JP2007325775A - 核磁気共鳴測定装置及び核磁気共鳴画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位相エンコード用に被写体に印加する傾斜磁場の影響で蓄積される位相分散による画像の歪みを補正可能な核磁気共鳴測定装置及び核磁気共鳴画像生成方法を提供する。
【解決手段】核磁気共鳴測定装置１は、撮影可能領域内の位置によって磁場強度を変化させた傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生器４と、傾斜磁場発生器４によって発生された傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第１のＮＭＲ信号を取得し、且つ傾斜磁場の勾配を反転させた傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第２のＮＭＲ信号を取得する検出器７と、第１のＮＭＲ信号に基づいて第１の中間画像を生成し、且つ第２のＮＭＲ信号に基づいて第２の中間画像を生成する画像再構成部１２と、第１の中間画像及び第２の中間画像に基づいて出力画像を生成する画像処理部１３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、核磁気共鳴測定装置及び核磁気共鳴画像生成方法に関し、特に拡散強調画像の生成において、画像中に生じる幾何学的な歪みを補正する核磁気共鳴測定装置及び核磁気共鳴画像生成方法に関する。

近年、腫瘍の検出能に優れることから、核磁気共鳴測定装置（以下、ＭＲＩ装置という）を用いて取得される拡散強調画像が注目されている（非特許文献１参照）。
この拡散強調画像を得る際、患者の負担を減らし、モーションアーティファクトを軽減するために、エコープラナーイメージング（以下ＥＰＩという）という高速撮像法が広く用いられている（特許文献１参照）。

しかし、ＥＰＩ法を用いると、位相エンコード用の傾斜磁場を長時間に渡って印加するので、核磁気モーメントの位相が補正されることなく加算されていくため、磁化率差による位相分散が著しくなる。そのために、画像中の位相エンコード方向に大きな幾何学的な歪みが生じてしまうという問題があった。このような歪みを生じると、拡散強調画像において観察される臓器や腫瘍の位置が、位相エンコード方向にずれることとなり、臨床上好ましくない。

この問題に対して、スプラインワーピングを用いて位相エンコード方向の歪みを補正する方法が開発されている（非特許文献２参照）。しかし、この方法では、ＥＰＩ法で撮影する撮影部位と対応する撮影部位について、歪みのない画像を予め取得しておく必要があり、ＥＰＩ法のみで撮影する場合には、適用することができなかった。

特開平１０−２７７００５号公報 ステッジュスカル及びターナー、「スピン拡散測定：時間依存傾斜場の存在におけるスピンエコー」、ジャーナルオブケミカルフィジックス、４２号、ｐ．２８８−２９２、１９６５年 フィリップ、「スプラインワーピングを用いたＥＰＩにおける一方向幾何学的歪みの補正」、ジャーナルオブコンピュータアシストトモグラフィ、２１巻、４号、１９９７年

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消することを可能とする核磁気共鳴測定装置及び核磁気共鳴画像生成方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、位相エンコード用に被写体に印加する傾斜磁場の影響で蓄積される位相分散による画像の歪みを補正可能な核磁気共鳴測定装置及び核磁気共鳴画像生成方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る核磁気共鳴測定装置は、撮影可能領域内の位置によって磁場強度を変化させた傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生器と、傾斜磁場発生器によって発生された傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第１のＮＭＲ信号を取得し、且つ傾斜磁場の勾配を反転させた傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第２のＮＭＲ信号を取得する検出器と、第１のＮＭＲ信号に基づいて第１の中間画像を生成し、且つ第２のＮＭＲ信号に基づいて第２の中間画像を生成する画像再構成部と、第１の中間画像及び第２の中間画像に基づいて出力画像を生成する画像処理部とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る核磁気共鳴測定装置では、画像処理部は、第１の中間画像及び第２の中間画像に複数の基準点を設定する基準点設定手段と、第１の中間画像に設定された複数の基準点と第２の中間画像に設定された複数の基準点のうち、被写体の同一の部位に対応する基準点同士の位置ずれ量を算出し、その位置ずれ量に基づいて第１の中間画像に対する第１の位置補正量及び第２の中間画像に対する第２の位置補正量を算出する位置補正量算出手段と、第１の位置補正量に基づいて第１の中間画像を位置補正し、且つ第２の位置補正量に基づいて第２の中間画像を位置補正し、位置補正された第１及び第２の画像に基づいて出力画像を生成する出力画像生成手段とを有することが好ましい。

さらに、本発明に係る核磁気共鳴測定装置では、基準点設定手段は、第１の中間画像及び第２の中間画像において、画素信号値が極大値又は極小値となる点を複数の基準点として設定することが好ましい。

さらに、本発明に係る核磁気共鳴測定装置では、出力画像生成手段は、第１の位置補正量に基づいて位置補正された第１の中間画像と、第２の位置補正量に基づいて位置補正された第２の中間画像の対応する画素の信号値を加算平均することにより、出力画像を生成することが好ましい。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る核磁気共鳴画像生成方法は、一方向に磁場強度の高い傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第１のＮＭＲ信号を取得するステップと、傾斜磁場の勾配を反転させた傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第２のＮＭＲ信号を取得するステップと、第１のＮＭＲ信号に基づいて第１の中間画像を再構成するステップと、第２のＮＭＲ信号に基づいて第２の中間画像を再構成するステップと、第１の中間画像及び第２の中間画像に基づいて出力画像を生成するステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る核磁気共鳴画像生成方法では、出力画像を生成するステップは、第１の中間画像及び第２の中間画像に複数の基準点を設定するステップと、第１の中間画像に設定された複数の基準点と第２の中間画像に設定された複数の基準点のうち、被写体の同一の部位に対応する基準点同士の位置ずれ量を算出し、位置ずれ量に基づいて第１の中間画像に対する第１の位置補正量及び第２の中間画像に対する第２の位置補正量を算出するステップと、第１の位置補正量に基づいて第１の中間画像を位置補正し、且つ第２の位置補正量に基づいて第２の中間画像を位置補正し、位置補正された第１及び第２の中間画像に基づいて出力画像を生成するステップと、を有することが好ましい。

また、本発明に係る画像補正装置は、同一の被写体を撮影し、互いに逆向きの幾何学的歪みを有する第１の画像及び第２の画像に基づいて、幾何学的歪みを補正した出力画像を生成する。そのために、本発明に係る画像補正装置は、第１の画像及び第２の画像に複数の基準点を設定する基準点設定手段と、第１の画像に設定された複数の基準点と第２の画像に設定された複数の基準点のうち、被写体の同一の部位に対応する基準点同士の位置ずれ量を算出し、位置ずれ量に基づいて第１の画像に対する第１の位置補正量と第２の画像に対する第２の位置補正量を算出する位置補正量算出手段と、第１の位置補正量に基づいて第１の画像を位置補正し、且つ第２の位置補正量に基づいて第２の画像を位置補正し、位置補正された第１及び第２の画像に基づいて出力画像を生成する出力画像生成手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、特定方向に勾配を有する傾斜磁場を印加して位相エンコードして取得した第１の中間画像と、その特定方向と反対方向に勾配を有する傾斜磁場を印加して位相エンコードして取得した第２の中間画像から、それら中間画像中に撮影された被写体の位置の中間点を本来の被写体の位置と推定することによって、位相エンコード用の傾斜磁場によって蓄積された位相分散による画像の歪みを補正することが可能となる。

以下図面を参照しつつ、本発明に係る核磁気共鳴測定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る核磁気共鳴測定装置（以下ＭＲＩ装置という）１の概略構成図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１は、ＭＲＩ装置本体部２と制御部１０を有する。そしてＭＲＩ装置本体部２は、静磁場コイル３、傾斜磁場コイルセット４、ＲＦコイル５、コイル駆動部６、検出器７及び撮影台８を有する。

静磁場コイル３は、コイル駆動部６から供給される電力に応じて、静磁場コイル３に囲まれた略円筒形の撮像可能領域内に静磁場を発生する。撮像時には、被写体９は撮影台８に載置された状態でこの撮像可能領域内に挿入される。以下、説明の便宜上、この撮像可能領域の中心を原点として、直交座標系を規定する。すなわち、静磁場の向きと平行な方向を（静磁場コイル３の中心軸と平行に）ｚ軸、静磁場の向きと直交し、且つ撮影台８に対して垂直な方向をｙ軸、ｚ軸及びｙ軸に直交する方向をｘ軸とする。

傾斜磁場コイルセット４は、磁場強度がｘｙｚ各軸に沿って空間的に傾斜するｘｙｚ各軸の傾斜磁場を撮像可能領域内に発生するために、３組の傾斜磁場コイルを内蔵する。
そして、各傾斜磁場発生コイルは、コイル駆動部６から供給される電力に応じて、以下のような傾斜磁場を発生させる。すなわち、任意に撮像スライスを決めるためのスライス選択用傾斜磁場Ｇsをｚ軸に沿って発生させる。また、空間的位置情報を位相情報としてＮＭＲ（核磁気共鳴）信号に与えるための位相エンコード用傾斜磁場Ｇeをｙ軸に沿って発生させる。さらに、空間的位置情報を周波数情報としてＮＭＲ信号に与えるためのリードアウト用傾斜磁場Ｇrをｘ軸に沿って発生させる。

ＲＦコイル５は、コイル駆動部６から供給される高周波信号に応じて、ＲＦ（高周波パルス）磁場を発生させる。ここで、ＲＦコイル５は、ＲＦ磁場として、被写体内の対象原子核の磁化スピンを励起して横磁化成分を発生させるフリップ角が９０度の励起パルス、又は、磁化スピンの位相の進み遅れを反転させるフリップ角が１８０度の反転パルスなどを発生させる。

コイル駆動部６は、制御部１０から受信したパルスシーケンスデータに基づいて、静磁場コイル３、傾斜磁場コイルセット４、及びＲＦコイル５を駆動し、それらの各コイルに対して、所定のタイミングで所定の磁場を発生させる。また、検出器７によるＮＭＲ信号の受信タイミングを調整する。

検出器７は、ＲＦコイル５を介して、横磁化から生じるＮＭＲ信号を受信する。また検出器７は、プリアンプ及びＡ／Ｄ変換器を有し、受信したＮＭＲ信号をプリアンプによって増幅し、Ａ／Ｄ変換器によってＮＭＲ信号をディジタル信号に変換して、制御部１０に送信する。

制御部１０は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク等を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）又はワークステーション、及びその周辺機器で構成される。そして制御部１０は、コイル駆動部６を制御して所定の磁場及び磁場パルスを発生させる。そして、検出器７から取得したＮＭＲ信号に基づいて中間画像を再構成し、その後歪み補正処理などを行って最終的に出力される画像を生成する。そして、制御部１０は、診断に供するために表示部１６にその出力画像を表示させる。あるいは、制御部１０は、その出力画像をフィルムに出力したり、電子記憶として保存するために、イメージャやストレージサーバなどの外部機器に出力する。
図２に、制御部１０の機能ブロック図を示す。制御部１０は、上記の機能を実現するために、コイル制御部１１、画像再構成部１２、画像処理部１３、記憶部１４及び通信部１５を有する。
以下、制御部１０の各部について詳細に説明する。

コイル制御部１１は、操作部１７を通じて入力された、撮影部位や撮影方法を示す撮影条件に基づいて、パルスシーケンスデータを作成し、通信部１５を通じてコイル駆動部６にそのパルスシーケンスデータを渡す。

画像再構成部１２は、通信部１５を通じて検出器７から取得したＮＭＲ信号に基づいて画像再構成を行い、中間画像を生成する。例えば、画像再構成部１２は、ＮＭＲ信号を２次元フーリエ変換をすることによって画像再構成することができる。ここで、画像再構成部１２は、ＥＰＩのような高速撮像法でＮＭＲ信号が取得される場合のように、一つのスライス面の画像を取得する際に複数回の撮影が行われる場合、各撮影ごとに得られたＮＭＲ信号から、それぞれ中間画像を再構成する。再構成された中間画像は、画像処理部１３で利用可能なように、記憶部１４又は制御部１０を構成するＲＡＭに一時的に保存される。

画像処理部１３は、画像再構成部１２で再構成された複数の中間画像に基づいて、位相エンコード方向に生じた幾何学的な歪みを補正した画像を生成する。そのために、画像処理部１３は、基準点設定手段１３１、位置補正量算出手段１３２及び出力画像生成手段１３３を有する。

ここで、周波数エンコード方向及び位相エンコード方向の幾何学的歪みについて説明する。周波数エンコード方向及び位相エンコード方向に生じる歪み量（画像上の被写体９の位置ずれ量に相当）は、次式で表される。
ここで、Δｆは周波数エンコード方向の歪み量（単位ｍｍ）、Δｐは位相エンコード方向の歪み量（単位ｍｍ）、γは磁気回転比、ΔＢは磁場不均一度、ＦＯＶｆは周波数エンコード方向の撮影領域サイズ（単位ｍｍ）、ＦＯＶｐは位相エンコード方向の撮影領域サイズ（単位ｍｍ）、Δｔｆはリードアウト時間（単位ｓｅｃ）、Δｔｐは位相エンコードステップの間隔時間（単位ｓｅｃ）をそれぞれ表す。（１）（２）式から明らかなように、Δｔｆ、Δｔｐが長くなると、それぞれ歪み量Δｆ、Δｐも増大する。ここで、Δｔｆについては、リードアウト時に印加する傾斜磁場Ｇｒを極めて強く保つことが可能なことから、短時間に設定することができる。そのため、Δｆは相対的に小さな値となる。しかし、特に拡散強調画像の撮影に使用されるＥＰＩでは、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅを長時間掛け続けるため、Δｐのみの歪み量が他の撮影方法と比較して、相対的に大きくなってしまう。

また、（２）式において、磁場不均一度ΔＢは、撮像部位の形状、磁化率の影響及び化学シフトを強く反映するファクターである。このΔＢの値に関して、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅの値が同一で、勾配の向きを反転させると、ΔＢの絶対値はほぼ等しく、符号だけが反転すると推定される。したがって、他のパラメータが一定であれば、歪み量Δｐも、絶対値が等しく、歪む方向だけが反転すると考えられる。したがって、同じスライス面に対して、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅの勾配の向きを１８０°反転させて撮影すれば、それぞれの撮影によって得られた画像から同一部位を特定し、その同一部位同士の位相エンコード方向の位置ずれ量を求め、位置ずれ量が半分となるように画像を補正することで、歪みを補正できる。

図３を用いてこの様子を説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、あるスライス面における被写体３０の中間画像の概略模式図を示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）における各ドットは、被写体３０上に格子状に設定した参照点を表す。また、垂直方向（ＡＰ又はＰＡ方向）は位相エンコード方向に相当し、水平方向（ＲＬ又はＬＲ方向）は周波数エンコード方向に相当する。さらに、図３（ａ）は、Ａ→Ｐの向きに磁場強度が強くなるように位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｅを印加した場合に相当し、図３（ｂ）は、Ｐ→Ａの向きに磁場強度が強くなるように位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｅを印加した場合に相当する。ここで、図３（ａ）における参照点３１と、図３（ｂ）において対応する参照点３２に着目する。図３（ａ）では、ＡからＰに向けて強度が増す傾斜磁場Ｇｅの影響で、参照点３１を含む各参照点はＰ側にシフトしている。逆に図３（ｂ）では、ＰからＡに向けて強度が増す傾斜磁場Ｇｅの影響で、参照点３２を含む各参照点はＡ側にシフトしている。そこで、図３（ｃ）のように、図３（ａ）の中間画像と、図３（ｂ）の中間画像の水平方向を一致させ、対応する参照点同士で垂直方向の位置ずれを調べる。ここで、参照点３１と対応する参照点３２の位置ずれ量がｄであった場合、参照点３１と３２をそれぞれ互いに近づくように、ｄ／２ずつ近づける。他の参照点についても同様の処理を行う。すると、図３（ｄ）のように、各参照点は、ほぼ本来の位置に戻り、格子状の配置となる。すなわち、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅの印加による歪みを補正することができる。

そこで画像処理部１３では、基準点設定手段１３１により、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅの勾配を１８０°反転させて撮影した中間画像のそれぞれについて、位置合わせを行うための基準点を設定する。また、位置補正量算出手段１３２により、それぞれの中間画像を位相エンコード方向に沿ったプロファイル同士の相関値を求め、その相関値が最も一致した点に基づいて、両中間画像の対応する基準点間の位置ずれ量をそれぞれ算出する。そして、出力画像生成手段１３３により、算出した位置ずれ量に基づいて各中間画像の位置補正を行い、それらを加算平均して最終的な出力画像を算出する。以下、画像処理部１３の各手段について詳細に説明する。なお、以下の説明では、互いに１８０°反転した方向に勾配を有する位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅを印加して撮影された第１の中間画像及び第２の中間画像が取得され、それら第１の中間画像及び第２の中間画像に基づいて、出力画像を生成するものとする。しかし、中間画像が２枚よりも多く取得される場合であっても、本発明を同様に適用することができる。

基準点設定手段１３１は、第１の中間画像及び第２の中間画像に対して、位置合わせ用の基準点を設定する。基準点設定手段１３１は、まず、各中間画像に対して、周波数エンコード方向（ｘ軸方向）に所定の間隔ａで、位相エンコード方向（ｙ軸方向）に平行な複数の走査線を設定する。次に、基準点設定手段１３１は、各走査線上で、画素信号値が極小値又は極大値となる点を基準点として設定する。ここで、基準点設定手段１３１は、捜査線上のある着目画素Ｉの信号値が極大値あるいは極小値となるか否かについて、以下のように判断する。まず、基準点設定手段１３１は、着目画素Ｉの画素信号値から、その着目画素Ｉの上方に近接する画素の画素信号値を差し引いた差分値Ｓｕと、着目画素Ｉの画素信号値から着目画素Ｉの下方に近接する画素の画素信号値を差し引いた差分値Ｓｌをそれぞれ算出する。そして、Ｓｕ及びＳｌがともに正であり、且つＳｕ又はＳｌの絶対値の何れか一方が、所定の閾値よりも大きければ、着目画素Ｉは極大値であると考えられるので、基準点として設定する。同様に、Ｓｕ及びＳｌがともに負であり、且つＳｕ又はＳｌの絶対値の何れか一方が、所定の閾値よりも大きければ、着目画素Ｉは極小値を有すると考えられるので、基準点として設定する。なお、所定の閾値は、例えば、着目画素Ｉが存在する走査線上の各画素について算出した差分信号値の絶対値の平均値とすることができる。

基準点設定手段１３１は、第１及び第２の中間画像に設定した各走査線上で上記の処理を行い、それぞれ基準点を設定する。なお、基準点設定手段１３１は、隣接する基準点同士の距離が所定以上離れる箇所が存在する場合には、上記の閾値の値をより低く設定し、設定される基準点の数を増やすようにしてもよい。
なお、基準点設定手段１３１は、各走査線上で、近傍画素との差分信号値の絶対値が所定の閾値以上となる点を、位置合わせ用の基準点として抽出するようにしてもよい。

さらに、基準点設定手段１３１は、各走査線上に狭い所定の間隔ｂで基準点を設定してもよい。基準点間の間隔が狭ければ、被写体の同一部位を表す対応基準点を見つけることができる可能性が高いためである。なお、間隔ａ及びｂは、制御部１０を構成するＣＰＵの処理能力及び最終的な出力画像に求められる画質に応じて決定されるが、例えば間隔ａを１０画素、間隔ｂを２画素とすることができる。ＣＰＵの処理能力が十分であれば、間隔ａ及びｂをそれ以上狭くしてもよい。

位置補正量算出手段１３２は、上記で設定された各走査線上の画素信号値のプロファイルに基づいて、相関演算を行う。具体的には、位置補正量算出手段１３２は、第１の中間画像の任意の走査線上の画素信号値プロファイルｐ１（ｙ）と、第２の中間画像におけるその走査線と対応する走査線の画素信号値プロファイルｐ２（ｙ）とで相関演算を行い、最も一致する場合の位置ずれ量を算出する。ここで、周波数エンコード方向の歪みは、無視しても問題ない程度であるため、位置補正量算出手段１３２は、第１の中間画像の水平座標と第２の中間画像の水平座標の値が同じである走査線同士で相関演算を行う。

位置補正量算出手段１３２は、画素信号値プロファイルｐ２（ｙ）を、基準点ごとに区分し、各区間を伸縮させたり、ｙ軸方向に移動させながらｐ１（ｙ）との相関演算を行う。この相関演算は、例えばＤＰマッチング関数を用いて行うことができる。そして、位置補正量算出手段１３２は、画素信号値プロファイルｐ１（ｙ）及びｐ２（ｙ）が最も一致する場合における、画素信号値プロファイルｐ２（ｙ）上の各基準点と、画素信号値プロファイルｐ１（ｙ）上の対応する基準点との位置ずれ量を求める。この場合、画素信号値プロファイルｐ１（ｙ）上の基準点と、画素信号値プロファイルｐ２（ｙ）上の対応する基準点とは、第１の中間画像及び第２の中間画像に撮影されている被写体の同一部位を示していると推定される。
位置補正量算出手段１３２は、上記のマッチング演算を、第１の中間画像と第２の中間画像の対応する各走査線の画素信号値プロファイルについて行い、第２の中間画像について設定された各基準点について、それぞれ位置ずれ量を算出する。

第２の中間画像の各基準点についての位置ずれ量を算出すると、位置補正量算出手段１３２は、第２の中間画像の各基準点以外の画素について、第１の中間画像の対応する画素との位置ずれ量を、隣接する複数の基準点について求められた位置ずれ量を線形補間することにより求める。あるいは、位置補正量算出手段１３２は、各基準点以外の画素の位置ずれ量を、各基準点について求められた位置ずれ量に基づいてスプライン補間を行うことにより算出してもよく、さらに他の補間方法を用いて算出してもよい。

ここで、上述したように、第１の中間画像に生じる幾何学的な歪み量と、第２の中間画像に生じる幾何学的な歪み量の絶対値はほぼ同一である。またそれら中間画像に生じる歪みの方向は、ともに位相エンコード方向に沿っているものの、その向きは互いに１８０°反転している。したがって、第１の中間画像の各画素と第２の中間画像におけるその対応画素の中点が、歪みの無い本来の位置と推定することができる。そこで、位置補正量算出手段１３２は、第２の中間画像の各画素について求めた位置ずれ量の１／２を、それら各画素に対する位置補正量とする。したがって、本実施形態の場合、位相エンコード方向をｙ軸と規定しているので、第２の中間画像に対する位置補正量は、第２の中間画像と同じサイズの２次元マトリックス状のデータとして与えられ、第２の中間画像の各画素と１対１に対応する要素に、その画素に対するｙ軸方向の移動量が規定されたものとなる。
また、第１の中間画像の各画素に対する位置補正量は、第２の中間画像の対応する画素について求めた位置補正量の正負を反転させることで算出される。
なお、位置補正量算出手段１３２は、ワーピング演算で使用される他の方法に基づいて、位置補正量を算出してもよい。

出力画像生成手段１３３は、第１の中間画像及び第２の中間画像の各画素を、それぞれ算出した位置補正量に基づいて移動し、第１の中間画像及び第２の中間画像に対する位置補正画像を求める。そして、出力画像生成手段１３３は、各位置補正画像の対応する画素の信号値を加算平均した値を、出力画像の対応画素の信号値とする。このように、全ての画素について加算平均を行うことにより、出力画像生成手段１３３は、最終的な出力画像を生成する。第１の中間画像と第２の中間画像の対応する画素の信号値を加算平均することにより、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、コイル制御部１１、画像再構成部１２、画像処理部１３は、制御部１０に読み込まれ、制御部１０を構成するＣＰＵで実行されるブログラムモジュールとして実装される。あるいは、これら各部の機能を実現する専用の回路モジュールとして実装してもよい。

記憶部１３は、フラッシュメモリのような不揮発性メモリ、ハードディスクのような磁気記録媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光記録媒体で構成される。そして、記憶部１４は、制御部１０を駆動する制御用プログラム、各撮影条件に対応した設定データを規定した設定ファイル、コイル制御部１１、画像再構成部１２及び画像処理部１３の各部で使用されるパラメータなどを記憶する。また、記憶部１４は、画像処理部１３で生成された出力画像や、患者情報などの一時保存にも使用される。

通信部１５は、通信インターフェースであり、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ、ＳＣＳＩ、ＲＳ−２３２Ｃなどの規格に準拠した通信ポート、電子回路及びドライバソフトウェアなどで構成される。そして、通信部１５は、制御部１０とＭＲＩ装置本体部２を接続し、コイル駆動部６の制御信号を送信したり、ＭＲＩ装置本体部２からＮＭＲ信号を受信する。また、通信部１５は、制御部１０とイメージャやストレージサーバのような外部機器を接続し、画像データなどの入出力を行う。

表示部１６は、例えば、液晶ディスプレイなどで構成され、制御部１０で算出された出力画像、患者情報などを表示する。また、操作部１７は、マウスなどのポインティングデバイス又はキーボードなどで構成され、オペレータの操作にしたがって、撮影条件の設定、撮影開始などの操作信号を制御部１０に送信する。

図４に、本発明に係るＭＲＩ装置１における、位相エンコード方向の歪みを補正した出力画像を取得する際の動作フローチャートを示す。このフローチャートを用いて、本発明に係るＭＲＩ装置１の動作について説明する。
まず、ＭＲＩ装置１の制御部１０は、操作部１７から撮影開始の操作信号を取得すると、設定された撮影条件に基づいて、所定のパルスシーケンスを作成し、ＭＲＩ装置本体部２のコイル駆動部６へパルスシーケンスを送信する（ステップＳ１０１）。そして、コイル駆動部６は、受信したパルスシーケンスに基づき、静磁場コイル３、ＲＦコイル５及び傾斜磁場コイルセット４を駆動して、静磁場、ＲＦ磁場（高周波パルス）及び傾斜磁場を所定の順序及び所定の時間発生させる。そして、検出器７によりＮＭＲ信号を取得する（ステップＳ１０２）。具体的には、静磁場コイル３が撮影領域に静磁場を発生し、その後ＲＦコイル５がＲＦ磁場を発生させる。その後、傾斜磁場コイルセット４は、体軸方向（Ｚ軸方向）にスライス選択用傾斜磁場Ｇsを掛けてＮＭＲ信号を取得する断層面を決定し、その後、傾斜磁場コイルセット４は、垂直方向（Ｙ軸方向）に沿って、上方に行くほど強度が高くなるような位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅを印加する。そして、傾斜磁場コイルセット４は、周波数エンコード方向にリードアウト用傾斜磁場Ｇｒを印加して、検出器７によりＮＭＲ信号を取得する。検出器７は、取得したＮＭＲ信号をＡ／Ｄ変換して、制御部１０に送信する。なお、ここで制御部１０は、様々な撮像方法に基づくパルスシーケンスを設定可能である。例えば、通常のＥＰＩ法に基づくものであってもよく、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅをブリップ印加するものでもよい。さらに、拡散強調画像を取得するために、モーションプロービンググラディエント（ＭＰＧ）信号を印加するものであってもよい。
制御部１０では、受信したＮＭＲ信号に基づき、画像再構成部１２で第１の中間画像を生成する（ステップＳ１０３）。

次に、コイル駆動部６は、先ほどと同様にＲＦ磁場及び傾斜磁場を発生させてＮＭＲ信号を取得する（ステップＳ１０４）。この場合において、傾斜磁場コイルセット４は、先ほどと同じ断層面が撮影されるように、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓを発生させる。そして、コイル駆動部６は、ステップＳ１０２で印加した位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅを反転して印加する。すなわち、ｙ軸に沿って下方に行くほど磁場強度が高くなるような位相コード用傾斜磁場Ｇｅを被写体９に印加する。そして、傾斜磁場コイルセット４は、周波数エンコード方向にリードアウト用傾斜磁場Ｇｒを印加して、検出器７によりＮＭＲ信号を取得する。検出器７は、取得したＮＭＲ信号をＡ／Ｄ変換して、制御部１０に送信する。制御部１０では、受信したＮＭＲ信号に基づき、画像再構成部１２で第２の中間画像を生成する（ステップＳ１０５）。

第１及び第２の中間画像が生成されると、制御部１０の画像処理部１３は、それら中間画像に基づいて、出力画像を生成する。そのために、画像処理部１３の基準点設定手段１３１は、第１及び第２の中間画像に、それぞれ走査線及び基準点を設定する（ステップＳ１０６）。その後、画像処理部１３の位置補正量算出手段１３２は、対応する基準点同士の位置を一致させるための位置補正量を算出する（ステップＳ１０７）。なお、位置補正量の算出の詳細については、上記で説明したとおりである。位置補正量が算出されると、画像処理部１３の出力画像生成手段１３３は、第１及び第２の中間画像を、算出した位置補正量に基づいて位置補正する（ステップＳ１０８）。そして、最後に、位置補正されたそれぞれの中間画像の各対応画素の値を加算平均することにより、出力画像を生成する（ステップＳ１０９）。

以上説明してきたように、本発明に係るＭＲＩ装置１は、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅの勾配の向きを１８０°反転させて取得した中間画像に基づき、同一部位同士の位置合わせを行うことによって位相エンコード方向に生じた歪みを精度よく補正することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
上記では、被写体の体軸方向に直交する断層面の画像について歪み補正を行う例について説明した。しかし、ＭＲＩ装置では、複数の断層面について画像データを取得することにより、被写体の撮影部位の立体的な情報を取得できるので、他の方向、例えば、体軸に平行な断面について生成された画像についても同様に歪み補正を行うことができる。
図５を用いて、被写体の側面断面画像について歪み補正を行う場合について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、被写体５０の後方から前方（Ｐ→Ａ）に磁場強度が強くなるような位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅを印加した場合と、被写体の前方から後方（Ａ→Ｐ）に磁場強度が強くなるような位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅを印加した場合の側面断面画像の概略図である。図５（ａ）と図５（ｂ）を比較すると、脊椎５１の位置が前後にずれていることが分かる。この場合、被写体の上下方向に所定の間隔で、被写体の前後方向に延びる走査線５２ａ〜５２ｆを設定する。そして、図５（ｃ）のように、各走査線５２ａ〜５２ｆについて、上記と同様に位置合わせを行って、位置補正量を算出し、その位置補正量に基づいて、位置ずれを補正すればよい。

さらに、本発明は、ＭＲＩ装置のみに限られず、ある直線に沿って逆向きに歪みを生じる第１の中間画像と第２の中間画像が得られるものに対して、同様に適用して、歪みを補正した出力画像を得ることができる。

本発明に係る核磁気共鳴測定装置の概略構成図である。 制御部の機能ブロック図である。 本発明による歪み補正の原理を説明した図である。 本発明に係る核磁気共鳴測定装置の動作フローチャートである。 本発明による歪み補正を側面断面画像に適用した場合の概略説明図である。

符号の説明

１ ＭＲＩ装置
２ ＭＲＩ装置本体部
３ 静磁場コイル
４ 傾斜磁場コイルセット（傾斜磁場発生器）
５ ＲＦコイル
６ コイル駆動部
７ 検出器
８ 撮影台
９ 被写体
１０ 制御部
１１ コイル制御部
１２ 画像再構成部
１３ 画像処理部
１３１ 基準点設定手段
１３２ 位置補正量算出手段
１３３ 出力画像生成手段
１４ 記憶部
１５ 通信部
１６ 表示部
１７ 操作部

Claims (7)

1. 撮影可能領域内の位置によって磁場強度を変化させた傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生器と、
   前記傾斜磁場発生器によって発生された傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第１のＮＭＲ信号を取得し、且つ前記傾斜磁場の勾配を反転させた傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第２のＮＭＲ信号を取得する検出器と、
   前記第１のＮＭＲ信号に基づいて第１の中間画像を生成し、且つ前記第２のＮＭＲ信号に基づいて第２の中間画像を生成する画像再構成部と、
   前記第１の中間画像及び前記第２の中間画像に基づいて出力画像を生成する画像処理部と、
   を有することを特徴とする核磁気共鳴測定装置。
2. 前記画像処理部は、
   前記第１の中間画像及び前記第２の中間画像に複数の基準点を設定する基準点設定手段と、
   前記第１の画像に設定された複数の基準点と前記第２の画像に設定された複数の基準点のうち、被写体の同一の部位に対応する基準点同士の位置ずれ量を算出し、該位置ずれ量に基づいて前記第１の画像及び前記第２の画像に対する位置補正量を算出する位置補正量算出手段と、
   前記第１の位置補正量に基づいて、前記第１の中間画像を位置補正し、且つ前記第２の位置補正量に基づいて前記第２の中間画像を位置補正し、位置補正された画像に基づいて出力画像を生成する出力画像生成手段と、
   を有する請求項１に記載の核磁気共鳴測定装置。
3. 前記基準点設定手段は、前記第１の中間画像及び前記第２の中間画像において、画素信号値が極大値又は極小値となる点を前記複数の基準点として設定する、請求項２に記載の核磁気共鳴測定装置。
4. 前記出力画像生成手段は、前記第１の位置補正量に基づいて位置補正された前記第１の中間画像と、前記第２の位置補正量に基づいて位置補正された前記第２の中間画像との対応する画素の信号値を加算平均することにより、出力画像を生成する、請求項２又は３に記載の核磁気共鳴測定装置。
5. 一方向に磁場強度の高い傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第１のＮＭＲ信号を取得するステップと、
   前記傾斜磁場の勾配を反転させた傾斜磁場を印加して被写体を位相エンコードした第２のＮＭＲ信号を取得するステップと、
   前記第１のＮＭＲ信号に基づいて第１の中間画像を再構成するステップと、
   前記第２のＮＭＲ信号に基づいて第２の中間画像を再構成するステップと、
   前記第１の中間画像及び前記第２の中間画像に基づいて出力画像を生成するステップと、
   を有することを特徴とする核磁気共鳴画像生成方法。
6. 前記出力画像を生成するステップは、
   前記第１の中間画像及び前記第２の中間画像に複数の基準点を設定するステップと、
   前記第１の中間画像に設定された複数の基準点と前記第２の中間画像に設定された複数の基準点のうち、被写体の同一の部位に対応する基準点同士の位置ずれ量を算出し、該位置ずれ量に基づいて前記第１の中間画像及び前記第２の中間画像に対する位置補正量を算出するステップと、
   前記位置補正量に基づいて、前記第１の中間画像又は前記第２の中間画像を位置補正し、位置補正された画像に基づいて出力画像を生成するステップと、
   を有する請求項５に記載の核磁気共鳴画像生成方法。
7. 同一の被写体を撮影し、互いに逆向きの幾何学的歪みを有する第１の画像及び第２の画像に基づいて、幾何学的歪みを補正した出力画像を生成する画像補正装置であって、
   前記第１の画像及び前記第２の画像に複数の基準点を設定する基準点設定手段と、
   前記第１の画像に設定された複数の基準点と前記第２の画像に設定された複数の基準点のうち、被写体の同一の部位に対応する基準点同士の位置ずれ量を算出し、該位置ずれ量に基づいて前記第１の画像及び前記第２の画像に対する位置補正量を算出する位置補正量算出手段と、
   前記位置補正量に基づいて、前記第１の画像又は前記第２の画像を位置補正し、位置補正された画像に基づいて出力画像を生成する出力画像生成手段と、
   を有することを特徴とする画像補正装置。