JP2009219577A - 医用画像における撮像条件決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置で撮像を行う際に、最適な撮像条件を決定することが可能な医用画像における撮像条件決定装置を提供する。
【解決手段】 対象撮像装置で撮像された複数の撮像画像を各撮像画像の撮像条件と対応付けて撮像画像記憶手段１０に記憶しておき、画像比較手段３０が基準画像と撮像画像記憶手段１０に記憶された各撮像画像との比較を順次行って、基準画像に最も類似する撮像画像を選出し、撮像条件抽出手段４０が、選出された撮像画像に対応付けられた撮像条件を抽出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＭＲＩ等の撮像装置で撮影する際の最適な撮像条件を求めるための技術に関する。

従来より、患者の状態を診断するため、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などにより患者の脳画像を撮影し、この脳画像と健常者を撮影した健常者画像群との比較を行うことにより、診断を支援することが行われている（特許文献１参照）。

しかし、ＭＲＩ装置で撮像した画像には、それぞれ装置特有のバイアスがかかっているため、異なる機種で撮像された画像群を比較する場合、そのバイアスが原因で画像を用いた診断処理の結果に影響が生じてしまうという問題がある。この問題を解決するため、出願人は、異機種間のバイアスを吸収する技術を提案している（特許文献２参照）。
特許第４０２５８２３号公報 特開２００７−２６４９５１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、依然としてバイアスの吸収が不十分であるという問題がある。

そこで、本発明は、撮像装置で撮像を行う際に、最適な撮像条件を決定することが可能な医用画像における撮像条件決定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、医用画像を撮像する撮像装置における最適な撮像条件を求める装置であって、撮像条件を求める対象となる撮像装置である対象撮像装置で撮像された撮像画像を各撮像画像の撮像条件と対応付けて記憶した撮像画像記憶手段と、基準となる画像である基準画像と前記撮像画像記憶手段に記憶された各撮像画像との比較を順次行って、前記基準画像に最も類似する撮像画像を選出する画像比較手段と、前記選出された撮像画像に対応付けられた撮像条件を抽出する撮像条件抽出手段を有する医用画像における撮像条件決定装置を提供する。

本発明によれば、対象撮像装置で撮像された撮像画像を各撮像画像の撮像条件と対応付けて記憶しておき、基準となる撮像画像である基準画像と対象撮像装置で撮像された各撮像画像との比較を順次行って、基準画像に最も類似する撮像画像の撮像条件を抽出するようにしたので、撮像装置で撮像を行う際に、最適な撮像条件を決定することが可能となるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（１．装置構成）
図１は、本発明第１の実施形態に係る撮像条件決定装置の一実施形態を示す構成図である。図１において、１０は撮像画像記憶手段、２０は基準画像記憶手段、３０は画像比較手段、４０は撮像条件抽出手段、５０は抽出撮像条件記憶手段である。

撮像画像記憶手段１０は、撮像条件を定める対象とする対象撮像装置で撮像された撮像画像を、その撮像条件と対応付けて記憶したものである。基準画像記憶手段２０は、対象撮像装置とは異なる他の撮像装置で撮像された基準とすべき基準画像を記憶したものである。

画像比較手段３０は、撮像画像記憶手段１０に記憶された各撮像画像を、基準画像記憶手段２０に記憶された基準画像と順次比較する。撮像画像と基準画像の比較は、画像データそのものを用いても良いが、処理の効率化のため、本実施形態では、それぞれの画像データから作成した特徴データを用いて行う。すなわち、本実施形態では、特徴データ同士の比較を行う。

撮像条件抽出手段４０は、画像比較手段３０による比較処理により、基準画像と最も類似すると判断された撮像画像の撮像条件を抽出する。抽出撮像条件記憶手段５０は、撮像条件抽出手段４０により抽出された撮像条件を記憶する。図１に示した撮像条件決定装置は、現実には、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現される。具体的には、撮像画像記憶手段１０、基準画像記憶手段２０、抽出撮像条件記憶手段５０は、共にハードディスク等の記憶装置で実現され、画像比較手段３０、撮像条件抽出手段４０は、コンピュータが専用のプログラムを読み込んで実行することにより、実現される。

（２．画像の準備）
図１の装置を利用する際には、撮像画像記憶手段１０に撮像画像を用意するとともに、基準画像記憶手段２０に、基準画像を用意する必要がある。撮像画像については、撮像条件を求める対象とする撮像装置である対象撮像装置（ここでは、機種Ｘとする。）により、複数の撮像条件を設定して、各撮像条件で健常者またはファントムを撮像する。そして、得られた撮像画像と各撮像条件を対応付けて撮像画像記憶手段１０に記憶する。なお、ファントムとは、コイル内部の磁場が均一に当たるかどうかを見て、ＭＲＩ等のモダリティの調整に用いるための擬似物体である。一方、通常の撮像装置は、医用画像の汎用フォーマットであるＤＩＣＯＭ形式に対応しているため、撮像条件は、ＤＩＣＯＭのヘッダ情報の一部として得られる。そして、このヘッダ情報から本発明の撮像条件決定装置に必要な撮像条件の情報だけを抽出して、撮像画像記憶手段１０に記憶する。

撮像画像と対応付けて撮像画像記憶手段１０に記憶された撮像条件の一例を図２（ａ）に示す。図２（ａ）に示すように、本実施形態では、撮像条件として、画像形式、磁場強度、ＴＲ、ＴＥ、ＦＡ、シーケンス、コイル、感度補正の８項目を記録している。ＭＲＩは、核磁気共鳴現象を利用した撮像法であり、水素の原子核（プロトン）の分布を画像化したものである。撮像時におけるプロトンの動き（分布）は、（１）静磁場上にプロトンが置かれると全て同一の方向を向く、（２）ＲＦパルス（ラジオ信号）を印加することでプロトンが一斉に同じ方向に傾く、（３）ＲＦパルスを切ることで各組織のプロトンがそれぞれの速さで元の向きに戻る、という特徴を有しており、このときのプロトンの戻り方の違いを利用し、組織ごとのコントラストを出す。ＴＲ（Repetition Time）とは、連続する２つのパルスサイクルの間の時間（単位はｍｓ）であり、ＴＥ（Echo Time）とは、１つのＲＦパルスからＭＲ信号を計測するまでの時間（単位はｍｓ）であり、ＦＡ（Flip Angle）とは、ＲＦパルスの印加によってプロトンを傾ける角度である。ＲＦパルス、ＭＲ信号とＴＲ、ＴＥの関係を図３に示す。上記８項目のうち、コイルと感度補正の２項目は、ＤＩＣＯＭに定義されていない装置メーカー独自の項目である。このような独自の項目については、利用者が直接入力する。図２（ａ）で示した各項目のいくつかについて条件を何通りか変えた組み合わせの条件で撮影したものを撮像画像とする。

基準画像については、撮像装置（対象撮像装置と同機種の機種Ｘであっても他の機種であっても良い。）により健常者またはファントムを撮像して得られた複数の撮像画像のうち、診断基準とすべき撮像画像を基準画像として定め、基準画像記憶手段２０に記憶する。撮像画像のうち、いずれを基準画像として定めるかについては、例えば、熟練の医師が実際に目視で最適なものを選択することにより行われる。なお、通常は、基準画像は、対象撮像装置が設置された施設とは別の施設に存在することが多い。例えば、既に他の施設で診断に用いられている画像を基準画像とする場合である。したがって、実際には、基準画像が存在する施設のコンピュータと、図１に示した撮像条件決定装置をネットワークで接続し、別の施設のコンピュータから送信されてきた基準画像を基準画像記憶手段２０に登録するという実務が行われる。

撮像画像と基準画像を比較する場合、これらの画像データ自体を比較しても良いが、データ量が大きいため、処理負荷がかかるという問題がある。そこで、本実施形態では、撮像画像、基準画像それぞれの特徴データ同士を比較することにより、撮像画像、基準画像の類似性を判断することにしている。このため、撮像画像、基準画像それぞれの特徴データ同士を事前に作成し、これらを撮像画像記憶手段１０、基準画像記憶手段２０に記憶しておく。撮像画像と対応付けて撮像画像記憶手段１０に記憶された特徴データの一例を図２（ｂ）に示す。本実施形態では、特徴データとして、ＳＮＲ、ＣＮＲの２つの画質特徴量を用いる。ＳＮＲ（Signal-to-noise ratio）とは、雑音変動に対する信号の大きさを表したものであり、ＣＮＲ（Contrast-to-noise ratio）とは、組織間（灰白質と白質など）におけるコントラスト成分と雑音成分との比を表したものである。

画質特徴量ＳＮＲ、ＣＮＲの算出は、撮像画像に対して平行移動、拡大縮小、回転、シアー等の線形変換を施して標準画像への位置合わせを行った後、行う。標準画像（標準脳）への位置合わせは、図４に示すように、標準画像との信号値の誤差が最小になるように線形変換して行う。ＳＮＲは対雑音比であり、位置合わせ後の撮像画像中の任意の領域において、関心領域内の信号値の平均値をＳｐ、関心領域内の信号値の標準偏差をＮｐとしたときに以下の〔数式１〕に従った処理を実行することにより算出される。

〔数式１〕
ＳＮＲ＝Ｓｐ／Ｎｐ

〔数式１〕からわかるように、ＳＮＲが高いということは、領域内の標準偏差が低く、領域内の信号値のバラツキが少なく、安定した画像であることを示している。また、ＳＮＲが低いということは、領域内の標準偏差が高く、領域内の信号値のバラツキが大きく、ムラのある画像である疑いがある。

ＣＮＲの算出は、標準画像への位置合わせを行った後、さらに白質、灰白質、脳脊髄液の組織ごとに分離した画像を用いて行う。白質、灰白質、脳脊髄液の組織ごとに分離した画像は、例えば、特許文献１（Ｐ５−７）に記載されている公知の手法により求めれば良い。ＣＮＲは、白質の関心領域内の信号値の平均値をＭＥＡＮ_W、灰白質の関心領域内の信号値の平均値をＭＥＡＮ_G、空中の関心領域の信号値の標準偏差をＳＤ_airとしたときに以下の〔数式２〕に従った処理を実行することにより算出される。

〔数式２〕
ＣＮＲ＝（ＭＥＡＮ_W−ＭＥＡＮ_G）／ＳＤ_air

〔数式２〕からわかるように、ＣＮＲが高いということは、組織間におけるコントラスト差が高いといえる。また、ＣＮＲが低いということは、組織間におけるコントラスト差が低いといえる。

なお、ＳＮＲ、ＣＮＲについては、上記の手法で算出することが望ましいが、上記以外の公知の手法で算出するようにしても良い。算出されたＳＮＲ、ＣＮＲは、特徴データとして、撮像画像、基準画像それぞれに対応付けて撮像画像記憶手段１０、基準画像記憶手段２０に記憶される。

上記ＳＮＲ、ＣＮＲの算出処理は、コンピュータに、所定のプログラムを実行させることにより、行われる。ＳＮＲ、ＣＮＲを算出するプログラムは、本発明の撮像条件決定装置を実現するコンピュータに組み込まれていても良いし、べつのコンピュータに組み込まれていても良い。

（３．処理動作）
次に、本発明に係る撮像条件決定装置の処理動作について説明する。撮像画像記憶手段１０に特徴データおよび撮像条件、基準画像記憶手段２０に特徴データが記憶された状態で、利用者が処理開始指示を行うと、撮像条件決定装置内の画像比較手段３０が、基準画像記憶手段２０から基準画像の特徴データを読み込むとともに、撮像画像記憶手段１０から１つの撮像画像の特徴データを読み込む。続いて、画像比較手段３０は、基準画像の特徴データと撮像画像の特徴データの比較を行う。特徴データの比較の手法としては、例えば、ＳＮＲとＣＮＲの両方を用いた比較、ＳＮＲのみを用いた比較、ＣＮＲのみを用いた比較などを適宜用いることができる。本実施形態では、ＣＮＲをＳＮＲよりも優先して用いている。比較においては、基準画像と撮像画像の特徴データの差が小さいものほど類似していると判断する。

画像比較手段３０は、基準画像の特徴データはそのままで、撮像画像の特徴データを順次、撮像画像記憶手段１０から読み込んで、両者の比較を行う。撮像画像記憶手段１０は、比較対象とする全ての撮像画像の特徴データに対して処理を行った結果、基準画像の特徴データとの差が最も小さい撮像画像の特徴データを選出する。

続いて、撮像条件抽出手段４０は、選出された特徴データに対応付けられた撮像条件を、撮像画像記憶手段１０から抽出し、抽出撮像条件記憶手段５０に登録する。この結果、抽出撮像条件記憶手段５０には、基準画像に最も近付けることが可能な撮像条件が記録される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、撮像画像から特徴データを作成する処理を事前に別途実行するようにしたが、本発明に係る撮像条件決定装置に特徴データ作成手段を搭載し、本撮像条件決定装置の起動処理後に、順次撮像画像から特徴データを作成するようにしても良い。

本発明に係る撮像条件決定装置の構成図である。 撮像画像と対応付けて撮像画像記憶手段１０に記憶された撮像条件、特徴データの一例を示す図である。 ＲＦパルス、ＭＲ信号とＴＲ、ＴＥの関係を示す図である。 標準画像への位置合わせの様子を示す図である。

符号の説明

１０・・・撮像画像記憶手段
２０・・・基準画像記憶手段
３０・・・画像比較手段
４０・・・撮像条件抽出手段
５０・・・抽出撮像条件記憶手段

Claims (4)

1. 医用画像を撮像する撮像装置における最適な撮像条件を求める装置であって、
   撮像条件を求める対象となる撮像装置である対象撮像装置で撮像された撮像画像を各撮像画像の撮像条件と対応付けて記憶した撮像画像記憶手段と、
   基準となる画像である基準画像と前記撮像画像記憶手段に記憶された各撮像画像との比較を順次行って、前記基準画像に最も類似する撮像画像を選出する画像比較手段と、
   前記選出された撮像画像に対応付けられた撮像条件を抽出する撮像条件抽出手段と、
   を有することを特徴とする医用画像における撮像条件決定装置。
2. 前記撮像画像には、撮像画像の特徴となる特徴データを、前記撮像条件と対応付けて記憶し、
   前記画像比較手段は、前記基準画像から作成した特徴データと、前記撮像画像記憶手段に記憶された撮像画像の特徴データの比較を順次行うことにより、前記基準画像に最も類似する撮像画像を選出することを特徴とする請求項１に記載の医用画像における撮像条件決定装置。
3. 前記特徴データとして、ＳＮＲ、ＣＮＲのいずれか、または両方を用い、撮像画像と基準画像の特徴データの比較の結果、差が最も小さいものを、基準画像に最も類似する撮像画像として選出することを特徴とする請求項２に記載の医用画像における撮像条件決定装置。
4. コンピュータを、請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像条件決定装置として機能させるためのプログラム。

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