JP2007190120A - Image processing program and image processor in magnetic resonance imaging - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EPI(エコープラナーイメージング)により得た情報から対象物の磁気共鳴画像を得る磁気共鳴映像法及びその方法を用いる画像処理装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging method for obtaining a magnetic resonance image of an object from information obtained by EPI (echo planar imaging) and an image processing apparatus using the method.
磁気共鳴映像法(Magnetic Resonance Imaging;MRI)は、人体等の精密診察手段として医療分野で広く利用されており、近年では、非侵襲的な脳機能計測法としても利用されるようになってきている。特に、脳機能研究分野では、脳の活動を画像化するために、脳機能映像法(functional MRI;fMRI)が利用されているが、fMRIにおいては高速撮影法の一つであるエコープラナーイメージング(Echo Planar Imaging;EPI)法がほぼ必須のアイテムとなっている。なかでも、1回の励起パルスで画像構成に必要な全てのデータを収集する超高速スキャン法であるシングルショットEPI法では、複数回の励起パルスで画像データ収集を行うマルチショットEPIよりもS/N比(Signal to Noise ratio;信号交雑比)で劣るが、数10ミリ秒単位での撮影が可能であることが利点とされている。 Magnetic Resonance Imaging (MRI) is widely used in the medical field as a precision diagnostic means for human bodies and the like, and in recent years, it has also been used as a noninvasive brain function measurement method. Yes. In particular, in the field of brain function research, brain functional imaging (functional MRI; fMRI) is used to image brain activity. In fMRI, echo planar imaging (one of high-speed imaging methods) The Echo Planar Imaging (EPI) method has become an almost indispensable item. In particular, the single-shot EPI method, which is an ultra-high-speed scanning method that collects all data necessary for image construction with a single excitation pulse, is more effective than the multi-shot EPI that collects image data with a plurality of excitation pulses. Although it is inferior in the N ratio (Signal to Noise ratio), it is considered to be advantageous to be able to take images in units of several tens of milliseconds.
しかしながら、シングルショットEPI法では読み出し傾斜磁場を高速で反転させるために渦電流磁場が発生し、この磁場の影響により取得したデータから画像を再構成した際にその画像に歪みが生じるという問題がある。ところが、渦電流の発生をハードウェア面で抑制するには限界があって現実的ではない。しかも、渦電流による影響は、より精密な画像を得るために傾斜磁場と解像度を上昇させることによって大きくなる。高磁場で高解像度での脳機能研究が行われつつある昨今では、以上のような問題を解決することが求められている。 However, in the single shot EPI method, an eddy current magnetic field is generated in order to reverse the readout gradient magnetic field at high speed, and there is a problem in that the image is distorted when the image is reconstructed from the acquired data due to the influence of the magnetic field. . However, it is not practical to limit the generation of eddy currents in terms of hardware. Moreover, the effect of eddy currents is increased by increasing the gradient magnetic field and resolution in order to obtain a more precise image. Nowadays, brain functions are being researched with high magnetic field and high resolution, and it is required to solve the above problems.
EPI法のリードアウト傾斜磁場の高速反転によって生じる渦電流磁場による画像の歪みを補正する技術としては、これまで、例えば特許文献1に示されるように、渦電流磁場分布を時間の関数として予備計測し、その予備計測した分布データを用いて本計測信号を補正し、さらにその後、画像の再構成を行う、という方法などが考えられている。
ところが、上記特許文献1に開示された方法では、ソフト的なエラーに対応できない、予備計測後の渦電流磁場分布の変化に対応できない、再構成計算が複雑となってリアルタイムで画像を得ることができない、などといった問題があり、そもそも予備計測と本計測という複数回に亘る計測が必要であるために、超高速でのスキャンが可能であるというシングルショットEPIの利点を活かし難い。
However, the method disclosed in
そこで本発明は、このような問題を解消し、磁気共鳴映像法、特にシングルショットEPI法に適し、1回のスキャンのみで歪みが補正された画像を得ることができるようにする画像処理プログラム並びに画像処理装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention solves such a problem and is suitable for a magnetic resonance imaging method, particularly a single shot EPI method, and an image processing program that can obtain an image whose distortion is corrected by only one scan. It is an object to provide an image processing apparatus.
すなわち本発明に係る画像処理プログラムは、コンピュータを作動させて、磁気共鳴画像装置を用いたエコープラナーイメージング法による撮影から得られたK空間データに基づき磁気共鳴画像を構成する画像処理プログラムであって、前記コンピュータに、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換された前記K空間データに基づいて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化のキャンセルと、読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差の算出により、読み出し方向に発生した位相エラーを求める位相エラー算出工程と、前記位相エラー算出工程で得られた位相エラーに基づいて、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間に読み出し傾斜磁場をかけた場合に読み出し方向に発生する位相エラーを修正してその修正結果を位相エンコード方向に1次元逆フーリエ変換することによって歪みが修整された画像を構成する画像修整工程と、を実行させることを特徴とするものである。 That is, the image processing program according to the present invention is an image processing program for configuring a magnetic resonance image based on K-space data obtained by imaging by an echo planar imaging method using a magnetic resonance imaging apparatus by operating a computer. Based on the K-space data subjected to one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction, the computer cancels the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction and the phase difference between adjacent pixels in the readout direction. A phase error calculation step for obtaining a phase error generated in the readout direction by calculation, and a readout gradient magnetic field in the K space that is one-dimensional inverse Fourier transformed in the readout direction based on the phase error obtained in the phase error calculation step. Correct the phase error that occurs in the readout direction when applied. The results is characterized in that to execute the image modification steps constituting the image distortion is modification by one-dimensional inverse Fourier transform in the phase encoding direction.
このように、EPI撮影から得た計測データであるK空間データを統計的処理することで、読み出し傾斜磁場のリニアエラー、すなわちシングルショットEPI法に特有の渦電流によるエラー及びソフト的エラーを含む画像に歪みを生じさせる全ての読み出し方向の傾斜磁場エラーである位相エラーを求め、この位相エラーを利用して1次元逆フーリエ変換されたK空間データを補正し画像を再構成することによって、1回のEPI撮影によるスキャンのみで、歪みのない画像を高速に得ることが可能となる。 As described above, by statistically processing the K space data, which is measurement data obtained from EPI imaging, an image including a linear error of a readout gradient magnetic field, that is, an error due to an eddy current peculiar to the single shot EPI method and a soft error By obtaining phase errors, which are gradient magnetic field errors in all readout directions that cause distortion in the image, correcting the K-space data subjected to one-dimensional inverse Fourier transform using this phase error, and reconstructing the image once. It is possible to obtain an image without distortion at high speed only by scanning by EPI imaging.
上述の位相エラー算出工程には、次の2通りの具体的な処理工程を含ませることで、より詳細に位相エラーを得ることができる。 By including the following two specific processing steps in the above-described phase error calculation step, the phase error can be obtained in more detail.
まず1通り目は、位相エラー算出工程に、前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各列の複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル工程と、前記位相変化キャンセル工程における演算結果を利用して、読み出し方向に隣接するピクセル同士の位相の差を算出する位相差算出工程と、前記位相差算出工程の演算結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算工程と、を含ませるプログラムである。 First, in the phase error calculation step, the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction is performed by adding the composite data of each column of the K space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the reading direction. The phase change canceling step for canceling, the phase difference calculating step for calculating the phase difference between pixels adjacent in the readout direction using the calculation result in the phase change canceling step, and the calculation result of the phase difference calculating step And a phase error calculation step of calculating a phase error generated in the reading direction when the reading gradient magnetic field is applied once.
次に2通り目は、位相エラー算出工程に、前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差を算出する位相差算出工程と、前記位相差算出工程の演算結果に基づいて、各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差に関する情報を持つ複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル工程と、前記位相変化キャンセル工程における算出結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算工程と、を含ませるプログラムである。 Next, the second way is a phase difference calculation step of calculating a phase difference between adjacent pixels in the readout direction of each readout line of K space data subjected to one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction in the phase error calculation step. And, based on the calculation result of the phase difference calculation step, the composite data having information on the phase difference between adjacent pixels in each readout line in the readout direction is added to obtain the phase by the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction. A phase change canceling step for canceling the change in the phase, and a phase error calculating step for calculating a phase error generated in the reading direction when the read gradient magnetic field is applied once based on the calculation result in the phase change canceling step; This is a program that includes
ここで、これら2通りの何れであっても、前記位相エラー演算工程においては、前記位相の変化のキャンセルと共に、読み出し方向にかけられた傾斜磁場のリニアエラーによる位相の変化を中央の読み出しラインの読み出し傾斜磁場をかけた状態に集中させる処理も実行させることができる。 Here, in any of these two methods, in the phase error calculation step, the phase change due to the linear error of the gradient magnetic field applied in the reading direction is read out from the central reading line in addition to the cancellation of the phase change. A process of concentrating on a state where a gradient magnetic field is applied can also be executed.
また、上述した本発明のプログラムに従って作動する本発明に係る画像処理装置は、磁気共鳴画像装置を用いたエコープラナーイメージング法による撮影から得られたK空間データに基づき磁気共鳴画像を構成する画像処理装置であって、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換された前記K空間データに基づいて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化のキャンセルと、読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差の算出により、読み出し方向に発生した位相エラーを求める位相エラー算出部と、前記位相エラー算出部で得た位相エラーに基づいて、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間に読み出し傾斜磁場をかけた場合に読み出し方向に発生する位相エラーを修正してその修正結果を位相エンコード方向に1次元逆フーリエ変換することによって歪みが修整された画像を構成する画像修整部と、を備えてなることを特徴とするものである。 The image processing apparatus according to the present invention that operates according to the above-described program of the present invention is an image processing that constitutes a magnetic resonance image based on K-space data obtained by an echo planar imaging method using a magnetic resonance imaging apparatus. An apparatus for canceling a phase change due to a gradient magnetic field applied in a phase encoding direction based on the K-space data subjected to a one-dimensional inverse Fourier transform in a reading direction and a phase difference between adjacent pixels in the reading direction. A phase error calculation unit that obtains a phase error generated in the reading direction by calculation, and a read gradient magnetic field is applied to the K space that is one-dimensional inverse Fourier transformed in the reading direction based on the phase error obtained by the phase error calculation unit. Correct the phase error that occurs in the readout direction when the And image modification unit constituting the image distortion is modification by one-dimensional inverse Fourier transform and is characterized in that it comprises an.
この画像処理装置では、上述したプログラムと同様に、位相エラー算出部には、次の2通りの具体的な処理機能を含ませることで、より詳細に位相エラーを得ることができる。 In this image processing apparatus, the phase error can be obtained in more detail by including the following two specific processing functions in the phase error calculation unit, similarly to the above-described program.
すなわち、1通り目は、位相エラー算出部に、前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各列の複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル部と、前記位相変化キャンセル部による演算結果を利用して、読み出し方向に隣接するピクセル同士の位相の差を算出する位相差算出部と、前記位相差算出部による演算結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算部とを含ませた態様であり、2通り目は、位相エラー算出部に、前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差を算出する位相差算出部と、前記位相差算出部による演算結果に基づいて、各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差に関する情報を持つ複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル部と、前記位相変化キャンセル部による算出結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算部とを含ませた態様である。 That is, the first is that the phase error calculation unit adds the composite data of each column of the K-space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction and changes the phase due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction. A phase change canceling unit that cancels the phase change, a phase difference calculating unit that calculates a phase difference between pixels adjacent to each other in the readout direction using a calculation result by the phase change canceling unit, and a calculation result by the phase difference calculating unit And a phase error calculation unit that calculates a phase error generated in the reading direction when the reading gradient magnetic field is applied once, and the second way is the phase error calculation unit, Phases of pixels adjacent to the readout direction of each readout line of K-space data subjected to one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction Based on the calculation result of the phase difference calculation unit that calculates the difference and the phase difference calculation unit, the composite data having the information regarding the phase difference between the pixels adjacent to each other in the readout direction of each readout line is added to obtain the phase encoding A phase change canceling unit that cancels a phase change due to a gradient magnetic field applied in the direction, and a phase error that occurs in the reading direction when the read gradient magnetic field is applied once based on a calculation result by the phase change canceling unit And a phase error calculation unit for calculating.
そして、これら2通りの態様の何れであっても、前記位相エラー演算部においては、前記位相の変化のキャンセルと共に、読み出し方向にかけられた傾斜磁場のリニアエラーによる位相の変化を中央の読み出しラインの読み出し傾斜磁場をかけた状態に集中させる処理も実行することが可能である。 In any of these two modes, the phase error calculation unit cancels the phase change and changes the phase change due to the linear error of the gradient magnetic field applied in the reading direction. It is also possible to execute processing for concentrating on the state in which the readout gradient magnetic field is applied.
本発明は、MRI装置を用いたEPI撮影から得たK空間データに基づいて、渦電流によるエラーとソフト的エラーを含む画像に歪みを生じさせる全ての読み出し方向の傾斜磁場エラーである位相エラーを求め、この位相エラーを用いて1次元逆フーリエ変換されたK空間データを補正し画像を再構成するという手法を採用している。その結果、1回のEPI撮影のみで、ハードウェアでは抑制しきれない歪みのない画像を高速に得ることが可能である。さらに従来の手法と比較して、撮影から正確な画像取得までの時間短縮を図ることができる。 In the present invention, based on K-space data obtained from EPI imaging using an MRI apparatus, phase errors which are gradient magnetic field errors in all readout directions that cause distortion in an image including errors due to eddy currents and soft errors are detected. A method is used in which the phase space is used to correct the K-space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform to reconstruct the image. As a result, an image without distortion that cannot be suppressed by hardware can be obtained at high speed by only one EPI shooting. Furthermore, compared with the conventional method, the time from photographing to accurate image acquisition can be shortened.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に示すブロック図は、本実施形態で用いられる磁気共鳴画像装置(MRI装置)の一例を示すものである。同図に示すように、MRI装置1は、静磁場発生磁石2、高周波送信用コイル3、高周波受信用コイル4、勾配磁場コイル5,5を基本的構成要素として備えている。一方、コンピュータ6に接続された制御装置7は、高周波発生装置8からの高周波信号を変調器9にて適切な信号に変調するように制御するものである。ここで変調信号は、増幅器10を介して高周波送信用コイル3に付与される。また制御装置7は、勾配磁場発生装置11をも制御し、勾配磁場コイル5,5に適切な傾斜磁場を発生させる。MRI測定時において、測定対象である生体(例えば人体であれば被験者)Xには、各磁気共鳴を生じせしめるために、高周波送信用コイル3から高周波パルスが照射される。その結果、各磁気共鳴によって被験者Xから誘導されるエコー信号は、高周波受信用コイル4、増幅器12を介して位相検波器13にてアナログ信号として検波され、AD変換器14によって、このアナログ検波信号がデジタル信号に変換される。コンピュータ7は、本実施形態に係る画像処理装置としての機能を有するものであり、記憶装置15に格納された本実施形態の画像処理プログラムによる処理手順に従ってAD変換器14で出力されたデジタル信号を処理し、その処理結果を表示装置16に各磁気共鳴画像(MRI画像)として表示する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The block diagram shown in FIG. 1 shows an example of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) used in this embodiment. As shown in FIG. 1, the
本実施形態に係る画像処理装置及び画像処理プログラムは、このようなMRI装置でエコープラナーイメージング(EPI)スキャンを行って得られた周波数情報であるK空間データを用いて渦電流によるエラーに起因する歪みを補正して、歪みのない(若しくは歪みが極めて小さい)MRI画像を生成するものである。 The image processing apparatus and the image processing program according to the present embodiment are caused by errors caused by eddy currents using K space data that is frequency information obtained by performing echo planar imaging (EPI) scanning with such an MRI apparatus. The distortion is corrected, and an MRI image without distortion (or distortion is extremely small) is generated.
図2は、画像処理装置としてのコンピュータ6における機能ブロック図である。すなわちこのコンピュータ6は、AD変換器14からデジタル信号(周波数情報)の入力を受ける入力部61、この周波数情報であるK空間データに基づき読み出し(リードアウト)方向に発生した位相エラーを求める位相エラー算出部62
、この求められた位相エラーに基づき歪みが修整された画像を生成する画像修整部63、生成された画像データを表示装置16に表示させるよう出力する出力部64を備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
An
より詳細に、位相エラー算出部62は、次の2態様を取ることができる。まず第1の態様として、図3に示すように、位相エラー算出部62が、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各列の複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル部621a、この位相変化キャンセル部621aによる演算結果を利用して、読み出し方向に隣接するピクセル同士の位相の差を算出する位相差算出部622a、位相差算出部622aによる演算結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算部623aを備える態様が挙げられる。次に第2の態様として、図4に示すように、位相エラー算出部62が、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差を算出する位相差算出部621bと、この位相差算出部621bによる演算結果に基づいて、各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差に関する情報を持つ複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル部622bと、この位相変化キャンセル部622bによる算出結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算部623cを備える態様が挙げられる。これら2態様は、位相変化キャンセル部621a,622bと位相差算出部622a,621bの処理順序が異なるものであり、最終的に位相エラー演算部623a,623bにおいて位相エラーを算出する点では共通である。また、画像修整部63は詳細には、図3及び図4に示すように、位相エラー算出部62で得た位相エラーに基づいて、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間に読み出し傾斜磁場をかけた場合に読み出し方向に発生する位相エラーを修正する位相エラー修正部631と、この修正結果を位相エンコード方向に1次元逆フーリエ変換することによって歪みが修整された画像データを生成する画像生成部632を備える。
More specifically, the phase
図5は、EPI法によるMRI画像作成の処理手順を簡単に示す図であり、(a)は従来の手順、(b)は本実施形態における手順である。従来の手順では、まず入力されたK空間データSk,lを読み出し(リードアウト;RO)方向に1次元逆フーリエ変換(IFFT(RO))した値S’x,lを求め、これを位相エンコード(PE)方向に1次元逆フーリエ変換(IFFT(PE))することで、画像データIx,yを得る。この得られた画像は通常、渦電流によるエラーやソフトウェア的なエラーに起因する位相エラーの存在により歪んでいる。したがって、この画像の歪みを修整するためには、例えば先行技術の項で挙げたように、予備計測と本計測の少なくとも2回のスキャンを行って画像の補整を行う必要がある。一方、本実施形態における手順では、入力されたK空間データSk,lを読み出し(リードアウト;RO)方向に1次元逆フーリエ変換(IFFT(RO))した値S’x,lを求める段階までは従来の手順と同じであるが、この値S’x,lに基づいて位相エラーを修正(Correction)する段階を踏み、この修整した値C’x,lを位相エンコード(PE)方向に1次元逆フーリエ変換(IFFT(PE))することで、画像データIx,yを得る。 FIG. 5 is a diagram simply showing a processing procedure for creating an MRI image by the EPI method, in which (a) shows a conventional procedure and (b) shows a procedure in the present embodiment. In the conventional procedure, first, a value S ′ x, l obtained by one-dimensional inverse Fourier transform (IFFT (RO)) in the read (readout; RO) direction of the input K space data S k , l is obtained, and this is phase-converted. Image data I x, y is obtained by one-dimensional inverse Fourier transform (IFFT (PE)) in the encoding (PE) direction. The obtained image is usually distorted due to the presence of an error due to an eddy current or a phase error caused by a software error. Therefore, in order to correct the distortion of the image, for example, as described in the section of the prior art, it is necessary to perform image correction by performing at least two scans of the preliminary measurement and the main measurement. On the other hand, in the procedure according to the present embodiment, a step of obtaining a value S ′ x, l obtained by performing one-dimensional inverse Fourier transform (IFFT (RO)) in the read (readout; RO) direction of the input K space data S k, l. Up to this point, the procedure is the same as the conventional procedure, but the phase error is corrected based on the value S ′ x, l (correction), and the corrected value C ′ x, l is set in the phase encoding (PE) direction. Image data I x, y is obtained by performing one-dimensional inverse Fourier transform (IFFT (PE)).
以下、本実施形態における具体的な画像処理方法について、部分的に上述の位相エラー算出部62の2態様に分けて説明する。なお、前提としてK空間のマトリックスサイズはMxNとする。K空間の中央点は(M/2+1,N/2+1)である。また、以下の具体的処理の前に、入力部61で受けたK空間データSk,lは、1次元逆フーリエ変換されており(S’x,l)、以下この値を用いて処理するものとする。
Hereinafter, a specific image processing method in the present embodiment will be described by being divided into two aspects of the phase
まず、上記第1の態様では、位相エラー算出部62の位相変化キャンセル部621aにおいて次式の演算を行う。
First, in the first aspect, the phase
このように得られた値ρxを用いて、位相差算出部622aにおいて、次式の演算を行う。なお、式中「conj()」は、()内の共役複素数(complex conjugation)を返す関数である。
Using thus obtained values [rho x, the phase
ここまでの処理は、上記第2の態様では、位相エラー算出部62の位相差算出部621bにおいて次式の演算を行う。
In the processing up to this point, in the second aspect, the phase
このように得られた読み出し線の隣接するピクセルの位相の差ρlを用いて、位相変化キャンセル部622bにおいて、次式の演算を行う。
Using the phase difference ρ l between adjacent pixels of the readout line thus obtained, the phase
以上のように、第1、第2の何れの態様であっても、位相エラーの累積ρが得られる。そこで、位相エラー演算部623a,623bでは、次式の演算処理を行い、位相エラーGを求める。
As described above, the accumulated phase error ρ can be obtained in either of the first and second modes. Therefore, the phase
このようにして得られた位相エラーGに基づいて、画像修整部63において歪みが修整された画像を生成する。具体的には、まず位相エラー修正部631において、次式による演算処理を行う。
Based on the phase error G obtained in this way, an image in which distortion has been corrected in the
続いて画像生成部632において、次式による演算処理を行う。
Subsequently, the
上述した本発明の実施形態を利用して、グラジエントエコー(GRE)EPI試験を行った。同試験には、MRI装置として3T(テスラ)全身スキャナー(Simens社製,製品名「Trio」)を利用した。MRI画像に生じる歪みを明確に把握するため、128x128のK空間マトリックスサイズを適用している。スキャン条件は、スライスの厚さ;5mm,視野(FOV);230x230mm,エコータイム(TE);50ms,繰り返し時間(TR);100ms,バンド幅;1862KHzである。 A gradient echo (GRE) EPI test was performed using the embodiment of the present invention described above. In this test, a 3T (Tesla) whole body scanner (manufactured by Simens, product name “Trio”) was used as an MRI apparatus. In order to clearly grasp the distortion generated in the MRI image, a K-space matrix size of 128 × 128 is applied. The scanning conditions are: slice thickness; 5 mm, field of view (FOV); 230 × 230 mm, echo time (TE); 50 ms, repetition time (TR); 100 ms, bandwidth: 1862 KHz.
図6は、標準ファントムを測定対象とした場合の試験結果であるMRI画像、図7は被験者の頭部を測定対象とした場合の試験結果であるMRI画像をそれぞれ示している。標準ファントム、被験者の頭部を測定対象とした両試験とも、aは、歪みのない画像を比較対象とするためのグラジエントエコー画像、bは、本試験に用いたMRI装置に標準装備されている位相修正のみを適用したMRI画像(EPI画像)、cは、MRI装置に標準装備されている位相修正に加えて、上述した本発明の実施形態に係る画像修整法を適用したMRI画像(EPI画像)を、それぞれ示している。なお、EPI画像における位相エンコード方向は、b,c共に上下方向である。 FIG. 6 shows an MRI image that is a test result when the standard phantom is the measurement target, and FIG. 7 shows an MRI image that is the test result when the subject's head is the measurement target. In both tests using the standard phantom and the subject's head as the measurement target, a is a gradient echo image for comparing an image without distortion, and b is a standard equipment in the MRI apparatus used in this test. An MRI image (EPI image) to which only phase correction is applied, c is an MRI image (EPI image) to which the image correction method according to the above-described embodiment of the present invention is applied in addition to the phase correction that is provided as a standard in the MRI apparatus. ) Respectively. The phase encoding direction in the EPI image is the vertical direction for both b and c.
各図に示されるように、歪みのない正確な画像が得られるaと比較して、bでは読み出し傾斜磁場エラーが生じているため画像の大きな歪みが認められるが、cではエラー修正が有効に機能した結果、bのような歪みがなく、ほぼ正確な形状の画像が得られることが分かる。 As shown in each figure, compared to a, where an accurate image without distortion is obtained, a readout gradient magnetic field error occurs in b, and a large distortion of the image is observed, but error correction is effective in c As a result of the function, it can be seen that an image having an almost accurate shape without distortion as in b can be obtained.
以上のように、本発明の画像処理プログラム、画像処理装置をシングルショットEPI法に適用することで、1回のスキャンのみで歪みのないMRI画像(EPI画像)を得ることが可能である。このことは、短時間で正確なMRI画像を得ることに本発明が極めて有用であることを示すものである。 As described above, by applying the image processing program and the image processing apparatus of the present invention to the single shot EPI method, it is possible to obtain a distortion-free MRI image (EPI image) by only one scan. This indicates that the present invention is extremely useful for obtaining an accurate MRI image in a short time.
なお、本発明は上述した実施の形態及び実施例に限定されるものではない。その他、各部、各工程の具体的構成要素についても上記実施の形態及び実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples. In addition, the specific components of each part and each process are not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1…MRI装置
6…コンピュータ(画像処理装置)
62…位相エラー算出部
63…画像修整部
621a,622b…位相変化キャンセル部
622a,621b…位相差算出部
623a,623b…位相エラー演算部
631…位相エラー修正部
632…画像生成部
DESCRIPTION OF
62 ... Phase
Claims (8)
読み出し方向に1次元逆フーリエ変換された前記K空間データに基づいて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化のキャンセルと、読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差の算出により、読み出し方向に発生した位相エラーを求める位相エラー算出工程と、
前記位相エラー算出工程で得られた位相エラーに基づいて、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間に読み出し傾斜磁場をかけた場合に読み出し方向に発生する位相エラーを修正してその修正結果を位相エンコード方向に1次元逆フーリエ変換することによって歪みが修整された画像を構成する画像修整工程と
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 An image processing program for configuring a magnetic resonance image based on K-space data obtained by imaging by an echo planar imaging method using a magnetic resonance imaging apparatus by operating a computer,
Based on the K-space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction, the readout direction is calculated by canceling the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction and calculating the phase difference between pixels adjacent to the readout direction. A phase error calculation step for obtaining a phase error generated in
Based on the phase error obtained in the phase error calculation step, the phase error generated in the readout direction when the readout gradient magnetic field is applied to the K space that has been subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction, and the correction result An image processing program for executing an image modification process for constructing an image whose distortion has been corrected by performing one-dimensional inverse Fourier transform in the phase encoding direction.
前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各列の複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル工程と、
前記位相変化キャンセル工程における演算結果を利用して、読み出し方向に隣接するピクセル同士の位相の差を算出する位相差算出工程と、
前記位相差算出工程の演算結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算工程と
を含む請求項1に記載の画像処理プログラム。 The phase error calculation step further includes
A phase change cancellation step of adding the composite data of each column of the K space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction to cancel the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction;
Using the calculation result in the phase change canceling step, a phase difference calculating step of calculating a phase difference between pixels adjacent in the reading direction;
The image processing program according to claim 1, further comprising: a phase error calculation step of calculating a phase error generated in the read direction when the read gradient magnetic field is applied once based on a calculation result of the phase difference calculation step. .
前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差を算出する位相差算出工程と、
前記位相差算出工程の演算結果に基づいて、各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差に関する情報を持つ複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル工程と、
前記位相変化キャンセル工程における算出結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算工程と
を含む請求項1に記載の画像処理プログラム。 The phase error calculation step further includes
A phase difference calculating step of calculating a phase difference between pixels adjacent to the readout direction of each readout line of the K space data subjected to one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction;
Based on the calculation result of the phase difference calculation step, the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction is performed by adding the composite data having information on the phase difference between adjacent pixels in the readout direction of each readout line. A phase change canceling process for canceling,
The image processing program according to claim 1, further comprising: a phase error calculation step of calculating a phase error generated in the reading direction when the reading gradient magnetic field is applied once based on a calculation result in the phase change canceling step. .
読み出し方向に1次元逆フーリエ変換された前記K空間データに基づいて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化のキャンセルと、読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差の算出により、読み出し方向に発生した位相エラーを求める位相エラー算出部と、
前記位相エラー算出部で得た位相エラーに基づいて、読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間に読み出し傾斜磁場をかけた場合に読み出し方向に発生する位相エラーを修正してその修正結果を位相エンコード方向に1次元逆フーリエ変換することによって歪みが修整された画像を構成する画像修整部と
を備えてなることを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus for constructing a magnetic resonance image based on K-space data obtained from imaging by an echo planar imaging method using a magnetic resonance imaging apparatus,
Based on the K-space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction, the readout direction is calculated by canceling the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction and calculating the phase difference between pixels adjacent to the readout direction. A phase error calculation unit for obtaining a phase error generated in
Based on the phase error obtained by the phase error calculator, the phase error generated in the readout direction when the readout gradient magnetic field is applied to the K space subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction is corrected and the correction result is obtained. An image processing apparatus comprising: an image modifying unit that forms an image whose distortion is modified by performing a one-dimensional inverse Fourier transform in a phase encoding direction.
前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各列の複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル部と、
前記位相変化キャンセル部による演算結果を利用して、読み出し方向に隣接するピクセル同士の位相の差を算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部による演算結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算部と
を含む請求項5に記載の画像処理装置。 The phase error calculation unit further includes:
A phase change canceling unit that cancels a phase change caused by a gradient magnetic field applied in the phase encoding direction by adding the composite data of each column of the K space data subjected to the one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction;
Using the calculation result by the phase change cancellation unit, a phase difference calculation unit that calculates a phase difference between pixels adjacent in the readout direction;
The image processing apparatus according to claim 5, further comprising: a phase error calculation unit that calculates a phase error generated in the reading direction when the reading gradient magnetic field is applied once based on a calculation result by the phase difference calculation unit. .
前記読み出し方向に1次元逆フーリエ変換されたK空間データの各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差を算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部による演算結果に基づいて、各読み出しラインの当該読み出し方向に隣接するピクセルの位相の差に関する情報を持つ複合データを足し合わせて、位相エンコード方向にかけられた傾斜磁場による位相の変化をキャンセルする位相変化キャンセル部と、
前記位相変化キャンセル部による算出結果に基づいて、読み出し傾斜磁場が1回かけられた場合における当該読み出し方向に発生した位相エラーを演算する位相エラー演算部と
を含む請求項5に記載の画像処理装置。 The phase error calculation unit further includes:
A phase difference calculation unit that calculates a phase difference between pixels adjacent to each other in the readout direction of each readout line of the K space data subjected to one-dimensional inverse Fourier transform in the readout direction;
Based on the calculation result of the phase difference calculation unit, the phase change due to the gradient magnetic field applied in the phase encoding direction by adding the composite data having information on the phase difference between adjacent pixels in the readout direction of each readout line A phase change canceling unit for canceling,
The image processing apparatus according to claim 5, further comprising: a phase error calculation unit that calculates a phase error generated in the reading direction when the reading gradient magnetic field is applied once based on a calculation result by the phase change canceling unit. .
The phase error calculation unit also executes a process of concentrating the phase change due to the linear error of the gradient magnetic field applied in the reading direction to the state where the read gradient magnetic field of the central read line is applied, in addition to the cancellation of the phase change. Item 8. The image processing apparatus according to Item 6 or 7.
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