JP2023180392A - 磁気共鳴イメージング装置、位相補正方法、および撮像制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位相補正を適切に実行すること。【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で反転回復法を用いて収集されたＭＲデータを取得する取得部と、ＭＲデータに基づいて少なくとも位相データを生成する位相データ生成部と、位相データの位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍する第１逓倍部と、２ｎ倍した位相角を有する位相データの位相の折り返しを除去する折り返し除去部と、折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍する第２逓倍部と、１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データに対して複素共役を適用して、複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップを生成する補正マップ生成部と、位相補正マップを用いてＭＲデータの位相補正を行う位相補正部とを備える。【選択図】図６

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置、位相補正方法、および撮像制御方法に関する。

従来、磁気共鳴イメージング装置において、観察対象によっては実画像が生成される。このとき、実画像における白黒の信号ムラを低減するために、実画像の生成において位相補正が実施される。位相補正では、事前撮像により生成されたテンプレート画像を用いることがある。この場合、撮像時間が増大する問題がある。また、テンプレート画像を用いることなく位相補正を実行する技術があるが、この場合、観察対象によっては、位相補正を実行したとしても、信号ムラの影響が実画像に残ることがある。また、当該技術において、実画像において負の信号が強い領域をマスクして位相補正を実行することで、実画像における信号ムラの影響を低減する技術があるが、マスクのための閾値の設定などの最適化は、困難である。

特開２０２０－３１８４８号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、位相補正を適切に実行することにある。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、取得部と、位相データ生成部と、第１逓倍部と、折り返し除去部と、第２逓倍部と、補正マップ生成部と、位相補正部と、を備える。取得部は、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により前記２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集された磁気共鳴データを取得する。位相データ生成部は、前記磁気共鳴データに基づいて、少なくとも位相データを生成する。第１逓倍部は、前記位相データにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍する。折り返し除去部は、前記２ｎ倍した位相角を有する位相データの位相の折り返しを除去する。第２逓倍部は、前記折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍する。補正マップ生成部は、前記１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データに対して複素共役を適用することで、前記複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップを生成する。位相補正部は、前記位相補正マップを用いて、前記磁気共鳴データの位相補正を行う。

図１は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の一例を示すブロック図。 図２は、実施形態に係るパルスシーケンスの一例を示す図。 図３は、実施形態に係り、位相データの一例と、位相データにおける点線の枠内おける脳脊髄液（ＣＳＦ）と白質（ＷＭ）との位相角の一例とを示す図。 図４は、実施形態に係り、第１逓倍位相データの一例と、第１逓倍位相データにおける点線の枠内おける脳脊髄液（ＣＳＦ）と白質（ＷＭ）との位相角の一例とを示す図。 図５は、実施形態に係る位相補正処理の概要を示す図。 図６は、実施形態に係り、位相補正処理の手順の一例を示すフローチャート。 図７は、実施形態に係り、第１逓倍処理の前後における位相データと、実画像との差異の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置、および位相補正方法の実施形態について説明する。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おこなうものとして、重複する説明は適宜省略する。実施形態における機能は、磁気共鳴イメージング（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：以下、ＭＲＩと呼ぶ）装置に限定されず、例えば、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：陽電子放出コンピュータ断層撮影）－ＭＲＩ装置、ＳＰＥＣＴ（ｓｉｎｇｌｅ ｐｈｏｔｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：単一光子放出コンピュータ断層撮影）－ＭＲＩ装置などにより実現されてもよい。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の一例を示す図である。図１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１０３と、傾斜磁場電源１０５と、寝台１０７と、寝台制御回路（寝台制御部）１０９と、送信回路１１３と、送信コイル１１５と、受信コイル１１７と、受信回路１１９と、撮像制御回路（収集部）１２１と、システム制御回路（システム制御部）１２３と、記憶装置１２５と、画像処理装置１とを備える。

静磁場磁石１０１は、中空の略円筒状に形成された磁石である。静磁場磁石１０１は、内部の空間に略一様な静磁場を発生する。静磁場磁石１０１としては、例えば、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル１０３は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、円筒形の冷却容器の内面側に配置される。傾斜磁場コイル１０３は、傾斜磁場電源１０５から個別に電流供給を受けて、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル１０３によって発生されるＸ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場、位相エンコード用傾斜磁場および周波数エンコード用傾斜磁場（リードアウト傾斜磁場ともいう）を形成する。スライス選択用傾斜磁場は、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は、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号と呼ぶ）の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード用傾斜磁場は、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。

傾斜磁場電源１０５は、撮像制御回路１２１の制御により、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する電源装置である。

寝台１０７は、被検体Ｐが載置される天板１０７１を備えた装置である。寝台１０７は、寝台制御回路１０９による制御のもと、被検体Ｐが載置された天板１０７１を、ボア１１１内へ挿入する。

寝台制御回路１０９は、寝台１０７を制御する回路である。寝台制御回路１０９は、入出力インターフェース１７を介した操作者の指示により寝台１０７を駆動することで、天板１０７１を長手方向および上下方向、場合によっては左右方向へ移動させる。

送信回路１１３は、撮像制御回路１２１の制御により、ラーモア周波数で変調された高周波パルスを送信コイル１１５に供給する。例えば、送信回路１１３は、発振部や位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、ＲＦアンプなどを有する。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数のＲＦパルスを発生する。位相選択部は、発振部によって発生したＲＦパルスの位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力されたＲＦパルスの周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変換部から出力されたＲＦパルスの振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。ＲＦアンプは、振幅変調部から出力されたＲＦパルスを増幅して送信コイル１１５に供給する。

送信コイル１１５は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルである。送信コイル１１５は、送信回路１１３からの出力に応じて、高周波磁場に相当するＲＦパルスを発生する。

受信コイル１１７は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置されたＲＦコイルである。受信コイル１１７は、高周波磁場によって被検体Ｐから放射されるＭＲ信号を受信する。受信コイル１１７は、受信されたＭＲ信号を受信回路１１９へ出力する。受信コイル１１７は、例えば、１以上、典型的には複数のコイルエレメントを有するコイルアレイである。以下、説明を具体的にするために、受信コイル１１７は、複数のコイルエレメントを有するコイルアレイとして説明する。

なお、受信コイル１１７は、一つのコイルエレメントにより構成されてもよい。また、図１において送信コイル１１５と受信コイル１１７とは別個のＲＦコイルとして記載されているが、送信コイル１１５と受信コイル１１７とは、一体化された送受信コイルとして実施されてもよい。送受信コイルは、被検体Ｐの撮像部位に対応し、例えば、頭部コイルのような局所的な送受信ＲＦコイルである。

受信回路１１９は、撮像制御回路１２１の制御により、受信コイル１１７から出力されたＭＲ信号に基づいて、デジタルのＭＲ信号としての磁気共鳴データ（以下、ＭＲデータと呼ぶ）を生成する。具体的には、受信回路１１９は、受信コイル１１７から出力されたＭＲ信号に対して各種信号処理を施した後、各種信号処理が施されたデータに対してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ））変換して、ＭＲデータを生成する。受信回路１１９は、生成されたＭＲデータを、撮像制御回路１２１に出力する。例えば、ＭＲデータは、コイルエレメントごとに生成され、コイルエレメントを識別するタグとともに、撮像制御回路１２１に出力される。

撮像制御回路１２１は、処理回路１５から出力された撮像プロトコルに従って、傾斜磁場電源１０５、送信回路１１３及び受信回路１１９等を制御し、被検体Ｐに対する撮像を行う。撮像プロトコルは、検査の種類に応じたパルスシーケンスを有する。撮像プロトコルには、傾斜磁場電源１０５により傾斜磁場コイル１０３に供給される電流の大きさ、傾斜磁場電源１０５により電流が傾斜磁場コイル１０３に供給されるタイミング、送信回路１１３により送信コイル１１５に供給される高周波パルスの大きさや時間幅、送信回路１１３により送信コイル１１５に高周波パルスが供給されるタイミング、受信コイル１１７によりＭＲ信号が受信されるタイミング等が定義されている。撮像制御回路１２１は、傾斜磁場電源１０５、送信回路１１３及び受信回路１１９等を駆動して被検体Ｐを撮像した結果、受信回路１１９からＭＲデータを受信すると、受信したＭＲデータを画像処理装置１等へ転送する。

撮像制御回路１２１は、例えばプロセッサにより実現される。撮像制御回路１２１は、撮像制御部に対応する。撮像制御回路１２１は、例えば、被検体Ｐにおける２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間Ｔ１の差により当該２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件（以下、π条件と呼ぶ）を有するパルスシーケンスを実行する。具体的には、撮像制御回路１２１は、π条件で、反転回復（Ｉｎｖｅｒｓｉｎ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：以下、ＩＲと呼ぶ）法を用いたパルスシーケンスにより、被検体Ｐに対して磁気共鳴撮像を実行する。以上により、撮像制御回路１２１は、π条件でＩＲ法を用いてＭＲデータを収集する。

以下、説明を具体的にするために、観察対象は、例えば、脳脊髄液（ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌ ｆｌｕｉｄ：以下、ＣＳＦと呼ぶ）と白質（Ｗｈｉｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＷＭと呼ぶ）であるものとする。なお、観察対象は、上記に限定されず、例えば、ＣＳＦと灰白質（Ｇｒａｙ Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＧＭと呼ぶ）、正常心筋と障害心筋、ＷＭとＧＭと脂肪などであってもよい。例えば、正常心筋と障害心筋、ＷＭとＧＭと脂肪などの場合、π条件でＰＳＩＲ（Ｐｈａｓｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）法を用いたシーケンスで実行されてもよい。

図２は、本実施形態において実行されるパルスシーケンスの一例を示す図である。図２に示すように、反転パルスＩＲＰの印加後、所定の時間ＰＴが経過したのちに、ＭＲデータの収集ＭＡが実行される。図２において時間の時間的変化を示す２つの曲線（ＳＴ１、ＬＴ１）のうち、曲線ＳＴ１は、曲線ＬＴ１より短い緩和時間Ｔ１を示している。曲線ＳＴ１に対応する観察対象は、例えば、ＣＳＦである。また、曲線ＬＴ１に対応する観察対象は、例えば、ＷＭである。このとき、所定の時間ＰＴは、ＣＳＦとＷＭとに関する縦磁化の緩和時間Ｔ１の差により、ＣＳＦとＷＭとに関する複素信号の位相差がπとなるπ条件により、予め設定される。図２に示すパルスシーケンスを実行することで、撮像制御回路１２１は、ＭＲデータを収集する。収集されたＭＲデータは、メモリ１３に記憶される。

上記説明では、「プロセッサ」が各機能に対応するプログラムをメモリ１３から読み出して実行する例を説明したが、実施形態はこれに限定されない。「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、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（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。

プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサはメモリ１３に保存されたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。一方、プロセッサがＡＳＩＣである場合、メモリ１３にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。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。また、単一の記憶回路が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路は個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。

システム制御回路１２３は、ハードウェア資源として図示していないプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ等を有し、システム制御機能によりＭＲＩ装置１００を制御する。具体的には、システム制御回路１２３は、記憶装置１２５に記憶されたシステム制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開されたシステム制御プログラムに従って本ＭＲＩ装置１００の各回路を制御する。例えば、システム制御回路１２３は、入出力インターフェース１７を介して操作者から入力された撮像条件に基づいて、撮像プロトコルを記憶装置１２５から読み出す。システム制御回路１２３は、撮像プロトコルを撮像制御回路１２１に送信し、被検体Ｐに対する撮像を制御する。システム制御回路１２３は、例えばプロセッサにより実現される。なお、システム制御回路１２３は、処理回路１５に組み込まれてもよい。このとき、システム制御機能は処理回路１５により実行され、処理回路１５は、システム制御回路１２３の代替として機能する。システム制御回路１２３は、システム制御部に対応する。

記憶装置１２５は、システム制御回路１２３において実行される各種プログラム、各種撮像プロトコル、撮像プロトコルを規定する複数の撮像パラメータを含む撮像条件等を記憶する。記憶装置１２５は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク等である。また、記憶装置１２５は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭドライブやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）ドライブ、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。なお、記憶装置１２５に記憶されるデータは、メモリ１３に記憶されてもよい。このとき、メモリ１３は、記憶装置１２５の代替として機能する。

画像処理装置１は、通信インターフェース１１と、メモリ１３と、処理回路１５とを有する。図１および図２に示すように、画像処理装置１において、通信インターフェース１１と、メモリ１３と、処理回路１５とはバスにより電気的に接続されている。図１および図２に示すように、画像処理装置１は、通信インターフェース１１を介して、ネットワークに接続されている。ネットワークには、例えば、各種モダリティや、ＨＩＳ、放射線情報システム（ＲＩＳ：Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等の医療機関内の情報処理システムと互いに通信可能に接続される。

通信インターフェース１１は、例えば、被検体Ｐに対する検査において当該被検体Ｐを撮像する各種モダリティや、病院情報システム（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＨＩＳ）、医用画像管理システム（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＰＡＣＳ）などとの間でデータ通信を行う。通信インターフェース１１と各種モダリティおよび病院情報システムとの通信の規格は、如何なる規格であっても良いが、例えば、ＨＬ７（Ｈｅａｌｔｈ Ｌｅｖｅｌ ７）、ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）、又はその両方等が挙げられる。

メモリ１３は、種々の情報を記憶する記憶回路により実現される。例えば、メモリ１３は、ＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ１３は、記憶部に相当する。なお、メモリ１３は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの光学ディスク、可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ等の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。

メモリ１３は、処理回路１５により実現される取得機能１５０、位相データ生成機能１５１、逓倍機能１５３、位相アンラップ機能１５５、補正マップ生成機能１５７、および画像生成機能１５９を、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶する。メモリ１３は、取得機能１５０により撮像制御回路１２１から取得されたＭＲデータを記憶する。また、メモリ１３は、位相データ生成機能１５１により生成された位相データを記憶する。

また、メモリ１３は、補正マップ生成機能１５７により生成された位相補正マップを記憶する。位相補正マップは、複素画像における複素信号に対する位相補正に用いられるマップである。メモリ１３は、ＭＲデータに基づいて画像生成機能１５９により生成された複素画像を記憶する。メモリ１３は、画像生成機能１５９により位相が補正された位相補正複素画像を記憶する。位相補正複素画像は、複素画像と位相補正マップとに基づいて、画像生成機能１５９により位相が補正された複素画像である。また、メモリ１３は、位相補正複素画像に基づいて生成された実部画像を記憶する。

処理回路１５は、画像処理装置１の全体の制御を行う。処理回路１５は、上述のプロセッサなどにより実現される。処理回路１５は、取得機能１５０、位相データ生成機能１５１、逓倍機能１５３、位相アンラップ機能１５５、補正マップ生成機能１５７、および画像生成機能１５９などを備える。逓倍機能１５３は、第１逓倍機能１５３１と、第２逓倍機能１５３２とを有する。すなわち、逓倍機能１５３は、第１逓倍機能１５３１と、第２逓倍機能１５３２とにより実現される機能を有する。取得機能１５０、位相データ生成機能１５１、逓倍機能１５３、位相アンラップ機能１５５、補正マップ生成機能１５７は、複素画像に対する位相補正の前処理に相当する。取得機能１５０、位相データ生成機能１５１、逓倍機能１５３、位相アンラップ機能１５５、補正マップ生成機能１５７、および画像生成機能１５９をそれぞれ実現する処理回路１５は、取得部、位相データ生成部、逓倍部、折り返し除去部、補正マップ生成部、および画像生成部に相当する。また、第１逓倍機能１５３１と第２逓倍機能１５３２とをそれぞれ実現する処理回路１５は、第１逓倍部と第２逓倍部とに相当する。

取得機能１５０、位相データ生成機能１５１、逓倍機能１５３、位相アンラップ機能１５５、補正マップ生成機能１５７、および画像生成機能１５９などの各機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１３に記憶されている。例えば、処理回路１５は、プログラムをメモリ１３から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１５は、取得機能１５０、位相データ生成機能１５１、逓倍機能１５３、位相アンラップ機能１５５、補正マップ生成機能１５７、および画像生成機能１５９などの各機能を有することとなる。

処理回路１５は、取得機能１５０により、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集された磁気共鳴データを取得する。なお、画像処理装置１により実現される機能がＭＲＩ装置１００に搭載されず、例えばＰＡＣＳサーバなどの画像処理サーバ、またはクラウドなどに搭載される場合、取得機能１５０は、π条件で反転回復法を用いて収集されたＭＲデータを、ＭＲＩ装置または画像サーバなどから、取得する。取得機能１５０は、取得されたＭＲデータを、メモリ１３に記憶させる。

処理回路１５は、位相データ生成機能１５１により、ＭＲデータに基づいて、少なくとも位相データを生成する。具体的には、位相データ生成機能１５１は、ＭＲデータに対するフーリエ変換により生成された複素画像に基づいて、位相データを生成する。当該位相データは、複素画像における位相画像に相当する。位相画像における複数のピクセル各々のデータは、位相角を示している。複素画像から位相画像の生成は、既知の方法により実施可能であるため、説明は省略する。なお、位相データの生成は、画像生成機能１５９により実現されてもよい。このとき、位相データ生成機能１５１により実現される機能は、画像生成機能１５９により、実施されることとなる。

図３は、位相データＰＤと位相データＰＤにおける点線の枠内おけるＣＳＦとＷＭとの位相角の一例を示す図である。図３に示すように、ＷＭの位相角がθである場合、ＣＳＦの位相角は、θ＋πとなる。すなわち、ＷＭ＝ｅｘｐ（ｉθ）＝ｃｏｓθ＋ｉｓｉｎθであり、ＣＳＦ＝ｅｘｐ（ｉ（θ＋π））＝ｃｏｓ（θ＋π）＋ｉｓｉｎ（θ＋π）である。

処理回路１５は、第１逓倍機能１５３１により、位相データにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍する。例えば、位相画像における画素（ｘ、ｙ）における位相角がθ（ｘ、ｙ）である場合、第１逓倍機能１５３１は、位相角θ（ｘ、ｙ）に、２×ｎを乗じて、２×ｎ×θ（ｘ、ｙ）を有する位相データ（以下、第１逓倍位相データと呼ぶ）を生成する。より詳細には、位相データがｅｘｐ（ｉθ（ｘ、ｙ））で表される場合、第１逓倍機能１５３１は、位相データを２ｎ乗する。このとき、第１逓倍位相データは、（ｅｘｐ（ｉθ（ｘ、ｙ）））＾２ｎ＝ｅｘｐ（２ｎｉθ（ｘ、ｙ））となる。第１逓倍機能１５３１は、位相データにおける位相角を２ｎ倍した第１逓倍位相データを、メモリ１３に記憶させる。以下、説明を具体的にするために、ｎは、１であるものとする。このとき、第１逓倍機能１５３１は、位相データであるｅｘｐ（ｉθ（ｘ、ｙ））を２乗することで、ｅｘｐ（２ｉθ（ｘ、ｙ））を示す第１逓倍位相データを生成する。

図４は、第１逓倍位相データＭＰＤと、第１逓倍位相データＭＰＤにおける点線の枠内おけるＣＳＦとＷＭとの位相角の一例を示す図である。図４に示すように、２乗後の白質ＷＭ’（＝ＷＭ×ＷＭ）の位相角は、２θとなる。すなわち、ＷＭ’＝ｅｘｐ（ｉ２θ）＝ｃｏｓ２θ＋ｉｓｉｎ２θである。また、２乗後の脳脊髄液ＣＳＦ’（＝ＣＳＦ×ＣＳＦ）の位相角は、２θ＋２πとなる。すなわち、ＣＳＦ＝ｅｘｐ（ｉ（２θ＋２π））＝ｅｘｐ（ｉ２θ）×ｅｘｐ（２πｉ）＝ｅｘｐ（ｉ２θ）＝ｃｏｓ（２θ）＋ｉｓｉｎ（２θ）である。このため、図４に示すように、２乗後の白質ＷＭ’と２乗後の脳脊髄液ＣＳＦ’との位相はそろうこととなる。

処理回路１５は、位相アンラップ機能１５５により、２ｎ倍した位相角を有する位相データの位相の折り返しを除去する。例えば、位相アンラップ機能１５５は、第１逓倍位相データに対して低域通過フィルタを適用する。低域通過フィルタの適用により、位相アンラップ機能１５５は、第１逓倍位相データにおける高周波成分、すなわち大まかな位相変化に寄与しない成分を除去する。次いで、位相アンラップ機能１５５は、２ｎ倍された位相角を有する位相データに対して低域通過フィルタを適用した位相データの位相の折り返しを除去する。例えば、位相アンラップ機能１５５は、位相の折り返しに伴って位相の折り返し点における位相の不連続性を除去（解消）する。すなわち、位相アンラップ機能１５５により実現される位相アンラップ処理は、例えば、当該不連続性を示す部分における位相角の値を、当該折り返し点の近傍の位相角の値に対して連続的となるように修正する処理である。位相アンラップ機能１５５により実現される位相アンラップ処理の具体的な処理内容などは、既知であるため、説明は省略する。

処理回路１５は、第２逓倍機能１５３２により、折り返しが除去された位相データ（以下、アンラップ後位相データと呼ぶ）の位相角を１／（２ｎ）倍する。ｎ＝１の場合、具体的には、第２逓倍機能１５３２は、折り返しが除去された第１逓倍位相データに対して、平方根を取る。これにより、折り返しが除去された第１逓倍位相データにおける位相角は、元のθに戻る。

処理回路１５は、補正マップ生成機能１５７により、アンラップ後位相データの位相角を１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データ（以下、第２逓倍位相データと呼ぶ）に対して複素共役を実行することで、ＭＲデータに基づく複素画像における複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップを生成する。第２逓倍位相データがｅｘｐ（ｉθ）で表される場合、補正マップ生成機能１５７は、ｅｘｐ（ｉθ）に対して複素共役を実現する処理を行うことで、ｅｘｐ（－ｉθ）で表される位相補正マップを生成する。

処理回路１５は、画像生成機能１５９により、ＭＲデータに基づいて、複素信号を有する複素画像を生成する。具体的には、画像生成機能１５９は、ＭＲデータに対してフーリエ変換を実行して、複素画像を生成する。生成された複素画像は、位相データの生成に用いられる。なお、位相データの生成は、画像生成機能１５９により、実行されてもよい。

画像生成機能１５９は、位相補正マップを用いて、ＭＲデータの位相補正を行う。このとき、画像生成機能１５９は、位相補正機能に相当する。位相補正を実行する位相補正機能を実現する処理回路１５は、位相補正部に対応する。画像生成機能１５９は、複素画像と位相補正マップとに基づいて、複素画像における複素信号の位相が補正された位相補正複素画像を生成する。具体的には、画像生成機能１５９は、複素画像に位相補正マップを乗算することで、位相補正複素画像を生成する。画像生成機能１５９は、位相補正複素画像に基づいて、位相補正複素画像の実部画像を生成する。位相補正複素画像から実部画像を生成する処理は、複素画像から実画像を生成する処理と同様なため、説明は省略する。画像生成機能１５９は、生成された実部画像を、メモリ１３に記憶させる。

入出力インターフェース１７は、例えば、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける入力インターフェースと、各種情報を出力する出力インターフェースとを備える。入力インターフェースは、例えば、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。入力インターフェースは、処理回路１５に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し処理回路１５へと出力する。

なお、本明細書において入力インターフェースは、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、ＭＲＩ装置１００とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

出力インターフェースは、例えば、ディスプレイにより実現される。ディスプレイは、処理回路１５またはシステム制御回路１２３による制御のもとで、各種のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）や、処理回路１５によって生成されたＭＲ画像等を表示する。また、ディスプレイは、スキャンに関する撮像パラメータ、および画像処理に関する各種情報などを表示する。ディスプレイは、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイ、モニタ等の表示デバイスにより実現される。

以上のように構成された本実施形態のＭＲＩ装置１００により実行される位相の補正処理（以下、位相補正処理と呼ぶ）について、図５乃至図７を用いて説明する。位相補正処理は、π条件でＩＲ法を用いて収集されたＭＲデータに基づく複素画像に対して、位相補正を実行する処理である。位相補正処理により、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間Ｔ１の差により生じる位相差が、補正されることとなる。

図５は、位相補正処理の概要を示す図である。図６は、位相補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。図７は、第１逓倍機能１５３１による第１逓倍処理の前後における位相データと、実画像との差異の一例を示す図である。位相補正処理の実行に先立って、例えば、入出力インターフェース１７を介した操作者の指示、もしくは通信インターフェース１１を介した検査オーダー情報により、撮像対象として内耳が含まれている場合、観察対象としてＣＳＦとＷＭとが設定される。これにより、撮像制御回路１２１は、π条件を設定する。

（位相補正処理）
（ステップＳ６０１）
撮像制御回路１２１は、設定されたπ条件でＩＲ法を用いて、被検体Ｐを撮像する。これにより、撮像制御回路１２１は、ＭＲデータを収集する。

（ステップＳ６０２）
処理回路１５は、取得機能１５０により、π条件でＩＲ法を用いて収集されたＭＲデータを取得する。取得機能１５０は、取得されたＭＲデータを、メモリ１３に記憶させる。

（ステップＳ６０３）
処理回路１５は、画像生成機能１５９により、ＭＲデータに対してフーリエ変換を実行することで、複素画像を生成する。画像生成機能１５９は、生成された複素画像を、メモリ１３に記憶させる。なお、画像生成機能１５９は、複素画像に基づいて、実画像を生成してもよい。図５および図７に示すように、実画像ＲＩには、位相変化に伴う縞模様が表れている。

（ステップＳ６０４）
処理回路１５は、位相データ生成機能１５１により、複素画像に基づいて位相データを生成する。図５および図７に示すように、位相データＰＤには、位相変化に伴う縞模様、およびＣＳＦとＷＭとにおける位相角の正負の違い（図３参照）に伴う位相の相違が、不連続的な濃淡として表れている。

（ステップＳ６０５）
処理回路１５は、第１逓倍機能１５３１により、位相データＰＤを２乗することにより、第１逓倍位相データＭＰＤを生成する。図７に示すように、第１逓倍機能１５３１における逓倍処理により生成された第１逓倍位相データＭＰＤと、逓倍処理後の実部画像ＭｕＲＩとにおいて、位相角の正負による違いが緩和されている。

（ステップＳ６０６）
処理回路１５は、位相アンラップ機能１５５により、第１逓倍位相データＭＰＤに対して低域通過フィルタを適用する。これにより、図５に示す第１逓倍位相データＭＰＤにおける高周波成分のノイズが低減される。位相アンラップ機能１５５は、第１逓倍位相データＭＰＤに対する低域通過フィルタの適用により、高周波のノイズが低減された逓倍位相データ（以下、フィルタ後逓倍データと呼ぶ）ＦＭＰＤを生成する。なお、第１逓倍位相データＭＰＤに対する低域通過フィルタの適用は、第１逓倍機能１５３１または画像生成機能１５９などの他の機能により実現されてもよい。

（ステップＳ６０７）
処理回路１５は、位相アンラップ機能１５５により、低域通過フィルタを適用した第１逓倍位相データに対して、位相アンラップ処理を実行する。すなわち、位相アンラップ機能１５５は、２ｎ倍した位相角を有するフィルタ後逓倍データに対して位相アンラップ処理を適用し、フィルタ後逓倍データの位相の折り返しを除去する。

（ステップＳ６０８）
処理回路１５は、第２逓倍機能１５３２により、折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍する。具体的には、第２逓倍機能１５３２は、位相アンラップ処理を適用後のアンラップ後逓倍データに対して平方根を適用し、第２逓倍位相データＵＲＰＤを生成する。これにより、第２逓倍位相データＵＲＰＤにおける位相角は、位相データＰＤと同じ位相角に戻る。このとき、ＣＳＦの位相角は、図４に示すように、２ｎ倍後に２θとなる。このため、第２逓倍処理後のＣＳＦとＷＭとの位相角は、同一の角度となる。

（ステップＳ６０９）
処理回路１５は、補正マップ生成機能１５７により、第２逓倍位相データＵＲＰＤに対して複素共役の処理（補正マップ生成処理）を実行し、位相補正マップＰＣＭを生成する。図５に示すように、位相補正マップＰＣＭは、ノイズが低減され、かつ位相データにおける位相角が逆位相となっている。

（ステップＳ６１０）
処理回路１５は、画像生成機能１５９により、複素画像ＣＩに位相補正マップＰＣＭを乗算し、位相補正複素画像を生成する。位相補正複素画像は、ＭＲデータに基づいて生成された複素画像に対して、位相差による濃淡の村が低減された画像となる。

（ステップＳ６１１）
処理回路１５は、画像生成機能１５９により、位相補正複素画像に基づいて、実部画像ＰＣＲＩを生成する。図５に示すように、位相補正処理が適用された実部画像ＰＣＲＩは、位相補正処理の適用前の実部画像に比べて、周期的な濃淡（位相ムラ）およびＣＳＦとＷＭとにおける位相差による濃淡が低減されている。

以上に述べた実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により当該２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いてＭＲデータを収集する。これにより、実施形態に係るＭＲＩ装置１００によれば、２以上の観察対象に対して複素信号の位相差がπとなるＭＲデータを収集することができる。このため、本ＭＲＩ装置１００によれば、位相補正処理を効果的に実行することができ、例えば内耳などの診断に関する実部画像における背景位相を良好に除去することができる。

また、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により当該２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集されたＭＲデータを取得し、ＭＲデータに基づいて、少なくとも位相データＰＤを生成し、位相データＰＤにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍し、２ｎ倍した位相角を有する位相データ（第１逓倍位相データＭＰＤ）の位相の折り返しを除去し、折り返しが除去された位相データ（アンラップ後逓倍データ）の位相角を１／（２ｎ）倍し、１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データ（第２逓倍位相データ）ＵＲＰＤに対して複素共役を適用することで、ＭＲデータに基づく複素画像における複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップＰＣＭを生成し、位相補正マップを用いて、ＭＲデータの位相補正を行う。

例えば、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、２ｎ倍された位相データ（第１逓倍位相データ）ＭＰＤに対して低域通過フィルタを適用した位相データ（フィルタ後逓倍データ）ＦＭＰＤに対して位相アンラップ処理を実行し、フィルタ後逓倍データＦＭＰＤの位相の折り返しを除去する。また、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、複素画像ＣＩと位相補正マップＰＣＭとに基づいて、複素画像ＣＩにおける複素信号の位相が補正された位相補正複素画像を生成し、位相補正複素画像に基づいて、位相補正複素画像の実部画像ＰＣＲＩを生成する。

これらのことから、実施形態に係るＭＲＩ装置１００によれば、テンプレート画像を用いることなく、ＭＲ画像に対する位相補正を実行することができる。これにより、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００によれば、撮像時間を短縮することができるため、被検体Ｐおよび操作者に対する検査の負担を軽減でき、検査のスループットを向上させることができる。さらに、実施形態に係るＭＲＩ装置１００によれば、マスクに関する閾値を最適化することなく、簡便にかつ高精度で、ＭＲ画像に対する位相補正を実行することができる。

以上のことから、実施形態に係るＭＲＩ装置１００によれば、例えば、ＣＳＦとＷＭ／ＧＭ、正常心筋と障害心筋、ＷＭとＧＭと脂肪などを含む撮像対象に関して、より短時間かつ良好に位相補正したＭＲ画像を生成することができる。

本実施形態における変形例として、本実施形態における技術的思想は、画像処理装置１により実現されてもよい。このとき、画像処理装置１は、処理回路１５における取得機能１５０により、ＭＲＩ装置からＭＲデータを取得する。当該ＭＲデータは、π条件でＩＲ法を用いて収集されたＭＲデータである。画像処理装置１における位相補正処理の処理手順は、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ６０１の処理を除いたものとなる。他の処理の手順および効果は、実施形態における記載と同様なため、説明は省略する。

実施形態における技術的思想を位相補正方法で実現する場合、当該位相補正方法は、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により当該２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集されたＭＲデータを取得し、当該ＭＲデータに基づいて少なくとも位相データＰＤを生成し、位相データにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍し、２ｎ倍した位相角を有する位相データの位相の折り返しを除去し、折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍し、１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データに対して複素共役を適用することで、複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップＰＣＭを生成し、位相補正マップＰＣＭを用いてＭＲデータの位相補正を行う。本位相補正方法に関する位相補正処理の手順および効果は、実施形態における記載と同様なため、説明は省略する。

実施形態における技術的思想を位相補正プログラムで実現する場合、当該位相補正プログラムは、コンピュータに、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により観察対象に関する位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集されたＭＲデータを取得し、取得されたＭＲデータに基づいて少なくとも位相データＰＤを生成し、生成された位相データＰＤにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍し、２ｎ倍した位相角を有する位相データ（第１逓倍位相データ）ＭＰＤの位相の折り返しを除去し、折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍し、１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データ（第２逓倍位相データ）ＵＲＰＤに対して複素共役を適用することで、複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップＰＣＭを生成し、位相補正マップＰＣＭを用いてＭＲデータの位相補正を行うこと、を実現させる。

例えば、ＭＲＩ装置１００などのモダリティ、ＰＡＣＳサーバまたは各種画像処理サーバなどにおけるコンピュータに位相補正プログラムをインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても、位相補正処理を実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。位相補正プログラムによる位相補正処理の手順および効果は、実施形態と同様なため、説明は省略する。

また、実施形態における技術的思想を撮像制御方法で実現する場合、当該撮像制御方法は、２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により前記２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて磁気共鳴データを収集する。撮像制御方法による撮像の手順および効果は、実施形態と同様なため、説明は省略する。

以上説明した少なくとも１つの実施形態等によれば、位相補正を適切に実行可能な磁気共鳴データを収集することができる。これにより、実施形態等によれば、位相補正を適切に実行することができる。

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、実施形態同士の組み合わせ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 画像処理装置
１１ 通信インターフェース
１３ メモリ
１５ 処理回路
１７ 入出力インターフェース
１００ 磁気共鳴イメージング装置
１０１ 静磁場磁石
１０３ 傾斜磁場コイル
１０５ 傾斜磁場電源
１０７ 寝台
１０９ 寝台制御回路
１１１ ボア
１１３ 送信回路
１１５ 送信コイル
１１７ 受信コイル
１１９ 受信回路
１２１ 撮像制御回路
１２３ システム制御回路
１２５ 記憶装置
１５０ 取得機能
１５１ 位相データ生成機能
１５３ 逓倍機能
１５５ 位相アンラップ機能
１５７ 補正マップ生成機能
１５９ 画像生成機能
１５３１ 第１逓倍機能
１５３２ 第２逓倍機能

Claims (5)

1. ２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により前記２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集された磁気共鳴データを取得する取得部と、
   前記磁気共鳴データに基づいて、少なくとも位相データを生成する位相データ生成部と、
   前記位相データにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍する第１逓倍部と、
   前記２ｎ倍した位相角を有する位相データの位相の折り返しを除去する折り返し除去部と、
   前記折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍する第２逓倍部と、
   前記１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データに対して複素共役を適用することで、前記複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップを生成する補正マップ生成部と、
   前記位相補正マップを用いて、前記磁気共鳴データの位相補正を行う位相補正部と
   を備える磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記折り返し除去部は、前記２ｎ倍された位相角を有する位相データに対して低域通過フィルタを適用した位相データの位相の折り返しを除去する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記磁気共鳴データに基づいて前記複素信号を有する複素画像を生成し、
   前記複素画像と前記位相補正マップとに基づいて、前記複素信号の位相が補正された位相補正複素画像を生成し、
   前記位相補正複素画像に基づいて、前記位相補正複素画像の実部画像を生成する画像生成部をさらに備える
   請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. ２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により前記２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて収集された磁気共鳴データを取得し、
   前記磁気共鳴データに基づいて、少なくとも位相データを生成し、
   前記位相データにおける位相角を２ｎ（ｎは自然数）倍し、
   前記２ｎ倍した位相角を有する位相データの位相の折り返しを除去し、
   前記折り返しが除去された位相データの位相角を１／（２ｎ）倍し、
   前記１／（２ｎ）倍した位相角を有する位相データに対して複素共役を適用することで、前記複素信号に対する位相の補正に用いられる位相補正マップを生成し、
   前記位相補正マップを用いて、前記磁気共鳴データの位相補正を行うこと、
   を備える位相補正方法。
5. ２以上の観察対象における縦磁化の緩和時間の差により前記２以上の観察対象に関する複素信号の位相差がπとなる条件で、反転回復法を用いて磁気共鳴データを収集すること、
   を備える撮像制御方法。

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