JP2020178733A - 磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散強調画像におけるケミカルシフトアーティファクトの影響を低減することである。【解決手段】実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を形成する静磁場磁石と、前記静磁場に、任意の軸方向に傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場コイルと、前記静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加して、ＭＲ信号を発生させる高周波コイルと、前記高周波磁場を印加するように前記高周波コイルを制御し、指定したｂ値を有するＭＰＧパルスを複数の軸方向のそれぞれに印加するように前記傾斜磁場コイルを制御する制御部と、前記制御部により前記高周波コイル及び前記傾斜磁場コイルが制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、第１のｂ値に対応する第１のＭＲ画像と、前記第１のｂ値と異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像とを生成する画像生成部と、前記第１のＭＲ画像と前記第２のＭＲ画像との差分をとることにより、前記第１のＭＲ画像における脂肪成分を抑制する画像処理部と、を備える。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置に関する。

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

磁気共鳴イメージングでは、例えば、水と脂肪との間の磁気共鳴周波数の違いに起因して、ケミカルシフトアーティファクトと呼ばれるアーティファクトが発生することが知られている。ケミカルシフトアーティファクトは、磁気共鳴画像（ＭＲ画像）において、水のピクセル位置を基準とするとき、脂肪のピクセルのみがリードアウト方向、又は、位相エンコード方向に位置ずれを起こした状態で描出されるアーティファクトである。

また、ＧＲＥ（グラディエントエコー）法を用いる撮像の場合、上記のような脂肪の位置ずれに加えて、水と脂肪の互いの位相関係に依存して、水と脂肪の信号が互いに強めあったり弱めあったりする現象が発生することがある。特に、水と脂肪の位相が逆相となるようなエコー時間でＭＲ信号を収集すると、水と脂肪の境界部分の信号の低下により、境界部分が黒いアーティファクトとして描出されることがある。このようなアーティファクトは、第２のケミカルシフトアーティファクトと呼ばれている。

一方、脳梗塞（特に急性期の脳梗塞）や、腫瘍等の診断には、拡散強調画像（ＤＷＩ：Diffusion Weighted Image）が有効であることが知られている。拡散強調画像を得るための基本的なパルスシーケンスに、ＳＥ（Spin-Echo）法とＥＰＩ（Echo Planar Imaging）法とを組み合わせたＳＥ−ＥＰＩ法がある。ＳＥ−ＥＰＩ法では、上述したケミカルシフトアーティファクトは、通常、位相エンコード方向に現れる。このようなケミカルシフトアーティファクトは、拡散強調画像を用いた診断に支障をきたす恐れがある。

Abe, Takayuki. Complete fat suppression radiofrequency pulse train to remove both aliphatic and olefinic fats, Concepts Magn Reson Part A 42, 2013, Pages 109-115. Naoki Ohno, Hirohito Kan, Tosiaki Miyati, Toshitaka Aoki, Shota Ishida, Toshifumi Gabata, Water and lipid diffusion MRI using chemical shift displacement-based separation of lipid tissue (SPLIT), Magnetic Resonance Imaging, Volume 39, 2017, Pages 144-148.

本発明が解決しようとする課題は、拡散強調画像におけるケミカルシフトアーティファクトの影響を低減することである。

実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を形成する静磁場磁石と、前記静磁場に、任意の軸方向に傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場コイルと、前記静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加して、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号を発生させる高周波コイルと、前記高周波磁場を印加するように前記高周波コイルを制御し、指定したｂ値を有するＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスを複数の軸方向のそれぞれに印加するように前記傾斜磁場コイルを制御する制御部と、前記制御部により前記高周波コイル及び前記傾斜磁場コイルが制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、第１のｂ値に対応する第１のＭＲ画像と、前記第１のｂ値と異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像とを生成する画像生成部と、前記第１のＭＲ画像と前記第２のＭＲ画像との差分をとることにより、前記第１のＭＲ画像における脂肪成分を抑制する画像処理部と、を備える。

第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図。 本実施形態の磁気共鳴イメージング装置が対処するケミカルシフトアーティファクトの概念を模式的に説明する図。 脂肪成分と水成分の磁気共鳴のスペクトル成分を例示する図。 第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の機能構成例を示すブロック図。 第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の動作例を示すフローチャート。 ＤＷＩ（ＳＥ−ＥＰＩ）法のパルスシーケンスの一例を示す図。 第１の実施形態における画像処理の動作概念と効果を示す第１の図。 第１の実施形態における画像処理の動作概念と効果を示す第２の図。 第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の機能構成例を示すブロック図。 第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の動作例を示すフローチャート。 第２の実施形態における画像処理の動作概念を示す図。 実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をするものとして、重複する説明を適宜省略する。

（磁気共鳴イメージング装置：第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００、及びＲＦ（Radio Frequency）コイル２０を備える。

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、及びＷＢ（Whole Body）コイル１２を有している。これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。

制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、コイル選択回路３６、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。

コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を備えている。コンソール４００は、ホスト計算機として機能する。

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体、例えば患者が搬送されるボア内に静磁場を発生させる。ボアとは、磁石架台１００の円筒内部の空間のことである。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生する。その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。

傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。

寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向及び水平方向に移動することができる。撮像前に天板５１に載置された被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮像時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。

ＷＢコイル１２は全身用コイルとも呼ばれ、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する。また、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号、即ちＭＲ（Magnetic Resonance）信号を受信する。

磁気共鳴イメージング装置１は、ＷＢコイル１２の他、図１に示すようにＲＦコイル２０を備える。ＲＦコイル２０は、被検体の体表面に近接して載置されるコイルである。ＲＦコイル２０は複数の要素コイルを備えている。これら複数の要素コイルは、ＲＦコイル２０の内部でアレイ状に配列されるため、ＰＡＣ（Phased Array Coil）と呼ばれることもある。ＲＦコイル２０には幾つかの種別がある。例えば、ＲＦコイル２０として、図１に示すように被検体の胸部や腹部、或いは脚部に設置されるボディコイル（Body Coil）や、被検体の背側に設置されるスパインコイル（Spine Coil）といった種別がある。

ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいてＲＦパルスを生成する。生成したＲＦパルスはＷＢコイル１２又はＲＦコイル２０に伝送され、被検体に印加される。ＲＦパルスの印加によって被検体からＭＲ信号が発生する。このＭＲ信号をＲＦコイル２０又はＷＢコイル１１が受信する。

ＲＦコイル２０で受信したＭＲ信号、より具体的には、ＲＦコイル２０内の各要素コイルで受信したＭＲ信号は、天板５１及び寝台本体５０に設けられたケーブルを介してコイル選択回路３６に伝送される。コイル選択回路３６は、ＲＦコイル２０から出力される信号、或いはＷＢコイルから出力される信号を、シーケンスコントローラ３４或いはコンソール４００から出力される制御信号に応じて選択する。

選択された信号はＲＦ受信器３２に出力される。ＲＦ受信器３２は、チャネル信号、即ちＭＲ信号をＡＤ（Analog to Digital）変換して、シーケンスコントローラ３４に出力する。デジタルに変化されたＭＲ信号は、生データ（Raw Data）と呼ばれることもある。なお、ＡＤ変換は、ＲＦコイル２０の内部やコイル選択回路３６で行ってもよい。

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３及びＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。スキャンによってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、シーケンスコントローラ３４は、その生データをコンソール４００に送信する。

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。

コンソール４００は、記憶回路４１、入力デバイス４３、ディスプレイ４２、及び処理回路４０を備える。記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。

入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。

処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組わせて、各種の機能を実現することもできる。

なお、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４００以外の構成品（制御キャビネット３００、磁石架台１００及び寝台５００）で、撮像部を構成している。撮像部は、スキャナと呼ぶ場合がある。

図２は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１が対処するケミカルシフトアーティファクトの概念を模式的に説明する図である。図２（ａ）はケミカルシフトアーティファクトが発生していな画像を示し、図２（ｂ）はケミカルシフトアーティファクトが発生した画像を示している。ケミカルシフトアーティファクトは、主に、水と脂肪との磁気共鳴周波数の差に起因して、脂肪のピクセル位置が水のピクセル位置に対して位置ずれを起し、この位置ずれによって発生するアーティファクトである。

通常、ケミカルシフトは、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）の磁気共鳴周波数を基準として（即ちＴＭＳの磁気共鳴周波数を０ｐｐｍとして）取り扱われ、この場合、水のケミカルシフトは４．６５ｐｐｍであり、脂肪のケミカルシフトは１．１５ｐｐｍである。ここでの脂肪は、所謂、中性脂肪であり、アリファティック系脂肪（aliphatic fat）のことである（図３参照）。

したがって、水と脂肪のケミカルシフトの差は３．５ｐｐｍである。このケミカルシフトの差３．５ｐｐｍは、１．５テスラでは水と脂肪の磁気共鳴周波数の差として、２２４Ｈｚとなり、３テスラでは４４８Ｈｚとなる。

一方、ＥＰＩ法のパラメータとして、リードアウト方向のマトリクスサイズをＮrとし、リードアウト方向のＭＲ信号のサンプリング間隔をｔｒとすると、リードアウト方向のサンプリング期間Ｔｒは、Ｔｒ＝Ｎr＊ｔｒ、となり、リードアウト方向のピクセル当たりのバンド幅Ｂrは、Ｔrの逆数の以下の式となる。
Ｂr＝１／（Ｎr＊ｔｒ） （式１）

同様に、位相エンコード方向のマトリクスサイズをＮpeとし、位相エンコード方向のサンプリング間隔をｔpeとすると、位相エンコード方向のサンプリング期間Ｔpeは、Ｔpe＝Ｎpe＊ｔpe、となり、位相エンコード方向のピクセル当たりのバンド幅Ｂpeは、Ｔpeの逆数の以下の式となる。
Ｂpe＝１／（Ｎpe＊ｔpe） （式２）

なお、ＥＰＩ法の場合、位相エンコード方向のサンプリング間隔ｔpeは、リードアウト方向のサンプリング期間Ｔｒに等しく、以下の関係がある。
ｔpe＝Ｎr＊ｔｒ （式３）

今、シングルショットＥＰＩ法のパラメータの一例として、リードアウト方向と位相エンコード方向のマトリクスサイズを１２８＊１２８とし、リードアウト方向のＭＲ信号のサンプリング間隔ｔｒを０．０１ｍｓ（＝１０μｓ）とする。この場合、リードアウト方向の１ライン分の収集期間、即ち、位相エンコード方向のサンプリング間隔ｔpeは、１．２８ｍｓ（＝１２８＊０．０１ｍｓ）となり、マトリクスサイズ１２８＊１２８の全データを、０．１６４秒（＝１２８＊１．２８ｍｓ）の期間で収集することができる。また、リードアウト方向のピクセル当たりのバンド幅Ｂrと、位相エンコード方向のピクセル当たりのバンド幅Ｂpeは、以下となる。
Ｂr＝１／（１２８＊０．０１ｍｓ）＝７８１Ｈｚ （式４）
Ｂpe＝１／（１２８＊１．２８ｍｓ）＝６．１Ｈｚ （式５）

上述したように、水と脂肪の磁気共鳴周波数の差は、１．５テスラでは２２４Ｈｚとなり、３テスラでは４４８Ｈｚとなる。リードアウト方向のピクセル当たりのバンド幅Ｂrは７８１Ｈｚであるため、１．５テスラと３テスラのどちらの場合であっても、水と脂肪の磁気共鳴周波数の差は１ピクセル以内となる。したがって、リードアウト方向には水と脂肪の位置ずれは発生しないことになる。

一方、位相エンコード方向のピクセル当たりのバンド幅Ｂpeは、６．１Ｈｚであるため、水と脂肪の磁気共鳴周波数の差は、１．５テスラでは約３７ピクセル（＝２２４／６．１）分、３テスラでは約７４ピクセル（＝４４８／６．１）分に相当し、水を基準とした場合に、脂肪がこのピクセルだけ位置ずれを起すことになる。

このように、ＥＰＩ法の撮像では、脂肪の位置ずれが位相エンコード方向に発生する。図２（ｂ）は、特に、ＥＰＩ法で撮像した画像における、脂肪の位置ずれに起因するケミカルシフトアーティファクトを模式的に示したものである。

図２（ａ）及び図２（ｂ）では、楕円状のアキシャル断面において、断面の外周部にリング状の脂肪成分が存在し、その内側に水を主成分とする円形状の筋肉が存在する組織モデルを想定している。上述したようにＥＰＩ法の撮像の場合、図２（ｂ）に例示したように、中央の円状の水成分の領域に対して、リング状の脂肪領域が位相エンコード方向にシフトする。図２（ｂ）では、脂肪領域が位相エンコード方向の負の方向にシフトする例を示している。

脂肪領域の負方向へのシフトの結果、円形の水成分領域の上部では水成分に脂肪成分が重畳されて、高輝度の領域（図２（ｂ）では、三日月状の白い領域）が発生する。この高輝度の領域が、ケミカルシフトアーティファクトと呼ばれるアーティファクトに該当する。一方、円形の水成分領域の下部には、水成分の画素も脂肪成分の画素も存在しない低輝度の領域（図２（ｂ）では、三日月状の黒い領域）が発生する。この低輝度の領域も、ケミカルシフトアーティファクトと呼ばれるアーティファクトに該当する。

このようなケミカルシフトアーティファクトを低減するために、ＣＨＥＳＳ（chemical shift selective）パルスを用いて脂肪成分のみを周波数選択的に励起し、その後、脂肪性分に位相をディフェージングパルスによって分散させることによって脂肪成分を抑制するＣＨＥＳＳ法が知られている。また、脂肪と水の磁気共鳴周波数に差異があることを利用して、異なるエコー時間で収集されたＭＲ信号から生成した２つ以上の画像を用いて、脂肪成分と水成分とを分離するＤＩＸＯＮ法も、脂肪抑制技術として従来から用いられている。ＣＨＥＳＳ法やＤＩＸＯＮ法は、いずれも、脂肪成分と水成分の磁気共鳴周波数がある程度離れていることを前提とする手法である。

しかしながら、脂肪成分は様々な種類の有機化合物を含むものであり、脂肪成分の中には、水の磁気共鳴周波数に近い脂肪成分も含まれることが知られている。図３は、脂肪成分と水成分の磁気共鳴のスペクトル成分を示す図である。

脂肪成分には、アリファティック系脂肪（aliphatic fat）とオレフィン系脂肪（Olefinic fat）が含まれると言われている。そして、脂肪成分のうち、９０〜９５％がアリファティック系脂肪であり、１０〜５％がオレフィン系脂肪であると言われている。前述したように、脂肪と水の磁気共鳴周波数の差は３．５ｐｐｍであるが、この差は、図３に示すように、脂肪成分の中のアリファティック系脂肪と水との磁気共鳴周波数の差である。

これに対して、図３に示すように、脂肪成分の中のオレフィン系脂肪と水との磁気共鳴周波数の差はずっと小さく、０．５〜０．７ｐｐｍ程度であり、オレフィン系脂肪のスペクトル成分と、水のスペクトル成分は一部が重複する。このため、オレフィン系脂肪にＣＨＥＳＳ法を適用しようとすると水成分も大きく抑制されることなるため、ＣＨＥＳＳ法の使用は難しい。また、ＤＩＸＯＮ法によるオレフィン系脂肪と水成分の分離も難しい。

その一方で、オレフィン系脂肪と水との磁気共鳴周波数の差が０．７ｐｐｍしかないとしても、１．５テスラでは４５Ｈｚとなり、３テスラでは８９Ｈｚとなる。この磁気共鳴周波数の差は、オレフィン系脂肪の位相エンコード方向の位置ずれは、１．５テスラで７ピクセル相当になり、３テスラでは１４ピクセル相当となる。したがって、オレフィン系脂肪の位置ずれは、上述したケミカルシフトアーティファクトとなり得る。

本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、ＣＨＥＳＳ法やＤＩＸＯＮ法を使用することなく、オレフィン系脂肪を含めた脂肪成分を抑制する手法を提供するものである。具体的には、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、水と脂肪のｂ値に対する減衰特性の差異に着目して脂肪成分を抑制している。より具体的には、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、大きなｂ値（例えばｂ値が2000）の拡散強調画像と小さなｂ値（例えばｂ値がゼロ）の拡散強調画像とを比較したとき、大きなｂ値の拡散強調画像では、水成分の領域の信号強度は大きく減衰するものの、オレフィン系脂肪を含めた脂肪成分の領域の信号強度はそれほど減衰しない、という特性に着目して脂肪成分を抑制している。言い換えると、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、オレフィン系脂肪を含めた脂肪成分の見かけ上の拡散係数ＡＤＣ（Apparent Diffusion Coefficient）が、水のＡＤＣよりも小さいという特性に着目して脂肪成分を抑制している。本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、この脂肪抑制の機能を主にコンソール４００の処理回路４０で実現している。

図４は、脂肪抑制機能に焦点を絞った処理回路４０の機能構成例を示すブロック図である。また、図５は、脂肪抑制機能に焦点を絞った磁気共鳴イメージング装置１の動作例を示すフローチャートである。

図４に示すように、コンソール４００の処理回路４０は、撮像条件設定機能４０１、第１画像（ｂ＝ｂ１）生成機能４０３、第２画像（ｂ＝ｂ２）生成機能４０４、及び、画像処理機能４０５を実現する。これらの各機能は、例えば、処理回路４０が具備するプロセッサが、記憶回路４１に記憶される所定のプログラムを実行することによって実現される。これら各機能の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、図５のステップＳＴ１０１において第１画像の撮像条件を設定する。第１画像は、ＳＥ−ＥＰＩ法を用いた拡散強調画像（ＤＷＩ）である。但し、第１画像に適用されるｂ値は、例えばｂ＝５００よりも小さな値であり、典型的にはｂ値をゼロとした、ＳＥ−ＥＰＩ法で撮像される画像である。

図６は、ＳＥ−ＥＰＩ法を用いた拡散強調撮像法（以下、ＤＷＩ（ＳＥ−ＥＰＩ）法と呼ぶ）のパルスシーケンスの一例を示す図である。図６の１段目はＲＦパルス信号、２段目はスライス選択傾斜磁場Ｇss、３段目は位相エンコード傾斜磁場Ｇpe、４段目はリードアウト傾斜磁場Ｇro、５段目は収集するＭＲ信号を示している。

ＲＦパルス信号としては、通常のＳＥ法と同様に、フリップ角が例えば９０°の励起パルスに続いて、フリップ角が例えば１８０°の再集束パルスが印加される。

再集束パルスの印加後には、ＥＰＩパルシーケンスが印加される。１つのＥＰＩパルスシーケンスで１スライス分のＭＲ信号を収集する１ショットＥＰＩでは、全位相エンコードに対応する、例えば、図６に例示するように、１２８位相エンコード数に対応するＭＲ信号を収集する。

また、ＤＷＩ（ＳＥ−ＥＰＩ）法では、再集束パルスの前後にＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスが印加される。ＭＰＧパルスの大きさを示す指標としてｂ値（b-value）があるが、ｂ値は以下の式で与えられる。
ｂ＝γ^２Ｇ^２τ^２（Ｔ−τ／３） （式６）
（式６）では、２つのＭＰＧパルスの間隔をＴ、各ＭＰＧパルスのパルス長をτ、各印加方向のＭＰＧパルスの合成傾斜磁場の大きさをＧ、磁気回転比をγとして表記している。

ステップＳＴ１０１で設定する第１画像の撮像条件では、ｂ値として小さな値ｂ＝ｂ１を設定するが、通常、ｂ１の値をゼロに設定する。この場合の撮像条件として設定するパルスシーケンスは、図６に示すＭＰＧパルスを取り除いたパルスシーケンスとなる。ステップＳＴ１０１の処理は、図４の撮像条件設定機能４０１が行う。

次のステップＳＴ１０２では、ステップＳＴ１０１で設定したパルスシーケンスを実行して第１画像の撮像を行い、この撮像収集したＭＲ信号を再構成処理して、第１画像を生成する。ステップＳＴ１０２の処理は、図４の第１画像生成機能４０３が行う。

次のステップＳＴ１０３では、第２画像の撮像条件を設定する。ステップＳＴ１０３で設定する第２画像の撮像条件では、ｂ値として大きな値ｂ＝ｂ２を設定する。通常の拡散強調撮像で用いられるｂ値は、ｂ＝１０００という値が典型的であるが、ステップＳＴ１０３では、さらに大きなｂ値を設定する。例えば、ｂ２＝２０００、といった大きなｂ値を設定する。ステップＳＴ１０３の処理は撮像条件設定機能４０１が行う。

次のステップＳＴ１０４で、ステップＳＴ１０３で設定したパルスシーケンスを実行して第２画像の撮像を行い、この撮像収集したＭＲ信号を再構成処理して、第２画像を生成する。ステップＳＴ１０４の処理は、第２画像生成機能４０４が行う。

ステップＳＴ１０５で、第１画像における脂肪成分を抑制する画像処理を行う。具体的には、第１画像から第２画像を減算し、第１画像の脂肪成分が低減された第３画像を生成する。ステップＳＴ１０５の処理は図４の画像処理機能４０５が行う。

図７及び図８は、ステップＳＴ１０５で行う画像処理の動作概念と効果を示す図である。図７の上段は、拡散強調画像におけるｂ値に対する減衰特性の一例を示すグラフである。グラフ中、破線は、オレフィン系脂肪を含む脂肪成分のｂ値に対する減衰特性を示す。また、グラフ中、実線は、水が主成分となる筋肉成分のｂ値に対する減衰特性を示す。

筋肉成分の見かけの拡散係数を(ＡＤＣ)_Ｍuｓとし、ＭＰＧパルスを印加しないときの（即ち、ｂ値がゼロのときの）信号強度をＳ_０Ｍｕｓとすると、筋肉成分の信号強度Ｓ_Ｍｕｓのｂ値に対する減衰特性は、以下の（式７）で表される。
Ｓ_Ｍｕｓ＝Ｓ_０Ｍｕｓ・ｅｘｐ[−(ＡＤＣ)_Ｍｕｓ・ｂ] （式７）

また、オレフィン系脂肪を含む脂肪成分見かけの拡散係数を(ＡＤＣ)_Ｆとし、ＭＰＧパルスを印加しないときの（即ち、ｂ値がゼロのときの）信号強度をＳ_０Ｆとすると、脂肪成分分の信号強度Ｓ_Ｆのｂ値に対する減衰特性は、以下の（式８）で表される。
Ｓ_Ｆ＝Ｓ_０Ｆ・ｅｘｐ[−(ＡＤＣ)_Ｆ・ｂ] （式８）

筋肉成分の見かけの拡散係数を(ＡＤＣ)_Ｍuｓは、脂肪成分見かけの拡散係数を(ＡＤＣ)_Ｆに比べると大きな値となることが知られている。このため、筋肉成分の信号強度Ｓ_Ｍｕｓは、ｂ値の増加に伴って急激に減衰するのに対して、脂肪成分の信号強度Ｓ_Ｆは、ｂ値の増加に伴って緩やかな減衰を示し、ｂ値が増加してもあまり減衰しない。

実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、水成分と脂肪成分のｂ値に対する減衰特性の違いを積極的に利用して脂肪成分を抑制している。図７の下段は、脂肪抑制の効果を模式的に示す図である。

図７下段左の図は、第１画像における（即ち、ｂ値がゼロのときの）水成分の大きさＷ１と、脂肪成分の大きさＦ１とを例示している。この例では、第１画像における脂肪成分が水成分よりも大きい値である状況を想定している。

図７下段中央の図は、大きなｂ値（例えば、ｂ＝２０００）で撮像した第２画像における水成分Ｗ２と、脂肪成分Ｆ２とを例示している。ｂ＝２０００のとき、図７上段のグラフでは、水成分の大きさＷ２はほぼゼロである。これに対して、第２画像における脂肪成分の大きさＦ２は、第１画像のＦ１よりは小さいものの、それ程大きくは減衰していない。したがって、第１画像から第２画像を減算して得られる第３画像においては、水成分Ｗ３は、第１画像の水成分とほぼ同じ値となり（Ｗ３≒Ｗ１）、第１画像に対してほとんど減少しない。これに対して、第３画像の脂肪成分Ｆ３は、第１画像の脂肪成分Ｆ１と第２画像の脂肪成分Ｆ２との差分であるため（Ｆ３＝Ｆ１−Ｆ２）、第１画像の脂肪成分Ｆ１に対して大きく減少した値となる。

図８は、上述した脂肪抑制の効果を単純化した画像を用いて説明する図である。図８の左上段は第１画像を例示する図であり、方形状に分布した筋肉成分の周囲を脂肪成分が囲んでいる。第１画像は、ｂ値が１０００よりも小さい状態で、典型的には、ｂ値がゼロの状態で撮像された画像である。第１画像では脂肪成分が目立っている。

左下段は第２画像を例示する図である。第２画像は、ｂ値が大きな値に設定された状態（例えば、ｂ＝２０００）で撮像された画像である。この場合、水成分は十分に減衰される一方、脂肪成分はあまり減衰しない。この結果、第１画像から第２画像を減算した第３画像では、水成分に関しては第１画像とほぼ同じ強さが保持される一方、脂肪成分に関しては第１画像に対して大きく抑制される。この結果、第３画像では脂肪成分が大きく低下し、従来問題となっていたケミカルシフトアーティファクトも低減される。

上述したように、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、拡散散強調画像におけるケミカルシフトアーティファクトの影響を低減することができる。

（磁気共鳴イメージング装置：第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の機能構成例を示すブロック図である。また、図１０は、第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の動作例を示すフローチャートである。

第２の実施形態は、第１の実施形態の機能構成に対して、ＡＤＣ算出機能４０６を付加している点が第１の実施形態と異なる。また、図１０のフローチャートにおいては、ステップＳＴ６及びステップＳＴ７を付加している点が図５と相違している。ステップＳＴ６及びステップＳＴ７の処理は、ＡＤＣ算出機能４０６が行う。

図１１は、ステップＳＴ６及びステップＳＴ７の処理の概念を説明する図である。第１の実施形態では、脂肪成分が抑制された第３画像を生成しているが、第２の実施形態では、複数の第３画像を生成し、複数の第３画像から筋肉成分の見かけの拡散係数ＡＤＣを算出するものとしている。

具体的には、複数の異なるｂ値に対応する複数の第１画像を生成する。複数の第１画像の夫々のｂ値はいずれも小さな値であり、例えば、１０００以下の範囲の中から選択される値である。例えば、図１１では、ｂ１＝０、ｂ１＝３００、ｂ１＝６００、の３つのｂ値の設定によって３つの第１画像が生成される例を示している。一方、第２画像は第１の実施形態と同じであり、大きなｂ値（例えば、ｂ＝２０００）で撮像された画像である。複数の第１画像の夫々から同一の第２画像を減算することにより、複数の異なるｂ値に対応する複数の第３画像を生成することができる。複数の第３画像は、第１の実施形態と同様に脂肪成分が抑制された画像である一方、筋肉成分に関しては、ｂ値の値に依存して異なる信号強度となっている。

ステップＳＴ１０７では、複数のｂ値と、これに対応する複数の信号強度を、例えば、（式７）にカーブフィッティングさせることにより、筋肉成分の見かけの拡散係数ＡＤＣを算出することができる。

上述した第２の実施形態によれば、脂肪が抑制された拡散強調画像を生成することに加えて、ケミカルシフトアーティファクトの影響が抑制された複数の拡散強調画像から、ＡＤＣを算出することができる。

（画像処理装置）
図１２は、実施形態に係る画像処理装置６００の構成例を示す図である。画像処理装置６００は、前述した磁気共鳴イメージング装置１のコンソール４００の機能の大部分を、磁気共鳴イメージング装置１とは独立した情報処理装置、例えば、ワークステーションやパーソナルコンピュータ、或いは、タブレット型コンピュータで行う装置である。

前述した第１画像、及び、第２画像は、磁気共鳴イメージング装置１で生成される。そして、画像処理装置６００では、磁気共鳴イメージング装置１で生成された第１画像及び第２画像を、図１２に示す外部インターフェース機能４０２、第１画像取得機能４０３、及び、第２画像取得機能４０４により、任意の記録媒体や任意の通信回線を介して取得する。画像処理装置６００は、取得した第１画像と第２画像とから、前述した処理により、脂肪の抑制された第３画像を生成し、ディスプレイ４２に表示する。或いは、画像処理装置６００は、前述した処理によって生成された複数の第３画像からＡＤＣを算出し、算出したＡＤＣを、例えば、ＡＤＣマップの態様でディスプレイ４２に表示してもよい。

このような画像処理装置６００によっても、前述した磁気共鳴イメージング装置１と同様の効果を得ることができる。

なお、各実施形態の説明における外部インターフェース機能、第１画像取得機能、及び、第２画像取得機能は、特許請求の範囲の記載における取得部の一例である。また、各実施形態の説明における画像処理機能は、特許請求の範囲の記載における画像処理部の一例である。また、各実施形態の説明におけるＡＤＣ算出機能は、特許請求の範囲の記載における計算処理部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、拡散強調画像におけるケミカルシフトアーティファクトの影響を低減することができる。

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

１ 磁気共鳴イメージング装置
２０ ＲＦコイル
４０ 処理回路
４１ 記憶回路
４２ ディスプレイ
４３ 入力デバイス
４０１ 撮像条件設定機能
４０２ 外部インターフェース機能
４０３ 第１画像生成機能、第１画像取得機能
４０４ 第２画像生成機能、第２画像取得機能
４０５ 画像処理機能
４０６ ＡＤＣ算出機能
６００ 画像処理装置

Claims (8)

1. 第１のｂ値に対応する第１のＭＲ（Magnetic Resonance）画像と、前記第１のｂ値と異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像とを取得する取得部と、
   前記第１のＭＲ画像と前記第２のＭＲ画像との差分をとることにより、前記第１のＭＲ画像における脂肪成分を抑制する画像処理部と、
   を備えた画像処理装置。
2. 前記画像処理部が抑制する前記脂肪成分は、少なくともオレフィンを含む、
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第１のＭＲ画像と前記第２のＭＲ画像とは、それぞれケミカルシフトアーティファクトを含む画像である、
   請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記画像処理部による差分により前記脂肪成分が抑制された第３の画像は、筋組織からの信号を主成分とする、
   請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記第１のｂ値はゼロであり、前記第１のＭＲ画像はＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスを印加せずに収集された信号から生成された画像である、
   請求項１または４のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. ＡＤＣ（Apparent Diffusion Coefficient）を計算する計算処理部をさらに備え、
   前記画像処理部は、複数のｂ値について前記脂肪成分を抑制した第３の画像を生成し、
   前記計算処理部は、前記第３の画像を複数用いてＡＤＣを求める、
   請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 第１のｂ値に対応する第１のＭＲ（Magnetic Resonance）画像と、前記第１のｂ値と異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像とを取得し、
   前記第１のＭＲ画像と前記第２のＭＲ画像との差分をとることにより、前記第１のＭＲ画像における脂肪成分を抑制する、
   画像処理方法。
8. 静磁場を形成する静磁場磁石と、
   前記静磁場に、任意の軸方向に傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場コイルと、
   前記静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加して、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号を発生させる高周波コイルと、
   前記高周波磁場を印加するように前記高周波コイルを制御し、指定したｂ値を有するＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスを複数の軸方向のそれぞれに印加するように前記傾斜磁場コイルを制御する制御部と、
   前記制御部により前記高周波コイル及び前記傾斜磁場コイルが制御されることにより得られるＭＲ信号に基づいて、第１のｂ値に対応する第１のＭＲ画像と、前記第１のｂ値と異なる第２のｂ値に対応する第２のＭＲ画像とを生成する画像生成部と、
   前記第１のＭＲ画像と前記第２のＭＲ画像との差分をとることにより、前記第１のＭＲ画像における脂肪成分を抑制する画像処理部と、
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。