JP2016120128A - 磁気共鳴装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】水が主成分の位置であるか、脂肪が主成分の位置であるかを、容易に判断できる技術を提供する。【解決手段】ＭＲ装置は、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢを実行するスキャン手段と、スキャンＡ１により得られたイメージングデータに基づいて画像ＩＶ１〜ＩＶｍを作成するとともに、スキャンＡ２により得られたイメージングデータに基づいて画像ＩＷ１〜ＩＷｍを作成する画像作成手段と、画像ＩＶ１〜ＩＶｍおよび画像ＩＷ１〜ＩＷｍに基づいて、スライスごとに、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する識別マップ作成手段とを有する。【選択図】図９

Description

本発明は、撮影部位をスキャンする磁気共鳴装置、およびこの磁気共鳴装置に適用されるプログラムに関する。

水脂肪分離技術として、2-point Dixon法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１４−９０９４９号公報

2-point Dixon法では、水と脂肪が同位相（In phase）のときに得られるインフェーズ信号と、水と脂肪が逆位相（Out of phase）のときに得られるアウトオブフェーズ信号とを取得し、インフェーズ信号とアウトオブフェーズ信号とに基づいて水信号と脂肪信号を分離する。したがって、水画像および脂肪画像を得ることができる。

しかし、実際には、静磁場空間には静磁場不均一が生じているので、スピンには、静磁場不均一による位相変化が生じる。したがって、静磁場不均一による位相変化により、水信号と脂肪信号とをうまく分離することができない場合がある。そこで、静磁場不均一に起因したスピンの位相変化を表すフィールドマップを作成し、このフィールドマップに基づいて水信号と脂肪信号とを分離する手法が知られている。フィールドマップを用いることにより、静磁場不均一に起因したスピンの位相変化を補正することができるので、水信号と脂肪信号とを分離することが可能となる。

フィールドマップを作成する場合、一般的には、領域拡張（region growing）法が用いられる。領域拡張法では、位相の算出を開始するためのシードを設定し、シードを起点にして各画素の位相を算出している。

しかし、撮影部位によっては、空気などのノイズの影響を受けて、領域拡張により算出された位相の誤差が大きくなり、領域拡張を行っている途中で、実際には水が主成分の位置を、脂肪が主成分の位置と判断したり、逆に、実際には脂肪が主成分の位置を、水が主成分の位置と判断してしまうことがある。このように、水が主成分の位置なのか、それとも脂肪が主成分の位置なのかを、誤って判断してしまうと、静磁場不均一による位相変化を十分に反映したフィールドマップを得ることができず、水信号と脂肪信号とをうまく分離することができないという問題がある。

したがって、水が主成分の位置であるか、脂肪が主成分の位置であるかを、容易に判断できる技術が望まれている。

本発明の第１の観点は、水および脂肪を含む撮影部位から、水信号と脂肪信号とを含む第１のデータを取得するための第１のシーケンスを含む第１のスキャンと、前記撮影部位における脂肪信号を抑制するための脂肪抑制パルスを有し、前記脂肪抑制パルスが印加された後に、前記撮影部位から、水信号を含むとともに脂肪信号が抑制された第２のデータを取得するための第２のシーケンスを含む第２のスキャンとを実行するスキャン手段と、
前記第１のデータに基づいて第１の画像を作成するとともに、前記第２のデータに基づいて第２の画像を作成する画像作成手段と、
前記第１の画像と前記第２の画像とに基づいて、前記撮影部位の中で、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する識別マップ作成手段と、
を有する、磁気共鳴装置である。

本発明の第２の観点は、水および脂肪を含む撮影部位から、水信号と脂肪信号とを含む第１のデータを取得するための第１のシーケンスを含む第１のスキャンと、前記撮影部位における脂肪信号を抑制するための脂肪抑制パルスを有し、前記脂肪抑制パルスが印加された後に、前記撮影部位から、水信号を含むとともに脂肪信号が抑制された第２のデータを取得するための第２のシーケンスを含む第２のスキャンとを実行する磁気共鳴装置に適用されるプログラムであって、
前記第１のデータに基づいて第１の画像を作成するとともに、前記第２のデータに基づいて第２の画像を作成する画像作成処理と、
前記第１の画像と前記第２の画像とに基づいて、前記撮影部位の中で、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する識別マップ作成処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

前記第１の画像と前記第２の画像とに基づいて、前記撮影部位の中で、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する。したがって、水が主成分であるか、脂肪が主成分あるかの判断を容易に行うことができる。

本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。 プロセッサ９が実行する処理を示す図である。 本形態で実行されるスキャンの説明図である。 本形態におけるフローを示す図である。 スキャンＡ１の説明図である。 スキャンＡ１によりデータの取得が行われるスライスＳＬ１〜ＳＬｍを示す図である。 シーケンスＶ１の説明図である。 シーケンスＶ２の説明図である。 シーケンスＶｍの説明図である。 スキャンＡ２の説明図である。 シーケンスＷ１の説明図である。 シーケンスＷ２の説明図である。 シーケンスＷｍの説明図である。 スキャンＢの説明図である。 スキャンＢにおける撮影部位を概略的に示す図である。 スキャンＡ１により得られたスライスＳＬ１の画像ＩＶ１と、スキャンＡ２により得られたスライスＳＬ１の画像ＩＷ１とを概略的に示す図である。 画像ＩＶ１およびＩＷ１を２値化するときの説明図である。 ２値画像ＢＶ１とＢＷ１との差分画像を作成するときの説明図である。 スライスＳＬ１〜ＳＬｍにおける識別マップＭ１〜Ｍｍを示す図である。 フィールドマップＩＭ_Ｂを概略的に示す図である。 識別マップＭ１〜Ｍｍの中から特定された胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬを概略的に示す図である。 胴部データＤＡに設定された検索ウィンドウＳＷを概略的に示す図である。 合計値Ｎが負の最大値になるときの検索ウィンドウＳＷの位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）を概略的に示す図である。 フィールドマップＩＭ_Ｂの胴部に設定されたシードＳＥ１を概略的に示す図である。 フィールドマップＩＭ_Ｂの右腕部および左腕部に設定されたシードを概略的に示す図である。 位相補正後のフィールドマップＩＭ_Ｂ´を概略的に示す図である。 水画像Ｗおよび脂肪画像Ｆを作成するときの一例を示す図である。 実験結果の説明図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信ＲＦコイル（以下、「受信コイル」と呼ぶ）４などを有している。

マグネット２は、被検体１３が収容されるボア２１を有している。また、マグネット２は、静磁場を発生させるための超伝導コイル、勾配磁場を印加するための勾配コイル、およびＲＦパルスを送信するためのＲＦコイルなどを有している。超伝導コイルの代わりに、永久磁石を用いてもよい。

テーブル３は、クレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１３はボア２１に搬送される。

受信コイル４は、被検体１３の腹部から胸部に掛けて取り付けられている。受信コイル４は、被検体１３からの磁気共鳴信号を受信する。

ＭＲ装置１００は、更に、送信器５、勾配磁場電源６、受信器７、コンピュータ８、操作部１１、および表示部１２などを有している。

送信器５はＲＦコイルに電流を供給し、勾配磁場電源６は勾配コイルに電流を供給する。受信器７は、受信コイル４から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を実行する。尚、マグネット２、受信コイル４、送信器５、勾配磁場電源６、および受信器７を合わせたものがスキャン手段に相当する。

コンピュータ８は、表示部１２に必要な情報を伝送したり、画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。コンピュータ８は、プロセッサ９およびメモリ１０などを有している。

メモリ１０には、プロセッサ９により実行されるプログラムなどが記憶されている。メモリ１０は、プロセッサ９で読み取り可能な記録媒体の一例である。プロセッサ９で実行されるプログラムは、ハードディスクなどの非一過性の記録媒体に記憶されていてもよい。プロセッサ９で実行されるプログラムは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ハードディスクなどの記憶媒体に記憶することができる。プロセッサ９は、プログラムに記述されている処理を実行する。図２に、プロセッサ９が実行する処理を示す。プロセッサ９は、メモリ１０に記憶されているプログラムを読み出すことにより、画像作成手段９１〜補正手段９６などを構成する。

画像作成手段９１は、後述するスキャンＡ１、Ａ２、およびＡ３により得られたデータに基づいて、種々の画像を作成する。

識別マップ作成手段９２は、識別マップ（図１９参照）を作成する。識別マップについては後述する。識別マップ作成手段９２は、２値化手段９３および差分手段９４などを有している。２値化手段９３は、スキャンＡ１およびＡ２により得られた画像を２値化する。差分手段９４は、２値化手段９３により得られた２つの２値画像の差分画像を求める。

フィールドマップ作成手段９５は、インフェーズ画像およびアウトオブフェーズ画像に基づいて、磁場不均一の情報を含むフィールドマップを作成する。
補正手段９６は、識別マップに基づいて、フィールドマップの位相を補正する。

プロセッサ９は、画像作成手段９１〜補正手段９６を構成する一例であり、メモリ１０に記憶されたプログラムを実行することによりこれらの手段として機能する。

操作部１１は、オペレータにより操作され、種々の情報をコンピュータ８に入力する。表示部１２は種々の情報を表示する。
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。

図３は、本形態で実行されるスキャンの説明図である。
本形態では、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢが実行される。

スキャンＡ１およびＡ２は、後述する識別マップを作成するために実行されるスキャンである。スキャンＢは、異なる２つのエコー時間において磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を収集する２Point-Dixon法を用いて水脂肪分離を行うためのスキャンである。

本形態では、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢを実行し、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢにより得られたデータに基づいて、水画像および脂肪画像を取得する。以下に、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢを実行し、水画像および脂肪画像を取得するまでのフローについて説明する。

図４は、本形態におけるフローを示す図である。
ステップＳＴ１では、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢが順に実行される。以下では、先ず、スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢについて順に説明する。

（１）スキャンＡ１について
図５は、スキャンＡ１の説明図、図６は、スキャンＡ１によりデータの取得が行われるスライスＳＬ１〜ＳＬｍを示す図である。
スキャンＡ１では、第１のシーケンスＶ１〜Ｖｍが実行される。シーケンスＶ１〜Ｖｍは、それぞれ被検体の胴部を横切るように設定されたスライスＳＬ１〜ＳＬｍ（図６参照）からＭＲ信号を収集するためのスキャンである。本形態では、スライスＳＬ１〜ＳＬｍはアキシャル面のスライスであるが、スライスはアキシャル面に限定されることはなく、コロナル面、サジタル面、又はオブリーク面であってもよい。シーケンスＶ１〜Ｖｍの各々は、１回の励起でｋ空間の全ビューのデータを取得するシングルショット高速スピンエコー（SSFSE）のシーケンスである。シーケンスＶ１〜Ｖｍの各々では、脂肪抑制は行われていないので、各スライスにおける水の含有量および脂肪の含有量を反映したＭＲ信号を発生させることができる。以下、シーケンスＶ１〜Ｖｍについて順に説明する。

図７は、シーケンスＶ１の説明図である。
シーケンスＶ１は、スライスＳＬ１のｋ空間の全ビューのデータを取得するためのシーケンスである。したがって、シーケンスＶ１を実行することにより、スライスＳＬ１のｋ空間の全ビューのデータを表すイメージングデータＤＶ１を取得することができる。画像作成手段９１（図２参照）は、イメージングデータＤＶ１をフーリエ変換し、スライスＳＬ１の画像ＩＶ１を再構成する。上記のように、シーケンスＶ１では脂肪抑制が行われていないので、水の含有量と脂肪の含有量とを反映した画像ＩＶ１を得ることができる。シーケンスＶ１を実行した後、次のシーケンスＶ２が実行される（図８参照）。

図８は、シーケンスＶ２の説明図である。
シーケンスＶ２は、スライスＳＬ２のｋ空間の全ビューのデータを取得するためのシーケンスである。したがって、シーケンスＶ２を実行することにより、スライスＳＬ２のｋ空間の全ビューのデータを表すイメージングデータＤＶ２を取得することができる。画像作成手段９１は、イメージングデータＤＶ２をフーリエ変換し、スライスＳＬ２の画像ＩＶ２を再構成する。上記のように、シーケンスＶ２では脂肪抑制が行われていないので、水の含有量と脂肪の含有量とを反映した画像ＩＶ２を得ることができる。
以下同様に、シーケンスＶｍが実行されるまで、残りのシーケンスが順に実行される。

図９は、シーケンスＶｍの説明図である。
シーケンスＶｍは、スライスＳＬｍのｋ空間の全ビューのデータを取得するためのシーケンスである。したがって、シーケンスＶｍを実行することにより、スライスＳＬｍのｋ空間の全ビューのデータを表すイメージングデータＤＶｍを取得することができる。画像作成手段９１は、イメージングデータＤＶｍをフーリエ変換し、スライスＳＬｍの画像ＩＶｍを再構成する。上記のように、シーケンスＶｍでは脂肪抑制が行われていないので、水の含有量と脂肪の含有量とを反映した画像ＩＶｍを得ることができる。

シーケンスＶ１〜Ｖｍは、それぞれ、スライスＳＬ１〜ＳＬｍのデータを取得するためのシーケンスであるので、シーケンスＶ１〜Ｖｍを順に実行することにより、スライスＳＬ１〜ＳＬｍの画像ＩＶ１〜ＩＶｍを得ることができる。
スキャンＡ１を実行した後、スキャンＡ２が実行される。

（２）スキャンＡ２について
図１０は、スキャンＡ２の説明図である。
スキャンＡ２では、シーケンスＷ１〜Ｗｍが実行される。シーケンスＷ１〜Ｗｍは、それぞれスライスＳＬ１〜ＳＬｍ（図６参照）からＭＲ信号を収集するためのスキャンである。シーケンスＷ１〜Ｗｍは、ぞれぞれ、シーケンスＶ１〜Ｖｍ（図５参照）と同様に、１回の励起でｋ空間の全ビューのデータを取得するシングルショット高速スピンエコー（SSFSE）シーケンスである。しかし、シーケンスＷ１〜Ｗｍは、シーケンスＶ１〜Ｖｍとは異なり、脂肪を抑制するための脂肪抑制パルスＦを有している。シーケンスＷ１〜Ｗｍの各々は、脂肪抑制パルスＦと、脂肪抑制パルスＦが印加された後でスライスからデータを取得するためのデータ取得シーケンス部ＤＡＱとを有している。脂肪抑制パルスＦは、例えば、反転パルスである。シーケンスＷ１〜Ｗｍの各々では、脂肪抑制が行われるので、脂肪信号が抑制されたＭＲ信号を発生させることができる。以下、シーケンスＷ１〜Ｗｍについて順に説明する。

図１１は、シーケンスＷ１の説明図である。
シーケンスＷ１は、スライスＳＬ１（図６参照）のｋ空間の全ビューのデータを取得するためのシーケンスである。したがって、シーケンスＷ１を実行することにより、スライスＳＬ１のｋ空間の全ビューのデータを表すイメージングデータＤＷ１を取得することができる。画像作成手段９１は、イメージングデータＤＷ１をフーリエ変換し、スライスＳＬ１の画像ＩＷ１を再構成する。上記のように、シーケンスＷ１では、脂肪抑制パルスＦにより脂肪信号が抑制されるので、水に対して脂肪が抑制された画像を得ることができる。シーケンスＷ１を実行した後、次のシーケンスＷ２が実行される（図１２参照）。

図１２は、シーケンスＷ２の説明図である。
シーケンスＷ２は、スライスＳＬ２のｋ空間の全ビューのデータを取得するためのシーケンスである。したがって、シーケンスＷ２を実行することにより、スライスＳＬ２のｋ空間の全ビューのデータを表すイメージングデータＤＷ２を取得することができる。画像作成手段９１は、イメージングデータＤＷ２をフーリエ変換し、スライスＳＬ２の画像ＩＷ２を再構成する。
以下同様に、シーケンスＷｍが実行されるまで、残りのシーケンスが順に実行される。

図１３は、シーケンスＷｍの説明図である。
シーケンスＷｍは、スライスＳＬｍのｋ空間の全ビューのデータを取得するためのシーケンスである。したがって、シーケンスＷｍを実行することにより、スライスＳＬｍのｋ空間の全ビューのデータを表すイメージングデータＤＷｍを取得することができる。画像作成手段９１は、イメージングデータＤＷｍをフーリエ変換し、スライスＳＬｍの画像ＩＷｍを再構成する。

したがって、スキャンＡ２において、シーケンスＷ１〜Ｗｍを実行することにより、脂肪が抑制された各スライスの画像を得ることができる。
スキャンＡ２実行した後、スキャンＢを実行する。

（３）スキャンＢについて
図１４は、スキャンＢの説明図、図１５はスキャンＢにおける撮影部位を概略的に示す図である。
スキャンＢでは、撮影部位Ｒを３Ｄ励起し、水と脂肪が同位相（In phase）になるときのＭＲ信号と、水と脂肪が逆位相（Out of phase）になるときのＭＲ信号とを収集する2-point Dixon法を用いた３Ｄシーケンスが実行される。本形態では、スキャンＡ１およびＡ２においてスライスＳＬ１〜ＳＬｍが設定された部位が、スキャンＢにおける撮影部位Ｒとして設定される。

スキャンＢを実行することにより、水と脂肪が同位相（In phase）になるときのＭＲ信号の情報を含むインフェーズデータと、水と脂肪が逆位相（Out of phase）になるときのＭＲ信号の情報を含むアウトオブフェーズデータとを得ることができる。

画像作成手段９１は、インフェーズデータをフーリエ変換し、撮影部位Ｒの３Ｄインフェーズ画像ＩＭ_ｉｎを再構成する。また、画像作成手段９１は、アウトオブフェーズデータをフーリエ変換し、撮影部位Ｒの３Ｄアウトオブフェーズ画像ＩＭ_ｏｕｔを再構成する。したがって、スキャンＢを実行することにより、インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎおよびアウトオブフェーズ画像ＩＭ_ｏｕｔを得ることができる。

スキャンＡ１、スキャンＡ２、およびスキャンＢを実行した後、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、識別マップ作成手段９２（図２参照）が、スキャンＡ１により得られた画像ＩＶ１〜ＩＶｍ（図９参照）と、スキャンＡ２により得られた画像ＩＷ１〜ＩＷｍ（図１３参照）とに基づいて、スライスごとに、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する。以下に、識別マップの作成方法について説明する。尚、どのスライスであっても識別マップの作成方法は同じであるので、以下では、スライスＳＬ１〜ＳＬｍのうち、代表してスライスＳＬ１を取り上げて識別マップの作成方法について説明する。

スライスＳＬ１における識別マップを作成する場合、スキャンＡ１により得られたスライスＳＬ１の画像ＩＶ１と、スキャンＡ２により得られたスライスＳＬ１の画像ＩＷ１とが使用される。図１６に、スキャンＡ１により得られたスライスＳＬ１の画像ＩＶ１と、スキャンＡ２により得られたスライスＳＬ１の画像ＩＷ１とを概略的に示す。

図１６では、画像ＩＶ１およびＩＷ１の各々において、信号強度の違いを概略的に示してある。画像の信号強度は、ピクセルごとに様々な値をとり得るが、ここでは、説明の便宜上、信号強度を３段階に分けている。以下、画像ＩＶ１およびＩＷ１の信号強度について順に説明する。

（１）画像ＩＶ１について
画像ＩＶ１には、体外領域Ｒ１、脂肪が主成分の領域（以下、「脂肪領域」と呼ぶ）Ｒ２、水が主成分の領域（以下、「水領域」と呼ぶ）Ｒ３が示されている。体外領域Ｒ１は、空気の影響を受けて低信号となる。一方、脂肪領域Ｒ２および水領域Ｒ３は、比較的高信号となる。ここでは、脂肪領域Ｒ２の信号が最も高く、次いで、水領域Ｒ３の信号が高いとする。

（２）画像ＩＷ１について
画像ＩＷ１にも、画像ＩＶ１と同様に、体外領域Ｒ１、脂肪領域Ｒ２、水領域Ｒ３が示されている。尚、図１６では、画像ＩＶ１における各領域と、画像ＩＷ１における各領域とを区別するために、画像ＩＷ１の各領域を表す符号には、ダッシュ「´」を付してある。体外領域Ｒ１´は、空気の影響を受けて低信号となる。また、脂肪領域Ｒ２´は、脂肪抑制パルスＦ（図１３参照）の効果により、比較的低信号となる。一方、水領域Ｒ３´は、脂肪抑制パルスＦの影響を受けないので、比較的高信号となる。

識別マップ作成手段９２は、スライスＳＬ１における２つの画像ＩＶ１およびＩＷ１に基づいて、スライスＳＬ１における識別マップを作成する。尚、本形態では、識別マップの作成を行うためのステップＳＴ２は、２つのステップＳＴ２１およびＳＴ２２を有している。したがって、以下では、ステップＳＴ２１およびＳＴ２２について順に説明する。

ステップＳＴ２１では、２値化手段９３（図２参照）が、画像ＩＶ１およびＩＷ１を２値化する。図１７は、画像ＩＶ１およびＩＷ１を２値化するときの説明図である。２値化手段９３は、先ず、画像ＩＶ１を２値化する。ここでは、画像ＩＶ１の中で、信号値が比較的高い領域（例えば、脂肪領域Ｒ２および水領域Ｒ３）には信号値「１」が割り当てられ、一方、低信号の領域（例えば、体外領域Ｒ１）には信号値「０」が割り当てられるように、画像ＩＶ１を２値化する。２値化は、例えば、閾値を用いて行うことができる。画像ＩＶ１では、脂肪領域Ｒ２および水領域Ｒ３は、体外領域Ｒ１よりも信号値が十分に大きいので、この信号値の違いを利用することにより、脂肪領域Ｒ２および水領域Ｒ３の信号値と、体外領域Ｒ１の信号値とを区別するための閾値ＴＨ１を求めることができる。したがって、画像ＩＶ１のピクセルごとに、信号値と閾値ＴＨ１とを比較することにより、脂肪領域Ｒ２および水領域Ｒ３に信号値「１」が割り当てられ、体外領域Ｒ１に信号値「０」が割り当てられた２値画像ＢＶ１を得ることができる。尚、閾値ＴＨ１の値の決定方法としては、被検体のスキャンＡ１により得られた画像ＩＶ１に基づいて閾値ＴＨ１の値を決定する方法や、被検体のスキャンを行う前に、予め多数の被検体に対してスキャンＡ１を行い、これらの多数の被検体から得られたデータに基づいて閾値ＴＨ１をデフォルト値として決定しておく方法がある。

画像ＩＶ１を２値化した後、２値化手段９３は、画像ＩＷ１を２値化する。ここでは、画像ＩＷ１の中で、信号値が比較的高い領域（例えば、水領域Ｒ３´）には信号値「２」が割り当てられ、一方、低信号の領域（例えば、体外領域Ｒ１´および脂肪領域Ｒ２´）には信号値「０」が割り当てられるように、画像ＩＷ１を２値化する。画像ＩＷ１では、水領域Ｒ３´は、体外領域Ｒ１´や脂肪領域Ｒ２´よりも信号値が十分に大きいので、この信号値の違いを利用することにより、水領域Ｒ３´の信号値と、体外領域Ｒ１´および脂肪領域Ｒ２´の信号値とを区別するための閾値ＴＨ２を求めることができる。したがって、画像ＩＷ１のピクセルごとに、信号値と閾値ＴＨ２とを比較することにより、水領域Ｒ３´に信号値「２」が割り当てられ、体外領域Ｒ１´および脂肪領域Ｒ２´に信号値「０」が割り当てられた２値画像ＢＷ１を得ることができる。尚、閾値ＴＨ２の値は、画像ＩＷ１に基づいて決定してもよいし、デフォルト値として予め決定しておいてもよい。
２値化をした後、ステップＳＴ２２に進む。

ステップＳＴ２２では、差分手段９４（図２参照）が、２値画像ＢＶ１とＢＷ１との差分画像を作成する（図１８参照）。

図１８は、２値画像ＢＶ１とＢＷ１との差分画像を作成するときの説明図である。
２値画像ＢＶ１は、水領域Ｒ３に信号値「１」が割り当てられている。一方、２値画像ＢＷ１は、水領域Ｒ３´には信号値「２」が割り当てられる。したがって、２値画像ＢＶ１から２値画像ＢＷ１を差分すると、２値画像ＢＶ１の水領域Ｒ３の信号値「１」から、２値画像ＢＷ１の水領域Ｒ３´の信号値「２」が減算されるので、差分画像Ｍ１の水領域Ｒ３の信号値は「−１」となる。

また、２値画像ＢＶ１は、脂肪領域Ｒ２に信号値「１」が割り当てられている。一方、２値画像ＢＷ１は、脂肪領域Ｒ２´に信号値「０」が割り当てられる。したがって、２値画像ＢＶ１から２値画像ＢＷ１を差分すると、２値画像ＢＶ１の脂肪領域Ｒ２の信号値「１」から、２値画像ＢＷ１の脂肪領域Ｒ２´の信号値「０」が減算されるので、差分画像Ｍ１の脂肪領域Ｒ２の信号値は「１」となる。

更に、２値画像ＢＶ１は、体外領域Ｒ１に信号値「０」が割り当てられている。一方、２値画像ＢＷ１は、体外領域Ｒ１´に信号値「０」が割り当てられる。したがって、２値画像ＢＶ１から２値画像ＢＷ１を差分すると、２値画像ＢＶ１の体外領域Ｒ１の信号値「０」から、２値画像ＢＷ１の体外領域Ｒ１´の信号値「０」が減算されるので、差分画像Ｍ１の体外領域Ｒ１の信号値は「０」となる。

したがって、２値画像ＢＶ１と２値画像ＢＷ１との差分画像Ｍ１を求めることにより、体外領域（ノイズ）Ｒ１、脂肪領域Ｒ２、および水領域Ｒ３を識別することができる。本形態では、このようにして得られた差分画像Ｍ１が、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するためのスライスＳＬ１における識別マップとして使用される。

尚、図１６〜図１８では、スライスＳＬ１における識別マップＭ１の作成方法について説明したが、残りのスライスＳＬ２〜ＳＬｍ（図６参照）における識別マップＭ２〜Ｍｍも同様の方法で作成することができる。したがって、スライスＳＬ１〜ＳＬｍにおける識別マップＭ１〜Ｍｍを作成することができる。図１９に、スライスＳＬ１〜ＳＬｍにおける識別マップＭ１〜Ｍｍを示す。識別マップを作成した後、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、フィールドマップ作成手段９５（図２参照）が、インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎおよびアウトオブフェーズ画像ＩＭ_ｏｕｔに基づいて、静磁場不均一の情報を含むフィールドマップＩＭ_Ｂを作成する。図２０に、作成されたフィールドマップＩＭ_Ｂを概略的に示す。フィールドマップＩＭ_Ｂを作成した後、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、補正手段９６（図２参照）が、フィールドマップＩＭ_Ｂの位相を補正する。尚、ステップＳＴ４は、ステップＳＴ４１および４２を有しているので、以下、ステップＳＴ４１およびＳＴ４２について順に説明する。

ステップＳＴ４１では、補正手段９６が、識別マップＭ１〜Ｍｍに基づいて、フィールドマップＩＭ_Ｂに、位相補正を行うための開始点を表すシードを設定する。以下に、シードの設定方法について説明する。

補正手段９６は、先ず、識別マップＭ１〜Ｍｍの中から、胴部の信号値を表すデータ（以下、「胴部データ」と呼ぶ）ＤＡ、右腕部の信号値を表すデータ（以下、「右腕部データ」と呼ぶ）ＤＲと、左腕部の信号値を表すデータ（以下、「左腕部データ」と呼ぶ）ＤＬとを特定する。図２１に、識別マップＭ１〜Ｍｍの中から特定された胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬを概略的に示す。以下に、識別マップＭ１〜Ｍｍの中から、胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬを特定する方法について簡単に説明する。

補正手段９６は、先ず、インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎ（図１４参照）を、胴部、右腕部、および左腕部に分離する。インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎを、胴部、右腕部、および左腕部に分離する方法としては、公知のセグメンテーション技術を用いることができる。インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎを、胴部、右腕部、および左腕部に分離することにより、胴部、右腕部、および左腕部の各々の位置情報を特定することができる。したがって、胴部、右腕部、および左腕部の各々の位置情報を用いることにより、識別マップＭ１〜Ｍｍの中から、胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬを特定することができる。

胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬを特定した後、補正手段９６は、胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬの各々から、水が主成分の位置を特定し、特定した位置を、フィールドマップＩＭ_Ｂのシードとして設定する。以下に、シードの設定方法について順に説明する。

補正手段９６は、先ず、胴部データＤＡに、水領域を表す信号値「−１」が最も集中する箇所を検出するための検索ウィンドウを設定する。図２２に、胴部データＤＡに設定された検索ウィンドウＳＷを概略的に示す。検索ウィンドウＳＷは、ａ×ｂ×ｃのピクセルサイズを有しており、ａ、ｂ、ｃは、例えば、ａ＝ｂ＝ｃ＝１０ピクセルである。補正手段９６は、胴部データＤＡの所定のピクセル位置に検索ウィンドウＳＷを設定し、検索ウィンドウＳＷ内の信号値の合計値を算出する。そして、検索ウィンドウＳＷをｘ方向、ｙ向、ｚ方向に１ピクセルづつ移動し、検索ウィンドウＳＷを移動させるたびに、検索ウィンドウＳＷ内の信号値の合計値を算出する。水領域の信号値は「−１」であるので、水領域の信号値が集中する箇所では、検索ウィンドウＳＷの信号値の合計値Ｎは負の値となり、合計値Ｎの絶対値｜Ｎ｜は大きくなる。したがって、胴部データＤＡの中から、合計値Ｎが負の最大値になるときの検索ウィンドウＳＷの位置を特定することにより、水領域の信号値が集中する箇所を特定することができる。図２３に、合計値Ｎが負の最大値になるときの検索ウィンドウＳＷの位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）を概略的に示す。

検索ウィンドウＳＷの位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）を求めた後、補正手段９６は、位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）の情報に基づいて、フィールドマップＩＭ_Ｂの胴部にシードを設定する。図２４に、フィールドマップＩＭ_Ｂの胴部に設定されたシードＳＥ１を概略的に示す。補正手段９６は、胴部データＤＡの位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）における信号値が「−１」であるか否かを確認する。位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）における信号値が「−１」の場合、これは、位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）は水が主成分であることを意味している。したがって、補正手段９６は、フィールドマップＩＭ_Ｂにおける位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）をシードＳＥ１の位置として決定する。一方、胴部データＤＡの位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）における信号値が「−１」ではない場合、補正手段９６は、位置（ｘ１,ｙ１,ｚ１）の近傍から信号値が「−１」となる位置（ｘ１´,ｙ１´,ｚ１´）を探し出す。そして、補正手段９６は、フィールドマップＩＭ_Ｂにおける位置（ｘ１´,ｙ１´,ｚ１´）をシードＳＥ１の位置として決定する。

フィールドマップＩＭ_Ｂの胴部にシードＳＥ１を設定した後、補正手段９６は、同様の方法で、フィールドマップＩＭ_Ｂの右腕部および左腕部にシードを設定する。図２５に、フィールドマップＩＭ_Ｂの右腕部および左腕部に設定されたシードを概略的に示す。補正手段９６は、検索ウィンドウＳＷを用いて、右腕部データＤＲの中から水領域の信号値が集中する位置を特定し、その位置情報に基づいて、フィールドマップＩＭ_Ｂの右腕部にシードＳＥ２を設定する。次に、補正手段９６は、検索ウィンドウＳＷを用いて、左腕部データＤＬの中から水領域の信号値が集中する位置を特定し、その位置情報に基づいて、フィールドマップＩＭ_Ｂの左腕部にシードＳＥ３を設定する。

したがって、フィールドマップＩＭ_Ｂの胴部、右腕部、および左腕部に、シードＳＥ１、ＳＥ２、およびＳＥ３を設定することができる。シードＳＥ１、ＳＥ２、およびＳＥ３を設定した後、ステップＳＴ４２に進む。

ステップＳＴ４２では、補正手段９６が、識別マップＭ１〜Ｍｍを参照し、フィールドマップ内の各位置において、水が主成分の位置であるか脂肪が主成分の位置であるかを判断しながら、領域拡張を行う。したがって、領域拡張を行っている途中で、実際には水が主成分の位置を、誤って脂肪が主成分の位置と判断したり、逆に、実際には脂肪が主成分の位置を、誤って水が主成分の位置と判断する危険性を低減することができる。このため、フィールドマップ内に、局所的に位相が急激に変化している箇所が現れても、位相補正を正しく行うことができる。図２６に、位相補正後のフィールドマップＩＭ_Ｂ´を概略的に示す。位相補正後のフィールドマップＩＭ_Ｂ´を求めた後、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、画像作成手段９１が、位相補正後のフィールドマップＩＭ_Ｂ´、インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎ、およびアウトオブフェーズ画像ＩＭ_ｏｕｔに基づいて、水画像Ｗおよび脂肪画像Ｆを作成する。図２７に、水画像Ｗおよび脂肪画像Ｆを作成するときの一例を示す。

画像作成手段９１は、先ず、位相補正後のフィールドマップＩＭ_Ｂ´に基づいて、インフェーズ画像ＩＭ_ｉｎおよびアウトオブフェーズ画像ＩＭ_ｏｕｔの位相を補正する。そして、位相補正後のインフェーズ画像ＩＭ_ｉｎ´およびアウトオブフェーズ画像ＩＭ_ｏｕｔ´の加算および減算を行う。このようにして、水画像Ｗおよび脂肪画像Ｆを求め、図４のフローを終了する。

本形態では、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップＭ１〜Ｍｍを作成する。補正手段９６は、識別マップＭ１〜Ｍｍに基づいて、フィールドマップＩＭ_Ｂの領域拡張を行っている。したがって、領域拡張を行っている途中で、実際には水が主成分の位置を、誤って脂肪が主成分の位置と判断したり、逆に、実際には脂肪が主成分の位置を、誤って水が主成分の位置と判断する危険性を低減することができる。このため、静磁場不均一による位相変化を十分に反映したフィールドマップＩＭ_Ｂ´を得ることができるので、水信号と脂肪信号をうまく分離することができ、高品質の水画像Ｗおよび脂肪画像Ｆを得ることができる。

また、本形態では、フィールドマップＩＭ_Ｂの各部位（胴部、右腕部、左腕部）にシードを設定し、領域拡張を行っている。したがって、部位間に存在する空気の影響を受けずに領域拡張を行うことができるので、位相の補正精度を高めることができる。

更に、本形態では、識別マップＭ１〜Ｍｍの中から、胴部データＤＡ、右腕部データＤＲ、および左腕部データＤＬを特定し、各データの中から、水領域の信号値「−１」が集中する位置を検出している。したがって、フィールドマップＩＭ_Ｂの胴部、右腕部、左腕部の各部位において、水が主成分の位置にシードを設定することができる。このため、胴部、右腕部、左腕部のどの部位であっても、水が主成分の位置にシードを設定することができるので、位相の補正精度を更に高めることができる。

本形態では、水領域のピクセルの信号値は「−１」で示されている。しかし、各ピクセルにおける水信号の信号強度に応じて、ピクセルの信号値が変化するようにしてもよい。例えば、水領域のピクセルの信号値を、各ピクセルにおける水信号の信号強度に応じて、−１〜０の間で変化するようにしてもよい。同様に、脂肪領域のピクセルの信号値を、各ピクセルにおける脂肪信号の信号強度に応じて、＋１〜０の間で変化するようにしてもよい。

尚、本形態では、上記のように、SSFSEを用いたスキャンＡ１と、SSFSEに脂肪抑制パルスを組み合わせたスキャンＡ２とを実行し、スキャンＡ１により得られた画像ＩＶ１〜ＩＶｍと、スキャンＡ２により得られた画像ＩＷ１〜ＩＷｍとを用いることにより、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するのに適した識別マップＭ１〜Ｍｍを得ることができる。このことを検証するため、スキャンＡ１およびＡ２を実行し、識別マップを求めるための実験を行った。以下に、実験結果について説明する。

図２８は、実験結果の説明図である。
図２８（ａ）は、スキャンＡ１により得られた画像ＤＡ１を示し、図２８（ｂ）はスキャンＡ２により得られた画像ＤＡ２を示している。図２８（ｃ）は、画像ＤＡ１およびＤＡ２に基づいて作成された識別マップＤＭを示す。識別マップＤＡにおいて、黒の領域は水が主成分の領域を表しており、白の領域は脂肪が主成分の領域を表しており、グレーの領域はノイズ領域を表している。図２８から、スキャンＡ１およびスキャンＡ２を実行することにより、好適な識別マップが得られることがわかる。

尚、本形態において、スキャンＡ１およびＡ２ではSSFSEのシーケンスが実行されているが、識別マップを作成することができるのであれば、SSFSEのシーケンスとは別のシーケンスを実行してもよい。例えば、グラディエントエコー法を用いたシーケンスを実行してもよいし、パラレルイメージング法を用いたシーケンスを実行してもよい。また、スキャンＡ１およびＡ２は、各スライスからデータを取得する２Ｄスキャンであるが、２Ｄスキャンの代わりに、３Ｄスキャンを実行してもよい。

また、本形態では、スキャンＢ（図１４参照）は、異なる２つのエコー時間においてＭＲ信号を収集する2point-Dixon法を用いたスキャンであるが、スキャンＢは、2point-Dixon法を用いたスキャンに限定されることはない。例えば、スキャンＢを、異なるｎ（≧３）個のエコー時間においてＭＲ信号を収集するスキャンとしてもよい。ｎ＝３の場合、スキャンＢは、異なる３個のエコー時間においてＭＲ信号を収集する3point-Dixon法を用いたスキャンとすることができる。3point-Dixon法では、反復法（iterative method）を用いて、静磁場Ｂ０の収束解が求められる。しかし、真のＢ０の値の近傍に複数の偽の局所解が現れることがあり、この場合、誤って、偽の局所解をＢ０の値として決定してしまうことがある。そこで、このような誤りを防止するために、3point-Dixon法を実行する場合でも、本形態で作成した識別マップＭ１〜Ｍｍを使用することができる。上記のように、識別マップＭ１〜Ｍｍを用いることにより、水が主成分の位置と、脂肪が主成分の位置とを識別することができる。したがって、識別マップＭ１〜Ｍｍの情報を参考にすることにより、真のＢ０の値の近傍に複数の偽の局所解が現れる場合であっても、真のＢ０の値を選ぶことができる。
また、静磁場が急激に変化する領域においては、識別マップＭ１〜Ｍｍを、領域拡張のトラジェクトリの方向を決定するときにも使用することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ 送信器
６ 勾配磁場電源
７ 受信器
８ コンピュータ
９ プロセッサ
１０ メモリ
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ 被検体
２１ ボア
９１ 画像作成手段
９２ 識別マップ作成手段
９３ ２値化手段
９４ 差分手段
９５ フィールドマップ作成手段
９６ 補正手段
１００ ＭＲ装置

Claims (11)

1. 水および脂肪を含む撮影部位から、水信号と脂肪信号とを含む第１のデータを取得するための第１のシーケンスを含む第１のスキャンと、前記撮影部位における脂肪信号を抑制するための脂肪抑制パルスを有し、前記脂肪抑制パルスが印加された後に、前記撮影部位から、水信号を含むとともに脂肪信号が抑制された第２のデータを取得するための第２のシーケンスを含む第２のスキャンとを実行するスキャン手段と、
   前記第１のデータに基づいて第１の画像を作成するとともに、前記第２のデータに基づいて第２の画像を作成する画像作成手段と、
   前記第１の画像と前記第２の画像とに基づいて、前記撮影部位の中で、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する識別マップ作成手段と、
   を有する、磁気共鳴装置。
2. 前記第１のスキャンは、
   前記撮影部位に設定された複数のスライスの各々から前記第１のデータを取得し、
   前記第２のスキャンは、
   前記複数のスライスの各々から前記第２のデータを取得する、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
3. 前記スキャン手段は、
   前記撮影部位から、エコー時間が異なる複数のＭＲ信号を収集するための第３のスキャンを実行し、前記複数のＭＲ信号の情報を含む複数の第３のデータを取得し、
   前記画像作成手段は、
   前記複数の第３のデータに基づいて、複数の第３の画像を作成する、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
4. 前記複数の第３の画像に基づいて、静磁場不均一の情報を含むフィールドマップを作成するフィールドマップ作成手段と、
   前記識別マップに基づいて、前記フィールドマップの位相を補正する補正手段と、
   を有する、請求項３に記載の磁気共鳴装置。
5. 前記補正手段は、領域拡張法を用いて、前記フィールドマップの位相を補正する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
6. 前記補正手段は、
   前記フィールドマップの位相を補正している間、前記識別マップに基づいて、前記フィールドマップ内の各位置が、水を主成分とした位置なのか、脂肪を主成分とした位置なのかを判断する、請求項５に記載の磁気共鳴装置。
7. 前記補正手段は、
   前記識別マップに基づいて、前記フィールドマップの中に、前記領域拡張法を行うためのシードを設定する、請求項６に記載の磁気共鳴装置。
8. 前記識別マップは、複数の部位のデータを含んでおり、
   前記補正手段は、
   前記識別マップの中から前記複数の部位のデータを特定し、前記複数の部位のデータに基づいて、前記フィールドマップに、前記複数の部位の各々に対応したシードを設定する、請求項７に記載の磁気共鳴装置。
9. 前記第３のスキャンは、エコー時間が異なる２つのＭＲ信号を収集する2-point Dixon法を用いたスキャン、又はエコー時間が異なる３つのＭＲ信号を収集する3-point Dixon法を用いたスキャンである、請求項３〜８のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
10. 前記識別マップ作成手段は、
    前記第１の画像の水領域および脂肪領域に第１の信号値が割り当てられ、前記第１の画像の体外領域に第２の信号値が割り当てられるように、前記第１の画像を２値化するとともに、前記第２の画像の水領域に第３の信号値が割り当てられ、前記第１の画像の脂肪領域および体外領域に前記第２の信号値が割り当てられるように、前記第２の画像を２値化する２値化手段と、
    前記第１の画像を２値化することにより得られた第１の２値画像と、前記第２の画像を２値化することにより得られた第２の２値画像との差分を行うことにより、前記識別マップを求める差分手段と、
    を有する、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
11. 水および脂肪を含む撮影部位から、水信号と脂肪信号とを含む第１のデータを取得するための第１のシーケンスを含む第１のスキャンと、前記撮影部位における脂肪信号を抑制するための脂肪抑制パルスを有し、前記脂肪抑制パルスが印加された後に、前記撮影部位から、水信号を含むとともに脂肪信号が抑制された第２のデータを取得するための第２のシーケンスを含む第２のスキャンとを実行する磁気共鳴装置に適用されるプログラムであって、
    前記第１のデータに基づいて第１の画像を作成するとともに、前記第２のデータに基づいて第２の画像を作成する画像作成処理と、
    前記第１の画像と前記第２の画像とに基づいて、前記撮影部位の中で、水が主成分の領域と脂肪が主成分の領域とを識別するための識別マップを作成する識別マップ作成処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。