JP5502502B2 - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

Description

本発明は、冠動脈を撮像する磁気共鳴映像装置に関する。

磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）で冠動脈、特に心臓全体の冠動脈走行を画像化する撮像（Whole Heart MRCA）の場合には、３次元のssfpシーケンス用いて、自然呼吸下で撮像する方法が用いられる。このとき、呼吸動による心臓の動きはＲＭＣ(Real-time motion correction)法にて補正して撮像する。一方、心拍動の方は、心電計（ＥＣＧ）を用いて心電同期によりＲ波から撮像までの時間を調整して、データ収集を冠動脈が比較的静止している静止期間に行うように調整する。

従来は、予め撮像したシネ画像を操作者が見て、冠動脈が静止している期間を判断し、その期間に本撮像を行っていた。そのため、冠動脈の静止期間を設定する作業に時間を要し、また設定した静止期間の信頼性が医師の技量に依存するという問題があった。

特開２００８−３０２２１４号公報 特開２００９−１７８２６４号公報

本発明の目的は、冠動脈の静止期間を簡便にかつ高精度に特定することにある。

本発明のある局面は、被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の呼吸動による横隔膜の変位を検出し、前記検出された横隔膜の変位に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を変位させる磁気共鳴映像装置において、前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記心臓の断面画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、前記繰り返し撮像された断面画像を用いて前記心臓全体の像の変化に基づいて、心拍周期中で冠動脈の位置変動が一定範囲内に収まる第１静止期間を特定する第１静止期間特定処理部と、前記特定された第１静止期間に同一又は前記特定された第１静止期間より拡大された静止期間内に発生された一部の断面画像を対象として前記冠動脈を含む局所範囲に限局して前記冠動脈の移動を追跡することにより、前記心拍周期中の前記冠動脈の第２静止期間を特定する第２静止期間特定処理部と、前記第２静止期間に収集されたＭＲデータに基づいて画像を再構成する再構成処理部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置を提供する。

本発明によれば、冠動脈の静止期間を簡便にかつ高精度に特定することができる。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴映像装置の構成を示す図である。 本実施形態において、本スキャン（ＲＭＣ（Real-time motion correction））に関する説明図である。 本実施形態において、本スキャンの説明図である。 本実施形態による準備スキャン（シネ撮像）の説明図である。 本実施形態による冠動脈静止期間を特定する手順を示す流れ図である。 図５のグローバル法の概略説明図である。 図５の静止部分除去工程Ｓ１１の説明図である。 図５の静止部分除去工程Ｓ１１の効果を示す図である。 図５の相関係数計算工程Ｓ１３の説明図である。 図５の相関係数時間変位発生工程Ｓ１４の説明図である。 図５の静止期間決定工程Ｓ１５の説明図である。 図５の静止期間拡大工程Ｓ１６及びＲＯＩ設定工程Ｓ１７の説明図である。 図５の追尾工程Ｓ１８及び時間変化発生工程Ｓ１９の説明図である。 図５の静止期間決定工程Ｓ２０の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）の構成を示す。ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１を有する。静磁場磁石１は、典型的には中空の円筒形を有する。円筒内部は、静磁場磁石１により発生された一様な静磁場が形成される。静磁場磁石１は、永久磁石または超伝導磁石から構成される。

静磁場磁石１の内側には、傾斜磁場コイルユニット２が配置される。傾斜磁場コイルユニット２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種類のＸ軸コイル、Ｙ軸コイル、Ｚ軸コイルを有する。水平方向にＸ軸、鉛直方向にＹ軸がそれぞれ規定される。通常、Ｚ軸は円筒中心線に位置される。被検体はその体軸がほぼＺ軸に一致するように円筒内部に挿入される。３種のコイルは、傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って変化する傾斜磁場を発生する。なお、静磁場はＺ軸に平行に形成される。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、典型的には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にそれぞれ用いられる。

寝台４はＺ軸方向に移動可能な天板４ａを有する。天板４ａの長手方向はＺ軸に平行である。被検体２００は天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイルユニット２の円筒内部に挿入される。天板４ａの移動は寝台制御部５により制御される。被検体２００には心電計（ＥＣＧ）１３が装着される。

送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。送信ＲＦコイル６は、送信部７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する。受信ＲＦコイル８は、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。受信部９は、受信ＲＦコイル８を介して高周波磁場により励起された磁化スピンの緩和過程で発生するＮＭＲ信号を受信する。受信ＲＦコイル８は、送信ＲＦコイル６と兼用されるかもしれない。

計算機システム１０は、インタフェース部１０ａを介して、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信部９、ＥＣＧ１３に接続される。データ収集部１０ｂは、受信部９から出力されるデジタル信号をインタフェース部１０ａを介して収集する。データ収集部１０ｂは、収集したデジタル信号、すなわちＮＭＲ信号データを記憶部１０ｄに格納する。再構成部１０ｃは、記憶部１０ｄに記憶されたＮＭＲ信号データに基づいてフーリエ変換等の再構成処理により核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを再構成する。記憶部１０ｄは、ＮＭＲ信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、被検体毎に記憶する。

表示部１０ｅは、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示するために設けられる。入力部１０ｆは、オペレータが各種指令や情報を計算機システム１０に入力するために設けられる。入力部１０ｆとしては、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、モード切替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適宜に利用可能である。

ここで、本実施形態では、ＷＨＭＲ撮像制御部１０ｒによるＲＦコイル６、８の送受信部７、９及び傾斜磁場電源３を制御してＲＭＣ（Real-time motion correction）と呼ばれる技法を用いて被検体の呼吸運動や拍動により移動する被検体の冠動脈を撮像する。この撮像はメインスキャンと称する。図２、図３に示すように、メインスキャンでは、２次元又は３次元フーリエ変換法のもとで位相エンコードのインクリメントを伴ってイメージングスキャン（スラブスキャン）が繰り返される。それにより位相エンコードの異なるＭＲデータの収集が繰り返される。全ての位相エンコードにわたるＭＲデータセットから画像が再構成される。メインスキャンでは、、イメージングスキャン各々の直前に被検体の呼吸運動により移動する横隔膜の基準位置（最初のスキャン時の位置）からの移動距離、つまり変位を検出するためのプローブスキャン（ナビゲータスキャン）が実行される。プローブスキャンで検出された横隔膜の変位に基づいて、イメージングスキャンによる心臓全体を対象とした撮像範囲（励起範囲、スラブともいう）が変位される。

つまり、ＲＭＣでは、横隔膜の変位に基づいて心臓の変位を推定するものであり、横隔膜の変位と心臓の変位、ここでは特に横隔膜の変位と冠動脈の細かな動きとの間にズレがあるとＭＲデータセット内でデータ収集位置が変化する。そのため画像にアーチファクトを生じさせる。従って、再構成に用いるＭＲデータは位相エンコードステップを変えながら繰り返されるイメージングスキャンにより集められるが、少なくとも再構成処理に採用するＭＲデータセット内では冠動脈が比較的静止している、つまり冠動脈の位置変動が一定範囲内に収まっていることがモーションアーチファクトを低減する観点から重要である。

基本的には、左右の冠動脈が同一断面に含まれるような撮像面、例えば四腔像、二腔像などの心臓を横切る断面（心尖部と心基部とを結ぶ心軸に直交又は傾斜する断面）にて繰り返し撮像した一連の断面画像のセット（シネ画像）を、冠動脈の静止期間を特定する基礎データとして用いられる。なお、冠動脈の静止期間とは、冠動脈が厳密な意味で同一位置に存在する期間に限定されるものではなく、モーションアーチファクトが診断に影響の少ない程度まで低減できる程度に冠動脈の変異がある範囲内に収まっている期間として定義される。

冠動脈の静止期間を求めるには、まず、これらの一連の断面画像に対して、それぞれ隣り合う画像間で比較を行い、画像間の差分、もしくは相関係数を求めることにより、動き指標を求める。心臓及び冠動脈がほぼ静止していれば、隣り合う画像間での差が低くなるため、例えば差分法では、画像間の差分で残ったピクセルの総和（残差ピクセル数）が、ゼロに近い閾値以下を示す期間が当該静止期間として特定され得る。一方、クロスコリレーション法では、画像間に差がなくなれば、相関係数が１．０に近似するため、相関係数が１．０に近似する閾値以上を示す期間が当該静止期間として特定され得る。

このように、動き検出には、差分法、ならびにクロスコリレーションを用いる方法があるが、差分法は簡便で計算が速いがノイズに弱く、クロスコリレーション法は差分法に比べればノイズにやや強いが、計算領域が例えば画像全体であると、計算量が非常に多大になり時間がかかるという問題がある。

一方、動き検出の大まかな分類には、心臓全体の信号（情報）を用いるグローバル法と、冠動脈の部分にローカルな局所ＲＯＩをおいて、動きを検出するローカル法の２つの方法がある。グローバル法のメリットとしては、全域の静止相検出が可能、フルオート化が可能（ＲＯＩ不要）、心臓全体のため計算量が多い（特にクロスコリレーション）、心臓トータルとしての静止相を見つけるので左右冠動脈の静止時間を後処理する等が不要がある。グローバル法のディメリットとしては、静止部位の信号に対して動き部分の信号変化量が小さいと動きの検出感度が低い、血流など心臓が静止していても輝度変化があると動きと誤認識しやすい、すなわち広義の意味でのノイズに弱いという特徴がある。

上記のグローバル法の問題の一つである強大な静止部分の信号があると、動きの検出感度が落ちるという点に関して、改良法として自動的に心臓などの動き部分のみを抽出する方法を示す。一連の断面画像から各画素の時間変化から動き部分と静止部分を分離する。実例としては、フーリエ変換を用いる方法と画素変化の空間分布を用いた統計的手法を用いる方法とがある。フーリエ変換を用いる方法は、各画素の画素値の時間変化を時間方向にフーリエ変換することで、動いている部分は比較的高い周波数成分を示し、静止している部分は、ゼロ周波数に近い低い周波数成分を示すことに基づいて、動き部分と静止部分を分離する。統計的手法では、時間方向に信号変化が大きい部分は動いており、時間方向に信号変化が少ない場所は、静止部分であるということで、統計的手法、たとえば判別分析等を用いて、動き部分と静止部分を分離する。この方法によって、まず、静止部分の信号を除去し、心臓部分のみとして動き検出感度を上げた後、得られた動きの時間変化を示す。この時間変化から静止期間を抽出する。その方法としては、上述の通り、差分法であれば残差ピクセル数がある閾値より低下し、かつ時間変化が少ない部分が続く期間とする。

次に、ローカル法では、冠動脈部分を含む局所ＲＯＩを置き、そのＲＯＩを視野として冠動脈部分を追尾することで冠動脈の変位を検出する。ＲＯＩを用いた追尾には、例えば前フレームのＲＯＩの位置を中心として次のフレームに所定の探索範囲を設定し、その探索範囲ないでＲＯＩを移動しながら前フレームのＲＯＩ内の画像部分と次フレームのＲＯＩ内の画像部分との間で例えば相関係数を計算し、最も高い相関係数を示す次フレームのＲＯＩの位置を当該画像飢えでの冠動脈の位置として同定する。このローカル法のメリットとしては、精度良く動きを検出可能、計算速度が速いなどがあり、一方、ディメリットとしては、ＲＯＩを設定する操作が必要、左右別々の検出であるため全体の動きは判らない、コロナリが変形するとテンプレートと合わなくなるため全域の抽出は難しいなどの特徴がある。

このように、グローバル法、ローカル法それぞれ単独では、冠動脈の静止期間を同時、簡単、高精度、かつロバストに抽出することは難しいという問題があった。

この点を解決するために、本実施形態では、まず、グローバル法で全心拍期間にわたる静止期間、実際には収縮期の静止期間と拡張期の静止期間とをラフに求め、次にそのグローバルな方法にて求められたラフな静止期間に従って絞り込んだ期間だけを対象としてローカル法を適用する。このように本実施形態では、グローバル法とローカル法とを併用する。

以下、具体的に説明する。
本実施形態では、モーションアーチファクトを重大に発生させない程度に冠動脈が比較的静止している期間（静止期間）をメインスキャン（プローブスキャン及びイメージングスキャン）を実行する以前に特定する。本実施形態では、メインスキャン以前にシネ撮像制御部１０ｈの制御のもとで準備スキャンを行って、図４に示すように、心臓の左右の冠動脈をともに横断する断面に関する断面画像を繰り返し収集する。シネ撮像制御部１０ｈは、送信部７、受信部９、傾斜磁場電源３を制御して、被検体の心臓を縦断する断面に関する断面画像を繰り返し撮像し、記憶部１０ｄに記憶する。準備スキャンには、例えば、繰り返しの励起ごとに横磁化の位相を揃えるためにＧｅ、Ｇｓ、Ｇｆの逆方向に傾斜磁場を印加するssfp（steady state free precession）撮像法が用いられる。断面画像の撮像スキャンは、自然呼吸下にて、例えば約1分程度繰り返される。

準備スキャンで撮像した一連の断面画像を用いて、冠動脈の静止期間を特定する。図５には冠動脈の静止期間の特定処理の手順を示している。本実施形態で重要なのは上述の通りグローバル法とローカル法とを併用することにある。グローバル法は、図６に示すように、繰り返し撮像された断面画像を用いて心臓全体の位置の変動程度を表す指標（動き指標）に基づいて、心拍周期中で冠動脈の一変動が一定範囲内に収まっている静止期間（第１静止期間という）をラフに（大雑把に）特定する。心臓全体の位置の変動程度を表す動き指標としては、隣り合う断面画像を差分し、その残差画素の総和に関する時間変化、または隣り合う断面画像の間の相関係数を計算し、その相関係数に関する時間変化が典型的である。一方、ローカル法は、図１２、図１３に示すように、冠動脈を含む局所範囲（ＲＯＩ）に限局して冠動脈の移動を追跡することにより、心拍周期中で冠動脈が比較的静止している静止期間（第２静止期間）をファインに（高精度に）特定する。

本実施形態では、グローバル法とローカル法とを併用するにあたって、ローカル法では、グローバル法で特定したラフな静止期間（第１静止期間）に応じた期間に限定して、その期間に発生された一部の断面画像を対象として冠動脈の動きをＲＯＩにより追跡する。

まず、グローバル法の適用にあたっては、事前処理として心臓以外の胸郭などの静止部分を除去する。図７に示すように、静止部分除去処理部１０ｇにおいて、準備スキャンで収集した一連の全ての断面画像を対象として、各画素ごとに信号強度（画素値）の時間曲線（時間変化）を発生し、各画素の時間変化をそれぞれ時間軸方向にフーリエ変換する。フーリエ変換の結果、ゼロ周波数に近似的な閾値以下の周波数成分を示す画素は、図８に点線で示すように、胸郭等の静止部分に相当する領域の画素として、各断面画像から除去する。冠動脈を含めて心臓の領域はその拍動により比較的活発な動きを示すので、ここでは除外されずに残存する。また他の方法として、各画素ごとに所定期間（シネ撮影期間）の最大信号強度（最大画素値）と最小信号強度（最小画素値）との差を計算し、その差の空間分布を生成し、空間分布から統計的手法により推定される一塊の静止部分を除去する。そして静止部分の除去に起因して発生する空間的な高周波ノイズをノイズ除去処理部１０ｉにより除去する。

次にグローバル法の実質により冠動脈のラフな第１静止期間を特定する。静止部分を除去された断面画像について、動き指標計算部１０ｊにより、心臓全体の位置の変動程度を表す動き指標を計算する（Ｓ１３）。この動き指標としては、図６に示したように、隣り合う断面画像を差分し、その残差画素の総和に関する時間変化（時間曲線）、または隣り合う断面画像の間の相関係数を計算し、その相関係数に関する時間変化が典型的である。事前処理により静止部分を除去し、動きのある部分を抽出したことにより、図８に示すように、心臓全体及び冠動脈の動きが、差分値や相関係数の時間変化上に非常に顕著に表現され得る。

得られた差分値や相関係数の時間変化から、ラフ静止期間決定部１０ｋでは、図１０、図１１に示すように、第１静止期間を決定する（Ｓ１５）。その方法としては、例えば差分法であれば、残差ピクセル数がある閾値より低く、かつ時間変化が少ない部分が続く期間として特定する。相関係数法であれば、相関係数がある閾値より高く、かつ時間変化が少ない部分が続く期間として特定する。この第１静止期間は、典型的には、収縮期と拡張期とでそれぞれ特定される。

心フェーズ全域をサーチ、収縮期と拡張期をラフに求め、求めるアルゴリズムは、信号変化がある範囲以下になった期間を長い順から拡張期、収縮期と割り当てる（n=2 まで）。

なお、画像全体を差分し又は相関係数を計算する手法では、確かに動き部分のみの信号が抽出されて残っているが、一方、静止部分の信号も、０となっているだけで、計算対象領域としては、もとの画像領域のままである。そこで、この後、よりノイズ成分にロバストな、相関係数法を用いる場合、そのままでは、計算量が膨大となる。そこで、動き指標計算部１０ｊでは、図９に示すように、心臓部分をテンプレートマッチング又はテクスチャマッピングにより探索し、計算領域となるＲＯＩを心臓全体を含むように設定し、計算領域を限定するという方法を用いる。この方法により、相関係数法を用いても、計算量を減らすことが可能となる。

グローバル法による心フェーズ全体に渡る静止相のおおまかな決定として、１）動きに関する感度向上→動き部分のみの抽出（静止部位の除去）、２）血液等によるノイズ成分の除去→閾値処理１による背景ノイズ（低信号部分）の除去、３）閾値処理２による血液部分（高信号部分）の除去、４）差分、またはクロスコリレーション、クロスコリレーション計算量の低減（動き部分のみの抽出、テンプレートマッチング等による心臓部分のみの抽出後、クロスコリレーションを行う）
上述のグローバル法によって大まかに得られた収縮期と拡張期に対応する２つの第１静止期間から、さらに詳細な動き解析が可能なローカル法を適用する。グローバル法によって得られた第１静止期間は、ノイズ成分等によってまだ正確とは言えないため、さらに詳細な動き解析が可能なローカル法を併用する。このローカル法の処理対象期間をグローバル法によって得られた第１静止期間を用いて限定する。そのためにまず、グローバル法で求められた大まかな第１静止期間を静止期間拡大処理部１０ｍにより少しだけ拡大する（Ｓ１６）。拡大方法としては、具体的には、グローバル法によって求められた、冠動脈の止まり始めの時間より所定の時間だけ早い時刻のシネ画像を用いて、その画像をベースにローカル法の分析を実施する。実際的には各第１静止期間を所定の時間幅だけ前後それぞれに拡大してもよいし、第１静止期間を１．０を超える所定比率で拡大するようにしてもよい。

なお、第１静止期間を拡大せずに、第１静止期間と同一の期間をローカル法の適用範囲としても良い。ここでは拡大静止期間をローカル法の適用範囲として説明する。

ローカル法では先ず、図１２に示すように、ＲＯＩ設定部１０ｎにより、拡大された第１静止期間内の最初の断面画像上に例えば収縮期での右冠動脈のテンプレートを用いて、局所領域（ＲＯＩ）を初期的に設定する（Ｓ１７）。この局所領域（ＲＯＩ）を視野として、順次次フレームの断面画像上のサーチ範囲内で冠動脈領域を探索する。探索法としては、クロスコリレーション等を用いて、直前フレームのＲＯＩ内局所画像部分と、次フレームのＲＯＩ内局所画像部分との間で相関係数を計算し、サーチ範囲内で最も高い相関係数を示すＲＯＩの位置を次フレーム上での冠動脈領域の位置として同定する。このように拡大された第１静止期間で順次、断面画像上での冠動脈の位置を追尾していく（Ｓ１８）。左冠動脈の追尾に関しても同様の処理を行う。なお、拡張期のフェーズに対しては、拡張期でのそれぞれの冠動脈のテンプレートを用いる。冠動脈のテンプレートは、複数人の平均でもよいし、テクスチャとしてもよい。このようにして得られた冠動脈上のＲＯＩの候補位置を示すＲＯＩマークを断面画像上に重畳して表示部１０ｅに表示して操作者に提示する。表示されたＲＯＩの初期位置候補(左、右、収縮期、拡張期の４点)に対し、ＯＫであれば、次のステップに進むボタンを押す。そうでなければ、手動にて、ＲＯＩ初期位置を修正した後、次のステップに進むボタンを押す。この後の処理は、ＲＯＩの初期位置から、所定のサーチ範囲を探索して、次の冠動脈の位置を検出して、その動き量、つまり初期フレームの冠動脈位置と各フレームの冠動脈位置との間の距離（変位）をＲＯＩ変位検出部１０ｑで検出する。このように求められた変位をもとに、位置検出後、ＲＯＩ位置を新しい冠動脈の位置に置き換えていく、すなわち冠動脈の位置を追尾していく。このとき、レファレンスは、毎回新しいＲＯＩ位置のものに置き換えられるようにしても良いし、最初に求めた、初期ＲＯＩ位置を、つねにレファレンスとして、やや大きめの検索範囲で冠動脈の位置を毎回、初期レファレンス位置から求めるようにしても良い。なお、毎回初期位置からの移動を求めた方が、誤差が蓄積しないという特徴がある。

つまり、図１２の画面が自動的にポップアップされ、左右のコロナリの収縮期、拡張期それぞれでのテンプレート（平均など）もしくは、所定のテクスチャにてマッチングを行ってＲＯＩの候補位置を表示し、候補位置を確認しＯＫなら、そのまま継続ボタン、位置修正が必要なら、マニュアルで修正後、継続ボタンを押して、ローカル法の処理に入る。

このように変位検出により、図１２の下欄に示すような４つの左右の冠動脈の位置変動を表す動き指標の時間変化（時間曲線）がファイン静止期間決定部１０ｐで発生される（Ｓ１９）。ファイン静止期間決定部１０ｐでは、４つの左右の冠動脈の位置変動を表す動き指標の時間変化から、冠動脈の変動が一定範囲内に収まる程度に移動量が小さい状態（静止状態）にある静止期間（第２静止期間）を高精度で決定する（Ｓ２０）。必要なのは、全体として冠動脈の動きが少ない期間であるため、左、右の冠動脈の静止期間のアンドをとって、最終的な第２の静止期間とする。

すなわち、図１４に示すように、止まり始めの時刻としては、もっとも遅く（収縮期は図中a、拡張期は図中c）、動き始めとしては、最も早い時刻（収縮期は図中b、拡張期は図中d）とする。つまり、４つの左右の冠動脈の変位の時間変化から所定の閾値以下の変位を示す期間を、左右それぞれの冠動脈に関する第２静止期間候補として特定し、それら左右の冠動脈に関する第２静止期間候補が重畳（オーバーラップ）する期間を最終的な第２静止期間として特定する。

なお、第２静止期間としては、心臓の収縮期に対応する第２静止期間と、心臓の拡張期に対応する第２静止期間とを個々に決定し、ローカル法の適用範囲を心臓の収縮期と拡張期とで使い分けるようにしても良い。

このように、左、右、収縮期、拡張期の４本の位置変動を表す動き指標の時間変化が得られ、最も高画質な画像を得るには、動きが最も無い期間、すなわち止まり始めの時刻としては、もっとも遅く（収縮期は図中a、拡張期は図中c）、動き始めとしては最も早い時刻（収縮期は図中b、拡張期は図中d）とする（静止期間のアンドとする）。

このような方法を採用することで、ローカル法の高精度動き検出能を生かしつつ、グローバル法のメリットである心臓全体の動きとしての静止期間も求めることができるようになる。

ＷＨＭＲ制御部１０ｒによりメインスキャンが実行され、第２静止期間内に収集されたＭＲデータが集められそのデータセットに基づいて再構成部１０ｃにより画像が再構成される。

なお、本実施形態は種々の変形が可能であり、例えば、クロスコリレーションの計算において、信号強度の変化の影響を抑えるため、ＮＣＣ（Normalized Cross correction法）を用いる等も可能である。さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、横隔膜の動きから心臓全体を好適に撮影する分野に利用可能性がある。

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイルユニット、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６…送信ＲＦコイル、７…送信部、８…受信ＲＦコイル、９…受信部、１０…計算機システム、１０ａ…インタフェース部、１０ｂ…データ収集部、１０ｃ…再構成部、１０ｄ…記憶部、１０ｅ…表示部、１０ｆ…入力部、１０ｇ…静止部分除去処理部、１０ｈ…シネ撮像制御部、１０ｉ…ノイズ除去処理部、１０ｊ…動き指標計算部、１０ｋ…ラフ静止期間決定部、１０ｍ…静止期間拡大処理部、１０ｎ…ＲＯＩ設定部、１０ｐ…ファイン静止期間決定部、１０ｑ…ＲＯＩ変位検出部、１０ｒ…ＷＨＭＲ撮像制御部、１３…ＥＣＧ、１００…磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）、２００…被検体。

Claims (19)

1. 被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の呼吸動による横隔膜の変位を検出し、前記検出された横隔膜の変位に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を変位させる磁気共鳴映像装置において、
   前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記心臓の断面画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、
   前記繰り返し撮像された断面画像を用いて前記心臓全体の像の変化に基づいて、心拍周期中で冠動脈の位置変動が一定範囲内に収まる第１静止期間を特定する第１静止期間特定処理部と、
   前記特定された第１静止期間に同一又は前記特定された第１静止期間より拡大された静止期間内に発生された一部の断面画像を対象として前記冠動脈を含む局所範囲に限局して前記冠動脈の移動を追跡することにより、前記心拍周期中の前記冠動脈の第２静止期間を特定する第２静止期間特定処理部と、
   前記イメージングスキャンにおける前記第２静止期間に収集されたＭＲデータに基づいて画像を再構成する再構成処理部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
2. 前記第１静止期間特定処理部は、前記断面画像から静止部分を除去する静止部分除去処理部と有することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
3. 前記静止部分除去処理部は、前記繰り返し撮像された断面画像の各画素について画素値の時間変化をフーリエ変換して所定の周波数以下を示す画素を前記静止部分として除去することを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴映像装置。
4. 前記静止部分除去処理部は、前記繰り返し撮像された断面画像の各画素について所定期間内での最大画素値と最小画素値との差の空間変化に基づいて前記静止部分を判断することを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴映像装置。
5. 前記第１静止期間特定処理部は、前記繰り返し撮像された断面画像の隣り合うフレーム間の差分結果に基づいて前記第１静止期間を特定することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
6. 前記第１静止期間特定処理部は、前記繰り返し撮像された断面画像の隣り合うフレーム間の相関係数に基づいて前記第１静止期間を特定することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
7. 前記第１静止期間特定処理部は、前記心臓全体を含む局所領域に限局して前記差分結果を計算することを特徴とする請求項５記載の磁気共鳴映像装置。
8. 前記第１静止期間特定処理部は、前記心臓全体を含む局所領域に限局して前記相関係数を計算することを特徴とする請求項６記載の磁気共鳴映像装置。
9. 前記特定された第１静止期間を所定の時間幅だけ前後に拡大する静止期間拡大処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
10. 前記特定された第１静止期間を１．０を超える所定比率で拡大する静止期間拡大処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
11. 前記局所範囲を左冠動脈と右冠動脈とにそれぞれ設定する局所範囲設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
12. 前記局所範囲設定部は、前記心臓を横断する断面上で左冠動脈用局所範囲と右冠動脈用局所範囲とが初期位置に配置されたテンプレートを用いて前記左冠動脈用局所範囲と前記右冠動脈用局所範囲とを設定することを特徴とする請求項１１記載の磁気共鳴映像装置。
13. 前記第２静止期間特定処理部は、前記左冠動脈の位置の変動を示す指標に関する時間曲線と前記右冠動脈の位置の変動を示す指標に関する時間曲線とに基づいて前記第２静止期間を特定することを特徴とする請求項１１記載の磁気共鳴映像装置。
14. 前記第２静止期間特定処理部は、前記左冠動脈の位置の変動を示す指標に関する時間曲線から得られる第２静止期間候補と前記右冠動脈の位置の変動を示す指標に関する時間曲線から得られる第２静止期間候補とが重畳する期間を前記第２静止期間として特定することを特徴とする請求項１１記載の磁気共鳴映像装置。
15. 前記第２静止期間特定処理部は、前記左冠動脈の位置の変動を示す指標に関する時間曲線から得られる第２静止期間候補と、前記右冠動脈の位置の変動を示す指標に関する時間曲線から得られる第２静止期間候補との重畳期間として前記第２静止期間に決定することを特徴とする請求項１１記載の磁気共鳴映像装置。
16. 前記第２静止期間特定処理部は、前記断面画像の隣り合うフレーム間で前記局所範囲内の画素分布の相関係数により前記冠動脈の移動位置を同定することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
17. 前記第２静止期間特定処理部は、前記心臓の収縮期と拡張期それぞれに対応する前記第２静止期間を決定することを特徴とする請求項１１記載の磁気共鳴映像装置。
18. 被検体の第１臓器を対象としたイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の第２臓器の変位を検出し、前記検出された第２の臓器の変位に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を変位させる磁気共鳴映像装置において、
    前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記第１臓器の断面画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、
    前記繰り返し撮像された断面画像を用いて心拍周期中で前記第２臓器の位置変動が一定範囲内に収まる第１静止期間を特定する第１静止期間特定処理部と、
    前記特定された第１静止期間に同一又は前記特定された第１静止期間より拡大された静止期間内に発生された一部の断面画像を対象として第３臓器を含む局所範囲に限局して前記第３臓器の移動を追跡することにより前記第３臓器の第２静止期間を特定する第２静止期間特定処理部と、
    前記イメージングスキャンにおける前記第２静止期間に収集されたＭＲデータに基づいて画像を再構成する再構成処理部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
19. 被検体の心臓を横断する一連の断面画像のデータを記憶する記憶部と、
    前記一連の断面画像を用いて前記心臓全体の像の変化に基づいて、心拍周期中で冠動脈の位置変動が一定範囲内に収まる第１静止期間を特定する第１静止期間特定処理部と、
    前記特定された第１静止期間に同一又は前記特定された第１静止期間より拡大された静止期間内に発生された一部の断面画像を対象として前記冠動脈を含む局所範囲に限局して前記冠動脈の移動を追跡することにより、前記心拍周期中の前記冠動脈の第２静止期間を特定する第２静止期間特定処理部とを具備することを特徴とする画像処理装置。

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