JP3368588B2 - 磁気共鳴診断装置 - Google Patents

磁気共鳴診断装置

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JP3368588B2
JP3368588B2 JP02233892A JP2233892A JP3368588B2 JP 3368588 B2 JP3368588 B2 JP 3368588B2 JP 02233892 A JP02233892 A JP 02233892A JP 2233892 A JP2233892 A JP 2233892A JP 3368588 B2 JP3368588 B2 JP 3368588B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴現象を利用し
た磁気共鳴イメージング(MagneticResonance Imaging
（以下ＭＲＩと略称する））装置に係り、特に、撮影し
た画像で部位を特定する方法、及び、特定した人体部位
から正中線を決定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲＩは、人体に磁場を与えて体内のプ
ロトンに磁気共鳴現象をおこさせ、その共鳴信号を計測
し画像表示する装置である。このＭＲＩ装置は、磁場の
印加方法（以下シーケンスと記す）を異ならすとそれに
応じた共鳴信号を得ることができ、例えば、血管だけを
選択的に画像化することも可能である。
【０００３】このＭＲＩにおいて目的とする断層像を得
る場合、まず、数枚の断層像を撮影し、その解剖学的情
報から目的とする断層面（スライス方向）を決定し最適
なシーケンスの選択を行って撮影を行う。このように目
的とする断層像を得るにはその過程で、位置決め用断層
像の撮影やスライス方向決定作業を必要とする。
【０００４】特願平3−88101号明細書に示される先願発
明では、一般によく行われる検査（ルーチン検査）で用
いられるシーケンスと、スライス方向の自動決定方法を
予め登録しておき、一回の操作で目的とする断層像を得
る。位置決めに関しては、人体の特徴的な部位を検出す
ることで行っており、頭部ＯＭラインや頚部トランス像
におけるサジタル面等の位置決め方法を記している。
【０００５】これとは別に、画像測量などで指標として
よく用いられる人体正中線をフー（Hough）変換を用い
て求める方法がアイイーイーイー トランザクションズ
オン メディカル イメージング(IEEE TRANSACTIONS O
N MEDICAL IMAGING)VOL.１０, NO.１, MARCH １９９１
で報告されている。
【０００６】これは、頭部トランス像及びコロナル像に
おける正中線検出方法で、頭部画像に対しフィルタ(Sob
elオペレーション）処理でエッジ強調画像を作成し、そ
の二値化画像に対してHough 変換を行い、正中線を求め
るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＭＲＩ装置は、シーケ
ンスを異ならせるとそれに伴って得られる信号が異な
る。この特徴を利用して、プロトン密度像はもとより、
血管だけを選択的に計測するアンジオシーケンスや、撮
影時間が非常に短い超高速シーケンスなどの研究開発が
盛んに行われている。このような背景の中でＭＲＩ装置
は年々高機能化されており適用範囲に広がりを見せてい
る。しかし、高機能化とは逆に、その操作性は複雑度を
増している。本発明は、操作性の向上を目的としたワン
ボタン操作を実現する際キーポイントとなる技術で、ス
ライス断面を自動決定するための要素技術である。
【０００８】医師が診断に用いる断層像を撮影する場
合、まず、数枚の断層像を撮影し、その解剖学的情報か
ら目的とするスライス方向を決定し撮影を行う。この撮
影過程において医師が用いる情報の中で、正中線（身体
を前後に貫く水平線の方向（矢状）を含む鉛直面（矢上
面）で、身体を左右に切半する面（正中面）と体表面と
の交線）は、目的とする断面を的確に得るための重要な
情報である。本発明はこの正中線を自動決定するための
技術である。本発明は、また位置決めを行うことも課題
とし、この位置決めを行うための技術でもある。つま
り、計測対象を特定し、撮影の際の位置決めに特定され
た検査対象を用いる。
【０００９】正中線決定方法として上記公知例に記され
ているが、Hough 変換ではsin 関数やcos 関数を用いて
いるため処理対象点数が多くなると処理時間がかかり、
実用的でない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、位置決めのた
めに、ＭＲＩでの撮影の際に、撮影された画像に現れた
アーチファクトを用いて、計測対象の部位を特定する。
また、正中線を自動決定するために以下の構成をとる。 (1)ＭＲＩにおいて撮影を行う場合、大きく分けて二通
りのアプローチがあり、被検体を静止物体と仮定して撮
影を行うケースと、動きのある物体と仮定して撮影を行
うケースがある。
【００１１】静止物体と仮定して撮影を行う場合、毛細
血管など小さな血管の血流はあまり影響を及ぼさない
が、大きな血管では画像上にアーチファクトを発生させ
る。
【００１２】このアーチファクトは、血流速度・スライ
ス厚・撮影時間等に影響され、位相エンコード方向に現
れる。本方法は、動きのある部位から発生するアーチフ
ァクトを利用して部位を決定する。
【００１３】(2）位相エンコード方向に現れるアーチフ
ァクトを利用して、位相エンコード印加方向を異ならせ
た二つのシーケンスを用いて二枚の画像を撮影し、それ
ぞれに現れたアーチファクトの交点を血管の位置と特定
する。
【００１４】(3）大脳縦裂はＴ２強調しないと画像上で
は黒くなり（Ｔ１強調画像およびプロトン密度像等では
黒くなる）、周囲の脳の画像濃度と比べて低くなる。こ
の性質を利用して大脳縦裂を画像濃度で追跡処理し大脳
縦裂を特定する。
【００１５】(4）正中線の性質から、人体頭部の重心付
近に正中線が存在することを利用し、正中線を決定す
る。
【００１６】
【作用】アーチファクトを用いることにより、より容易
に検査対象を特定することが可能になる。 また、上記
(1)〜(4)の構成により、以下の作用を奏する。 (1）血流抑制を行わないシーケンスで頭部トランス像を
撮影すると、頭部の中でも特に径の大きい上矢状静脈洞
から位相エンコード方向にライン状のアーチファクトが
発生する(図１参照)。この上矢状静脈洞は正中線を後走
しており表皮に近い位置に存在するため、この位置を特
定することで正中線の一端の位置情報を得ることができ
る。
【００１７】(2）頭部において、正中線(面)に対応する
部位は大脳縦裂(実施例説明図(図８)参照）である。大
脳縦裂はＴ２強調しないと信号が強調されず画像上では
黒くなることや、大脳縦裂の終点付近に上矢状静脈洞が
存在する性質を用いて、上矢状静脈洞を基点に大脳縦裂
を追跡処理し、その追跡線の近似直線を正中線とする。
【００１８】(3）正中線が身体を左右に切半する位置に
存在することから、(2）の頭部正中線を決定する処理に
おいて、追跡処理の基点を頭部領域の重心とし追跡処理
を行う。
【００１９】
【実施例】図２は本発明の適応対象となるＭＲＩ装置の
ブロック図を示す。均一な静磁場を発生させる静磁場発
生系２０１０，高周波磁場を照射する高周波磁場発生系
２０２０，磁場強度をＸ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ独立に
変化させることが可能な傾斜磁場発生系２０３０、を制
御して人体に核磁気共鳴現象を有起させ、信号計測系２
０４０により被検体から発生する電磁場を受信する。そ
して、処理装置２０５０によって受信データの画像再構
成を行い、ＣＲＴ２０６０上に再生結果を表示する。シ
ーケンス制御部２０７０はこの構成で各系の制御を行な
うもので、内部にはシーケンスプログラムやシーケンス
パラメータを格納するメモリなどがある。本発明の部位
決定処理は、処理装置２０５０上で行う。
【００２０】図３に、チェーンオブリーク法（画像上に
ラインを引いた際、そのライン方向で、かつ、画像面と
垂直方向にスライス位置を設定する方法）で位置決めを
行うＭＲＩ装置において、頭部トランス像を撮影する場
合の撮影手順を示す。
【００２１】まず患者はベッドにほぼ真っ直に寝かせら
れるが軸断面にピタリとは合わない。精度の良い(ねじ
れのない)断層像を必要とする場合、図に示した手順で
撮ることが望ましい。まず、スライス方向３０１０をト
ランス軸断方向に設定し、トランス像を撮影する。次
に、スライス方向３０２０をトランス像の正中線３０２
１方向と直角に設定し撮影を行う。次に、スライス方向
３０３０をコロナル像の正中線に設定し撮影を行う。最
後に、スライス方向をＯＭライン方向３０４０に設定
し、目的とする診断像を撮影する。
【００２２】この一連の流れを連続的に行う場合、正中
線の自動位置決めが必須となる。
【００２３】以下に、まず頭部トランス像上で正中線を
自動位置決めする場合を例に、(1）正中線を後送する上
矢状静脈洞をアーチファクトを用いて特定する方法、
(2）上矢状静脈洞から大脳縦裂を追跡し、近似直線によ
り正中線を特定する方法、(3）断層像の重心を基点とし
て大脳縦裂を追跡し、近似直線により正中線を特定する
方法、を説明し、その後で頭部コロナル像を用いて、
(4）断層像の重心を基点として大脳縦裂を追跡し、近似
直線により正中線を特定する方法、を説明する。
【００２４】(1）アーチファクトを利用した上矢状静脈
洞の特定 上矢状静脈洞には血液が流れていることから、血流抑制
を行わないシーケンスで撮影するとアーチファクトが現
れる。このアーチファクトは位相エンコード方向に現れ
るので、位相エンコードの印加方向を変えることにより
アーチファクトを交わらせることができる。本実施例
は、その交わらせたアーチファクトの交点を上矢状静脈
洞と特定するものである。
【００２５】図４に、その撮影のシーケンス例(ａ)(ｂ)
を示す。これは、通常、スピンエコー法と呼ばれている
シーケンスである。同図(ａ)と(ｂ)の違いは、位相エン
コード傾斜磁場４０１０の印加方向と信号読みだし傾斜
磁場４０２０の印加方向を入れ替えてあることである。
この二つのシーケンスで撮影したときの画像を図１(ａ)
(ｂ)に示す。それぞれの画像に対してアーチファクト１
０１０，１０２０が存在する。同一部の画像であるの
で、サブトラクトしその絶対値をとる(ｃ)。この場合、
静磁場や傾斜磁場等の歪により画像の位置ずれが発生す
ることがあるが、この場合には既に発表されている各種
位置ずれ補正処理を行ってからサブトラクトしてもよ
い。この画像（ｃ）に対し、縦方向、および横方向に画
素値の積分を行い、それぞれの軸方向で積分値が一番高
い点をアーチファクトの位置とすることにより、その交
点１０３０を求めることができる。この交点を上矢状静
脈洞であると特定する。
【００２６】(2）上矢状静脈洞を基点とした大脳縦裂追
跡による正中線決定方法 これは上記(１)で求めた上矢状静脈洞を基点として大脳
縦裂を追跡し、その追跡線の最小二乗直線を正中線とす
る方法である。図５，図６，図７にフローチャートを示
し、その様子を図８に示す。
【００２７】（処理１）頭部領域と背景部の分離 まず、頭部と背景部を分離する際のしきい値を求める。
一般的にＭＲＩ画像でヒストグラムを求めると二つの山
を持つ形となり、濃度の低い方の山が背景部、高い方の
山が人体領域となる。また、背景部分の山の最大値がヒ
ストグラムの最大値になる。このヒストグラムにおい
て、二つの山の間（谷間）をしきい値とする。
【００２８】図５にヒストグラムからしきい値を求める
フローチャートを示す。ステップ５０１０は初期値設
定、ステップ５０２０は画像データ読み込み、ステップ
5030は画像データの最大値計算処理、ステップ５０４
０，５０５０，５０６０，5070，５０８０はヒストグラ
ム作成処理である。ステップ５０９０は作成したヒスト
グラムの最大値を求める処理、ステップ５１００，５１
１０，５１２０で二つの山の谷間を検出し、ステップ５
１３０は、その谷間からしきい値を算出している。ステ
ップ５１４０はヒストグラムの谷間が存在しなかった場
合のしきい値を設定している。
【００２９】次に、頭部と背景部の輪郭線を求める。図
６にしきい値を用いて輪郭線を求めるフローチャートを
示す。ステップ６０１０は初期値設定、ステップ６０２
０，６０３０，６０４０，６０５０，６０６０，６０７
０は、画像左端から右方向に向かってしきい値より大き
な値を求め、その点を輪郭点とする処理、ステップ６０
８０，６０９０，６１００，６１１０，６１２０，６１
３０は画像右端から左方向に向かってしきい値より大き
な値を求め、その点を輪郭点とする処理である。これに
より求まった輪郭点の内側を頭部領域とし、外側を背景
部とする。
【００３０】（処理２）上矢状静脈洞からの追跡処理 図７に大脳縦裂追跡処理のフローチャートを示す。ステ
ップ７０１０は画像読み込み処理、ステップ７０２０は
しきい値及び輪郭点を求める処理で、これまでに説明し
た方法等を用いて求める。ステップ７０３０で大脳縦裂
を追跡する範囲を求める。範囲決定は画像の最上から下
に向かって輪郭点が最初に存在したＹラインを追跡最終
点８０１０とする。追跡処理は上矢状静脈洞８０２０を
から行う。追跡処理は、大脳縦裂がＴ１強調像では黒く
なることを利用し、追跡点の一ライン上の点において、
Ｘ方向に数画素幅の範囲で最小濃度画素を検出する（ス
テップ７０５０，７０６０，７０７０，７０８０，７０
９０，７１００，７１１０）。この処理を追跡最終点ま
で繰返して大脳縦裂を追跡し、追跡線８０３０を求め
る。
【００３１】（処理３）追跡線からの正中線決定処理 追跡線の最小二乗近似直線８０４０を求め、これを正中
線とする。下記に最小二乗近似直線の計算式を示す。
【００３２】
【数１】 最小二乗近似直線計算法 近似直線：Ｘ ＝ ａＹ ＋ b ａ＝(∫A(y)Ydy∫dy−∫A(y)dy∫Ydy)／(∫(Y・Y)dy∫dy−∫Ydy∫Ydy） ｂ＝(∫A(y)dy∫(Y・Y)dy−∫(A(y)Y)dy∫Ydy)／(∫(Y・Y)dy∫dy −∫Ydy∫Ydy) ここで、Ａ(ｙ) ：大脳縦裂追跡線の各Ｙ座標における
Ｘ座標 (3）断層像の重心を基点とした大脳縦裂追跡による正中
線決定方法 上記方法において、追跡のスタート点として、断層像の
重心付近の点を用いる。
【００３３】まず、頭部領域と背景部とを上記(2）の方
法で分離する。そして頭部領域の重心を求める。下記に
重心を求める計算式を示す。
【００３４】
【数２】 重心 ：Ｘ＝∬ｘ＊ｆ(x,y）dxdy／∬ｆ(x,y）dxdy Ｙ＝∬ｙ＊ｆ(x,y）dxdy／∬ｆ(x,y）dxdy ここで、ｘ ：画像のｘ座標 ｙ ：画像のｙ座標 ｆ(x,y)：画像デ−タ。ただし、頭部領域＝１ 背景部 ＝０ 大脳縦裂が重心付近に存在することから、重心点付近か
ら数画素範囲の矩形領域内で最小濃度画素を求め、その
点から追跡処理を行う。追跡処理及び近似直線を求める
処理は(2）の処理と同様である。ただし追跡処理は、重
心から下の方向に向かっても行う。
【００３５】(4）頭部コロナル像における正中線決定方
法 図９に頭部コロナル像を示す。頭部コロナル像において
は、大脳縦裂が断層像を横断しておらず、図に示す通り
断層像の上部に存在する。
【００３６】正中線を求めるために、まず、上記方法と
同様頭部と背景部を分離し、輪郭線と頭部領域の重心点
９０１０を求める。次に、輪郭線最高部９０２０を求め
る。輪郭線最高点決定は画像の最上から下に向かって輪
郭点が最初に存在したＹ座標を点９０２０とする。追跡
開始点９０３０を求めるための点９０６０は、Ｙ座標を
重心９０１０と輪郭最高点９０２０の中点とし、Ｘ座標
は重心座標を用いる。求めた点９０６０の付近の矩形領
域から最小濃度画素を検出し、追跡開始点9030とする。
追跡開始点９０３０から大脳縦裂を上記方法と同様に画
像濃度で追跡する。追跡最終ライン９０４０は、輪郭最
高点よりも下で、追跡開始点より上の点を選ぶ。これは
輪郭最高点付近には血管が走行しており、撮影方法によ
っては血管が高濃度となり追跡処理の妨げとなるので、
これを避けるためである。追跡開始点から最終ラインま
で追跡した結果の追跡線９０５０の最小二乗直線を正中
線とする。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、正中線および正中面を自
動的に検出することができ、正中線(面)を基準として位
置決めを行い目的とする断層像を撮影する場合、これを
連続的に行うことができる。
【００３８】また、正中線(面)は、正確な位置決めを行
うための指標であり、これを自動的に検出できることか
ら、撮影位置決定における精度の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】頭部トランス像において現れた二つの交差する
アーチファクトからの部位決定の説明図。
【図２】ＭＲＩ装置のブロック図。
【図３】頭部トランス像を撮影するための撮影手順の説
明図。
【図４】血流アーチファクトを交差させるためのタイミ
ングチャート。
【図５】輪郭線を求めるためのしきい値計算のフローチ
ャート。
【図６】輪郭線計算処理のフローチャート。
【図７】大脳縦裂追跡処理のフローチャート。
【図８】頭部トランス像における大脳縦裂追跡による正
中線決定の説明図。
【図９】頭部コロナル像における大脳縦裂追跡による正
中線決定の説明図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 哲夫 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社 日立製作所 システム開発研 究所内 (56)参考文献 特開 平４−319335（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】静磁場を印加する手段と、高周波磁場を印
    加する手段と、互いに垂直な三方向へ傾斜磁場を印加す
    る手段と、計測対象から放出される核磁気共鳴信号を計
    測する手段と、これらの装置の制御手順を示すシーケン
    スに従って各装置の制御を行う手段と、各種画像処理を
    行う手段とを含む磁気共鳴診断装置において、 撮影の際に使用するシーケンスで、前記共鳴信号に位相
    情報を付加し、前記共鳴信号に位置情報を持たせる位相
    エンコード磁場に印加するシーケンスを用いて撮影を行
    って、前記アーチファクトを位相エンコード方向に出現
    させる第１の手段と、 前記第１の手段による撮影と同一スライス断面で、前記
    位相エンコード磁場の印加方向を前記第１の手段と異な
    らせたシーケンスを用いて撮影し、前記第１の手段で出
    現した前記アーチファクトと異なる向きに前記アーチフ
    ァクトを出現させる第２の手段と、 二枚の画像に現れた前記アーチファクトの交点を用いて
    前記計測対象の部位を特定する第３の手段とを備えるこ
    とを特徴とする磁気共鳴診断装置。
  2. 【請求項２】前記磁気共鳴診断装置は、決定した前記計
    測対象の部位と異なる部位を画像濃度で追跡することに
    より特定する手段を有することを特徴とする請求項１記
    載の磁気共鳴診断装置。
  3. 【請求項３】前記磁気共鳴診断装置は、最初に前記アー
    チファクトを用いて第１の特定領域を特定し、次に前記
    第１の特定領域に隣接する第２の特定領域を追跡処理に
    より特定し、前記第２の特定領域の追跡線の近似直線を
    正中線とする正中線決定手段を有することを特徴とする
    請求項２記載の磁気共鳴診断装置。
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