JP2021083966A - 医用画像処理装置、方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】ＭＲ画像に基づく造影パラメータを利用した診断の精度及び／又は効率を向上することのできる医用画像処理装置を提供する。【解決手段】医用画像処理装置１は、取得部、設定部及び指標値算出部を含む。取得部１１１は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件に従い、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた、複数時刻のＭＲ画像を取得する。設定部１１２は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定する。指標値算出部１１３は、複数時刻のＭＲ画像と実際の撮像条件と標準の撮像条件とに基づいて、実際の撮像条件から標準の撮像条件に換算し標準化された、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す第１の指標値を算出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、方法及びプログラムに関する。
造影ＭＲ検査により得られたＭＲ画像から造影剤の時間変化を示す指標（以下、造影パラメータと呼ぶ）の値の分布を表現する造影パラメータマップを生成するソフトウェアが販売されている。造影パラメータマップにおける病変部の平均値等の統計値が診断に利用されている。しかしながら、造影パラメータ値は、磁場強度や造影剤の種類、造影剤の注入量等の撮像条件により変動してしまうので、造影パラメータを利用して診断しようとしても、造影パラメータ値の撮像条件に対する依存性が正確な診断を妨げてしまう。
特開２０１０−７５６３４号公報 特表２０１２−５２９３２０号公報
A KARAHALIOU, K VASSIOU, N S ARIKIDIS, S SKIADOPOULOS, T TANAVOU, L COSTARIDOU, "Assessing heterogeneity of lesion enhancement kinetics in dynamic contrast-enhanced MRI for breast cancer diagnosis", The British Journal of Radiology, 83(2010), P296-P306.
本発明が解決しようとする課題は、ＭＲ画像に基づく造影パラメータを利用した診断の精度及び／又は効率を向上することにある。
実施形態に係る医用画像処理装置は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件に従い、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた、複数時刻のＭＲ画像を取得する取得部と、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定する設定部と、前記複数時刻のＭＲ画像と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて、前記実際の撮像条件から前記標準の撮像条件に換算し標準化された造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す第１の指標値を算出する指標値算出部と、を具備する。
図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示す図である。 図２は、医用画像処理装置による時系列のＭＲ画像の解析処理の典型的な流れを示す図である。 図３は、較正係数決定例１に係る撮像条件の入力画面の一例を示す図である。 図４は、較正係数決定例２に係る撮像条件の入力画面の一例を示す図である。 図５は、リファレンス組織に関する造影前画像の信号値と初期造影画像の信号値とに基づく散布図の一例を示す図である。 図６は、較正済み造影パラメータマップの第１の生成方法の処理過程を模式的に示す図である。 図７は、較正済み造影パラメータマップの第２の生成方法の処理過程を模式的に示す図である。 図８は、変形例に係る撮像条件の入力画面の一例を示す図である。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る医用画像処理装置、方法及びプログラムを説明する。
本実施形態に係る医用画像処理装置は、磁気共鳴イメージング装置により生成されたＭＲ画像を処理するコンピュータである。医用画像処理装置は、磁気共鳴イメージング装置に組み込まれたコンピュータでもよいし、磁気共鳴イメージング装置とは別体のコンピュータでもよい。以下の実施形態において医用画像処理装置は、磁気共鳴イメージング装置とは別体のコンピュータであるとする。
図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の構成を示す図である。図１に示すように、医用画像処理装置１は、処理回路１１、通信インタフェース１２、表示機器１３、入力インタフェース１４及び記憶回路１５を有する。処理回路１１は処理部の一例であり、通信インタフェース１２は通信部の一例であり、表示機器１３は表示部の一例であり、入力インタフェース１４は入力部の一例であり、記憶回路１５は記憶部の一例である。
処理回路１１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサを有する。当該プロセッサが記憶回路１５等にインストールされた各種プログラムを起動することにより、取得機能１１１、設定機能１１２、指標値算出機能１１３、統計値算出機能１１４及び表示制御機能１１５を実現する。各機能１１１〜１１５は単一の処理回路１１で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能１１１〜１１５を実現するものとしても構わない。取得機能１１１は取得部の一例であり、設定機能１１２は設定部の一例であり、指標値算出機能１１３は指標値算出部の一例であり、統計値算出機能１１４は統計値算出部の一例であり、表示制御機能１１５は表示部の一例である。
取得機能１１１の実現により、処理回路１１は、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた複数時刻のＭＲ画像を取得する。ＭＲ画像は、通信インタフェース１２や可搬記録媒体等を介して磁気共鳴イメージング装置やＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等から取得されてもよいし、通信インタフェース１２や可搬記録媒体等を介して受信したＭＲ画像を記憶する記憶回路１５から取得されてもよい。なお、処理回路１１は、複数時刻のＭＲ画像の他にも種々の情報を取得することが可能である。
取得される複数時刻のＭＲ画像は、予め設定された実際の撮像条件に従い、磁気共鳴イメージング装置による動的撮像（ダイナミック撮像）により生成される。本実施形態に係る撮像条件は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む。磁場情報は、典型的には、磁気共鳴イメージング装置の静磁場強度に関する情報である。造影剤情報は、造影剤の種類、注入量及び緩和度を含む。組織情報は、被検体に含まれる組織の種類、緩和度及び当該組織で観測されるＭＲＩ信号の大きさの情報を含む。実際の撮像条件のデータは複数時刻のＭＲ画像に関連付けられている。なおＭＲ撮像のために、撮像条件として、他の条件が設定されてもよい。
設定機能１１２の実現により、処理回路１１は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定する。被検体に対して実際に行われたＭＲ撮像の撮像条件は標準の撮像条件とは異なることがある。処理回路１１は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件を設定する。実際の撮像条件は、被検体に対して実際に行われたＭＲ撮像の撮像条件である。
指標値算出機能１１３の実現により、処理回路１１は、複数時刻のＭＲ画像と実際の撮像条件と標準の撮像条件とに基づいて、実際の撮像条件から標準の撮像条件に換算し標準化された、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す造影パラメータの値を算出する。処理回路１１は、ＭＲ画像の画素毎に造影パラメータ値を算出する。造影パラメータ値の空間的な分布は造影パラメータマップと呼ばれる。換言すれば、指標値算出機能１１３の実現により、処理回路１１は、造影パラメータマップを生成することが可能である。なお、造影パラメータは、ＤＣＥ（Dynamic Contrast-Enhanced）パラメータとも呼ばれる。
統計値算出機能１１４の実現により、処理回路１１は、指標値算出機能１１３により算出された造影パラメータマップの造影パラメータ値に基づいて統計値を算出する。統計値は、造影パラメータマップの全体領域に含まれる各画素のパラメータ値に基づいて算出されてもよいし、造影パラメータマップの関心領域に含まれる各画素のパラメータ値に基づいて算出されてもよい。
表示制御機能１１５の実現により、処理回路１１は、種々の情報を、表示機器１３を介して表示する。例えば、処理回路１１は、統計値算出機能１１４により算出された統計値、指標値算出機能１１３により算出された造影パラメータ値や造影パラメータマップ、取得機能１１１により取得された複数時刻のＭＲ画像等を表示機器１３に表示する。また、処理回路１１は、設定機能１１２による撮像条件の入力画面を表示機器１３に表示してもよい。
通信インタフェース１２は、磁気共鳴イメージング装置やＰＡＣＳ、他のコンピュータとの間で情報通信を行うためのインタフェースである。
表示機器１３は、処理回路１１の表示制御機能１１５に従い種々の情報を表示する。表示機器１３としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが適宜使用可能である。また、表示機器１３は、プロジェクタでもよい。
入力インタフェース１４は、ユーザ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１１に出力する。具体的には、入力インタフェース１４は、マウス、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、タッチパッド、タッチパネルディスプレイ等の入力機器に接続されている。入力インタフェース１４は、音声を集音するマイク等の入力機器からの音声信号を用いた音声入力装置であってもよい。入力インタフェース１４は、光学センサを用いた非接触入力回路でもよい。入力インタフェース１４は、当該入力機器への入力操作に応じた電気信号を処理回路１１へ出力する。また、入力インタフェース１４に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でもよい。
記憶回路１５は、種々の情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。記憶回路１５は、例えば、複数時刻のＭＲ画像や標準の撮像条件、実際の撮像条件を記憶する。記憶回路１５は、上記記憶装置以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体や、半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。記憶回路１５は、医用画像処理装置１にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。
以下、医用画像処理装置１について詳細に説明する。
まずは、造影パラメータの算出の前処理について説明する。前処理として、ＭＲ造影検査により得られた複数時刻のＭＲ画像に基づく造影画像が生成される。なお、本実施形態においてＭＲ信号の値と画像の画素の値とを特に区別せずに信号値と呼ぶことにする。
時刻ｕｉ（ｉ＝０…Ｎ）におけるＭＲ画像のある１画素の信号値をＳ（ｕｉ）と記す。これら時系列のＭＲ画像は造影剤注入前の画像と造影剤注入後の画像とに分けられる。時刻ｕ０からｕＮ0までを造影剤注入前、時刻ｕＮ0+1からｕＮまでを造影剤注入後とする。造影剤注入前の画像（以下、造影前画像と呼ぶ）の信号値Ｓ０は、重みｗ０，ｉと時刻ｕ０からｕＮ0までのＭＲ画像の信号値Ｓ（ｕｉ）とに基づいて式（１）に従い算出される。
Figure 2021083966
造影剤注入時点からの経過時間ｔ１に相当する初期造影画像の信号値Ｓ１は、重みｗ１，ｉと時刻ｕ０からｕＮまでのＭＲ画像の信号値Ｓ（ｕｉ）とに基づいて式（２）に従い算出される。重みｗ１，ｉはｕｉがｔ１に近いときに大きな値を持つ。経過時間ｔ１は、造影初期に対応する。
Figure 2021083966
造影剤注入時点からの経過時間ｔ２に相当する後期造影画像の信号値Ｓ２は、重みｗ２，ｉと時刻ｕ０からｕＮまでのＭＲ画像の信号値Ｓ（ｕｉ）とに基づいて式（３）に従い算出される。重みｗ２，ｉはｕｉがｔ２に近いときに大きな値を持つ。経過時間ｔ２は、造影後期に対応する。
Figure 2021083966
ピーク造影画像の信号値Ｓｐは、重みｗｐ，ｉと時刻ｕ０からｕＮまでのＭＲ画像の信号値Ｓ（ｕｉ）とに基づいて式（４）に従い算出される。重みｗｐ，ｉはＳ（ｕｉ）が最大値となるｕｉに近いときに大きな値を持つ。
Figure 2021083966
最大傾斜前後の差分画像の信号値Ｓｍｓ２−Ｓｍｓ１は、式（５）に従い算出される。最大傾斜後画像の信号値Ｓｍｓ２は、式（５）の右辺の前半の項に示すように、重みｗｍｓ２，ｉと時刻ｕ０からｕＮまでのＭＲ画像の信号値Ｓ（ｕｉ）とに基づいて算出される。重みｗｍｓ２，ｉはＳ（ｕｉ）が最大傾斜となる後の時刻ｔｍｓ２の近くで大きな値を持つ。最大傾斜前画像の信号値Ｓｍｓ１は、式（５）の右辺の後半の項に示すように、重みｗｍｓ１，ｉと時刻ｕ０からｕＮまでのＭＲ画像の信号値Ｓ（ｕｉ）とに基づいて算出される。重みｗｍｓ１，ｉはＳ（ｕｉ）が最大傾斜となる前の時刻ｔｍｓ１の近くで大きな値を持つ。最大傾斜前後の差分画像の信号値Ｓｍｓ２−Ｓｍｓ１は、式（５）に示すように、最大傾斜後画像の信号値Ｓｍｓ２から最大傾斜前画像の信号値Ｓｍｓ１を減算することにより算出される。
Figure 2021083966
上記の数式はある１画素での式であるが、同様の計算を複数の画素に対して適用することで複数画素の信号値が算出される。
造影剤による組織の信号値変化を示す各種造影パラメータは、造影画像の信号値Ｓ（ｕｉ）から次のように算出される。下記の通り、各種造影パラメータは、ある時点での信号値と対する他の時点での信号値との比により表される。これは、信号値自体に定量性を有さないＭＲ画像の特殊性によるものである。
ＩＥ（Initial Enhancement）は、造影前画像の信号値Ｓ０と初期造影画像の信号値Ｓ１とに基づいて、式（６）に従い算出される。
Figure 2021083966
ＰＰＥ（Peak Percentage Enhancement）は、ピーク造影画像の信号値Ｓｐと造影前画像の信号値Ｓ０とに基づいて、式（７）に従い算出される。
Figure 2021083966
ＰＩＥ（Post Initial Enhancement）は、後期造影画像の信号値Ｓ２と初期造影画像の信号値Ｓ１とに基づいて、式（８）に従い算出される。
Figure 2021083966
ＳＥＲ（Signal Enhancement Ratio）は、後期造影画像の信号値Ｓ２と初期造影画像の信号値Ｓ１と造影前画像の信号値Ｓ０とに基づいて、式（９）に従い算出される。
Figure 2021083966
ＭＳ（Maximum Slope）は、最大傾斜後画像と最大傾斜前画像との差分画像の信号値Ｓｍｓ２−Ｓｍｓ１と造影前画像の信号値Ｓ０と最大傾斜前後の経過時間差ｔｍｓ２−ｔｍｓ１とに基づいて、式（１０）に従い算出される。なお、最大傾斜後画像の信号値をＳｍｓ２と表記し、最大傾斜前画像の信号値をＳｍｓ１と表記するものとする。
Figure 2021083966
ＡＵＣ（Area Under the Curve）は、造影剤注入後の画像（造影剤注入後画像）の信号値の和と時刻ｕＮ0+1からｕＮまでの時間差と造影前画像の信号値Ｓ０とに基づいて、以下の（１１）式に従い算出される。
Figure 2021083966
上記の造影パラメータは、一例であり、これらに限定されない。また、上記の造影パラメータの数式もある１画素での式であるが、同様の計算を複数の画素に対して適用することで複数画素の造影パラメータ値が算出される。
次に、造影剤濃度、造影剤種類及び磁場強度に対するＭＲ画像の信号値の依存性について説明する。
頭部の造影動画撮像にはＦＥ（Field Echo）法が用いられる。ＭＲ造影剤はＴ１値を減少させる効果があるため、造影剤の注入により組織のＴ１値が減少し、その結果、ＭＲ撮像のＭＲ信号強度が増加する。そのため、造影剤濃度に応じた信号値変化を伴う時系列のＭＲ画像が撮像される。
ＦＥ法のＭＲ信号の信号値は式（１２）のように表される。ＴＲ及びＴＥは、ＭＲ撮像パラメータであり、それぞれ繰り返し時間及びエコー時間を表す。Ｔ１及びＴ２ ＊は、組織情報の一種であり、それぞれ縦緩和時間及び横緩和時間を表す。
Figure 2021083966
式（１２）中の分数より前の項はエコー時間ＴＥにＴ２ ＊より十分小さい値を用いることで定数とみなすことができる。そのとき、造影前の信号値Ｓ０に対する現在の信号値の比、すなわち、造影差分信号比Ｓ／Ｓ０は式（１３）により表される。Ｒ１＝１／Ｔ１（ｕ）、ΔＲ１＝Ｒ１（ｕ）−Ｒ１（０）である。Ｒ１（０）は造影前のＴ１値Ｔ１（０）の逆数である。ΔＲ１は組織の造影剤濃度に比例することが知られている。
Figure 2021083966
式（１３）から、信号値あるいは信号比はΔＲ１に応じて変化するが、その変化は直線的ではないことがわかる。本実施形態では簡単化して、式（１４）及び式（１５）のように信号値変化を線形近似して説明する。
Figure 2021083966
線形近似は例であり、必須の要件ではない。各変数の右上に添えたａは組織ａでの値であることを示す。また変数の右上の＃１は撮影条件１での値であることを示す。例えば、Ｓ０ ａ，＃１は、撮影条件＃１により得られた造影前画像における組織ａの信号値を示す。式（１５）では、造影後の組織ａのＲ１値が造影剤の濃度ｃａ，＃１と造影剤の緩和度ｒ１ ＃１とを用いて式（１６）のように表されることを用いた。
Figure 2021083966
撮像条件＃１での造影剤による組織ａの緩和度の増分ΔＲ１ ａ，＃１（ｕ）は組織ａの造影剤濃度ｃａ，＃１と撮像条件＃１に用いた造影剤の緩和度ｒ１ ＃１との積で表される。なお、濃度ｃの単位はｍｍｏｌ／Ｌ、緩和度ｒ１の単位はｓ−１（ｍｍｏｌ／Ｌ）−１である。造影剤緩和度ｒ１は造影剤種類と磁場強度とにより決まる。
線形近似した場合、撮像条件＃１での組織ａの造影差分比ｅａ，＃１は、撮影条件＃１により得られた造影前画像における組織ａの信号値Ｓ０ ａ，＃１と撮影条件＃１により得られたＭＲ画像における組織ａの信号値Ｓａ，＃１との比に基づいて式（１７）のように表される。
Figure 2021083966
このように造影差分比ｅａ，＃１は、造影前の組織ａの緩和度Ｒ１ ａ，＃１（０）、造影剤濃度（造影剤注入量）、造影剤種類及び磁場強度によっても定まることがわかる。なおＲ１ ａ，＃１（０）はＲ１０ ａ，＃１のように表記している。
次に、組織ａ、組織ｂ、標準の撮像条件＃１及び実際の撮像条件＃２の造影差分比の関係と較正係数とについて説明する。
撮像条件１且つ組織ａの造影差分比ｅａ，＃１は、前述の式（１７）の通り、式（１８）に従い表現される。
Figure 2021083966
撮像条件２且つ組織ａの造影差分比ｅａ，＃２は、造影差分比ｅａ，＃１との関係につき、式（１９）−式（２２）に従い表現される。
Figure 2021083966
すなわち、実際の撮像条件＃２での造影差分比ｅａ，＃２は、標準の撮像条件＃１での造影差分比ｅａ，＃１に較正係数［ｋａ，＃２１］をかけた値となる。撮像条件＃２での造影差分比ｅａ，＃２を標準の撮像条件＃１に換算するには、撮像条件＃２での造影差分比ｅａ，＃２に較正係数［ｋａ，＃２１］を除算すればよい。但し、［ｋａ，＃２１］は、式（２１）に示すように、標準の撮像条件＃１と実際の撮像条件＃２との間の造影剤濃度の比ｋｃ ＃２、造影剤緩和度の比ｋ１ ＃２及び組織緩和度の比ｋ１０ ａ，＃２に基づいて決定される。造影剤緩和度の比ｋ１ ＃２は、造影剤種類と磁場強度とに基づいて決定される。組織緩和度は組織の性質と磁場強度とに基づいて決定される。
標準の撮像条件１且つ組織ｂの造影差分比ｅｂ，＃１は、造影差分比ｅａ，＃１と同様、式（２３）に従い表現される。
Figure 2021083966
実際の撮像条件２且つ組織ｂの造影差分比ｅｂ，＃２は、造影差分比ｅａ，＃２と同様、式（２４）−式（２６）に従い表現される。
Figure 2021083966
実際の撮像条件＃２での造影差分比ｅｂ，＃２を標準の撮像条件＃１での造影差分比ｅｂ，＃１に換算するには、造影差分比ｅｂ，＃２を較正係数［ｋｂ，＃２１］で除算すればよいことがわかる。［ｋｂ，＃２１］は、［ｋａ，＃２１］に、ｋ１０ ｂ，＃２／ｋ１０ ａ，＃２を乗じたものである。ｋ１０ ｂ，＃２／ｋ１０ ａ，＃２は、標準の撮像条件＃１と実際の撮像条件＃２との間の組織ｂの緩和度の比ｋ１０ ｂ，＃２を、標準の撮像条件＃１と実際の撮像条件＃２との間の組織ａの緩和度の比ｋ１０ ａ，＃２で割った値である。較正係数［ｋｂ，＃２１］は、標準の撮像条件＃１と実際の撮像条件＃２との間の造影剤濃度の比ｋｃ ＃２のほか、造影剤種類と磁場強度により決まる造影剤緩和度の撮像条件間の比ｋ１ ＃２と、組織ａ及び組織ｂの緩和度の条件間の比ｋ１０ ｂ，＃２とに基づいて決定される。
本実施形態の目的の一つは、造影パラメータ値が、撮像条件の違いによる造影剤濃度、造影剤緩和度及び組織緩和度の変形に影響されにくくし、且つ造影剤による組織の信号値の変化の造影前の信号値に対する比を正しく測定することにある。従って造影剤の濃度や注入量だけでなく、標準の撮像条件及び実際の撮像条件の各々における磁場強度の情報に基づいて、組織緩和度の変化を考慮して造影パラメータ値を較正することが必要になる。すなわち、撮像条件の違いを正しく補正するためには、（１）磁場強度及び造影剤種類による造影剤緩和度の違いと造影剤投与量の違いとによる造影信号値変化の違いを考慮すること、（２）磁場強度による組織の信号値の違いを考慮することが条件となる。
上記の通り、本実施形態によれば、実際の撮像条件と標準の撮像条件とに基づいて、実際の撮像条件のもとで得られた各種情報（ＭＲ画像の信号値、造影画像の信号値、造影パラメータ値）を、標準の撮像条件のもとで得られた各種情報に換算するための較正係数が算出される。撮像条件としては、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む。従って、この較正係数を用いて各種情報を較正することにより、従って造影剤の濃度や注入量だけでなく、標準の撮像条件及び実際の撮像条件各々の磁場強度の情報に基づいて、組織緩和度の変化を考慮して造影パラメータ値を較正することが可能になる。
式（２４）−式（２６）から分かるように、実際の撮像条件での各種情報に較正係数を適用することにより、標準の撮像条件より実際の撮像条件の方が造影剤緩和度、造影剤投与量又は組織緩和度の逆数（組織緩和時間）が大きいとき、較正後の造影差分比（（造影後信号値−造影前信号値）／造影前信号値）が較正前の造影差分比より小さくなる。また、較正係数を適用することにより、造影剤による信号値変化がない場合、造影差分比をゼロに保つことができる。すなわち、較正係数を用いることにより、実際の撮像条件での造影後信号値と造影前信号値との相対的関係を保持しつつ、信号値の絶対値を標準の撮像条件での値に換算することができる。これは、実際の撮像条件により得られた信号値をスケーリングする方法に比して顕著な効果をもたらす。
図２は、医用画像処理装置１による時系列のＭＲ画像の解析処理の典型的な流れを示す図である。時系列のＭＲ画像は、造影剤が注入された被検体にＭＲ撮像を施すことにより生成された一連の複数時刻のＭＲ画像を意味する。時系列のＭＲ画像はＭＲ動画像とも称される。なお、本実施形態に係る撮像部位は、ＭＲ造影剤を用いたコントラスト強調が利用される部位であれば、如何なる部位でもよい。例えば、本実施形態に係る撮像部位としては、頭部や胸部、腹部、あるいは、心臓や肺臓、肝臓、腎臓、脾臓等の臓器でもよい。また、被検体は、ヒトに限らず、生死の別も問わない。
解析処理において処理回路１１は、まず、取得機能１１１の実現により、複数時刻のＭＲ画像を取得する（ステップＳ１）。複数時刻のＭＲ画像は、実際の撮像条件に従い磁気共鳴イメージング装置により、造影剤が注入された被検体にＭＲ撮像を施すことにより生成される。
造影ＭＲ検査において、ＭＲ動画像は様々な撮像シーケンスを用いて撮像される。例えば、頭部造影動画撮像にはＦＥ法が用いられ、Ｔ１強調画像が時系列で撮影されてもよい。ＭＲ造影剤はＴ１値を減少させる効果があるため、造影剤の注入により組織のＴ１値が減少し、その結果、ＭＲ撮像のＭＲ信号強度が増加する。そのため、造影剤濃度に応じた信号値変化を伴う動画像が撮像される。また、頭部ＤＳＣ（Dynamic Susceptibility Contrast）ＭＲ撮像では、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）が用いられ、Ｔ２＊強調画像が時系列で撮像される。ＭＲ造影剤はＴ２＊値を減少させる効果があるため、造影剤の注入により、被検体体内に存在する組織の造影剤濃度が増加する。その結果、組織のＴ２＊値が減少し、ＭＲ信号強度が減衰し、組織の造影剤の濃度に応じた信号値変化を伴う時系列のＴ２＊画像が撮像される。
一方、処理回路１１は、設定機能１１２の実現により、実際の撮像条件と標準の撮像条件とを設定する（ステップＳ２）。ステップＳ２が行われると処理回路１１は、指標値算出機能１１３の実現により、実際の撮像条件と標準の撮像条件とに基づいて較正係数を算出する（ステップＳ３）。
実際の撮像条件は、ステップＳ１により取得される複数時刻のＭＲ画像に関する撮像条件である。既に造影ＭＲ検査が行われている場合、実際の撮像条件は、磁気共鳴イメージング装置において既に設定され、ステップＳ１により取得される複数時刻のＭＲ画像に関連付けられている。ステップＳ２では、処理回路１１による図２に示す解析処理において実際の撮像条件が設定されることを意味する。
標準の撮像条件は、造影パラメータ値を、実際の撮像条件の値に依らず、一定の条件下で評価するために設定される仮想の撮像条件である。実際の撮像条件と標準の撮像条件とは、較正係数を決定するために設定される。較正係数の決定に用いられる各種情報は様々である。なお、較正係数の決定方法としては、対象組織に関する組織情報を用いて較正係数を決定する実施例（較正係数決定例１）と、対象組織及びリファレンス組織を用いて組織情報で較正係数を決定する実施例（較正係数決定例２）とがある。
較正係数決定例１により決定される較正係数は、造影剤濃度比、造影剤緩和度比及び組織緩和度比に基づいて算出される。造影剤濃度比は、実際の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤注入量と標準の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤注入量との比である。造影剤緩和度比は、実際の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤緩和度と標準の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤緩和度との比である。組織緩和度比は、実際の撮像条件に関する組織情報のうちの組織緩和度と標準の撮像条件に関する組織情報のうちの組織緩和度との比であり、かつ標準の撮像条件及び実際の撮像条件の各々の静磁場強度（磁場情報）によって定まる。
較正係数決定例２により決定される較正係数は、標準の撮影条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の造影差分比と、実際の撮像条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の造影差分比と、リファレンス組織の組織緩和度比と、対象組織の組織緩和度比と、に基づいて算出される。リファレンス組織の組織緩和度比は、実際の撮像条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の組織緩和度と標準の撮像条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の組織緩和度との比である。対象組織の組織緩和度比は、実際の撮像条件に関する組織情報のうちの対象組織の組織緩和度と標準の撮像条件に関する組織情報のうちの対象組織の組織緩和度との比であるとともに、標準の撮像条件及び実際の撮像条件の各々の静磁場強度(磁場情報)によって定まる。さらに、リファレンス組織の造影差分比と実際の撮像条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の造影差分比とは、組織の情報であるとともに造影剤の種類及び造影剤注入量を含む造影剤情報でもある。
実際の撮像条件と標準の撮像条件とは、例えば、撮像条件の入力画面を介して設定される。各種の較正係数決定例に応じて撮像条件の入力画面が異なる。処理回路１１は、表示制御機能１１５の実現により、実際の撮像条件と標準の撮像条件との値を入力するための入力画面を表示機器１３に表示する。処理回路１１は、設定機能１１２の実現により、入力画面に入力された値に従い実際の撮像条件及び／又は標準の撮像条件を設定する。
図３は、較正係数決定例１に係る撮像条件の入力画面Ｉ１の一例を示す図である。図３に示すように、入力画面Ｉ１は、標準の撮像条件の欄Ｉ１１、実際の撮像条件の欄Ｉ１２及び較正係数の表示欄Ｉ１３を含む。入力画面Ｉ１は、処理回路１１により表示機器１３に表示される。
図３に示すように、標準の撮像条件の欄Ｉ１１は、例えば、造影剤注入量の欄Ｉ１１１、造影剤種類の欄Ｉ１１２、磁場強度の欄Ｉ１１３、造影剤緩和度の欄Ｉ１１４及び組織緩和度の欄Ｉ１１５を含む。標準の撮像条件は、記憶回路１５に記憶されており、処理回路１１により記憶回路１５から読み出されて設定される。標準の撮像条件は、固定値であり、欄Ｉ１１に自動的に入力及び表示され、日常の使用時においてはユーザによる変更ができないように制限される。例えば、造影剤注入量は０．１ｍｍｏｌ／ｋｇ、磁場強度は１．５Ｔに設定されている。造影剤緩和度は血液中の緩和度ｒ１の規定値（あるいは実測値）が予め設定される。組織緩和度Ｒ１０には具体的な値は表示されていなくてもよい。なお、対象組織での造影剤濃度は、体重１ｋｇあたりの造影剤注入量［ｍｍｏｌ／ｋｇ］、すなわち、造影剤濃度［ｍｏｌ／Ｌ］×造影剤注入量［ｍＬ］／体重［ｋｇ］におよそ比例するものと考えられる。標準の撮像条件の値は、ユーザにより入力インタフェース１４を介して自動的に入力されてもよい。
図３に示すように、実際の撮像条件の欄Ｉ１２は、例えば、対象組織種の欄Ｉ１２１、造影剤注入量の欄Ｉ１２２、造影剤種類の欄Ｉ１２３、磁場強度の欄Ｉ１２４、造影剤緩和度の欄Ｉ１２５及び組織緩和度の欄Ｉ１２６を含む。
対象組織種の欄Ｉ１２１には、〇〇結節や〇〇腫大、〇〇腫瘤、〇〇節、〇〇腫脹等、予め定められた複数組織から選択された値が入力される。具体的には、肺結節や脳腫瘍、頸部リンパ節等の選択肢から選択される。
実際の撮像条件の造影剤注入量の欄Ｉ１２２には数値が入力される。造影剤種類の欄Ｉ１２３には、造影剤Ａや造影剤Ｂ、造影剤Ｃ等、予め定められた複数の造影剤種類から選択された値が入力される。
実際の撮像条件の造影剤注入量と標準の撮像条件の造影剤注入量とに基づいて、式（２７）に従い、造影剤濃度比ｋｃ ＃２が算出される。なお、組織の造影剤濃度は造影剤注入量に比例すると仮定している。式（２７）に示すように、造影剤濃度比ｋｃ ＃２は、実際の撮像条件の造影剤注入量ｃ＃２と標準の撮像条件の造影剤注入量ｃ＃１との比である。
Figure 2021083966
実際の撮像条件の磁場強度の欄Ｉ１２４には、予め定められた複数の磁場強度から選択された値が入力される。例えば、０．５Ｔ、１．５Ｔ、２Ｔ、３Ｔ等の選択肢から選択される。
実際の撮像条件の造影剤緩和度の欄Ｉ１２５には、造影剤緩和度に相当する数値が自動的に入力される。操作者が入力する必要はない。例えば、造影剤種類と磁場強度との組み合わせに対する緩和度値の対応関係が登録されたＬＵＴ（Look-up table）が予め作成され記憶回路１５に記憶される。処理回路１１は、設定された造影剤種類と磁場強度との組み合わせにＬＵＴを適用して造影剤緩和度を自動的に設定する。そして処理回路１１は、実際の撮像条件の造影剤緩和度と標準の撮像条件の造影剤緩和度とに基づいて、式（２８）に従い、造影剤緩和度比ｋ１ ＃２を算出する。式（２８）に示すように、造影剤緩和度比ｋ１ ＃２は、実際の撮像条件の造影剤緩和度ｒ１ ＃２と標準の撮像条件の造影剤緩和度ｒ１ ＃１との比である。
Figure 2021083966
実際の撮像条件の組織緩和度の欄Ｉ１２６には、組織緩和度に相当する数値が自動的に入力される。操作者が入力する必要はない。具体的には、標準の撮像条件の組織緩和度に対する比（組織緩和度比）を示す数値が組織緩和度の欄Ｉ１１５に表示される。例えば、図３の欄Ｉ１１５には、標準の撮像条件の組織緩和度比「ａ」に対する比として、実際の撮像条件の組織緩和度が表示される。
実際の撮像条件の組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２と標準の撮像条件の組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１とが設定されると、組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１と組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２とに基づいて、組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２が式（２９）に従い算出される。式（２９）に示すように、組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２は、標準の撮像条件の組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１と実際の撮像条件の組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２と
Figure 2021083966
組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１は、対象組織種と標準の撮像条件の磁場強度と実際の撮像条件の磁場強度との組み合わせに基づいて設定される。例えば、対象組織種と標準の撮像条件の磁場強度と実際の撮像条件の磁場強度との組み合わせに対する組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１の対応関係が登録されたＬＵＴが予め作成され記憶回路１５に記憶される。処理回路１１は、設定された対象組織種と標準の撮像条件の磁場強度と実際の撮像条件の磁場強度との組み合わせにＬＵＴを適用して、組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１を決定する。
組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２、造影剤濃度比ｋｃ ＃２及び造影剤緩和度比ｋ１ ＃２が算出されると処理回路１１は、組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２、造影剤濃度比ｋｃ ＃２及び造影剤緩和度比ｋ１ ＃２に基づいて、式（３０）に従い、較正係数［ｋｂ，＃２１］を算出する。算出された較正係数［ｋｂ，＃２１］は、図３の表示欄Ｉ１３に表示される。
Figure 2021083966
実際の撮像条件での対象組織種や造影剤注入量、磁場強度は、複数時刻のＭＲ画像のヘッダ情報又はＤＩＣＯＭタグ情報として関連付けられている。従って実際の撮像条件での対象組織種や造影剤注入量、磁場強度については、処理回路１１は、複数時刻のＭＲ画像のヘッダ情報又はＤＩＣＯＭタグ情報から取得し、自動的に設定してもよい。
上記の通り、図３の入力画面Ｉ１には、造影剤流入量の比、造影剤種類及び磁場強度の設定項目が存在する。入力画面Ｉ１を用いることにより、造影剤流入量の比、造影剤種類及び磁場強度に基づいて造影剤濃度比、造影剤緩和度比及び組織緩和度比を算出し、造影剤濃度比、造影剤緩和度比及び組織緩和度比に基づいて較正係数を算出することができる。
図４は、較正係数決定例２に係る撮像条件の入力画面Ｉ２の一例を示す図である。図４に示すように、入力画面Ｉ２は、標準の撮像条件の欄Ｉ２１、実際の撮像条件の欄Ｉ２２及び較正係数の表示欄Ｉ２３を含む。入力画面Ｉ２は、処理回路１１により表示機器１３に表示される。
図４に示すように、標準の撮像条件の欄Ｉ２１は、リファレンス組織の欄Ｉ２１１、造影剤種類の欄Ｉ２１２、磁場強度の欄Ｉ２１３及びリファレンス組織の造影差分比の欄Ｉ２１４を含む。リファレンス組織の欄Ｉ２１１には、〇〇筋や〇〇骨、〇〇静脈等、予め定められた複数組織の選択肢から選択され入力される。リファレンス組織は、測定対象組織の近傍で安定的な造影効果を示し且つ病変が存在する可能性が小さい組織が選ばれる。なお、リファレンス組織の欄Ｉ２１１には、ユーザにより任意に選別された組織が入力されてもよい。
造影剤種類の欄Ｉ２１２及び磁場強度の欄Ｉ２１３は、図３の造影剤種類の欄Ｉ１１２及び磁場強度の欄Ｉ１１３と同様である。
リファレンス組織造影差分比の欄Ｉ２１４には、標準の撮像条件でのリファレンス組織の造影差分比の数値が入力される。標準の撮像条件でのリファレンス組織ａの造影差分比Ｅａ，＃１は、標準の撮影条件により得られた造影前画像におけるリファレンス組織ａの信号値Ｓ０ ａ，＃１、に基づいて、式（３１）に従い算出される。
Figure 2021083966
リファレンス組織ａの造影差分比Ｅａ，＃１の値は、標準の撮像条件の欄Ｉ２１領域で選択したリファレンス組織、造影剤種類及び磁場強度に対する値である。リファレンス組織ａの造影差分比は、自施設で測定した値が設定されてもよいし、標準値が設定されてもよい。
リファレンス組織ａの造影差分比Ｅａ，＃１を測定する場合について説明する。まず、複数の患者で標準の撮像条件＃１のもとで造影検査を行い、リファレンス組織ａの造影前画像の信号値Ｓ０と初期造影画像の信号値Ｓ１とを計測する。処理回路１１は、リファレンス組織ａの造影前画像の信号値Ｓ０と初期造影画像の信号値Ｓ１とに基づいてリファレンス組織ａの造影差分比を決定する。例えば、処理回路１１は、リファレンス組織ａの造影前画像の信号値Ｓ０と初期造影画像の信号値Ｓ１とに基づいて、図５に示すような散布図を生成する。散布図の縦軸は信号値Ｓ１に規定され、横軸は信号値Ｓ０に規定される。処理回路１１は、散布図に、複数患者各々について信号値Ｓ０と信号値Ｓ１との組み合わせに対応する点２１をプロットし、複数の点２１に基づいて回帰直線２３を算出する。回帰直線の傾きがリファレンス組織ａの造影差分比に等しい。
実際の撮像条件の欄Ｉ２２は、リファレンス組織種の欄Ｉ２２１、リファレンス組織の緩和度比の欄Ｉ２２２、対象組織種の欄Ｉ２２３、対象組織の緩和度比の欄Ｉ２２４、造影剤種の欄Ｉ２２５、磁場強度の欄Ｉ２２６及びリファレンス組織の造影差分比の欄Ｉ２２７を含む。
リファレンス組織種の欄Ｉ２２１にはリファレンス組織の名称が表示され、リファレンス組織の緩和度比の欄Ｉ２２２にはリファレンス組織の緩和度比が表示され、対象組織種の欄Ｉ２２３には対象組織の名称が表示され、対象組織の緩和度比の欄Ｉ２２４には対象組織の緩和度比が表示され、造影剤種の欄Ｉ２２５には造影剤の名称及び濃度が表示され、磁場強度の欄Ｉ２２６には磁場強度が表示され、リファレンス組織の造影差分比の欄Ｉ２２７にはリファレンス組織の造影差分比が表示される。
リファレンス組織の緩和度比ｋ１０ ａ，＃２は、組織緩和度Ｒ１０ ａ，＃１と組織緩和度Ｒ１０ ａ，＃２とに基づいて、式（３２）により規定される。従って操作者が入力する必要はない。
Figure 2021083966
対象組織の緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２は、組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１と組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２とに基づいて、式（３３）により規定される。従って操作者が入力する必要はない。
Figure 2021083966
実際の撮像条件でのリファレンス組織ａの造影差分比Ｅａ，＃２は、式（３４）に従い算出される。この際、各造影画像に含まれるリファレンス組織に関心領域が設定され、設定された関心領域内の画素の信号値に基づいてリファレンス組織の造影差分比Ｅａ，＃２が算出され設定するとよい。
Figure 2021083966
造影差分比Ｅａ，＃２の値は、自施設で測定した値が入力されてもよいし、標準値が設定されてもよい。造影差分比Ｅａ，＃２を測定する方法は、造影差分比Ｅａ，＃１を測定する方法と同様、散布図を用いて算出されるとよい。
リファレンス組織緩和度比ｋ１０ ａ，＃２、組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２、造影差分比Ｅａ，＃２、造影差分比Ｅａ，＃１に基づいて、式（３５）に従い、較正係数［ｋｂ，＃２１］を算出する。
Figure 2021083966
算出された較正係数［ｋｂ，＃２１］は、図４の表示欄Ｉ２３に表示される。
なお、標準の撮像条件及び実際の撮像条件の造影剤種類の欄は、撮像条件の確認のため入力及び表示されるのみであり、較正係数の算出には使われない。
上記の通り、入力画面Ｉ２には、造影差分比の設定項目と磁場強度の設定項目とが存在する。入力画面Ｉ２を用いることにより、造影剤信号比と磁場強度とに基づいて造影剤濃度比ｋｃ ＃２と造影剤緩和度比ｋ１ ＃２との積ｋｃ ＃２ｋ１ ＃２が、式（３６）に従い算出される。式（３６）は式（３５）と式（３０）とが等しいことから導かれる。
Figure 2021083966
そして、組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２を算出し、組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２と積ｋｃ ＃２ｋ１ ＃２とに基づいて式（３０）に従い較正係数［ｋｂ，＃２１］を算出してもよい。算出された較正係数［ｋｂ，＃２１］は、図４の表示欄Ｉ２３に表示される。
ステップＳ１及びＳ３が行われると処理回路１１は、指標値算出機能１１３の実現により、複数時刻の造影ＭＲ画像と較正係数とに基づいて、較正済み造影パラメータ値を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４において処理回路１１は、複数の画素について較正済み造影パラメータ値を算出することにより、較正済み造影パラメータ値の空間的な分布を示す較正済み造影パラメータマップを生成する。較正済み造影パラメータ値の算出対象である造影パラメータとしては、ＩＥ、ＰＰＥ、ＰＩＥ、ＳＥＲ、ＭＳ及びＡＵＣの中から任意の造影パラメータが選択される。造影パラメータマップの各画素には、造影パラメータ値に応じた色値が割り当てられる。
以下、較正済み造影パラメータマップの生成方法の具体例を、造影パラメータとしてＩＥ及びＰＩＥを例に挙げて説明する。較正済み造影パラメータの生成方法としては、未較正の造影パラメータマップを較正係数に基づいて較正する方法（以下、第１の生成方法）と、造影画像を較正係数に基づいて較正し較正済み造影画像に基づいて較正済み造影パラメータマップを生成する方法（以下、第２の生成方法）とがある。
以下、第１の生成方法について説明する。ここで、実際の撮像条件のもとで得られた各種の造影パラメータを、ＩＥ＃２、ＰＰＥ＃２、ＰＩＥ＃２、ＳＥＲ＃２、ＭＳ＃２及びＡＵＣ＃２等、実際の撮像条件を示す符号＃２を付して表す。較正済みの造影パラメータを、ＩＥ＃１、ＰＰＥ＃１、ＰＩＥ＃１、ＳＥＲ＃１、ＭＳ＃１及びＡＵＣ＃１等、標準の撮像条件を示す符号＃１を付して表す。
較正済みの造影パラメータ値ＩＥ＃１は、較正係数ｋｂ，＃２１と実際の撮像条件のもとでの造影パラメータ値ＩＥ＃２とに基づいて、式（３７）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの造影パラメータ値ＰＰＥ＃１は、較正係数ｋｂ，＃２１と実際の撮像条件のもとでの造影パラメータ値ＰＰＥ＃２とに基づいて、式（３８）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの造影パラメータ値ＭＳ＃１は、較正係数ｋｂ，＃２１と実際の撮像条件のもとでの造影パラメータ値ＭＳ＃２とに基づいて、式（３９）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの造影パラメータ値ＰＩＥ＃１は、較正係数ｋｂ，＃２と実際の撮像条件のもとでの造影パラメータ値ＰＩＥ＃２とに基づいて、式（４０）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの造影パラメータ値ＳＥＲ＃１は、較正係数ｋｂ，＃２と実際の撮像条件のもとでの造影パラメータ値ＳＥＲ＃２とに基づいて、式（４１）に従い算出される。
Figure 2021083966
図６は、較正済み造影パラメータマップの第１の生成方法の処理過程を模式的に示す図である。図６において造影パラメータ値はＩＥ及びＰＩＥであるとする。図６に示すように、実際の撮像条件＃２のもとで生成された複数時刻ｕ１・・・ｕＮのＭＲ画像Ｓ（ｕ１）・・・Ｓ（ｕＮ）が取得される。複数時刻ｕ１・・・ｕＮのＭＲ画像Ｓ（ｕ１）・・・Ｓ（ｕＮ）に基づいて、式（１）に従い造影前画像Ｓ０ ＃２が生成され、式（２）に従い初期造影画像Ｓ１ ＃２が生成され、式（３）に従い後期造影画像Ｓ２ ＃２が生成される。造影前画像Ｓ０ ＃２と初期造影画像Ｓ１ ＃２とに基づいて式（６）に従い造影パラメータＩＥに関する造影パラメータマップＩＥ＃２が生成され、造影前画像Ｓ０ ＃２と後期造影画像Ｓ２ ＃２とに基づいて式（７）に従い造影パラメータＰＩＥに関する造影パラメータマップＰＩＥ＃２が生成される。造影パラメータマップＩＥ＃２を較正係数ｋ＃２１で除して較正済み造影パラメータＩＥ＃１が生成され、造影パラメータマップＰＩＥ＃２を較正係数ｋ＃２１で除して較正済み造影パラメータマップＰＩＥ＃１が生成される。
次に、第２の生成方法について説明する。実際の撮像条件＃１のもとで得られた信号値Ｓ０ ＃１、Ｓ１ ＃１、Ｓｐ ＃１、Ｓｍｓ１ ＃１及びＳｍｓ２ ＃１から、標準の撮像条件＃２に較正済みの信号値Ｓ０ ＃２、Ｓ１ ＃２、Ｓｐ ＃２、Ｓｍｓ１ ＃２及びＳｍｓ２ ＃２が得られる。
較正済みの造影前画像の信号値Ｓ０ ＃１は、任意パラメータ値ｈと実際の撮像条件＃２での造影前画像の信号値Ｓ０ ＃２とに基づいて式（４２）に従い算出される。任意パラメータ値ｈは、式（４３）に従い規定される。任意パラメータ値ｈは、造影パラメータ値の計算においては任意の値に設定されればよい。
Figure 2021083966
較正済みの初期造影画像の信号値Ｓ１ ＃１は、任意パラメータ値ｈと実際の撮像条件＃２での初期造影画像の信号値Ｓ１ ＃２とに基づいて式（４４）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの後期造影画像の信号値Ｓ２ ＃１は、任意パラメータ値ｈと実際の撮像条件＃２での後期造影画像の信号値Ｓ２ ＃２とに基づいて式（４５）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みのピーク造影画像の信号値Ｓｐ ＃１は、任意パラメータ値ｈと実際の撮像条件＃２でのピーク造影画像の信号値Ｓｐ ＃２とに基づいて式（４６）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの最大傾斜前画像の信号値Ｓｍｓ１ ＃１は、任意パラメータ値ｈと実際の撮像条件＃２での最大傾斜前画像の信号値Ｓｍｓ１ ＃２とに基づいて式（４７）に従い算出される。
Figure 2021083966
較正済みの最大傾斜後画像の信号値Ｓｍｓ２ ＃１は、任意パラメータ値ｈと実際の撮像条件＃２での最大傾斜後画像の信号値Ｓｍｓ２ ＃２とに基づいて式（４８）に従い算出される。
Figure 2021083966
上記の較正済みの各種造影画像の信号値Ｓ０ ＃２、Ｓ１ ＃２、Ｓｐ ＃２、Ｓｍｓ１ ＃２及びＳｍｓ２ ＃２に基づいて較正済みの各種造影パラメータマップが種出される。
図７は、較正済み造影パラメータマップの第２の生成方法の処理過程を模式的に示す図である。図７において造影パラメータ値はＩＥ及びＰＩＥであるとする。図７に示すように、実際の撮像条件＃２のもとで生成された複数時刻ｕ１・・・ｕＮのＭＲ画像Ｓ（ｕ１）・・・Ｓ（ｕＮ）が取得される。複数時刻ｕ１・・・ｕＮのＭＲ画像Ｓ（ｕ１）・・・Ｓ（ｕＮ）に基づいて、式（１）に従い造影前画像Ｓ０ ＃２が生成され、式（２）に従い初期造影画像Ｓ１ ＃２が生成され、式（３）に従い後期造影画像Ｓ２ ＃２が生成される。造影前画像Ｓ０ ＃２を較正係数ｋ＃２１で除して較正済み造影前画像Ｓ０ ＃１が生成され、初期造影画像Ｓ１ ＃２を較正係数ｋ＃２１で除して較正済み初期造影画像Ｓ１ ＃１が生成され、後期造影画像Ｓ２ ＃２を較正係数ｋ＃２１で除して較正済み後期造影画像Ｓ２ ＃１が生成される。較正済み造影前画像Ｓ０ ＃１と較正済み初期造影画像Ｓ１ ＃１とに基づいて式（６）に従い造影パラメータＩＥに関する較正済み造影パラメータマップＩＥ＃１が生成され、較正済み造影前画像Ｓ０ ＃２と較正済み後期造影画像Ｓ２ ＃２とに基づいて式（７）に従い造影パラメータＰＩＥに関する較正済み造影パラメータマップＰＩＥ＃１が生成される。
なお、上記の較正済み造影パラメータマップの生成方法は一例であり、例えば、ＭＲ画像に較正係数を乗じて較正済みＭＲ画像を生成し、較正済みＭＲ画像に基づいて較正済み造影画像を生成し、較正済み造影画像に基づいて較正済み造影パラメータマップを生成してもよい。
ステップＳ４が行われると処理回路１１は、統計値算出機能１１４の実現により、造影パラメータ値に基づいて統計値を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ５において処理回路１１は、造影パラメータマップに関心領域を設定する。関心領域は、腫瘍等の病変領域を含むように設定される。病変領域は、任意の画像認識処理を用いて処理回路１１により抽出されればよい。また、関心領域は、ユーザによる入力インタフェース１４を介した指示に従い手動的に設定されてもよい。例えば、ユーザは、表示機器１３に表示された造影パラメータマップを観察して病変領域を特定し、当該病変領域を含むように、円形等の既定形状又は任意形状の関心領域マークの位置決めを行う。処理回路１１は、関心領域マークに囲まれた画素を関心領域に設定する。なお、関心領域は一箇所に設定されてもよいし、複数箇所に設定されてもよい。
関心領域が設定されると処理回路１１は、当該関心領域に含まれる画素の造影パラメータ値に基づいて統計値を算出する。統計値としては、平均値、標準偏差、中央値、最大値、最小値及びパーセンタイル値等の任意の統計値が目的に応じて選択される。また、統計値としては、グレイレベル同時生起行列（GLCM：Gray Level Cooccurrence Matrix）を使用した１次や２次の各種統計値が目的に応じて選択されてもよい。統計値は、これらの中の１種が選択され算出されてもよいし、２種以上が選択され算出されてもよい。
関心領域が複数箇所に設定された場合、関心領域毎に統計値が算出される。統計値は、関心領域内の画素に基づいて算出されることに限定されず、造影パラメータマップの全画素に基づいて算出されてもよい。
ステップＳ５が行われると処理回路１１は、表示制御機能１１５の実現により、ステップＳ４において算出された造影パラメータ値及びステップＳ５において算出された統計値を、表示機器１３に表示する（ステップＳ６）。例えば、表示機器１３は、関心領域が描画された較正済み造影パラメータマップと統計値とを並べて表示する。較正済み造影パラメータマップの各画素には、造影パラメータ値に応じた色値が割り当てられている。表示機器１３は、較正済み造影パラメータマップをカラー表示することができる。造影パラメータ値と色値との対応関係を示すカラーバーは、ユーザによる入力インタフェース１４等を介した指示等に従い任意に変更可能である。なお、較正済み造影パラメータマップの各画素には、造影パラメータ値に応じたグレー値が割り当てられてもよい。この場合、表示機器１３は、較正済み造影パラメータマップを白黒の濃淡で表示することができる。
例えば、統計値は、ステップＳ５において統計値の種類と関心領域の設定箇所との組み合わせ毎に算出される。この場合、表示機器１３は、これら統計値を、統計値の種類と関心領域の設定箇所との項目で分類した表形式で表示するとよい。
ユーザは、表示機器１３に表示された造影パラメータマップ及び／又は統計値を考察することにより診断等を行う。本実施形態によれば、実際の撮像条件から標準の撮像条件に換算された造影パラメータ値又は当該造影パラメータ値に基づく統計値を算出することできるので、これらの値の定量性が向上する。例えば、複数のＭＲ検査について診断を行う場合、各ＭＲ検査について造影パラメータ値又は統計値が標準の撮像条件に換算されているので、造影パラメータ値又は統計値の絶対値をもとに定量的な判断を複数のＭＲ検査に亘り横断的に行うことができる。
以上により、図４に示す医用画像処理装置１による時系列のＭＲ画像の解析処理の説明を終了する。
上記の図４に示す解析処理は、一例であり種々の変形が可能である。
例えば、撮像条件の設定（ステップＳ２）と較正係数の算出（ステップＳ３）とは、ＭＲ画像の取得（ステップＳ１）の前段に行われてもよいし、後段に行われてもよい。
また、上記の解析処理においては、実際の撮像条件と標準の撮像条件とに基づいて較正係数を算出し、複数時刻のＭＲ画像と較正係数とに基づいて較正済みパラメータ値を算出するとしたが、本実施形態はこれに限定されない。較正係数を算出せずに、実際の撮像条件と標準の撮像条件と複数時刻のＭＲ画像とに基づいて較正済みパラメータ値を算出してもよい。例えば、較正係数の算出に必要な各種撮像条件が得られていれば、それら各種撮像条件と複数時刻のＭＲ画像とに基づいて較正済みパラメータ値を算出することが可能である。較正係数の算出に必要な各種撮像条件は、較正係数決定例１であれば、式（３０）に示すように、造影剤濃度比、造影剤緩和度比及び組織緩和度比であり、較正係数決定例２であれば、式（３５）に示すように、標準の撮影条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の造影差分比Ｅａ，＃１と、実際の撮像条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の造影差分比Ｅａ，＃２と、対象組織の組織緩和度比ｋ１０ ｂ，＃２と、リファレンス組織の組織緩和度比ｋ１０ ａ，＃２である。
上記に示す実施形態によれば、医用画像処理装置１は、処理回路１１を有する。処理回路１１は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件に従い、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた、複数時刻のＭＲ画像を取得する。処理回路１１は、磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定する。処理回路１１は、複数時刻のＭＲ画像と実際の撮像条件と標準の撮像条件とに基づいて、実際の撮像条件から標準の撮像条件に換算された、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す較正済み造影パラメータ値を算出する。
上記の構成によれば、実際の撮像条件が複数のＭＲ造影検査間で異なる場合であっても、同一の標準の撮像条件に造影画像、造影パラメータ値及び統計値を換算することができる。これにより、造影画像、造影パラメータ値及び統計値の、造影剤の種類、投与量、撮像条件及び磁場強度に対する依存性が軽減され、造影パラメータ値及び統計値の定量性が向上し、ひいては診断精度が向上する。
（変形例）
上記の実施形態において標準の撮像条件での組織緩和度は、実際の撮像条件での組織緩和度とＬＵＴとに基づいて決定されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例に係る処理回路１１は、Ｔ１マッピングに基づいて標準の撮像条件での組織緩和度を算出する。
式（２９）と式（３０）とから、較正係数ｋｂ，＃２１を、式（４９）に示すように表現することが可能である。変形例に係る処理回路１１は、指標値算出機能１１３の実現により、式（４９）に従い較正係数ｋｂ，＃２１を算出する。
Figure 2021083966
図８は、変形例に係る入力画面Ｉ３の一例を示す図である。図８に示すように、入力画面Ｉ３は、架空の標準の撮像条件の欄Ｉ３１、実際の撮像条件の欄Ｉ３２及び較正係数の表示欄Ｉ３３を含む。入力画面Ｉ３は、処理回路１１により表示機器１３に表示される。架空の標準の撮像条件の欄Ｉ３１は、造影剤緩和度の欄Ｉ３１１、造影剤投与量の欄Ｉ３１２及びリファレンス組織の造影差分比の欄Ｉ３１３を含む。実際の撮像条件の欄Ｉ３２は、リファレンス組織種の欄Ｉ３２１、リファレンス組織の緩和度比の欄Ｉ３２２、対象組織種の欄Ｉ３２３、対象組織の緩和度比の欄Ｉ３２４、造影剤種の欄Ｉ３２５、磁場強度の欄Ｉ３２６及びリファレンス組織の造影差分比の欄Ｉ３２７を含む。較正係数の表示欄Ｉ３３は、較正係数の欄Ｉ３３１を含む。
まず、標準の撮像条件での組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１が設定される。標準の撮像条件での組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１は、入力画面Ｉ１と同様、図８の入力画面Ｉ３において設定された実際の撮像条件の対象組織とＬＵＴとに基づいて設定される。処理回路１１は、実際の撮像条件での組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２を、測定対象画像と同一検査にて撮像したvariable TRやvariable flip angle法の画像からＴ１マッピング法により、Ｔ１値の空間分布を示すＴ１マップを生成する。処理回路１１は、Ｔ１マップに、測定対象組織を含む関心領域を設定する。処理回路１１は、関心領域に含まれる複数画素に割り当てられたＴ１値の平均値を、実際の撮像条件での組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２として算出する。
次に、処理回路１１は、ＭＲ画像のヘッダ情報又はＤＩＣＯＭタグから造影剤種別、造影剤投与量及び磁場強度を取得する。
次に、処理回路１１は、架空の標準の撮像条件に造影パラメータ値を較正する。具体的には、架空の標準の撮像条件は、造影剤を単位量注入することにより造影剤緩和度が１となる撮像条件である。組織緩和度１の組織をリファレンス組織として撮像する架空の状況を考える。すなわち、ｒ１ ＃１＝１ｓ−１（ｍｍｏｌ／Ｌ）−１、ｃａ，＃１＝ｄａ，＃１Ｉ＃１＝ｄａ，＃１（つまりＩ＃１＝１）、Ｒ１０ ａ，＃１＝１（ｓ−１）の場合である。Ｉ＃１は単位体重あたりの造影剤注入量（ｍｍｏｌ／ｋｇ）、ｄｂ，＃１は単位造影剤注入量あたりの組織造影剤濃度（ｋｇ／Ｌ）である。この条件での架空のリファレンス組織の造影差分比ｅａ，＃１は、式（１８）にこれらを代入すると式（５０）により表される。
Figure 2021083966
このとき、実際の撮像条件＃２でのリファレンス組織の造影差分比ｅａ，＃２は、式（５１）及び式（５２）により表される。較正係数［ｋａ，＃２１］は、式（５３）により表される。
Figure 2021083966
同じ架空の標準の撮像条件での測定対象組織ｂの造影差分比ｅｂ，＃２は、式（２３）に基づいて、式（５４）により表される。なお、ｅｂ，＃２＝ｄｂ，＃１Ｉ＃１＝ｄｂ，＃１である。
Figure 2021083966
実際の撮像条件での測定対象組織ｂの造影差分比ｅｂ，＃２は、造影剤投与量Ｉ＃２に基づいて式（５５）及び式（５６）により表される。なお、ｃｂ，＃２＝ｄｂ，＃２Ｉ＃２である。
Figure 2021083966
較正係数［ｋｂ，＃２１］は、較正係数［ｋａ，＃２１］と標準の撮像条件での組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃１と実際の撮像条件での組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２とに基づいて式（５７）に従い算出される。算出された較正係数は、較正係数の欄Ｉ３３に表示される。
Figure 2021083966
図８の入力画面Ｉ３によれば、組織緩和度Ｒ１０ ｂ，＃２をＴ１マッピングにより得るので、図３の入力画面Ｉ１や図４の入力画面Ｉ２に比して、標準撮像条件の多くの設定項目を省略することができ、設定作業を簡略化することができる。
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ＭＲ画像に基づく造影パラメータを利用した診断の精度及び／又は効率を向上することができる。
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、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（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、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機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現しても良い。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
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。
１ 医用画像処理装置
１１ 処理回路
１２ 通信インタフェース
１３ 表示機器
１４ 入力インタフェース
１５ 記憶回路
１１１ 取得機能
１１２ 設定機能
１１３ 指標値算出機能
１１４ 統計値算出機能
１１５ 表示制御機能

Claims (14)

  1. 磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件に従い、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた、複数時刻のＭＲ画像を取得する取得部と、
    磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定する設定部と、
    前記複数時刻のＭＲ画像と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて、前記実際の撮像条件から前記標準の撮像条件に換算し標準化された、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す第１の指標値を算出する指標値算出部と、
    を具備する医用画像処理装置。
  2. 前記指標値算出部は、
    前記複数時刻の第１のＭＲ画像に基づいて、前記実際の撮像条件に関する、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す第２の指標値を算出し、
    前記第２の指標値と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて前記第１の指標値を算出する、
    請求項１記載の医用画像処理装置。
  3. 前記指標値算出部は、
    前記複数時刻の第１のＭＲ画像の画素値と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて、前記実際の撮像条件から前記標準の撮像条件に換算された、複数時刻の第２のＭＲ画像の画素値を算出し、
    前記複数時刻の第２のＭＲ画像の画素値と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて前記第１の指標値を算出する、
    請求項１記載の医用画像処理装置。
  4. 前記指標値算出部は、
    前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて較正係数を算出し、
    前記較正係数と前記複数時刻のＭＲ画像とに基づいて前記第１の指標値を算出する、
    請求項１記載の医用画像処理装置。
  5. 前記較正係数は、造影剤濃度比、造影剤緩和度比及び組織緩和度比に基づいて算出され、
    前記造影剤濃度比は、前記実際の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤注入量と前記標準の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤注入量との比であり、
    前記造影剤緩和度比は、前記実際の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤緩和度と前記標準の撮像条件に関する造影剤情報のうちの造影剤緩和度との比であり、
    前記組織緩和度比は、前記実際の撮像条件に関する組織情報のうちの組織緩和度と前記標準の撮像条件に関する組織情報のうちの組織緩和度との比である、
    請求項４記載の医用画像処理装置。
  6. 前記設定部は、Ｔ１マッピングにより得られたＴ１値に基づいて前記標準の撮像条件に関する前記組織緩和度を設定する、請求項５記載の医用画像処理装置。
  7. 前記較正係数は、前記標準の撮影条件に関する組織情報のうちのリファレンス組織の造影差分比と、前記実際の撮像条件に関する組織情報のうちの前記リファレンス組織の造影差分比と、前記リファレンス組織の組織緩和度比と、対象組織の組織緩和度比と、に基づいて算出され、
    前記リファレンス組織の組織緩和度比は、前記実際の撮像条件に関する組織情報のうちの前記リファレンス組織の組織緩和度と前記標準の撮像条件に関する組織情報のうちの前記リファレンス組織の組織緩和度との比であり、
    前記対象組織の組織緩和度比は、前記実際の撮像条件に関する組織情報のうちの対象組織の組織緩和度と前記標準の撮像条件に関する組織情報のうちの前記対象組織の組織緩和度との比である、
    請求項４記載の医用画像処理装置。
  8. 前記設定部は、前記リファレンス組織に設定された関心領域の信号値に基づいて前記リファレンス組織の造影差分比を設定する、請求項７記載の医用画像処理装置。
  9. 前記較正係数を表示する表示部を更に備える、請求項４記載の医用画像処理装置。
  10. 前記第１の指標値に基づいて統計値を算出する統計値算出部と、
    前記統計値を表示する表示部と、を更に備える、
    請求項１記載の医用画像処理装置。
  11. 前記実際の撮像条件及び／又は前記標準の撮像条件の値を入力するための入力画面を表示する表示部を更に備え、
    前記設定部は、前記入力画面に入力された値に従い前記実際の撮像条件及び／又は前記標準の撮像条件を設定する、
    請求項１記載の医用画像処理装置。
  12. 前記磁場情報は、磁場強度であり、
    前記造影剤情報は、造影剤の種類、注入量及び緩和度であり、
    前記組織情報は、組織の種類及び緩和度である、
    請求項１記載の医用画像処理装置。
  13. 磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件に従い、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた、複数時刻のＭＲ画像を取得し、
    磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定し、
    前記複数時刻のＭＲ画像と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて、前記実際の撮像条件から前記標準の撮像条件に換算し標準化された、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す第１の指標値を算出する、
    ことを具備する医用画像処理方法。
  14. コンピュータに、
    磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む実際の撮像条件に従い、造影剤が注入された被検体をＭＲ撮像することにより得られた、複数時刻のＭＲ画像を取得する機能と、
    磁場情報、造影剤情報及び／又は組織情報を含む標準の撮像条件を設定する機能と、
    前記複数時刻のＭＲ画像と前記実際の撮像条件と前記標準の撮像条件とに基づいて、前記実際の撮像条件から前記標準の撮像条件に換算し標準化された、造影剤によるＭＲ信号値の時間変化を表す第１の指標値を算出する機能と、
    を実現させる医用画像処理プログラム。
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