more echo image data having different echo times per specific position. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のデータ処理装置、又は、請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載のデータ処理方法に用いられるエコー画像データを得る磁気共鳴撮像方法であり、特定位置につきエコー時間の異なる三つ以上のエコー画像データを得るためのパルスシーケンスを印加するステップを備えることを特徴とする磁気共鳴撮像方法。   The magnetic resonance imaging which obtains the echo image data used for the data processing apparatus of any one of Claim 1 thru | or 8, or the data processing method of any one of Claim 9 thru | or 16. A magnetic resonance imaging method comprising: applying a pulse sequence for obtaining three or more echo image data having different echo times per specific position.
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