JP2016049277A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体に設定されたナビゲータ領域におけるナビゲータ信号のプロファイルに基づいてナビゲータ領域内の組織の位置を特定し、その位置に基づいて呼吸同期撮像を行う磁気共鳴イメージ装置において、上記組織の位置をよりロバストに特定する。【解決手段】各時刻のナビゲータ信号の信号プロファイルを並べた時系列的な複数の信号プロファイルにおいて、最初の時刻の信号プロファイルを複数の部分プロファイルに分割し、ブロックマッチングの手法により部分プロファイルごとに時間軸方向の「動き推定」を行う。各部分プロファイルのうち、動きの小さいものを除去し、さらに呼吸の周期として妥当な周期で振動するものに絞り込み、残った部分プロファイルの動きから上記組織の動きを特定する。当該動きから任意の時刻における上記組織の位置が特定される。【選択図】図９

Description

本発明は、被検体の呼吸に同期した撮像を行う磁気共鳴イメージング（imaging）装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置を用いた撮像方法の一つとして、被検体の呼吸に同期して撮像する呼吸同期撮像法が知られている。また、呼吸同期撮像法の一つとして、被検体の呼吸に応じて動く組織を含む領域にナビゲータ領域を設定し、そのナビゲータ（navigator）領域から得られる磁気共鳴信号を解析して上記組織の位置を検出し、その位置が所定の範囲内にあるときにイメージング領域を撮像する方法が提案されている（例えば特許文献１，要約等参照）。

具体的には、例えば、被検体の肝臓と肺とを含む体軸方向に細長い領域をナビゲータ領域として設定する。ナビゲータ領域を励起するためのパルスシーケンス（pulse sequence）を実施し、このナビゲータ領域からの磁気共鳴信号を取得するという処理を繰り返し行う。ナビゲータ領域における磁気共鳴信号が取得されるごとに、その信号の強度プロファイル（profile）や位相プロファイルを生成する。このように生成されたプロファイルは、理想的には、肺側から肝臓側に掛けて特徴的な曲線を有する。例えば、強度プロファイルの場合には、肺側が低信号であり肝臓側が高信号である曲線となる。そこで、このようなプロファイルに、エッジ（edge）を検出するエッジ検出法、あるいは、テンプレート（template）となる標準波形のマッチング（matching）を行うＬＳＱ（Least SQuare）法（最小自乗法）を適用して、肝臓と肺との境界位置（横隔膜の位置）を検出する。この位置が所定の範囲内にあるときに、イメージング領域を励起するためのパルスシーケンスを実施し、このイメージング領域からの磁気共鳴信号を取得する。イメージング領域の画像再構成に必要な分に相当するイメージング領域の磁気共鳴信号が取得できたら、それらに基づいて画像を再構成する。

特開２０１１−１９３８８４号公報

しかしながら、ナビゲータ領域における磁気共鳴信号のプロファイルは、ナビゲータ領域の設定場所や被検体に固有の解剖学的特徴によって、標準から外れた曲線になることがある。例えば、ナビゲータ領域内に脂肪が多く存在すると、ナビゲータ領域における磁気共鳴信号のプロファイルに、脂肪による信号が強く現れ、１または複数の余分な波が含まれた曲線や呼吸位相に依存しない固定された山が含まれた曲線になることがある。

肝臓と肺との境界位置の検出にエッジ検出法を適用する場合では、ナビゲータ領域における磁気共鳴信号のプロファイルに余分な波があると、肝臓と肺との境界に現れるエッジを正確に検出できないことがある。また、ＬＳＱ法を適用する場合では、ナビゲータ領域における磁気共鳴信号のプロファイルに山が含まれると、標準波形のベストマッチング（best matching）となる位置が真の位置からずれてしまい、上記境界位置の特定精度が悪くなることがある。

このような事情により、被検体の呼吸に応じて動く組織を含むナビゲータ領域からの磁気共鳴信号の信号プロファイルに基づいて上記組織の位置を特定し、その位置に基づいて呼吸同期撮像を行う磁気共鳴イメージ装置において、上記組織の位置をよりロバスト（robust）に特定することができる技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
被検体の呼吸に応じて動く組織を含むナビゲータ領域を励起して該領域からの磁気共鳴信号であるナビゲータ信号を得るナビゲータシーケンスと、前記被検体のイメージング領域を励起して該領域からの磁気共鳴信号であるイメージング信号を得るイメージングシーケンスとを実施するシーケンス実施手段を備えており、前記ナビゲータ信号を解析して特定された前記組織の位置に応じて取得または特定された前記イメージング信号に基づいて、前記イメージング領域の画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置であって、
複数の時刻における前記ナビゲータ信号に基づいて、それぞれが前記ナビゲータ領域における位置とナビゲータ信号の値との関係を表す時系列的な複数の信号プロファイルを生成する生成手段と、
前記時系列的な複数の信号プロファイルにおいて、該複数の信号プロファイルのうちの一つを複数の部分プロファイルに分割し、該複数の部分プロファイルの各々について、該部分プロファイルに近似するプロファイル部分を時間軸方向に探索して、該部分プロファイルの位置の時間変化を推定する推定手段と、
前記推定された複数の部分プロファイルの位置の時間変化に基づいて前記組織の位置の時間変化を特定し、該組織の位置の時間変化に基づいて任意の時刻における前記組織の位置を特定する特定手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第２の観点の発明は、
前記特定手段が、前記複数の部分プロファイルの中から、推定された位置の時間変化の周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを選択し、該選択された部分プロファイルの位置の時間変化に基づいて、前記組織の位置の時間変化を特定する、上記第１の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記特定手段が、前記複数の部分プロファイルの中から、推定された位置の時間変化の大きさが一定レベル以下である部分プロファイルを除外し、残された部分プロファイルの中から、前記周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを選択する、上記第２の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記生成手段が、前記任意の時刻における前記ナビゲータ信号に基づいて前記信号プロファイルを生成し、
前記特定手段が、前記任意の時刻の前記信号プロファイルにおける、前記選択された部分プロファイルに近似するプロファイル部分の位置に基づいて、前記任意の時刻における前記組織の位置を特定する、上記第３の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記特定手段が、前記周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを一つだけ選択する、上記第２の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記任意の時刻が、時間的に最後の前記ナビゲータ信号が得られた時刻であり、
前記シーケンス実施手段が、前記任意の時刻における前記組織の位置が所定の範囲内にあるときに、前記イメージングシーケンスを実施する、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記特定手段が、前記ナビゲータ領域を、１０以上かつ１００以下の部分プロファイルに分割する、上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記組織が、肝臓または横隔膜である、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記信号プロファイルが、前記ナビゲータ信号の強度を表す強度プロファイル、または前記ナビゲータ信号の位相を表す位相プロファイルである、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。

上記観点の発明によれば、ナビゲータ信号の時系列的な複数の信号プロファイルにおいて、いずれかの信号プロファイルを複数の部分プロファイルに分割し、部分プロファイルごとにその位置の時間変化を推定し、推定された時間変化に基づいて被検体の組織の位置の時間変化を特定するので、呼吸による動きとして妥当な動きだけを抽出してその動きに基づいて上記組織の位置を特定することができ、ナビゲータ信号の信号プロファイルに余計な波や位置的に固定される山が含まれるような場合であっても、これらの存在による影響を抑えて、よりロバストにナビゲータ領域内の組織の位置を特定することができる。

第一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を概略的に示す図である。 被検体に設定されたナビゲータ領域と本スキャンの撮像スライス位置の一例を示す図である。 第一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置による処理の流れを示すフローチャート（flowchart）である。 ナビゲータ信号の強度プロファイルの一例を示す図である。 時系列プロファイル画像の一例を示す図である。 時系列プロファイル画像において強度プロファイルのブロック分割が行われた様子を示す図である。 ブロックマッチングによる「動き推定」を説明するための図である。 時系列プロファイル画像においてブロックごとの各時刻での動きを表す「動きベクトル」を示す図である。 分割されたブロックのうち幾つかを処理対象から除外する様子を示す図である。 処理対象が、呼吸波形を抽出するのに適当であるブロックに絞り込まれた様子を示す図である。 輝度レベルが最も高いブロックを関心ブロックＲとして特定し、呼吸波形を抽出する例を示す図である。 イメージングシーケンス実施許容範囲の設定例を示す図である。 抽出された呼吸波形と、イメージング実施許容範囲と、任意の時刻における強度プロファイルにて特定された関心ブロックに近似する画素領域との例を示す図である。 第二実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置による処理の流れを示すフローチャートである。 直近の呼吸波形と、イメージング実施許容範囲と、直近の呼吸波形上で現時点に最も近い時刻の強度プロファイルにおける位置との例を示す図である。

以下、発明の実施形態について説明する。

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を概略的に示す図である。

図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場マグネット（magnet）部１２、勾配コイル（coil）部１３、ＲＦ（Radio Frequency）コイル部１４、ＲＦ駆動部２２、勾配駆動部２３、データ（data）収集部２４、被検体搬送部２５、制御部３０、記憶部３１、操作部３２、画像再構成部３３、および表示部３４を有している。

ＲＦ駆動部２２は、制御部３０からの制御信号を基にＲＦコイル部１４を駆動して、静磁場空間１１内に高周波磁場すなわちＲＦパルスを発生させる。

勾配駆動部２３は、制御部３０からの制御信号を基に勾配コイル部１３を駆動して、静磁場空間１１内に勾配磁場（傾斜磁場）を発生させる。

データ収集部２４は、ＲＦコイル部１４が受信した磁気共鳴信号を位相検波し、ＡＤ（Analog-Digital）変換して磁気共鳴信号を表すデータを生成する。生成されたデータは、記憶部３１に出力される。

なお、被検体４０が搬送された静磁場空間１１内に勾配磁場と高周波磁場を発生させて、磁気共鳴信号を表すデータを収集することを、ＭＲＩ撮像といい、本文では、ＭＲＩ撮像を単に撮像ともいう。

制御部３０は、操作部３２からの操作信号を基に、各種のパルスシーケンスを実施するよう、ＲＦ駆動部２２、勾配駆動部２３、データ収集部２４、被検体搬送部２５の各部に制御信号を送って制御する。また、制御部３０は、パルスシーケンスを実施して得られた、磁気共鳴信号を表すデータを解析する。その解析結果は、別のパルスシーケンスの実施や画像再構成処理等に用いられる。

記憶部３１は、データ収集部２４により収集された磁気共鳴信号を表すデータや、画像再構成部３３により画像再構成処理して得られた画像データ等を記憶する。

画像再構成部３３は、制御部３０からの制御により、記憶部３１から磁気共鳴信号を表すデータを読み出し、そのデータに対して画像再構成処理を行って画像データを生成する。画像データは、記憶部３１に出力される。

表示部３４は、操作部３２の操作に必要な情報や、画像データが表す画像などを表示する。

制御部３０、記憶部３１、画像再構成部３３は、例えばコンピュータ（computer）により構成される。

なお、制御部３０は、発明におけるシーケンス実施手段、生成手段、推定手段、及び特定手段の一例である。

これより、第一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の動作について説明する。

磁気共鳴イメージング装置１は、プロスペクティブ（prospective）法による呼吸同期撮像を行う。具体的には、次のような撮像を行う。

まず、被検体４０の呼吸運動により動く所定の組織を含むようにモニタリング（monitoring）する領域（以下、ナビゲータ領域という）を設定する。また、被検体４０における関心領域にイメージング領域を設定する。そして、ナビゲータ領域を励起して当該領域からの磁気共鳴信号であるナビゲータ信号を得るパルスシーケンス（以下、ナビゲータシーケンスという）を繰り返し実施する。そのナビゲータ信号を解析して、上記所定の組織の動き、すなわち、上記所定の組織の位置の変化を略リアルタイム（real time）で捉え、被検体４０の呼吸位相を間接的にモニタリングする。被検体４０の呼吸位相が、所定の位相範囲、例えば、ほぼ呼気位相に相当する位相範囲にあるときに、イメージング領域を励起して当該領域からの磁気共鳴信号であるイメージング信号を得るパルスシーケンス（以下、イメージングシーケンスという）を実施する。

なお、ナビゲータシーケンスとしては、例えば、ペンシルビーム（pencil beam）と呼ばれる高周波磁場によって棒状の領域を局所的に励起するパルスシーケンスや、スピンエコー（spin echo）のようなパルスシーケンスであって、いわゆる９０度パルスと１８０度パルスの励起面を直行させ、ライン（line）上に励起するパルスシーケンスなどを用いることができる。

図２は、被検体に設定されたナビゲータ領域と本スキャンの撮像スライス位置の一例を示す図である。

ここでは、例えば図２に示すように、ナビゲータ領域ＮＡとして、被検体４０の体軸方向（ｚ方向）に肝臓６１と肺６０との間に挟まれる横隔膜６２を含む、体軸方向に細長い矩形領域を設定する。また、本スキャンの撮像スライス位置を含むイメージング領域ＩＡを、ナビゲータ領域ＮＡと一部重複するように設定する。

図３は、第一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１による処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ（step）Ａ１では、ナビゲータシーケンスを実施して、ナビゲータ領域ＮＡからナビゲータ信号ＮＤを取得する。

ステップＡ２では、ステップＡ１で取得されたナビゲータ信号ＮＤのプロファイルを生成する。本例では、ナビゲータ領域ＮＡにおける各位置とその位置におけるナビゲータ信号の強度との関係を表す強度プロファイルを生成する。

図４は、ナビゲータ信号の強度プロファイルの一例を示す図である。本プロファイルは、被検体４０の肝臓６１と肺６０との間に挟まれる横隔膜６２を含むように設定されたナビゲータ領域ＮＡにおけるナビゲータ信号ＮＤの強度プロファイルＰである。本強度プロファイルＰにおいて、縦軸はナビゲータ領域ＮＡにおけるｚ座標であり、横軸はナビゲータ信号ＮＤの強度である。肺６０は、その中がほとんど空気であるから、肺領域におけるナビゲータ信号ＮＤの強度は相対的に小さくなる。また、肝臓６１は、多くの水分を含むから、肝臓領域におけるナビゲータ信号ＮＤの強度は相対的に大きくなる。ただし、肺６０や肝臓６１は、その近傍にある脂肪もともに励起されることが多い。そのため、強度プロファイルＰの肺領域および肝臓領域の両方においては、脂肪による信号が入り込み、きれいなエッジ波形が得られにくい。

ステップＡ３では、被検体４０の呼吸波形を抽出するのに十分な期間のナビゲータ信号が得られたか否かを判定する。例えば、呼吸一周期分以上が含まれる５〜１０秒間分のナビゲータ信号ＮＤが取得されているかを判定する。取得されている場合には、次のステップＡ４に進む。取得されていない場合には、ステップＡ１に戻る。なお、ナビゲータシーケンスを実施する時間間隔は、例えば、数十ｍｓ〜数百ｍｓ程度が想定される。

ステップＡ４では、取得された時系列的な複数の強度プロファイルＰを時間軸方向に並べて、時系列プロファイル画像ＰＧを生成する。

図５は、時系列プロファイル画像ＰＧの一例を示す図である。縦軸は、ナビゲータ領域ＮＡにおける位置（ｚ座標）を表しており、横軸は、時間（時刻）ｔを表している。また、ある時刻ｔｉにおける縦一列の画素列は、その時刻ｔｉにおける単一の強度プロファイルＰｉと対応しており、この画素列の画素値（輝度値）は、強度プロファイルＰｉにおける強度値を表している。このような時系列プロファイル画像ＰＧでは、呼吸に応じて動く組織、本例では肝臓または横隔膜の動きが、同じような輝度レベルや輝度パターンの画素（群）が連続した曲線として現れる。この曲線は、被検体４０の呼吸位相に同期した呼吸波形を表す。なお、図５に示す時系列プロファイル画像ＰＧは、簡単のため、画素数を実際のものより大幅に減らして描いてある。

ステップＡ５では、最初の時刻ｔ１における強度プロファイルＰ１を、複数の部分プロファイルに分割する。すなわち、時系列プロファイル画像ＰＧにおいて、時刻ｔ１の強度プロファイルＰ１を構成する画素列を、ナビゲータ領域ＮＡにおける位置方向（ｚ座標軸方向）に、複数のブロックｂｊに分割する。この分割では、例えば、１０以上かつ１００以下のブロックに分割する。本例では、強度プロファイルの画素列を２５６画素で構成するものとし、これを８画素ずつ３２個のブロックに等分割するものとする。

図６は、時系列プロファイル画像ＰＧにおいて時刻ｔ１の強度プロファイルＰ１のブロック分割が行われた様子を示す図である。なお、本図の例では、簡単のため、１ブロックあたりの画素数を実際の画素数より少なくして描いてある。また、強度プロファイルのブロック分割は、時刻ｔ１の強度プロファイルに限定されず、他の時刻の強度プロファイルで行ってもよい。

ステップＡ６では、時系列プロファイル画像ＰＧにおいて、分割されたブロックｂｊごとにブロックマッチングと呼ばれる手法を用いて、各ブロックｂｊの時間軸ｔ方向における、いわゆる「動き推定」を行う。具体的には、次のような処理を行う。

図７は、ブロックマッチングによる「動き推定」を説明するための図である。

図７に示すように、まず、最初の時刻ｔ１の強度プロファイルＰ１の画素列において、ブロックｂｊを注目ブロックＱ１とし、その注目ブロックＱ１に対応する部分プロファイル、すなわち注目ブロックＱ１を構成する画素の輝度パターンを特定する。次に、時刻ｔ１の次の時刻ｔ２の強度プロファイルＰ２における、注目ブロックＱ１と同じ座標の周辺において、注目ブロックＱ１と最もマッチするプロファイル部分、すなわち注目ブロックＱ１の輝度パターンに最も近似する輝度パターンの画素領域ｑｊ２を探索し、特定する。探索は、例えば、相関係数が最も高くなる画素領域を特定する方法等を用いて行うことができる。次に、更に次の時刻ｔ３の強度プロファイルＰ３における、直前に特定された画素領域ｑｊ２と同じ座標の周辺において、注目ブロックＱ１の輝度パターンに最も近似する輝度パターンの画素領域ｑｊ３を探索し、特定する。このような探索を、最後の時刻ｔｎの強度プロファイルＰｎまで繰り返し行う。そして、各時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔｎの強度プロファイルＰ１，Ｐ２，…，Ｐｎにおいて特定された画素領域の代表位置（例えば、中心位置）を見ることにより、注目ブロックＱ１の位置の時間変化すなわち動きを推定する。上述の注目ブロックの「動き推定」処理は、最初の時刻ｔ１の強度プロファイルＰ１における各ブロックｂ１，ｂ２，…，ｂｊ，…，ｂｍを注目ブロックとして順次設定して繰り返し行う。

図８に、時系列プロファイル画像ＰＧにおいてブロックｂｊごとの各時刻での動きを表す「動きベクトル」Ｖを示す。ステップＡ６の実施により、図８に示すような各ブロックｂｊの動きが把握される。なお、図８では、簡単のため、動きベクトル（voctor）Ｖは、飛び飛びの時刻について求めている。

ステップＡ７では、動きの少ないブロックを処理対象から除外する。つまり、分割された複数のブロックすなわち部分プロファイルの中から、推定された位置の時間変化の大きさが一定レベル以下であるものを除外し、残ったものをこれ以降の処理対象とする。

図９に、分割された複数のブロックｂｊのうち幾つかのブロックを処理対象から除外する様子を示す。

具体的には、例えば、ブロックの代表位置の最大振幅が所定の閾値以下となるブロックや、ブロックの各時刻での動きを表す「動きベクトル」のばらつきの程度（例えば、分散や標準偏差）が所定の閾値以下となるブロックを特定する。そして、図９に示すように、全ブロックのうちここで特定されたブロックを、これ以降の処理対象から除外する。これにより、時系列プロファイル画像ＰＧにおいて、被検体４０の呼吸に依存しない領域を処理対象から除外することができる。その結果、呼吸に応じて動く組織の位置を特定する際に、誤特定を抑制することができる。

ステップＡ８では、呼吸周期として妥当でない周期で動くブロックを処理対象から除外する。つまり、処理対象であるブロックすなわち部分プロファイルの中から、推定された位置の時間変化の周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを選択し、それ以外のものを処理対象から除外する。

具体的には、例えば、図９に示すように、処理対象であるブロックごとに、そのブロックの動きの軌跡を表す曲線を特定し、その曲線における振動の周期を概算で求める。そして、この求められた周期が、人の呼吸の周期として妥当な範囲内にあるか否かを判定する。例えば、求められた周期が３秒〜１０秒の範囲内にあるか否かを判定する。ここで、呼吸の周期として妥当な周期で振動すると判定されたブロックのみを、処理対象とする。このようにして、処理対象は、呼吸波形を抽出するのに適当であるブロックに絞り込まれる。

図１０に、処理対象が、呼吸波形ＢＷを抽出するのに適当であるブロックに絞り込まれた様子を示す。

ステップＡ９では、ステップＡ８で絞り込まれたブロックの動きに基づいて、被検体４０の呼吸波形ＢＷを抽出する。呼吸波形ＢＷは、被検体４０の呼吸位相の時間変化を表す波形であり、被検体４０の呼吸に応じて動く組織の位置の時間変化を求めることにより、抽出することができる。具体的には、例えば、絞り込まれたブロックの中で、輝度レベル（level）が最も高いブロック、動きの振幅が最も大きいブロック、動きを示す曲線の軸対称性が最も高いブロック、あるいは、動きの周期が最も安定しているブロックを関心ブロックＲとして特定する。そして、その関心ブロックＲの位置の時間変化すなわち動きを表す曲線を被検体４０の呼吸波形ＢＷとする。なお、呼吸波形ＢＷは、得られた曲線にスムージング（smoothing）処理を施して、滑らかな波形として得るようにしてもよい。

図１１に、輝度レベルが最も高いブロックを関心ブロックＲとして特定し、呼吸波形を抽出する例を示す。

ステップＡ１０では、抽出された呼吸波形ＢＷに基づいて、呼吸波形ＢＷにおけるイメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲを決定する。イメージングシーケンス実施許容範囲とは、イメージングシーケンスの実施が許容される呼吸位相の範囲を定めるものであり、呼吸波形ＢＷ上における振幅方向の範囲として規定される。

図１２は、イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲの設定例を示す図である。

イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲは、例えば、図１２に示すように、抽出された呼吸波形ＢＷにおける呼気位相に相当するピークの位置から、吸気位相側に、抽出された呼吸波形の最大振幅の１５％分に相当する範囲とすることができる。なお、このイメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲは、操作者が、抽出された呼吸波形ＢＷを参照して、手動で設定するようにしてもよい。

ステップＡ１１では、任意の時刻ｔｃにナビゲータシーケンスを実施して、ナビゲータ信号ＮＤを取得する。

ステップＡ１２では、ステップＡ１１で取得されたナビゲータ信号ＮＤの強度プロファイルを生成する。

ステップＡ１３では、ステップＡ１２で生成された強度プロファイルにおいて、ステップＡ９で特定された関心ブロックＲの部分プロファイルと最も近似するプロファイル部分を探索し、特定する。すなわち、時間的に最後のナビゲータ信号が得られた時刻ｔｃにおける強度プロファイルＰｃの画素列において、関心ブロックＲと輝度パターンが最も近似する画素領域ｑｃを探索し、特定する。この画素領域ｑｃの代表位置Ｌｃの特定は、肝臓６１または横隔膜６２の位置を特定することを意味し、この画素領域ｑｃの代表位置Ｌｃは、先に抽出された呼吸波形ＢＷとの比較により、呼吸位相を表すものとなる。例えば、この特定された画素領域ｑｃの代表位置Ｌｃが、抽出された呼吸波形ＢＷにおけるピーク（peak）の位置と近似するとき、呼吸位相は呼気位相または吸気位相であると考えることができる。なお、このような肝臓６１または横隔膜６２の位置の特定は、最後の時刻ｔｃだけでなく、ナビゲータ信号ＮＤすなわちその信号プロファイルが得られた任意の時刻において行うことができる。

図１３に、先に抽出された呼吸波形ＢＷと、イメージング実施許容範囲ＡＲと、任意の時刻ｔｃにおける強度プロファイルＰｃにて特定された関心ブロックＲに近似する画素領域ｑｃの代表位置Ｌｃとの例を示す。

ステップＡ１４では、ステップＡ１３で特定された画素領域ｒｃの代表位置Ｌｃが、イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲ内にあるか否かを判定する。イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲ内にある場合には、ステップＡ１５に進む。イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲ内にない場合には、ステップＡ１１に戻る。

ステップＡ１５では、イメージングシーケンスを実施して、被検体４０のイメージング領域ＩＡからイメージング信号ＩＤを取得する。

ステップＡ１６では、必要なイメージング信号ＩＤの取得が完了したかを判定する。完了していれば、ステップＡ１７に進み、完了していなければ、ステップＡ１１に戻る。

ステップＡ１７では、取得されたイメージング信号ＩＤに基づいて画像再構成処理を行い、画像データを得る。

（第二実施形態）
図１４は、第二実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置による処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＢ１では、ナビゲータシーケンスを実施して、ナビゲータ領域ＮＡからナビゲータ信号ＮＤを取得する。

ステップＢ２では、ステップＢ１で取得されたナビゲータ信号ＮＤの強度プロファイルを生成する。

ステップＢ３では、被検体４０の呼吸波形ＢＷを抽出するのに十分な期間のナビゲータ信号ＮＤが得られたか否かを判定する。取得されている場合には、次のステップＢ４に進む。取得されていない場合には、ステップＢ１に戻る。

ステップＢ４では、取得された時系列的な複数の強度プロファイルを時間軸方向に並べて、時系列プロファイル画像ＰＧを生成する。

ステップＢ５では、最初の時刻ｔ１における強度プロファイルＰ１の画素列を、ナビゲータ領域ＮＡにおける位置方向（ｚ座標軸方向）に、複数のブロックｂｊに分割する。

ステップＢ６では、時系列プロファイル画像ＰＧにおいて、分割されたブロックｂｊごとにブロックマッチングを用いて、各ブロックの「動き推定」を行う。

ステップＢ７では、動きの少ないブロックを処理対象から除外する。

ステップＢ８では、処理対象を、呼吸の周期として妥当な周期で振動するブロックに絞り込む。

ステップＢ９では、ステップＢ８で絞り込まれたブロックの動きに基づいて、被検体４０の呼吸波形ＢＷを抽出する。具体的には、例えば、絞り込まれたブロックの中で、輝度レベルが最も高いブロック、動きの振幅が最も大きいブロック、動きを示す曲線の軸対称性が最も高いブロック、あるいは、動きの周期が最も安定しているブロックを関心ブロックＲとして特定する。そして、その関心ブロックＲの動きを表す曲線を被検体４０の呼吸波形ＢＷとする。また例えば、絞り込まれたブロックの各時刻の「動きベクトル」を時刻ごとに平均化し、平均化された「動きベクトル」が描く曲線を被検体４０の呼吸波形ＢＷとする。

ステップＢ１０では、抽出された呼吸波形ＢＷに基づいて、呼吸波形ＢＷにおけるイメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲを決定する。イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲは、例えば、抽出された呼吸波形ＢＷにおける呼気位相に相当するピークの位置から、吸気位相側に、抽出された呼吸波形ＢＷの最大振幅の１５％分に相当する範囲とすることができる。

ステップＢ１１では、ナビゲータシーケンスを実施して、ナビゲータ信号ＮＤを取得する。

ステップＢ１２では、ステップＢ１１で取得されたナビゲータ信号ＮＤの強度プロファイルを生成する。

ステップＢ１３では、直近の所定期間に取得された時系列な複数の強度プロファイルを特定する。

ステップＢ１４では、ステップＢ１３で特定された時系列的な複数の強度プロファイルを時間軸方向に並べて、時系列プロファイル画像ＰＧを生成する。

ステップＢ１５では、ステップＢ９と同様の処理を行って、被検体４０の呼吸波形ＢＷを抽出する。

ステップＢ１６では、ステップＢ１５で抽出された呼吸波形ＢＷ上で、時間的に最後のナビゲータ信号ＮＡが得られた最後の時刻すなわち現時点に最も近い時刻ｔｃの強度プロファイルＰｃにおける位置Ｌｃを特定する。つまり、第一実施形態にように、最後の時刻ｔｃの単一の強度プロファイルＰにおいて関心ブロックＲの位置を求めることにより、肝臓６１または横隔膜６２の位置を特定するのではなく、最後の時刻ｔｃを含む所定期間に得られた複数の強度プロファイルＰから直近の呼吸波形ＢＷを抽出して、肝臓６１または横隔膜６２の位置を特定する。

図１５に、直近の呼吸波形ＢＷと、イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲと、直近の呼吸波形ＢＷ上で現時点に最も近い時刻ｔｃの強度プロファイルＰｃにおける位置Ｌｃとの例を示す。

ステップＢ１７では、ステップＢ１６で特定された位置Ｌｃが、イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲ内にあるか否かを判定する。イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲ内にある場合には、ステップＢ１８に進む。イメージングシーケンス実施許容範囲ＡＲ内にない場合には、ステップＢ１１に戻る。

ステップＢ１８では、イメージングシーケンスを実施して、被検体４０のイメージング領域ＩＡからイメージング信号ＩＤを取得する。

ステップＢ１９では、必要なイメージング信号ＩＤの取得が完了したかを判定する。完了していれば、ステップＢ２０に進み、完了していなければ、ステップＢ１１に戻る。

ステップＢ２０では、取得されたイメージング信号ＩＤに基づいて画像再構成処理を行い、画像データを得る。

このような上記の実施形態によれば、ナビゲータ信号の時系列的な複数の信号プロファイルを並べて得られる時系列プロファイル画像において、信号プロファイルを表す画素列を複数のブロックに分割し、ブロックごとにブロックマッチングの手法を用いて「動き推定」を行い、これらブロックの動きに基づいて呼吸波形を抽出するので、ナビゲータ信号のプロファイルの形状に影響されず、ナビゲータ領域内の組織の動き及び位置を特定することができる。その結果、ナビゲータ信号のプロファイルに余計な波や位置的に固定される山が含まれるような場合であっても、これらのノイズの影響を抑えて、よりロバストにナビゲータ領域内の組織の動き及び位置を特定することができる。

また、上記の実施形態によれば、時系列プロファイル画像における各ブロックの「動き推定」を行った後、動きの比較的小さいブロックや呼吸の周期として妥当でない周期で振動するブロックを処理対象から除外するので、呼吸波形の誤抽出が抑制され、ナビゲータ領域内の組織の動きを特定する上でのロバスト性を更に向上させることができる。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明の実施形態は、上記したものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、追加等を行うことができる。

例えば、上記の実施形態では、呼吸同期撮像の撮像法として、プロスペクティブ法を用いているが、レトロスペクティブ法を用いてもよい。すなわち、ナビゲータ信号を解析してナビゲータ領域内の組織の動きを特定し、その動きを基に得られた当該組織の位置あるいは呼吸位相に応じて特定された前記イメージングデータに基づいて、前記イメージング領域の画像を再構成してもよい。例えば、ナビゲータシーケンスとイメージングシーケンスとをほぼ並行して繰り返し行い、得られたナビゲータ信号を解析して呼吸位相が所定の範囲内にある時刻を特定し、その時刻でのイメージング信号のみに基づいてイメージング領域の画像を再構成するようにしてもよい。

また例えば、上記の実施形態では、ナビゲータ信号のプロファイルとして、強度プロファイルを用いているが、ナビゲータ領域における各位置とその位置におけるナビゲータ信号の位相との関係を表す位相プロファイル、あるいは、強度プロファイルと位相プロファイルとを合成して得られる合成プロファイルを用いてもよい。

また例えば、上記の実施形態では、ナビゲータ領域として、肝臓と肺との境界に位置する横隔膜を含む領域を設定しているが、これは一例であり、呼吸によって動く組織を含む領域であれば、いずれの領域を設定してもよい。

１ 磁気共鳴イメージング装置
１２ 静磁場マグネット部
１３ 勾配コイル部
１４ ＲＦコイル部
２２ ＲＦ駆動部
２３ 勾配駆動部
２４ データ収集部
２５ 被検体搬送部
３０ 制御部
３１ 記憶部
３２ 操作部
３３ 画像再構成部
３４ 表示部
４０ 被検体
６０ 肺
６１ 肝臓
６２ 横隔膜

Claims (9)

1. 被検体の呼吸に応じて動く組織を含むナビゲータ領域を励起して該領域からの磁気共鳴信号であるナビゲータ信号を得るナビゲータシーケンスと、前記被検体のイメージング領域を励起して該領域からの磁気共鳴信号であるイメージング信号を得るイメージングシーケンスとを実施するシーケンス実施手段を備えており、前記ナビゲータ信号を解析して特定された前記組織の位置に応じて取得または特定された前記イメージング信号に基づいて、前記イメージング領域の画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置であって、
   複数の時刻における前記ナビゲータ信号に基づいて、それぞれが前記ナビゲータ領域における位置とナビゲータ信号の値との関係を表す時系列的な複数の信号プロファイルを生成する生成手段と、
   前記時系列的な複数の信号プロファイルにおいて、該複数の信号プロファイルのうちの一つを複数の部分プロファイルに分割し、該複数の部分プロファイルの各々について、該部分プロファイルに近似するプロファイル部分を時間軸方向に探索して、該部分プロファイルの位置の時間変化を推定する推定手段と、
   前記推定された複数の部分プロファイルの位置の時間変化に基づいて前記組織の位置の時間変化を特定し、該組織の位置の時間変化に基づいて任意の時刻における前記組織の位置を特定する特定手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記特定手段は、前記複数の部分プロファイルの中から、推定された位置の時間変化の周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを選択し、該選択された部分プロファイルの位置の時間変化に基づいて、前記組織の位置の時間変化を特定する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記特定手段は、前記複数の部分プロファイルの中から、推定された位置の時間変化の大きさが一定レベル以下である部分プロファイルを除外し、残された部分プロファイルの中から、前記周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを選択する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記生成手段は、前記任意の時刻における前記ナビゲータ信号に基づいて前記信号プロファイルを生成し、
   前記特定手段は、前記任意の時刻の前記信号プロファイルにおける、前記選択された部分プロファイルに近似するプロファイル部分の位置に基づいて、前記任意の時刻における前記組織の位置を特定する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記特定手段は、前記周期が呼吸周期に近似する部分プロファイルを一つだけ選択する、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記任意の時刻は、時間的に最後の前記ナビゲータ信号が得られた時刻であり、
   前記シーケンス実施手段は、前記任意の時刻における前記組織の位置が所定の範囲内にあるときに、前記イメージングシーケンスを実施する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記特定手段は、前記ナビゲータ領域を、１０以上かつ１００以下の部分プロファイルに分割する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記組織は、肝臓または横隔膜である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記信号プロファイルは、前記ナビゲータ信号の強度を表す強度プロファイル、または前記ナビゲータ信号の位相を表す位相プロファイルである、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。