JP2015180334A - 磁気共鳴イメージング装置、その方法、及び、そのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検体とＭＲＩ装置の操作者双方の負担を軽減したまま、高精度に心臓の所望の撮像面の位置決め操作を行うことができる磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】被検体の対象臓器を含む３次元の第１撮像データに基づいて、対象臓器の画像特徴部を検出する検出部１２１と、画像特徴部に基づいて撮像面を算出する算出部１４２と、撮像面の位置で撮像を行って、第２撮像データを得る撮像部１１０と、第２撮像データに、画像特徴部を重ねて表示する表示部１５０とを有する。
【選択図】図８

Description

本発明の実施形態は、心臓の所望の撮像面の位置決め操作を自動で行う磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ）の技術に関する。

心臓ＭＲＩ検査は複雑で時間がかかり、検査の実施及び読影に習熟を要する。このため、心臓ＭＲＩの国際学会であるＳＣＭＲ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）は、心臓ＭＲＩ検査の標準化プロトコールを定めている（例えば、非特許文献１参照）。この標準化プロトコールは心臓ＭＲＩ検査に用いるシーケンスやスライス厚等の撮像条件が疾患や検査目的に応じて記されているだけでなく、心臓ＭＲＩ検査の準備として必要な被検体ごとに異なる心臓の所望の撮像面の位置決め操作手順についても詳細に記されている。

ここで、従来のＭＲＩ装置（以下、「従来装置」という）を用いて、標準化プロトコールに記されている心臓の所望の撮像面の位置決め操作手順を、図１から図７を用いて簡単に説明する。なお、これから説明する手順は撮像面位置のみに注目したものであり、シーケンスなどの撮像条件については省略する。

図１に、心臓の所望の撮像面の位置決め操作手順の例として、標準化プロトコールに記載されている「四腔長軸像（又は四腔断面像）」の断面位置を設定するまでの操作手順のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１−１では、従来装置は、スカウト像を撮像する。図２（ａ）に示す被験体１の撮像範囲１０における「スカウト像」とは、図２（ｂ）に示すように撮像範囲１０中の体軸横断面１０ａと矢状断面１０ｂと冠状断面１０ｃを撮像した画像である。このようなスカウト像の画像１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、一般に、それぞれ「Ａｘｉａｌ像」（図２（ｃ）参照）、「Ｓａｇｉｔｔａｌ像」（図２（ｄ）参照）、「Ｃｏｒｏｎａｌ像」（図２（ｅ）参照）と呼ばれる。

次に、ステップＳ１−２では、従来装置は、ＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ像を撮像する。「ＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ像」とは、図３（ａ）に示すように胸部全体をカバーするＮ枚の体軸横断面１０ｄ１，・・・，１０ｄＮを撮像した画像である（図３（ｂ）参照）。

次に、ステップＳ１−３では、従来装置は、図４（ａ）に示すようにＮ枚のＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ像中から任意のｎ番目の画像１１ｄｎを選択し、この画像１１ｄｎから僧帽弁の中心と心尖部を通る長軸ベクトル２０ａを設定する（図４（ｂ）参照）。そして、従来装置は、この長軸ベクトル２０ａを通り体軸方向に平行な断面１０ｅを撮像する（図４（ｃ）参照）。断面１０ｅを撮像した画像１１ｅは「垂直長軸像」と呼ばれる。

次に、ステップＳ１−４では、従来装置は、図５（ａ）に示すように画像１１ｅより僧帽弁の中心と心尖部を通る長軸ベクトル２０ｂを設定し、この長軸ベクトル２０ｂを通り断面１０ｅに直交する断面１０ｆを撮像する（図５（ｂ）参照）。図５（ｃ）に示すように断面１０ｆを撮像した画像１１ｆは「水平長軸像」と呼ばれる。

次に、ステップＳ１−５では、従来装置は、図６（ａ）に示すように画像１１ｆより僧帽弁の中心と心尖部を通る長軸ベクトル２０ｃを設定し、この長軸ベクトル２０ｃと断面１０ｆのいずれにも直交するＭ枚の断面１０ｇ１，・・・，１０ｇＭを撮像する（図６（ｂ）参照）。なお、断面１０ｇの範囲は僧帽弁から心尖部までである。図６（ｃ）に示すように断面１０ｇ１〜１０ｇＭを撮像した画像は「左室短軸像」と呼ばれる。

最後に、ステップＳ１−６では、従来装置は、図７（ａ）に示すように心基部寄りの任意の左室短軸像１１ｇｍから左室の中心２０ｄと右心室の角を通る短軸ベクトル２１ａを設定し、この短軸ベクトル２１ａを通り断面１０ｇｍと直交する断面を撮像する。図７（ｂ）に示すように、この断面を撮像した画像１１ｈは「四腔長軸像」と呼ばれる。

しかし、このような心臓の所望の断面の位置決め操作手順において、例えば所望の断面が「四腔長軸像」の場合、位置決め操作を行うためにステップＳ１−１からステップＳ１−５までの合計５回の撮像と５回の撮像位置及び範囲の設定を行う必要がある。すなわち、被検体１には心臓ＭＲＩ検査の準備として撮像面の位置決め操作を行うために複数回（「四腔長軸像」の場合は５回、「左室短軸像」の場合は４回）息止めする必要があり、従来装置の操作者は複数回断面位置の設定操作を行う必要がある。

そして、従来装置を用いて心臓の所望の撮像面の位置決めの操作を自動、又は、手動で行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

http://scmr.jp/mri/pdf/scmr_protocols_2007.pdf

米国特許第７２８０８６２号公報 米国特許第７６８４６０４号公報

しかし、特許文献１の方法では、自動で撮像面の位置決め操作を行うことで操作者の負担は軽減できているものの、撮像する回数は変わらないため、被検体に対する負担の軽減にはなっていないという問題点があった。

また、特許文献２の方法では、分解能が低いＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ像から高精度に心臓の所望の撮像面の位置を設定することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明の実施形態は、上記問題点に鑑み、被検体とＭＲＩ装置の操作者双方の負担を軽減したまま、高精度に心臓の所望の撮像面の位置決め操作を行うことができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態は、被検体の対象臓器を含む３次元の第１撮像データに基づいて、前記対象臓器の画像特徴部を検出する検出部と、前記画像特徴部に基づいて撮像面を算出する算出部と、前記撮像面の位置で撮像を行って、第２撮像データを得る撮像部と、前記第２撮像データに、前記画像特徴部を重ねて表示する表示部と、を有する磁気共鳴イメージング装置である。

標準化プロトコールにおける操作手順を示すフローチャート。 スカウト像の説明図であり、（ａ）は被験者の説明図であり、（ｂ）は断面の説明図、（ｃ）はＡｘｉａｌ像、（ｄ）はＳａｇｉｔｔａｌ像、（ｅ）はＣｏｒｏｎａｌ像。 （ａ）はＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ像、（ｂ）は体軸横断面の説明図。 （ａ）はＮ枚のＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ像からｎ番目の画像を選択した図、（ｂ）は長軸ベクトルを通り体軸方向に平行な断面を撮像する場合の説明図、（ｃ）は垂直長軸像の説明図。 （ａ）は垂直長軸像に長軸ベクトルを設定した図、（ｂ）は水平長軸像を撮像する場合の説明図、（ｃ）は水平長軸像の説明図。 （ａ）は水平長軸像に長軸ベクトルを設定した図、（ｂ）は左室短軸像の説明図。 （ａ）は左室短軸像に短軸ベクトルを設定した図、（ｂ）は四腔長軸像の説明図。 実施形態１のＭＲＩ装置のブロック図。 実施形態１のＭＲＩ装置のフローチャート。 （ａ）はＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法で撮像する場合の説明図、（ｂ）は撮像面の分解能を低く撮像方向の分解能を高く複数枚撮像する方法の説明図、（ｃ）は三方向の分解能が全て異なるように撮像した方法の説明図。 第１画像データの生成方法の説明図。 第１画像データの説明図。 実施形態２のＭＲＩ装置のブロック図。 実施形態２のＭＲＩ装置のフローチャート。 第２画像データの説明図。 実施形態３のＭＲＩ装置のブロック図。 実施形態３のＭＲＩ装置のフローチャート。 実施形態４のＭＲＩ装置のブロック図。 実施形態４のＭＲＩ装置のフローチャート。 実施形態５のＭＲＩ装置のブロック図。 実施形態５のＭＲＩ装置のフローチャート。 （ａ）はＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法で撮像する場合の説明図、（ｂ）は撮像面の分解能を低く撮像方向の分解能を高く複数枚撮像する方法の説明図、（ｃ）は三方向の分解能が全て異なるように撮像した方法の説明図。 第１画像データの生成方法の説明図。 第１画像データの説明図。 実施形態６のＭＲＩ装置のブロック図。 実施形態６のＭＲＩ装置のフローチャート。

以下、本実施形態のＭＲＩ装置１００を図面を参照しながら説明する。

実施形態１

実施形態１に係るＭＲＩ装置１００の構成について図８〜図１２に基づいて説明する。本実施形態に係るＭＲＩ装置は、心臓の所望の撮像面の位置決めを行うときに用いる。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成について図８に基づいて説明する。図８は、ＭＲＩ装置１００の構成を示すブロック図である。

ＭＲＩ装置１００は、撮像部１１０、第１軸検出部１２１、第２軸検出部１２２、第１画像生成部１３１、第２撮像面算出部１４２、表示部１５０とを有する。

なお、このＭＲＩ装置１００は、例えば、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、撮像部１１０、第１軸検出部１２１、第２軸検出部１２２、第１画像生成部１３１、第２撮像面算出部１４２、表示部１５０は、上記のコンピュータに搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、ＭＲＩ装置１００は、上記のプログラムをコンピュータに予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることで実現してもよい。

撮像部１１０は、被検体１の対象臓器である心臓２を含んだ３次元の第１撮像データを撮像する。第１撮像データは、少なくとも１方向の分解能が他の２方向と異なった第１撮像面データが、互いに平行な重なった３次元の撮像データである。撮像した第１撮像データは第１軸検出部１２１、第１画像生成部１３１に入力される。

第１軸検出部１２１は、３次元の第１撮像データから、３次元で表現された第１軸を検出する。検出した第１軸は第１画像生成部１３１に入力される。

第１画像生成部１３１は、第１軸と直交し、かつ、第１撮像データの第１撮像面データとなす角度が所定の角度以下となる第１ベクトルを算出し、次に、第１軸及び第１ベクトルを通る面で再構成した２次元の画像データである第１画像データを第１撮像データから生成する。生成した第１画像データは第２軸検出部１２２、表示部１５０に入力される。

第２軸検出部１２２は、２次元の第１画像データから２次元で表現された第２軸を検出する。検出した第２軸は第２撮像面算出部１４２、表示部１５０に入力される。

第２撮像面算出部１４２は、第２軸を通り、かつ、被検体１の体軸方向と平行で第２軸を通る面に直交する面である第２撮像面を算出する。算出した第２撮像面は撮像部１１０に入力される。撮像部１１０は、この第２撮像面の位置に基づいて２次元の第２撮像データ（水平長軸像）を撮像する。

表示部１５０には、撮像部１１０において撮像された３次元の第１撮像データ、２次元の第２撮像データは、表示部１５０が入力され、これら撮像データを表示する。表示部１５０は、液晶表示装置やＣＲＴなどのディスプレイである。

この構成とすることで、ＭＲＩ装置１００は、３次元の第１撮像データを撮像するだけで、高精度に「水平長軸像」の位置決め及び撮像が可能となる。

次に、ＭＲＩ装置１００の動作について図９に基づいて説明する。図９は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の動作を示すフローチャートである。

ステップｓ２−１では、撮像部１１０が、被検体１の心臓２を含み、少なくとも１方向の分解能が他の２方向と異なった２次元の第１撮像面データが、互いに平行に複数枚重なった３次元の第１撮像データを取得し、第１軸検出部１２１、表示部１５０へ出力する。

本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、ＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法で撮像した心臓２を含む複数枚のＡｘｉａｌ断面像ｉ１（第１撮像面データ）からなる３次元の第１撮像データｉ１とする。このとき第１撮像データｉ１は各断面像で心電同期を行い心時相を合わせて撮像すると、より好適である。また、第１撮像データの第１撮像面データの撮像枚数及び撮像間隔は、被検体１の心臓の大きさ、心拍数、可能な息止め時間により定められ、撮像方向（本実施形態の場合は体軸方向）の分解能は極めて低いことに注意する。

但し、第１撮像データの撮像方法はこの方法に限定されない。例えばＳａｇｇｉｔａｌ断面やＣｏｒｏｎａｌ断面をＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法により複数枚撮像したものでも良い。また、例えば、図１０（ｂ）に示すように、撮像面の分解能を低く撮像方向の分解能を高く複数枚撮像した第１撮像データｉ２や、図１０（ｃ）に示すように、３方向の分解能が全て異なるように撮像した第１撮像データｉ３でも良い。このように、心臓を含む範囲で少なくとも１方向の分解能が他の２方向の分解能と異なる撮像方法であれば良い。

ステップｓ２−２では、第１軸検出部１２１が、３次元の第１撮像データから３次元で表現された心臓に関する第１軸を検出し、第１画像生成部１３１へ出力する。本実施形態では、第１軸、及び、後から説明する詳しく第２軸を「長軸」とする。「長軸」とは、心臓の「僧帽弁」の中心と「心尖部」の位置の中点に位置する「左室中心」位置から「心尖部」までのベクトル情報である。なお、第１軸と第２軸の異なる点は、第１軸は、おおよそで求める仮の長軸であり、第２軸は、高精度で求めた長軸である。

例えば、第１軸検出部１２１は、「僧帽弁」の中心や「心尖部」の位置をテンプレートマッチングやエッジ検出を用いて検出し、これら位置を結ぶ軸を算出することで実現できる。また、例えば、第１軸を決めるパラメータを「左室中心」の位置（３パラメータ）と「心尖部」までの方向ベクトル（３パラメータ）の合計６パラメータで定義し、この６パラメータを探索空間としてパターン認識の技術を用いることで実現できる。非特許文献１と特許文献１では、第１撮像データの任意の１枚の画像上から第１軸を２次元で表現しているが、本実施形態では３次元で表現していることが異なる。

ステップｓ２−３では、第１画像生成部１３１が、第１軸と直交し、かつ、第１撮像データｉ１の撮像面（第１撮像面データ）となす角度が所定の角度以下となる第１ベクトルを算出し、次に、第１軸及び第１ベクトルを通る面における２次元の画像データである第１画像データを第１撮像データから生成し、第２軸検出部１２２と表示部１５０へ出力する。

本実施形態における第１画像データの生成方法について、図１１を用いて説明する。図１１に示す平行四辺形は第１撮像データｉ１である複数枚のＡｘｉａｌ断面像（第１撮像面データ）を示し、撮像方向（体軸方向）をｚ軸、断面方向（体軸横断方向）上で直交する２ベクトルをｘ、ｙ軸として空間座標を定義する。ここで、図１１に示す第１軸の方向ベクトルｖ１を、

とする。但し、３次元空間中に軸を１つ決めただけでは３次元空間中の面の位置を一意に決めることはできず、第１軸の方向ベクトルｖ１ともう一つ異なる第１ベクトルｕ１を決める必要がある。

本実施形態の場合、第１画像データの分解能が最も高くなるときの第１ベクトルｕ１は、

で計算できる。この第１ベクトルｕ１は、第１軸（方向ベクトルｖ１）と直交するベクトルの中で第１撮像データｉ１の各面（第１撮像面データ）に最も沿う方向、すなわち、最小の角度となっている。なお、この角度が小さくなれば、分解能が高くなるため、最小の角度に限らず、所定の角度以下であれば所定の分解能以上となるので、所定の角度以下でもよい。

但し、この第１ベクトルｕ１の決め方は、この方法に限定されず、例えば、ｘ、ｙ、ｚ軸の分解能をそれぞれｄｘ、ｄｙ、ｄｚとした場合、

で表されるように、第１ベクトルｕ１は、単位ベクトルで、第１軸の方向ベクトルｖ１と直交、かつ、第１ベクトルｕ１の分解能が所定の閾値ｔｈ以下の条件を満たすベクトルとし、第１画像データを複数生成しても良い。

また、例えば、図１０（ｂ）に示す第１撮像面の各分解能を低く、撮像方向の分解能を高く複数枚撮像した第１撮像データｉ２の場合、第１画像データの分解能が最も高くなるときの第１ベクトルｕ１は、

で計算できる。但し、方向ベクトルｖ１と第１ベクトルｕ１が平行となる場合には、第１ベクトルｕ１は方向ベクトルｖ１と平行でない任意のベクトルとなる。

ステップｓ２−４では、第２軸検出部１２２が、２次元の第１画像データから２次元の第２軸を検出し、第２撮像面算出部１４２、表示部１５０へ出力する。

例えば、第２軸検出部１２２は、「僧帽弁」の中心や「心尖部」の位置をテンプレートマッチングやエッジ検出、パターン認識の技術を用いて検出し、これら位置を結ぶ軸を算出することで実現できる。第１軸検出部１２１は、撮像方向の分解能が低い第１撮像データｉ１を対象とするので、高精度に「長軸」を検出できない。しかし、本実施形態のように、まず、第１軸検出部１２１で３次元で表現された第１軸を検出し、おおよそのあたりをつけた後で、この第１軸を通り、かつ、分解能が高い第１画像データから第２軸を検出することで、より高精度に「長軸」を検出できる。すなわち、この第２軸が高精度な長軸となる。

ステップｓ２−５では、第２撮像面算出部１４２が、第２軸（長軸）を通り、かつ、体軸方向と平行で第２軸（長軸）を通る面に直交する面である第２撮像面を算出する。

本実施形態では、第２軸ｖ２を、

とする。

このとき第２撮像面（すなわち、第２軸ｖ２を通り、かつ、体軸方向と平行で第２軸ｖ２を通る面に直交する面）は、

で計算される第２ベクトルｕ２と平行で、かつ、第２軸を通る面となる。ここで、×は外積計算である。

ステップｓ２−６では、撮像部１１０が、第２撮像面の位置で２次元の第２撮像データを撮像し、表示部１５０へ出力する。図１２に示す２次元の第２撮像データは「水平長軸像」と呼ばれる。なお、撮像部１１０は、この第２撮像データと合わせて、第２撮像データと平行な画像データを複数枚撮像してもよい。

表示部１５０では、撮像した３次元の第１撮像データ、２次元の第２撮像データを表示する。また、図１１に示すように、第１画像データの検出した第２軸ｖ２、「僧帽弁」の中心位置ｍｖ、「心尖部」位置ｃａを重ねて表示してもよく、操作者が自動で設定した撮像面の位置決め精度を確認できるので、より好適である。

本実施形態によれば、３次元の第１撮像データから３次元で表現された第１軸（仮の長軸）を検出し、次に、この第１軸（仮の長軸）を通り、かつ、最も分解能が高くなる面で再構成された第１画像データから第２軸（高精度な長軸）を検出することで、心臓の長軸方向を高精度に検出できる。このことにより、３次元の第１撮像データを撮像するだけで、「水平長軸像」の位置決め及び撮像が可能となり、より効率的に心臓の所望の撮像面の位置決めを行うことができる。

実施形態２

次に、実施形態２である、ＭＲＩ装置１００について図１３〜図１５に基づいて説明する。

本実施形態のＭＲＩ装置１００では、３次元の第１撮像データを撮像するだけで、高精度に心臓の「四腔長軸像」の位置決め及び撮像が可能となる。但し、本実施形態は「四腔長軸像」に限定されず、同様の構成で「二腔長軸像」、「三腔長軸像」の位置決め及び撮像もできる。

本実施形態のＭＲＩ装置１００の構成について図１３のブロック図に基づいて説明する。図１２に示すように、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、実施形態１のＭＲＩ装置１００から、第２撮像面算出部１４２が無くなり、第２画像生成部１３２、第３軸検出部１２３、第３撮像面算出部１４３が追加された構成である。なお、追加された第２画像生成部１３２、第３軸検出部１２３、第３撮像面算出部１４３以外の構成については、実施形態１と説明が重複するため、その説明は省略する。

第２画像生成部１３２は、第２軸に直交する面で、第１撮像データの画像データを再構成した２次元の第２画像データを生成する。生成した第２画像データは第３軸検出部１２３、表示部１５０に入力される。

第３軸検出部１２３は、２次元の第２画像データから２次元の第３軸を検出する。検出した第３軸は第３撮像面算出部１４３、表示部１５０に出力される。

第３撮像面算出部１４３は、第３軸と第２軸を通る面である第３撮像面を算出する。算出した第３撮像面は撮像部１１０に入力される。撮像部１１０は、この第３撮像面の位置で第３撮像データを撮像する。

次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の動作について図１４のフローチャートを用いて説明する。なお、図１４のステップｓ２−１〜ｓ２−４は、実施形態１と説明が重複するため、その説明は省略する。

ステップｓ２−７では、第２画像生成部１３２が、第２軸に直交する面で、第１撮像データの画像データを再構成した第２画像データを生成し、第３軸検出部１２３、表示部１５０へ出力する。

ステップｓ２−８では、第３軸検出部１２３が、第２画像データから第３軸を検出し、第３撮像面算出部１４３、表示部１５０へ出力する。

本実施形態において、撮像位置を決めるための撮像面が「四腔長軸像」の場合、第３軸は「短軸」であり、生成する第２画像データは「僧帽弁」寄りの位置を通り、第２軸と直交する面で第２画像データを生成すると、より好適である。但し、第２画像データの生成方法はこれに限らず、「僧帽弁」の中心と「心尖部」の中間位置である左室中心位置を通る面でも良いし、「僧帽弁」寄りの位置から左室中心位置を結ぶ線分上の複数位置を中心として、複数枚の第２画像データを生成しても良い。

また、第３軸検出部１２３は、２次元で表現される第３軸を次のように算出する。まず、２次元の第２画像データ上の「右心室の角」をテンプレートマッチング、エッジ検出、パターン認識の技術を用いて検出し、次に、この位置を通過し、第２軸（長軸）と直交する軸を、第３軸として算出する。

但し、第２画像データの生成方法及び第３軸検出方法はこれに限らず、例えば、位置決めしたい撮像面が「三腔長軸像」の場合は長軸上で左心房寄りの点を通る面で第２画像データを生成し、左室流出路を検出することで実現できる。

このように、位置決めしたい撮像面に対応する第３軸を検出するための解剖学的な画像特徴が含まれるように第２画像データを生成し、第２画像データからその解剖学的な特徴に基づいて第３軸が検出できる方法であれば良い。

ステップｓ２−９では、第３撮像面算出部１４３が、第２軸と第３軸を通る面である第３撮像面を算出し、撮像部１１０へ出力する。

ステップｓ２−１０では、撮像部１１０が、第３撮像面の位置で第３撮像データを撮像し、表示部１５０へ出力する。図１５に示す２次元の第３撮像データは「四腔長軸像」と呼ばれる。表示部１５０では、撮像した３次元の第１撮像データ、２次元の第３撮像データを表示する。

また、図１４に示すように、第２画像データと第２軸が交わる点ｖ３や、検出した「右心室の角」の位置ｒｖ、第３軸ｖ４を重ねて表示することは、操作者が自動で設定した撮像面の位置決め精度を確認できるので、より好適である。

本実施形態によれば、第２軸に直交する面で再構成した第２画像データを生成し、第２画像データから第３軸を検出する。このことにより、第１撮像データを撮像するだけで、「四腔長軸像」の位置決め及び撮像が可能となり、より効率的に心臓の所望の撮像面の位置決めを行うことができる。

実施形態３

次に、実施形態３である、ＭＲＩ装置１００について図１６〜図１７に基づいて説明する。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、第１撮像データを撮像するだけで、高精度に「左室短軸像」の位置決め及び撮像が可能となる。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を図１６のブロック図を用いて説明する。

本実施形態のＭＲＩ装置１００は、実施形態１のＭＲＩ装置１００から、第２撮像面算出部１４２が無くなり、第４撮像面算出部１４４が追加された構成である。なお、図１６において、追加された第４撮像面算出部１４４以外の構成については、実施形態１と説明が重複するため、その説明は省略する。

第４撮像面算出部１４４は、第２軸に直交する面である第４撮像面を算出する。算出した第４撮像面は撮像部１１０に入力される。

次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の動作について図１７のフローチャートを用いて説明する。なお、図１７のステップｓ２−１〜ｓ２−４は、実施形態１と説明が重複するため、その説明は省略する。

ステップｓ２−１１では、第４撮像面算出部１４４が、第２軸に直交する面である第４撮像面を算出し、撮像部１１０へ出力する。例えば、この第４撮像面は、「左室中心」を通る面でも良いし、「僧帽弁」の中心位置を通る面でも良い。また、「僧帽弁」の中心位置から「心尖部」までを結ぶ線分上の複数位置を中心として、複数の第４撮像面を算出しても良い。

ステップｓ２−１２では、撮像部１１０が、第４撮像面の位置で第４撮像データを撮像し、表示部１５０へ出力する。この第４撮像データは「左室短軸像」と呼ばれる。表示部１５０では、撮像した３次元の第１撮像データ、２次元の第４撮像データを表示する。

本実施形態によれば、３次元の第１撮像データを撮像するだけで、「左室短軸像」の位置決め及び撮像が可能となり、より効率的に心臓の所望の撮像面の位置決めを行うことができる。

実施形態４

次に、実施形態４であるＭＲＩ装置１００について図１８〜図１９に基づいて説明する。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、３次元の第１撮像データと２次元の第４撮像データから、高精度に「四腔長軸像」の位置決め及び撮像が可能となる。但し、本実施形態は「四腔長軸像」に限定されず、同様の構成で「二腔長軸像」、「三腔長軸像」の位置決め及び撮像も可能となる。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を図１８のブロック図を用いて説明する。

本実施形態のＭＲＩ装置１００は、実施形態３のＭＲＩ装置１００に、第４軸検出部１２４、第５撮像面算出部１４５が追加された構成である。なお、図１８において、追加された第４軸検出部１２４、第５撮像面算出部１４５以外の構成については、実施形態３と説明が重複するため、その説明は省略する。

第４軸検出部１２４は、撮像部１１０により得られる２次元の第４撮像データから２次元で表現された第４軸（第２の短軸）を検出する。検出した第４軸は第５撮像面算出部１４５、表示部１５０に出力される。

第５撮像面算出部１４５は、第４軸と第２軸を通る面で第５撮像面を算出する。算出した第５撮像面は撮像部１１０に入力される。

次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の動作について図１９のフローチャートを用いて説明する。なお、図１９のステップｓ２−１〜ｓ２−４、ｓ１１、ｓ１２は、実施形態３と説明が重複するため、その説明は省略する。

ステップｓ２−１３では、第４軸検出部１２４が、第４撮像データから第４軸を検出し、第５撮像面算出部１４５、表示部１５０へ出力する。本実施形態の場合、第４軸は「短軸」であり、第４軸検出部１２４は第４撮像データ上から「右心室」の角をテンプレートマッチング、エッジ検出、パターン認識の技術を用いて検出し、この位置を通過し、第２軸（長軸）と直交する軸を第４軸として算出する。

このように、撮像位置を決めるための撮像面に対応する第４軸を検出するための解剖学的な画像特徴が含まれるように撮像した第４撮像データから、その解剖学的な特徴に基づいて第４軸が検出できる方法であれば良い。

ステップｓ２−１４では、第５撮像面算出部１４５が、第４軸と第２軸を通る面で第５撮像面を算出する。算出した第５撮像面は撮像部１１０に入力される。

ステップｓ２−１５では、撮像部１１０が、第５撮像面の位置で２次元の第５撮像データを撮像し、表示部１５０へ出力する。この第５撮像データは「四腔長軸像」と呼ばれる。表示部１５０では、撮像した３次元の第１撮像データ、２次元の第５撮像データを表示する。

また、実施形態３の図１４と同様に、第４撮像データと第２軸が交わる点や、検出した右心室の角の位置、第４軸を重ねて表示することは、操作者が自動で設定した撮像面の位置決め精度を確認できるので、より好適である。

本実施形態によれば、第１撮像データと第４撮像データを撮像するだけで、「四腔長軸像」の位置決め及び撮像が可能となり、効率的に心臓の所望の撮像面の位置決めを行うことができる。

実施形態５

実施形態５に係るＭＲＩ装置１００の構成について図２０〜図２４に基づいて説明する。本実施形態に係るＭＲＩ装置は、心臓の所望の撮像面の位置決めを行うときに用いる。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成について図２０に基づいて説明する。図２０は、ＭＲＩ装置１００の構成を示すブロック図である。

ＭＲＩ装置１００は、撮像部１１０、第１軸検出部１２１、第２軸検出部１２２、第１画像生成部１３１、第２撮像面算出部１４２、表示部１５０とを有する。

なお、このＭＲＩ装置１００は、例えば、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、撮像部１１０、第１軸検出部１２１、第２軸検出部１２２、第１画像生成部１３１、第２撮像面算出部１４２、表示部１５０は、上記のコンピュータに搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、ＭＲＩ装置１００は、上記のプログラムをコンピュータに予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることで実現してもよい。

撮像部１１０は、被検体１の対象臓器である心臓２を含んだ３次元の第１撮像データを撮像する。第１撮像データは、少なくとも１方向の分解能が他の２方向と異なった第１撮像面データが、互いに平行な重なった３次元の撮像データである。撮像した第１撮像データは第１軸検出部１２１、第１画像生成部１３１に入力される。

第１軸検出部１２１は、３次元の第１撮像データから、３次元で表現された第１軸を検出する。検出した第１軸は第１画像生成部１３１に入力される。

第１画像生成部１３１は、第１軸を通り、かつ、第１撮像データの第１撮像面データとなす角度が所定の角度以下となる第１ベクトルを算出し、次に、第１軸及び第１ベクトルを通る面で再構成した２次元の画像データである第１画像データを第１撮像データから生成する。生成した第１画像データは第２軸検出部１２２、表示部１５０に入力される。

第２軸検出部１２２は、２次元の第１画像データから２次元で表現された第２軸を検出する。検出した第２軸は第２撮像面算出部１４２、表示部１５０に入力される。

第２撮像面算出部１４２は、第２軸を通り、かつ、被検体１の体軸方向と平行で第２軸を通る面に直交する面である第２撮像面を算出する。算出した第２撮像面は撮像部１１０に入力される。撮像部１１０は、この第２撮像面の位置に基づいて２次元の第２撮像データ（水平長軸像）を撮像する。

表示部１５０には、撮像部１１０において撮像された３次元の第１撮像データ、２次元の第２撮像データは、表示部１５０が入力され、これら撮像データを表示する。表示部１５０は、液晶表示装置やＣＲＴなどのディスプレイである。

この構成とすることで、ＭＲＩ装置１００は、３次元の第１撮像データを撮像するだけで、高精度に「水平長軸像」の位置決め及び撮像が可能となる。

次に、ＭＲＩ装置１００の動作について図２１に基づいて説明する。図２１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の動作を示すフローチャートである。

ステップｓ２−１では、撮像部１１０が、被検体１の心臓２を含み、少なくとも１方向の分解能が他の２方向と異なった２次元の第１撮像面データが、互いに平行に複数枚重なった３次元の第１撮像データを取得し、第１軸検出部１２１、表示部１５０へ出力する。

本実施形態では、図２２（ａ）に示すように、ＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法で撮像した心臓２を含む複数枚のＡｘｉａｌ断面像ｉ１（第１撮像面データ）からなる３次元の第１撮像データｉ１とする。このとき第１撮像データｉ１は各断面像で心電同期を行い心時相を合わせて撮像すると、より好適である。また、第１撮像データの第１撮像面データの撮像枚数及び撮像間隔は、被検体１の心臓の大きさ、心拍数、可能な息止め時間により定められ、撮像方向（本実施形態の場合は体軸方向）の分解能は極めて低いことに注意する。

但し、第１撮像データの撮像方法はこの方法に限定されない。例えばＳａｇｇｉｔａｌ断面やＣｏｒｏｎａｌ断面をＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法により複数枚撮像したものでも良い。また、例えば、図２２（ｂ）に示すように、撮像面の分解能を低く撮像方向の分解能を高く複数枚撮像した第１撮像データｉ２や、図２２（ｃ）に示すように、３方向の分解能が全て異なるように撮像した第１撮像データｉ３でも良い。このように、心臓を含む範囲で少なくとも１方向の分解能が他の２方向の分解能と異なる撮像方法であれば良い。

ステップｓ２−２では、第１軸検出部１２１が、３次元の第１撮像データから３次元で表現された心臓に関する第１軸を検出し、第１画像生成部１３１へ出力する。本実施形態では、第１軸、及び、後から説明する詳しく第２軸を「長軸」とする。「長軸」とは、心臓の「僧帽弁」の中心と「心尖部」の位置の中点に位置する「左室中心」位置から「心尖部」までのベクトル情報である。なお、第１軸と第２軸の異なる点は、第１軸は、おおよそで求める仮の長軸であり、第２軸は、高精度で求めた長軸である。

例えば、第１軸検出部１２１は、「僧帽弁」の中心や「心尖部」の位置をテンプレートマッチングやエッジ検出を用いて検出し、これら位置を結ぶ軸を算出することで実現できる。また、例えば、第１軸を決めるパラメータを「左室中心」の位置（３パラメータ）と「心尖部」までの方向ベクトル（３パラメータ）の合計６パラメータで定義し、この６パラメータを探索空間としてパターン認識の技術を用いることで実現できる。非特許文献１と特許文献１では、第１撮像データの任意の１枚の画像上から第１軸を２次元で表現しているが、本実施形態では３次元で表現していることが異なる。

ステップｓ２−３では、第１画像生成部１３１が、第１軸を通り、かつ、第１撮像データｉ１の撮像面（第１撮像面データ）となす角度が所定の角度以下となる第１ベクトルを算出し、次に、第１軸及び第１ベクトルを通る面における２次元の画像データである第１画像データを第１撮像データから生成し、第２軸検出部１２２と表示部１５０へ出力する。

本実施形態における第１画像データの生成方法について、図２３を用いて説明する。図２３に示す平行四辺形は第１撮像データｉ１である複数枚のＡｘｉａｌ断面像（第１撮像面データ）を示し、撮像方向（体軸方向）をｚ軸、断面方向（体軸横断方向）上で直交する２ベクトルをｘ、ｙ軸として空間座標を定義する。ここで、図２３に示す第１軸の方向ベクトルｖ１を、

とする。但し、３次元空間中に軸を１つ決めただけでは３次元空間中の面の位置を一意に決めることはできず、第１軸の方向ベクトルｖ１ともう一つ異なる第１ベクトルｕ１を決める必要がある。

本実施形態の場合、第１画像データの分解能が最も高くなるときの第１ベクトルｕ１は、

で計算できる。この第１ベクトルｕ１は、第１軸（方向ベクトルｖ１）を通るベクトルの中で第１撮像データｉ１の各面（第１撮像面データ）に最も沿う方向、すなわち、最小の角度となっている。なお、この角度が小さくなれば、分解能が高くなるため、最小の角度に限らず、所定の角度以下であれば所定の分解能以上となるので、所定の角度以下でもよい。

但し、この第１ベクトルｕ１の決め方は、この方法に限定されず、例えば、ｘ、ｙ、ｚ軸の分解能をそれぞれｄｘ、ｄｙ、ｄｚとした場合、

で表されるように、第１ベクトルｕ１は、単位ベクトルで、第１軸の方向ベクトルｖ１を通り、かつ、第１ベクトルｕ１の分解能が所定の閾値ｔｈ以下の条件を満たすベクトルとし、第１画像データを複数生成しても良い。

また、例えば、図２２（ｂ）に示す第１撮像面の各分解能を低く、撮像方向の分解能を高く複数枚撮像した第１撮像データｉ２の場合、第１画像データの分解能が最も高くなるときの第１ベクトルｕ１は、

で計算できる。但し、方向ベクトルｖ１と第１ベクトルｕ１が平行となる場合には、第１ベクトルｕ１は方向ベクトルｖ１と平行でない任意のベクトルとなる。

ステップｓ２−４では、第２軸検出部１２２が、２次元の第１画像データから２次元の第２軸を検出し、第２撮像面算出部１４２、表示部１５０へ出力する。

例えば、第２軸検出部１２２は、「僧帽弁」の中心や「心尖部」の位置をテンプレートマッチングやエッジ検出、パターン認識の技術を用いて検出し、これら位置を結ぶ軸を算出することで実現できる。第１軸検出部１２１は、撮像方向の分解能が低い第１撮像データｉ１を対象とするので、高精度に「長軸」を検出できない。しかし、本実施形態のように、まず、第１軸検出部１２１で３次元で表現された第１軸を検出し、おおよそのあたりをつけた後で、この第１軸を通り、かつ、分解能が高い第１画像データから第２軸を検出することで、より高精度に「長軸」を検出できる。すなわち、この第２軸が高精度な長軸となる。

ステップｓ２−５では、第２撮像面算出部１４２が、第２軸（長軸）を通り、かつ、体軸方向と平行で第２軸（長軸）を通る面に直交する面である第２撮像面を算出する。

本実施形態では、第２軸ｖ２を、

とする。

このとき第２撮像面（すなわち、第２軸ｖ２を通り、かつ、体軸方向と平行で第２軸ｖ２を通る面に直交する面）は、

で計算される第２ベクトルｕ２と平行で、かつ、第２軸を通る面となる。ここで、×は外積計算である。

ステップｓ２−６では、撮像部１１０が、第２撮像面の位置で２次元の第２撮像データを撮像し、表示部１５０へ出力する。図２４に示す２次元の第２撮像データは「水平長軸像」と呼ばれる。なお、撮像部１１０は、この第２撮像データと合わせて、第２撮像データと平行な画像データを複数枚撮像してもよい。

表示部１５０では、撮像した３次元の第１撮像データ、２次元の第２撮像データを表示する。また、図２３に示すように、第１画像データの検出した第２軸ｖ２、「僧帽弁」の中心位置ｍｖ、「心尖部」位置ｃａを重ねて表示してもよく、操作者が自動で設定した撮像面の位置決め精度を確認できるので、より好適である。

本実施形態によれば、３次元の第１撮像データから３次元で表現された第１軸（仮の長軸）を検出し、次に、この第１軸（仮の長軸）を通り、かつ、最も分解能が高くなる面で再構成された第１画像データから第２軸（高精度な長軸）を検出することで、心臓の長軸方向を高精度に検出できる。このことにより、３次元の第１撮像データを撮像するだけで、「水平長軸像」の位置決め及び撮像が可能となり、より効率的に心臓の所望の撮像面の位置決めを行うことができる。

実施形態６

次に、実施形態６であるＭＲＩ装置１００について図２５〜図２６に基づいて説明する。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、３次元の第１撮像データと２次元の第４撮像データから、高精度に「四腔長軸像」の位置決め及び撮像が可能となる。但し、本実施形態は「四腔長軸像」に限定されず、同様の構成で「二腔長軸像」、「三腔長軸像」の位置決め及び撮像も可能となる。

本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を図２５のブロック図を用いて説明する。

本実施形態のＭＲＩ装置１００は、撮像部１１０、第１軸検出部１２１、第１画像生成部１３１、第４撮像面算出部１４４、第５撮像面算出部１４５、表示部１５０とを有する。すなわち、実施形態３のＭＲＩ装置１００に、第５撮像面算出部１４５が追加された構成である。なお、図２５において、追加された第５撮像面算出部１４５以外の構成については、実施形態３と説明が重複するため、その説明は省略する。

第５撮像面算出部１４５は、第４軸と第２軸を通る面で第５撮像面を算出する。撮像部１１０により得られる２次元の第４撮像データから２次元で表現された第４軸（第２の短軸）を検出し、検出した第４軸を用いて第５撮像面を算出する。算出された第５撮像面は撮像部１１０に入力される。

次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の動作について図２６のフローチャートを用いて説明する。なお、図２６のステップｓ２−１〜ｓ２−４、ｓ１１、ｓ１２は、実施形態３と説明が重複するため、その説明は省略する。なお、ステップｓ２−２において、第１画像生成部１３１が第１画像データを生成した後に、第２軸検出部が第２軸を検出しておく。

ステップｓ２−１２では、第４撮像面算出部１４４が第４撮像面を算出した後に、第４撮像データから第４軸を検出する。本実施形態の場合、第４軸は「短軸」であり、第４軸検出部は第４撮像データ上から「右心室」の角をテンプレートマッチング、エッジ検出、パターン認識の技術を用いて検出し、この位置を通過し、第２軸（長軸）と直交する軸を第４軸として検出する。

このように、撮像位置を決めるための撮像面に対応する第４軸を検出するための解剖学的な画像特徴が含まれるように撮像した第４撮像データから、その解剖学的な特徴に基づいて第４軸が検出できる方法であれば良い。

ステップｓ２−１４では、第５撮像面算出部１４５が、第４軸と第２軸を通る面で第５撮像面を算出する。算出した第５撮像面は撮像部１１０に入力される。

ステップｓ２−１５では、撮像部１１０が、第５撮像面の位置で２次元の第５撮像データを撮像し、表示部１５０へ出力する。この第５撮像データは「四腔長軸像」と呼ばれる。表示部１５０では、撮像した３次元の第１撮像データ、２次元の第５撮像データを表示する。

また、実施形態３の図１４と同様に、第４撮像データと第２軸が交わる点や、検出した右心室の角の位置、第４軸を重ねて表示することは、操作者が自動で設定した撮像面の位置決め精度を確認できるので、より好適である。

本実施形態によれば、第１撮像データと第４撮像データを撮像するだけで、「四腔長軸像」の位置決め及び撮像が可能となり、効率的に心臓の所望の撮像面の位置決めを行うことができる。

変更例

上記各実施形態では、第１撮像データはＭｕｌｔｉＳｌｉｃｅ法で撮像した心臓を含む複数のＡｘｉａｌ断面としたが、例えば、ＷｈｏｌｅＨｅａｒｔＭＲＣＡなどの３次元再構成による撮像方法を体軸など１方向の解像度を低くすることで、１回の息止め時間内に撮像できるようにしたものでも良い。

また、上記各実施形態では、第３軸検出部１２３と第４軸検出部１２４で検出する軸は１つとしたが、これに限定されず、２以上の第３軸、又は。第４軸を検出し、同時に複数の所望の断面位置の設定を行っても良い。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主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ともに、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。

１００・・・ＭＲＩ装置、１１０・・・撮像部、１２１・・・第１軸検出部、１２２・・・第２軸検出部、１３１・・・第１画像生成部、１４２・・・第２撮像面算出部、１５０・・・表示部

Claims (5)

1. 被検体の対象臓器を含む３次元の第１撮像データに基づいて、前記対象臓器の画像特徴部を検出する検出部と、
   前記画像特徴部に基づいて撮像面を算出する算出部と、
   前記撮像面の位置で撮像を行って、第２撮像データを得る撮像部と、
   前記第２撮像データに、前記画像特徴部を重ねて表示する表示部と、
   を有する磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記検出部は、
   いずれも互いに平行である複数の断面画像を含んだ前記第１撮像データから前記対象臓器に関する第１の長軸を検出する第１検出部と、
   前記第１の長軸と前記第１の長軸を通る第１ベクトルとを含む平面上に、前記第１撮像データから第１画像データを生成する第１画像生成部と、
   前記第１画像データに基づき前記画像特徴部を前記第１撮像データから検出する第２検出部と、
   を有する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記対象臓器は、心臓である、
   請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記心臓の前記画像特徴部は、前記心臓の軸及び前記軸が通る点の少なくともいずれかである、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記軸は前記心臓の長軸であり、前記点は前記心臓の僧帽弁の中心位置、又は、心尖部である、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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