JP2014018571A - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インターリーブした順序で複数スライスを撮像する撮像法においても、精度の高い動き補正をすることができる磁気共鳴撮像装置を提供する。
【解決手段】実施形態の磁気共鳴撮像装置は、複数の時相にわたって被検体のダイナミック撮像を行う磁気共鳴撮像装置において、インターリーブした順序で被検体を第１の断面方向の複数のスライスで撮像する撮像部と、前記第１の断面方向とは異なる第２の断面方向であって、撮像した前記複数のスライスを含む前記第２の断面方向の１つの断面で３次元画像データを切り出し、前記各時相における動き判定用２次元画像を生成する２次元画像生成部と、被検体が動いたか否かを判定する動き判定部と、被検体が動いたと判定された場合、該当する時相の前記３次元画像データを無効データとして取り除いて動き補正を行う動き補正部と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴撮像装置に関する。

磁気共鳴撮像装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号を再構成して画像を生成する撮像装置である。

磁気共鳴撮像装置を用いた検査の１つにダイナミックスタディと呼ばれる検査がある。ダイナミックスタディは、組織に灌流する血液量の時間的変化を調べる検査である。ダイナミックスタディに用いられる代表的な撮像には、ＰＷＩ（Perfusion Weighted Imaging）や、ｆＭＲＩ（functional Magnetic Resonance Imaging）などあり、いずれも複数時相にわたって被検体の画像が撮像される。撮像される時相の範囲は検査によって異なるが、例えば、時間にして数十秒から数十分である。

ダイナミックスタディは、注目画素の時間変化を調べることで組織の血流量などの情報を得ることを目的としている。したがって、総ての時相の画像で同じ画素に同じ組織が撮像されていなければ、正確な結果を得ることができない。しかしながら、ＰＷＩによるパーフュージョンスタディで用いられる造影剤の注入による影響や、ｆＭＲＩ撮像時におけるタスクの影響によって、検査中に被検体（患者）が動いてしまうことが多い。そのために、画像解析の前には動き補正が行われる。

動き補正では、複数時相の画像の中から特定の時相のリファレンス画像を選択し、選択したリファレンス画像と一致するように、リファレンス画像以外の画像の位置合わせを行っている。特許文献１には、上記の動き補正に関する技術や、リファレンス画像を効率良く、かつ適正に選択する技術などが開示されている。

特開２０１１−１３６０３１号公報

特許文献１等が開示する従来の動き補正は、１つ１つの時相内では、頭部形状等の被検体形状が正しく撮像されていることを前提するものである。そして、正しく撮像された頭部形状等の位置が各時相間で揃うようにリファレンス画像を基準にして動き補正を行っている。

しかしながら、１つの時相内で被検体を撮像している最中に被検体が動いた場合には、被検体の正確な形状が得られなくなる。この事象は、シーケンシャルな順序で複数スライスを撮像する撮像法においてはそれ程深刻ではない。しかしながら、インターリーブした順序で複数スライスを撮像する撮像法では、１つの時相内で被検体を撮像している最中に被検体が動くと、スライス合成後の被検体形状は歪んだものとなり、被検体の正確な形状を得ることが困難となり、この結果、精度の高い動き補正や正しい画像解析が期待できなくなる。

そこで、インターリーブした順序で複数スライスを撮像する撮像法においても、精度の高い動き補正をすることができる磁気共鳴撮像装置が要望されている。

実施形態の磁気共鳴撮像装置は、複数の時相にわたって被検体のダイナミック撮像を行う磁気共鳴撮像装置において、前記複数の時相の各時相において、前記被検体を第１の断面方向の複数のスライスで撮像する撮像部であって、インターリーブした順序で前記複数のスライスを撮像する撮像部と、前記複数のスライスの各画像を重ねた前記被検体の３次元画像データを、前記各時相に対して生成する３次元画像生成部と、前記第１の断面方向とは異なる第２の断面方向であって、撮像した前記複数のスライスを含む前記第２の断面方向の１つの断面で前記３次元画像データを切り出し、前記各時相における動き判定用２次元画像を生成する２次元画像生成部と、前記各時相における動き判定用２次元画像の画素情報を用いて、各時相の撮像中において前記被検体が動いたか否かを判定する動き判定部と、各時相の撮像中において前記被検体が動いたと判定された場合、該当する時相の前記３次元画像データを無効データとして取り除き、前記無効データを含まない各時相の３次元画像データに対して動き補正を行う動き補正部と、前記動き補正が行われた各時相の３次元画像データに対して画像解析を行う解析部と、を備えたことを特徴とする。

実施形態の磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図。 演算装置で実行するダイナミック撮像処理に関する機能ブロック図。 ダイナミック撮像の詳細動作例を説明するフローチャート。 偶奇インターリーブ法の撮像順序を説明する図。 インターリーブした順序での他の撮像順序を説明する図。 撮像中に動きがあったときの偶数スライスと奇数スライスでの撮像位置の変化を説明する第１の図。 撮像中に動きがあったときの偶数スライスと奇数スライスでの撮像位置の変化を説明する第２の図。 撮像時と異なる断面で動き判定用２次元画像を切り出す説明図。 動き判定用２値化画像のピクセル総数が、撮像時の動きの有無で異なることを説明する図。 判定用２次元画像（２値化画像）のピクセル総数（画素値「１」の総画素数）を、時相ごとにプロットした図。 判定用２次元画像の相関値を時相ごとにプロットした図。 時相間の動き補正処理の概念を説明する図。 ユーザインタフェースとしての表示画面例を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（１）構成及び全般動作
図１は、本実施形態における磁気共鳴撮像装置１の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴撮像装置１は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２２、静磁場用磁石２２の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル２４、傾斜磁場コイル２６、送信用或いは受信用のＲＦコイル２８、制御系３０、被検体（患者）Ｐが乗せられる寝台３２等を備える。さらに、制御系３０は、静磁場電源４０、シムコイル電源４２、傾斜磁場増幅ユニット４４、ＲＦ送信器４６、ＲＦ受信器４８、シーケンスコントローラ５６、コンピュータ５８等を備えている。また、コンピュータ５８は、その内部構成として、演算装置６０、入力装置６２、表示装置６４、記憶装置６６等を有している。

静磁場用磁石２２は静磁場電源４０に接続され、静磁場電源４０から供給される電流により撮像空間に静磁場を形成させる。シムコイル２４はシムコイル電源４２に接続され、シムコイル電源４２から供給される電流により静磁場を均一化する。静磁場用磁石２２は、超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源４０に接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。なお、静磁場電源４０を設けずに、静磁場用磁石２２を永久磁石で構成してもよい。

傾斜磁場増幅ユニット４４は、Ｘ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｙ、およびＺ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｚとで構成されている。なお、図１においては、静磁場用磁石２２およびシムコイル２４の軸方向をＺ軸方向、鉛直方向をＹ軸方向、これらに直交する方向をＸ軸方向としている。

傾斜磁場コイル２６は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、およびＺ軸傾斜磁場コイル２６ｚを有し、静磁場用磁石２２の内側で筒状に形成されている。Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、およびＺ軸傾斜磁場コイル２６ｚはそれぞれ、Ｘ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｙ、Ｚ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｚに接続されている。

各傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、４４ｙ、４４ｚから傾斜磁場コイル２６ｘ、２６ｙ、２６ｚにそれぞれ供給される電流により、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが撮像空間にそれぞれ形成される。

装置座標系の３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを合成して、論理軸としてのスライス方向傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅ、および、読み出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇｒｏの各方向を任意に設定できる。各傾斜磁場は、静磁場に重畳される。なお、スライス方向、位相エンコード方向、および、読み出し方向の直交３軸で構成される座標系を画像座標系と呼ぶものとする。

ＲＦ送信器４６は、シーケンスコントローラ５６から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のＲＦパルスを生成し、これを送信用のＲＦコイル２８に送信する。ＲＦコイル２８には、ＲＦパルスを送信すると共に被検体からの磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を受信する送受信用全身コイル（ＷＢＣ：ｗｈｏｌｅ ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ）や、寝台３２または被検体Ｐの近傍に設けられる受信専用のコイル（ローカルコイルとも呼ばれる）などがある。

ＲＦコイル２８で受信したＭＲ信号は、信号ケーブルを介してＲＦ受信器４８に供給される。ＲＦ受信器４８は、受信したＭＲ信号に対して、前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を生成する。ＲＦ受信器４８は、生成したＭＲ信号の生データをシーケンスコントローラ５６に出力する。

シーケンスコントローラ５６は、コンピュータ５８の演算装置６０の制御に従って、設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件に対応する傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ，ＧｚおよびＲＦパルスを発生させるためのデータ列や制御情報を生成し、これらを各傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、４４ｙ、４４ｚやＲＦ送信器４６に出力する。

また、シーケンスコントローラ５６は、これらの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ，ＧｚおよびＲＦパルスに応答して受信されたＭＲ信号を、生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）としてＲＦ受信器４８から入力し、演算装置６０に出力する。なお、図１のコンピュータ５８以外の各構成を包括して撮像部１０と呼ぶものとする。

演算装置６０は、磁気共鳴撮像装置１全体の制御を行う他、ユーザ操作によって入力装置６２に入力された種々の設定情報に基づいて、各種のパルスシーケンスを含む撮像条件の設定や変更を行い、設定或いは変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ５６を制御する。特に、本実施形態の演算装置６０では、ｆＭＲＩやＰＷＩなどの複数時相に亘るダイナミック撮像を行うための制御や、これらダイナミック撮像用のパルスシーケンスの設定などを行っている。

また、演算装置６０は、シーケンスコントローラ５６から入力した生データに対して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行って画像データを生成する。さらに、本実施形態の演算装置６０では、後述する撮像中の患者の動きに起因する不良データの除去処理や、動き補正処理、補正後の各時相の画像データに対するｆＭＲＩやＰＷＩの画像解析などを行っている。

コンピュータ５８の演算装置６０はプロセッサ等を備えて構成され、記憶装置６６に保存されるプログラムコードを実行することによって、上述した各機能を実現する。

（２）ダイナミック撮像に係る構成と概略動作
図２は、本実施形態の磁気共鳴撮像装置１の演算装置６０で実行するダイナミック撮像処理に関する機能ブロックの構成例を示す図である。

本実施形態の撮像部１０は、複数の時相にわたって被検体のダイナミック撮像を行い、複数の時相の各時相において、被検体（患者）を第１の断面方向の複数のスライス（例えば、複数のアキシャルスライス）を、インターリーブした順序で撮像する。撮像で得られる各スライスの画像データ（生データ）は、撮像部１０のシーケンスコントローラ５６から演算装置６０に出力される。

演算装置６０は、再構成部１００、３次元画像生成部１１０、２次元画像生成部１２０、動き判定部１３０、動き補正部１４０、解析部１５０等の機能ブロックを有し、これらの機能ブロックによって以下に示すような夫々の機能を実現する。

再構成部１００は、各スライスの生データ（ｋ空間データ）に対して逆フーリエ変換を行って実空間のスライス画像データに再構成する。３次元画像生成部１１０は、インターリーブした順序で撮像された複数のスライス画像（再構成された実空間スライス画像）を、実際のスライスの順序に並べ替え（デインターリーブし）、これらを重ねて被検体の３次元画像データを生成する。３次元画像データは、時相毎に生成される。

２次元画像生成部１２０は、第１の断面方向とは異なる第２の断面方向であって、撮像した複数のスライスを含む断面方向の１つの断面で、前記の３次元画像データを切り出し、各時相における動き判定用２次元画像を生成する。撮像時の第１の断面方向をアキシャル断面方向とすると、動き判定用２次元画像の断面方向（第２の断面方向）は、例えば、コロナル断面方向である。この他、サジタル断面方向やオブリーク断面方向でもよい。

動き判定部１３０は、各時相における動き判定用２次元画像の画素情報を用いて、各時相の撮像中において被検体が動いたか否かを判定する。

動き補正部１４０は、各時相の撮像中において被検体が動いたと判定された場合、該当する時相の３次元画像データを無効データ（即ち、不良データ）として取り除き、無効データを含まない各時相の３次元画像データ、或いはこの３次元画像データから切り出した２次元画像データに対して動き補正を行う。解析部１５０は、動き補正が行われた各時相の３次元画像データ、あるいは２次元データに対して、ダイナミックスタディとして公知の画像解析を行う。

（３）詳細動作
図３は、本実施形態の磁気共鳴撮像装置１で行うダイナミック撮像の詳細動作例を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートを参照して説明する。なお、以下では、ダイナミック撮像の一例として頭部を撮像対称部位とするｆＭＲＩ撮像を説明するが、撮像部位やダイナミック撮像の種類はこれに限定されるものではない。

図３のステップＳＴ１では、インターリーブした順序で、アキシャル断面方向の複数のスライスを撮像する。図４は、この撮像の概念を説明する図である。

ｆＭＲＩ撮像では、時相ごとに頭部全体、或いは頭部の所定の部位が３次元的に撮像される。図４では、頭部のほぼ全体を３次元的に撮像する例を示している。この撮像は頭部を複数のアキシャル断面で分割した各スライスに分割して行われる。図４に示す例では頭部の上部から下部にむけて、スライス番号「１」から「１６」までの１６のスライスに分けて頭部を撮像している。このスライス番号は空間的な配列順序で振られている。

ここで、「インターリーブした順序」で撮像するとは、空間的な配列順序とは異なる順序で各スライスを撮像することを言う。例えば、図４に例示するように、奇数番号のスライスを、スライス番号「１」、「３」、「５」・・・の順で先に撮像し、その後、偶数番号のスライスを、スライス番号「２」、「４」、「６」・・・の順で撮像する。この撮像順序によれば、空間的に隣接するスライスが時間的に離れて撮像されるため、隣接スライス間におけるクロストークが低減される。

この他、図５に例示するように、スライス番号「１」、「４」、「７」・・・とスライスの間隔を２つおきに撮像し、その後、スライス番号「２」、「５」、「８」・・・と撮像して、さらにライス番号「３」、「６」、「９」・・・と、間を埋めてゆく撮像順序も、「インターリーブした順序」の一例である。「インターリーブした順序」はこれら２つの例に限定されるものではなく、例えば、ランダムな順序で撮像するなど、種々のバリエーションを取り得る。

図４或いは図５等に示す「インターリーブした順序」での撮像により、複数スライスによって構成される頭部全体の３次元画像データが、ある１つの時相に対して収集される。ダイナミック撮像では、通常、非常に高速な撮像法が用いられ、１つの時相で総てのスライスの撮像に要する時間は、例えば、２秒（２０００ｍｓｅｃ）といった短い値である。図４、図５に例示するように、１６枚のスライスを撮像する場合、１スライス当たり、１２５ｍｓｅｃ（２０００／１６）程度の撮像時間となり、シングルショットＥＰＩ（Echo Planner Imaging）法等の高速撮像法がしばしば用いられる。

そして、ｆＭＲＩ等のダイナミック撮像では、１時相あたり例えば２秒の撮像が、例えば、１８０時相繰り返し行われる。この場合、撮像時間の合計は３６０秒となる。この間、１時相あたり１６枚のスライスが１８０時相分、即ち、３０００枚弱（１６スライス×１８０時相＝２８８０スライス）ものスライスが撮像されることになる。図３のステップＳＴ２では、撮像した時相ごとの各スライスの撮像データ（ｋ空間データ）を記憶装置６６等の適宜の記憶媒体に一時的に保存する。

ステップＳＴ３では、再構成部１００が、保存した撮像データを読み出して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行って時相ごと、アキシャル断面のスライスごとの実空間画像データを生成し、再度一時的に適宜の記憶媒体に保存する。さらに、ステップＳＴ３では、再構成したアキシャル断面のスライスごとの画像データを、スライス番号順に、即ち、空間的な配列の順序に従って重ねることで、被検体の３次元画像データを生成する。

前述したように、ｆＭＲＩ等のダイナミック撮像では、シングルショットＥＰＩ（Echo Planner Imaging）法等の高速撮像法を用いることにより、１つの時相での撮像に要する時間の短縮化を図っている。しかしながら、このように撮像時間の短縮化を行ったとしても、インターリーブした順序でスライスを撮像する撮像法においては、１時相の撮像中に被検体が動いてしまうと、正しい３次元画像を得ることが困難となる。図６及び図７はこの現象を模式的に説明する図である。図６及び図７は、いずれも偶数スライスと奇数スライスとをインターリーブして撮像する撮像法（以下、偶奇インターリーブ法と呼ぶ）の場合に対応している。

図６は、偶奇インターリーブ法を用いた撮像の最中に被検体が動いたときに得られた、偶数スライスと奇数スライスの画像（アキシャル断面画像）を例示したものであり、各図中の破線はアキシャル断面の中心線を表している。図６から明らかなように、奇数スライス（slice 05、slice 07、slice 09）では、ほとんど動きは見られないものの、偶数スライス（slice 06、slice 08、slice 10）では、奇数スライスに対して断面が回転する動きが発生している。

偶奇インターリーブ法では、図７に示すように、総ての奇数スライスを先に撮像し、その後総ての偶数スライスを撮像する。或いは、この逆に、総ての偶数スライスを先に撮像し、その後総ての奇数スライスを撮像する。このため、空間的に隣接するスライスであっても、撮像時間の間隔が広がってしまうことになる。例えば、奇数スライスを１秒間かけて撮像し、続いて偶数スライスを１秒間かけて撮像する偶奇インターリーブ法の場合、スライス番号１のスライスを撮像してから、これと隣接するスライス番号２のスライスを撮像するまでの間には１秒間の時間遅れが発生する。同様に、スライス番号３のスライスを撮像してから、これと隣接するスライス番号２のスライスを撮像するまでの間には１秒間の時間遅れが発生する。

このため、１つの時相内の撮像中に被検体が動いてしまうと、奇数スライスの画像データと偶数スライスの画像データとでは、動きに伴う無視し得ない大きな位置ずれが発生する。そして、これらをスライス番号順に重ねて合成した３次元画像データは、隣接するスライス間の空間的な連続性が途切れた、歪んだ３次元画像データとなってしまう。

特許文献１等が開示する従来の動き補正は、時相ごとに撮像された頭部等の３次元データが１つの固まりとして平行移動や回転によって動くことを前提するものであり、固まりとしての３次元データの動きを、平行移動や回転移動によって補正するものである。つまり、特許文献１等が開示する動き補正は、時相間での被検体の動きを補正するものであり、時相内で撮像中に被検体が動いたことに起因する３次元画像データの歪を補正するものではない。

歪んだ３次元画像データを使用してｆＭＲＩ等の画像解析を行うと正しい解析結果が得られない。したがって、偶奇インターリーブ法等、インターリーブした順序で複数スライスを撮像する撮像法においては、撮像中に被検体が動いた場合、その時相の画像データを不良データとして除去するのが、もっとも現実的な方法である。

偶奇インターリーブ法での撮像中に被検体が動くと、図６に示したように、偶数スライスと奇数スライスとで撮像位置が異なってくるため、操作員がスライス画像を詳細に観察すれば被検体の動きの有無を検出することができる可能性はゼロではない。

しかしながら、前述したように、ｆＭＲＩ撮像では、１時相当たり１６枚、或いはそれ以上のスライス画像を例えば１８０時相にも亘って取得するため、スライス画像の数は数千枚にも達することがある。これら膨大な数のスライス画像を操作員が目視で確認するのは、実務上、ほとんど不可能と言わざるを得ない。

そこで、本実施形態の磁気共鳴撮像装置１では、図３のステップＳＴ４乃至ステップＳＴ８に示す簡便な方法で、時相内撮像中に動きがあった場合は、そのことを取得した画像データから装置が直ちに判定し、動きがあったと判定された時相の画像データを除去するものとしている。

ステップＳＴ４では、ステップＳＴ３で生成した３次元画像データから、撮像時の断面方向（第１の断面方向）とは異なる断面方向であって、撮像した複数のスライスを含む第２の断面方向の１つの断面で、ステップＳＴ３で生成した３次元画像データを切り取とり、切り取った２次元画像を動き判定用２次元画像とする。ここまで説明してきたように撮像時の断面方向（第１の断面方向）がアキシャル断面方向の場合は、コロナル断面方向、サジタル断面方向が第２の断面方向に該当する。また、撮像したアキシャル断面を複数含むオブリーク断面方向を第２の断面方向としてもよい。図８は、動き判定用２次元画像として、３次元画像データからコロナルスライスを切り取る例を示す図である。

なお、図には示していないが、撮像時の断面方向（第１の断面方向）がコロナル断面方向の場合は、アキシャル断面方向、サジタル断面方向が第２の断面方向に該当し、撮像したコロナル断面を複数含むオブリーク断面方向を第２の断面方向としてもよい。同様に、撮像時の断面方向（第１の断面方向）がサジタル断面方向の場合は、アキシャル断面方向、コロナル断面方向が第２の断面方向に該当し、撮像したサジタル断面を複数含むオブリーク断面方向を第２の断面方向としてもよい。

次に、各時相における、切り取った動き判定用２次元画像の画素情報を用いて、各時相の撮像中において被検体が動いたか否かを判定する。本願発明者らは、偶奇インターリーブ法のようにインターリーブした順序で複数スライスを撮像した３次元画像データを、撮像時とは異なる第２の断面方向で切り出した２次元画像（動き判定用２時限画像）を観測したところ、次のような知見を得た。即ち、撮像中に動きがあった場合の動き判定用２次元画像の画素値は、撮像中に動きがなかった場合の動き判定用２次元画像の画素値に比べると小さくなる、という知見を得た。

この知見に基づけば、時相ごとに得られる３次元画像データから動き判定用２次元画像を切り出し、この動き判定用２次元画像の画素値の合計値を、時相毎に比較すれば、撮像中に動きのあったと推定される時相を特定することが可能となる。

図３のステップＳＴ５−ステップＳＴ７は、上記の方法をさらに簡便化するものである。つまり、ステップＳＴ５にて、３次元画像データから切り取った動き判定用２次元画像を所定の閾値（第１の閾値、即ち２値化閾値）で２値化する。この結果、２値化閾値を超える画素の画素値は「１」に、また２値化閾値以下の画素の画素値は「０」に変換された２値化画像が生成される。この２値化画像は時相ごとに生成される。

次に、ステップＳＴ６にて、各２値化画像における画素値「１」の画素の総数をカウントする。ステップＳＴ７では、各２値化画像における画素値「１」の画素の総数が所定の閾値（第２の閾値、即ち判定閾値）以下であるか否かを時相ごとに判定する。そして、画素値「１」の画素の総数が判定閾値以下の場合には、その画像データの撮像中に被検体が動いたものと判定し、該当する時相の画像データを不良画像データとして除去する。この判定処理を全時相に対して実施する（ステップＳＴ９、ステップＳＴ１０）。

図９は、画素値「１」を白色で表し、画素値「０」を黒色で表した判定用の２値化画像（図８に例示するようなコロナルスライスの２値化画像）を、動きなしの場合（図９（ａ））と、動きあり（図９（ｂ））の場合で比較した図である。図９からも分かるように、撮像中に動きがあった場合は、コロナルスライスの２値化画像の中に部分的に黒い領域があり、画素値「１」の画素の総数は、動きが無かった場合に比べると明らかに少なくなっている。

図１０は、判定用２次元画像（２値化画像）のピクセル総数（画素値「１」の総画素数）を、時相ごとにプロットしたものである。図１０に示す例では、時相番号「２２」と「２３」の２値化画像のピクセル総数が判定閾値以下となっている。したがって、この例では、時相番号「２２」と「２３」の撮像中に被検体が動いたと判定され、該当する時相の画像データが不良であると看做されて除去されることになる。

上記の動き判定処理では、１つの時相の動き判定用２次元画像の画素情報に基づいて撮像中の動きの有無を判定している。これに対して、図１１に例示するように、複数時相、例えば隣接する２つの時相の動き判定用２次元画像の相関値の大きさで動きの有無を判定することもできる。例えば、隣接する時相の２つの動き判定用２次元画像に対して、対応する画素位置の画素値の積をとって、この積を全画素で加算することによって相関値が得られる。そして、この相関値を所定の閾値で比較判定することによっても動きの有無を判定することができる。相関値は、動き判定用２次元画像の画素値をそのまま使って求めることもできるが、一旦それぞれの２次元画像を２値化し、その後隣接する時相間において、２値化画像の相関値を算出してもよい。この場合、隣接する時相において、対応する画素位置の双方の画素値が「１」である画素の総数が相関値となる。なお、図１１に例示する相関値は正規化された値としている。

上述したステップＳＴ３からステップＳＴ９までの処理により、撮像中に被検体が動いたと判定された時相の画像データ（不良画像データ）が除去される。

図１２は、不良データが除去された後の動き補正処理（ステップＳＴ１１）の概念を示す図である。図１２（ａ）に示すように、時相内での撮像中に動きがあったと判定された時相「２２」、「２３」の画像データは除去されている。残った画像データは、時相間では被検体の動きはあるものの、時相内での動きはなかった判定されたデータである。残った画像データから、特定の時相の画像データがリファレンス画像として選択される。図１２（ａ）の例では、時相番号「１６」の画像データがリファレンス画像として選択されている。リファレンス画像の選択は、例えば特許文献１等に開示される公知技術を利用することができる。また、動き補正自体も公知の技術を利用できる。図１２（ｂ）は、リファレンス画像の位置を基準とした動き補正後の画像位置をプロットしたものである。

動き補正処理は、取得した３次元画像データを１つの固まりとして位置や傾きを補正してもよいし、図１２に例示するように、３次元画像データ中の特定の断面（図１２の例では、アキシャル断面）を取り出して、この断面のＸ位置（Ax-X）、Ｙ位置(Ax-Y)を個別に補正してもよい。

ここまでの説明では、撮像中に被検体の動きがあったと推定される時相を装置が自動的に判定し、検出した時相の画像データを装置が自動的に除去するものとして説明してきたが、装置の自動的な処理結果を操作員が修正できるように構成してもよい。図１３は、操作員が容易に修正できるようにするためのユーザインタフェースとしての表示画面ＳＣの一例を示す図である。

表示画面ＳＣの下部には、２値化画像のピクセル総数と時相とを示すグラフウィンドウＷ１が表示され、このグラフウィンドウＷ１には、判定閾値以下となった不良画像データに対応する時相番号が識別容易に表示される。図の例では、時相番号「２２」と「２３」の画像データが不良であることが星印で示されている。また、これらの不良データに該当する時相番号はハッチングや色等で識別容易に表示される。

装置で不良と判定された時相の画像データは、例えば、表示画面ＳＣの上部左右に表示される。また、不良画像データと判定された画像の他、選択ボタンＢ１乃至Ｂ４等によって、近接する時相や近接するスライスの画像を適宜選択することもできる。操作員は、これらの画像を確認し、装置の判定結果をそのまま受け入れても良いし、修正してもよい。

さらに、閾値変更ウィンドウＷＳ１、ＷＳ２の中のスライドバーＳＢ１、ＳＢ２をドラッグすることによって、動き判定用２次元画像の２値化に使用する２値化閾値や、ピクセル総数の判定に使用する判定閾値を変更可能に構成してもよい。このようなユーザインタフェースを設けることにより、装置の誤判定を排除すると共に、操作員の細やかな意図を反映させた柔軟な運用が可能となる。

ステップＳＴ１１にて時相間での被検体の動きが補正された後、ｆＭＲＩやＰＷＩ等のダイナミックスタディに固有の画像解析が実施される（図３のステップＳＴ１２）。

以上説明してきたように、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置によれば、各時相においてインターリーブした順序で複数スライスを撮像するダイナミック撮像法においても、動き補正が困難な不良データを事前に除去し、その後、時相間の動き補正をすることにより、精度の高い画像解析を行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 磁気共鳴撮像装置
１０ 撮像部
６０ 演算装置
６２ 入力装置
６４ 表示装置（表示部）
１００ 再構成部
１１０ ３次元画像生成部
１２０ ２次元画像生成部
１３０ 動き判定部
１４０ 動き補正部
１５０ 解析部

Claims (9)

1. 複数の時相にわたって被検体のダイナミック撮像を行う磁気共鳴撮像装置において、
   前記複数の時相の各時相において、前記被検体を第１の断面方向の複数のスライスで撮像する撮像部であって、インターリーブした順序で前記複数のスライスを撮像する撮像部と、
   前記複数のスライスの各画像を重ねた前記被検体の３次元画像データを、前記各時相に対して生成する３次元画像生成部と、
   前記第１の断面方向とは異なる第２の断面方向であって、撮像した前記複数のスライスを含む前記第２の断面方向の１つの断面で前記３次元画像データを切り出し、前記各時相における動き判定用２次元画像を生成する２次元画像生成部と、
   前記各時相における動き判定用２次元画像の画素情報を用いて、各時相の撮像中において前記被検体が動いたか否かを判定する動き判定部と、
   各時相の撮像中において前記被検体が動いたと判定された場合、該当する時相の前記３次元画像データを無効データとして取り除き、前記無効データを含まない各時相の３次元画像データに対して動き補正を行う動き補正部と、
   前記動き補正が行われた各時相の３次元画像データに対して画像解析を行う解析部と、
   を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
2. 前記動き判定部は、
   前記各時相における動き判定用２次元画像を第１の閾値を用いて２値化画像に変換し、前記第１の閾値を超えた前記２値化画像の画素の総数が、所定の第２の閾値よりも小さいとき、前記被検体が動いたと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
3. 前記２値化画像は、前記第１の閾値を超える画素の画素値を１とし、前記第１の閾値以下の画素の画素値をゼロとする２値化画像であり、この２値化画像の画素値の合計が前記第２の閾値よりも小さいとき、前記被検体が動いたと判定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
4. 撮像中に前記被検体が動いたと判定された時相と、それ以外の時相とを識別容易に表示すると共に、前記第１の閾値及び前記第２の閾値の少なくとも一方を手動変更するためのユーザインタフェースを表示する表示部、をさらに備え、
   前記動き判定部は、前記ユーザインタフェースを介して変更された前記第１の閾値及び前記第２の閾値の少なくとも一方を用いて、前記各時相の撮像中において前記被検体が動いたか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の磁気共鳴撮像装置。
5. 前記動き判定部は、
   隣接する２時相における前記動き判定用２次画像の相関値が所定の閾値よりも低いときに、前記被検体が動いたと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
6. 前記動き判定部は、
   前記各時相における動き判定用２次元画像を第１の閾値を用いて２値化画像に変換し、
   隣接する２時相における前記２値化画像の相関値が所定の閾値よりも低いときに、前記被検体が動いたと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
7. 前記撮像部は、偶数番号のスライスを先に撮像しその後奇数番号のスライスを撮像する、又は、奇数番号のスライスを先に撮像しその後偶数番号のスライスを撮像する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
8. 前記第１の断面方向はアキシャル断面方向であり、前記第２の断面方向は、サジタル断面方向、コロナル断面方向及びオブリーク断面方向のいずれかの断面方向である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
9. 前記ダイナミック撮像は、脳の血流動態を測定するためのｆＭＲＩ(functional Magnetic Resonance Imaging)である、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。