JP5015568B2 - 位相変化融合画像表示方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相変化融合画像表示方法および装置に関し、さらに詳しくは、磁化率が特異な部分と組織構造の対応を容易に視認可能とする位相変化融合画像表示方法および装置に関する。

従来、ＭＲ（Magnetic Resonance）データの位相情報を利用して、磁化率の異なる組織のコントラストを強調した画像を作成し表示するＳＷＩ（Susceptibility Weighted Imaging）の技術が提案されている（例えば非特許文献１、非特許文献２、特許文献１参照。）
E.Mark Haacke、外３名、"Susceptibility Weighted Imaging (SWI)"、Magnetic Resonance in Medicine 52:612-618 (2004) Jurgen R. Reichenbach、外５名、"High-Resonance MR Venography at 3.0 Tesla"、Jornal of Computer Assisted Tomography 24(6):949-957 (2000) 特開２００６−２５５０４６号公報

上記従来技術によれば、磁化率が特異な部分の存在を画像上で確認することにより、疾患部分の存在を確認できる。
しかし、疾患部分と組織構造との対応が判り難い問題点があった。
そこで、本発明の目的は、磁化率が特異な部分と組織構造との対応を容易に視認可能とする位相変化融合画像表示方法および装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、位相変化画像データの各画素の位相とカラーバーとから位相変化強調画像を作成する位相変化強調画像作成ステップと、絶対値画像データの各画素の絶対値とグレースケールとから絶対値画像を作成する絶対値画像作成ステップと、前記位相変化強調画像と前記絶対値画像とをオーバレイした位相変化融合画像を表示する位相変化融合画像表示ステップとを有することを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第１の観点による位相変化融合画像表示方法では、カラーの位相変化強調画像により、磁化率が特異な部分の存在を画像上で確認することが出来る。そして、このカラーの位相変化強調画像を、組織構造が明確に表示されるモノクロの絶対値画像にオーバレイして表示するから、磁化率が特異な部分と組織構造との対応を容易に視認することが出来る。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による位相変化融合画像表示方法において、前記カラーバーは、下限位相から上限位相までの位相範囲に少なくとも青、黒、赤の３色を対応させたものであることを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第２の観点による位相変化融合画像表示方法では、少なくとも青、黒、赤の３色を用いるから、ある部分の位相が位相範囲の中央の位相か、下限側の位相か、上限側の位相かを明確に区別することが出来る。

第３の観点では、本発明は、前記第２の観点による位相変化融合画像表示方法において、前記下限位相が−１８０゜であり、前記上限位相が＋１８０゜であることを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第３の観点による位相変化融合画像表示方法では、−１８０゜から＋１８０゜までの３６０゜の範囲で位相を区別することが出来る。

第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による位相変化融合画像表示方法において、前記位相変化強調画像作成ステップは、マスク処理を施すステップを含むことを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第４の観点による位相変化融合画像表示方法では、マスク処理により関心領域を切り出すため、関心領域の位相変化融合画像を好適に表示することが出来る。例えばブレインマスク処理により頭部を切り出せば、頭部の位相変化融合画像を好適に表示することが出来る。

第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第４のいずれかの観点による位相変化融合画像表示方法において、前記位相変化強調画像作成ステップは、ローパスフィルタ処理を施すステップを含むことを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第５の観点による位相変化融合画像表示方法では、静磁場不均一等による位相変化を除去することが出来る。

第６の観点では、本発明は、前記第５の観点による位相変化融合画像表示方法において、操作者が、前記ローパスフィルタを変更可能であることを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第６の観点による位相変化融合画像表示方法では、操作者がローパスフィルタの特性を変更することが出来る。

第７の観点では、本発明は、前記第１から前記第６のいずれかの観点による位相変化融合画像表示方法において、操作者が、前記カラーバーを変更可能であることを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第７の観点による位相変化融合画像表示方法では、操作者が好みのカラーバーを用いることが出来る。

第８の観点では、本発明は、前記第１から前記第７のいずれかの観点による位相変化融合画像表示方法において、操作者が、ウィンドウレベルを変更可能であることを特徴とする位相変化融合画像表示方法を提供する。
上記第８の観点による位相変化融合画像表示方法では、操作者がコントラストを調整することが出来る。

第９の観点では、本発明は、位相変化画像データの各画素の位相とカラーバーとから位相変化強調画像を作成する位相変化強調画像作成手段と、絶対値画像データの各画素の絶対値とグレースケールとから絶対値画像を作成する絶対値画像作成手段と、前記位相変化強調画像と前記絶対値画像とをオーバレイした位相変化融合画像を表示する位相変化融合画像表示手段とを有することを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第９の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第１の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１０の観点では、本発明は、前記第９の観点による位相変化融合画像表示装置において、前記カラーバーは、下限位相から上限位相までの位相範囲に少なくとも青、黒、赤の３色を対応させたものであることを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１０の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第２の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１１の観点では、本発明は、前記第１０の観点による位相変化融合画像表示装置において、前記下限位相が−１８０゜であり、前記上限位相が＋１８０゜であることを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１１の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第３の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１２の観点では、本発明は、前記第９から前記第１１のいずれかの観点による位相変化融合画像表示装置において、前記位相変化画像作成手段は、マスク処理を施す手段を含むことを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１２の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第４の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１３の観点では、本発明は、前記第９から前記第１２のいずれかの観点による位相変化融合画像表示装置において、前記位相変化画像作成手段は、複素数画像データにローパスフィルタ処理を施す手段を含むことを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１３の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第５の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１４の観点では、本発明は、前記第１３の観点による位相変化融合画像表示装置において、操作者が前記ローパスフィルタを変更するための操作手段を具備したことを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１４の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第６の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１５の観点では、本発明は、前記第９から前記第１４のいずれかの観点による位相変化融合画像表示装置において、操作者が前記カラーバーを変更するための操作手段を具備したことを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１５の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第７の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

第１６の観点では、本発明は、前記第９から前記第１５のいずれかの観点による位相変化融合画像表示装置において、操作者がウィンドウレベルを変更するための操作手段を具備したことを特徴とする位相変化融合画像表示装置を提供する。
上記第１６の観点による位相変化融合画像表示装置では、前記第８の観点による位相変化融合画像表示方法を好適に実施できる。

本発明の位相変化融合画像表示方法および装置によれば、カラーの位相変化強調画像により、磁化率が特異な部分の存在を画像上で確認することが出来る。そして、このカラーの位相変化強調画像を、組織構造が明確に表示されるモノクロの絶対値画像にオーバレイして表示するから、磁化率が特異な部分と組織構造との対応を容易に視認することが出来る。

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の機能構成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および送信コイル１Ｔ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およびＲＦ電力増幅器４に接続されている。
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およびＲＦ電力増幅器４は、それぞれＸ軸グラジエントアンプ，Ｙ軸グラジエントアンプ，Ｚ軸グラジエントアンプおよびＲＦアンプを含んでいる。

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。

受信コイル１Ｒは、前置増幅器５に接続されている。
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の出力する参照信号により前置増幅器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と共に、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し、その画像やメッセージを表示装置６に表示する。
計算機７は、ＣＰＵおよびメモリを含んでいる。

図２は、計算機７で実行される位相変化融合画像表示処理のフロー図である。
ステップＱ１では、ブレインマスク処理を施す。詳細には、被検体から収集したＭＲデータ（ｋ空間のデータ）から再構成処理により図３に示す如き複素数画像データ（ｘｙ空間のデータ）Ｄ０を得る。その複素数画像データＤ０にブレインマスク処理を施して図４に示す如き複素数画像データＤ４を得る。そのブレインマスク処理を施した複素数画像データＤ４から逆再構成処理によりブレインマスク処理後のＭＲデータを得る。
図３に、複素数画像データＤ０を実部画像データＤ１および虚部画像データＤ２として例示する。
図４に、ブレインマスク処理を施した複素数画像データＤ４を実部画像データＤ５および虚部画像データＤ６として例示する。ブレインマスク処理により頭部の画像部分だけが抽出されている。

ステップＱ２では、ローパスフィルタ処理を施す。詳細には、ブレインマスク処理後のＭＲデータのｋ空間の中心付近のＮ×Ｎマトリクスを切り出してローパスフィルタ処理後のＭＲデータとする。ここで、Ｎをローパスフィルタのサイズという。Ｎは、例えば１６，３２，６４，１２８である。

ステップＱ３では、ブレインマスク処理後のＭＲデータおよびローパスフィルタ処理後のＭＲデータからフェーズ・ディファレンス・リコンストラクション（Phase Difference Recon）処理により位相変化画像データを作成する。
ステップＱ４では、位相変化画像データと図５に示す如きカラーバーにより図６に示す如き位相変化強調画像Ｄ１０を作成する。

ステップＱ５では、ブレインマスク処理後の複素数画像データＤ４より絶対値画像データを作成する。
ステップＱ６では、絶対値画像データとグレイスケールにより図７に示す如き絶対値画像Ｄ１１を作成する。この絶対値画像Ｄ１１は、Ｔ２＊強調画像である。

ステップＱ７では、位相変化強調画像Ｄ１０と絶対値画像Ｄ１１を重ね合わせて、図８に示す如き位相変化融合画像Ｄ１２を表示する。

ステップＱ８では、操作者がカラーバーおよび／またはウィンドウレベルを変更したら、それに応じて位相変化融合画像を再表示する。
図９に示すように、画面のカラーバー選択ボタン２１を操作することにより、カラーバーを変更できる。また、ウィンドウレベルコントロールボタン２２を操作することにより、ウィンドウレベルを変更できる。

ステップＱ９では、操作者がローパスフィルタのサイズを変更したかチェックし、変更されたならステップＱ２に戻り、変更されてないならステップＱ１０へ進む。
図９に示すように、画面のローパスフィルタ選択ボタン２３を操作することにより、ローパスフィルタを変更できる。

ステップＱ１０では、処理を終了する指示がなされたか否かをチェックし、指示されてないならステップＱ８に戻り、指示されたなら処理を終了する。

実施例１のＭＲＩ装置１００によれば、カラーの位相変化強調画像Ｄ１０により、磁化率が特異な部分の存在を画像上で確認することが出来る。そして、カラーの位相変化強調画像Ｄ１０を、組織構造が明確に表示されるモノクロの絶対値画像Ｄ１１にオーバレイして表示するから、磁化率が特異な部分と組織構造との対応を容易に視認することが出来る。

実施例１でＭＲＩ装置１００に組み込まれていた位相変化融合画像表示機能を独立させて、ＭＲＩ装置とは別体の位相変化融合画像表示装置としてもよい。

本発明の位相変化融合画像表示方法および装置は、ＭＲＩ装置に利用できる。

実施例１に係るＭＲＩ装置の機能構成を示すブロック図である。 実施例１に係る位相変化融合画像表示処理を示すフロー図である。 複素数画像データを示す概念図である。 ブレインマスク処理を施した複素数画像データを示す概念図である。 カラーバーを示す概念図である。 位相変化強調画像を示す概念図である。 絶対値画像を示す概念図である。 位相変化融合画像を示す概念図である。 操作者が操作可能な画面を示す概念図である。

符号の説明

２１ カラーバー選択ボタン
２２ ウィンドウレベルコントロールボタン
２３ ローパスフィルタ選択ボタン
１００ ＭＲＩ装置

Claims (16)

1. 被検体から収集したＮＭＲ信号に基づく複素数画像における所定の領域に対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ処理ステップと、
   前記ローパスフィルタ処理を施す前の画像データと前記ローパスフィルタ処理を施した後の画像データとの位相の差を求め、求めた位相差に対応させて画像データの各画素に色を付すことにより位相変化強調画像を作成する位相変化強調画像作成ステップと、
   前記被検体から収集したＮＭＲ信号に基づく絶対値画像データの各画素の絶対値に対応させてグレースケール上の明度を割り当てることにより絶対値画像を作成する絶対値画像作成ステップと、
   前記位相変化強調画像と前記絶対値画像とをオーバレイした位相変化融合画像を表示する位相変化融合画像表示ステップとを有することを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
2. 請求項１に記載の位相変化融合画像表示方法において、
   前記位相差に対応させて画像データの各画素に色を付す際に、下限位相から上限位相までの位相範囲に少なくとも青、黒、赤の３色を対応させることを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の位相変化融合画像表示方法において、
   前記位相差と前記画像データの各画素に付す色との関係は、カラーバーにより決定されることを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
4. 請求項３に記載の位相変化融合画像表示方法において、
   操作者が第１の操作手段を用いて前記カラーバーを変更することを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の位相変化融合画像表示方法において、
   操作者が第２の操作手段を用いて前記ローパスフィルタを変更することを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位相変化融合画像表示方法において、
   操作者が第３の操作手段を用いて前記グレースケールのウィンドウレベルを変更することを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の位相変化融合画像表示方法において、
   前記複素数画像における所定の領域は、マスク処理により決定されることを特徴とする位相変化融合画像表示方法。
8. 被検体から収集したＮＭＲ信号に基づく複素数画像における所定の領域に対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ処理手段と、
   前記ローパスフィルタ処理を施す前の画像データと前記ローパスフィルタ処理を施した後の画像データとの位相の差を求め、求めた位相差に対応させて画像データの各画素に色を付すことにより位相変化強調画像を作成する位相変化強調画像作成手段と、
   前記被検体から収集したＮＭＲ信号に基づく絶対値画像データの各画素の絶対値に対応させてグレースケール上の明度を割り当てることにより絶対値画像を作成する絶対値画像作成手段と、
   前記位相変化強調画像と前記絶対値画像とをオーバレイした位相変化融合画像を表示する表示手段とを有することを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
9. 請求項８に記載の位相変化融合画像表示装置において、
   前記位相差に対応させて画像データの各画素に色を付す際に、下限位相から上限位相までの位相範囲に少なくとも青、黒、赤の３色を対応させることを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
10. 請求項８又は請求項９に記載の位相変化融合画像表示装置において、
    前記位相差と前記画像データの各画素に付す色との関係は、カラーバーにより決定されることを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
11. 請求項１０に記載の位相変化融合画像表示装置において、
    操作者が前記カラーバーを変更するための第１の操作手段を具備したことを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
12. 請求項８から請求項１１のいずれかに記載の位相変化融合画像表示装置において、
    操作者が前記ローパスフィルタを変更するための第２の操作手段を具備したことを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
13. 請求項８から請求項１２のいずれかに記載の位相変化融合画像表示装置において、
    操作者が前記グレースケールのウィンドウレベルを変更するための第３の操作手段を具備したことを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
14. 請求項８から請求項１３のいずれかに記載の位相変化融合画像表示装置において、
    前記複素数画像における所定の領域は、マスク処理により決定されることを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
15. 請求項８から請求項１４のいずれかに記載の位相変化融合画像表示装置において、
    前記表示手段に、前記位相変化融合画像の他に、前記位相変化強調画像又は前記絶対値画像が表示されることを特徴とする位相変化融合画像表示装置。
16. 請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の位相変化融合画像表示装置において、
    前記表示手段に、前記第１の操作手段、前記第２の操作手段又は前記第３の操作手段が表示されることを特徴とする位相変化融合画像表示装置。

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