JP5330016B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

この発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

従来より、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、形態画像診断だけでなく機能画像診断においても広く利用されている。具体的には、ＭＲＩ装置は、ｆＭＲＩ（functional Ma0gnetic Resonance Imaging）と呼ばれる手法により、脳活動を画像化したｆＭＲＩ画像を提供することができる（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、ｆＭＲＩ法は、ＢＯＬＤ（Blood Oxygenation Level Dependent）効果を利用して、脳の賦活領域を画像化したｆＭＲＩ画像を生成する手法である。

以下、ＢＯＬＤ効果について説明する。運動や刺激により賦活化される脳の賦活領域では、血流量が増加するとともに、賦活領域の毛細血管から神経細胞へ酸素が供給されることにより、酸素と結合したヘモグロビン(酸化ヘモグロビン)が還元され還元ヘモグロビンとなる。ここで、血流量の増加に対して、神経細胞の酸素消費量の増加の程度が低いため、賦活領域では、静脈血の酸化ヘモグロビンの量が相対的に増加する。また、酸化ヘモグロビンは、還元ヘモグロビンに比べ磁化されにくい。すなわち、ＢＯＬＤ効果とは、「脳の賦活領域では磁化率が減少し、磁気共鳴信号の強度が変化する」という現象を表すものである。

したがって、運動野、視覚野、聴覚野、言語野、感覚皮質などを賦活化させるためのタスク（Task）を、安静期間であるレスト（Rest）を挟んで、被検体に連続して繰り返して実行させてＭＲＩ画像を生成し、タスク時の画像とレスト時の画像とを比較したり、内容の異なるタスクが実行された際の画像間を比較したりすることにより、脳機能賦活部位を特定することができる。

脳機能賦活部位を特定するための画像解析の一例としては、以下の処理が挙げられる。まず、レスト時における全画像の平均画像およびタスク時における全画像の平均画像を求め、両平均画像について差分値と両母平均の標準誤差から優位差を判定するための「 t 検定」を行い、「t 値の画像」をｆＭＲＩ原画像として作成する。そして、線形相関係数を計算し、ｆＭＲＩ原画像の画素値と参照関数との相関係数を求めることで、相関係数画像をｆＭＲＩ画像として作成する。

ここで、レストとタスクとの実行間隔の設定は、所定の間隔ごとに配置されたブロックとしてデザインされる。具体的には、レストとタスクとの実行間隔の設定は、図１４に示すように、安静のためのレスト時ブロックと、脳賦活のためのタスク時ブロックとを示す定型ブロックが時系列に沿って並べられたデザイン形状となり、ブロック・パラダイムと呼ばれている。なお、図１４は、従来技術を説明するための図である。

ブロック・パラダイムの設定は、タスクの種類とともに、レスト時ブロックおよびタスク時ブロックの個数や、レストおよびタスクの繰り返し回数などの数値が、医師などの操作者によりパラメータとして入力されることにより行なわれる。そして、設定されたブロック・パラダイムは、レスト時およびタスク時の画像収集後に行なわれる画像解析時に用いられる。

また、操作者は、被検体に対し、口答によりレストを挟んで行なうタスクの内容などをｆＭＲＩ画像の撮影前に説明する。

（社）日本画像医療システム工業会編集 「医用画像・放射線機器ハンドブック」名古美術印刷株式会社 平成１３年、ｐ．１７６〜１７７

ところで、上記した従来の技術は、生成されたｆＭＲＩ画像を参照したとしても、必ずしも脳機能賦活部位を特定することができないといった課題があった。

すなわち、上記した従来の技術は、設定されたブロック・パラダイムの内容を被検体に対して口答で説明するだけであるため、被検体は、脳を賦活化するためのタスク内容を漠然としか認識できないため、ブロック・パラダイム実行時にて、与えられたタスクを確実に実行できない場合がある。したがって、被検体が与えられたタスクを確実に実行できない場合において生成されたｆＭＲＩ画像は、実際に被検体が実行したタスク時およびレスト時の画像を解析した結果とはならず、医師は、正確な脳機能賦活部位を特定することが困難となる。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、脳機能賦活部位を確実に特定することが可能となる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、安静期間をおいて課題を実行する被検体からの磁気共鳴信号を収集して機能診断用の磁気共鳴画像である機能画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記安静期間および前記課題を実行する課題実行期間それぞれにおいて収集された磁気共鳴信号から前記機能画像を生成する際の条件設定が操作者から入力された場合、当該入力された条件設定に基づいて、前記安静期間および前記課題実行期間を示す所定の図形を時系列に沿って配置した系列図形を生成する系列図形生成手段と、前記系列図形生成手段によって生成された前記系列図形を、前記操作者によって参照される第一の表示部とともに前記被検体によって参照される第二の表示部に表示するように制御する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、脳機能賦活部位を確実に特定することが可能となる。

図１は、本実施例におけるＭＲＩ装置の構成を説明するための図である。 図２は、本実施例における受信用ＲＦコイルおよび第二表示部を説明するための図である。 図３は、患者登録画面を説明するための図である。 図４は、撮像部位選択画面を説明するための図である。 図５は、撮像プロトコルの選択・確認・登録画面を説明するための図である。 図６は、撮像条件入力画面を説明するための図である。 図７は、ブロック・パラダイム生成画面を説明するための図である。 図８は、ブロック・パラダイム画面生成部を説明するための図である。 図９は、機能画像生成部を説明するための図である。 図１０は、ｆＭＲＩ画像の再生成制御を説明するための図（１）である。 図１１は、ｆＭＲＩ画像の再生成制御を説明するための図（２）である。 図１２は、本実施例におけるＭＲＩ装置の処理を説明するためのフローチャートである。 図１３は、変形例を説明するための図である。 図１４は、従来技術を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging）装置を「ＭＲＩ装置」と記載する。また、以下では、ＭＲＩ装置により患者の脳機能診断用の磁気共鳴画像（ｆＭＲＩ画像）が撮像される場合について説明する。

まず、本実施例におけるＭＲＩ装置の構成について説明する。図１は、本実施例におけるＭＲＩ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施例におけるＭＲＩ装置１００は、架台部１０と、傾斜磁場電源２０と、送信部３０と、受信部４０と、シーケンス制御部５０と、寝台部６０と、寝台制御部７０と、計算機システム８０とを有する。

架台部１０は、静磁場中に置かれた患者Ｐに高周波磁場を照射し、それにより患者Ｐから発せられる磁気共鳴信号を検出する装置であり、静磁場磁石１１と、傾斜磁場コイル１２と、送信用ＲＦ（Radio Frequency）コイル１３と、受信用ＲＦコイル１４とを有する。

静磁場磁石１１は、中空の円筒形状に形成されており、内部の空間に一様な静磁場を発生させる磁石であり、例えば、永久磁石や超伝導磁石などが用いられる。

傾斜磁場コイル１２は、中空の円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル１２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルは、後述する傾斜磁場電源２０から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Ｚ軸方向は、静磁場と同方向とされる。

また、傾斜磁場コイル１２によって発生する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Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇｒにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓ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Ｇｅは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

送信用ＲＦコイル１３は、傾斜磁場コイル１２の内側に配置され、後述する送信部３０から高周波パルスが供給されることにより高周波磁場を発生させる。

受信用ＲＦコイル１４は、傾斜磁場コイル１２の内側に配置され、送信用ＲＦコイル１３によって発生した高周波磁場の影響で患者Ｐから発せられる磁気共鳴信号を受信する。なお、本実施例においては、ｆＭＲＩ画像を撮像するために、受信用ＲＦコイル１４は、患者Ｐの頭部に装着されるが、これについては、後に説明する。

傾斜磁場電源２０は、傾斜磁場コイル１２に電流を供給する。送信部３０は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信用ＲＦコイル１３に送信する。受信部４０は、受信用ＲＦコイル１４から出力される磁気共鳴信号をデジタル化することによって生データを生成する。

シーケンス制御部５０は、計算機システム８０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源２０、送信部３０および受信部４０を駆動することによって、患者Ｐをスキャンする際の制御を行う。そして、シーケンス制御部５０は、患者Ｐのスキャンを行った結果、受信部４０から生データが送信されると、その生データを計算機システム８０へ転送する。

なお、「シーケンス情報」とは、傾斜磁場電源２０が傾斜磁場コイル１２に供給する電源の強さや電源を供給するタイミングや、送信部３０が送信用ＲＦコイル１３に送信する高周波パルスの強さや高周波パルスを送信するタイミング、受信部４０がＮＭＲ信号を検出するタイミングなど、スキャンを行うための手順を定義した情報である。

寝台部６０は、患者Ｐが載置される天板６１を備え、後述する寝台制御部７０による制御のもと、天板６１を、患者Ｐが載置された状態で傾斜磁場コイル１２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台部６０は、長手方向が静磁場磁石１１の中心軸と平行になるように設置される。

ここで、患者Ｐは、ｆＭＲＩ画像撮像時、運動野、視覚野、聴覚野、言語野、感覚皮質などを賦活化させるためのタスク（Task）を、安静期間であるレスト（Rest）を挟んで連続して繰り返して実行する。このため、寝台部６０には、第二表示部６２、刺激発生装置６３および刺激発生装置用コンソール６４からなる刺激装置が設置される。

刺激発生装置６３は、患者Ｐが各種タスクを実行するための刺激を発生する装置である。また、刺激発生装置用コンソール６４は、刺激発生装置６３が発生する刺激の種類や、刺激発生装置６３が刺激を発生する間隔などのブロック・パラダイムをデザインする際に設定されるパラメータを操作者が入力するための装置である。さらに、刺激発生装置用コンソール６４は、計算機システム８０から入力される撮像条件（例えば、繰り返し時間）と入力されたパラメータとに基づいて、刺激発生装置６３からの刺激発生を制御する。

ただし、本実施例においては、ブロック・パラダイムのデザイン用パラメータ設定入力および刺激発生制御が、刺激発生装置用コンソール６４を介さずに、後述する計算機システム８０を介して行なわれる場合について説明する。

また、第二表示部６２は、患者Ｐが参照するためのモニタであり、刺激発生装置６３に取り付けられる。具体的には、第二表示部６２は、視覚野を賦活化させるためのタスクが実行される際に、所定の図形などを表示するために用いられたり、後述するブロック・パラダイム画面を表示するために用いられたりする。例えば、図２に示すように、天板６１に載置された患者Ｐには、頭部撮影用の受信用ＲＦコイル１４が装着される。そして、図２に示すように、刺激発生装置６３に取り付けられる第二表示部６２は、患者Ｐの視線方向に配置される。

寝台制御部７０は、寝台部６０を駆動して、天板６１を長手方向および上下方向へ移動する。

計算機システム８０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行ない、インタフェース部８１、データ処理部８２、記憶部８３、入力部８４、表示部８５および制御部８６を有する。

インタフェース部８１は、シーケンス制御部５０との間でやり取りされる各種信号の入出力を制御する。例えば、インタフェース部８１は、シーケンス制御部５０に対してシーケンス情報を送信し、シーケンス制御部５０から生データを受信する。

なお、インタフェース部８１によって受信された生データは、傾斜磁場コイル１２によって発生したスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびリードアウト用傾斜磁場ＧｒによってＳＥ（Slice Encode）方向、ＰＥ（Phase Encode）方向およびＲＯ（Read Out）方向における空間周波数の情報が対応付けられたｋ空間データとして、記憶部８３に格納される。

また、インタフェース部８１は、後述する入力部８４を介して入力された寝台移動要求を寝台制御部７０に送信し、寝台制御部７０は、受信した寝台移動要求に基づいて、寝台部６０を駆動させる。

また、インタフェース部８１は、後述する刺激制御部８６ｄから送信された刺激発生制御信号を刺激発生装置６２に送信し、刺激発生装置６２は、受信した刺激発生制御信号に基づいて、刺激を発生する。

また、インタフェース部８１は、後述する制御部８６から送信された画面表示要求を第二表示部６２に送信し、第二表示部６２は、受信した画面表示要求に基づいて、指定された画面を表示する。なお、インタフェース部８１は、刺激発生装置用コンソール６４から、操作者が入力した情報を受信することも可能である。

データ処理部８２は、記憶部８３によってｋ空間データとして記憶された生データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を施すことによって、画像データを生成する。具体的には、患者Ｐ内の形態情報を示す磁気共鳴画像や患者Ｐの脳機能情報を示す磁気共鳴画像（ｆＭＲＩ画像）などを生成する。なお、データ処理部８２については、後に詳述する。

記憶部８３は、インタフェース部８１から転送されたｋ空間データや、データ処理部８２によって生成された画像データなどを患者Ｐごとに記憶する。

入力部８４は、操作者から各種指示や情報入力を受け付けるためのマウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切り替えスイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを有する。

表示部８５は、操作者によって参照されるモニタであり、制御部８６による制御のもと、磁気共鳴画像など各種情報を操作者に表示したり、入力部８４を介して操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

制御部８６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを有し、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。たとえば、制御部８６は、入力部８４を介して操作者から入力される撮像条件とブロック・パラダイムをデザインする際に設定されるパラメータとに基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部５０に送信することによって患者Ｐのスキャンを実行する。また、制御部８６は、データ処理部８２によって行われる画像の再構成を制御する。また、制御部８６は、表示部８５および第二表示部６２における画面表示を制御する。また、制御部８６は、刺激発生装置６３における刺激発生の制御も行なう。なお、制御部８６については、後に詳述する。

ここで、本実施例におけるＭＲＩ装置１００は、タスクを実行する患者Ｐからの磁気共鳴信号を収集してｆＭＲＩ画像を生成するが、ｆＭＲＩ画像を参照して画像診断を行なう医師が、脳機能賦活部位を確実に特定することが可能となることに主たる特徴がある。以下、この主たる特徴について図１とともに、図３〜図１１を用いて説明する。なお、図３は、患者登録画面を説明するための図であり、図４は、撮像部位選択画面を説明するための図であり、図５は、撮像プロトコルの選択・確認・登録画面を説明するための図であり、図６は、撮像条件入力画面を説明するための図であり、図７は、ブロック・パラダイム生成画面を説明するための図であり、図８は、ブロック・パラダイム画面生成部を説明するための図であり、図９は、機能画像生成部を説明するための図であり、図１０および図１１は、ｆＭＲＩ画像の再生成制御を説明するための図である。

図１に示すように、制御部８６は、画面表示制御部８６ａと、ブロック・パラダイム画面生成部８６ｂと、画像生成制御部８６ｃと、刺激制御部８６ｄとを有し、データ処理部８２は、画像生成部８２ａと、機能画像生成部８２ｂと、対応情報生成部８２ｃとを有する。

画面表示制御部８６ａは、表示部８５および第二表示部６２における画面の表示制御を行なう。具体的には、画面表示制御部８６ａは、表示部８５にて、操作者が患者Ｐの撮像を実行するための各種設定画面を表示するように制御する。以下、画面表示制御部８６ａによる制御のもと、ｆＭＲＩ画像を撮像する際に、操作者が入力部８４を介して各種設定情報を入力するために表示部８５にて順次表示される設定用画面について説明する。

まず、画面表示制御部８６ａは、入力部８４を介して入力された表示要求に基づき、例えば、図３に示すような患者登録画面を表示部８５に表示させる。図３に示す患者登録画面は、撮像が予定されている患者の情報を列挙したリストを表示するための領域（図３の（１）参照）や、登録を行なう患者Ｐ（図３では、患者Ｆ）の属性情報（患者ＩＤ、氏名、身長、体重、性別、生年月日など）を入力するための領域（図３の（２）参照）などが含まれる。なお、図３では、登録された患者の情報が既にリスト部分に表示されている。

そして、画面表示制御部８６ａは、操作者によって患者登録が終了すると、例えば、図４に示すような撮像部位選択画面を表示部８５に表示させる。図４に示す撮像部位選択画面には、撮像部位を操作者が選択するための領域があり、本実施例においては、脳機能を診断するためのｆＭＲＩ画像がＭＲＩ装置１００により撮像されるので、頭部が撮像部位として操作者により選択される（図４の（１）参照）。

そして、画面表示制御部８６ａは、操作者によって撮像部位が選択されると、例えば、図５に示すような撮像プロトコルの選択、確認および登録用の画面（選択・確認・登録画面）を表示させる。まず、画面表示制御部８６ａは、撮像プロトコルの選択・確認・登録画面にて、撮像部位選択領域（図５の（１）参照）の右側に、プロトコル選択領域を表示させる（図５の（２）参照）。プロトコル選択領域には、選択された撮像部位（本実施例では頭部）にてＭＲＩ装置１００が実行可能な撮像プロトコル名のリストが表示される。ここで、撮像プロトコルの選択は、操作者が入力部８４のマウスにより表示されたリストから実行したい撮像プロトコル名を押下することで実行される。例えば、図５においては、撮像プロトコル「Ｇｅｎｅｒａｌ（５ｍｍ）」が操作者により選択されている。

そして、画面表示制御部８６ａは、撮像プロトコルが選択されると、選択された撮像プロトコルの内容を操作者が確認するためのプロトコル確認領域をプロトコル選択領域の右側に表示させる（図５の（３）参照）。プロトコル確認領域には、選択された撮像プロトコルにて実行されるスキャン名が、実行順番に沿って、実行予定時間とともにリストとして表示される。

図５のプロトコル確認領域においては、「Ｇｅｎｅｒａｌ（５ｍｍ）」が、撮像プランを決定するための予備画像をアキシャル断面、コロナル断面、サジタル断面にて撮像するためのスキャン「Ｌｏｃａｔｏｒ ３ａｘｉｓ」と、Ｔ２強調像をアキシャル断面にて撮像するためのスキャン「Ｔ２ ＡＸ」と、Ｔ１強調像をアキシャル断面にて撮像するためのスキャン「Ｔ１ ＡＸ」と、ｆＭＲＩ画像をField-Echo EPI法により撮像する「ｆＭＲＩ−ＦＥＥＰＩ」とで構成されていることが示されている。

ここで、選択・確認・登録画面では、プロトコル確認領域を参照した操作者が、選択したプロトコルの実行スキャンを実行すると確認した場合に選択プロトコルを登録するための登録用ボタン（図５の（４）参照）が表示されている。操作者が入力部８４のマウスにより登録用ボタンを押下することで、選択プロトコルの登録が実行される。

そして、選択プロトコルの登録が実行されると、画面表示制御部８６ａは、図６に示すような撮像条件入力画面を表示させる。なお、以下では、操作者により選択されて登録されたプロトコルを、登録プロトコルと記載する。まず、画面表示制御部８６ａは、登録プロトコルにて実行されるスキャンを時系列順に並べたスキャンリストをスキャンリスト表示領域に表示させる（図６の（１）参照）。ここで、操作者は、各スキャンの撮像パラメータを設定するために、スキャンリストにある個々のスキャン名を、入力部８４のマウスにより押下する。スキャン名がマウスにより押下されると、画面表示制御部８６ａは、押下されたスキャンの撮像パラメータの入力用領域（パラメータ入力領域）を表示させる（図６の（２）参照）。

パラメータ入力領域には、撮像パラメータとして、ＲＦパルスの照射間隔を示す「ＴＲ（Repetition Time：繰り返し時間）」、スライス数を示す「Ｎｏ．Ｓｌｉｃｅ」、画像マトリクスサイズを示す「ＰＥ−Ｍａｔｒｉｘ」、有効視野のサイズを示す「ＰＥ−ＦＯＶ」を入力するための領域があり、各パラメータの値は、操作者が数値入力フィールドに数値を入力したり、数値を加算および減算させる上下矢印（スピンボタン）を押下したり、スライドバーをスライドしたりすることにより設定される。

そして、ｆＭＲＩ画像を撮像するためのスキャンである「ｆＭＲＩ−ＦＥＥＰＩ」が、撮像パラメータ入力のために操作者によって選択された場合のみ、画面表示制御部８６ａは、スキャンリスト表示領域およびパラメータ入力領域の上にブロック・パラダイムを生成するために、以下に説明するブロック・パラダイム設定用画面を順次表示させる。

ここで、改めて、ブロック・パラダイムについて説明する。ｆＭＲＩ画像の撮像時においては、脳機能を賦活化させるための種々の課題（タスク：Task）が安定期間（レスト：Rest）を挟んで繰り返される。ここで、レストとタスクとの実行間隔の設定は、所定の間隔ごとに配置されたブロックとしてデザインされ、これらブロックが時系列に沿って並べられたデザイン形状となるためブロック・パラダイムと呼ばれている。

そこで、画面表示制御部８６ａは、ブロック・パラダイムを設定するために、まず、タスクおよびレストの条件設定を操作者が入力するためのブロック・パラダイム基本設定領域を表示させる（図６の（３）参照）。ここで、図６に示すように、ブロック・パラダイム基本設定領域においては、例えば、Rest1〜3およびTask1〜3について、レスト期間およびタスク期間中に画像解析に用いるデータを決定するための「Offset, Used, Unused」の期間がｆＭＲＩ画像の生成条件として設定される。ここで、「Used」は、ｆＭＲＩ画像を生成する際に用いられるデータであり、「Offset」および「Unused」は、ｆＭＲＩ画像を生成する際に用いられないデータである。

具体的には、操作者は、ブロック・パラダイムの基本設定を行なうために、ブロック・パラダイム設定領域において、撮影時に収集した磁気共鳴信号に基づくｋ空間データのうち、「不使用、使用、不使用」を示す「Offset, Used, Unused」の期間を、ＴＲ単位で設定する。例えば、操作者は、図６に示すように、「Task1」を「１０ＴＲ」に相当する期間実行させ、そのうち、最初の「３ＴＲ」に相当する期間を「Offset」とし、「Offset」に続く「５ＴＲ」に相当する期間を「Used」とし、「Used」に続く「２ＴＲ」に相当する期間を「Unused」と設定する。これにより、ｆＭＲＩ画像の生成条件が反映された単位ブロックが、タスクおよびレストそれぞれについて生成される。なお、「ｆＭＲＩ−ＦＥＥＰＩ」の「ＴＲ」が、例えば、「１０００ｍｓｅｃ」と設定されている場合、図６に示す「Task1」および「Rest1」の実行期間は、それぞれ１０秒間となる。

ここで、「Offset, Used, Unused」の期間設定は、操作者が、数値入力フィールドに数値を入力したり、スピンボタンを押下したりすることで行なわれる（図６の（４）参照）。そして、画面表示制御部８６ａは、数値の入力結果を、ＴＲ期間ごとの定型ブロックが配列された単位ブロックを単位ブロック表示領域に表示させる（図６の（５）参照）。ここで、画面表示制御部８６ａは、例えば、図６に示すように、単位ブロックにおける「Offset, Used, Unused」の枠線を変化させることで、これらの区別が操作者に認識可能な状態で表示させる。

なお、「Offset, Used, Unused」の期間設定は、ブロック表示領域にて表示された基本定型ブロックを操作者が押下することでも実行することができ、画面表示制御部８６ａは、基本定型ブロックが押下された結果を、数値入力フィールドに反映させる。また、「Offset, Used, Unused」の期間設定を修正する場合は、操作者が数値入力フィールドの数値を修正したり、スピンボタンを押下したり、ブロック表示領域にて表示された基本定型ブロックを押下したりすることで実行できる。

そして、設定された単位ブロックは、操作者が、ブロック・パラダイム基本設定領域の「ＯＫ」ボタン（図６の（６）参照）を押下することで登録される。なお、単位ブロックの設定および登録方法としては、記憶部８３などに予め各種単位ブロックを登録させておき、単位ブロックを設定する操作者からの読み出し要求を受け付けた画面表示制御部８６ａが、登録されている単位ブロックをブロック・パラダイム基本設定領域に表示させ、表示された単位ブロックを参照した操作者により修正処理および登録処理が実行される場合であってもよい。

ｆＭＲＩ画像の生成条件として、「脳機能を賦活化させる種々のタスク」および「種々のレスト」における「Offset, Used, Unused」それぞれのパラメータが反映された単位ブロックが登録されると、画面表示制御部８６ａは、例えば、図７に示すように、ブロック・パラダイム生成画面を表示させる。ブロック・パラダイム生成画面には、登録された単位ブロックが表示される登録単位ブロック表示領域（図７の（１）参照）と、登録された単位ブロックを時系列に沿って並べてブロック・パラダイムを設定するためのブロック・パラダイム生成用領域（図７の（２）参照）とが含まれる。

ここで、操作者は、登録単位ブロック表示領域にて表示された各単位ブロックを、時系列に沿ってブロック・パラダイム生成用領域にドラッグすることで、または、単位ブロックを選択したうえでブロック・パラダイム生成用領域への移行ボタン（図７の（３）参照）を押下することで、ブロック・パラダイムを生成する。例えば、図７においては、ｆＭＲＩ画像の撮像時に、Rest1、Task2、Rest2、Task1、Rest3、Task3が順次、患者Ｐによって実行されることを示すブロック・パラダイムが設定されている。ここで、図７においては、「Rest1およびTask2」と、「Rest2およびTask1」と、「Rest3およびTask3」とがそれぞれペアとされる。

さらに、操作者は、自身が設定したブロック・パラダイムにおいて、タスクごとの情報を入力する。例えば、操作者は、図７に示すように、「Rest1およびTask2」が言語野を賦活化させるためのレスト実行期間およびタスク実行期間であることを示す情報として「Ｓｐｅｅｃｈ」を入力し、「Rest2およびTask1」が運動野を賦活化させるためのレスト実行期間およびタスク実行期間であることを示す情報として「Ｍｏｔｏｒ」を入力し、「Rest3およびTask3」が記憶野を賦活化させるためのレスト実行期間およびタスク実行期間であることを示す情報として「Ｍｅｍｏｒｙ」を入力する。なお、操作者によるタスクの内容を示す情報の入力処理は、必須ではない。

また、タスク内容を示す情報としては、例えば、文字の色調をタスク内容に応じて変化させたり、単位ブロックの色調をタスク内容に応じて変化させたり、文字の代わりに口、耳などの図形が入力される場合であってもよい。また、図７においては、各種タスクが一回ずつ実行されるブロック・パラダイムが設定されているが、各種タスクが、連続して複数回実行されるブロック・パラダイムや、各種タスクが、分散して複数回実行されるブロック・パラダイムが生成される場合であってもよい。

そして、表示部８５を参照する操作者により、設定されたｆＭＲＩ生成条件およびタスク情報が付与されたブロック・パラダイムが確認されて、「Ｓａｖｅボタン」（図７の（４）参照）が押下されると、ブロック・パラダイムとともに、これまで入力設定された各スキャンの撮像パラメータが、記憶部８３に記憶される。

そして、図１に示すブロック・パラダイム画面生成部８６ｂは、記憶部８３に記憶されたｆＭＲＩ生成条件およびタスク情報が付与されたブロック・パラダイムを患者Ｐに視認させるためのブロック・パラダイム画面を生成し、画面表示制御部８６ａは、ブロック・パラダイム画面生成部８６ｂが生成したブロック・パラダイム画面を、第二表示部６２にて表示するように制御する。例えば、ブロック・パラダイム画面生成部８６ｂは、図８に示すように、登録されたブロック・パラダイム設定用領域（図７の（２）参照）をブロック・パラダイム画面として生成する。これにより、第二表示部６２は、画面表示制御部８６ａの制御に基づいて、ブロック・パラダイム画面を患者Ｐに対して表示する。

そして、制御部８６は、操作者から画像撮像の開始要求を受け付けると、記憶部８３に記憶された撮像パラメータとパラダイム・ブロックとに基づいて、シーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部５０に送信する。これにより、ＭＲＩ装置１００は、患者Ｐの予備画像、Ｔ２強調像、Ｔ１強調像、およびｆＭＲＩ画像を生成するためのスキャンを実行する。ここで、刺激制御部８６ｄは、ｆＭＲＩ画像を生成するためのスキャン開始とともに、記憶部８３に記憶されたパラダイム・ブロックに基づいた刺激発生制御信号を送信することで、刺激発生装置６２が各種タスクに対応する刺激を設定された期間ごとに発生するように制御する。

なお、画面表示制御部８６ａは、ｆＭＲＩ画像撮像時において、タスク実行開始からの経過時間に基づいて、患者Ｐが、現時点でのタスクを実行しているのか把握できるように、図８に示すように、矢印をブロック・パラダイム画面に合成表示させるように制御してもよい。

図１に戻って、画像生成部８２ａは、記憶部８３が記憶するｋ空間データから磁気共鳴画像を生成し、生成した磁気共鳴画像を時系列情報（例えば、ＴＲを１単位とするブロック・パラダイムの情報）と対応付けて記憶部８３に格納する。

機能画像生成部８２ｂは、記憶部８３が記憶するタスク実行時の磁気共鳴画像を時系列情報とともに読み出してｆＭＲＩ画像を生成し、記憶部８３に格納する。具体的には、機能画像生成部８２ｂは、図９に示すように、まず、撮像時の患者Ｐの動きによるアーチファクトを低減させるために、時系列に沿った磁気共鳴画像それぞれに対し動き補正による再配置を行なう。そして、機能画像生成部８２ｂは、図９に示すように、再配置された磁気共鳴画像それぞれに対し、標準脳座標系への空間的標準化、Ｓ／Ｎ比向上のための平滑化および時間軸におけるフィルタ処理を行なう。そののち、機能画像生成部８２ｂは、図９に示すように、磁気共鳴画像に対応付けられているブロック・パラダイムの情報を参照して、統計学的処理を実行することで、脳機能賦活化部位が描出されたｆＭＲＩ画像を生成する。なお、機能画像生成部８２ｂは、フィルタ処理済みの磁気共鳴画像も、時系列情報と対応付けて記憶部８３に格納する。

例えば、機能画像生成部８２ｂは、統計学的処理として、以下の処理を実行する。まず、機能画像生成部８２ｂは、「Rest1〜3」それぞれにおける「Used」が対応付けられているすべての磁気共鳴画像からレスト時の平均画像を生成し、「Task1〜3」それぞれにおける「Used」が対応付けられているすべての磁気共鳴画像からタスク時の平均画像を生成する。そして、機能画像生成部８２ｂは、両平均画像について差分値と両母平均の標準誤差から優位差を判定するための「 t 検定」を行い、「t 値の画像」をｆＭＲＩ原画像として生成する。そして、機能画像生成部８２ｂは、線形相関係数を計算し、ｆＭＲＩ原画像の画素値と参照関数との相関係数を求めることで、相関係数画像をｆＭＲＩ画像として生成する。

なお、画面表示制御部８６ａは、生成されたｆＭＲＩ画像を表示部８５にて表示するように制御する。

図１に戻って、対応情報生成部８２ｃは、図１０の（Ａ）に示すように、ｆＭＲＩ画像を参照した操作者によって、入力部８４を介して、脳機能賦活化部位として描出されているボクセルの一部がＶＯＩ（Volume of Interest）として選択されると、ｆＭＲＩ画像の撮像時に生成されたすべての磁気共鳴画像それぞれの選択されたＶＯＩが持つ画素値とブロック・パラダイムとを対応付けた対応情報を生成する。ここで、「ｆＭＲＩ画像の撮像時に生成されたすべての磁気共鳴画像」とは、「レスト時のフィルタ処理済みの磁気共鳴画像（以下、レスト時画像と記す）およびタスク時のフィルタ処理済みの磁気共鳴画像（以下、タスク時画像と記す）」のことである。なお、対応情報の生成時において、操作者は、３次元のＶＯＩを選択するではなく、２次元のＲＯＩ（Region of Interest）を選択する場合であってもよい。

例えば、対応情報生成部８２ｃは、図１０の（Ｂ）の左側に示すように、レスト時画像およびタスク時画像それぞれのＶＯＩにおける画素が持つ情報（画素値）が、ブロック・パラダイムに沿った時系列の順にプロットされたグラフを対応情報として生成する。すなわち、対応情報生成部８２ｃは、ｆＭＲＩ画像にて描出される脳機能賦活化部位を参照した操作者がＶＯＩまたはＲＯＩを選択すると、ｆＭＲＩ画像を生成するために用いられたレスト時画像およびタスク時画像のすべてのＶＯＩまたはＲＯＩの持つ情報である画素値を、ブロック・パラダイムの各ブロックに対応付けて時系列に沿って展開した対応情報を生成する。

そして、画面表示制御部８６ａは、生成された対応情報を表示部８５にて表示するように制御する。ここで、画面表示制御部８６ａは、対応情報において操作者によって指定された領域を拡大表示するように制御する。これにより、図１０の（Ｂ）の右側に示すように、ブロック・パラダイムの情報が拡大表示され、操作者は、Task2実行時の「Offset, Used, Unused」それぞれに対応するタスク時画像の画素値を認識することができる。

ここで、操作者によって、ｆＭＲＩ画像生成時に用いるレスト時画像およびタスク時画像の変更要求が入力されると、図１に示す画像生成制御部８６ｃは変更要求に基づいて、ｆＭＲＩ画像を再生成するように機能画像生成部８２ｂを制御する。

例えば、図１０の（Ｂ）の右側に示すように、操作者が、「Task2」の「Offset」であった画像の持つ情報において選択部位（ＶＯＩ、またはＲＯＩ）に対応する信号が高い値であるために「Used」に変更するように設定し、さらに、「Task2」の「Used」であった画像の持つ情報において選択部位（ＶＯＩ、またはＲＯＩ）に対応する信号が低い値であるために「Unused」に変更するように設定した場合、機能画像生成部８２ｂは、画像生成制御部８６ｃの制御に基づいて、「Unused」に変更されたタスク時画像を除いたうえで、「Used」に変更されたタスク時画像を追加して統計学的処理を行なってｆＭＲＩ画像を再生成する。なお、「Used」や「Unused」への変更は、例えば、ブロック・パラダイムの単位ブロックを操作者がマウスで押下することで実行される。

なお、対応情報としては、例えば、図１１に示すような場合であってもよい。すなわち、対応情報生成部８２ｃは、図１１に示すように、ＶＯＩまたはＲＯＩの画素の持つ情報をプロットする際の点（丸）を、各画素値がｆＭＲＩ画像生成時に使用されたか否かが認識できるように異なる様式にて生成する。なお、「Used」や「Unused」への変更は、例えば、点（丸）を操作者がマウスで押下することで実行される。

ここで、本実施例では、ｆＭＲＩ画像を再生成する際に用いられる画像の変更要求が、操作者によって手動により実行される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に説明するように実行される場合であってもよい。

すなわち、予め画素の持つ情報の下限値および上限値を設定しておき（ただし、下限値＞上限値）、画像生成制御部８６ｃは、対応情報生成部８２ｃが生成した対応情報を解析し、ｆＭＲＩ画像生成時に使用されなかった画像のＶＯＩまたはＲＯＩにおける画素の持つ情報が下限値より高い値である場合、「Used」に変更すると判定する。また、画像生成制御部８６ｃは、ｆＭＲＩ画像生成時に使用された画像のＶＯＩまたはＲＯＩにおける画素の持つ情報が上限値より低い値である場合、「Unused」に変更すると判定する。そして、画像生成制御部８６ｃは、判定結果を機能画像生成部８２ｂに送信することで、機能画像生成部８２ｂにてｆＭＲＩ画像の再生成を実行するように制御する。

あるいは、画像生成制御部８６ｃの判定結果を、画面表示制御部８６ａの制御により表示部８５に表示させることで、操作者による修正を補助する場合であってもよい。

次に、図１２を用いて、本実施例におけるＭＲＩ装置１００の処理について説明する。図１２は、本実施例におけるＭＲＩ装置の処理を説明するためのフローチャートである。

図１２に示すように、本実施例におけるＭＲＩ装置１００は、操作者によりｆＭＲＩ画像撮像用のスキャン名が選択されると（ステップＳ１２０１肯定）、画面表示制御部８６ａは、ブロック・パラダイム設定用画面を順次表示するように制御する（ステップＳ１２０２）。すなわち、画面表示制御部８６ａは、ｆＭＲＩ画像の生成条件が反映された単位ブロックを設定するためのブロック・パラダイム基本設定領域、ｆＭＲＩ画像の生成条件が反映された単位ブロックを配列してブロック・パラダイム生成を生成するためのブロック・パラダイム生成用領域を登録状況に応じて順次表示するように制御する。

そして、表示部８５を参照する操作者が、設定されたｆＭＲＩ生成条件およびタスク内容の情報が付与されたブロック・パラダイムを確認して、「Ｓａｖｅボタン」（図７の（４）参照）が押下することにより、ブロック・パラダイムの設定が、タスク内容を示す情報とともに入力されると（ステップＳ１２０３肯定）、ブロック・パラダイム画面生成部８６ｂは、ブロック・パラダイム画面を生成し、画面表示制御部８６ａは、ブロック・パラダイム画面を第二表示部６２にて表示するように制御する（ステップＳ１２０４）。

そののち、制御部８６は、操作者から画像撮像の開始要求を受け付けると（ステップＳ１２０５肯定）、記憶部８３に記憶された撮像パラメータに基づいて、シーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部５０に送信することによって、患者Ｐの撮像を実行させ、画像生成部８２ａによって生成された磁気共鳴画像から機能画像生成部８２ｂにてｆＭＲＩ画像を生成するように制御し、生成されたｆＭＲＩ画像を表示部８５に表示するように制御する（ステップＳ１２０６）。

続いて、生成されたｆＭＲＩ画像を参照した操作者から関心領域が入力されると（ステップＳ１２０７肯定）、対応情報生成部８２ｃは、関心領域の画素の持つ情報とブロック・パラダイムとを対応付けた対応情報を生成し、画面表示制御部８６ａは、生成された対応情報を表示部８５にて表示するように制御する（ステップＳ１２０８）。

そして、画像生成制御部８６ｃは、対応情報を参照した操作者からｆＭＲＩ画像を生成するために使用する画像の変更要求を受け付けると（ステップＳ１２０９肯定）、機能画像生成部８２ｂは、画像生成制御部８６ｃの制御のもと、変更要求によって指定された画像から、ｆＭＲＩ画像を再生成する（ステップＳ１２１０）。

そののち、画面表示制御部８６ａは、再生成されたｆＭＲＩ画像を表示部８５に表示するように制御し（ステップＳ１２１１）、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例において、操作者によりｆＭＲＩ画像撮像用のスキャン名が選択されると、画面表示制御部８６ａは、ブロック・パラダイム設定用画面を順次表示するように制御する。そして、表示部８５を参照する操作者により、ブロック・パラダイムの設定が、タスク内容を示す情報とともに入力されると、ブロック・パラダイム画面生成部８６ｂは、ブロック・パラダイム画面を生成し、画面表示制御部８６ａは、ブロック・パラダイム画面を第二表示部６２にて表示するように制御する。したがって、ブロック・パラダイム画面を参照することにより、患者Ｐは、自身が実行するタスクの順番を認識して与えられたタスクを確実に実行することができ、その結果、ｆＭＲＩ画像にて脳機能賦活部位が精度よく描出されることとなるので、上記した主たる特徴の通り、脳機能賦活部位を確実に特定することが可能となる。また、ブロック・パラダイム画面にてタスク内容を示す情報も合成されて第二表示部６２に表示されるので、患者Ｐは、自身が実行するタスクの順番とともにタスク内容を認識して与えられたタスクを確実に実行することができる。また、ブロック・パラダイム設定用画面を用いることで、操作者（医師）によるブロック・パラダイムをデザインするためのパラメータ入力を容易にすることができる。

また、本実施例において、生成されたｆＭＲＩ画像を参照した操作者から関心領域が入力されると、対応情報生成部８２ｃは、関心領域の画素値とブロック・パラダイムとを対応付けた対応情報を生成し、画面表示制御部８６ａは、生成された対応情報を表示部８５にて表示するように制御し、対応情報を参照した操作者からｆＭＲＩ画像を生成するために使用する画像の変更要求を受け付けると、機能画像生成部８２ｂは、画像生成制御部８６ｃの制御のもと、変更要求によって指定された画像から、ｆＭＲＩ画像を再生成する。したがって、ｆＭＲＩ画像にて脳機能賦活部位がさらに精度よく描出されることとなるので、脳機能賦活部位をより確実に特定することが可能となる。

なお、本実施例では、すべてのタスクによる脳機能賦活化部位が重畳表示されたｆＭＲＩ画像を参照して操作者が対応情報を生成するための関心領域を設定して、ｆＭＲＩ画像を再生成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に説明するような場合であってもよい。例えば、図１３に示すように、すべてのタスクをまとめて表示したアキシャル画像、コロナル画像、サジタル画像にて指定された設定領域の対応情報を上述したように、タスクごとに表示させる。なお、図１３は、変形例を説明するための図である。

ここで、タスクごとの信号強度（画素値）を参照した操作者により、図１３に示すように、Task2が指定された場合、Task2の脳機能賦活化部位のみのｆＭＲＩ画像（Task2―ｆＭＲＩ画像）をカラー表示するように制御し、上述した対応情報とともにTask2―ｆＭＲＩ画像を参照した操作者、または、画像生成制御部８６ｃが、Task2の脳機能賦活化部位についての再解析を行なって変更要求をすることで、機能画像生成部８２ｂは、タスクごとにｆＭＲＩ画像を再生成する。これにより、タスクごとのｆＭＲＩ画像における脳機能賦活化部位の特定精度をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施例では、ブロック・パラダイムをデザインするためのパラメータ設定からブロック・パラダイム画面の生成までの処理が、計算機システム８０にて一括して行なわれる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、計算機システム８０と刺激発生装置用コンソール６４とで分割して行なわれる場合であってもよい。

すなわち、刺激発生装置用コンソール６４は、操作者から入力されたブロック・パラダイムのデザイン用パラメータ（刺激発生装置６３が発生する刺激の種類や、刺激発生装置６３が刺激を発生する間隔）を受け付ける。そして、刺激発生装置用コンソール６４は、受け付けたブロック・パラダイムのデザイン用パラメータの数値を、インタフェース部８１を介してブロック・パラダイム画面生成部８６ｂに送信する。

そして、ブロック・パラダイム画面生成部８６ｂは、受信したブロック・パラダイムのデザイン用パラメータに基づいて、図８に示すようなブロック・パラダイム画面を生成する。なお、刺激発生装置用コンソール６４を用いる場合、刺激発生装置６３における刺激発生制御は、刺激制御部８６ｄでなく、刺激発生装置用コンソール６４により実行される場合であってもよい。この場合、刺激発生装置用コンソール６４は、インタフェース部８１を介して受信したｆＭＲＩ画像撮像時のＴＲと、操作者から入力されたブロック・パラダイムのデザイン用パラメータとに基づいて、刺激発生装置６３における刺激発生制御を実行する。

以上のように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、ｆＭＲＩ画像を生成する場合に有用であり、特に、脳機能賦活部位を確実に特定することに適する。

１０ 架台部
１１ 静磁場磁石
１２ 傾斜磁場コイル
１３ 送信用ＲＦコイル
１４ 受信用ＲＦコイル
２０ 傾斜磁場電源
３０ 送信部
４０ 受信部
５０ シーケンス制御部
６０ 寝台部
６１ 天板
６２ 第二表示部
６３ 刺激発生装置
６４ 刺激発生装置用コンソール
７０ 寝台制御部
８０ 計算機システム
８１ インタフェース部
８２ データ処理部
８２ａ 画像生成部
８２ｂ 機能画像生成部
８２ｃ 対応情報生成部
８３ 記憶部
８４ 入力部
８５ 表示部
８６ 制御部
８６ａ 画面表示制御部
８６ｂ ブロック・パラダイム画面生成部
８６ｃ 画像生成制御部
８６ｄ 刺激制御部
１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）

Claims (6)

1. 安静期間をおいて課題を実行する被検体からの磁気共鳴信号を収集して機能診断用の磁気共鳴画像である機能画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記安静期間および前記課題を実行する課題実行期間それぞれにおいて収集された磁気共鳴信号から前記機能画像を生成する際の条件設定が操作者から入力された場合、当該入力された条件設定に基づいて、前記安静期間および前記課題実行期間を示す所定の図形を時系列に沿って配置した系列図形を生成する系列図形生成手段と、
   前記系列図形生成手段によって生成された前記系列図形を、前記操作者によって参照される第一の表示部とともに前記被検体によって参照される第二の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記系列図形生成手段は、前記被検体が前記課題を実行するための刺激を発生する刺激発生装置に前記操作者が入力した条件設定に基づいて、前記系列図形を生成することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記表示制御手段は、前記条件設定とともに、課題内容を示す情報が入力された場合、当該入力された情報を当該系列図形に合成して前記第二の表示部に表示するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記機能画像を生成するために前記安静期間および前記課題実行期間にて撮像された複数の磁気共鳴画像ごとに、当該生成された機能画像にて設定された関心領域に対応する画素の持つ情報と前記系列図形とを対応付けた対応情報を生成する対応情報生成手段と、
   前記対応情報生成手段によって生成された前記対応情報に基づいて、前記複数の磁気共鳴画像において指定された磁気共鳴画像から前記機能画像を再生成するように制御する画像生成制御手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記表示制御手段は、前記対応情報生成手段によって生成された前記対応情報を前記第一の表示部に表示するように制御し、
   前記画像生成制御手段は、前記表示制御手段によって前記第一の表示部にて表示された前記対応情報を参照した前記操作者により指定された磁気共鳴画像から前記機能画像を再生成するように制御することを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記被検体が複数種類の課題を実行した場合、前記画像生成制御手段は、前記対応情報生成手段によって生成された前記対応情報に基づいて指定された磁気共鳴画像から課題ごとの前記機能画像を再生成するように制御することを特徴とする請求項４または５に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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