JP5415772B2 - 正中面決定装置および磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の脳のボリュームデータに基づいて正中面を決定する正中面決定装置、および磁気共鳴イメージング装置に関する。

被検体の脳に対してスライスを設定する場合、正中面を基準にしてスライスを設定することがある。この場合、正中面の位置によって、スライス位置も変わってくるので、正中面の位置をできるだけ精度よく決定することが重要である。正中面の位置は、一般的には、大脳縦裂を基準にして決定される。したがって、正中面の位置をできるだけ精度よく決定するためには、大脳縦裂の位置をできるだけ正確に検出する必要がある。大脳縦裂の位置を検出する方法として、正中線を利用することが考えられる（特許文献１参照）。

特開平5-212013号

特許文献１の方法では、断層像の中の大脳縦裂を追跡し、その追跡線に基づいて、正中線を決定している。したがって、大脳縦裂が断層像の中のどの位置を横切るかは分かる。しかし、大脳縦裂は２次元的に広がっているので、大脳縦裂が他の断層像では、どの位置を横切るのかは分からず、大脳縦裂の位置を高精度に求めることはできない。したがって、特許文献１の方法を利用しても、正中面を高精度に決定することはできないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、正中面を精度よく決定することができる正中面決定装置、および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。

上記の問題を解決する本発明の正中面決定装置は、
被検体の脳のボリュームデータに基づいて正中面を決定する正中面決定装置であって、
上記脳を横切る基準面に交差するボクセルのボクセル値に基づいて、上記正中面を決定する。

本発明では、脳を横切る基準面に交差するボクセルのボクセル値に基づいて、正中面を決定している。基準面を用いることによって、正中線を用いるよりも、大脳縦裂の位置を精度よく検出することができるので、正中面を精度よく決定することができる。

本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の概略図である。 ＭＲＩ装置１の処理フローの一例を示す図である。 再構成されたボリュームデータＤＶを概略的に示す図である。 ボリュームデータＤＶのサジタル断面の一例を概略的に示す図である。 抽出された脳８ｂの３次元画像を示す斜視図である。 標準脳の３次元画像の一例を示す斜視図である。 図７（ａ）は、サンプル脳８ｂの重心を、標準脳の重心に合わせる前の様子を示す図、図７（ｂ）は、サンプル脳８ｂの重心を、標準脳の重心に合わせた後の様子を示す図である。 図８（ａ）は、３つの角度（回転）パラメータｒx、ｒy、ｒzと、３つのスケーリングパラメータｓx、ｓy、ｓzとを最適化する前の様子を示す図であり、図８（ｂ）は、３つの角度（回転）パラメータｒx、ｒy、ｒzと、３つのスケーリングパラメータｓx、ｓy、ｓzとを最適化した後の様子を示す図である。 マッチング処理が実行された後のサンプル脳８ｂの大脳縦裂８ｃのＸＹＺ空間における位置の一例を示す図である サンプル脳８ｂの大脳縦裂８ｃがＹＺ面からずれた場合の一例を示す図である。 図１０におけるＹＺ面と、ＹＺ面に交差する脳のボクセルＶ１〜Ｖｚを概略的に示す図である。 ＹＺ面をＺ軸を中心に回転させた後の図である。 ＹＺ１面（図１２参照）と、ＹＺ１面に交差する脳のボクセルＶ１１〜Ｖ１ｚを概略的に示す図である。 回転角Φxyと、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値Ａとの関係を示すグラフである。 ＹＺ面をＺ軸を中心に回転角Φxy２だけ回転させた後の図である。 ＹＺ２面（図１５参照）と、ＹＺ２面に交差する脳のボクセルＶ２１〜Ｖ２ｚを概略的に示す図である。 Ｚ軸を中心に反時計回りにΦxy２だけ回転させた後のサンプル脳８ｂを示す図である。 ＹＺ面をＹ軸を中心に回転させた後の図である。 ＹＺ３面（図１８参照）と、ＹＺ３面に交差する脳のボクセルＶ３１〜Ｖ３ｚを概略的に示す図である。 回転角Φzxと、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値Ｂとの関係を示すグラフである。 ＹＺ面をＹ軸を中心に回転角Φzx４だけ回転させた後の図である。 ＹＺ４面（図２１参照）と、ＹＺ４面に交差する脳のボクセルＶ４１〜Ｖ４ｚを概略的に示す図である。 スライス決定手段が決定したスライス位置の一例である。

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の概略図である。

磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と呼ぶ）１は、コイルアセンブリ２と、テーブル３と、受信コイル４と、制御装置５と、入力装置６とを有している。

コイルアセンブリ２は、被検体８が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、送信コイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場Ｂ0を形成し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加し、送信コイル２４はＲＦパルスを送信する。

テーブル３は、クレードル３１を有している。クレードル３１は、ｚ方向および−ｚ方向に移動するように構成されている。クレードル３１がｚ方向に移動することによって、被検体８がボア２１に搬送される。クレードル３１が−ｚ方向に移動することによって、ボア２１に搬送された被検体８は、ボア２１から搬出される。

受信コイル４は、被検体８の頭部８ａに取り付けられている。受信コイル４が受信したＭＲ（Magnetic Resonance）信号は、制御装置５に伝送される。

制御装置５は、コイル制御手段５１〜スライス設定手段５８を有している。

コイル制御手段５１は、被検体８を撮影するためのパルスシーケンスが実行されるように、勾配コイル２３および送信コイル２４を制御する。

データ処理手段５２は、受信コイル４により収集されたデータを処理し、被検体８の頭部８ａのボリュームデータＤＶ（図３参照）を再構成する。

脳抽出手段５３は、ボリュームデータＤＶから脳８ｂ（図５参照）を抽出する。

マッチング手段５４は、サンプル脳８ｂを標準脳Ｔにマッチングさせる（図７および図８参照）。

正中面決定手段５５０は、正中面を決定する。正中面決定手段５５０は、正中面を決定するために、回転手段５５、算出手段５６、および回転角決定手段５７を有している。回転手段５５は、ＹＺ面の回転角ΦxyおよびΦzxが変更されるように、ＹＺ面を回転する（例えば、図１２および図１８参照）。算出手段５６は、回転角ΦxyおよびΦzxを変更するたびに、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値ＡおよびＢを算出する（例えば、図１４および図２０参照）。回転角決定手段５７は、積分値Ａを最小にするときの回転角Φxyと、積分値Ｂを最小にするときの回転角Φzxとを決定する。正中面決定手段５５０は、回転手段５５、算出手段５６、および回転角決定手段５７の動作を実行するためのプログラムを制御装置５にインストールすることによって実現されている。ただし、プログラムを用いずに、ハードウェアのみで実現してもよい。

スライス設定手段５８は、正中面決定手段５５０が決定した正中面に基づいて、スライスを設定する。

入力装置６は、オペレータ６１の操作を受けて、種々の命令などを制御装置５に入力する。

ＭＲＩ装置１は、上記のように構成されている。次に、被検体８の頭部８ａを撮影する場合のＭＲＩ装置１の処理フローの一例について説明する。

図２は、ＭＲＩ装置１の処理フローの一例を示す図である。

図２には、被検体８の頭部８ａから収集したスライス位置決め用データに基づいて、被検体８の頭部８ａにスライスを自動的に設定し、自動的に設定されたスライスに従って被検体８の頭部８ａを撮影するときフローの一例が示されている。以下に、図２のフローについて説明する。

ステップＳ１では、スライスを自動的に設定するために必要なスライス位置決め用のデータが収集される。スライス位置決め用のデータを収集するために、オペレータ９は、入力装置６（図１参照）を操作して、スライス位置決め用のデータを収集するための命令を入力する。この命令が入力されると、コイル制御手段５１（図１参照）は、スライス位置決め用のデータを収集するためのプリスキャンが実行されるように、勾配コイル２３および送信コイル２４を制御する。プリスキャンが実行されることにより、受信コイル４は、被検体８の頭部８ａからのＭＲ信号を受信する。受信コイル４が受信したＭＲ信号は、制御装置５のデータ処理手段５２に伝送される。プリスキャンした後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、データ処理手段５２（図１参照）が、被検体８の頭部８ａから収集されたデータから、被検体８の頭部８ａのボリュームデータを再構成する。

図３は、再構成されたボリュームデータＤＶを概略的に示す図、図４は、ボリュームデータＤＶのサジタル断面の一例を概略的に示す図である。

図３に示すように、再構成されたボリュームデータＤＶは、被検体８の頭部８ａを表している。ボリュームデータＤＶには、脳８ｂなどのデータが含まれている。ボリュームデータＤＶを再構成した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、脳抽出手段５３（図１参照）が、ボリュームデータＤＶから脳８ｂを抽出する。本実施形態では、後述するマッチング処理（図２のステップＳ４参照）において、被検体８の脳８ｂを、標準脳にマッチングさせる処理が行われるので、その前処理として、ステップＳ３において、ボリュームデータＤＶから脳８ｂを抽出する処理が行われる。脳抽出手段５３は、脳８ｂと頭皮８ｅとの間の間隙Ｇ１や、脳８ｂと鼻腔８ｄとの間の間隙Ｇ２（図４参照）などを利用して、ボリュームデータＤＶから脳８ｂを抽出する。抽出する手法としては、イロージョン（Erosion）やディレーション（Dilation）などを適用することができる。

図５は、抽出された脳８ｂの３次元画像を示す斜視図である。

図５から、脳８ｂのみが抽出されていることがわかる。脳８ｂを抽出した後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、抽出した脳（以下、「サンプル脳」と呼ぶ）８ｂを、標準脳にマッチングさせる処理を行う。

図６は、標準脳の３次元画像の一例を示す斜視図である。

本実施形態では、３次元アフィン（Affine）変換を用いて、サンプル脳８ｂを標準脳Ｔにマッチングさせる。３次元アフィン変換では、以下のパラメータを用いることによりマッチングが行われる。
（１）３つの移動パラメータｔx、ｔy、ｔz
（２）３つの角度（回転）パラメータｒx、ｒy、ｒz、および
（３）３つのスケーリングパラメータｓx、ｓy、ｓz

先ず、サンプル脳８ｂの重心を標準脳の重心に合わせることにより、移動パラメータｔx、ｔy、ｔzを決定する。

図７（ａ）は、サンプル脳８ｂの重心を、標準脳の重心に合わせる前の様子を示す図、図７（ｂ）は、サンプル脳８ｂの重心を、標準脳の重心に合わせた後の様子を示す図である。

マッチング手段５４（図１参照）は、サンプル脳８ｂの重心Ｇｓと、標準脳Ｔの重心Ｇｔとを決定する（図７（ａ）参照）。重心ＧｓとＧｔとを決定した後、サンプル脳８ｂの重心Ｇｓを標準脳Ｔの重心Ｇｔに合わせるための移動パラメータｔx、ｔy、およびｔzの値を決定する。したがって、図７（ｂ）に示すように、サンプル脳８ｂの重心Ｇｓを標準脳Ｔの重心Ｇｔに合わせることができる。尚、図７（ｂ）では、標準脳Ｔは輪郭のみが示されている。

移動パラメータｔx、ｔy、ｔzを決定した後、３つの角度（回転）パラメータｒx、ｒy、ｒzと、３つのスケーリングパラメータｓx、ｓy、ｓzとを最適化する。

図８（ａ）は、３つの角度（回転）パラメータｒx、ｒy、ｒzと、３つのスケーリングパラメータｓx、ｓy、ｓzとを最適化する前の様子を示す図であり、図８（ｂ）は、３つの角度（回転）パラメータｒx、ｒy、ｒzと、３つのスケーリングパラメータｓx、ｓy、ｓzとを最適化した後の様子を示す図である。

図８（ａ）には、最適化前のサンプル脳８ｂおよび標準脳Ｔのアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像が示されており、図８（ｂ）には、最適化後のサンプル脳８ｂおよび標準脳Ｔのアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像が示されている。ただし、図８（ａ）および図８（ｂ）において、標準脳Ｔは輪郭のみが示されている。

図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると、パラメータの最適化により、サンプル脳８ｂが標準脳Ｔに対してマッチングされていることがわかる。マッチングが終了した後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、脳の大脳縦裂の位置に基づいて、正中面を決定する。本実施形態では、大脳縦裂を通るサジタル断面を、正中面と決定する。したがって、正中面を決定するためには、大脳縦裂を検出しなければならない。以下に、本実施形態において、大脳縦裂をどのようにして検出しているかについて説明する。

図９〜図２２は、大脳縦裂をどのようにして検出しているかについての説明図である。

図９は、マッチング処理（ステップＳ４）が実行された後のサンプル脳８ｂのＸＹＺ空間における位置の一例を示す図である（説明の便宜上、標準脳Ｔは、図示省略されている）。図９（ａ）は、サンプル脳８ｂの斜視図、図９（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、サンプル脳８ｂのアキシャル断面（ＸＹ面内の断面）およびコロナル断面（ＺＸ面内の断面）を示す図である。

図９では、大脳縦裂８ｃがＹＺ面内に位置している例が示されている。マッチング処理を実行することによって（ステップＳ４）、大脳縦裂８ｃがＹＺ面内に位置した場合、ＹＺ面が正中面に一致する。したがって、ＹＺ面を正中面として使用すればよい。しかし、サンプル脳８ｂの形状は個人差があるので、マッチング処理を実行しても、サンプル脳８ｂの大脳縦裂８ｃは必ずしもＹＺ面内に位置するとは限らず、ＹＺ面からずれる場合がある（図１０参照）。

図１０は、サンプル脳８ｂの大脳縦裂８ｃがＹＺ面からずれた場合の一例を示す図である。

図１０（ａ）は、サンプル脳８ｂの斜視図、図１０（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、サンプル脳８ｂのアキシャル断面（ＸＹ面内の断面）およびコロナル断面（ＺＸ面内の断面）を示す図である。

図１０（ｂ）および（ｃ）に示すように、ＹＺ面は、大脳縦裂８ｃからややずれている。本実施形態では、後のステップＳ６において、正中面に基づいてスライスを設定するので（図２参照）、大脳縦裂８ｃからずれたＹＺ面をそのまま正中面と決定してしまうと、スライスを所望の位置に設定することができなくなる。したがって、スライスを所望の位置に設定するためには、大脳縦裂８ｃの位置をできるだけ正確に求める必要がある。そこで、本実施形態では、以下のようにして、大脳縦裂８ｃの位置を求めている。

大脳縦裂８ｃは脳の左脳と右脳との間の溝の部分であり、脳をＭＲＩ装置で撮影した場合、大脳縦裂８ｃにおけるＭＲ信号の強度と、左脳および右脳の組織（白質、灰質など）におけるＭＲ信号の強度が異なる。本実施形態では、このＭＲ信号の強度の違いに着目している。例えば、Ｔ１強調で脳を撮影すると、脳の各部位の信号強度の中で、大脳縦裂８ｃの信号強度が最小となる。したがって、脳の中で、信号強度の小さくなる場所を探し出すことができれば、大脳縦裂８ｃを特定することができる。そこで、本実施形態では、以下のようにして、脳の中で、信号強度の小さくなる場所を探し出している。

図１１〜図２０は、信号強度の小さくなる場所を探し出すための説明図である。

図１１は、図１０におけるＹＺ面と、ＹＺ面に交差する脳のボクセルＶ１〜Ｖｚが概略的に示されている。図１１では、各ボクセルＶ１〜Ｖｚは、正方形で示されている。ボクセルＶ１〜Ｖｚの大きさは、実際はもっと小さいが、図１１では、説明の便宜上、実際のボクセルの大きさよりも拡大して示してある。ボクセルＶ１〜Ｖｚの中で、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆは、斜線で示されている（図１１では、６個のボクセルＶｆが斜線で示されている）。先ず、サンプル脳８ｂの全てのボクセルの中から、ＹＺ面に交差するボクセルＶ１〜Ｖｚのボクセル値の積分値Ａを算出する。積分値Ａを算出した後、ＹＺ面をＺ軸を中心に回転させる。

図１２は、ＹＺ面をＺ軸を中心に回転させた後の図である。

図１２（ａ）は、ＸＹＺ空間とサンプル脳８ｂとの位置関係を示す図、図１２（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、サンプル脳８ｂのアキシャル断面（ＸＹ面内の断面）およびコロナル断面（ＺＸ面内の断面）を示す図である。

図１２には、ＹＺ面をＺ軸を中心として回転角Φxy＝Φxy１だけ回転させた様子が示されている。ＹＺ面をＺ軸を中心に回転させることにより、サンプル脳８ｂに対してＹＺ面が横切る位置を変更することができる。Ｚ軸を中心として回転角Φxy１だけ回転させた後のＹＺ面（ＹＺ１面）は、図１２（ｂ）に示すように、ＸＹ面内において、サンプル脳８ｂに対して大脳縦裂８ｃに近い位置を横切っていることが分かる。

図１３は、ＹＺ１面（図１２参照）と、ＹＺ１面に交差する脳のボクセルＶ１１〜Ｖ１ｚを概略的に示す図である。

ボクセルＶ１１〜Ｖ１ｚの大きさは、実際はもっと小さいが、図１３では、説明の便宜上、実際のボクセルの大きさよりも拡大して示してある。ボクセルＶ１１〜Ｖ１ｚの中で、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆは、斜線で示されている（図１３では、１２個のボクセルＶｆが斜線で示されている）。ＹＺ面をＺ軸を中心として回転角Φxy１だけ回転させた後、サンプル脳８ｂの全てのボクセルの中から、ＹＺ１面に交差するボクセルＶ１１〜Ｖ１ｚのボクセル値の積分値Ａを算出する。

以下同様に、ＹＺ面をＺ軸を中心に回転させることにより回転角ΦxyをＸＹ面内において変更しながら、回転角Φxyの異なるＹＺ面ごとに、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値Ａを算出する。

図１４は、回転角Φxyと、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値Ａとの関係を示すグラフである。

図１４では、回転角Φxyを、−１５°＜Φxy＜＋１５°の間で変更させた場合の回転角Φxyに対する積分値Ａが示されている。図１４から、Φxy＝Φxy２における積分値Ａ２が最小値になることがわかる。上述したように、例えばＴ１強調で脳を撮影した場合、大脳縦裂８ｃにおけるボクセルＶｆのボクセル値は、左脳および右脳の組織（白質や灰白質など）におけるボクセルのボクセル値よりも小さくなる。したがって、積分値Ａを最小値Ａ２にする回転角Φxy２が、ＹＺ面を（ＸＹ面内において）大脳縦裂８ｃに最も近づける回転角であることが分かる（図１５参照）。

図１５は、ＹＺ面をＺ軸を中心に回転角Φxy２だけ回転させた後の図である。

図１５（ｂ）を参照すると、Ｚ軸を中心として回転角Φxy２だけ回転させた後のＹＺ面（ＹＺ２面）は、ＸＹ面内において、サンプル脳８ｂに対して大脳縦裂８ｃにほぼ一致する位置を横切っていることが分かる。

図１６は、ＹＺ２面（図１５参照）と、ＹＺ２面に交差する脳のボクセルＶ２１〜Ｖ２ｚを概略的に示す図である。

ボクセルＶ２１〜Ｖ２ｚの大きさは、実際はもっと小さいが、図１６では、説明の便宜上、実際のボクセルの大きさよりも拡大して示してある。ボクセルＶ２１〜Ｖ２ｚの中で、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆは、斜線で示されている。図１６と図１３とを比較すると、サンプル脳８ｂを回転角Φxy２だけ回転させることによって、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆの数が増えていることが分かる。

ただし、図１１〜図１６は、ＸＹ面内の回転角Φxyのみを変更させて積分値Ａを算出している。したがって、ＸＹ面内における大脳縦裂８ｃの位置は検出されたが（図１５（ｂ）参照）、ＺＸ面内における大脳縦裂８ｃの位置はまだ検出されていない（図１５（ｃ）参照）。そこで、ＺＸ面内における大脳縦裂８ｃの位置を検出するために、以下のような処理を実行する。

先ず、図１５の状態から、サンプル脳８ｂを、Ｚ軸を中心に反時計回りにΦxy２だけ回転させる（図１７参照）。

図１７は、Ｚ軸を中心に反時計回りにΦxy２だけ回転させた後のサンプル脳８ｂを示す図である。

図１７（ａ）は、ＸＹＺ空間とサンプル脳８ｂとの位置関係を示す図、図１７（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、サンプル脳８ｂのアキシャル断面（ＸＹ面内の断面）およびコロナル断面（ＺＸ面内の断面）を示す図である。

サンプル脳８ｂをΦxy２だけ回転させる前は、大脳縦裂８ｃは、ＹＺ２面に一致しているが（図１５（ｂ）参照）、サンプル脳８ｂをＺ軸を中心にΦxy２だけ回転させることによって、図１７（ｂ）に示すように、ＸＹ面内における大脳縦裂８ｃは、ＹＺ面にほぼ一致していることが分かる。サンプル脳８ｂをΦxy２だけ回転させた後、ＹＺ面をＹ軸を中心に回転させる（図１８参照）。

図１８は、ＹＺ面をＹ軸を中心に回転させた後の図である。

図１８（ａ）は、ＸＹＺ空間とサンプル脳８ｂとの位置関係を示す図、図１８（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、サンプル脳８ｂのアキシャル断面（ＸＹ面内の断面）およびコロナル断面（ＺＸ面内の断面）を示す図である。

図１８には、ＹＺ面をＹ軸を中心として回転角Φzx＝Φzx３だけ回転させた様子が示されている。ＹＺ面を回転させることにより、サンプル脳８ｂに対してＹＺ面が横切る位置を変更することができる。Ｙ軸を中心として回転角Φzx３だけ回転させた後のＹＺ面（ＹＺ３面）は、図１８（ｃ）に示すように、ＺＸ面内において、サンプル脳８ｂに対して大脳縦裂８ｃに近い位置を横切っていることが分かる。

図１９は、ＹＺ３面（図１８参照）と、ＹＺ３面に交差する脳のボクセルＶ３１〜Ｖ３ｚを概略的に示す図である。

ボクセルＶ３１〜Ｖ３ｚの大きさは、実際はもっと小さいが、図１９では、説明の便宜上、実際のボクセルの大きさよりも拡大して示してある。ボクセルＶ３１〜Ｖ３ｚの中で、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆは、斜線で示されている。ＹＺ面をＹ軸を中心として回転角Φzx３だけ回転させた後、サンプル脳８ｂの全てのボクセルの中から、ＹＺ３面に交差するボクセルＶ３１〜Ｖ３ｚのボクセル値の積分値Ｂを算出する。

以下同様に、ＹＺ面をＹ軸を中心に回転させることにより回転角ΦzxをＺＸ面内において変更しながら、回転角Φzxの異なるＹＺ面ごとに、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値Ｂを算出する。

図２０は、回転角Φzxと、ＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値の積分値Ｂとの関係を示すグラフである。

図２０では、回転角Φzxを、−１５°＜Φzx＜＋１５°の間で変更させた場合の回転角Φzxに対する積分値Ｂが示されている。図２０から、Φzx＝Φzx４における積分値Ｂ４が最小値になることがわかる。上述したように、Ｔ１強調で脳を撮影した場合、大脳縦裂８ｃにおけるボクセルＶｆのボクセル値は、左脳および右脳の組織（白質や灰白質など）におけるボクセルのボクセル値よりも小さくなる。したがって、積分値Ｂを最小値Ｂ４にする回転角Φzx４が、ＹＺ面を（ＺＸ面内において）大脳縦裂８ｃに最も近づける回転角であることが分かる（図２１参照）。

図２１は、ＹＺ面をＹ軸を中心に回転角Φzx４だけ回転させた後の図である。

図２１（ｂ）を参照すると、Ｙ軸を中心として回転角Φzx４２だけ回転させた後のＹＺ面（ＹＺ４面）は、ＺＸ面内において、サンプル脳８ｂに対して大脳縦裂８ｃにほぼ一致する位置を横切っていることが分かる。

図２２は、ＹＺ４面（図２１参照）と、ＹＺ４面に交差する脳のボクセルＶ４１〜Ｖ４ｚを概略的に示す図である。

ボクセルＶ４１〜Ｖ４ｚの大きさは、実際はもっと小さいが、図２２では、説明の便宜上、実際のボクセルの大きさよりも拡大して示してある。ボクセルＶ４１〜Ｖ４ｚの中で、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆは、斜線で示されている。図２２を参照すると、ＹＺ４面が、大脳縦裂８ｃにほぼ一致していることが分かる。

図１０〜図２２を参照しながら説明したように、回転角Φxy２およびΦzx４を求めることによって、大脳縦裂８ｃを検出することができる。正中面は、大脳縦裂８ｃを通るサジタル面であるので、ＹＺ４面（図２１および図２２参照）を、正中面として決定することができる。

図１０〜図２２を参照しながら説明した手順に基づいて正中面を決定するため、ステップＳ５（図２参照）は、回転角Φxy２を算出するためのサブステップＳ５１と、回転角Φzx４を算出するためのサブステップＳ５２とを有している。

サブステップＳ５１では、回転手段５５（図１参照）が、図１２〜図１６を参照しながら説明した手順で、ＹＺ面の回転角Φxyを変更し、一方、算出手段５６（図１参照）は、回転角Φxyの異なるＹＺ面ごとに、積分値Ａを算出する。回転角決定手段５７（図１参照）は、積分値Ａが最小となるとき（積分値Ａ２）の回転角Φxy2（図１４参照）を、正中面を決定するための回転角として決定する。サブステップＳ５１を終了した後、サブステップＳ５２に進む。

サブステップＳ５２では、回転手段５５が、図１８〜図２２を参照しながら説明した手順で、ＹＺ面の回転角Φzxを変更し、一方、算出手段５６は、回転角Φzxの異なるＹＺ面ごとに、積分値Ｂを算出する。回転角決定手段５７は、積分値Ｂが最小となるとき（積分値Ｂ４）の回転角Φzx4（図２０参照）を、正中面を決定するための回転角として決定する。回転角Φxy２およびΦzx４が求められたので、図９〜図２２を参照しながら説明したように、ＹＺ４面（図２１および図２２参照）が、正中面として決定される。正中面が決定されたら、ステップＳ６進む。

ステップＳ６では、スライス設定手段５８（図１参照）が、正中面に基づいて、スライスを設定する。

図２３は、スライス設定手段５８が決定したスライスの一例である。

スライス設定手段５８は、正中面（ＹＺ４面）に基づいて、スライスを設定する。スライス位置は、例えば、正中面内の脳室８ｆの位置を基準にして決定される。スライスが設定されたら、ステップＳ７に進み、本スキャンが実行される。

本実施形態では、サンプル脳８ｂを横切るＹＺ面に交差するボクセルのボクセル値に基づいて、ＹＺ面がＸＹ面において大脳縦裂８ｃに最も近づくときの回転角Φxy２と、ＹＺ面がＺＸ面において大脳縦裂８ｃに最も近づくときの回転角Φxz４とを求めている。したがって、サンプル脳８ｂの中の大脳縦裂８ｃの位置を精度よく検出することができるので、大脳縦裂８ｃにほぼ一致するように正中面を精度よく決定することができる。

また、本実施形態では、ボリュームデータＤＶ（図３参照）から脳８ｂを取り出し、取り出された脳８ｂに対して正中面を決定している。しかし、ボリュームデータＤＶから脳８ｂを取り出さずに、ボリュームデータＤＶを用いて正中面を決定してもよい。ただし、正中面を精度よく決定するためには、ボリュームデータＤＶそのものではなく、ボリュームデータＤＶから取り出した脳８ｂのデータを用いて正中面を決定することが好ましい。

本実施形態では、ＹＺ面を回転させることによって、大脳縦裂８ｃにほぼ一致する正中面（ＹＺ４面）を決定している。しかし、ＹＺ面以外の面（ＸＹ面など）を回転させることによって、正中面を決定してもよい。また、本実施形態では、正中面を決定するために、２つの角度Φxy2およびΦzx4を求めているが、正中面を精度よく決定できるのであれば、いずれか一方の角度だけを求めてもよい。更に、本実施形態では、ＹＺ面を回転させることにより、脳に対してＹＺ面が横切る位置を変更し、ＹＺ面の回転角に基づいて正中面を決定している。しかし、例えば、ＹＺ面を平行移動させることにより、脳に対してＹＺ面が横切る位置を変更し、ＹＺ面の平行移動距離に基づいて正中面を決定するなど、別の方法を用いてもよい。

また、本実施形態では、マッチング処理（ステップＳ４）を備えているが、このステップは省略してもよい。更に、本実施形態では、正中面を決定した後（ステップＳ５）、決定された正中面を用いてスライスを設定しているが（ステップＳ６）、正中面は、スライスを設定するために用いられる必要はなく、スライスを設定する以外の別の目的で用いられてもよい。

また、本実施形態では、正中面決定手段５５０は、正中面を決定するために、回転手段５５、算出手段５６、および回転角決定手段５７を有している。しかし、正中面を決定することができるのであれば、正中面決定手段５５０を、別の構成要素を用いて構成してもよい。

尚、本実施形態では、積分値Ｂの最小値Ｂ４における回転角Φzx４だけＹＺ面を回転させた後のＹＺ４面を、正中面として決定している。しかし、ＹＺ３面に交差するボクセルＶ３１〜Ｖ３ｚの個数が、ＹＺ４面に交差するボクセルＶ４１〜Ｖ４ｚの個数よりも極端に少ない場合、積分値Ｂ３が最小値になることがある。この場合、積分値Ｂを最小値にする回転角Φzxから正中面を決定してしまうと、大脳縦裂８ｃからずれたＹＺ３面が正中面と決定されてしまう。これでは、正中面を精度よく決定することができない。このような状況を回避するためには、ボクセル値の積分値Ｂの代わりに、ボクセル値の平均値ＨＢを算出し、平均値ＨＢが最小値となるときの回転角Φzxを、正中面を決定するときの回転角として採用すればよい。ボクセル値の平均値ＨＢは、積分値Ｂを用いて、以下の式（１）で表すことができる。
ＨＢ＝Ｂ／Ｎ ・・・（１）
ただし、Ｎ：回転角Φzxだけ回転させた後のＹＺ面に交差するボクセルの個数

ボクセル値の平均値ＨＢは、積分値Ｂをボクセルの個数Ｎで割ることにより得られる値であるので、ボクセル値の平均値ＨＢは、ＹＺ面に交差するＮ個のボクセルのボクセル値の平均値を表している。平均値ＨＢが小さければ小さいほど、ボクセルの個数Ｎに対して、大脳縦裂８ｃを含むボクセルＶｆ（例えば、図２２参照）の個数の割合が多いことを意味する。したがって、平均値ＨＢが最小となるときの回転角Φzxを求めても、大脳縦裂８ｃを検出することができる。一般的には、回転角Φzxを変更する範囲が狭い場合は、積分値Ｂと平均値ＨＢのどちらの値を用いても大脳縦裂８ｃを精度よく検出することができるが、回転角Φzxを変更する範囲が広い場合は、積分値Ｂよりも平均値ＨＢを用いた方が、大脳縦裂８ｃをより精度よく検出することができる。例えば、本実施形態のように回転角Φzxを、−１５°＜Φzx＜１５°の範囲で変更している場合は、積分値Ｂと平均値ＨＢのどちらの値を用いても大脳縦裂８ｃを精度よく検出することができる。ただし、回転角Φzxをもっと広い範囲に渡って変更したい場合は（例えば、−４５°＜Φzx＜４５°）、積分値Ｂよりも平均値ＨＢを用いた方が、大脳縦裂８ｃをより精度よく検出することができる。上記の説明では、回転角Φzxについて説明されているが、回転角Φxyについても同様である。尚、積分値や平均値以外の別の値を用いて回転角を決定してもよい。

１ ＭＲＩ 装置
２ コイルアセンブリ
３ テーブル
４ 受信コイル
５ 制御装置
６ 入力装置
８ 被検体
８ａ 頭部
８ｂ サンプル脳
８ｃ 大脳縦裂
８ｆ 脳室
３１ クレードル
５１ コイル制御手段
５２ データ処理手段
５３ 脳抽出手段
５４ マッチング手段
５５ 回転手段
５６ 算出手段
５７ 回転角決定手段
５８ スライス決定手段
６１ オペレータ

Claims (6)

1. 被検体の脳のボリュームデータに基づいて正中面を決定する正中面決定装置であって、
   前記脳の所定の点をＸＹＺ座標系の原点とし、前記脳の左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸としたとき、所定の範囲で、Ｚ軸を回転軸としてＹＺ面を回転させる又はＹ軸を回転軸としてＹＺ面を回転させる回転手段と、
   前記回転手段によって回転するＹＺ面の各々の位置で、ＹＺ面に交差する前記脳における、複数のボクセルのボクセル値の積分値又は前記複数のボクセルのボクセル値の平均値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された前記積分値又は前記平均値が最小になるＹＺ面の位置に回転させた回転角を、前記正中面を決定するための回転角として決定する回転角決定手段と
   を有する正中面決定装置。
2. 請求項１に記載の正中面決定装置において、
   前記回転手段は、前記脳の重心をＸＹＺ座標系の原点とする正中面決定装置。
3. 請求項１又は２に記載の正中面決定装置において、
   前記回転手段は、Ｚ軸及びＹ軸のうちの一方の軸を回転軸としてＹＺ面を前記回転角決定手段によって決定した回転角で回転させた後に、Ｚ軸及びＹ軸のうちの他方の軸を回転軸としてＹＺ面を前記回転角決定手段によって決定した回転角で回転させる正中面決定装置。
4. 請求項２又は請求項２を引用する請求項３に記載の正中面決定装置において、
   前記被検体の頭部のボリュームデータから前記脳を抽出する抽出手段と、
   抽出された脳の重心を算出する重心算出手段と
   を有する正中面決定装置。
5. 請求項１〜４のうちのいずれかに記載の正中面決定装置を有するとともに、
   前記正中面決定装置が決定した正中面に基づいて撮影するスライスを決定するスライス決定手段を有する磁気共鳴イメージング装置。
6. 被検体の脳のボリュームデータに基づいて正中面を決定する正中面決定装置を、
   前記脳の所定の点をＸＹＺ座標系の原点とし、前記脳の左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸としたとき、所定の範囲で、Ｚ軸を回転軸としてＹＺ面を回転させる又はＹ軸を回転軸としてＹＺ面を回転させる回転手段、
   前記回転手段によって回転するＹＺ面の各々の位置で、ＹＺ面に交差する前記脳における、複数のボクセルのボクセル値の積分値又は前記複数のボクセルのボクセル値の平均値を算出する算出手段、
   前記算出手段によって算出された前記積分値又は前記平均値が最小になるＹＺ面の位置に回転させた回転角を、前記正中面を決定するための回転角として決定する回転角決定手段
   として機能させるためのプログラム。