JP2014008409A - 水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像化の際の運動アーチファクトの影響を受けにくくし信号対雑音比を改善する磁気共鳴画像化方法を提供する。
【解決手段】ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得するステップ１０１と、同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成し、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成するステップ１０２と、再構成された同相画像および逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を計算するステップ１０３と、を含む磁気共鳴画像化方法。
【選択図】図１
【解決手段】ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得するステップ１０１と、同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成し、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成するステップ１０２と、再構成された同相画像および逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を計算するステップ１０３と、を含む磁気共鳴画像化方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、磁気共鳴画像化の技術分野に関し、とくには水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法および装置に関する。
磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）は、画像化を実行するために磁気共鳴の現象を使用する技術である。磁気共鳴の現象の原理は、主として、人間の体の至る所に存在する水素原子核などのプロトンを１つだけ含んでいる原子核において、プロトンがスピン運動を有しており、したがって小さな磁石に似ていることを含む。さらに、これらの小さな磁石のスピン軸が、明確な規則的パターンを有さず、外部磁界が施してられた場合に、これらの小さな磁石の配置が、外部磁界の磁力線に従って変化し、具体的には外部磁界の磁力線に対して平行および反平行な２つの方向に変化する。外部磁界の磁力線に平行な方向が、正の縦軸として知られる一方で、外部磁界の磁力線に反平行な方向が、負の縦軸として知られる。原子核は、方向および大きさの両方を有する縦方向の磁化成分だけを有する。特定の周波数の高周波（ＲＦ）パルスが、外部磁界において原子核を励起させるために使用され、結果として、これらの原子核のスピン軸が正の縦軸または負の縦軸から外れ、共鳴を生じさせる。これが、磁気共鳴の現象である。ひとたび上述の原子核のスピン軸が、正の縦軸または負の縦軸から外れると、原子核は、横方向の磁化成分を有する。
ＲＦパルスの送信が停止された後で、励起した原子核は、吸収したエネルギを電磁波のかたちで徐々に放出するエコー信号を放射し、相およびエネルギレベルがすべて励起前の状態へと戻る。原子核によって放出されたエコー信号に空間エンコーディングなどのさらなる処理を施すことによって、画像を再構成することができる。
人間の体内の脂肪の水素原子核および水の水素原子核は、異なる分子環境にあるため、励起が同じＲＦパルスを使用して実行された場合に異なる共鳴周波数を有する。信号が種々のエコー時間において集められる場合に、脂肪組織および水は、異なる位相および信号強度を示す。
ディクソン（Ｄｉｘｏｎ）法が、ＭＲＩにおいて純粋な水プロトンの画像を生成するために使用される。その基本原理は、水プロトンおよび脂肪プロトンの同相および逆相の２種類のエコー信号が別々に収集され、異なる位相を有するこれらの２種類の信号に、各々が純粋な水プロトン画像および純粋な脂肪プロトン画像を生成するように操作が施してられ、水プロトン画像における脂肪の抑制という目的が達成されるというものである。１点ディクソン法、２点ディクソン法、３点ディクソン法、および多点ディクソン法など、ディクソン法の多数の形態が存在する。
例えばデカルト（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）軌道取得ならびに放射状またはらせん状軌道取得など、Ｄｉｘｏｎ法と組み合わせられる多数のｋ空間データ取得法がこの技術分野に存在する。既存のデカルト軌道取得法は、単純であって時間を節約するが、剛体運動および脈動などの運動の影響をきわめて受けやすいことが、研究を通じて明らかになるかもしれない。他方で、放射状またはらせん状軌道取得法は、運動アーチファクトを再構成画像における不明瞭さに変換し、複雑な演算を必要とし、きわめて時間がかかる。このように、上述の２種類の方法のどちらも、剛体運動のアーチファクトを取り除くことができない。
さらに、既存の３点ディクソン法は、水画像および脂肪画像を計算するために位相アンラッピング技術を使用し、位相アンラッピングの本質的な不安定性ゆえに、計算される水画像および脂肪画像が入れ替わる可能性がある。すなわち、画像が理論的に水画像と考えられる場合に、実際に計算された画像が脂肪画像である可能性があり、画像が理論的に脂肪画像と考えられる場合に、実際に計算された画像が水画像である可能性がある。したがって、画像化すべき対象物について多層の走査が行われる場合に、計算された水画像および脂肪画像の入れ替わりが、走査層の一部において生じる可能性があり、これが合成される３次元の水画像および脂肪画像における誤差につながる。
本発明の実施形態は、画像化の際の運動アーチファクトの影響を受けにくくし、信号対雑音比を改善するために、水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法を提案する。
本発明の実施形態は、
ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得するステップと、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成し、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成するステップと、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を計算するステップと
を含む水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法を提供する。
ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得するステップと、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成し、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成するステップと、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を計算するステップと
を含む水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、
ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得する取得ユニットと、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成する第１の再構成ユニットと、
同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成する第２の再構成ユニットと、
再構成された同相画像および逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を別々に計算する計算ユニットと
を備える水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化装置も提供する。
ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得する取得ユニットと、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成する第１の再構成ユニットと、
同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成する第２の再構成ユニットと、
再構成された同相画像および逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を別々に計算する計算ユニットと
を備える水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化装置も提供する。
上述の技術的解決策から、ｋ空間データを取得するためにＴＳＥ ＢＬＡＤＥシーケンスを使用することによって、本発明の実施形態によっても提供される水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法が、剛体運動および脈動の影響を受けにくく、したがって画像の信号対雑音比を改善しつつ、運動アーチファクトに左右されにくくなるという点で、ＢＬＡＤＥシーケンスの利点を受け継ぐことを見て取ることができる。
本発明の技術的解決策の明瞭かつ完全な説明を、本発明における添付の図面を参照して以下に示す。当然ながら、説明される実施形態は、本発明の実施形態のすべてではなく、一部にすぎない。ここで説明される特定の実施形態が、あくまでも本発明を説明しようとするものにすぎず、本発明を限定しようとするものではないことを理解すべきである。当業者であればいかなる進歩的な努力も行うことなく本発明の実施形態に基づいて得ることができるすべての他の実施形態が、本発明の保護の範囲に包含される。
既存のデカルト軌道取得法は、単純であって時間を節約するが、剛体運動および脈動などの運動の影響をきわめて受けやすいことが、研究を通じて明らかになるかもしれない。他方で、放射状またはらせん状軌道取得法は、運動アーチファクトを、再構成された画像における不明瞭さに変換し、複雑な演算を必要とし、きわめて時間がかかる。このように、上述の２種類の方法のどちらも、剛体運動のアーチファクトを取り除くことができない。
さらに、既存の３点ディクソン法は、水画像および脂肪画像を計算するために位相アンラッピング技術を使用し、位相アンラッピングの本質的な不安定性のために、計算される水画像および脂肪画像が入れ替わる可能性がある。すなわち、画像が理論的に水画像であると考えられる場合に、実際に計算された画像は脂肪画像であることがあり、画像が理論的に脂肪画像であると考えられる場合に、実際に計算された画像は水画像であることがある。したがって、画像化すべき対象物について多層の走査が行われる場合に、計算された水画像および脂肪画像の入れ替わりが、走査層の一部において生じることがあり、これは合成される３次元の水画像および脂肪画像における誤差につながる。例えば、患者の頭部が、頭頂部から下方の顎まで層１、層２、・・・、層１０の合計１０個の層にて走査されると仮定する。既存の３点ディクソン法を使用して患者の頭部の３次元の水画像および脂肪画像を計算する場合、これら１０個の層の各２次元水画像（上方から下方に水画像１、水画像２、・・・、水画像１０）および２次元脂肪画像（上方から下方に脂肪画像１、脂肪画像２、・・・、脂肪画像１０）が最初に取得され、次いで３次元水画像および３次元脂肪画像が、これら１０個の層の２次元水画像および２次元脂肪画像をそれぞれ合成することによって得られる。仮に８番目の層の２次元水画像８および２次元脂肪画像８の入れ替わりが生じると、１つの２次元脂肪画像８が１０個の走査層の２次元水画像と混ざり合い、一方、１つの２次元水画像８が１０個の走査層の２次元脂肪画像と混ざり合う。結果として、３次元の水画像および脂肪画像が１０個の走査層の２次元の水画像および脂肪画像を使用して合成されるとき、合成された水画像および脂肪画像に誤差が生じる。
上述の技術的問題を解決するために、本発明の実施形態は、ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスにもとづく２点ディクソン（Ｄｉｘｏｎ）法である水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法を提供する。この方法においては、ＴＳＥ ＢＬＡＤＥシーケンスが、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得するために最初に使用され、次いで同相画像が、同相画像のための元データに基づいて再構成され、逆相画像が、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて再構成され、最後に水画像および脂肪画像が再構成された同相画像および逆相画像に基づいて計算される。
本発明の実施形態による水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法を、以下で添付の図面を参照して詳しく説明する。本発明の一実施形態においてもたらされる水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法の概略のフロー図である図１を参照する。この方法は、とりわけ以下のステップを含む。
ステップ１０１：ＭＲＩ装置が、ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得する。
すなわち、このステップにおいて、ＭＲＩ装置が、ＴＳＥ ＢＬＡＤＥシーケンスを使用して、同相画像のための元データとしての１つの同相エコーおよび逆相画像のための元データとしての１つの逆相エコーを取得する。具体的には、この例においては、ＭＲＩ装置が、最初に同相エコーを、次いで逆相エコーを取得することができ、あるいは最初に逆相エコーを、次いで同相エコーを取得することができる。
上述のデータ取得に使用されるＢＬＡＤＥ技術は、ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｒｏｔａｔｅｄ Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ＰａｒａｌｌＥＬ Ｌｉｎｅｓ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）技術としても知られ、詳しくはＪａｍｅｓ Ｇ． Ｐｉｐｅの論文「Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＰＲＯＰＥＬＬＥＲ ＭＲＩ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｈｅａｄ ｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒｅｅ−ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ｃａｒｄｉａｃ ｉｍａｇｉｎｇ」（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ， ４２：９６３−９６９， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９９９）を参照されたい。ＢＬＡＤＥシーケンスは、剛体運動および脈動の影響を受けにくいため、ｋ空間データを取得するためにＴＳＥ ＢＬＡＤＥを使用することで、再構成される画像への運動アーチファクトの影響を少なくすることができ、再構成された画像の信号対雑音比を改善することもできる。
各画像のための元データを取得するＢＬＡＤＥ軌道が図２に示されている。ｋ空間データが、Ｎ本のストリップ（ｓｔｒｉｐ）にて取得される（ここで、Ｎは正の整数であり、図２においてはＮ＝１０である）。これらのストリップは、周方向の等しい角度または等しくない角度での回転によって分布している。各ストリップは、Ｌ本の平行なラインを含んでいる（ここで、Ｌは正の整数であり、図２においてはＬ＝９である）。
上述のステップ１０１においてエコー信号を取得するとき、ＭＲＩ装置は、同相画像および逆相画像を連続的に得るために、単極の読み出し勾配または双極の読み出し勾配を使用することができる。
図３Ａおよび３Ｂは、ＢＬＡＤＥ軌道における各ストリップの取得の際に本発明の実施形態によって提供される方法におけるシーケンスを概略的に示している。図３Ａは単極の読み出し勾配を使用し、図３Ｂは双極の読み出し勾配を使用している。図３Ａおよび３Ｂにおいて、ＲＦは高周波パルスを表し、ＲＯは読み出し勾配を表し、スライス選択勾配および位相エンコーディング勾配は図から省略されている。
図３Ａの部分ａに示されているように、ＭＲＩ装置は、最初に１つの９０度ＲＦパルスＲＦ＿０を放射し、次いで１つの１８０度位相リフォーカスＲＦパルスＲＦ＿１を放射する。９０度ＲＦパルスＲＦ＿０からエコー時間（エコーの時間ＴＥ）の２分の１とエコー時間の２分の３との間で、ＭＲＩ装置は、１つのラインｏｕｔ＿１を読み出すための読み出し勾配方向に読み出し勾配を適用する。次いで、装置は、第２のエコーを得るべく別の１８０度位相リフォーカスＲＦパルスＲＦ＿２を放射し、別のラインｏｕｔ＿２を読み出すための読み出し勾配方向に読み出し勾配を施す。上述の操作は、ＢＬＡＤＥ軌道のすべてのラインが読み取られるまで繰り返され、逆相画像のための元データが得られる。ラインｏｕｔ＿１、ｏｕｔ＿２、ｏｕｔ＿３、・・・などが逆相画像のための元データを構成する。
図３Ａの部分ｂに示されているように、ＭＲＩ装置は、最初に１つの９０度ＲＦパルスＲＦ＿０を放射し、次いで１つの１８０度位相リフォーカスＲＦパルスＲＦ＿１を放射する。９０度ＲＦパルスＲＦ＿０から１エコー時間において、ＭＲＩ装置は、１つのラインｉｎ＿１を読み出すための読み出し勾配方向に読み出し勾配を適用する。次いで、装置は、第２のエコーを得るべく別の１８０度位相リフォーカスＲＦパルスＲＦ＿２を放射し、別のラインｉｎ＿２を読み出すための読み出し勾配方向に読み出し勾配を施す。上述の操作は、ＢＬＡＤＥ軌道のすべてのラインが読み取られるまで繰り返され、同相画像のための元データが得られる。ラインｉｎ＿１、ｉｎ＿２、ｉｎ＿３、・・・などが同相画像のための元データを構成する。
図３Ｂに示されているように、ＭＲＩ装置は、最初に１つの９０度ＲＦパルスＲＦ＿０を放射し、次いで１つの１８０度位相リフォーカスＲＦパルスＲＦ＿１を放射する。９０度ＲＦパルスＲＦ＿０から１エコー時間において、ＭＲＩ装置は、２つのラインｏｕｔ＿１およびｉｎ＿１をそれぞれ読み出すために読み出し勾配方向に異なる極性の２つの読み出し勾配を適用する。次いで、装置は、第２のエコーを得るべく別の１８０度位相リフォーカスＲＦパルスＲＦ＿２を放射し、２つのラインｏｕｔ＿２およびｉｎ＿２をそれぞれ読み出すための読み出し勾配方向に異なる極性の２つの読み出し勾配を施す。上述の操作は、ＢＬＡＤＥ軌道のすべてのラインが読み取られるまで繰り返され、逆相画像のための元データおよび同相画像のための元データが得られる。ラインｏｕｔ＿１、ｏｕｔ＿２、ｏｕｔ＿３、・・・などが逆相画像のための元データを構成する一方で、ラインｉｎ＿１、ｉｎ＿２、ｉｎ＿３、・・・などが同相画像のための元データを構成する。
図３Ａおよび３Ｂは、あくまでも１種類の取得シーケンスを概略的な形態で示しているにすぎず、決して本発明がこれに限られるわけではないことを説明しておかなければならない。例えば、本発明において、最初に１つの同相エコーを取得し、その後に１つの逆相エコーを取得することによって、対応する元データを得ることができ、あるいは最初に１つの逆相エコーを取得し、その後に１つの同相エコーを取得することによって、対応する元データを得ることができる。
ステップ１０２：ＭＲＩ装置が、同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成し、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成する。
このステップにおいて、同相画像を再構成するとき、ＭＲＩ装置は、最初に同相画像の各ストリップに位相補正を施し、次いで位相補正された同相画像のストリップに回転補正および平行移動補正を順に施し、最終的にすべての補正されたストリップをデカルト座標に割り当て、高速フーリエ変換によって同相画像を得る。
同相画像の各ストリップに位相補正を施す手順が、図４に示されており、とくには以下のステップを含む。
ステップ４０１：同相画像のための元データのストリップに、ウインドウ関数（三角形ウインドウ関数や、ピラミッド形ウインドウ関数など）を用いたウインドウ操作を施して、第１の処理結果を得る。
ステップ４０２：第１の処理結果に２次元高速フーリエ変換（２Ｄ ＦＦＴ）を施して、同相画像のウインドウデータと呼ぶことができる処理結果を得る。
ステップ４０３：同相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して、第２の処理結果を得る。
ステップ４０４：上述のステップ４０３において得られた第２の処理結果から上述のステップ４０２において得られた同相画像のウインドウデータの位相を取り除いて、第３の処理結果を得る。
ステップ４０５：第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換（２Ｄ ｉＦＦＴ）を施して、位相補正された同相画像のストリップを得る。
ステップ４０１：同相画像のための元データのストリップに、ウインドウ関数（三角形ウインドウ関数や、ピラミッド形ウインドウ関数など）を用いたウインドウ操作を施して、第１の処理結果を得る。
ステップ４０２：第１の処理結果に２次元高速フーリエ変換（２Ｄ ＦＦＴ）を施して、同相画像のウインドウデータと呼ぶことができる処理結果を得る。
ステップ４０３：同相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して、第２の処理結果を得る。
ステップ４０４：上述のステップ４０３において得られた第２の処理結果から上述のステップ４０２において得られた同相画像のウインドウデータの位相を取り除いて、第３の処理結果を得る。
ステップ４０５：第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換（２Ｄ ｉＦＦＴ）を施して、位相補正された同相画像のストリップを得る。
このステップにおいて、逆相画像を再構成するとき、ＭＲＩ装置は、最初に逆相画像の各ストリップに位相補正を施し、次いで位相補正された逆相画像のストリップに回転補正および平行移動補正を施し、高速フーリエ変換によって逆相画像を得る。本発明の発明者は、逆相画像のための元データに位相補正を施す方法について、改善を提案した。図５に示されるように、本発明の実施形態において逆相画像の各ストリップに位相補正を施す方法は、とくには以下のステップを含む。
ステップ５０１：逆相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して、第１の処理結果を得る。
ステップ５０２：逆相画像のための元データのストリップに対応する同相画像のための元データのストリップ（すなわち、ｋ空間における角度が逆相画像のための元データのストリップと同じである同相画像のための元データのストリップ）に、ウインドウ関数を用いたウインドウ操作を施して、第２の処理結果を得る。
ステップ５０３：上述のステップ５０２において得られた第２の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して、対応ウインドウデータと呼ばれる同相画像のための元データのストリップのウインドウデータを得る。
ステップ５０４：上述のステップ５０１において得られた第１の処理結果から、同相画像のための元データのストリップについて上述のステップ５０３において得られたウインドウデータの位相を取り除いて、第３の処理結果を得る。
ステップ５０５：上述のステップ５０４において得られた第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して、位相補正された逆相画像のストリップを得る。
ステップ５０１：逆相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して、第１の処理結果を得る。
ステップ５０２：逆相画像のための元データのストリップに対応する同相画像のための元データのストリップ（すなわち、ｋ空間における角度が逆相画像のための元データのストリップと同じである同相画像のための元データのストリップ）に、ウインドウ関数を用いたウインドウ操作を施して、第２の処理結果を得る。
ステップ５０３：上述のステップ５０２において得られた第２の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して、対応ウインドウデータと呼ばれる同相画像のための元データのストリップのウインドウデータを得る。
ステップ５０４：上述のステップ５０１において得られた第１の処理結果から、同相画像のための元データのストリップについて上述のステップ５０３において得られたウインドウデータの位相を取り除いて、第３の処理結果を得る。
ステップ５０５：上述のステップ５０４において得られた第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して、位相補正された逆相画像のストリップを得る。
上述の手順においては、逆相画像のストリップに、同相画像のストリップを基準として用いて位相補正が施されることによって、逆相の情報が失われず、したがって水・脂肪の分離を伴う画像化を、後の処理手順において２点ディクソン法によって実行することが可能になる。
ステップ１０３：ＭＲＩ装置が、再構成された同相画像および逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を別々に計算する。
このステップにおいて、再構成された同相画像および逆相画像が２次元画像である場合において、再構成された同相画像および逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を計算するとき、再構成された同相画像および逆相画像に位相補正を施すために２次元領域成長アルゴリズムが使用され、位相補正された同相画像および逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像が計算される。
さらに、計算の信頼性を向上させるために、画像化すべき対象物に多層の走査を行うことができ、すなわち複数の走査層を反映する複数の２次元同相画像および逆相画像が同時に取得され、次いで複数の２次元同相画像および逆相画像に対応する空間情報に基づいて、複数の２次元同相画像および逆相画像が、１つの３次元同相画像および１つの３次元逆相画像を形成するように配置される。例えば、患者の頭部が走査されるときに、頭頂部から下方の顎まで、層１、層２、・・・、層ｎの合計ｎ個の層が走査される。結果として、これらｎ個の層の各２次元同相画像（上方から下方に、同相画像１、同相画像２、・・・、同相画像ｎ）および２次元逆相画像（上方から下方に、逆相画像１、逆相画像２、・・・、逆相画像ｎ）が得られる。これらの画像についての空間情報、すなわち頭頂部から下方の顎までの並び順にもとづき、ｎ個の２次元同相画像が１つの３次元同相画像を形成するように配置され、一方、ｎ個の２次元逆相画像が１つの３次元逆相画像を形成するように配置される。次いで、このようにして得られた３次元同相画像および３次元逆相画像に、ここで詳しく説明するまでもない３次元領域成長アルゴリズムなどの既存のさまざまな方法のいずれかを使用して、位相補正が施される。このように、本発明の実施形態においては、再構成された同相画像および逆相画像が３次元画像であるとき、再構成された同相画像および逆相画像に、３次元領域成長アルゴリズムを使用して位相補正が施され、位相補正された同相画像および逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像が計算される。位相アンラッピング技術の使用によって、伝統的な３点ディクソン法において異なる走査層における水画像と脂肪画像との入れ替わりという問題が引き起こされる。しかし、この問題は３次元領域成長アルゴリズムの使用によって効果的に解決される。
上述の位相補正の目的は、磁界の非一様性に起因して生じる位相誤差を取り除くことにある。最後に、位相補正された３次元逆相画像および３次元同相画像が、３次元水画像および３次元脂肪画像を計算するために使用される。
図６が、本発明の一実施形態による水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化装置の構造を示す概略図である。装置は、
ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得する取得ユニット１と、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成する第１の再構成ユニット２と、
同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成する第２の再構成ユニット３と、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を別々に計算する計算ユニット４と
を備えている。
ターボスピンエコーＢＬＡＤＥ（ＴＳＥ ＢＬＡＤＥ）アーチファクト補正シーケンスを使用して同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得する取得ユニット１と、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成する第１の再構成ユニット２と、
同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成する第２の再構成ユニット３と、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を別々に計算する計算ユニット４と
を備えている。
第１の再構成ユニット２は、
同相画像のための元データのストリップに位相補正を施す第１の位相補正サブユニット２１と、
同相画像のための元データの位相補正されたストリップに回転補正を施す第１の回転補正サブユニット２２と、
同相画像のための元データの回転補正されたストリップに平行移動補正（translation correction）を施す第１の平行移動補正サブユニット２３と、
同相画像のための元データの平行移動補正されたストリップに高速フーリエ変換を施す第１の変換サブユニット２４と
を備えている。
同相画像のための元データのストリップに位相補正を施す第１の位相補正サブユニット２１と、
同相画像のための元データの位相補正されたストリップに回転補正を施す第１の回転補正サブユニット２２と、
同相画像のための元データの回転補正されたストリップに平行移動補正（translation correction）を施す第１の平行移動補正サブユニット２３と、
同相画像のための元データの平行移動補正されたストリップに高速フーリエ変換を施す第１の変換サブユニット２４と
を備えている。
第１の位相補正サブユニット２１は、とくには、
同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第１の処理結果を得る第１のモジュール２１１と、
第１の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のウインドウデータを得る第２のモジュール２１２と、
同相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第２の処理結果を得る第３のモジュール２１３と、
第２の処理結果から同相画像のウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得る第４のモジュール２１４と、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得る第５のモジュール２１５と
を備えている。
同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第１の処理結果を得る第１のモジュール２１１と、
第１の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のウインドウデータを得る第２のモジュール２１２と、
同相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第２の処理結果を得る第３のモジュール２１３と、
第２の処理結果から同相画像のウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得る第４のモジュール２１４と、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得る第５のモジュール２１５と
を備えている。
第２の再構成ユニット３は、
同相画像のための元データのストリップに位相補正を施す第２の位相補正サブユニット３１と、
同相画像のための元データの位相補正されたストリップに回転補正を施す第２の回転補正サブユニット３２と、
同相画像のための元データの回転補正されたストリップに平行移動補正を施す第２の平行移動補正サブユニット３３と、
同相画像のための元データの平行移動補正されたストリップに高速フーリエ変換を施す第２の変換サブユニット３４と
を備えている。
同相画像のための元データのストリップに位相補正を施す第２の位相補正サブユニット３１と、
同相画像のための元データの位相補正されたストリップに回転補正を施す第２の回転補正サブユニット３２と、
同相画像のための元データの回転補正されたストリップに平行移動補正を施す第２の平行移動補正サブユニット３３と、
同相画像のための元データの平行移動補正されたストリップに高速フーリエ変換を施す第２の変換サブユニット３４と
を備えている。
第２の位相補正サブユニット３１は、とくには、
逆相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第１の処理結果を得る第６のモジュール３１１と、
逆相画像のための元データのストリップに対応する同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第２の処理結果を得る第７のモジュール３１２と、
第２の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のための元データの対応するストリップのウインドウデータを得る第８のモジュール３１３と、
第１の処理結果から同相画像のための元データのストリップのウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得る第９のモジュール３１４と、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得る第１０のモジュール３１５と
を備えている。
逆相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第１の処理結果を得る第６のモジュール３１１と、
逆相画像のための元データのストリップに対応する同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第２の処理結果を得る第７のモジュール３１２と、
第２の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のための元データの対応するストリップのウインドウデータを得る第８のモジュール３１３と、
第１の処理結果から同相画像のための元データのストリップのウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得る第９のモジュール３１４と、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得る第１０のモジュール３１５と
を備えている。
本発明の実施形態の上述の技術的解決策から、ｋ空間データを取得するためにＴＳＥ ＢＬＡＤＥシーケンスを使用することによって、本発明の実施形態によって提供される水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法が、剛体運動および脈動の影響を受けにくく、したがって画像の信号対雑音比を改善しつつ、運動アーチファクトに左右されにくくなるという点で、ＢＬＡＤＥシーケンスの利点を受け継ぐことを見て取ることができる。
さらに、既存の３点ディクソン法と比べ、本発明は、画像を再構成するために２次元領域成長アルゴリズムまたは３次元領域成長アルゴリズムを使用することによって、多層の走査において水画像および脂肪画像の不規則な入れ替わりが頻繁に生じるという問題を解消する。
以上は、あくまでも本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明を限定しようとするものではない。本発明の技術的思想および原理から離れることなく行われるあらゆる変更、均等な置き換え、または改善は、本発明の保護の範囲に含まれるべきである。
１ 取得ユニット
２ 第１の再構成ユニット
３ 第２の再構成ユニット
４ 計算ユニット
２１ 第１の位相補正サブユニット
２２ 第１の回転補正サブユニット
２３ 第１の平行移動補正サブユニット
２４ 第１の変換サブユニット
３１ 第２の位相補正サブユニット
３２ 第２の回転補正サブユニット
３３ 第２の平行移動補正サブユニット
３４ 第２の変換サブユニット
２１１ 第１のモジュール
２１２ 第２のモジュール
２１３ 第３のモジュール
２１４ 第４のモジュール
２１５ 第５のモジュール
３１１ 第６のモジュール
３１２ 第７のモジュール
３１３ 第８のモジュール
３１４ 第９のモジュール
３１５ 第１０モジュール
２ 第１の再構成ユニット
３ 第２の再構成ユニット
４ 計算ユニット
２１ 第１の位相補正サブユニット
２２ 第１の回転補正サブユニット
２３ 第１の平行移動補正サブユニット
２４ 第１の変換サブユニット
３１ 第２の位相補正サブユニット
３２ 第２の回転補正サブユニット
３３ 第２の平行移動補正サブユニット
３４ 第２の変換サブユニット
２１１ 第１のモジュール
２１２ 第２のモジュール
２１３ 第３のモジュール
２１４ 第４のモジュール
２１５ 第５のモジュール
３１１ 第６のモジュール
３１２ 第７のモジュール
３１３ 第８のモジュール
３１４ 第９のモジュール
３１５ 第１０モジュール
Claims (12)
- ターボスピンエコーＢＬＡＤＥアーチファクト補正シーケンスを使用して、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得するステップと、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成し、同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成するステップと、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて、水画像および脂肪画像を計算するステップと
を含む水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化方法。 - 同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成するステップが、
同相画像のための元データのストリップに位相補正、回転補正、平行移動補正、および高速フーリエ変換を施して同相画像を得るステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 同相画像のための元データのストリップに位相補正を施すステップが、
同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第１の処理結果を得るステップと、
第１の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のウインドウデータを得るステップと、
同相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第２の処理結果を得るステップと、
第２の処理結果から同相画像のウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得るステップと、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得るステップと
を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成するステップが、
逆相画像のための元データのストリップに位相補正、回転補正、平行移動補正、および高速フーリエ変換を施して逆相画像を得るステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 逆相画像のための元データのストリップに位相補正を施すステップが、
逆相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第１の処理結果を得るステップと、
逆相画像のための元データのストリップに対応する同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第２の処理結果を得るステップと、
第２の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のための元データのストリップのウインドウデータを得るステップと、
第１の処理結果から同相画像のための元データのストリップのウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得るステップと、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得るステップと
を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 再構成された同相画像および再構成された逆相画像が２次元画像であり、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を計算するステップが、
２次元領域成長アルゴリズムを使用し、再構成された同相画像および再構成された逆相画像に位相補正を施して、位相補正された同相画像および逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を計算するステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 再構成された同相画像および再構成された逆相画像が３次元画像であり、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を計算するステップが、
３次元領域成長アルゴリズムを使用し、再構成された同相画像および再構成された逆相画像に位相補正を施して、位相補正された同相画像および逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を計算するステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - ターボスピンエコーＢＬＡＤＥアーチファクト補正シーケンスを使用して同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データを取得する取得ユニット（１）と、
同相画像のための元データに基づいて同相画像を再構成する第１の再構成ユニット（２）と、
同相画像のための元データおよび逆相画像のための元データに基づいて逆相画像を再構成する第２の再構成ユニット（３）と、
再構成された同相画像および再構成された逆相画像に基づいて水画像および脂肪画像を別々に計算する計算ユニット（４）と
を備える水・脂肪の分離を実行する磁気共鳴画像化装置。 - 第１の再構成ユニット（２）が、
同相画像のための元データのストリップに位相補正を施す第１の位相補正サブユニット（２１）と、
同相画像のための元データの位相補正されたストリップに回転補正を施す第１の回転補正サブユニット（２２）と、
同相画像のための元データの回転補正されたストリップに平行移動補正を施す第１の平行移動補正サブユニット（２３）と、
同相画像のための元データの平行移動補正されたストリップに高速フーリエ変換を施す第１の変換サブユニット（２４）と
を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 第１の位相補正サブユニット（２１）が、
同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第１の処理結果を得る第１のモジュール（２１１）と、
第１の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して同相画像のウインドウデータを得る第２のモジュール（２１２）と、
同相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第２の処理結果を得る第３のモジュール（２１３）と、
第２の処理結果から同相画像のウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得る第４のモジュール（２１４）と、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得る第５のモジュール（２１５）と
を備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。 - 第２の再構成ユニット（３）が、
同相画像のための元データのストリップに位相補正を施す第２の位相補正サブユニット（３１）と、
同相画像のための元データの位相補正されたストリップに回転補正を施す第２の回転補正サブユニット（３２）と、
同相画像のための元データの回転補正されたストリップに平行移動補正を施す第２の平行移動補正サブユニット（３３）と、
同相画像のための元データの平行移動補正されたストリップに高速フーリエ変換を施す第２の変換サブユニット（３４）と
を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 第２の位相補正サブユニット（３１）が、
逆相画像のための元データのストリップに２次元高速フーリエ変換を施して第１の処理結果を得る第６のモジュール（３１１）と、
逆相画像のための元データのストリップに対応する同相画像のための元データのストリップにウインドウ操作を施して第２の処理結果を得る第７のモジュール（３１２）と、
第２の処理結果に２次元高速フーリエ変換を施して、同相画像のための元データの対応するストリップのウインドウデータを得る第８のモジュール（３１３）と、
第１の処理結果から同相画像のための元データのストリップのウインドウデータの位相を取り除いて第３の処理結果を得る第９のモジュール（３１４）と、
第３の処理結果に２次元逆高速フーリエ変換を施して補正結果を得る第１０のモジュール（３１５）と
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
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