JP2020121032A - Medical image processing apparatus, magnetic resonance imaging apparatus, medical image processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、医用画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置、医用画像処理方法、およびプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a medical image processing apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, a medical image processing method, and a program.
3テスラ以上の高磁場を発生させる磁石を用いたMRI装置では、高いSNR(Signal to Noise Ratio)を得ることができるが、被検体を励起するのに用いられる高周波磁場(RF磁場)は、高磁場化に伴って、むらが生じやすくなり、画質に影響する場合がある。高周波磁場の送信むらは被検体の体格に応じても変化するため、対処する必要がある。 An MRI apparatus using a magnet that generates a high magnetic field of 3 Tesla or higher can obtain a high SNR (Signal to Noise Ratio), but the high frequency magnetic field (RF magnetic field) used to excite the subject is high. As the magnetic field is applied, unevenness is likely to occur, which may affect the image quality. The non-uniformity of the transmission of the high-frequency magnetic field changes depending on the physique of the subject, so it is necessary to deal with it.
本発明が解決しようとする課題は、医用画像の画質を向上させることである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the image quality of medical images.
実施形態の医用画像処理装置は、取得部と、生成部とを備える。取得部は、RF(Radio Frequency)コイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する。生成部は、画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部により取得された前記医用画像を入力することで、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する。 The medical image processing apparatus according to the embodiment includes an acquisition unit and a generation unit. The acquisition unit acquires a medical image obtained based on a magnetic resonance signal obtained by exciting the subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF (Radio Frequency) coil. When the image is input, the generation unit acquires, from the input image, a model learned to output a corrected image in which the influence of the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is reduced, by the acquisition unit. By inputting the medical image, a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced is generated from the medical image acquired by the acquisition unit.
以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置、医用画像処理方法、およびプログラムの実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a medical image processing apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, a medical image processing method, and a program will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施形態に係る医用画像処理装置200を含む医用画像処理システム1の構成の一例を示す図である。例えば、図1に示すように、医用画像処理システム1は、MRI装置100と、医用画像処理装置200とを備える。MRI装置100および医用画像処理装置200は、ネットワークNWを介して接続される。ネットワークNWは、例えば、WAN(Wide Area Network)やLAN(Local Area Network)、インターネット、専用回線、無線基地局、プロバイダなどを含む。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a medical image processing system 1 including a medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. For example, as shown in FIG. 1, the medical image processing system 1 includes an MRI apparatus 100 and a medical image processing apparatus 200. The MRI apparatus 100 and the medical image processing apparatus 200 are connected via the network NW. The network NW includes, for example, a WAN (Wide Area Network), a LAN (Local Area Network), the Internet, a dedicated line, a wireless base station, a provider, and the like.
MRI装置100は、例えば、被検体(例えば人体)に磁場を与えて生じる核磁気共鳴現象によって得られるMR(Magnetic Resonance)信号から医用画像の一つであるMR画像を生成する装置である。 The MRI apparatus 100 is, for example, an apparatus that generates an MR image, which is one of medical images, from an MR (Magnetic Resonance) signal obtained by a nuclear magnetic resonance phenomenon generated by applying a magnetic field to a subject (for example, a human body).
医用画像処理装置200は、一つまたは複数のプロセッサにより実現される。例えば、医用画像処理装置200は、クラウドコンピューティングシステムに含まれるコンピュータであってもよいし、他の機器に依存せずに単独で動作するコンピュータ(スタンドアローンのコンピュータ)であってもよい。 The medical image processing apparatus 200 is realized by one or a plurality of processors. For example, the medical image processing apparatus 200 may be a computer included in a cloud computing system or a computer (standalone computer) that operates independently without depending on other devices.
[MRI装置の構成例]
図2は、実施形態に係るMRI装置100の一例を示す図である。図2に示すように、MRI装置100は、静磁場磁石101と、傾斜磁場コイル102と、傾斜磁場電源103と、寝台104と、寝台制御回路105と、一以上の送信コイル106と、送信回路107と、一以上の受信コイル108と、受信回路109と、シーケンス制御回路110と、コンソール装置120とを備える。送信コイル106および受信コイル108は、「RFコイル」とも呼ばれる。
[Configuration example of MRI apparatus]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the MRI apparatus 100 according to the embodiment. As shown in FIG. 2, the MRI apparatus 100 includes a static magnetic field magnet 101, a gradient magnetic field coil 102, a gradient magnetic field power source 103, a bed 104, a bed control circuit 105, one or more transmission coils 106, and a transmission circuit. 107, one or more receiving coils 108, a receiving circuit 109, a sequence control circuit 110, and a console device 120. The transmitter coil 106 and the receiver coil 108 are also called “RF coils”.
静磁場磁石101は、中空の略円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生させる。静磁場磁石101は、例えば、永久磁石や超伝導磁石などである。傾斜磁場コイル102は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石101の内側に配置される。傾斜磁場コイル102は、互いに直交するx,y,zの各軸に対応する3つのコイルが組み合わされて形成される。z軸方向は、寝台104の天板104aの長手方向を表し、x軸方向は、z軸方向に直交し、MRI装置100が設置される部屋の床面に対して平行である軸方向を表し、y軸方向は、床面に対して垂直方向である軸方向を表している。各軸方向に対応した3つのコイルは、傾斜磁場電源103から個別に電流を受けて、x,y,zの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、z軸方向は、静磁場と同方向とする。 The static magnetic field magnet 101 is a magnet formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and generates a uniform static magnetic field in the internal space. The static magnetic field magnet 101 is, for example, a permanent magnet or a superconducting magnet. The gradient magnetic field coil 102 is a coil formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and is arranged inside the static magnetic field magnet 101. The gradient magnetic field coil 102 is formed by combining three coils corresponding to x, y, and z axes that are orthogonal to each other. The z-axis direction represents the longitudinal direction of the top plate 104a of the bed 104, and the x-axis direction represents the axial direction orthogonal to the z-axis direction and parallel to the floor surface of the room in which the MRI apparatus 100 is installed. , Y-axis direction represents an axial direction that is a direction perpendicular to the floor surface. The three coils corresponding to the respective axial directions individually receive currents from the gradient magnetic field power source 103 and generate gradient magnetic fields whose magnetic field strength changes along the x, y, and z axes. The z-axis direction is the same as the static magnetic field.
傾斜磁場電源103は、傾斜磁場コイル102に電流を供給する。ここで、傾斜磁場コイル102によって発生するx,y,zの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge、及びリードアウト用傾斜磁場Grにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。 The gradient magnetic field power supply 103 supplies a current to the gradient magnetic field coil 102. Here, the gradient magnetic fields of the x, y, and z axes generated by the gradient magnetic field coil 102 respectively correspond to the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr, respectively. .. The slice selection gradient magnetic field Gs is used to arbitrarily determine an imaging cross section. The phase encoding gradient magnetic field Ge is used to change the phase of the magnetic resonance signal according to the spatial position. The readout gradient magnetic field Gr is used to change the frequency of the magnetic resonance signal depending on the spatial position.
寝台104は、被検体OBが載置される天板104aを備え、寝台制御回路105による制御のもと、天板104aを、被検体OBが載置された状態で傾斜磁場コイル102の空洞(撮像口)内へ挿入する。通常、寝台104は、長手方向が静磁場磁石101の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御回路105は、コンソール装置120による制御のもと、寝台104を駆動して天板104aを長手方向及び上下方向へ移動する。 The bed 104 includes a top plate 104a on which the subject OB is placed, and under the control of the bed control circuit 105, the top plate 104a is placed in the cavity of the gradient magnetic field coil 102 in a state where the subject OB is placed ( Insert into the imaging port). Usually, the bed 104 is installed so that the longitudinal direction thereof is parallel to the central axis of the static magnetic field magnet 101. Under the control of the console device 120, the bed control circuit 105 drives the bed 104 to move the top 104a in the longitudinal direction and the vertical direction.
送信コイル106は、傾斜磁場コイル102の内側に配置される。送信コイル106は、例えば、静磁場磁石101を含む架台の中に収容された全身用コイル(Whole Body Coil)である。送信コイル106は、送信回路107から電流の供給を受けて、被検体OB内部の原子核スピンを励起するための高周波磁場を発生させる。 The transmission coil 106 is arranged inside the gradient magnetic field coil 102. The transmission coil 106 is, for example, a whole body coil (Whole Body Coil) housed in a gantry including the static magnetic field magnet 101. The transmission coil 106 receives the supply of current from the transmission circuit 107 and generates a high frequency magnetic field for exciting the nuclear spins inside the object OB.
送信回路107は、対象とする原子核の種類及び磁場の強度で決まるラーモア周波数に対応する電流を送信コイル106に供給し、送信コイル106から高周波磁場を発生させる。また、送信回路107は、送信コイル106の複数の給電点に供給する電流を独立に制御して、高周波磁場の空間的な不均一を補正してよい。このような磁場を空間的に均一化させることは、B1シミング(RFシミング)と呼ばれる。B1シミングでは、各送信コイル106から発生させる高周波磁場の振幅や位相などを調整することで、被検体OBに作用させる磁場を空間的に均一化させる。以下、送信コイルから発生させる高周波磁場を「送信RF」と称する。 The transmission circuit 107 supplies the transmission coil 106 with a current corresponding to the Larmor frequency determined by the type of target nuclei and the strength of the magnetic field, and causes the transmission coil 106 to generate a high-frequency magnetic field. Further, the transmission circuit 107 may independently control the currents supplied to the plurality of feeding points of the transmission coil 106 to correct the spatial nonuniformity of the high frequency magnetic field. Spatial homogenization of such a magnetic field is called B1 shimming (RF shimming). In B1 shimming, the magnetic field applied to the object OB is spatially uniformed by adjusting the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field generated from each transmission coil 106. Hereinafter, the high frequency magnetic field generated from the transmission coil will be referred to as “transmission RF”.
受信コイル108は、傾斜磁場コイル102の内側に配置される。受信コイル108は、送信RFの影響によって被検体OBから発せられる磁気共鳴信号を受信する。磁気共鳴信号には、例えば、信号強度成分と位相成分が含まれる。受信コイル108は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信回路109へ出力する。受信コイル108は、少なくとも2つ以上のコイルエレメントがアレイ状に配置されたフェーズドアレイコイルによって実現されてよい。なお、受信コイル108は、フェーズドアレイコイルに限られず、送信と受信とを兼ね備えた一つのRFコイルによって実現されてもよい。 The receiving coil 108 is arranged inside the gradient magnetic field coil 102. The reception coil 108 receives a magnetic resonance signal emitted from the subject OB under the influence of the transmission RF. The magnetic resonance signal includes, for example, a signal intensity component and a phase component. Upon receiving the magnetic resonance signal, the receiving coil 108 outputs the received magnetic resonance signal to the receiving circuit 109. The receiving coil 108 may be realized by a phased array coil in which at least two or more coil elements are arranged in an array. The receiving coil 108 is not limited to the phased array coil, and may be realized by a single RF coil having both transmission and reception.
受信回路109は、受信コイル108から出力される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴データを生成する。具体的には、受信回路109は、受信コイル108から出力されるアナログ信号の磁気共鳴信号をアナログ・デジタル変換することによって、デジタル信号である磁気共鳴データを生成する。受信回路109は、生成した磁気共鳴データをシーケンス制御回路110へ送信する。また、受信回路109は、静磁場磁石101や傾斜磁場コイル102等を備える架台装置側に備えられていてもよい。受信コイル108の各コイルエレメントから出力される磁気共鳴信号は、適宜分配合成されることで受信回路109に出力される。 The receiving circuit 109 generates magnetic resonance data based on the magnetic resonance signal output from the receiving coil 108. Specifically, the receiving circuit 109 generates magnetic resonance data, which is a digital signal, by performing analog-digital conversion on the magnetic resonance signal of the analog signal output from the receiving coil 108. The reception circuit 109 transmits the generated magnetic resonance data to the sequence control circuit 110. Further, the receiving circuit 109 may be provided on the gantry device side including the static magnetic field magnet 101, the gradient magnetic field coil 102, and the like. The magnetic resonance signals output from the coil elements of the receiving coil 108 are appropriately distributed and combined and output to the receiving circuit 109.
シーケンス制御回路110は、コンソール装置120から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源103、送信回路107及び受信回路109を駆動することによって、被検体OBを撮像(スキャン)する。シーケンス情報は、撮像処理を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源103が傾斜磁場コイル102に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路107が送信コイル106から発生させる送信RFの振幅や送信RFの位相、受信回路109が磁気共鳴信号を検出するタイミング等が定義された情報が含まれる。 The sequence control circuit 110 drives the gradient magnetic field power supply 103, the transmission circuit 107, and the reception circuit 109 based on the sequence information transmitted from the console device 120 to image (scan) the subject OB. The sequence information is information that defines the procedure for performing the imaging process. The sequence information includes the intensity of the current supplied by the gradient magnetic field power supply 103 to the gradient magnetic field coil 102, the timing of supplying the current, the amplitude of the transmission RF generated by the transmission coil 107 from the transmission coil 106, the phase of the transmission RF, and the reception circuit 109. Contains information defining the timing at which the magnetic resonance signal is detected.
なお、シーケンス制御回路110は、傾斜磁場電源103、送信回路107及び受信回路109を駆動して被検体OBを撮像し、受信回路109から磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データをコンソール装置120へ転送する。 When the sequence control circuit 110 drives the gradient magnetic field power supply 103, the transmission circuit 107, and the reception circuit 109 to image the subject OB and receives the magnetic resonance data from the reception circuit 109, the received magnetic resonance data is sent to the console device. Transfer to 120.
コンソール装置120は、MRI装置100の全体を制御したり、磁気共鳴データを収集したりする。例えば、コンソール装置120は、通信インターフェース122と、入力インターフェース124と、ディスプレイ126と、処理回路130と、メモリ(ストレージ)150とを備える。 The console device 120 controls the entire MRI apparatus 100 and collects magnetic resonance data. For example, the console device 120 includes a communication interface 122, an input interface 124, a display 126, a processing circuit 130, and a memory (storage) 150.
通信インターフェース122は、例えば、NIC(Network Interface Card)などの通信インターフェースを含む。通信インターフェース122は、ネットワークNWを介して医用画像処理装置200と通信し、医用画像処理装置200から情報を受信する。通信インターフェース122は、受信した情報を処理回路130に出力する。また、通信インターフェース122は、処理回路130による制御を受けて、ネットワークNWを介して接続された他の装置に情報を送信してもよい。 The communication interface 122 includes a communication interface such as a NIC (Network Interface Card). The communication interface 122 communicates with the medical image processing apparatus 200 via the network NW and receives information from the medical image processing apparatus 200. The communication interface 122 outputs the received information to the processing circuit 130. Further, the communication interface 122 may be controlled by the processing circuit 130 to transmit information to another device connected via the network NW.
入力インターフェース124は、操作者から各種の入力操作を受け付けるインターフェースである。入力インターフェース124は、入力操作を受け付けると、その受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路130に出力する。例えば、入力インターフェース124は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネルなどにより実現される。また、入力インターフェース124は、例えば、マイクなどの音声入力を受け付けるユーザインターフェースによって実現されてもよい。入力インターフェース124がタッチパネルである場合、後述するディスプレイ126は入力インターフェース124と一体として形成されてよい。 The input interface 124 is an interface that receives various input operations from an operator. When receiving the input operation, the input interface 124 converts the received input operation into an electric signal and outputs the electric signal to the processing circuit 130. For example, the input interface 124 is realized by a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch panel, or the like. The input interface 124 may be realized by, for example, a user interface such as a microphone that receives a voice input. When the input interface 124 is a touch panel, the display 126 described below may be formed integrally with the input interface 124.
ディスプレイ126は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ126は、処理回路130によって生成された画像を表示したり、操作者からの各種の入力操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)などを表示したりする。例えば、ディスプレイ126は、LCD(Liquid Crystal Display)や、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機EL(Electroluminescence)ディスプレイなどである。 The display 126 displays various information. For example, the display 126 displays an image generated by the processing circuit 130, a GUI (Graphical User Interface) for receiving various input operations from an operator, and the like. For example, the display 126 is an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube) display, an organic EL (Electroluminescence) display, or the like.
処理回路130は、例えば、取得機能132と、生成機能134と、通信制御機能136と、表示制御機能138とを実行する。処理回路130は、例えば、コンピュータに備えられるハードウェアプロセッサが記憶装置(記憶回路)であるメモリ150に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。 The processing circuit 130 executes, for example, an acquisition function 132, a generation function 134, a communication control function 136, and a display control function 138. The processing circuit 130 realizes these functions by, for example, a hardware processor included in a computer executing a program stored in a memory 150 that is a storage device (storage circuit).
処理回路130の各機能を実現するハードウェアプロセッサとは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit; ASIC)、プログラマブル論理デバイスなどの回路(circuitry)を意味する。プログラマブル論理デバイスは、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device;SPLD)または複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device;CPLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array;FPGA)などである。メモリ150にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで上記の各機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を1つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。 The hardware processor that realizes each function of the processing circuit 130 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device, or the like. Means a circuit. The programmable logic device is, for example, a simple programmable logic device (SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), a field programmable gate array (FPGA), or the like. Instead of storing the program in the memory 150, the program may be directly incorporated in the circuit of the hardware processor. In this case, the hardware processor realizes each of the above functions by reading and executing the program incorporated in the circuit. The hardware processor is not limited to the one configured as a single circuit, and may be configured as one hardware processor by combining a plurality of independent circuits to realize each function. Also, a plurality of constituent elements may be integrated into one hardware processor to realize each function.
メモリ150は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって実現される。これらの非一過性の記憶媒体は、NAS(Network Attached Storage)や外部ストレージサーバ装置といったネットワークNWを介して接続される他の記憶装置によって実現されてもよい。また、メモリ150を実現する非一過性の記憶媒体には、ROM(Read Only Memory)やレジスタなどの記憶媒体が含まれてもよい。 The memory 150 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory device such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. These non-transitory storage media may be realized by other storage devices connected via the network NW, such as NAS (Network Attached Storage) and external storage server devices. The non-transitory storage medium that realizes the memory 150 may include a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) or a register.
取得機能132は、シーケンス制御回路110から磁気共鳴データを取得する。磁気共鳴データは、上述したように、核磁気共鳴現象によって被検体OB内において発生した電磁波の信号(磁気共鳴信号)をアナログ・デジタル変換することで得られるデータである。なお、上述した傾斜磁場により付与された位相エンコード量や周波数エンコード量に従って配列させたデータは、k空間データとも称される。k空間とは、磁気共鳴信号が1次元の波形として受信コイル108により繰り返し収集される際に、その1次元の波形が収集される周波数空間を表している。 The acquisition function 132 acquires magnetic resonance data from the sequence control circuit 110. As described above, the magnetic resonance data is data obtained by analog-digital conversion of the electromagnetic wave signal (magnetic resonance signal) generated in the object OB by the nuclear magnetic resonance phenomenon. The data arranged according to the amount of phase encoding and the amount of frequency encoding provided by the gradient magnetic field described above is also referred to as k-space data. The k-space represents a frequency space in which the one-dimensional waveform is collected when the magnetic resonance signal is repeatedly collected by the receiving coil 108 as the one-dimensional waveform.
生成機能134は、取得機能132によって取得されたk空間データに対してフーリエ変換(例えば、逆フーリエ変換)などの処理を含む再構成処理を行うことで、k空間データから再構成されたMR画像を生成する。生成機能134は、「第1生成部」の一例である。これらの医用画像は、二次元画像であってもよいし、三次元画像であってもよい。 The generation function 134 performs a reconstruction process including a process such as a Fourier transform (for example, an inverse Fourier transform) on the k-space data acquired by the acquisition function 132, so that the MR image reconstructed from the k-space data. To generate. The generation function 134 is an example of a “first generation unit”. These medical images may be two-dimensional images or three-dimensional images.
通信制御機能136は、生成機能134がMR画像を再構成により生成すると、通信インターフェース122を介して、医用画像処理装置200に再構成されたMR画像を送信する。また、通信制御機能136は、通信インターフェース122を介して医用画像処理装置200から各種情報を受信してよい。 When the generation function 134 generates an MR image by reconstruction, the communication control function 136 transmits the reconstructed MR image to the medical image processing apparatus 200 via the communication interface 122. Further, the communication control function 136 may receive various information from the medical image processing apparatus 200 via the communication interface 122.
表示制御機能138は、生成機能134によって生成されたMR画像を、ディスプレイ126に表示させる。また、表示制御機能138は、通信インターフェース122が医用画像処理装置200からMR画像などの医用画像を受信した場合、通信インターフェース122によって受信された医用画像をディスプレイ126に表示させてもよい。 The display control function 138 causes the display 126 to display the MR image generated by the generation function 134. Further, when the communication interface 122 receives a medical image such as an MR image from the medical image processing apparatus 200, the display control function 138 may display the medical image received by the communication interface 122 on the display 126.
[医用画像処理装置の構成例]
図3は、実施形態に係る医用画像処理装置200の一例を示す図である。図3に示すように、医用画像処理装置200は、例えば、通信インターフェース202と、入力インターフェース204と、ディスプレイ206と、処理回路210と、メモリ230とを備える。
[Configuration example of medical image processing apparatus]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the medical image processing apparatus 200 includes, for example, a communication interface 202, an input interface 204, a display 206, a processing circuit 210, and a memory 230.
通信インターフェース202は、例えば、NICなどの通信インターフェースを含む。例えば、通信インターフェース202は、ネットワークNWを介してMRI装置100と通信し、MRI装置100から、再構成されたMR画像などを受信する。通信インターフェース202は、受信した医用画像を処理回路210に出力する。また、通信インターフェース202は、処理回路210による制御を受けて、ネットワークNWを介して接続されたMRI装置100やその他の装置に情報を送信してもよい。他の装置とは、例えば、医師などの画像の読影者が利用可能な端末装置であってよい。 The communication interface 202 includes, for example, a communication interface such as NIC. For example, the communication interface 202 communicates with the MRI apparatus 100 via the network NW, and receives the reconstructed MR image and the like from the MRI apparatus 100. The communication interface 202 outputs the received medical image to the processing circuit 210. Further, the communication interface 202 may be controlled by the processing circuit 210 to transmit information to the MRI apparatus 100 and other devices connected via the network NW. The other device may be, for example, a terminal device that can be used by an image reader such as a doctor.
入力インターフェース204は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路210に出力する。例えば、入力インターフェース204は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネルなどにより実現される。また、入力インターフェース204は、例えば、マイクなどの音声入力を受け付けるユーザインターフェースによって実現されてもよい。入力インターフェース204がタッチパネルである場合、後述するディスプレイ206は入力インターフェース204と一体として形成されてよい。 The input interface 204 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electric signals, and outputs the electric signals to the processing circuit 210. For example, the input interface 204 is realized by a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch panel, or the like. Further, the input interface 204 may be realized by, for example, a user interface such as a microphone that receives a voice input. When the input interface 204 is a touch panel, the display 206 described later may be formed integrally with the input interface 204.
ディスプレイ206は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ206は、処理回路210によって生成された画像を表示したり、操作者からの各種の入力操作を受け付けるためのGUIなどを表示したりする。例えば、ディスプレイ206は、LCDや、CRTディスプレイ、有機ELディスプレイなどである。 The display 206 displays various information. For example, the display 206 displays an image generated by the processing circuit 210, a GUI for receiving various input operations from the operator, and the like. For example, the display 206 is an LCD, a CRT display, an organic EL display, or the like.
処理回路210は、例えば、取得機能212と、補正機能214と、出力制御機能216と、学習機能218とを実行する。取得機能212は、「取得部」の一例であり、補正機能214は、「生成部」または「第2生成部」の一例であり、学習機能218は、「学習部」の一例である。 The processing circuit 210 executes, for example, an acquisition function 212, a correction function 214, an output control function 216, and a learning function 218. The acquisition function 212 is an example of an “acquisition unit”, the correction function 214 is an example of a “generation unit” or a “second generation unit”, and the learning function 218 is an example of a “learning unit”.
処理回路210は、例えば、コンピュータに備えられるハードウェアプロセッサが記憶装置(記憶回路)であるメモリ230に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。 The processing circuit 210 realizes these functions, for example, by a hardware processor included in a computer executing a program stored in a memory 230 that is a storage device (storage circuit).
処理回路210の各機能を実現するハードウェアプロセッサは、例えば、CPU、GPU、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイスなどの回路(circuitry)を意味する。メモリ230にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで上記の各機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を1つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。 The hardware processor that realizes each function of the processing circuit 210 means, for example, a circuit such as a CPU, a GPU, an application-specific integrated circuit, or a programmable logic device. Instead of storing the program in the memory 230, the program may be directly incorporated in the circuit of the hardware processor. In this case, the hardware processor realizes each of the above functions by reading and executing the program incorporated in the circuit. The hardware processor is not limited to the one configured as a single circuit, and may be configured as one hardware processor by combining a plurality of independent circuits to realize each function. Also, a plurality of constituent elements may be integrated into one hardware processor to realize each function.
メモリ230は、例えば、RAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって実現される。これらの非一過性の記憶媒体は、NASや外部ストレージサーバ装置といったネットワークNWを介して接続される他の記憶装置によって実現されてもよい。また、メモリ230には、ROMやレジスタなどの非一過性の記憶媒体が含まれてもよい。メモリ230には、例えば、補正モデル情報232や教師情報234、感度マップ236などが格納される。 The memory 230 is realized by, for example, a RAM, a semiconductor memory device such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. These non-transitory storage media may be realized by another storage device connected via the network NW such as a NAS or an external storage server device. Further, the memory 230 may include a non-transitory storage medium such as a ROM or a register. The memory 230 stores, for example, correction model information 232, teacher information 234, a sensitivity map 236, and the like.
補正モデル情報232は、後述する補正モデルMDLを定義した情報(プログラムまたはデータ構造)である。補正モデルMDLは、入力された画像に対して、送信した高周波磁場の不均一性の影響を低減した画像を出力するように学習されたモデルである。以下、送信した高周波磁場の不均一性を「Txむら」、Txむらを低減した画像を「補正画像」と称することにする。 The correction model information 232 is information (program or data structure) defining a correction model MDL described later. The correction model MDL is a model learned to output an image in which the influence of the non-uniformity of the transmitted high frequency magnetic field is reduced with respect to the input image. Hereinafter, the non-uniformity of the transmitted high-frequency magnetic field will be referred to as “Tx unevenness”, and the image with reduced Tx unevenness will be referred to as “corrected image”.
感度マップとは、受信コイル108の感度不均一性を表す、感度の空間分布のデータである。 The sensitivity map is data of spatial distribution of sensitivity, which represents the sensitivity nonuniformity of the receiving coil 108.
補正モデルMDLは、例えば、CNN(Convolutional Neural Network)などのDNN(Deep Neural Network(s))によって実現されてよい。 The correction model MDL may be implemented by a DNN (Deep Neural Network(s)) such as a CNN (Convolutional Neural Network).
補正モデルMDLがDNNによって実現される場合、補正モデル情報232には、例えば、補正モデルMDLに含まれる各DNNを構成する入力層、一以上の隠れ層(中間層)、出力層の其々に含まれるニューロン(ユニットあるいはノード)が互いにどのように結合されるのかという結合情報や、結合されたニューロン間で入出力されるデータに付与される結合係数がいくつであるのかという重み情報などが含まれる。結合情報は、例えば、各層に含まれるニューロン数や、各ニューロンの結合先のニューロンの種類を指定する情報、各ニューロンを実現する活性化関数、隠れ層のニューロン間に設けられたゲートなどの情報を含む。ニューロンを実現する活性化関数は、例えば、入力符号に応じて動作を切り替える関数(ReLU(Rectified Linear Unit)関数やELU(Exponential Linear Units)関数、クリッピング関数)であってもよいし、シグモイド関数や、ステップ関数、ハイパポリックタンジェント関数であってもよいし、恒等関数であってもよい。ゲートは、例えば、活性化関数によって返される値(例えば1または0)に応じて、ニューロン間で伝達されるデータを選択的に通過させたり、重み付けたりする。結合係数は、活性化関数のパラメータであり、例えば、ニューラルネットワークの隠れ層において、ある層のニューロンから、より深い層のニューロンにデータが出力される際に、出力データに対して付与される重みを含む。また、結合係数は、各層の固有のバイアス成分などを含んでもよい。 When the correction model MDL is realized by the DNN, the correction model information 232 includes, for example, an input layer, one or more hidden layers (intermediate layers), and an output layer that configure each DNN included in the correction model MDL. Includes connection information about how the included neurons (units or nodes) are connected to each other, and weight information about how many connection coefficients are given to the data input/output between the connected neurons. Be done. The connection information is, for example, information such as the number of neurons included in each layer, information specifying the type of neuron to which each neuron is connected, an activation function that realizes each neuron, and a gate provided between neurons in the hidden layer. including. The activation function that realizes the neuron may be, for example, a function (ReLU (Rectified Linear Unit) function, ELU (Exponential Linear Units) function, clipping function) that switches operation according to an input code, or a sigmoid function or , A step function, a hyperpolic tangent function, or an identity function. The gate selectively passes or weights data transmitted between neurons, for example, depending on the value returned by the activation function (eg, 1 or 0). The coupling coefficient is a parameter of the activation function. For example, in a hidden layer of a neural network, when data is output from a neuron of a certain layer to a neuron of a deeper layer, a weight given to the output data. including. Further, the coupling coefficient may include a bias component unique to each layer.
教師情報234は、上述した補正モデルMDLを教師あり学習するために利用される情報である。図4は、教師情報234の一例を示す図である。図示のように、教師情報234は、補正モデルMDLに入力する学習画像に対して、補正モデルMDLが出力すべきお手本となる教師画像が教師ラベルとして対応付けられた情報である。学習画像は、送信RFが被検体OB内において空間的に均一でないときに生成された医用画像であり、例えば、Txむらが含まれる医用画像である。教師画像は、送信RFが被検体OB内において空間的に均一に照射される条件で生成された医用画像であり、例えば、Txむらが含まれていない医用画像、または学習画像に比してTxむらが少ない医用画像である。教師画像とする医用画像は、例えば、磁場強度が1.0テスラ程度の低磁場MRIシステムにおいて取得された医用画像や、MP2RAGE(Magnetization Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient Echoes)シーケンスを利用して得られる医用画像である。 The teacher information 234 is information used for learning the above-described correction model MDL with a teacher. FIG. 4 is a diagram showing an example of the teacher information 234. As shown in the figure, the teacher information 234 is information in which a learning image to be input to the correction model MDL is associated with a teacher image as a model to be output by the correction model MDL as a teacher label. The learning image is a medical image generated when the transmission RF is not spatially uniform in the object OB, and is, for example, a medical image including Tx unevenness. The teacher image is a medical image generated under the condition that the transmission RF is spatially and uniformly irradiated in the subject OB, and is, for example, Tx as compared with a medical image not including Tx unevenness or a learning image. It is a medical image with less unevenness. The medical image used as the teacher image is, for example, a medical image acquired in a low magnetic field MRI system having a magnetic field strength of about 1.0 Tesla, or a medical image obtained by using an MP2RAGE (Magnetization Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient Echoes) sequence. Is.
Rxむらとは、全身用コイルによって実現される送信コイル106に送信RFを送信させたときに、被検体OB内で発生した磁気共鳴信号を、フェーズドアレイコイルによって実現される受信コイル108に受信させたときに得られる感度マップ(以下、受信感度マップと称する)上の画素値のむらである。 Rx unevenness is a magnetic resonance signal generated in the subject OB when the transmitting coil 106 realized by the whole-body coil is caused to transmit the transmitting RF by the receiving coil 108 realized by the phased array coil. This is the unevenness of pixel values on the sensitivity map (hereinafter referred to as the reception sensitivity map) obtained when
感度マップ236は、Rxむらの空間的な分布を示す感度マップである。感度マップ236は、フェーズドアレイコイルによって実現される受信コイル108に磁気共鳴信号を受信させたときに得られた受信感度マップを、全身用コイルによって実現される送信コイル106に磁気共鳴信号を受信させたときに得られた送信感度マップで除算することで生成される。送信感度マップで除算する目的は、受信感度マップからTxむらの影響を排除するためである。感度マップ236は、「受信感度分布」の一例である。 The sensitivity map 236 is a sensitivity map showing the spatial distribution of Rx unevenness. The sensitivity map 236 is the reception sensitivity map obtained when the reception coil 108 realized by the phased array coil receives the magnetic resonance signal, and the transmission coil 106 realized by the whole body coil receives the magnetic resonance signal. It is generated by dividing by the transmission sensitivity map obtained when The purpose of division by the transmission sensitivity map is to eliminate the influence of Tx unevenness from the reception sensitivity map. The sensitivity map 236 is an example of “reception sensitivity distribution”.
図3の説明に戻り、取得機能212は、通信インターフェース202を介して、MRI装置100から医用画像、すなわちMR画像を取得する。 Returning to the description of FIG. 3, the acquisition function 212 acquires a medical image, that is, an MR image from the MRI apparatus 100 via the communication interface 202.
補正機能214は、補正モデル情報232が示す補正モデルMDLを利用して、取得機能212によって取得されたMR画像から、送信コイル106に起因したTxむらと、受信コイル108に起因したRxむらとを除去する。例えば、補正モデルMDLは、プロセッサが補正モデルMDLを実行することによって、補正機能214の一部として実現されてよい。 The correction function 214 uses the correction model MDL indicated by the correction model information 232 to determine the Tx unevenness caused by the transmission coil 106 and the Rx unevenness caused by the reception coil 108 from the MR image acquired by the acquisition function 212. Remove. For example, the correction model MDL may be implemented as part of the correction function 214 by the processor executing the correction model MDL.
出力制御機能220は、通信インターフェース202を制御して、補正機能214によってTxむらおよびRxむらが除去された補正画像をMRI装置100に送信する。また、出力制御機能220は、補正機能214によってTxむらおよびRxむらが除去された補正画像をディスプレイ206に表示させてもよい。 The output control function 220 controls the communication interface 202 to transmit the corrected image from which the Tx unevenness and the Rx unevenness are removed by the correction function 214 to the MRI apparatus 100. Further, the output control function 220 may display the corrected image from which the Tx unevenness and the Rx unevenness are removed by the correction function 214 on the display 206.
学習機能222は、補正モデルMDLに対して、教師情報234に含まれる学習画像を入力し、その補正モデルMDLによって出力された画像が、補正モデルMDLに入力した学習画像に対して予め教師ラベルとして対応付けられた教師画像に近づくように補正モデルMDLを学習する。 The learning function 222 inputs the learning image included in the teacher information 234 to the correction model MDL, and the image output by the correction model MDL is used as a teacher label in advance for the learning image input to the correction model MDL. The correction model MDL is learned so as to approach the associated teacher image.
例えば、補正モデルMDLがニューラルネットワークである場合、学習機能222は、補正モデルMDLによって出力された画像と、教師画像との差分(例えば、画素ごとの画素値の差分)が小さくなるように、補正モデルMDLのパラメータを、SGD(Stochastic Gradient Descent)、Momentum SGD、AdaGrad、RMSprop、AdaDelta、Adam(Adaptive moment estimation)などの確率的勾配降下法を利用して学習する。 For example, when the correction model MDL is a neural network, the learning function 222 performs correction so that the difference between the image output by the correction model MDL and the teacher image (for example, the difference in pixel value for each pixel) becomes small. The parameters of the model MDL are learned using a stochastic gradient descent method such as SGD (Stochastic Gradient Descent), Momentum SGD, AdaGrad, RMSprop, AdaDelta, and Adam (Adaptive moment estimation).
[ランタイム時の医用画像処理装置の処理フロー]
以下、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210の一連の処理の流れをフローチャートに即して説明する。図5は、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210のランタイム時の一連の処理の流れを示すフローチャートである。ランタイムとは、十分に学習された補正モデルMDLを利用して処理を実行することである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し行われてよい。なお、医用画像処理装置200の処理回路210を実現するプロセッサが、複数の独立した回路を組み合わせて構成される場合、すなわち、医用画像処理装置200の処理回路210が複数のプロセッサによって実現される場合、本フローチャートの処理の一部または全部は、複数のプロセッサによって並列処理されてよい。
[Processing Flow of Medical Image Processing Device at Runtime]
Hereinafter, a flow of a series of processes of the processing circuit 210 on the medical image processing apparatus 200 side according to the embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a series of processes at the runtime of the processing circuit 210 on the medical image processing apparatus 200 side according to the embodiment. The runtime is to execute the processing by using the sufficiently learned correction model MDL. The process of this flowchart may be repeated, for example, in a predetermined cycle. Note that, when the processor that realizes the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is configured by combining a plurality of independent circuits, that is, when the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is realized by a plurality of processors. A part or all of the processing of this flowchart may be processed in parallel by a plurality of processors.
まず、補正機能214は、取得機能212が通信インターフェース202を介してMRI装置100から医用画像を取得するまで待機し(ステップS100)、取得機能212が通信インターフェース202を介してMRI装置100から医用画像を取得すると、その医用画像を、十分に学習された補正モデルMDLに入力する(ステップS102)。 First, the correction function 214 waits until the acquisition function 212 acquires a medical image from the MRI apparatus 100 via the communication interface 202 (step S100), and the acquisition function 212 receives the medical image from the MRI apparatus 100 via the communication interface 202. When is acquired, the medical image is input to the sufficiently learned correction model MDL (step S102).
次に、補正機能214は、医用画像を入力した補正モデルMDLに、その入力した医用画像からTxむらおよびRxむらを低減させた補正画像を出力させる(ステップS104)。 Next, the correction function 214 causes the correction model MDL to which the medical image is input to output a correction image in which Tx unevenness and Rx unevenness are reduced from the input medical image (step S104).
次に、出力制御機能216は、通信インターフェース202を介して、補正モデルMDLによって出力された補正画像を、MRI装置100に送信する(ステップS106)。これを受けて、MRI装置100の処理回路130の表示制御機能138は、医用画像処理装置200から受信した補正画像を、ディスプレイ126に表示させる。なお、出力制御機能216は、補正モデルMDLによって出力された補正画像を、MRI装置100に送信するのに代えて、あるいは加えて、ディスプレイ206に表示させてもよい。 Next, the output control function 216 transmits the corrected image output by the correction model MDL to the MRI apparatus 100 via the communication interface 202 (step S106). In response to this, the display control function 138 of the processing circuit 130 of the MRI apparatus 100 causes the display 126 to display the corrected image received from the medical image processing apparatus 200. The output control function 216 may display the corrected image output by the correction model MDL on the display 206 instead of or in addition to transmitting it to the MRI apparatus 100.
以下、ランタイム時の補正モデルMDLによる画像の補正処理について、補正モデルMDLの構成図を用いて説明する。図6は、実施形態に係るランタイム時の補正モデルMDLの構成の一例を示す図である。図示の例のように、実施形態に係るランタイム時の補正モデルMDLは、第1レイヤ310と、第2レイヤ320と、第3レイヤ330と、CNN(Convolutional Neural Network)340とを含んでよい。 Image correction processing by the correction model MDL at runtime will be described below with reference to the configuration diagram of the correction model MDL. FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the correction model MDL at runtime according to the embodiment. As in the illustrated example, the correction model MDL at runtime according to the embodiment may include a first layer 310, a second layer 320, a third layer 330, and a CNN (Convolutional Neural Network) 340.
第1レイヤ310は、感度マップ236を用いて、入力された医用画像IMG_INの輝度を補正する。これによって、入力された医用画像IMG_INに含まれるRxむらが低減される。第1レイヤ310は、輝度補正を行った医用画像IMG_IN、すなわち、Rxむらを低減させた医用画像IMG_INを、第2レイヤ320および第3レイヤ330に出力する。 The first layer 310 corrects the brightness of the input medical image IMG_IN using the sensitivity map 236. As a result, Rx unevenness included in the input medical image IMG_IN is reduced. The first layer 310 outputs the medical image IMG_IN subjected to the brightness correction, that is, the medical image IMG_IN with reduced Rx unevenness, to the second layer 320 and the third layer 330.
第2レイヤ320は、第1レイヤ310から入力された医用画像IMG_INを平滑化し、高周波成分を取り除いた医用画像(以下、低周波成分画像IMG_Aと称する)を生成する。例えば、第2レイヤ320は、LPF(Low-Pass Filter)であってよい。LPFである第2レイヤ320は、例えば、医用画像IMG_INに対して、フィルタまたはカーネルと呼ばれる線形変換行列を、ある決められたストライド量でスライドさせながら積和演算を繰り返す。線形変換行列は、重み係数(フィルタ係数)がすべての要素で同じ値に正規化された箱型フィルタであってもよいし(Averaging)、ある着目画素との距離に応じて重み係数を変えるガウシアンフィルタであってもよいし(Gaussian Filtering)、中央値フィルタやバイラテラルフィルタなどの他のフィルタであってもよい。また、第2レイヤ320は、医用画像IMG_INに対して、Erosionや、Dilation、Opening、Closing、Gradientなどの種々の処理を含むモルフォロジー処理を行い、医用画像IMG_INを平滑化してもよい。 The second layer 320 smoothes the medical image IMG_IN input from the first layer 310 and generates a medical image from which high frequency components have been removed (hereinafter referred to as a low frequency component image IMG_A). For example, the second layer 320 may be an LPF (Low-Pass Filter). The second layer 320, which is an LPF, repeats, for example, a product-sum operation on a medical image IMG_IN while sliding a linear conversion matrix called a filter or a kernel with a certain stride amount. The linear transformation matrix may be a box-type filter in which weighting factors (filtering factors) are normalized to the same value for all elements (Averaging), or a Gaussian that changes the weighting factor according to the distance to a pixel of interest. It may be a filter (Gaussian Filtering), or another filter such as a median filter or a bilateral filter. Further, the second layer 320 may perform morphological processing including various processing such as Erosion, Dilation, Opening, Closing, and Gradient on the medical image IMG_IN to smooth the medical image IMG_IN.
第2レイヤ320は、低周波成分画像IMG_Aを生成すると、生成した低周波成分画像IMG_AをCNN340に出力する。低周波成分画像IMG_Aは、「低周波成分画像」の一例である。 When the second layer 320 generates the low frequency component image IMG_A, the second layer 320 outputs the generated low frequency component image IMG_A to the CNN 340. The low frequency component image IMG_A is an example of a “low frequency component image”.
第3レイヤ330は、第1レイヤ310から入力された医用画像IMG_INを鮮鋭化し、低周波成分を取り除いた医用画像(以下、高周波成分画像IMG_Bと称する)を生成する。例えば、第3レイヤ330は、HPF(High-Pass Filter)であってよい。HPFである第3レイヤ330は、例えば、第1レイヤ310から入力された医用画像IMG_INから、第2レイヤ320により生成された低周波成分画像IMG_Aを差し引いた差分画像を高周波成分画像IMG_Bとして出力する。高周波成分画像IMG_Bは、「高周波成分画像」の一例である。 The third layer 330 sharpens the medical image IMG_IN input from the first layer 310 and generates a medical image from which low frequency components have been removed (hereinafter referred to as high frequency component image IMG_B). For example, the third layer 330 may be an HPF (High-Pass Filter). The third layer 330, which is an HPF, outputs, for example, a difference image obtained by subtracting the low frequency component image IMG_A generated by the second layer 320 from the medical image IMG_IN input from the first layer 310 as a high frequency component image IMG_B. .. The high frequency component image IMG_B is an example of a “high frequency component image”.
CNN340は、例えば、入力層342と、複数の畳み込み層344と、複数のアクティベーション層346と、出力層348とが含まれる。 The CNN 340 includes, for example, an input layer 342, a plurality of convolutional layers 344, a plurality of activation layers 346, and an output layer 348.
入力層342には、第2レイヤ320から低周波成分画像IMG_Aが入力される。例えば、低周波成分画像IMG_Aを、各画素に対応した要素をもつ行列とした場合、入力層342は、低周波成分画像IMG_Aに対応した行列に対して適時バイアス成分を加えるなどして、後段の畳み込み層344に出力する。 The low frequency component image IMG_A is input to the input layer 342 from the second layer 320. For example, when the low-frequency component image IMG_A is a matrix having elements corresponding to the respective pixels, the input layer 342 adds a bias component to the matrix corresponding to the low-frequency component image IMG_A at a suitable time. Output to the convolutional layer 344.
畳み込み層344は、入力された行列に対して、フィルタまたはカーネルと呼ばれる線形変換行列を、ある決められたストライド量でスライドさせながら積和演算を繰り返し、入力された行列から、線形変換行列との積和が要素値として対応付けられた複数の要素を含む行列を生成する。この際、畳み込み層344は、入力された行列の周囲に任意の値の要素を補間するパディング(例えばゼロパティング)を行って、畳み込み層344に入力された行列を、入力層342に入力される低周波成分画像IMG_Aの行列と行数および列数が同じ行列に変換してよい。そして、畳み込み層344は、生成した行列をアクティベーション層346に出力する。 The convolutional layer 344 repeats a product-sum operation while sliding a linear transformation matrix called a filter or a kernel with respect to the input matrix by a predetermined stride amount, and transforms the input matrix into a linear transformation matrix. A matrix including a plurality of elements in which the sum of products is associated as an element value is generated. At this time, the convolutional layer 344 performs padding (for example, zero padding) around the input matrix to interpolate elements of arbitrary values, and inputs the matrix input to the convolutional layer 344 to the input layer 342. The low frequency component image IMG_A may be converted into a matrix having the same number of rows and columns. Then, the convolutional layer 344 outputs the generated matrix to the activation layer 346.
アクティベーション層346は、畳み込み層344から入力された行列の各要素に対して活性化関数の計算処理を行い、その計算処理を行った行列を、後段のレイヤに出力する。アクティベーション層346の活性化関数は、例えば、ReLU関数であってよい。 The activation layer 346 performs activation function calculation processing on each element of the matrix input from the convolutional layer 344, and outputs the calculated matrix to the subsequent layer. The activation function of the activation layer 346 may be, for example, a ReLU function.
出力層348は、前段の畳み込み層344およびアクティベーション層346によって処理された行列を出力する。 The output layer 348 outputs the matrix processed by the convolutional layer 344 and the activation layer 346 in the previous stage.
このように、畳み込み層344およびアクティベーション層346が多層に構成されたCNN340に低周波成分画像IMG_Aを入力することで、低周波成分画像IMG_AからTxむらを除去または低減した低周波成分画像(以下、補正低周波成分画像IMG_A#と称する)を生成することができる。補正低周波成分画像IMG_A#は、「第2の補正画像」の一例である。 As described above, by inputting the low-frequency component image IMG_A to the CNN 340 in which the convolutional layer 344 and the activation layer 346 are configured in multiple layers, the low-frequency component image in which the Tx unevenness is removed or reduced from the low-frequency component image IMG_A (hereinafter , Corrected low-frequency component image IMG_A#) can be generated. The corrected low-frequency component image IMG_A# is an example of the “second corrected image”.
補正機能214は、CNN340の出力層348により出力された行列を、補正低周波成分画像IMG_A#として取得する。そして、補正機能214は、第3レイヤ330によって出力された高周波成分画像IMG_Bと、CNN340によって出力された補正低周波成分画像IMG_A#とを足し合わせることで、補正モデルMDLに入力した医用画像IMG_INからTxむらおよびRxむらを除去または低減した補正画像IMG_GENを生成する。補正画像IMG_GENは、「補正画像」の一例である。 The correction function 214 acquires the matrix output by the output layer 348 of the CNN 340 as the corrected low frequency component image IMG_A#. Then, the correction function 214 adds the high-frequency component image IMG_B output by the third layer 330 and the corrected low-frequency component image IMG_A# output by the CNN 340 from the medical image IMG_IN input to the correction model MDL. A corrected image IMG_GEN in which Tx unevenness and Rx unevenness are removed or reduced is generated. The corrected image IMG_GEN is an example of “corrected image”.
[トレーニング時の医用画像処理装置の処理フロー]
以下、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210の一連の処理の流れをフローチャートに即して説明する。図7は、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210のトレーニング時の一連の処理の流れを示すフローチャートである。トレーニングとは、補正モデルMDLを学習することである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し行われてよい。なお、医用画像処理装置200の処理回路210を実現するプロセッサが、複数の独立した回路を組み合わせて構成される場合、すなわち、医用画像処理装置200の処理回路210が複数のプロセッサによって実現される場合、本フローチャートの処理の一部または全部は、複数のプロセッサによって並列処理されてよい。
[Processing Flow of Medical Image Processing Device During Training]
Hereinafter, a flow of a series of processes of the processing circuit 210 on the medical image processing apparatus 200 side according to the embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 7 is a flowchart showing a flow of a series of processing at the time of training of the processing circuit 210 on the medical image processing apparatus 200 side according to the embodiment. Training is learning the correction model MDL. The process of this flowchart may be repeated, for example, in a predetermined cycle. Note that, when the processor that realizes the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is configured by combining a plurality of independent circuits, that is, when the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is realized by a plurality of processors. A part or all of the processing of this flowchart may be processed in parallel by a plurality of processors.
まず、学習機能218は、教師情報234に含まれる複数の学習画像IMG_LRの中から一つの学習画像IMG_LRを選択し、選択した学習画像IMG_LRを補正モデルMDLに入力する(ステップS200)。学習画像IMG_LRは、「第1医用画像」の一例である。 First, the learning function 218 selects one learning image IMG_LR from the plurality of learning images IMG_LR included in the teacher information 234, and inputs the selected learning image IMG_LR to the correction model MDL (step S200). The learning image IMG_LR is an example of “first medical image”.
次に、学習機能218は、学習画像IMG_LRを入力した補正モデルMDLのCNN340によって出力された補正低周波成分画像IMG_A#と、学習画像IMG_LRに教師ラベルとして対応付けられた教師画像IMG_TRを平滑化した画像(以下、低周波成分教師画像IMG_TR#と称する)との差分を導出する(ステップS202)。教師画像IMG_TRは、「第2医用画像」の一例である。 Next, the learning function 218 smoothes the corrected low-frequency component image IMG_A# output by the CNN 340 of the correction model MDL into which the learning image IMG_LR is input and the teacher image IMG_TR associated with the learning image IMG_LR as a teacher label. The difference from the image (hereinafter referred to as the low frequency component teacher image IMG_TR#) is derived (step S202). The teacher image IMG_TR is an example of the “second medical image”.
次に、学習機能218は、補正低周波成分画像IMG_A#と、低周波成分教師画像IMG_TR#との差分が小さくなるように、畳み込み層344の線形変換行列の要素値や、アクティベーション層346の活性化関数の係数やバイアス成分といった種々のパラメータを、確率的勾配降下法などを利用した学習によって決定する(ステップS204)。 Next, the learning function 218 reduces the difference between the corrected low-frequency component image IMG_A# and the low-frequency component teacher image IMG_TR# so that the element values of the linear transformation matrix of the convolutional layer 344 and the activation layer 346 are reduced. Various parameters such as the coefficient of the activation function and the bias component are determined by learning using the stochastic gradient descent method or the like (step S204).
次に、学習機能218は、教師情報234に含まれる全ての学習画像IMG_LRを選択して補正モデルMDLを学習したか否かを判定し、全ての学習画像IMG_LRを選択して補正モデルMDLを学習していないと判定した場合、S200の処理に戻り、前回選択した学習画像IMG_LRと異なる学習画像IMG_LRを選択する。 Next, the learning function 218 selects all the learning images IMG_LR included in the teacher information 234 to determine whether or not the correction model MDL has been learned, and selects all the learning images IMG_LR to learn the correction model MDL. When it is determined that the learning image IMG_LR has not been selected, the processing returns to S200, and the learning image IMG_LR different from the previously selected learning image IMG_LR is selected.
学習機能218は、全ての学習画像IMG_LRを選択して補正モデルMDLを学習したと判定した場合、本フローチャートの処理を終了する。 When the learning function 218 determines that all the learning images IMG_LR have been selected and the correction model MDL has been learned, the processing of this flowchart ends.
図8は、実施形態に係るトレーニング時の補正モデルMDLの構成の一例を示す図である。図示の例のように、トレーニング時において、補正モデルMDLは、上述した第1レイヤ310、第2レイヤ320、第3レイヤ330、およびCNN340に加えて、第4レイヤ360と、第5レイヤ370とを含む。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the correction model MDL during training according to the embodiment. As in the illustrated example, during training, the correction model MDL includes a fourth layer 360 and a fifth layer 370 in addition to the above-described first layer 310, second layer 320, third layer 330, and CNN340. including.
トレーニング時において、第1レイヤ310は、感度マップ236を用いて、入力された学習画像IMG_LRの輝度を補正する。 At the time of training, the first layer 310 corrects the brightness of the input learning image IMG_LR using the sensitivity map 236.
第2レイヤ320は、第1レイヤ310により輝度補正された学習画像IMG_LRを平滑化し、低周波成分画像IMG_Aを生成する。 The second layer 320 smoothes the learning image IMG_LR whose brightness has been corrected by the first layer 310 to generate a low frequency component image IMG_A.
第3レイヤ330は、第1レイヤ310により輝度補正された学習画像IMG_LRを鮮鋭化し、高周波成分画像IMG_Bを生成する。 The third layer 330 sharpens the learning image IMG_LR whose brightness has been corrected by the first layer 310 to generate a high frequency component image IMG_B.
CNN340は、第2レイヤ320により生成された低周波成分画像IMG_AからTxむらを除去または低減して、補正低周波成分画像IMG_A#を生成する。 The CNN 340 removes or reduces the Tx unevenness from the low frequency component image IMG_A generated by the second layer 320 to generate a corrected low frequency component image IMG_A#.
第4レイヤ360には、学習画像IMG_LRに対応付けられた教師画像IMG_TRが入力される。第4レイヤ360は、教師画像IMG_TRが入力されると、感度マップ236を用いて、入力された教師画像IMG_TRの輝度を補正する。 The teacher image IMG_TR associated with the learning image IMG_LR is input to the fourth layer 360. When the teacher image IMG_TR is input, the fourth layer 360 corrects the brightness of the input teacher image IMG_TR using the sensitivity map 236.
第5レイヤ370は、第4レイヤ360により輝度補正された教師画像IMG_TRを平滑化し、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#を生成する。例えば、第5レイヤ370は、第2レイヤ320と同様に、LPFであってよい。 The fifth layer 370 smoothes the teacher image IMG_TR whose brightness has been corrected by the fourth layer 360, and generates a low frequency component teacher image IMG_TR# by removing high frequency components from the teacher image IMG_TR. For example, the fifth layer 370 may be an LPF, similar to the second layer 320.
学習機能218は、第5レイヤ370によって生成された低周波成分教師画像IMG_TR#と、CNN340によって生成された補正低周波成分画像IMG_A#との差分を求め、その差分が小さくなるように、確率的勾配降下法に基づく誤差逆伝搬法などを利用して、CNN340のパラメータを学習する。 The learning function 218 obtains a difference between the low-frequency component teacher image IMG_TR# generated by the fifth layer 370 and the corrected low-frequency component image IMG_A# generated by the CNN 340, and stochastically reduces the difference. The parameters of the CNN 340 are learned by using the error back propagation method based on the gradient descent method or the like.
以上説明した実施形態によれば、医用画像処理装置200の処理回路210が、送信コイル106から被検体OBに向けて送信RFを送信することで生成された医用画像を取得する。処理回路210は、画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性によって生じる画像むらを除去または低減した補正画像を出力するように学習された補正モデルMDLに対して、取得した医用画像を入力することで、取得した医用画像から画像むらを除去または低減した補正画像を生成する。これによって、医用画像の画質を向上させることができる。 According to the embodiment described above, the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 acquires the medical image generated by transmitting the transmission RF from the transmission coil 106 toward the subject OB. When an image is input, the processing circuit 210 outputs to the correction model MDL that is learned to output a correction image in which the image unevenness caused by the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is removed or reduced from the input image. By inputting the acquired medical image, a corrected image in which image unevenness is removed or reduced from the acquired medical image is generated. This can improve the image quality of the medical image.
また、上述した実施形態によれば、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#を利用することで、MRI装置100の分解能などに依存せず高精度に補正モデルMDLを学習することができる。また、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#を利用することで、教師画像とする医用画像と、CNN340に入力する学習画像IMG_LRとが互いに異なる被検体OBをスキャンして得られた医用画像であっても、補正モデルMDLを高精度に学習することができる。 Further, according to the above-described embodiment, by using the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR, the correction model MDL is learned with high accuracy without depending on the resolution of the MRI apparatus 100. can do. Further, by using the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR, the medical images to be used as the teacher image and the learning image IMG_LR input to the CNN 340 are scanned for different objects OB. Even with the obtained medical image, the correction model MDL can be learned with high accuracy.
一般的に、被検体OBが異なる場合、スキャン対象が同じ部位であっても、その部位の構造には個体差がある。従って、医用画像に含まれ得るむらも個体差に応じて変動することになるため、教師画像IMG_TRと、補正モデルMDLに入力する学習画像IMG_LRとは、被検体OBが同一であり、部位も同一であることが好ましい。しかしながら、教師画像IMG_TRと、補正モデルMDLに入力する学習画像IMG_LRとの双方を同一の被検体OBから得る場合、多くの教師画像IMG_TRを用意するためには同じ被検体OBを何度もスキャンすることになり、被検体OBの負担が増しやすい。また、補正モデルMDLの学習に同一の被検体OBの医用画像を利用するため、補正モデルMDLの汎化性が低下しやすい。 Generally, when the objects OB are different, there are individual differences in the structure of the site even if the scan target is the same site. Therefore, the unevenness that can be included in the medical image also changes according to the individual difference. Therefore, the teacher image IMG_TR and the learning image IMG_LR input to the correction model MDL have the same subject OB and the same site. Is preferred. However, when both the teacher image IMG_TR and the learning image IMG_LR input to the correction model MDL are obtained from the same subject OB, the same subject OB is scanned many times in order to prepare many teacher images IMG_TR. Therefore, the burden on the subject OB is likely to increase. Further, since the same medical image of the subject OB is used for learning the correction model MDL, the generalization property of the correction model MDL is likely to decrease.
これに対して、本実施形態では、教師画像IMG_TRと、CNN340に入力する学習画像IMG_LRとが互いに異なる被検体OBをスキャンして得られた医用画像であっても、双方の画像に対して平滑化処理を行って、エッジなどの細部の構造物に関する高周波成分を取り除くため、被検体OBの個体差を考慮せずに、補正モデルMDLを高精度に学習することができるとともに、補正モデルMDLの汎化性を向上させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, even if the teacher image IMG_TR and the learning image IMG_LR input to the CNN 340 are medical images obtained by scanning different subjects OB, smoothing is performed on both images. Since the high-frequency component relating to a detailed structure such as an edge is removed by performing the conversion processing, the correction model MDL can be learned with high accuracy without considering the individual difference of the object OB, and the correction model MDL The generalization can be improved.
(実施形態の変形例)
以下、実施形態の変形例について説明する。上述した実施形態では、MRI装置100と医用画像処理装置200とが互いに異なる装置であるものとして説明したがこれに限られない。例えば、医用画像処理装置200は、MRI装置100のコンソール装置120の一機能によって実現されてもよい。すなわち、医用画像処理装置200は、MRI装置100のコンソール装置120によって仮想的に実現される仮想マシンであってもよい。
(Modification of the embodiment)
Hereinafter, modified examples of the embodiment will be described. In the above-described embodiment, the MRI apparatus 100 and the medical image processing apparatus 200 are described as different apparatuses, but the present invention is not limited to this. For example, the medical image processing apparatus 200 may be realized by a function of the console device 120 of the MRI apparatus 100. That is, the medical image processing apparatus 200 may be a virtual machine virtually realized by the console device 120 of the MRI apparatus 100.
図9は、実施形態に係るMRI装置100の他の例を示す図である。図9に示すように、コンソール装置120の処理回路130は、上述した取得機能132と、生成機能134と、通信制御機能136と、表示制御機能138に加えて、補正機能214と、学習機能218とを実行してよい。 FIG. 9 is a diagram showing another example of the MRI apparatus 100 according to the embodiment. As shown in FIG. 9, the processing circuit 130 of the console device 120 has a correction function 214 and a learning function 218 in addition to the acquisition function 132, the generation function 134, the communication control function 136, and the display control function 138 described above. You may perform and.
また、コンソール装置120のメモリ150には、補正モデル情報232と、教師情報234と、感度マップ236とが格納されてよい。 In addition, the memory 150 of the console device 120 may store the correction model information 232, the teacher information 234, and the sensitivity map 236.
このような構成によって、MRI装置100単体で、医用画像の画質を向上させることができる。 With such a configuration, the image quality of the medical image can be improved by the MRI apparatus 100 alone.
また、上述した実施形態では、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#に基づいて補正モデルMDLを学習するものとして説明したがこれに限られない。例えば、学習機能218は、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#に加えて、シーケンスパラメータや、医用画像に含まれるむらの程度を示す統計値、B1マップなどに基づいて、補正モデルMDLを学習してもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, the correction model MDL is learned based on the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR, but the present invention is not limited to this. For example, the learning function 218 is based on the sequence parameter, the statistical value indicating the degree of unevenness included in the medical image, the B1 map, and the like in addition to the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR. , The correction model MDL may be learned.
シーケンスパラメータは、例えば、本スキャンにおけるシーケンスの種類、送信コイル106の種類、送信RFの較正値、B1シミングにおける送信RFの位相や振幅などの調整値といった、送信RFに依存性があるパラメータである。 The sequence parameters are parameters that are dependent on the transmission RF, such as the type of sequence in the main scan, the type of the transmission coil 106, the calibration value of the transmission RF, and the adjustment values such as the phase and amplitude of the transmission RF in B1 shimming. ..
むらの程度を示す統計値は、例えば、標準偏差、RMS値、PP値などを含む。 The statistical value indicating the degree of unevenness includes, for example, standard deviation, RMS value, PP value and the like.
B1マップは、例えば、送信RFのフリップアングルをα度(例えば45度)にしたシーケンスで得られた磁気共鳴信号の信号強度に基づく感度マップと、送信RFのフリップアングルを2α度(例えば90度)にしたシーケンスで得られた磁気共鳴信号の信号強度に基づく感度マップとを、ある理論式に代入することで得られる。 The B1 map is, for example, a sensitivity map based on the signal intensity of the magnetic resonance signal obtained by a sequence in which the flip angle of the transmission RF is α degrees (for example, 45 degrees) and the flip angle of the transmission RF is 2α degrees (for example, 90 degrees). The sensitivity map based on the signal intensity of the magnetic resonance signal obtained by the sequence (1) is obtained by substituting it into a certain theoretical formula.
このように、教師画像IMG_TRに加えて、シーケンスパラメータやむらの程度を示す統計値、B1マップなどを用いて補正モデルMDLを学習することで、低周波成分画像に含まれ得るTxむらを精度よく取り除くことができる。特に、B1マップを用いて補正モデルMDLを学習した場合、ランタイム時に、入力画像IMG_IN上で、局所的に信号強度が小さい或いは大きい領域が存在した場合に、その領域が病変による輝度の変化なのか、それともTxむらによる輝度の変化なのかを補正モデルMDLに識別させることができる。 As described above, in addition to the teacher image IMG_TR, the correction model MDL is learned using the sequence parameter, the statistical value indicating the degree of unevenness, the B1 map, and the like, so that the Tx unevenness that may be included in the low-frequency component image is accurately measured. Can be removed. In particular, when the correction model MDL is learned using the B1 map, if there is a region where the signal intensity is locally small or large on the input image IMG_IN at runtime, whether the region is a change in brightness due to a lesion or not. , Or the change in brightness due to Tx unevenness can be discriminated by the correction model MDL.
例えば、学習機能218は、ある領域に関して、B1マップ上で、B1値が基準値(例えば1.0)よりも大幅に大きく、入力画像IMG_IN上で輝度が高い場合、或いは、B1マップ上で、B1値が基準値よりも大幅に小さく、入力画像IMG_IN上で輝度が小さい場合、その領域はむらが生じた領域であると識別するように補正モデルMDLを学習する。 For example, the learning function 218, for a certain area, when the B1 value is significantly larger than the reference value (for example, 1.0) on the B1 map and the brightness is high on the input image IMG_IN, or on the B1 map, When the B1 value is significantly smaller than the reference value and the brightness is low on the input image IMG_IN, the correction model MDL is learned so as to identify that region as a region in which unevenness has occurred.
一方、学習機能218は、ある領域に関して、B1マップ上で、B1値が基準値をほぼ同じ値であり、入力画像IMG_IN上で輝度が高いまたは低い場合、その領域は、病変が存在する領域であると識別するように補正モデルMDLを学習する。このようにB1マップを用いて補正モデルMDLを学習することで、輝度が他の領域と比べて異なる局所的な領域を、適切にTxむらとして輝度補正することができるため、病変が存在する蓋然性の高い領域については、Txむらとして取り除かずにそのまま画像上に残すことができる。 On the other hand, when the B1 value is almost the same as the reference value on the B1 map for a certain area and the brightness is high or low on the input image IMG_IN, the learning function 218 determines that the area is a region where a lesion exists. The correction model MDL is learned so that it is identified as being present. By learning the correction model MDL using the B1 map in this way, it is possible to appropriately correct the brightness of a local area having different brightness as compared with other areas as Tx unevenness, and thus it is likely that a lesion exists. Areas with high values can be left on the image as they are without being removed as Tx unevenness.
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを格納するストレージと、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得し、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、
ように構成されている医用画像処理装置。
The embodiment described above can be expressed as follows.
Storage for storing programs,
And a processor,
The processor, by executing the program,
Acquiring a medical image obtained based on a magnetic resonance signal obtained by exciting the subject with a high-frequency magnetic field transmitted by the RF coil,
When an image is input, from the input image, with respect to the model learned to output a corrected image in which the influence of the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is reduced, by inputting the acquired medical image, Generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image,
A medical image processing apparatus configured as described above.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、医用画像処理装置200の処理回路210が、送信コイル106から被検体OBに向けて送信RFを送信することで生成された医用画像を取得し、、画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性によって生じる画像むらを除去または低減した補正画像を出力するように学習された補正モデルMDLに対して、取得した医用画像を入力することで、取得した医用画像から画像むらを除去または低減した補正画像を生成するため、医用画像の画質を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 acquires the medical image generated by transmitting the transmission RF from the transmission coil 106 toward the subject OB, When an image is input, the acquired medical image is input to the correction model MDL learned to output a correction image in which image unevenness caused by the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is removed or reduced from the input image. By inputting, a corrected image in which image unevenness is removed or reduced is generated from the acquired medical image, so that the image quality of the medical image can be improved.
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。 While some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and their modifications are included in the scope of the invention and the scope thereof, as well as in the invention described in the claims and the scope of equivalents thereof.
1…医用画像処理システム、100…MRI装置、101…静磁場磁石、102…傾斜磁場コイル、104…寝台、105…寝台制御回路、106…送信コイル、107…送信回路、108…受信コイル、109…受信回路、110…シーケンス制御回路、120…コンソール装置、200…医用画像処理装置、202…通信インターフェース、204…入力インターフェース、206…ディスプレイ、210…処理回路、212…取得機能、214…補正機能、216…出力制御機能、218…学習機能、230…メモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Medical image processing system, 100... MRI apparatus, 101... Static magnetic field magnet, 102... Gradient magnetic field coil, 104... Bed, 105... Bed control circuit, 106... Transmission coil, 107... Transmission circuit, 108... Reception coil, 109 ...Reception circuit, 110... Sequence control circuit, 120... Console device, 200... Medical image processing device, 202... Communication interface, 204... Input interface, 206... Display, 210... Processing circuit, 212... Acquisition function, 214... Correction function 216... Output control function, 218... Learning function, 230... Memory
Claims (7)
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部により取得された前記医用画像を入力することで、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する生成部と、
を備える医用画像処理装置。 An acquisition unit for acquiring a medical image obtained based on a magnetic resonance signal obtained by exciting the subject with a high-frequency magnetic field transmitted by the RF coil;
When an image is input, the medical image acquired by the acquisition unit is acquired from the input image with respect to a model learned to output a corrected image in which the influence of the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is reduced. By inputting, a generation unit that generates a corrected image in which the influence of the nonuniformity is reduced from the medical image acquired by the acquisition unit,
A medical image processing apparatus comprising:
請求項1に記載の医用画像処理装置。 The image input to the model is a medical image whose brightness is corrected using the reception sensitivity distribution of the magnetic resonance signal in the RF coil,
The medical image processing apparatus according to claim 1.
前記取得部により取得された前記医用画像から、高周波成分を抽出した高周波成分画像と、低周波成分を抽出した低周波成分画像とを生成し、
前記低周波成分画像を前記モデルに対して入力することで、前記低周波成分画像から前記不均一性の影響を低減した第2の補正画像を生成し、
前記第2の補正画像と、前記高周波成分画像とに基づいて、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成するを生成する、
請求項1または2に記載の医用画像処理装置。 The generator is
From the medical image acquired by the acquisition unit, a high frequency component image in which a high frequency component is extracted, and a low frequency component image in which a low frequency component is extracted are generated,
By inputting the low frequency component image to the model, a second corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced is generated from the low frequency component image,
Generate a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image acquired by the acquisition unit based on the second corrected image and the high-frequency component image.
The medical image processing apparatus according to claim 1.
請求項3に記載の医用画像処理装置。 The low-frequency component image of the low-frequency component of the second medical image generated when the high-frequency magnetic field is uniform is associated with the first medical image generated when the high-frequency magnetic field is non-uniform. Further comprising a learning unit for learning the model based on the obtained information,
The medical image processing apparatus according to claim 3.
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記第1生成部により生成された前記医用画像を入力することで、前記第1生成部により生成された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する第2生成部と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。 A first generation unit that generates a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
When an image is input, the medical image generated by the first generation unit is applied to the model learned from the input image to output a corrected image in which the influence of the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is reduced. A second generation unit for generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image generated by the first generation unit by inputting an image;
And a magnetic resonance imaging apparatus.
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得し、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、
医用画像処理方法。 Computer
Acquiring a medical image obtained based on a magnetic resonance signal obtained by exciting the subject with a high-frequency magnetic field transmitted by the RF coil,
When an image is input, from the input image, with respect to the model learned to output a corrected image in which the influence of the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is reduced, by inputting the acquired medical image, Generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image,
Medical image processing method.
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する処理と、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する処理と、
を実行させるためのプログラム。 On the computer,
A process of acquiring a medical image obtained based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
When an image is input, from the input image, with respect to the model learned to output a corrected image in which the influence of the inhomogeneity of the high frequency magnetic field is reduced, by inputting the acquired medical image, A process of generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image;
A program to execute.
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