JP4647959B2

JP4647959B2 - Ｍｒｉ装置、画像均一度評価方法および画像均一度評価装置

Info

Publication number: JP4647959B2
Application number: JP2004263246A
Authority: JP
Inventors: 宏之椛沢
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: JP2006075375A

Description

本発明は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、画像均一度評価方法および画像均一度評価装置に関し、更に詳しくは、どの程度の感度均一性を持つ画像であるかを示す画像均一度指標を出力することが出来るＭＲＩ装置、画像均一度評価方法および画像均一度評価装置に関する。

従来、不均一な感度分布を持つコイルで撮影した画像を感度補正処理して、あたかも均一な感度分布を持つコイルで撮影したかの如き画像を作成するＭＲＩ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−００８５３３号公報

従来のＭＲＩ装置では、不均一な感度分布を持つコイルで撮影した原画像を感度補正処理して、均一な感度分布を持つコイルで撮影したかの如き補正画像を作成している。
しかし、原画像の感度不均一性がどの程度であるのか、補正画像の感度均一性がどの程度になっているのかを客観的に評価できない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ある画像がどの程度の感度均一性を持つ画像であるかを示す画像均一度指標を出力することが出来るＭＲＩ装置、画像均一度評価方法および画像均一度評価装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、感度分布の均一度が高い基準コイルを用いて被検体を撮影し基準画像を得る基準画像撮影手段と、前記基準コイルとは異なる本コイルを用いて被検体を撮影し本画像を得る本画像撮影手段と、前記基準画像で前記本画像を除算して感度画像を作成する感度画像作成手段と、前記感度画像中に複数の関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記各関心領域の画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を前記本画像の画像均一度指標として算出する統計値演算手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１の観点によるＭＲＩ装置において、基準画像の画素値をＩref(x,y)とし、本画像の画素値をＩ(x,y)とし、感度画像の画素値をＨ(x,y)とするとき、
Ｈ(x,y)＝Ｉ(x,y)／Ｉref(x,y)
となる。もし、基準画像Ｉref(x,y)と本画像Ｉ(x,y)の画素対応が完全で且つ本コイルの感度分布が均一なら、感度画像Ｈ(x,y)の画素値は一定値（＝本コイルと基準コイルの感度比）になる。他方、本コイルの感度分布が不均一なら、その不均一に対応して感度画像Ｈ(x,y)の画素値もばらつくことになる。よって、感度画像Ｈ(x,y)の画素値分布の均一性を数値的に示す値を求めれば、それを本画像Ｉ(x,y)の画像均一度指標として利用できる。
ところが、実際には、基準画像Ｉref(x,y)と本画像Ｉ(x,y)の画素対応は完全でない。このため、感度画像Ｈ(x,y)の画素値分布には、本コイルの感度分布だけでなく、被検体からのＮＭＲ信号の強弱の影響が含まれてしまう。つまり、感度の絶対値は、その影響を受け、定数倍の任意性をもってしまう。
そこで、上記第１の観点によるＭＲＩ装置では、感度画像Ｈ(x,y)中に複数の関心領域Ｒｊを設定し、それら関心領域Ｒｊの画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を算出し、その値を本画像の画像均一度指標とする。この画像均一度指標により、本画像の感度不均一性がどの程度であるのかを客観的に評価できるようになる。

なお、本画像は、感度補正処理前の原画像でもよいし、感度補正処理後の補正画像でもよい。感度補正処理前の原画像の感度不均一性を評価すれば、どの程度の感度補正を行うべきかの指針になる。また、感度補正処理後の原画像の感度不均一性を評価すれば、感度補正が適正化否かの判断基準になる。

第２の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記統計値のバラツキを数値的に示す値としてＦ値を用いることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
本願発明者が鋭意研究したところ、各関心領域Ｒｊの画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値として、分散分析におけるＦ値を利用可能であることを見出した。
なお、関心領域Ｒｊが２つなら、ｔ検定におけるｔ値も利用可能である。

第３の観点では、本発明は、画像均一度を評価したい対象画像を該対象画像と同じ被写体を撮影した画像均一度が高い基準画像で除算して感度画像を作成する感度画像作成過程と、前記感度画像の画素値分布の均一性を数値的に示す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する画像均一度指標算出過程とを有することを特徴とする画像均一度評価方法を提供する。
上記第３の観点による画像均一度評価方法において、対象画像の画素値をＩ(x,y)とし、基準画像の画素値をＩref(x,y)とし、感度画像の画素値をＨ(x,y)とするとき、
Ｈ(x,y)＝Ｉ(x,y)／Ｉref(x,y)
となる。もし、対象画像Ｉ(x,y)と基準画像Ｉref(x,y)の画素対応が完全なら、感度画像Ｈ(x,y)の画素値は撮影条件としての感度分布を表すことになる。よって、感度画像Ｈ(x,y)の画素値分布の均一性を数値的に示す値を求めれば、それを本画像Ｉ(x,y)の画像均一度指標として利用できる。
なお、撮影条件としての感度分布とは、例えばＭＲＩ装置におけるコイルの感度分布の如きセンサの感度分布や光学写真における照明光分布などを意味する。

第４の観点では、本発明は、上記構成の画像均一度評価方法において、前記画像均一度指標算出過程が、前記感度画像中に複数の関心領域を設定する関心領域設定過程と、前記各関心領域の画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する統計値演算過程とからなることを特徴とする画像均一度評価方法を提供する。
対象画像Ｉ(x,y)と基準画像Ｉref(x,y)の画素対応が完全でない場合、感度画像Ｈ(x,y)の画素値分布には、撮影条件としての感度分布だけでなく、被検体からの信号の強弱の影響が含まれてしまう。
そこで、上記第４の観点による画像均一度評価方法では、感度画像Ｈ(x,y)中に複数の関心領域Ｒｊを設定し、それら関心領域Ｒｊの画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を算出し、その値を対象画像の画像均一度指標とする。この画像均一度指標により、対象画像の感度不均一性がどの程度であるのかを客観的に評価できるようになる。

第５の観点では、本発明は、上記構成の画像均一度評価方法において、前記統計値のバラツキを数値的に示す値としてＦ値を用いることを特徴とする画像均一度評価方法を提供する。
本願発明者が鋭意研究したところ、各関心領域Ｒｊの画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値として、分散分析におけるＦ値を利用可能であることを見出した。
なお、関心領域Ｒｊが２つなら、ｔ検定におけるｔ値も利用可能である。

第６の観点では、本発明は、画像均一度を評価したい対象画像を得る対象画像取得手段と、前記対象画像と同じ被写体を撮影した画像均一度が高い基準画像を得る基準画像取得手段と、前記対象画像を前記基準画像で除算して感度画像を作成する感度画像作成手段と、前記感度画像の画素値分布の均一性を表す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する画像均一度指標算出手段とを有することを特徴とする画像均一度評価装置を提供する。
上記第６の観点による画像均一度評価装置では、前記第３の観点による画像均一度評価方法を好適に実施できる。

第７の観点では、本発明は、上記構成の画像均一度評価装置において、前記画像均一度指標算出手段が、前記感度画像中に複数の関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記各関心領域の画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する統計値演算手段とからなることを特徴とする画像均一度評価装置を提供する。
上記第７の観点による画像均一度評価装置では、前記第４の観点による画像均一度評価方法を好適に実施できる。

第８の観点では、本発明は、上記構成の画像均一度評価装置において、前記統計値がＦ値であることを特徴とする画像均一度評価装置を提供する。
上記第８の観点による画像均一度評価装置では、前記第５の観点による画像均一度評価方法を好適に実施できる。

本発明のＭＲＩ装置、画像均一度評価方法および画像均一度評価装置によれば、どの程度の感度均一性を持つ画像であるかを示す画像均一度指標を出力することが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るＭＲＩ装置１００を示すブロック図である。
このＭＲＩ装置１００において、マグネットアセンブリ１は、内部に被検体を挿入するための空間部分（ボア）を有し、この空間部分を取りまくようにして、Ｘ軸勾配磁場を形成するＸ軸勾配コイル１Ｘと、Ｙ軸勾配磁場を形成するＹ軸勾配コイル１Ｙと、Ｚ軸勾配磁場を形成するＺ軸勾配コイル１Ｚと、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与える送信コイル１Ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１Ｒと、静磁場を形成する永久磁石対１Ｍとを具備している。なお、永久磁石対１Ｍの代わりに超電導マグネットを用いてもよい。

Ｘ軸勾配コイル１Ｘ，Ｙ軸勾配コイル１Ｙ，Ｚ軸勾配コイル１Ｚ，送信コイル１Ｔおよび受信コイル１Ｒは、それぞれＸ軸勾配コイル駆動回路３Ｘ，Ｙ軸勾配コイル駆動回路３Ｙ，Ｚ軸勾配コイル駆動回路３Ｚ，ＲＦ電力増幅器４および前置増幅器５に接続されている。

シーケンス記憶回路８は、計算機７からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配コイル駆動回路３Ｘ，３Ｙ，３Ｚを操作し、勾配コイル１Ｘ，１Ｙ，１Ｚから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状・所定位相のパルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した後、送信コイル１Ｔに印加する。

前置増幅器５は、受信コイル１Ｒで受信された被検体からのＮＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を参照信号とし、前置増幅器５からのＮＭＲ信号を位相検波して、ＡＤ変換器１１に与える。ＡＤ変換器１１は、位相検波後のアナログ信号をデジタルデータに変換して、計算機７に入力する。

計算機７は、操作卓１３から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。また、計算機７は、ＡＤ変換器１１からデジタルデータを読み込み、演算処理を行って画像を生成する。
表示装置６は、画像やメッセージを表示する。

図２は、受信コイル１Ｒとして選択的に用いるフェーズドアレイコイル１Ｒ−Ａとボディコイル１Ｒ−Ｂとを示す斜視図である。
フェーズドアレイコイル１Ｒ−Ａは、被検体に密接できるため感度が高いが、感度領域に比べてコイルが小さいため感度分布が不均一である。
ボディコイル１Ｒ−Ｂは、感度領域に比べてコイルが大きいため感度分布が均一であるとみなせるが、被検体に密接できないため感度が低い。

図３は、ＭＲＩ装置１００で実施する画像均一度評価処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、受信コイル１Ｒとしてフェーズドアレイコイル１Ｒ−Ａを用いて例えば被検体の頭部を撮影し、対象画像Ｉ(x,y)−１を取得する。

ステップＳ２では、受信コイル１Ｒとしてボディコイル１Ｒ−Ｂを用いて対象画像Ｉ(x,y)−１と同じ部位を撮影し、基準画像Ｉref(x,y)を取得する。

ステップＳ３では、画素対応に対象画像Ｉ(x,y)−１の画素値を基準画像Ｉref(x,y)の画素値で除算し、商を画素値とする感度画像Ｈ(x,y)を作成する。

ステップＳ４では、感度画像Ｈ(x,y)の画素値分布の均一性を表す値を、対象画像Ｉ(x,y)の画像均一度指標Ｅとして算出する。そして、処理を終了する。

図４は、図３のステップＳ４（画像均一度指標算出処理）の詳細を示すフロー図である。
ステップＳ４１では、感度画像Ｈ(x,y)中に複数の関心領域Ｒｊを設定する。これは、操作者が手動で設定してもよいし、計算機７が自動で設定してもよい。

ステップＳ４２では、各関心領域Ｒｊの画素値Ｒj(x,y)を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を、対象画像Ｉ(x,y)の画像均一度指標Ｅとして算出する。

各関心領域Ｒｊの画素値Ｒj(x,y)を表す統計値のバラツキを数値的に示す値は、例えば分散分析におけるＦ値を利用できる。すなわち、関心領域Ｒｊの数をｋとし、全画素数をｎとし、関心領域Ｒｊ毎の画素数をｎｊとし、全画素値の平均値をＧとし、関心領域Ｒｊ毎の画素値の平均値をＧｊとし、関心領域Ｒｊのｉ番目の画素値をｇijとするとき、Ｆ値は次式で算出できる。

実施例１のＭＲＩ装置１００によれば、対象画像Ｉ(x,y)の感度不均一性がどの程度であるのかを画像均一度指標Ｅにより客観的に評価可能なる。

関心領域Ｒｊを２つだけ設定するなら、画像均一度指標Ｅとしてｔ検定におけるｔ値も利用できる。

ＭＲ画像以外の画像にも本発明を適用できる。

本発明のＭＲＩ装置、画像均一度評価方法および画像均一度評価装置は、画像の信頼性の評価に利用できる。

実施例１に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図である。感度分布の均一度が高いボディコイルとそれとは異なる感度分布を持つフェーズドアレイコイルを示す斜視図である。実施例１に係る画像均一度評価処理を示すフロー図である。実施例１に係る画像均一度指標算出処理を示すフロー図である。

符号の説明

１Ｒ受信コイル
１Ｒ−Ａフェーズドアレイコイル
１Ｒ−Ｂボディコイル
７計算機

Claims

感度分布の均一度が高い基準コイルを用いて被検体を撮影し基準画像を得る基準画像撮影手段と、前記基準コイルとは異なる本コイルを用いて被検体を撮影し本画像を得る本画像撮影手段と、前記基準画像で前記本画像を除算して感度画像を作成する感度画像作成手段と、前記感度画像中に複数の関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記各関心領域の画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を前記本画像の画像均一度指標として算出する統計値演算手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、前記統計値のバラツキを数値的に示す値としてＦ値を用いることを特徴とするＭＲＩ装置。
画像均一度を評価したい対象画像を該対象画像と同じ被写体を撮影した画像均一度が高い基準画像で除算して感度画像を作成する感度画像作成過程と、前記感度画像の画素値分布の均一性を表す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する画像均一度指標算出過程とを有することを特徴とするＭＲＩ装置の画像均一度評価方法。
請求項３に記載のＭＲＩ装置の画像均一度評価方法において、前記画像均一度指標算出過程が、前記感度画像中に複数の関心領域を設定する関心領域設定過程と、前記各関心領域の画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する統計値演算過程とからなることを特徴とするＭＲＩ装置の画像均一度評価方法。
請求項４に記載のＭＲＩ装置の画像均一度評価方法において、前記統計値のバラツキを数値的に示す値としてＦ値を用いることを特徴とするＭＲＩ装置の画像均一度評価方法。
画像均一度を評価したい対象画像を得る対象画像取得手段と、前記対象画像と同じ被写体を撮影した画像均一度が高い基準画像を得る基準画像取得手段と、前記対象画像を前記基準画像で除算して感度画像を作成する感度画像作成手段と、前記感度画像の画素値分布の均一性を表す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する画像均一度指標算出手段とを有することを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項６に記載のＭＲＩ装置において、前記画像均一度指標算出手段が、前記感度画像中に複数の関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記各関心領域の画素値を表す統計値のバラツキを数値的に示す値を前記対象画像の画像均一度指標として算出する統計値演算手段とからなることを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項７に記載のＭＲＩ装置において、前記統計値がＦ値であることを特徴とするＭＲＩ装置。