JP2008229277A - 磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージング方法、および、感度分布計測装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージング方法、および、感度分布計測装置 Download PDF

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Abstract

【課題】送信感度分布を高精度に計測可能であって、画像品質を向上できる。
【解決手段】送信感度不均一が除去され、撮影領域内の組織のみに依存したコントラストを示す割算画像WI(x,y)において、その各組織を示すラベリング情報RB(x,y)を用いて、本スキャン画像AI1c(x,y)から複数のセグメントを抽出する。そして、その本スキャン画像AI1c(x,y)において抽出された複数のセグメントのそれぞれについて、各セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出した後に、その算出された関係式に基づいて、送信感度分布T(x,y)を生成する。そして、このようにして算出した送信感度分布T(x,y)を用いて、本スキャン画像AI1c(x,y)について補正を実施する。
【選択図】図4

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージング方法、および、感度分布計測装置に関する。特に、撮影領域において、RFコイル部がRFパルスを送信した際における送信感度分布を算出する、磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージング方法、および、感度分布計測装置に関する。
磁気共鳴イメージング装置は、医療用途、産業用途などのさまざまな分野において利用されている。
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場が形成される撮像空間を含み、被検体において撮影対象を含む撮影領域が、その撮像空間に収容される。これにより、その撮影領域におけるプロトン(proton)のスピンが静磁場の方向に整列して、磁化ベクトルが得られる。その後、その静磁場が形成されている撮像空間において、被検体の撮影領域にRFパルスを送信し、核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)現象を発生させることによって、そのスピンの磁化ベクトルをフリップさせる。そして、そのフリップされたスピンの磁化ベクトルが元の静磁場の方向に戻る際に発生する磁気共鳴(MR)信号を収集する。たとえば、スピン・エコー(Spin Echo:SE)系やグラディエント・リコールド・エコー(Gradient Recalled Echo:GRE)系などのパルス系列に従って、被検体についてスキャンを実施する。そして、このスキャンの実施によって収集された磁気共鳴信号について、画像再構成処理を実施し、その撮影領域のスライス画像を生成する。
この磁気共鳴イメージング装置において磁気共鳴信号を受信するRFコイルとして、フェーズド・アレイ・コイル(phased array coil)などの表面コイルが多く利用されている。しかし、この表面コイルは、その被検体内の磁気共鳴信号の発生源との距離が離れるに伴って、受信する感度が低下する特性を有しており、撮影領域全体での感度分布が空間的に均一でない。このため、表面コイルによって受信された磁気共鳴信号に基づいて生成される画像は、アーチファクトが発生して、画像品質が低下する場合がある。
このため、このような表面コイルの受信感度不均一性に起因する不具合に対応するために、受信感度分布を用いて、その画像再構成された画像について補正処理を実施している。具体的には、本スキャンの他に参照スキャンを実施することによって参照画像を再構成し、その参照画像を用いて表面コイルの撮影領域における受信感度分布を計測する。その後、その計測された受信感度分布を用いて、本スキャンによって生成される本スキャン画像を補正する(たとえば、特許文献1参照)。
しかし、被検体の撮影領域を撮影する際においては、ボディコイル(body coil)などのRFコイルがRFパルスを送信することによって形成される高周波磁場が、誘電率効果によって、撮像空間において不均一になる場合がある。このため、上記の受信感度分布を用いて、本スキャン画像を補正した場合であっても、アーチファクトの除去が十分にできない場合がある。つまり、送信感度分布が空間的に均一でないことに起因して、本スキャン画像の画像品質を向上することが困難な場合がある。
具体的には、画像のコントラストが低下する場合などの不具合が発生する場合がある。特に、磁場強度が3テスラ以上である、高い静磁場が形成された撮像空間においては、このような不具合が顕著に発生する。
そこで、(1)本スキャンの他に参照スキャンを実施した後に、その参照スキャンの実施にて再構成した参照画像に基づいて、生体内における送信感度分布を計測し、その計測した送信感度分布を用いて本スキャン画像を補正する方法や、(2)本スキャン画像そのものの信号強度分布から送信感度分布を計測し、その計測した送信感度分布を用いて本スキャン画像を補正する方法などが提案されている。
前者の(1)の方法としては、たとえば、ダブルフリップアングル(Double flip angle)法によって、この送信感度分布を計測することが提案されている。具体的には、互いに異なるフリップアングルで複数の参照スキャンを実施し、それぞれの参照スキャンにて得られた参照画像を用いて送信感度分布を計測する。そして、その後、本スキャン画像を、その送信感度分布を用いて補正することによって、その本スキャン画像に、アーチファクトが発生することを抑制している(たとえば、非特許文献1,非特許文献2参照)。
また、複数の参照スキャンをフリップアングルが段階的に変化するように実施し、その複数の参照スキャンのそれぞれに対応するように、参照スキャン画像を複数再構成した後に、その複数の参照スキャン画像に基づいて、送信感度分布を算出する方法が提案されている(非特許文献3)。
ここで、上記複数の参照スキャンのそれぞれにおいては、スライス選択勾配磁場を印加せずに、矩形状のRFパルスを、一定の振幅で印加時間を変化させることによって、段階的に増加させる。そして、スポイラー勾配磁場を、そのRFパルスの送信後に印加する。
この後、その再構成した複数の参照スキャン画像の間において参照スキャンの実施に対応して推移する画素値の推移データを、高速フーリエ変換することによって周波数スペクトラムを算出する。そして、この後、その算出された周波数スペクトラムに基づいて、送信感度分布を算出している。この方法は、上記のダブルフリップアングル法よりも、高精度であって高速に送信感度分布を計測することが容易にできる。
一方で、後者の(2)の方法としては、本スキャン画像データから感度分布モデルを用いて、不均一を推定する方法や、ヒストグラム解析を行うことにより不均一を推定する方法がある(たとえば、非特許文献4,非特許文献5参照)。
特開2005−177240号公報 ヒロアキ・ミハラ他(Hiroaki Mihara et.al.),ア・メソッド・オブ・アールエフ・インホモゲネイディ・コレクション・イン・エムアール・イメージング(A method of RF inhomogeneity correction in MR imaging),マグネティック・レゾナンス・マテリアルズ・イン・フィジックス・バイオロジー・アンド・メディシン・7(Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine 7),米国,1998,p.115−120 Jinghua Wang et.al.,イン・ビボ・メソッド・フォー・コレクティング・トランスミット/レシーブ・ノンユニフォーミニティ・ウィズ・フェーズド・アレイ・コイル(In vivo method for correcting transmit/receive nonuniformities with phased array coils),マグネティック・レゾナンス・イン・メディシン・53(Magnetic Resonance in Medicine 53),米国,2005,p.666−674 E.De Vita et.al.,ファスト・ビーワン・マッピング・ウィズ・エーピーアイ(Fast B1 Mapping with EPI),マグネティック・レゾナンス・イン・メディシン・11(Magnetic Resonance in Medicine 11),米国,2004,p.2090 M.Styner et.al.,パラメトリック・エスティメート・オブ・インテンシティ・インホモジニティーズ・アプライド・トゥ・エムアールアイ(Parametric Estimate of Intensity Inhomogeneities Applied to MRI),IEEE Trans.Med.Imag.19,3,2000,P.153−165 John.G.Sled et.al,ア・ノンパラメトリック・メソッド・フォー・オートマチック・コレクション・オブ・インテンシティ・ノンユニフォーミニティ・イン・エムアールアイ・データ(A nonparametric Method for Automatic Correction of Intensity Nonuniformity in MRI Data),IEEE Trans.Med.Imag.17,1,1998,P.87−97
しかしながら、前者の(1)の方法においては、撮像対象における縦緩和時間T1、横緩和時間T2などの物理特性や、体動に影響される場合があるため、高精度に送信感度分布を算出することが困難な場合がある。また、一般的なSE系や、GRE系のパルス系列においては、理論式が確立されているので、参照画像から送信感度分布を算出するのは容易であるが、FSE(Fast Spin Echo)系や、SSFP(Steady State Free Precession)系のパルス系列においては、参照画像から送信感度分布を算出するのは容易でない。
さらに、後者の(2)の方法においては、本スキャン画像において存在する高強度な信号部分や低強度な信号部分の影響を受けて、その撮像領域に存在する組織の間におけるコントラストが改変される場合があるために、送信感度分布を高精度に算出することが困難な場合がある。
このように、高精度な送信感度分布を計測することが容易ではないために、本スキャン画像の画像品質を向上させることが困難な場合があった。
したがって、本発明の目的は、送信感度分布を高精度に計測可能であって、画像品質を向上できる磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージング方法、および、感度分布計測装置を提供することにある。
上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場空間において被検体の撮影領域へRFコイル部がRFパルスを送信し、当該撮影領域にて発生する磁気共鳴信号を前記RFコイル部が収集するスキャンを実施する磁気共鳴イメージング装置であって、前記磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、前記磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとを、前記スキャンとして実施するスキャン部と、前記本スキャンデータに基づいて前記撮影領域について本スキャン画像を再構成すると共に、前記参照スキャンデータに基づいて前記撮影領域の参照スキャン画像を再構成する画像再構成部と、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を前記参照画像と前記本スキャン画像とに基づいて生成する送信感度分布算出部と、前記送信感度分布を用いて前記本スキャン画像を補正する画像補正部とを有し、前記RFコイル部は、第1RFコイルと、前記撮影領域において前記第1RFコイルよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイルとを含んでおり、前記スキャン部は、前記本スキャンの実施においては、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが前記本スキャンデータとして受信し、前記参照スキャンの実施においては、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第1参照スキャンデータとして受信する第1参照スキャンと、前記第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが前記第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第2参照スキャンデータとして受信する第2参照スキャンとを実施し、前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、前記送信感度分布算出部は、前記第1参照画像を前記第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する割算画像生成部と、前記割算画像についてラベリング処理を実施することによって、前記割算画像に関するラベリング情報を生成するラベリング情報生成部と、前記ラベリング情報に基づいて前記本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、前記本スキャン画像から複数のセグメントを抽出するセグメンテーション処理実施部と、前記本スキャン画像において抽出された前記複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出するフィッティング処理部とを含み、前記フィッティング処理部によって算出された前記関係式に基づいて、前記送信感度分布を算出する。
好適には、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する受信感度分布算出部を含み、前記画像補正部は、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正する。
好適には、前記セグメンテーション処理実施部は、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について前記セグメンテーション処理を実施する。
好適には、前記スキャン部は、前記第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、前記参照スキャンとして実施し、前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第3参照スキャンデータに基づいて第3参照画像を画像再構成し、前記受信感度分布算出部は、前記第3参照画像を前記第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、前記受信感度分布を算出する。
好適には、前記第1RFコイルが、ボディコイルであり、前記第2RFコイルが、表面コイルである。
好適には、前記画像補正部によって補正された前記本スキャン画像を表示する表示部を有する。
上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング方法は、第1RFコイルと、前記第1RFコイルよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイルとを含んでいるRFコイル部が、静磁場空間において被検体の撮影領域へRFパルスを送信し、当該撮影領域にて発生する磁気共鳴信号を前記RFコイル部が収集するスキャンを実施することによって、前記撮影領域について画像を生成する磁気共鳴イメージング方法であって、前記磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、前記磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとを、前記スキャンとして実施するスキャンステップと、前記本スキャンデータに基づいて前記撮影領域について本スキャン画像を再構成すると共に、前記参照スキャンデータに基づいて前記撮影領域の参照スキャン画像を再構成する画像再構成ステップと、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を前記参照画像と前記本スキャン画像とに基づいて生成する送信感度分布算出ステップと、前記送信感度分布を用いて前記本スキャン画像を補正する画像補正ステップとを有し、前記スキャンステップでは、前記本スキャンの実施においては、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが前記本スキャンデータとして受信し、前記参照スキャンの実施においては、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第1参照スキャンデータとして受信する第1参照スキャンと、前記第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが前記第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第2参照スキャンデータとして受信する第2参照スキャンとを実施し、前記画像再構成ステップにおいては、前記参照スキャン画像として、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、前記送信感度分布算出ステップは、前記第1参照画像を前記第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する割算画像生成ステップと、前記割算画像についてラベリング処理を実施することによって、前記割算画像に関するラベリング情報を生成するラベリング情報生成ステップと、前記ラベリング情報に基づいて前記本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、前記本スキャン画像から複数のセグメントを抽出するセグメンテーション処理実施ステップと、前記本スキャン画像において抽出された前記複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出するフィッティング処理ステップとを含み、前記フィッティング処理ステップによって算出された前記関係式に基づいて、前記送信感度分布を算出する。
好適には、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する受信感度分布算出ステップを含み、前記画像補正ステップにおいては、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正する。
好適には、前記セグメンテーション処理実施ステップにおいては、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について前記セグメンテーション処理を実施する。
好適には、前記スキャンステップにおいては、前記第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、前記参照スキャンとして実施し、前記画像再構成ステップにおいては、前記参照スキャン画像として、前記第3参照スキャンデータに基づいて第3参照画像を画像再構成し、前記受信感度分布算出ステップにおいては、前記第3参照画像を前記第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、前記受信感度分布を算出する。
好適には、前記第1RFコイルが、ボディコイルであり、前記第2RFコイルが、表面コイルである。
好適には、前記画像補正ステップによって補正された前記本スキャン画像を表示する。
上記目的の達成のために本発明の感度分布計測装置は、静磁場空間において被検体の撮影領域へRFコイル部がRFパルスを送信し、当該撮影領域にて発生する磁気共鳴信号を前記RFコイル部が収集するスキャンとして、当該磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、当該磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとを実施させた後に、前記本スキャンデータと前記参照スキャンデータとに基づいて、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を算出する感度分布計測装置であって、前記本スキャンデータに基づいて前記撮影領域について本スキャン画像を再構成すると共に、前記参照スキャンデータに基づいて前記撮影領域の参照スキャン画像を再構成する画像再構成部と、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を前記参照画像と前記本スキャン画像とに基づいて生成する送信感度分布算出部とを有し、前記RFコイル部は、第1RFコイルと、前記撮影領域において前記第1RFコイルよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイルとを含んでおり、前記本スキャンの実施においては、前記第1RFコイルに前記撮影領域へRFパルスを送信させ、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルに前記本スキャンデータとして受信させ、前記参照スキャンの実施においては、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルに前記撮影領域へRFパルスを送信させ、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルに第1参照スキャンデータとして受信させる第1参照スキャンと、前記第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが前記第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルに前記撮影領域へRFパルスを送信させ、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルに第2参照スキャンデータとして受信させる第2参照スキャンとを実施させ、前記参照スキャン画像を再構成する際には、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、前記送信感度分布算出部は、前記第1参照画像を前記第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する割算画像生成部と、前記割算画像についてラベリング処理を実施することによって、前記割算画像に関するラベリング情報を生成するラベリング情報生成部と、前記ラベリング情報に基づいて前記本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、前記本スキャン画像から複数のセグメントを抽出するセグメンテーション処理実施部と、前記本スキャン画像において抽出された前記複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出するフィッティング処理部とを含み、前記フィッティング処理部によって算出された前記関係式に基づいて、前記送信感度分布を算出する。
好適には、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する受信感度分布算出部を含み、前記セグメンテーション処理実施部は、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について前記セグメンテーション処理を実施する。
好適には、前記スキャン部は、前記第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、前記参照スキャンとして実施させ、前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第3参照スキャンデータに基づいて第3参照画像を画像再構成し、前記受信感度分布算出部は、前記第3参照画像を前記第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、前記受信感度分布を算出する。
好適には、前記第1RFコイルが、ボディコイルであり、前記第2RFコイルが、表面コイルである。
以上のように本発明によれば、送信感度分布を高精度に計測可能であって、画像品質を向上できる磁気共鳴イメージング装置、磁気共鳴イメージング方法、および、感度分布計測装置を提供することができる。
以下より、本発明にかかる実施形態の一例について図面を参照して説明する。
(装置構成)
図1は、本発明にかかる実施形態において、磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す構成図である。
図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置1は、スキャン部2と、操作コンソール部3とを有している。
ここで、スキャン部2は、図1に示すように、静磁場マグネット部12と、勾配コイル部13と、RFコイル部14と、RF駆動部22と、勾配駆動部23と、データ収集部24と、クレードル26とを有している。そして、操作コンソール部3は、図1に示すように、制御部30と、データ処理部31と、操作部32と、表示部33と、記憶部34とを有する。
スキャン部2について説明する。
スキャン部2は、図1に示すように、静磁場が形成され、被検体SUにおいて撮影対象を含む撮影領域が収容される撮像空間Bを含む。そして。スキャン部2は、操作コンソール部3からの制御信号に基づいて、その静磁場が形成される撮像空間Bに収容した被検体SUの撮影領域にRFパルスを照射し、その撮影領域から生ずる磁気共鳴信号を収集することによって、被検体SUの撮影領域についてスキャンを実施する。
本実施形態においては、スキャン部2は、その磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、その磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとのそれぞれを、スキャンとして実施する。
詳細については後述するが、ここでは、図1に示すように、RFコイル部14は、第1RFコイル14aと、撮影領域において第1RFコイル14aよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイル14bとを含んでおり、スキャン部2は、本スキャンを実施する際には、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第2RFコイル14bが本スキャンデータとして受信する。そして、参照スキャンを実施する際には、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、その第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第1RFコイル14aが第1参照スキャンデータとして受信する第1参照スキャンと、第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第1RFコイル14aが第2参照スキャンデータとして受信する第2参照スキャンとを実施する。また、この他に、スキャン部2は、第1の参照スキャン条件によって、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第2RFコイル14bが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、この参照スキャンとして実施する。
スキャン部2の各構成要素について、順次、説明する。
静磁場マグネット部12は、たとえば、超伝導磁石(図示なし)により構成されており、被検体SUが収容される撮像空間Bに、その超伝導磁石が静磁場を形成する。ここでは、静磁場マグネット部12は、被検体が載置されるクレードル26が移動する水平方向に沿うように静磁場を形成する。つまり、被検体SUの体軸方向(z方向)に沿うように、静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部12は、一対の永久磁石により構成されていてもよい。
勾配コイル部13は、静磁場が形成された撮像空間Bに勾配パルスを送信することによって勾配磁場を形成し、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号に空間位置情報を付加する。ここでは、勾配コイル部13は、静磁場方向に沿ったz方向と、x方向と、y方向との互いに直交する3軸方向に対応するように3系統からなる。これらは、撮像条件に応じて、周波数エンコード方向と位相エンコード方向とスライス選択方向とのそれぞれに勾配磁場を形成するように、勾配パルスを送信する。具体的には、勾配コイル部13は、被検体SUのスライス選択方向に勾配磁場を印加し、RFコイル部14がRFパルスを送信することによって励起させる被検体SUのスライスを選択する。また、勾配コイル部13は、被検体SUの位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、RFパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする。そして、勾配コイル部13は、被検体SUの周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、RFパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする。
RFコイル部14は、静磁場マグネット部12によって静磁場が形成される撮像空間Bの内部において、電磁波であるRFパルスを被検体SUの撮影領域に送信することによって高周波磁場を形成し、被検体SUの撮影領域におけるプロトンのスピンによる磁化ベクトルをフリップする。そして、RFコイル部14は、そのフリップされた磁化ベクトルが、静磁場方向に沿った元の磁化ベクトルに戻る際に発生する電磁波を、磁気共鳴信号として受信する。
本実施形態においては、RFコイル部14は、図1に示すように、第1RFコイル14aと、第2RFコイル14bとを有する。ここで、第1RFコイル14aは、たとえば、バードゲージ型のボディコイルであり、被検体SUの撮影領域を囲むように配置されており、たとえば、RFパルスの送信および受信を実施する。一方、第2RFコイル14bは、表面コイルであり、たとえば、磁気共鳴信号の受信を実施する。
RF駆動部22は、RFコイル部14を駆動させて撮像空間B内にRFパルスを送信させることによって、撮像空間Bに高周波磁場を形成させる。RF駆動部22は、制御部30からの制御信号に基づいて、ゲート変調器(図示なし)がRF発振器(図示なし)からの信号を所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調した後に、そのゲート変調器により変調された信号を、RF電力増幅器(図示なし)が増幅してRFコイル部14に出力し、RFパルスを送信させる。
勾配駆動部23は、制御部30からの制御信号に基づいて、勾配コイル部13に勾配パルスを送信するように駆動させることによって、静磁場が形成されている撮像空間B内に勾配磁場を形成させる。勾配駆動部23は、3系統の勾配コイル部13に対応して3系統の駆動回路(図示なし)を有する。
データ収集部24は、制御部30からの制御信号に基づいて、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号を収集する。ここでは、データ収集部24は、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号を、位相検波器(図示なし)がRF駆動部22のRF発振器(図示なし)の出力を参照信号として位相検波する。その後、A/D変換器(図示なし)が、このアナログ信号である磁気共鳴信号をデジタル信号に変換して出力する。
クレードル26は、被検体SUを載置する水平面を備えるテーブルを有しており、制御部30からの制御信号に基づいて駆動モータを駆動させることによって、撮像空間Bの内部と外部との間において、そのテーブルを移動する。
操作コンソール部3について説明する。
操作コンソール部3は、図1に示すように、制御部30と、データ処理部31と、操作部32と、表示部33と、記憶部34とを有する。
操作コンソール部3の各構成要素について、順次、説明する。
制御部30は、コンピュータと、コンピュータに所定のデータ処理を実行させるプログラムを記憶するメモリとを有しており、各部を制御する。ここでは、制御部30は、操作部32からの操作データが入力され、その操作部32から入力される操作データに基づいて、RF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24とクレードル26とのそれぞれに制御信号を出力し、所定のスキャンを実行させる。そして、これと共に、データ処理部31と表示部33と記憶部34とへ、制御信号を出力し、制御を行う。
データ処理部31は、コンピュータと、そのコンピュータを用いて所定のデータ処理を実行するプログラムを記憶するメモリとを有しており、制御部30からの制御信号に基づいて、データ処理を実施する。ここでは、データ処理部31は、スキャン部2がスキャンを実行することによって得られた磁気共鳴信号をローデータとし、被検体SUの撮影領域についての画像を生成する。そして、データ処理部31は、その生成した画像を表示部33に出力する。
図2は、本発明にかかる実施形態において、データ処理部31を示すブロック図である。
図2に示すように、データ処理部31は、画像再構成部131と、送信感度分布算出部132と、受信感度分布算出部133と、画像補正部134とを有する。
ここで、画像再構成部131は、被検体SUの撮影領域についての本スキャンの実施によって本スキャンデータとして得られた磁気共鳴信号を、ローデータとして用いることによって、その被検体SUの撮影領域についての本スキャン画像を画像再構成する。すなわち、スキャン部2による本スキャンの実施において、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第2RFコイル14bが受信することによって収集した本スキャンデータに基づいて、本スキャン画像を画像再構成する。
また、画像再構成部131は、被検体SUの撮影領域についての本スキャンの実施前に実施された参照スキャンによって参照スキャンデータとして得られた磁気共鳴信号を、ローデータとして用いることによって、その被検体SUの撮影領域についての参照スキャン画像を画像再構成する。
本実施形態においては、画像再構成部131は、この参照スキャン画像として、第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成する。すなわち、スキャン部2が参照スキャンとして第1参照スキャンを実施する際において、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を第1RFコイル14aが受信することによって収集した第1参照スキャンデータに基づいて、第1参照画像を画像再構成する。
また、画像再構成部131は、第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を、参照スキャン画像として画像再構成する。すなわち、スキャン部2が参照スキャンとして第2参照スキャンを実施する際において、第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を第1RFコイル14aが受信することによって収集した第2参照スキャンデータに基づいて、第2参照画像を画像再構成する。
さらに、画像再構成部131は、第3参照スキャンデータに基づいて、第3参照画像を参照スキャン画像として画像再構成する。すなわち、スキャン部2が参照スキャンとして第3参照スキャンを実施する際において、上記の第1参照スキャンと同様な第1の参照スキャン条件によって、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第2RFコイル14bが受信することによって収集した第3参照スキャンデータに基づいて、第3参照画像を画像再構成する。
送信感度分布算出部132は、被検体の撮影領域においてRFコイル部14がRFパルスを送信する際の送信感度分布を、上記のように画像再構成部131にて再構成された参照画像と本スキャン画像とに基づいて生成する。
図2に示すように、送信感度分布算出部132は、割算画像生成部132aと、ラベリング情報生成部132bと、セグメンテーション処理実施部132cと、フィッティング処理部132dとを含む。なお、詳細については後述するが、送信感度分布算出部132は、本スキャン画像においてセグメントを構成する各画素の画素値と、その画素位置との関係を示す関係式を、フィッティング処理部132dが算出し、その算出した関係式に基づいて、送信感度分布を算出する。
送信感度分布算出部132において割算画像生成部132aは、上記のように画像再構成部131によって画像再構成された第1参照画像を、第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する。
送信感度分布算出部132においてラベリング情報生成部132bは、上記のように割算画像生成部132aによって生成された割算画像について、ラベリング処理を実施することによって、割算画像に関するラベリング情報を生成する。
送信感度分布算出部132においてセグメンテーション処理実施部132cは、上記のようにラベリング情報生成部132bによって生成されたラベリング情報に基づいて、本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、その本スキャン画像から複数のセグメントを抽出する。詳細については後述するが、ここでは、セグメンテーション処理実施部132cは、本スキャン画像を受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について、上記のセグメンテーション処理を実施する。
送信感度分布算出部132においてフィッティング処理部132dは、上記のようにセグメンテーション処理実施部132cによって本スキャン画像において抽出された複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出する。
受信感度分布算出部133は、被検体の撮影領域においてRFコイル部14が磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する。詳細については後述するが、本実施形態においては、受信感度分布算出部133は、第3参照画像を第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、この受信感度分布を算出する。
画像補正部134は、送信感度分布算出部132によって生成された送信感度分布を用いて、画像再構成部131によって再構成された本スキャン画像を補正する。また、さらに、画像補正部134は、本スキャン画像を受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、この本スキャン画像を補正する。
上記のように、データ処理部31は構成されている。
操作部32は、キーボードやポインティングデバイスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部32は、オペレータによって操作データが入力され、その操作データを制御部30に出力する。
表示部33は、CRTなどの表示デバイスにより構成されており、制御部30からの制御信号に基づいて、表示画面に画像を表示する。たとえば、表示部33は、オペレータによって操作部32に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に複数表示する。また、表示部33は、被検体SUからの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体SUの画像についてのデータをデータ処理部31から受け、表示画面にその画像を表示する。本実施形態においては、表示部33は、画像補正部134によって補正された本スキャン画像を表示する。
記憶部34は、メモリにより構成されており、各種データを記憶している。記憶部34は、その記憶されたデータが必要に応じて制御部30によってアクセスされる。
(動作)
以下より、上記の本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置1を用いて、被検体SUの撮影領域を撮像する際の動作について説明する。
図3は、本発明にかかる実施形態において、被検体SUの撮影領域を撮像する際の動作を示すフロー図である。図4は、本発明にかかる実施形態において、被検体SUの撮影領域を撮像する際のデータの流れを示す図である。
まず、図3に示すように、参照スキャンRSの実施をする(S11)。
ここでは、本スキャンASにて撮像される被検体SUの撮影領域へRFコイル部14がRFパルスを送信し、その被検体SUの撮影領域にて発生する磁気共鳴信号をRFコイル部14が受信する参照スキャンRSをスキャン部2が実施する。
本実施形態においては、参照スキャンRSとして、第1参照スキャンRS1と、第2参照スキャンRS2と、第3参照スキャンRS3とのそれぞれを、スキャン部2が実施する。ここでは、第1参照スキャンRS1と第2参照スキャンRS2と第3スキャンRS3とのそれぞれを、たとえば、グラディエント・エコー系のパルス系列に対応するように実施する。
具体的には、第1参照スキャンRS1については、グラディエント・エコー系のパルス系列におけるFast SPGR法にて実施する。ここでは、ボディコイルである第1RFコイル14aが被検体SUの撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、そのボディコイルである第1RFコイル14aが受信するように、スキャン部2が第1参照スキャンRS1を実施する。そして、この第1参照スキャンRS1の実施によって得られる磁気共鳴信号を、第1参照スキャンデータRSd1として収集する。より具体的には、たとえば、TR=15ms,TE=6ms,FA=40°、FOV=30cm(頭部),45cm(腹部)であって、10mmのスライス厚、128*128のマトリクスのようなスキャン条件にて、この第1参照スキャンを実施する。
そして、第2参照スキャンRS2については、第1参照スキャンRS1と異なり、グラディエント・エコー系のパルス系列におけるFast GRE法にて実施する。ここでは、第1参照スキャンRS1と同様に、ボディコイルである第1RFコイル14aが被検体SUの撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、そのボディコイルである第1RFコイル14aが受信するように、スキャン部2が第2参照スキャンRS2を実施する。そして、この第2参照スキャンRS2の実施によって得られる磁気共鳴信号を、第2参照スキャンデータRSd2として収集する。より具体的には、たとえば、TR=15ms,TE=6ms,FA=40°のように、TRとTEとを第1参照スキャンRS1と同一条件にし、RFスポイリング(spoiling)を第1参照スキャンRS1と相違する条件にして、この第2参照スキャンRS2を実施する。
そして、第3参照スキャンRS3については、第1参照スキャンRS1と同様に、グラディエント・エコー系のパルス系列におけるFast SPGR法にて実施する。ここでは、第1参照スキャンRS1と異なり、ボディコイルである第1RFコイル14aが被検体SUの撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、その表面コイルである第2RFコイル14bが受信するように、スキャン部2が第3参照スキャンRS3を実施する。そして、この第3参照スキャンRS3の実施によって得られる磁気共鳴信号を、第3参照スキャンデータRSd3として収集する。より具体的には、たとえば、TR=15ms,TE=6ms,FA=40°のように、第1参照スキャンRS1と同一条件にして、この第3参照スキャンRS3を実施する。
このようにして、本ステップ(S11)においては、図4に示すように、第1参照スキャンデータRS1dと、第2参照スキャンデータRS2dと、第3参照スキャンデータRS3dとのそれぞれを取得する。
つぎに、図3に示すように、本スキャンASの実施を行なう(S21)。
ここでは、静磁場が形成された撮像空間BにおいてRFコイル部14が被検体SUの撮影領域へRFパルスを送信し、そのRFパルスが送信された撮影領域にて発生する磁気共鳴信号をRFコイル部14が本スキャンデータとして受信することによって、本スキャンASを実施する。本実施形態においては、この本スキャンASを実施する際には、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第2RFコイル14bが本スキャンデータとして受信する。より具体的には、たとえば、TR=4000ms,TE=80ms,ETL=8,256*256のマトリクスのようなスキャン条件にて、本スキャンASを実施する。
つぎに、図3に示すように、参照画像RI(x,y)の生成を行う(S31)。
ここでは、上記のようにして被検体SUの撮影領域について実施された参照スキャンによって参照スキャンデータとして得られた磁気共鳴信号を、ローデータとして用いることによって、画像再構成部131が、その被検体SUの撮影領域についての参照スキャン画像を画像再構成する。
本実施形態においては、図4に示すように、第1参照スキャンデータRSd1に基づいて画像再構成部131が第1参照画像RI1(x,y)を画像再構成する。すなわち、第1参照スキャンRS1において、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を第1RFコイル14aが受信することによって収集した第1参照スキャンデータRSd1に基づいて、第1参照画像RI1(x,y)を画像再構成する。
また、図4に示すように、第2参照スキャンデータRSd2に基づいて画像再構成部131が第2参照画像RI2(x,y)を画像再構成する。すなわち、第2参照スキャンRS2において、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を第1RFコイル14aが受信することによって収集した第2参照スキャンデータRSd2に基づいて、第2参照画像RI2(x,y)を画像再構成する。
また、図4に示すように、第3参照スキャンデータRSd3に基づいて画像再構成部131が第3参照画像RI3(x,y)を画像再構成する。すなわち、第3参照スキャンRS3において、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を第2RFコイル14bが受信することによって収集した第3参照スキャンデータRSd3に基づいて、第3参照画像RI3(x,y)を画像再構成する。
つぎに、図3に示すように、本スキャン画像AI(x,y)の生成を行う(S41)。
ここでは、被検体SUの撮影領域について実施された本スキャンによって本スキャンデータとして収集された磁気共鳴信号を、画像再構成部131がローデータとして用いることによって、その被検体SUの撮影領域についての本スキャン画像を画像再構成する。
すなわち、図4に示すように、本スキャンの実施において、第1RFコイル14aが撮影領域へRFパルスを送信し、その撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、第2RFコイル14bが受信することによって収集した本スキャンデータASdに基づいて、本スキャン画像AI(x,y)を画像再構成する。
つぎに、図3に示すように、受信感度分布S(x,y)の算出を行う(S51)。
ここでは、被検体の撮影領域においてRFコイル部14が磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を、受信感度分布算出部133が算出する。
本実施形態においては、図4に示すように、第1参照画像RI1(x,y)と第3参照画像RI3(x,y)とを用いて、受信感度分布S(x,y)を算出する。
具体的には、受信感度分布算出部133が第3参照画像RI3(x,y)を第1参照画像RI1(x,y)によって割算する画像処理を実施することにより、この受信感度分布S(x,y)を算出する。
すなわち、以下の数式(1)に示すように、、第3参照画像RI3(x,y)の各画素(x,y)における画素データを、第1参照画像RI1(x,y)の各画素(x,y)における画素データによって、受信感度分布算出部133が割算するようにデータ処理を実施することにより、受信感度分布S(x,y)を算出する。
つぎに、図3に示すように、本スキャン画像AI(x,y)の補正を行う(S61)。
ここでは、画像補正部134が本スキャン画像AI(x,y)を補正する。
本実施形態においては、図4に示すように、受信感度分布S(x,y)を用いて、本スキャン画像AI(x,y)を補正する。
具体的には、以下の数式(2)に示すように、本スキャン画像AI(x,y)の各画素(x,y)における画素データを、受信感度分布S(x,y)の各画素(x,y)における画素データで割算処理するように、データ処理を実施することによって、補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)を求める。
つぎに、送信感度分布T(x,y)の算出を行う(S71)。
ここでは、被検体の撮影領域においてRFコイル部14がRFパルスを送信する際の送信感度分布を送信感度分布算出部132が算出する。
本実施形態においては、図4に示すように、上記のように、参照画像として再構成された第1参照画像RI1(x,y)および第2参照画像RI2(x,y)と、受信感度が補正された本スキャン画像AIc1(x,y)とに基づいて、送信感度分布T(x,y)を生成する。
図5は、本発明にかかる実施形態において、送信感度分布T(x,y)を生成する際の動作を示すフロー図である。図6と図7と図8のそれぞれは、本発明にかかる実施形態において、送信感度分布T(x,y)を生成する際の動作を概念的に説明するための説明図である。
送信感度分布T(x,y)を生成する際には、図5に示すように、まず、第1参照画像RI1(x,y)を、第2参照画像RI2(x,y)によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像WI(x,y)を生成する(S711)。
ここでは、送信感度分布算出部132における割算画像生成部132aが、この割算画像WI(x,y)を生成する。
具体的には、上記のように画像再構成部131によって画像再構成された第1参照画像RI1(x,y)と、第2参照画像RI2(x,y)との画像データを、送信感度分布算出部132における割算画像生成部132aが受ける。その後、以下の数式(3)に示すように、第1参照画像RI1(x,y)の各画素(x,y)における画素データを、第2参照画像RI2(x,y)の各画素(x,y)における画素データを割算するようにデータ処理を実施することによって、図6に示すように、割算画像WI(x,y)を生成する。この割算画像WI(x,y)は、送信感度不均一が除去され、撮影領域内の組織のみに依存したコントラストを示す画像として生成される。
つぎに、図5に示すように、割算画像WI(x,y)について、ラベリング処理を実施することによって、割算画像WI(x,y)に関するラベリング情報RB(x,y)を生成する(S721)。
ここでは、送信感度分布算出部132におけるラベリング情報生成部132bが、この割算画像WI(x,y)に関するラベリング情報RB(x,y)を生成する。
具体的には、上記のように割算画像生成部132aによって生成された割算画像WI(x,y)の画像データを、ラベリング情報生成部132bが受ける。その後、その割算画像WI(x,y)の各画素(x,y)における画素データを、予め設定した閾値に基づいて閾値処理を実施して分類し、その分類に応じて異なるラベルを付加するように、ラベリング処理を実施する。
たとえば、図6に示すように、割算画像WI(x,y)の各画素(x,y)における画素データについて、閾値処理を実施することによって、脳脊髄液に対応する画素領域WIwm(x,y)と、脳灰白質に対応する画素領域WIgm(x,y)と、脳白質に対応する画素領域WIcsf(x,y)との各セグメントにセグメンテーションする。
すなわち、割算画像WI(x,y)の各画素(x,y)における画素データが、脳脊髄液に対応する閾値範囲に該当する際には、脳脊髄液に対応する画素領域WIwm(x,y)としてセグメンテーションする。たとえば、信号強度が5.0以上である画素については、脳脊髄液に対応する画素領域WIgm(x,y)として分類する。同様に、割算画像WI(x,y)の各画素(x,y)における画素データが、脳灰白質に対応する閾値範囲に該当する際には、脳灰白質に対応する画素領域WIgm(x,y)としてセグメンテーションする。たとえば、信号強度が3.0を超え、5.0未満である画素については、脳灰白質に対応する画素領域WIwm(x,y)として分類する。また、同様に、割算画像WI(x,y)の各画素(x,y)における画素データが、脳白質に対応する閾値範囲に該当する際には、脳白質に対応する画素領域WIcsf(x,y)としてセグメンテーションする。たとえば、信号強度が3.0以下である画素については、脳白質に対応する画素領域WIcsf(x,y)として分類する。
そして、上記のようにセグメンテーションされた各セグメントにおいて、以下の数式(4)に示すように、脳脊髄液に対応する画素領域WIwm(x,y)については、たとえば、「1」の数字のラベルを付す。そして、以下の数式(5)に示すように、脳灰白質に対応する画素領域WIgm(x,y)については、たとえば、「2」のラベルを付す。そして、数式(6)に示すように、脳白質に対応する画素領域WIcsf(x,y)については、たとえば、「3」のラベルを付す。つまり、撮影領域に複数含まれる組織のそれぞれに対応するように分類し、その分類に応じて各画素に整数値を与えてラベルとすることによって、画像情報として保存する。
このようにして、割算画像WI(x,y)について、ラベリング処理を実行することによって、脳脊髄液に対応する画素領域WIwm(x,y)と、脳灰白質に対応する画素領域WIgm(x,y)と、脳白質に対応する画素領域WIcsf(x,y)とのそれぞれについてラベルを付したラベリング情報RB(x,y)を生成する。このラベリング情報RB(x,y)においては、撮影領域において存在する複数の組織の分布が推定されている。
つぎに、図5に示すように、ラベリング情報RB(x,y)に基づいて、本スキャン画像AI(x,y)についてセグメンテーション処理を実施する(S731)。
ここでは、送信感度分布算出部132のセグメンテーション処理実施部132cが、このセグメンテーション処理を実施する。
本実施形態においては、受信感度が補正された補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)について、上記のように生成されたラベリング情報RB(x,y)に基づいてセグメンテーション処理を実施し、その補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)から複数のセグメントを抽出する。
具体的には、補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)の画像データと、ラベリング情報RB(x,y)のデータとを、セグメンテーション処理実施部132cが受ける。その後、その補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)の各画素(x,y)における画素データを、ラベリング情報RB(x,y)において各ラベルが付された画素位置に基づいて、そのラベルのそれぞれに対応するセグメントにセグメンテーションする。
すなわち、図7に示すように、補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)において、ラベリング情報RB(x,y)にて「1」のラベルが付された画素領域WIwm(x,y)に対応する領域を、脳脊髄液に対応する画素領域AI1wm(x,y)としてセグメンテーションする。同様に、補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)において、ラベリング情報RB(x,y)にて「2」のラベルが付された画素領域WIgm(x,y)に対応する領域を、脳灰白質に対応する画素領域AI1gm(x,y)としてセグメンテーションする。また、補正後の本スキャン画像AIc1(x,y)において、ラベリング情報RB(x,y)にて「3」のラベルが付された画素領域WIcsf(x,y)に対応する領域を、脳灰白質に対応する画素領域AI1csf(x,y)としてセグメンテーションする。
なお、ここで、診断用の本スキャン画像AIc1(x,y)の画素と、ラベリング情報RB(x,y)の画素とにおいて、位置が一致していない場合には、第1,第2,第3の参照画像を本スキャン画像と同一位置、同一分解能になるように、補間処理を実施し、セグメンテーションおよびラベル処理を行い、同一位置でのセグメントになるように分類する。
つぎに、図5に示すように、セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を算出する(S741)。
ここでは、送信感度分布算出部132におけるフィッティング処理部132dが、この関係式を算出する。
本実施形態においては、上記のように、脳脊髄液に対応する画素領域AI1wm(x,y)、脳灰白質に対応する画素領域AI1gm(x,y)、脳灰白質に対応する画素領域AI1csf(x,y)として、抽出された複数のセグメントのそれぞれについて、そのセグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出する。
ここでは、図8に示すように、脳脊髄液に対応する画素領域の画素データAI1wm(x,y)、脳灰白質に対応する画素領域の画素データAI1gm(x,y)、脳灰白質に対応する画素領域の画素データAI1csf(x,y)の各画素データを対数変換する。その後、以下の数式(7),(8),(9)に示すように、その各画素領域AI1wm(x,y)、AI1gm(x,y)、AI1csf(x,y)について対数変換されたデータlog{AI1wm(x,y)}、log{AI1gm(x,y)}、log{AI1csf(x,y)}を、2次の多項式モデルへ、フィッティング処理する。なお、多項式モデルとしては、より高次のモデルを用いてもよく、また、直交多項式系を用いてもよい。
つぎに、図5に示すように、送信感度分布T(x,y)を算出する(S751)。
ここでは、上記の数式(7),(8),(9)のように算出された関係式に基づいて、送信感度分布算出部132が送信感度分布T(x,y)を生成する。
本実施形態においては、数式(7),(8),(9)のように算出された関係式から、以下の数式(10)の関係式を導く。ここでは、それぞれの組織に共通する感度不均一成分を抽出することで、この関係式を導く。つまり、式(7),(8),(9)の定数項を導くことで、共通する感度不均一成分が抽出される。
そして、数式(10)の関係式を、指数変換することによって、以下の数式(11)に示す関係式により、送信感度分布T(x,y)を算出する。
このようにして、送信感度分布T(x,y)を算出する。
つぎに、図3に示すように、受信感度が補正された本スキャン画像AIc1(x,y)の補正を実施する(S81)。
ここでは、上記のように送信感度分布算出部132によって生成された送信感度分布T(x,y)を用いて、受信感度が補正された本スキャン画像AIc1(x,y)を画像補正部134が補正する。
具体的には、以下の数式(12)に示すように、受信感度が補正された本スキャン画像AIc1(x,y)の各画素(x,y)における画素データを、送信感度分布T(x,y)の各画素(x,y)におけるデータで割算するようにデータ処理を実施することによって、送信感度が補正された補正後の本スキャン画像AIc2(x,y)を生成する。
つぎに、図3に示すように、補正処理後の本スキャン画像AIc2(x,y)の表示を実施する(S91)。
ここでは、上記のように、画像補正部134によって補正された本スキャン画像AIc2(x,y)を表示部33が表示する。
以上のように、本実施形態においては、送信感度不均一が除去され、撮影領域内の組織のみに依存したコントラストを示す割算画像WI(x,y)において、その各組織を示すラベリング情報RB(x,y)を用いて、本スキャン画像AI1c(x,y)から複数のセグメントを抽出する。そして、その本スキャン画像AI1c(x,y)において抽出された複数のセグメントのそれぞれについて、各セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出した後に、その算出された関係式に基づいて、送信感度分布T(x,y)を生成する。そして、このようにして算出した送信感度分布T(x,y)を用いて、本スキャン画像AI1c(x,y)について補正を実施する。このように、本実施形態は、組織分布の先験情報を使用するために、組織間のコントラストを維持しつつ、感度補正を実施することができる。また、補正対象である本スキャン画像AI1c(x,y)から、送信感度分布T(x,y)を算出しているので、シーケンスパラメータに依存する感度不均一に対しても、有効に感度補正をすることができる。また、本実施形態は、事前に組織分布の先験情報を得るために、送信感度分布T(x,y)を算出するためのアルゴリズムを単純化できる。このために、送信感度分布T(x,y)を高速に算出することができる。
したがって、本実施形態は、送信感度分布を高精度に計測可能であって、画像品質を向上できる。
なお、上記の実施形態において、磁気共鳴イメージング装置1は、本発明の磁気共鳴イメージング装置に相当する。また、上記の実施形態において、スキャン部2は、本発明のスキャン部に相当する。また、上記の実施形態において、操作コンソール部3は、本発明の感度分布計測装置に相当する。また、上記の実施形態において、RFコイル部14は、本発明のRFコイル部に相当する。また、上記の実施形態において、第1RFコイル14aは、本発明の第1RFコイルに相当する。また、上記の実施形態において、第2RFコイル14bは、本発明の第2RFコイルに相当する。また、上記の実施形態の表示部33は、本発明の表示部に相当する。また、上記の実施形態の画像再構成部131は、本発明の画像再構成部に相当する。また、上記の実施形態の送信感度分布算出部132は、本発明の送信感度分布算出部に相当する。また、上記の実施形態において、送信感度分布算出部132は、本発明の送信感度分布算出部に相当する。また、上記の実施形態において、割算画像生成部132aは、本発明の割算画像生成部に相当する。また、上記の実施形態において、ラベリング情報生成部132bは、本発明のラベリング情報生成部に相当する。また、上記の実施形態において、セグメンテーション処理実施部132cは、本発明のセグメンテーション処理実施部に相当する。また、上記の実施形態において、フィッティング処理部132dは、本発明のフィッティング処理部に相当する。また、上記の実施形態において、受信感度分布算出部133は、本発明の受信感度分布算出部に相当する。また、上記の実施形態の画像補正部134は、本発明の画像補正部に相当する。また、上記の実施形態の撮像空間Bは、本発明の静磁場空間に相当する。
また、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
たとえば、上記の実施形態においては、スキャンをグラディエントエコー系のパルス系列にて実施する場合について説明したが、スピンエコー系のパルス系列にて実施する場合に適用してもよい。この場合、たとえば、第1参照スキャンRS1と第3参照スキャンRS3においては、Fast SE法にてプロトン強調画像を生成するように実施し、第2参照スキャンRS2においては、Fast SE法にてT2強調画像を生成するように実施する。
図1は、本発明にかかる実施形態において、磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す構成図である。 図2は、本発明にかかる実施形態において、データ処理部31を示すブロック図である。 図3は、本発明にかかる実施形態において、被検体SUの撮影領域を撮像する際の動作を示すフロー図である。 図4は、本発明にかかる実施形態において、被検体SUの撮影領域を撮像する際のデータの流れを示す図である。 図5は、本発明にかかる実施形態において、送信感度分布T(x,y)を生成する際の動作を示すフロー図である。 図6は、本発明にかかる実施形態において、送信感度分布T(x,y)を生成する際のデータの流れを示す図である。 図7は、本発明にかかる実施形態において、送信感度分布T(x,y)を生成する際の動作を概念的に説明するための説明図である。 図8は、本発明にかかる実施形態において、送信感度分布T(x,y)を生成する際の動作を概念的に説明するための説明図である。
符号の説明
1:磁気共鳴イメージング装置(磁気共鳴イメージング装置)、
2:スキャン部(スキャン部)、
3:操作コンソール部(感度分布計測装置)、
12:静磁場マグネット部、
13:勾配コイル部、
14:RFコイル部(RFコイル部)、
14a:第1RFコイル(第1RFコイル)、
14b:第2RFコイル(第2RFコイル)
15:クレードル、
22:RF駆動部、
23:勾配駆動部、
24:データ収集部、
30:制御部、
31:データ処理部、
32:操作部、
33:表示部(表示部)、
34:記憶部、
131:画像再構成部(画像再構成部)、
132:送信感度分布算出部(送信感度分布算出部)、
132a:割算画像生成部(割算画像生成部)、
132b:ラベリング情報生成部(ラベリング情報生成部)、
132c:セグメンテーション処理実施部(セグメンテーション処理実施部)、
132d:フィッティング処理部(フィッティング処理部)、
133:受信感度分布算出部(受信感度分布算出部)、
134:画像補正部(画像補正部)、
B:撮像空間(静磁場空間)

Claims (16)

  1. 静磁場空間において被検体の撮影領域へRFコイル部がRFパルスを送信し、当該撮影領域にて発生する磁気共鳴信号を前記RFコイル部が収集するスキャンを実施する磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、前記磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとを、前記スキャンとして実施するスキャン部と、
    前記本スキャンデータに基づいて前記撮影領域について本スキャン画像を再構成すると共に、前記参照スキャンデータに基づいて前記撮影領域の参照スキャン画像を再構成する画像再構成部と、
    前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を前記参照画像と前記本スキャン画像とに基づいて算出する送信感度分布算出部と、
    前記送信感度分布を用いて前記本スキャン画像を補正する画像補正部と
    を有し、
    前記RFコイル部は、第1RFコイルと、前記撮影領域において前記第1RFコイルよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイルとを含んでおり、
    前記スキャン部は、
    前記本スキャンの実施においては、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが前記本スキャンデータとして受信し、
    前記参照スキャンの実施においては、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第1参照スキャンデータとして受信する第1参照スキャンと、前記第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが前記第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第2参照スキャンデータとして受信する第2参照スキャンとを実施し、
    前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、
    前記送信感度分布算出部は、
    前記第1参照画像を前記第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する割算画像生成部と、
    前記割算画像についてラベリング処理を実施することによって、前記割算画像に関するラベリング情報を生成するラベリング情報生成部と、
    前記ラベリング情報に基づいて前記本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、前記本スキャン画像から複数のセグメントを抽出するセグメンテーション処理実施部と、
    前記本スキャン画像において抽出された前記複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出するフィッティング処理部と
    を含み、
    前記フィッティング処理部によって算出された前記関係式に基づいて、前記送信感度分布を算出する
    磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記撮影領域において前記RFコイル部が前記磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する受信感度分布算出部
    を含み、
    前記画像補正部は、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正する
    請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記セグメンテーション処理実施部は、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について前記セグメンテーション処理を実施する、
    請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記スキャン部は、前記第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、前記参照スキャンとして実施し、
    前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第3参照スキャンデータに基づいて第3参照画像を画像再構成し、
    前記受信感度分布算出部は、前記第3参照画像を前記第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、前記受信感度分布を算出する、
    請求項2または3に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 前記第1RFコイルが、ボディコイルであり、
    前記第2RFコイルが、表面コイルである、
    請求項1から4のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記画像補正部によって補正された前記本スキャン画像を表示する表示部
    を有する、
    請求項1から5のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 第1RFコイルと、前記第1RFコイルよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイルとを含んでいるRFコイル部が、静磁場空間において被検体の撮影領域へRFパルスを送信し、当該撮影領域にて発生する磁気共鳴信号を前記RFコイル部が収集するスキャンを実施することによって、前記撮影領域について画像を生成する磁気共鳴イメージング方法であって、
    前記磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、前記磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとを、前記スキャンとして実施するスキャンステップと、
    前記本スキャンデータに基づいて前記撮影領域について本スキャン画像を再構成すると共に、前記参照スキャンデータに基づいて前記撮影領域の参照スキャン画像を再構成する画像再構成ステップと、
    前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を前記参照画像と前記本スキャン画像とに基づいて算出する送信感度分布算出ステップと、
    前記送信感度分布を用いて前記本スキャン画像を補正する画像補正ステップと
    を有し、
    前記スキャンステップでは、前記本スキャンの実施においては、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが前記本スキャンデータとして受信し、前記参照スキャンの実施においては、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第1参照スキャンデータとして受信する第1参照スキャンと、前記第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが前記第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルが第2参照スキャンデータとして受信する第2参照スキャンとを実施し、
    前記画像再構成ステップにおいては、前記参照スキャン画像として、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、
    前記送信感度分布算出ステップは、
    前記第1参照画像を前記第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する割算画像生成ステップと、
    前記割算画像についてラベリング処理を実施することによって、前記割算画像に関するラベリング情報を生成するラベリング情報生成ステップと、
    前記ラベリング情報に基づいて前記本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、前記本スキャン画像から複数のセグメントを抽出するセグメンテーション処理実施ステップと、
    前記本スキャン画像において抽出された前記複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出するフィッティング処理ステップと
    を含み、
    前記フィッティング処理ステップによって算出された前記関係式に基づいて、前記送信感度分布を算出する
    磁気共鳴イメージング方法。
  8. 前記撮影領域において前記RFコイル部が前記磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する受信感度分布算出ステップ
    を含み、
    前記画像補正ステップにおいては、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正する
    請求項7に記載の磁気共鳴イメージング方法。
  9. 前記セグメンテーション処理実施ステップにおいては、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について前記セグメンテーション処理を実施する、
    請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法。
  10. 前記スキャンステップにおいては、前記第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、前記参照スキャンとして実施し、
    前記画像再構成ステップにおいては、前記参照スキャン画像として、前記第3参照スキャンデータに基づいて第3参照画像を画像再構成し、
    前記受信感度分布算出ステップにおいては、前記第3参照画像を前記第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、前記受信感度分布を算出する、
    請求項8または9に記載の磁気共鳴イメージング方法。
  11. 前記第1RFコイルが、ボディコイルであり、
    前記第2RFコイルが、表面コイルである、
    請求項7から10のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
  12. 前記画像補正ステップによって補正された前記本スキャン画像を表示する、
    請求項7から11のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
  13. 静磁場空間において被検体の撮影領域へRFコイル部がRFパルスを送信し、当該撮影領域にて発生する磁気共鳴信号を前記RFコイル部が収集するスキャンとして、当該磁気共鳴信号を本スキャンデータとして収集する本スキャンと、当該磁気共鳴信号を参照スキャンデータとして収集する参照スキャンとを実施させた後に、前記本スキャンデータと前記参照スキャンデータとに基づいて、前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を算出する感度分布計測装置であって、
    前記本スキャンデータに基づいて前記撮影領域について本スキャン画像を再構成すると共に、前記参照スキャンデータに基づいて前記撮影領域の参照スキャン画像を再構成する画像再構成部と、
    前記撮影領域において前記RFコイル部が前記RFパルスを送信する際の送信感度分布を前記参照画像と前記本スキャン画像とに基づいて算出する送信感度分布算出部と、
    を有し、
    前記RFコイル部は、第1RFコイルと、前記撮影領域において前記第1RFコイルよりも受信感度分布が不均一な第2RFコイルとを含んでおり、
    前記本スキャンの実施においては、前記第1RFコイルに前記撮影領域へRFパルスを送信させ、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルに前記本スキャンデータとして受信させ、
    前記参照スキャンの実施においては、スピン・エコー系またはグラディエント・エコー系のパルス系列に対応する第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルに前記撮影領域へRFパルスを送信させ、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルに第1参照スキャンデータとして受信させる第1参照スキャンと、前記第1の参照スキャン条件と同じパルス系列に対応しており、他のスキャンパラメータの少なくとも1つが前記第1の参照スキャン条件と異なる第2の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルに前記撮影領域へRFパルスを送信させ、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第1RFコイルに第2参照スキャンデータとして受信させる第2参照スキャンとを実施させ、
    前記参照スキャン画像を再構成する際には、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、
    前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第1参照スキャンデータに基づいて第1参照画像を画像再構成し、前記第2参照スキャンデータに基づいて第2参照画像を画像再構成し、
    前記送信感度分布算出部は、
    前記第1参照画像を前記第2参照画像によって割算する画像処理を実施することによって、割算画像を生成する割算画像生成部と、
    前記割算画像についてラベリング処理を実施することによって、前記割算画像に関するラベリング情報を生成するラベリング情報生成部と、
    前記ラベリング情報に基づいて前記本スキャン画像についてセグメンテーション処理を実施することによって、前記本スキャン画像から複数のセグメントを抽出するセグメンテーション処理実施部と、
    前記本スキャン画像において抽出された前記複数のセグメントのそれぞれについて、当該セグメントを構成する画素における画素値と画素位置との関係を示す関係式を、多項式モデルにフィッティング処理することによって算出するフィッティング処理部と
    を含み、
    前記フィッティング処理部によって算出された前記関係式に基づいて、前記送信感度分布を算出する
    感度分布計測装置。
  14. 前記撮影領域において前記RFコイル部が前記磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布を算出する受信感度分布算出部
    を含み、
    前記セグメンテーション処理実施部は、前記本スキャン画像を前記受信感度分布によって割算する画像処理を実施することによって、前記本スキャン画像を補正した後に、当該補正後の本スキャン画像について前記セグメンテーション処理を実施する、
    請求項13に記載の感度分布計測装置。
  15. 前記スキャン部は、前記第1の参照スキャン条件によって、前記第1RFコイルが前記撮影領域へRFパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を、前記第2RFコイルが第3参照スキャンデータとして受信する第3参照スキャンを、前記参照スキャンとして実施させ、
    前記画像再構成部は、前記参照スキャン画像として、前記第3参照スキャンデータに基づいて第3参照画像を画像再構成し、
    前記受信感度分布算出部は、前記第3参照画像を前記第1参照画像によって割算する画像処理を実施することにより、前記受信感度分布を算出する、
    請求項14に記載の感度分布計測装置。
  16. 前記第1RFコイルが、ボディコイルであり、
    前記第2RFコイルが、表面コイルである、
    請求項13から15のいずれかに記載の感度分布計測装置。
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