JP6013882B2 - Magnetic resonance imaging apparatus and water fat separation method - Google Patents

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Description

本発明は、核磁気共鳴撮影(以下、MRIという)技術に関し、特に水・脂肪の分離撮影技術に関する。   The present invention relates to a nuclear magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as MRI) technique, and more particularly to a water / fat separation imaging technique.

MRIは、プロトン密度や核磁気共鳴信号の緩和情報の空間分布を画像化することで人体頭部、腹部、四肢等の形態または機能を、2次元もしくは3次元で撮影する。現在のMRIにおいて、臨床で普及している撮影対象核種は、被検体の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。   MRI images the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. in two or three dimensions by imaging the spatial distribution of relaxation information of proton density and nuclear magnetic resonance signals. In the current MRI, the radionuclide to be imaged that is widely used clinically is a hydrogen nucleus (proton) that is a main constituent of the subject.

人体を計測対象とした場合、MRIで検出できる主なプロトンには水と脂肪がある。ところが、人体に存在する脂肪信号は、被検体の腹部、脊椎、四肢などにおける画像コントラストを低下させる。そのため、臨床において脂肪信号を抑制する方法が提案されている。   When a human body is a measurement target, water and fat are main protons that can be detected by MRI. However, fat signals present in the human body reduce the image contrast in the subject's abdomen, spine, limbs, and the like. Therefore, methods for suppressing fat signals have been proposed in the clinic.

その一つとして水と脂肪の位相差を用いて脂肪を抑制するDixon法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。水と脂肪には、分子構造の違いによって共鳴周波数が−3.5ppmだけ異なる「化学シフト」が生じる。この化学シフトによる周波数差は、磁場強度に比例し、磁場強度が1.5テスラのときはおよそ−224Hzとなる。Dixon法は、水と脂肪の周波数の違いによって生じる水と脂肪の核磁化ベクトルの位相差を利用し、取得した画像の中の、水信号と脂肪信号とを分離する。これにより、脂肪が抑制された、水信号からなる画像(水画像)を得る。なお、分離後の脂肪信号からなる画像を脂肪画像と呼ぶ。   As one of the methods, a Dixon method for suppressing fat using a phase difference between water and fat is known (for example, see Non-Patent Document 1). Water and fat have “chemical shifts” that differ in resonance frequency by −3.5 ppm due to differences in molecular structure. The frequency difference due to this chemical shift is proportional to the magnetic field strength, and is approximately -224 Hz when the magnetic field strength is 1.5 Tesla. The Dixon method separates a water signal and a fat signal in an acquired image using a phase difference between water and fat nuclear magnetization vectors caused by a difference in frequency between water and fat. Thereby, the image (water image) which consists of water signals in which fat is suppressed is obtained. An image composed of the fat signals after separation is called a fat image.

Dixon法では、原子核スピンを励起してから信号を取得するまでの時間(以下、エコー時間という)が異なる2つの画像データを取得する。これら2つの画像データは、水と脂肪が同位相(in phase)となるエコー時間tinで取得した原画像Iinと、水と脂肪が逆位相(out of phase)となるエコー時間toutで取得した原画像Ioutとである。これらを加算および減算することによって、水画像の信号強度Wと脂肪画像の信号強度Fとをそれぞれ算出し、水信号と脂肪信号とを分離する。 In the Dixon method, two pieces of image data having different time (hereinafter referred to as echo time) from excitation of a nuclear spin to acquisition of a signal are acquired. These two image data are an original image I in acquired at an echo time t in when water and fat are in phase, and an echo time t out at which water and fat are out of phase. The acquired original image Iout . By adding and subtracting these, the signal intensity W of the water image and the signal intensity F of the fat image are calculated, respectively, and the water signal and the fat signal are separated.

ただし、Dixon法では、静磁場空間に被検体を挿入した際に生じる静磁場不均一による位相変化が考慮されていない。空間的な静磁場不均一が存在すると、位置によって、化学シフトとは異なる位相変化が生じるため、単純な加算、減算処理で水・脂肪の完全な分離ができない。   However, the Dixon method does not take into account the phase change caused by the static magnetic field inhomogeneity that occurs when the subject is inserted into the static magnetic field space. When spatial static magnetic field inhomogeneity exists, a phase change different from the chemical shift occurs depending on the position. Therefore, water and fat cannot be completely separated by simple addition and subtraction processing.

そこで、静磁場不均一を考慮した水・脂肪分離方法として、3-Point Dixon法と呼ばれる手法が知られている(例えば、非特許文献2参照)。3-Point Dixon法は、水画像の信号強度W、脂肪画像の信号強度F、および静磁場不均一による周波数差という3つの変数に対して、エコー時間の異なる3つの画像から、最小二乗推定処理を繰り返し行うことで、3変数を確定し、水と脂肪を分離する方法である。ところが、3-Point Dixon法は、3回の計測を実施する必要があるため、計測時間が長引く。   Therefore, a method called a 3-Point Dixon method is known as a water / fat separation method in consideration of inhomogeneous static magnetic fields (see, for example, Non-Patent Document 2). The 3-Point Dixon method uses a least-square estimation process from three images with different echo times for three variables: a signal intensity W of a water image, a signal intensity F of a fat image, and a frequency difference due to static magnetic field nonuniformity. Is a method of separating water and fat by determining three variables by repeating the above. However, since the 3-Point Dixon method needs to perform three measurements, the measurement time is prolonged.

静磁場不均一を考慮し、かつ、計測時間を長引かせない手法として、2-Point Dixon法と呼ばれる手法が知られている(例えば、非特許文献3参照)。2-Point Dixon法では、Dixon法と同様に、水と脂肪が同位相(in phase)となるエコー時間tin、および、水と脂肪が逆位相(out of phase)となるエコー時間toutで、それぞれ原画像Iinおよび原画像Ioutを取得する。その後、静磁場不均一に起因した位相変化(以下、単に位相分布と呼ぶ)を、領域拡大法を用いて位相のアンラップ処理を行うことにより推定する。そして、この位相変化を除去後の原画像IinとIoutとを加算、減算することで水画像と脂肪画像とに分離する。 As a technique that takes static magnetic field inhomogeneity into account and does not prolong measurement time, a technique called a 2-Point Dixon method is known (for example, see Non-Patent Document 3). In the 2-Point Dixon method, similarly to the Dixon method, an echo time t in where water and fat are in phase and an echo time t out where water and fat are out of phase. The original image I in and the original image I out are obtained, respectively. Thereafter, a phase change (hereinafter simply referred to as a phase distribution) caused by the static magnetic field inhomogeneity is estimated by performing phase unwrapping using a region enlargement method. Then, by adding and subtracting the original images I in and I out after removing the phase change, the water image and the fat image are separated.

なお、2-Point Dixon法では、水と脂肪が同位相になるエコー時間tinで原画像Iinを計測したのち、傾斜磁場パルスを反転して、エコー時間toutで水と脂肪が逆位相となる原画像Ioutを取得する。つまり1回の計測で同位相と逆位相の画像を取得する。 In the 2-Point Dixon method, after measuring the original image I in at the echo time t in when water and fat are in phase, the gradient magnetic field pulse is inverted, and the water and fat are out of phase at the echo time t out. The original image Iout is acquired. That is, an image having the same phase and the opposite phase is acquired by one measurement.

Thomas Dixon,et al. ”Simple Proton Spectroscopic Imaging” Radiology、153巻、1984年、189−194頁Thomas Dixon, et al. "Simple Proton Spectroscopic Imaging" Radiology, 153, 1984, 189-194 Scott B. Reeder,et al. ”Multicoil Dixon Chemical Species Separation With an Iterative Least−Squares Estimation Method” Magnetic Resonance in Medicine、51巻、2004年、35−45頁Scott B. Reeder, et al. "Multicoil Dixon Chemical Specialization With an Iterative Least-Squares Estimation Method" Magnetic Resonance in Medicine, 51, 35-45. Jingfei Ma “Breath−Hold Water and Fat Imaging Using a Dual−Echo Two−Point Dixon Technique Withan Efficient and Robust Phase−Correction Algorithm” Magnetic Resonance in Medicine、52巻、2004年、415−419頁Jingfei Ma “Breath-Hold Water and Fat Imaging Using a Dual-Echo Two-Point Dixon Technological and Robust Phase-Corporation”

非特許文献3に記載の2-Point Dixon法は、傾斜磁場パルスを反転することで、水と脂肪が同位相の画像と逆位相の画像とを1回の計測で取得するため、計測時間が長引くことはない。しかし、位相分布を算出する際、アンラップ処理の開始点(以下、シード点と呼ぶ。)が、脂肪が主成分である画素に設定されると、得られた位相分布は、脂肪の化学シフトによって位相値πのオフセットが加算されたものとなる。この位相分布を用いて、水画像と脂肪画像とを算出すると、両者は入れ替わったものとなる。従って、非特許文献3に記載の2-Point Dixon法によれば、ユーザーは、分離した画像のどちらが水画像で、どちらが脂肪画像であるかを撮影のたびに判断しなければならない。   The 2-Point Dixon method described in Non-Patent Document 3 obtains an image in which water and fat are in the same phase and an image in opposite phase by reversing the gradient magnetic field pulse, so that the measurement time is It will not last long. However, when calculating the phase distribution, if the starting point of the unwrapping process (hereinafter referred to as a seed point) is set to a pixel whose main component is fat, the obtained phase distribution is generated by the chemical shift of fat. The offset of the phase value π is added. If a water image and a fat image are calculated using this phase distribution, they are interchanged. Therefore, according to the 2-Point Dixon method described in Non-Patent Document 3, the user must determine which of the separated images is a water image and which is a fat image each time an image is taken.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、2-Point Dixon法において、静磁場不均一が反映された位相画像を正しく算出する確度を高めることで、水画像と脂肪画像とが入れ替わることを防ぎ、操作者に判断する負担を負わせることなく、水と脂肪とを分離する技術を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the 2-Point Dixon method, the water image and the fat image are interchanged by improving the accuracy of correctly calculating the phase image in which the static magnetic field inhomogeneity is reflected. To provide a technique for separating water and fat without burdening the operator with judgment.

本発明は、静磁場不均一に起因した位相変化である位相分布を、正しく算出する可能性を高める。そして、静磁場不均一による位相分布の影響を取り除いた信号値を用いて、水と脂肪とを分離する。これを実現するため、位相分布の算出において、領域拡大法を用いた位相アンラップ処理の開始点として、水信号が主となる画素が選択される確率が高まるよう、開始点候補を特定する。さらに、算出した位相分布の正誤を、開始点候補の特性を用いて高い確度で判別する。   The present invention increases the possibility of correctly calculating the phase distribution, which is a phase change caused by static magnetic field inhomogeneity. Then, water and fat are separated using a signal value from which the influence of the phase distribution due to the static magnetic field inhomogeneity is removed. In order to realize this, in the calculation of the phase distribution, start point candidates are specified so that the probability that a pixel mainly composed of a water signal is selected as the start point of the phase unwrapping process using the region enlargement method is increased. Furthermore, the correctness of the calculated phase distribution is determined with high accuracy using the characteristics of the starting point candidate.

すなわち、被検体が置かれる空間に静磁場を生成する静磁生成磁石と、前記被検体に高周波磁場パルスを送信する送信部と、高周波磁場パルスの送信により前記被検体から生じる核磁気共鳴信号を受信する受信部と、前記核磁気共鳴信号に位置情報を付加するための傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記送信部、前記傾斜磁場印加部及び前記受信部の動作を制御するとともに前記受信した核磁気共鳴信号に対して演算処理を行う計算機と、を備える磁気共鳴撮影装置であって、前記計算機は、予め定めたパルスシーケンスに従って、異なる2つのエコー時間の前記核磁気共鳴信号を得る計測部と、前記2つの核磁気共鳴信号から、前記異なる2つのエコー時間の原画像を再構成する再構成部と、前記異なる2つのエコー時間の原画像から静磁場不均一によって変化する位相の分布である位相分布を算出する位相分布算出部と、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記位相分布とを用いて水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離部と、を備え、前記位相分布算出手段は、前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定するシード点候補特定部と、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記シード点候補画素群の情報とを用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出する仮位相分布算出部と、前記仮位相分布の正誤を判定する正誤判定部と、前記正誤判定部による判定結果に基づいて真の位相分布を決定する真位相分布決定部と、を備えることを特徴とする磁気共鳴撮影装置を提供する。   That is, a magnetostatic generating magnet that generates a static magnetic field in a space in which the subject is placed, a transmission unit that transmits a high frequency magnetic field pulse to the subject, and a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject by transmission of the high frequency magnetic field pulse Controls the operations of the receiving unit for receiving, the gradient magnetic field applying unit for applying a gradient magnetic field for adding position information to the nuclear magnetic resonance signal, the transmission unit, the gradient magnetic field applying unit, and the receiving unit. A computer for performing arithmetic processing on the received nuclear magnetic resonance signal, the computer obtaining the nuclear magnetic resonance signal of two different echo times according to a predetermined pulse sequence A measurement unit, a reconstruction unit for reconstructing the original images of the two different echo times from the two nuclear magnetic resonance signals, and an original image of the two different echo times Water that separates a water signal and a fat signal by using a phase distribution calculation unit that calculates a phase distribution that is a phase distribution that changes due to static magnetic field inhomogeneity, the original image of the two different echo times, and the phase distribution. A fat separation unit, wherein the phase distribution calculating means uses the original images of the two different echo times and specifies a pixel group affected by noise as a seed point candidate pixel group; , Using the original images of the two different echo times and the information of the seed point candidate pixel group, a temporary phase distribution calculating unit that calculates a temporary phase distribution that is the temporary phase distribution, and whether the temporary phase distribution is correct or incorrect There is provided a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a correct / incorrect determination unit for determining; and a true phase distribution determination unit for determining a true phase distribution based on a determination result by the correct / incorrect determination unit.

また、予め定めたパルスシーケンスに従って計測した異なる2つのエコー時間の核磁気共鳴信号からそれぞれ再構成された、前記異なる2つのエコー時間の原画像から、水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離方法であって、前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定し、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記シード点候補画素群の情報とを用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出し、前記仮位相分布の正誤を判定し、前記正誤判定部による判定結果に基づいて真の位相分布を決定し、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記真の位相分布とを用いて、水信号と脂肪信号とを分離することを特徴とする水脂肪分離方法を提供する。   Also, water / fat separation for separating a water signal and a fat signal from the original images of the two different echo times respectively reconstructed from nuclear magnetic resonance signals of two different echo times measured according to a predetermined pulse sequence The method uses the original images of the two different echo times, identifies a group of pixels affected by noise as a seed point candidate pixel group, and the original images of the two different echo times and the seed point candidate pixels Using the group information, calculating the provisional phase distribution that is the provisional phase distribution, determining the correctness of the provisional phase distribution, determining the true phase distribution based on the determination result by the correctness determination unit, A water / fat separation method is provided that separates a water signal and a fat signal using an original image of two different echo times and the true phase distribution.

本発明によれば、静磁場不均一が反映された位相画像を正しく算出する確度を高めることで、水画像と脂肪画像とが入れ替わることを防ぎ、操作者に判断する負担を負わせることなく、水と脂肪とを分離できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the water image and the fat image from being switched by increasing the accuracy of correctly calculating the phase image in which the static magnetic field inhomogeneity is reflected, and without burdening the operator to make a determination, Can separate water and fat.

(a)は、本発明の実施形態のMRI装置の中の、水平磁場方式のMRI装置の外観図である。(b)は、本発明の実施形態のMRI装置の中の、垂直磁場方式のMRI装置の外観図である。(c)は、本発明の実施形態のMRI装置の中の、トンネル型磁石を斜めに傾けたMRI装置の外観図である。FIG. 3A is an external view of a horizontal magnetic field type MRI apparatus in the MRI apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 2B is an external view of a vertical magnetic field type MRI apparatus in the MRI apparatus according to the embodiment of the present invention. (C) is an external view of the MRI apparatus in which the tunnel type magnet is inclined obliquely in the MRI apparatus of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のMRI装置の機能構成図である。It is a functional block diagram of the MRI apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の計算機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the computer of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の計測処理のフローチャートである。It is a flowchart of the measurement process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のグラディエントエコー型パルスシーケンスの一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the gradient echo type | mold pulse sequence of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のスピンエコー型パルスシーケンスの一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the spin echo type | mold pulse sequence of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の位相分布算出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the phase distribution calculation process of embodiment of this invention. 本発明の位相分布算出部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the phase distribution calculation part of this invention. 本発明の実施形態のシード点候補画素群特定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the seed point candidate pixel group specifying process of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の信号比分布のグラフである。It is a graph of signal ratio distribution of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮位相分布算出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the temporary phase distribution calculation process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の真位相分布決定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the true phase distribution determination process of the embodiment of the present invention.

以下、本発明を適用する実施形態について説明する。以下、実施形態を説明するための全図において、特に言及しない限り、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described. Hereinafter, in all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are given to components having the same functions unless otherwise mentioned, and the repeated explanation thereof is omitted.

まず、本実施形態の磁気共鳴撮影装置(MRI装置)について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置の外観図である。図1(a)は、ソレノイドコイルで静磁場を生成するトンネル型磁石を用いた水平磁場方式のMRI装置100である。図1(b)は、開放感を高めるために磁石を上下に分離したハンバーガー型(オープン型)の垂直磁場方式のMRI装置120である。また、図1(c)は、図1(a)と同じトンネル型磁石を用い、磁石の奥行を短くし、かつ、斜めに傾けることによって、開放感を高めたMRI装置130である。本実施形態では、これらの外観を有するMRI装置のいずれを用いることもできる。なお、これらは一例であり、本実施形態のMRI装置はこれらの形態に限定されるものではない。本実施形態では、装置の形態やタイプを問わず、公知の各種のMRI装置を用いることができる。以下、特に区別する必要がない場合は、MRI装置100で代表する。   First, the magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) of this embodiment will be described. FIG. 1 is an external view of the MRI apparatus of this embodiment. FIG. 1A shows a horizontal magnetic field type MRI apparatus 100 using a tunnel magnet that generates a static magnetic field with a solenoid coil. FIG. 1B shows a hamburger type (open type) vertical magnetic field type MRI apparatus 120 in which magnets are separated into upper and lower sides in order to enhance the feeling of opening. FIG. 1C shows an MRI apparatus 130 that uses the same tunnel-type magnet as that in FIG. 1A, shortens the depth of the magnet, and tilts it obliquely to enhance the feeling of opening. In the present embodiment, any of these MRI apparatuses having these appearances can be used. These are merely examples, and the MRI apparatus of the present embodiment is not limited to these forms. In the present embodiment, various known MRI apparatuses can be used regardless of the form and type of the apparatus. Hereinafter, when there is no need to distinguish between them, the MRI apparatus 100 is representative.

図2は、本実施形態のMRI装置100の機能構成図である。本図に示すように、本実施形態のMRI装置100は、被検体101が置かれる空間に、静磁場を生成する、例えば、静磁場コイルなどの静磁場生成磁石(以下、静磁場コイルという)102と、静磁場分布を調整するシムコイル104と、被検体101の計測領域に対し高周波磁場を送信する送信用高周波コイル105(以下、単に送信コイルという)と、被検体101から生じる核磁気共鳴信号を受信する受信用高周波コイル106(以下、単に受信コイルという)と、被検体101から生じる核磁気共鳴信号に位置情報を付加するため、x方向、y方向、z方向それぞれに傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル103と、送信機107と、受信機108と、計算機109と、傾斜磁場用電源部112と、シム用電源部113と、シーケンス制御装置114と、を備える。   FIG. 2 is a functional configuration diagram of the MRI apparatus 100 of the present embodiment. As shown in the figure, the MRI apparatus 100 of the present embodiment generates a static magnetic field in a space where the subject 101 is placed, for example, a static magnetic field generating magnet such as a static magnetic field coil (hereinafter referred to as a static magnetic field coil). 102, a shim coil 104 that adjusts the static magnetic field distribution, a transmission high-frequency coil 105 that transmits a high-frequency magnetic field to the measurement region of the subject 101 (hereinafter simply referred to as a transmission coil), and a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject 101 In order to add position information to the receiving magnetic coil 106 (hereinafter simply referred to as a receiving coil) and a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject 101, gradient magnetic fields are applied in the x, y, and z directions, respectively. Gradient magnetic field coil 103, transmitter 107, receiver 108, calculator 109, gradient magnetic field power supply 112, shim power supply 113, and sequence And a control unit 114, a.

静磁場コイル102は、図1(a)、図1(b)、図1(c)にそれぞれ示した各MRI装置100、120、130の構造に応じて、種々の形態のものが採用される。傾斜磁場コイル103及びシムコイル104は、それぞれ傾斜磁場用電源部112及びシム用電源部113により駆動される。なお、本実施形態では、送信コイル105と受信コイル106とに別個のものを用いる場合を例にあげて説明するが、送信コイル105と受信コイル106との機能を兼用する1つのコイルで構成してもよい。送信コイル105が照射する高周波磁場は、送信機107により生成される。受信コイル106が検出した核磁気共鳴信号は、受信機108を通して計算機109に送られる。   Various types of static magnetic field coils 102 are adopted according to the structures of the MRI apparatuses 100, 120, and 130 shown in FIGS. 1 (a), 1 (b), and 1 (c), respectively. . The gradient magnetic field coil 103 and the shim coil 104 are driven by a gradient magnetic field power supply unit 112 and a shim power supply unit 113, respectively. In this embodiment, a case where separate transmission coils 105 and reception coils 106 are used will be described as an example. However, the transmission coil 105 and the reception coil 106 are configured as a single coil. May be. The high-frequency magnetic field irradiated by the transmission coil 105 is generated by the transmitter 107. The nuclear magnetic resonance signal detected by the receiving coil 106 is sent to the computer 109 through the receiver 108.

シーケンス制御装置114は、傾斜磁場コイル103の駆動用電源である傾斜磁場用電源部112、シムコイル104の駆動用電源であるシム用電源部113、送信機107及び受信機108の動作を制御し、傾斜磁場、高周波磁場の印加および核磁気共鳴信号の受信のタイミングを制御する。制御のタイムチャートはパルスシーケンスと呼ばれ、計測に応じて予め設定され、後述する計算機109が備える記憶装置等に格納される。   The sequence controller 114 controls the operations of the gradient magnetic field power supply unit 112 that is a drive power supply for the gradient coil 103, the shim power supply unit 113 that is the drive power supply for the shim coil 104, the transmitter 107, and the receiver 108. Controls the application of a gradient magnetic field, a high-frequency magnetic field, and reception of a nuclear magnetic resonance signal. The control time chart is called a pulse sequence, is preset according to measurement, and is stored in a storage device or the like included in the computer 109 described later.

計算機109は、MRI装置100全体の動作を制御するとともに、受信した核磁気共鳴信号に対して様々な演算処理を行う。本実施形態では、異なるエコー時間の原画像や分離後の水画像、脂肪画像、静磁場不均一による位相変化を示す位相分布を生成する。計算機109は、CPU、メモリ、記憶装置などを備える情報処理装置であり、計算機109にはディスプレイ110、外部記憶装置111、入力装置115などが接続される。   The computer 109 controls the overall operation of the MRI apparatus 100 and performs various arithmetic processes on the received nuclear magnetic resonance signal. In this embodiment, an original image having a different echo time, a separated water image, a fat image, and a phase distribution indicating a phase change due to static magnetic field inhomogeneity are generated. The computer 109 is an information processing apparatus including a CPU, a memory, a storage device, and the like, and a display 110, an external storage device 111, an input device 115, and the like are connected to the computer 109.

ディスプレイ110は、演算処理で得られた結果等をオペレータに表示するインタフェースである。入力装置115は、本実施形態で行われる演算処理に必要な条件、パラメータ等をオペレータが入力するためのインタフェースである。外部記憶装置111は、記憶装置とともに、計算機109が実行する各種の演算処理に用いられるデータ、演算処理により得られるデータ、入力された条件、パラメータ等を保持する。   The display 110 is an interface for displaying results obtained by the arithmetic processing to the operator. The input device 115 is an interface for an operator to input conditions, parameters, and the like necessary for the arithmetic processing performed in the present embodiment. The external storage device 111 holds, together with the storage device, data used for various arithmetic processes executed by the computer 109, data obtained by the arithmetic processes, input conditions, parameters, and the like.

以下、本実施形態の計算機109が実現する機能について説明する。図3は、本実施形態の計算機109の機能ブロック図である。本実施形態の計算機109は、計測部310と、再構成部320と、位相分布算出部330と、水−脂肪分離部340とを備える。   Hereinafter, functions realized by the computer 109 according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a functional block diagram of the computer 109 of this embodiment. The computer 109 of this embodiment includes a measurement unit 310, a reconstruction unit 320, a phase distribution calculation unit 330, and a water-fat separation unit 340.

計測部310は、パルスシーケンスにしたがってシーケンス制御装置114を動作させるとともに、MRI装置100の各部を制御して計測を行い、予め定めたエコー時間の核磁気共鳴信号(エコー信号)を得る。本実施形態では、異なる2つのエコー時間のエコー信号を得る。異なる2つのエコー時間として、水と脂肪とが同位相となるエコー時間tinと、水と脂肪とが逆位相となるエコー時間toutとを用いる。 The measurement unit 310 operates the sequence control device 114 in accordance with the pulse sequence and controls each part of the MRI apparatus 100 to perform measurement to obtain a nuclear magnetic resonance signal (echo signal) having a predetermined echo time. In the present embodiment, echo signals having two different echo times are obtained. As two different echo times, an echo time t in where water and fat are in phase and an echo time t out where water and fat are in opposite phases are used.

再構成部320は、取得したエコー信号をk空間上に配置し、フーリエ変換により画像を再構成する。本実施形態では、異なる2つのエコー時間tinおよびtoutの原画像IinおよびIoutをそれぞれ再構成する。 The reconstruction unit 320 arranges the acquired echo signal in the k space and reconstructs an image by Fourier transform. In the present embodiment, original images I in and I out at two different echo times t in and t out are reconstructed, respectively.

位相分布算出部330は、算出した原画像から静磁場不均一によって変化する位相の分布(位相分布)を算出する。本実施形態では、異なる2つのエコー時間の原画像を複素除算して得た比画像を用いて位相分布を算出する。   The phase distribution calculation unit 330 calculates a phase distribution (phase distribution) that changes due to static magnetic field inhomogeneity from the calculated original image. In the present embodiment, the phase distribution is calculated using a ratio image obtained by complex division of two different echo time original images.

水−脂肪分離部340は、位相分布算出部330で算出した位相分布と異なる2つのエコー時間の原画像とから水信号と脂肪信号とを分離する。そして、水信号からなる水画像と脂肪信号からなる脂肪画像とを生成する。   The water-fat separation unit 340 separates the water signal and the fat signal from the original images having two echo times different from the phase distribution calculated by the phase distribution calculation unit 330. Then, a water image composed of a water signal and a fat image composed of a fat signal are generated.

なお、計算機109が実現する各種の機能は、記憶装置が保持するプログラムを、CPUがメモリにロードして実行することにより実現される。また、計算機109が実現する各種の機能のうち、少なくとも一つの機能は、MRI装置100とは独立した、情報処理装置であって、MRI装置100とデータの送受信が可能な情報処理装置により実現されていてもよい。   Various functions realized by the computer 109 are realized by a CPU loading a program held in the storage device into the memory and executing the program. In addition, at least one of the various functions realized by the computer 109 is an information processing apparatus independent of the MRI apparatus 100 and is realized by an information processing apparatus capable of transmitting and receiving data to and from the MRI apparatus 100. It may be.

本実施形態の水、脂肪分離処理の説明に先立ち、上記Dixon法による水、脂肪分離処理の原理、および、2point Dixon法による処理の概要を説明する。   Prior to the description of the water and fat separation process of this embodiment, the principle of the water and fat separation process by the Dixon method and the outline of the process by the 2 point Dixon method will be described.

上述のように、Dixon法では、エコー時間tinで取得した原画像Iinと、エコー時間toutで取得した原画像Ioutとを加算および減算することによって、水画像の信号強度Wと脂肪画像の信号強度Fとをそれぞれ算出し、水信号と脂肪信号とを分離する。 As described above, in the Dixon method, echo and the original image I in acquired at time t in, by adding and subtracting the original image I out acquired at echo time t out, the signal strength W and fat water image The signal intensity F of the image is calculated, and the water signal and the fat signal are separated.

ここで、水と脂肪の周波数差をdfとしたとき、水と脂肪が同位相になる時間tinは、n/df、水と脂肪が逆位相になる時間toutは、(2n+1)/(2df)となる。なお、nは整数である。したがって、エコー時間tinとtoutとの差をdtとすると、dt=1/(2df)となる。 Here, when the frequency difference between water and fat is df, the time t in when water and fat are in phase is n / df, and the time t out when water and fat are in opposite phase is (2n + 1) / ( 2df). Note that n is an integer. Therefore, when the difference between the echo times t in and t out is dt, dt = 1 / (2df).

水画像の信号強度をW、脂肪画像の信号強度をFとすると、静磁場不均一に起因する位相変化がない場合、IinとIoutはそれぞれ以下の式(1−1)および式(1−2)で表現できる。

Figure 0006013882
Dixon法では、この2つの信号を、以下の式(2−1)および式(2−2)のように加算および減算することによって、水画像の信号強度Wと脂肪画像の信号強度Fとをそれぞれ算出し、水信号と脂肪信号とを分離する。
Figure 0006013882
When the signal intensity of the water image is W and the signal intensity of the fat image is F, when there is no phase change due to static magnetic field inhomogeneity, I in and I out are respectively expressed by the following equations (1-1) and (1 -2).
Figure 0006013882
In the Dixon method, the signal intensity W of the water image and the signal intensity F of the fat image are obtained by adding and subtracting these two signals as in the following expressions (2-1) and (2-2). Each is calculated and a water signal and a fat signal are separated.
Figure 0006013882

一方、2-Point Dixon法では、上述のように、さらに、静磁場不均一に起因した位相変化(以下、単に位相分布と呼ぶ)を、領域拡大法を用いて、位相のアンラップ処理を行うことにより推定する。領域拡大法を用いた位相のアンラップ処理では、まず、開始点(シード点)とする基準画素を設定し、そのシード点と隣り合う画素の位相を、シード点との位相差に応じて位相変化が滑らかになるよう決定する。位相を決定した画素を次のシード点とし、画像の全画素の位相が決定するまで同様の処理を繰り返し、位相分布を算出する。そして、得られた位相分布の位相値を、原画像IinまたはIoutから除去したのち、原画像IinとIoutとを加算、減算することで水画像と脂肪画像とに分離する。 On the other hand, in the 2-Point Dixon method, as described above, a phase change caused by non-uniform static magnetic field (hereinafter simply referred to as phase distribution) is further subjected to phase unwrapping using a region enlargement method. Estimated by In phase unwrapping using the region enlargement method, first, a reference pixel is set as the start point (seed point), and the phase of the pixel adjacent to the seed point is changed according to the phase difference from the seed point. Is determined to be smooth. The pixel for which the phase has been determined is used as the next seed point, and the same processing is repeated until the phase of all the pixels in the image is determined, and the phase distribution is calculated. Then, the phase value of the resulting phase distribution, after removing from the original image I in, or I out, adds the original image I in and I out, by subtracting separated into a water image and a fat image.

以下、上記本実施形態の計算機109の各機能による、計測全体の処理(計測処理)の流れについて簡単に説明する。図4は、本実施形態の計測処理の流れを説明するためのフローチャートである。   Hereinafter, the flow of the entire measurement process (measurement process) by each function of the computer 109 of the present embodiment will be briefly described. FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of the measurement processing of the present embodiment.

本実施形態では、予め定めた異なる2つのエコー時間tinおよびtoutの原画像IinおよびIoutを撮影し、原画像IinおよびIoutから静磁場不均一による位相分布を算出し、位相分布と原画像IinおよびIoutから、水と脂肪とを分離した、水画像および脂肪画像を算出する。本実施形態では、静磁場不均一による位相分布を算出する際、水が主成分である画素がシード点として設定される可能性を高める。また、得られた位相分布の正誤も判定する。 In the present embodiment, taking the original image I in and I out of the two different echo times predetermined t in and t out, to calculate the phase distribution due to the static magnetic field inhomogeneity from the original image I in and I out, the phase From the distribution and the original images Iin and Iout , a water image and a fat image obtained by separating water and fat are calculated. In this embodiment, when calculating the phase distribution due to non-uniform static magnetic fields, the possibility that a pixel whose main component is water is set as a seed point is increased. Also, the correctness of the obtained phase distribution is also determined.

まず、計測部310は、予め定められたパルスシーケンスにしたがってシーケンス制御装置114を制御し、異なる2つのエコー時間tinおよびtoutのエコー信号を計測する(ステップS1001)。 First, the measurement unit 310 controls the sequence controller 114 according to a predetermined pulse sequence, and measures echo signals of two different echo times t in and t out (step S1001).

その後、再構成部320は、得られたエコー信号を、それぞれ、k空間上に配置してフーリエ変換することにより、異なる2つのエコー時間tinおよびtoutの原画像IinおよびIoutをそれぞれ再構成する(ステップS1002)。 Then, reconstruction unit 320, the resulting echo signals, respectively, by Fourier transform arranged on the k-space, two different original image I in and I out of the echo time t in and t out respectively Reconfiguration is performed (step S1002).

位相分布算出部330は、2つの原画像IinおよびIoutの比をとり、その比画像の位相情報から静磁場不均一に起因した位相変化の分布(位相分布)を算出する(ステップS1003)。 The phase distribution calculation unit 330 calculates the ratio of the two original images I in and I out and calculates the distribution (phase distribution) of the phase change caused by the static magnetic field inhomogeneity from the phase information of the ratio image (step S1003). .

その後、水−脂肪分離部340は、算出した位相分布と2つの原画像IinおよびIoutとから、水信号と脂肪信号とを分離し(ステップS1004)、分離後の水信号からなる水画像と脂肪信号からなる脂肪画像とをディスプレイ110に表示する(ステップS1005)。なお、ステップS1004の処理を、水−脂肪分離処理と呼ぶ。また、分離後の水画像および脂肪画像を、分離画像と呼ぶ。 Thereafter, the water-fat separation unit 340 separates the water signal and the fat signal from the calculated phase distribution and the two original images I in and I out (step S1004), and the water image including the separated water signal. And a fat image made up of fat signals are displayed on the display 110 (step S1005). Note that the process of step S1004 is referred to as a water-fat separation process. The separated water image and fat image are called separated images.

水画像および脂肪画像をディスプレイ110に表示する際、両者を区別可能とする情報を併せて表示してもよい。区別可能とする情報は、例えば、「水画像」、「脂肪画像」といったキャプションなどとする。また、必要に応じて、ステップS1003で算出した位相分布をディスプレイ110に表示するよう構成してもよい。   When the water image and the fat image are displayed on the display 110, information that makes the two distinguishable may be displayed together. The distinguishable information is, for example, captions such as “water image” and “fat image”. Further, if necessary, the phase distribution calculated in step S1003 may be displayed on the display 110.

ここで、計測部310がステップS1001の計測において実行するパルスシーケンスの一例について説明する。図5に、本実施形態において採用されるパルスシーケンス510のタイムチャートの例を示す。このパルスシーケンス510は、グラディエントエコー型のパルスシーケンスである。なお、パルスシーケンス510において、RFはRFパルスの、Gsはスライス選択傾斜磁場の、Gpは位相エンコード傾斜磁場の、Grは読み出し傾斜磁場の、それぞれ印加タイミングを、エコーは、エコー信号の取得タイミングをそれぞれ示す。以下、本明細書の各パルスシーケンスにおいて、同様である。   Here, an example of a pulse sequence executed by the measurement unit 310 in the measurement in step S1001 will be described. FIG. 5 shows an example of a time chart of the pulse sequence 510 employed in the present embodiment. This pulse sequence 510 is a gradient echo type pulse sequence. In the pulse sequence 510, RF is an RF pulse, Gs is a slice selection gradient magnetic field, Gp is a phase encoding gradient magnetic field, Gr is a readout gradient magnetic field, and an echo is an echo signal acquisition timing. Each is shown. The same applies to each pulse sequence in the present specification.

パルスシーケンス510では、1回の繰り返し時間内に以下の手順でエコー信号の計測を行う。まずRFパルス511を照射し、被検体101の水素原子核スピンを励起する。この際、被検体101の特定のスライスを選択するためにスライス選択傾斜磁場(Gs)512をRFパルス511と同時に印加する。続いてエコー信号に位相エンコードするための位相エンコード傾斜磁場(Gp)513を印加する。その後、最初のRFパルス511照射から時間TE1後に、読み出し傾斜磁場(Gr)514を印加してエコー信号(第一エコー)515を計測する。更に、第1エコー515の計測から時間dt後に、極性の反転した読み出し傾斜磁場(Gr)516を印加してエコー信号(第二エコー)517を計測する。第二エコー517を計測するエコー時間TE2は、TE2=TE1+dtを満たす。 In the pulse sequence 510, the echo signal is measured in the following procedure within one repetition time. First, the RF pulse 511 is irradiated to excite the hydrogen nuclear spin of the subject 101. At this time, a slice selection gradient magnetic field (Gs) 512 is applied simultaneously with the RF pulse 511 in order to select a specific slice of the subject 101. Subsequently, a phase encoding gradient magnetic field (Gp) 513 for phase encoding is applied to the echo signal. Thereafter, a read gradient magnetic field (Gr) 514 is applied after time TE 1 from the first RF pulse 511 irradiation, and an echo signal (first echo) 515 is measured. Further, after a time dt from the measurement of the first echo 515, a read gradient magnetic field (Gr) 516 having a reversed polarity is applied to measure an echo signal (second echo) 517. The echo time TE 2 for measuring the second echo 517 satisfies TE 2 = TE 1 + dt.

第一エコー515を計測する際のエコー時間TE1、および、第二エコー517を計測する際のエコー時間TE2は、上述したように,それぞれ、水と脂肪が同位相になる時間tinおよび水と脂肪が逆位相になる時間toutとなるように設定する。ここで、水と脂肪の周波数差をdfとしたとき、水と脂肪が同位相になる時間tinは、n/df、水と脂肪が逆位相になる時間toutは、(2n+1)/(2df)である。なお、nは整数である。 As described above, the echo time TE 1 when measuring the first echo 515 and the echo time TE 2 when measuring the second echo 517 are the time t in when the water and fat are in phase, and The time t out is set so that water and fat have opposite phases. Here, when the frequency difference between water and fat is df, the time t in when water and fat are in phase is n / df, and the time t out when water and fat are in opposite phase is (2n + 1) / ( 2df). Note that n is an integer.

本実施形態のパルスシーケンス510では、上述の条件を満たすエコー時間TE1およびエコー時間TE2が選択される。なお、エコー時間tinとtoutの計測順序は問わない。 In the pulse sequence 510 of this embodiment, an echo time TE 1 and an echo time TE 2 that satisfy the above-described conditions are selected. Note that the measurement order of the echo times t in and t out does not matter.

本実施形態の計測では、パルスシーケンス510を、位相エンコード傾斜磁場513の強度を変化させながら所定回数繰り返す。例えば128回、256回等、画像再構成に必要な数のエコー信号を繰り返し取得する。繰り返し回数分の第一エコーにより、1つの原画像(第一原画像)が形成され、繰り返し回数分の第二エコーにより、他の1つの原画像(第二原画像)が形成される。これらは後述する水画像および脂肪画像を算出するための演算用の原画像として使用される。   In the measurement of this embodiment, the pulse sequence 510 is repeated a predetermined number of times while changing the intensity of the phase encoding gradient magnetic field 513. For example, the number of echo signals necessary for image reconstruction is repeatedly acquired 128 times, 256 times, and the like. One original image (first original image) is formed by the first echo for the number of repetitions, and another one original image (second original image) is formed by the second echo for the number of repetitions. These are used as original images for calculation for calculating a water image and a fat image described later.

図6に、本実施形態に採用されるパルスシーケンスの他の例のタイムチャートを示す。このパルスシーケンス520は、スピンエコー型のパルスシーケンスである。   FIG. 6 shows a time chart of another example of a pulse sequence employed in the present embodiment. This pulse sequence 520 is a spin echo type pulse sequence.

パルスシーケンス520では、1回の繰り返し時間内に以下の手順でエコー信号の計測を行う。まず、RFパルス521を照射し、被検体101のスピンを励起する。この際、被検体101の特定のスライスを選択するためにスライス選択傾斜磁場(Gs)522をRFパルス521と同時に印加する。続いてエコー信号に位相エンコードするための位相エンコード傾斜磁場(Gp)523を印加し、更にスピンを反転させるためのRFパルス528をスライス選択傾斜磁場(Gs)529とともに照射する。その後、最初のRFパルス521照射から時間TE1後に、読み出し傾斜磁場(Gr)524印加してエコー信号(第一エコー)525を計測する。更に、第1エコー525の計測から時間dt後に、極性の反転した読み出し傾斜磁場(Gr)526を印加してエコー信号(第二エコー)527を計測する。 In the pulse sequence 520, the echo signal is measured in the following procedure within one repetition time. First, the RF pulse 521 is irradiated to excite the spin of the subject 101. At this time, a slice selection gradient magnetic field (Gs) 522 is applied simultaneously with the RF pulse 521 in order to select a specific slice of the subject 101. Subsequently, a phase encoding gradient magnetic field (Gp) 523 for phase encoding is applied to the echo signal, and an RF pulse 528 for inverting the spin is applied together with a slice selection gradient magnetic field (Gs) 529. After that, after the time TE 1 from the first RF pulse 521 irradiation, the readout gradient magnetic field (Gr) 524 is applied to measure the echo signal (first echo) 525. Further, after a time dt from the measurement of the first echo 525, the readout gradient magnetic field (Gr) 526 with reversed polarity is applied to measure the echo signal (second echo) 527.

第一エコー525を計測する際のエコー時間TE1および、第2エコー527を計測する際のエコー時間TE2は、グラディエント型パルスシーケンスと同様の条件を満たすように選択される。 The echo time TE 1 when measuring the first echo 525 and the echo time TE 2 when measuring the second echo 527 are selected so as to satisfy the same conditions as in the gradient pulse sequence.

なお、図5および図6に示す例では、グラディエントエコー型のパルスシーケンス510の場合も、スピンエコー型のパルスシーケンス520の場合も、1回の繰り返し時間内にエコー時間の異なる2つの信号(ここでは、第一エコーおよび第二エコー)を計測している。しかし、1回の繰り返し時間には、1つのエコー信号を計測するよう構成してもよい。この場合、2回の繰り返し時間を用いて、第一エコーおよび第二エコーを計測する。   In the example shown in FIGS. 5 and 6, in the case of the gradient echo type pulse sequence 510 and the case of the spin echo type pulse sequence 520, two signals having different echo times within one repetition time (here, Then, the first echo and the second echo) are measured. However, one echo signal may be measured in one repetition time. In this case, the first echo and the second echo are measured using two repetition times.

再構成部320は、上記ステップS1002において、ステップS1001で計測したエコー時間tinおよびtoutのエコー信号をk空間上に各々配置し、フーリエ変換する。これにより、再構成部320は、異なる2つのエコー時間(tinおよびtout)の原画像Iin(第一原画像)およびIout(第二原画像)をそれぞれ算出する。 In step S1002, the reconstruction unit 320 arranges the echo signals of the echo times t in and t out measured in step S1001 on the k space, and performs Fourier transform. Accordingly, the reconstruction unit 320 calculates the original images I in (first original image) and I out (second original image) of two different echo times (t in and t out ), respectively.

次に、上記ステップS1003の、位相分布算出部330による位相分布の算出について説明する。本実施形態の位相分布算出部330は、まず、異なる2つのエコー時間の原画像IinおよびIoutを複素除算して得た比画像において、位相分布の算出を開始する画素(以下、シード点)を特定する。そして、比画像の位相値を用いて、シード点から拡大領域法により各画素の位相値を決定し、位相分布を算出する。 Next, calculation of the phase distribution by the phase distribution calculation unit 330 in step S1003 will be described. First, the phase distribution calculation unit 330 of the present embodiment starts with a pixel (hereinafter referred to as a seed point) that starts calculation of a phase distribution in a ratio image obtained by complex division of the original images I in and I out of two different echo times. ). Then, using the phase value of the ratio image, the phase value of each pixel is determined from the seed point by the enlarged region method, and the phase distribution is calculated.

これを実現するため、本実施形態の位相分布算出部330は、図3に示すように、シード点候補となる画素群を特定するシード点候補特定部331と、シード点候補として特定した画素群の中の1の画素をシード点として仮の位相分布を算出する仮位相分布算出部332と、仮位相分布算出部332が算出した仮の位相分布の正誤を判定する正誤判定部333と、正誤判定部333の正誤判定結果に基づいて、真の位相分布を決定する真位相分布決定部334と、を備える。   In order to realize this, as shown in FIG. 3, the phase distribution calculation unit 330 of the present embodiment includes a seed point candidate specifying unit 331 that specifies a pixel group that is a seed point candidate, and a pixel group that is specified as a seed point candidate. A temporary phase distribution calculation unit 332 that calculates a temporary phase distribution using one pixel as a seed point, a correct / incorrect determination unit 333 that determines whether the temporary phase distribution is calculated by the temporary phase distribution calculation unit 332, A true phase distribution determining unit 334 that determines a true phase distribution based on the correctness determination result of the determining unit 333.

上記各機能による、本実施形態の位相分布算出処理の流れの概略を説明する。図7は、本実施形態の位相分布算出処理の流れを説明するためのフローチャートである。   An outline of the flow of the phase distribution calculation process of the present embodiment according to the above functions will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining the flow of the phase distribution calculation process of the present embodiment.

シード点候補特定部331は、2つの原画像IinおよびIoutを用いて、シード点の候補となる画素群(シード点候補画素群)を特定する(ステップS1101)。次に、仮位相分布算出部332は、特定したシード点候補画素群の中の任意の1点をシード点として、拡大領域法を用いて位相アンラップ処理を行い、仮の位相分布を算出する(ステップS1102)。次に、正誤判定部333は、仮の位相分布の正誤を判定する(ステップS1103)。そして、真位相分布決定部334は、正誤判定結果に基づいて真の位相分布を決定する(ステップS1104)。以下、各処理の詳細を説明する。 The seed point candidate specifying unit 331 uses the two original images I in and I out to specify a pixel group (seed point candidate pixel group) that is a seed point candidate (step S1101). Next, the temporary phase distribution calculation unit 332 performs phase unwrap processing using an enlarged region method using any one point in the identified seed point candidate pixel group as a seed point, and calculates a temporary phase distribution ( Step S1102). Next, the correctness determination unit 333 determines whether the temporary phase distribution is correct (step S1103). Then, the true phase distribution determining unit 334 determines the true phase distribution based on the correctness / incorrectness determination result (step S1104). Details of each process will be described below.

まず、ステップS1101のシード点候補特定部331によるシード点候補特定処理を説明する。シード点候補特定部331は、2つのエコー時間の原画像を用いて、シード点候補画素群を特定する。このとき、シード点として任意の画素を選択する際、水が主成分の画素が選択される確率が高まるよう、シード点候補画素群を決定する。本実施形態では、ノイズの影響を強く受けた画素を、水が主成分の画素である確率が高いシード点候補画素群として特定する。   First, the seed point candidate specifying process by the seed point candidate specifying unit 331 in step S1101 will be described. The seed point candidate specifying unit 331 specifies a seed point candidate pixel group using original images of two echo times. At this time, when selecting an arbitrary pixel as a seed point, the seed point candidate pixel group is determined so that the probability that a pixel mainly composed of water is selected is increased. In the present embodiment, pixels that are strongly influenced by noise are specified as a seed point candidate pixel group with a high probability that water is a main component pixel.

これを実現するため、本実施形態のシード点候補特定部331は、図8に示すように、異なる2つのエコー時間の原画像から比画像を算出し、その絶対値を算出する絶対値比画像算出部411と、絶対値比画像からシード点候補の画素群を特定するための閾値を設定する閾値設定部412と、閾値を用いて絶対値比画像におけるシード点候補画素群を特定する画素群特定部413と、を備える。   In order to realize this, the seed point candidate specifying unit 331 of the present embodiment calculates a ratio image from original images of two different echo times and calculates an absolute value thereof, as shown in FIG. A calculation unit 411, a threshold setting unit 412 that sets a threshold for specifying a pixel group of a seed point candidate from the absolute value ratio image, and a pixel group that specifies a seed point candidate pixel group in the absolute value ratio image using the threshold A specifying unit 413.

このシード点候補特定部331の各部によるシード点候補画素群特定処理の流れの概略を説明する。図9は、本実施形態のシード点候補画素群特定処理の流れを説明するためのフローチャートである。   An outline of the flow of seed point candidate pixel group specifying processing by each part of the seed point candidate specifying unit 331 will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining the flow of the seed point candidate pixel group specifying process of the present embodiment.

まず、絶対値比画像算出部411は、エコー時間toutで計測したエコー信号から得た原画像Ioutを、エコー時間tinで計測したエコー信号から得た原画像Iinで複素除算し、比画像Iを算出する(ステップS1201)。そして、その絶対値をとり、絶対値比画像|I|を算出する(ステップS1202)。なお、絶対値比画像|I|は、以下の式(3)で算出される。
|I|=|Iout/Iin|・・・(3)
First, the absolute value ratio image calculating section 411, an original image I out obtained from the echo signals measured in the echo time t out, and the complex division in the echo time t in the original image obtained from the echo signal measured by I in, A ratio image I is calculated (step S1201). Then, the absolute value is taken and an absolute value ratio image | I | is calculated (step S1202). The absolute value ratio image | I | is calculated by the following equation (3).
| I | = | Iout / Iin | (3)

次に、閾値設定部412は、少なくとも一つの閾値Thを設定する(ステップS1203)。画素群特定部413は、絶対値比画像|I|の画素値のうち、閾値Th以上の画素値を持つ画素群を、シード点候補画素群として特定する(ステップS1204)。   Next, the threshold value setting unit 412 sets at least one threshold value Th (step S1203). The pixel group specifying unit 413 specifies, as a seed point candidate pixel group, a pixel group having a pixel value greater than or equal to the threshold Th among the pixel values of the absolute value ratio image | I | (step S1204).

ここで、閾値設定部412によるステップS1203の閾値Thの設定手法について説明する。閾値Thは、シード点候補画素群として、原画像または比画像において、水が主成分の画素の比率が高い画素群が特定されるよう設定される。   Here, a method for setting the threshold Th in step S1203 by the threshold setting unit 412 will be described. The threshold Th is set so that a pixel group having a high ratio of water-main components in the original image or the ratio image is specified as the seed point candidate pixel group.

原画像Iinにおいて、水信号が100%の画素(水画素)の信号値(単に水信号と呼ぶ)をSwin、脂肪信号が100%の画素(脂肪画素)の信号値(単に脂肪信号と呼ぶ)をSfin、原画像Ioutにおける水信号をSwout、脂肪信号をSfout、ガウス分布に従う最頻値0のノイズの標準偏差をσとする。このとき、水信号SwoutをSwinで複素除算したときの信号比(水信号比)をSmw、脂肪信号SfoutをSfinで複素除算したときの信号比(脂肪信号比)をSmfとすると、水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfはそれぞれ以下の式(4−1)、式(4−2)で表される。
mw=Swout/Swin・・・(4−1)
mf=Sfout/Sfin・・・(4−2)
なお、水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfは、それぞれ、比画像における水画素および脂肪画素の信号値に相当する。
In the original image Iin , the signal value of the pixel (water pixel) with 100% water signal (simply called the water signal) is S win , and the signal value of the pixel (fat pixel) with 100% fat signal is S fin ), the water signal in the original image I out is S wout , the fat signal is S fout , and the standard deviation of the mode 0 noise according to the Gaussian distribution is σ. At this time, the signal ratio (water signal ratio) when the water signal S wout is complex-divided by S win is S mw , and the signal ratio (fat signal ratio) when the fat signal S fout is complex-divided by S fin is S mf. Then, the water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf are expressed by the following equations (4-1) and (4-2), respectively.
S mw = S wout / S win (4-1)
S mf = S fout / S fin (4-2)
The water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf correspond to the signal values of the water pixel and the fat pixel in the ratio image, respectively.

このとき、水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfの標準偏差をそれぞれσmwおよびσmfとすると、誤差伝播の法則より、σmwおよびσmfはそれぞれ、以下の式(5−1)、式(5−2)で表される。

Figure 0006013882
At this time, assuming that the standard deviations of the water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf are σ mw and σ mf , respectively, according to the law of error propagation, σ mw and σ mf are respectively expressed by the following equations (5-1), It is represented by Formula (5-2).
Figure 0006013882

エコー時間tinおよびtoutで計測したときの信号強度が変化しないと仮定して、Swin=Swout=Sw、Sfin=Sfout=Sfとすると、式(5−1)および式(5−2)は、以下の式(6−1)および式(6−2)で表される。

Figure 0006013882
なお、SNRwおよびSNRfは、水信号Swと脂肪信号Sfの信号対雑音比(SNR:Signal to Noise Ratio)をそれぞれ表し、以下の式(7−1)および式(7−2)で定義される。
SNRw=Sw/σ・・・(7−1)
SNRf=Sf/σ・・・(7−2) Assuming that the signal intensity when measured at the echo times t in and t out does not change, assuming that S win = S wout = S w and S fin = S fout = S f , the equation (5-1) and the equation (5-2) is represented by the following formulas (6-1) and (6-2).
Figure 0006013882
SNR w and SNR f represent the signal to noise ratio (SNR) of the water signal S w and the fat signal S f , respectively, and the following equations (7-1) and (7-2) Defined by
SNR w = S w / σ (7-1)
SNR f = S f / σ (7-2)

通常、2-Point Dixon法における原画像IinおよびIoutは、グラディエントエコー法もしくはスピンエコー法を用いたT1強調画像、または、高速スピンエコー法を用いたT2強調画像として得る。このとき、脂肪信号Sfは、水信号Swより常に大きくなることが知られている。従って、脂肪信号SfのSNRfは、水信号SwのSNRwよりも高くなる。すなわち、脂肪信号SfのSNRfと、水信号SwのSNRwとは、以下の式(8)の関係がある。
SNRw<SNRf・・・(8)
したがって、式(6−1)および式(6−2)より、水信号比Smwの標準偏差σmwは脂肪信号比Smfの標準偏差σmfよりも大きくなる。すなわち、標準偏差σmwと標準偏差σmfとは、以下の式(9)の関係がある。
σmw>σmf・・・(9)
Usually, the original images I in and I out in the 2-Point Dixon method are obtained as a T 1 weighted image using a gradient echo method or a spin echo method, or a T 2 weighted image using a fast spin echo method. At this time, it is known that the fat signal S f is always larger than the water signal S w . Accordingly, the SNR f of the fat signal S f is higher than the SNR w of the water signal S w . That is, the SNR f fat signal S f, and the SNR w water signal S w, a relationship of the following equation (8).
SNR w <SNR f (8)
Therefore, from the equations (6-1) and (6-2), the standard deviation σ mw of the water signal ratio S mw is larger than the standard deviation σ mf of the fat signal ratio S mf . That is, the standard deviation σ mw and the standard deviation σ mf have the relationship of the following formula (9).
σ mw > σ mf (9)

たとえば、水信号SwのSNRwを10、脂肪信号SfのSNRfをSNRwの2倍の20とすると、式(6−1)および式(6−2)より、脂肪信号比Smfの標準偏差σmfと水信号比Swfの標準偏差σmwとの関係は、以下の式(10)となる。
σmf=σmw/2・・・(10)
For example, when the SNR w of the water signal S w is 10 and the SNR f of the fat signal S f is 20 which is twice the SNR w , the fat signal ratio S mf is obtained from the equations (6-1) and (6-2). The relationship between the standard deviation σ mf of the water signal and the standard deviation σ mw of the water signal ratio S wf is expressed by the following equation (10).
σ mf = σ mw / 2 (10)

このときの、水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfの、信号比(比画像Iの画素値)に応じた画素数(ボクセル数)のヒストグラム(信号比の分布)を図10に示す。図10の横軸は信号比、縦軸は画素数(ボクセル数)をそれぞれ表す。また、601は、水信号比Smwの分布、602は、脂肪信号比Smfの分布をそれぞれ表す。なお、ここでは、水信号Swと脂肪信号Sfの画素数をそれぞれ104個とした。また、このときの水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfの最頻値は、1である。 FIG. 10 shows a histogram (signal ratio distribution) of the number of pixels (number of voxels) corresponding to the signal ratio (pixel value of the ratio image I) of the water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf at this time. The horizontal axis in FIG. 10 represents the signal ratio, and the vertical axis represents the number of pixels (number of voxels). Reference numeral 601 represents the distribution of the water signal ratio S mw , and 602 represents the distribution of the fat signal ratio S mf . Here, the number of pixels the water signal S w and a fat signal S f of a 10 4, respectively. Further, the mode value of the water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf at this time is 1.

図10に示すように、SNRwがSNRfより小さいとき、水信号比Smwの標準偏差σmwは脂肪信号比Smfの標準偏差σmfよりも大きくなるため、水信号比Smwのヒストグラムは、脂肪信号比Smfのヒストグラよりも広い分布を持つ。従って、分布の両側の裾野部分の信号比においては、水信号比Smwの画素数の方が、脂肪信号比Smfの画素数より多いことが分かる。なお、信号比分布の裾野部分は、ノイズの影響を強く受けた画素群である。 As shown in FIG. 10, when the SNR w is less than SNR f, since the standard deviation sigma mw water signal ratio S mw is larger than the standard deviation sigma mf fat signal ratio S mf, a histogram of the water signal ratio S mw Has a wider distribution than the histogram of the fat signal ratio S mf . Therefore, it can be seen that the number of pixels of the water signal ratio S mw is larger than the number of pixels of the fat signal ratio S mf in the signal ratio of the bottom part on both sides of the distribution. The base portion of the signal ratio distribution is a pixel group that is strongly affected by noise.

本実施形態では、このような水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfの分布の特性を利用し、水が主成分である画素の比率の高い画素群が特定される閾値Thを設定する。すなわち、絶対値比画像の画素値の分布を用いて、閾値Thを設定する。例えば、図10に示すように、閾値Th603を、信号比1.2に設定すると、信号比が1.2以上の画素は、水画素である確率が高い。 In the present embodiment, the threshold Th for specifying a pixel group having a high ratio of pixels whose main component is water is set using the characteristics of the distribution of the water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf . That is, the threshold value Th is set using the pixel value distribution of the absolute value ratio image. For example, as illustrated in FIG. 10, when the threshold Th603 is set to a signal ratio of 1.2, a pixel with a signal ratio of 1.2 or higher has a high probability of being a water pixel.

なお、ここでは、水または脂肪が画素内に100%存在する場合を仮定した。しかし、実際の生体組織では、組織によって水と脂肪とが異なる割合で混在するため、エコー時間tinおよびtoutで計測したときの信号強度が変化しないという仮定は、多くの場合成り立たない。通常はSwin≧Swout、Sfin≧Sfoutとなり、水信号比Smwおよび脂肪信号比Smfの最頻値は、1よりも小さい値をとる。従って、これを考慮して閾値Thを設定する。例えば、閾値Thとして、1.0以上に設定する。なお、組織によって水と脂肪とが異なる割合で混在する場合であっても、水信号比Smwの画素数と脂肪信号比Smfの画素数との関係は、上述と同様である。 Here, it is assumed that 100% of water or fat exists in the pixel. However, in an actual living tissue, since water and fat are mixed at different ratios depending on the tissue, the assumption that the signal intensity when measured at the echo times t in and t out does not change often does not hold. Usually, S win ≧ S wout and S fin ≧ S fout , and the mode values of the water signal ratio S mw and the fat signal ratio S mf are smaller than 1. Therefore, the threshold Th is set in consideration of this. For example, the threshold value Th is set to 1.0 or more. Even when water and fat are mixed in different proportions depending on the tissue, the relationship between the number of pixels of the water signal ratio S mw and the number of pixels of the fat signal ratio S mf is the same as described above.

例えば、閾値Thは、予め定めて外部記憶装置111あるいは計算機109の記憶装置に保持しておくよう構成してもよい。また、閾値設定部412は、計測毎に、絶対値比画像|I|について、信号比の分布(ヒストグラム)の最頻値および標準偏差を算出し、その最頻値と標準偏差の和、または、それ以上の任意の値を、閾値Thと設定してもよい。また、最頻値より大きい任意の値を閾値Thと設定してもよい。また、水信号SwのSNRwと脂肪信号SfのSNRfによって、信号比の分布の標準偏差は変化する。従って、本実施形態の閾値設定部412は、原画像IinまたはIoutのSNRに基づいて、ガウス分布を模擬した計算機シミュレーションを行い、信号比ヒストグラムを算出し、当該モデルに基づいて閾値Thを算出し、設定してもよい。 For example, the threshold value Th may be determined in advance and held in the external storage device 111 or the storage device of the computer 109. Further, for each measurement, the threshold setting unit 412 calculates the mode value and the standard deviation of the signal ratio distribution (histogram) for the absolute value ratio image | I |, and the sum of the mode value and the standard deviation, or Any value greater than that may be set as the threshold Th. An arbitrary value larger than the mode value may be set as the threshold Th. Further, the SNR f of SNR w and a fat signal S f of the water signal S w, the standard deviation of the distribution of the signal ratio is changed. Thus, the threshold setting unit 412 of the present embodiment, based on the SNR of the original image I in, or I out, Computer simulations simulating the Gaussian distribution, calculates the signal ratio histogram, a threshold value Th based on the model It may be calculated and set.

次に、上記ステップS1102の、仮位相分布算出部332による仮位相算出処理について説明する。本実施形態の仮位相分布算出部332は、シード点候補画素群から任意のシード点を選択し、比画像Iの位相値に対し、選択したシード点から領域拡大法により位相アンラップ処理を行い、各画素の位相値を決定し、仮の位相分布を算出する。これを実現するため、本実施形態の仮位相分布算出部332は、図8に示すように、シード点を基準画素として領域拡大法を用いた位相アンラップ処理を実行し、各画素の位相値を算出する位相アンラップ部421を備える。   Next, the temporary phase calculation processing by the temporary phase distribution calculation unit 332 in step S1102 will be described. The temporary phase distribution calculation unit 332 of the present embodiment selects an arbitrary seed point from the seed point candidate pixel group, performs phase unwrapping on the phase value of the ratio image I from the selected seed point by a region enlargement method, The phase value of each pixel is determined, and a temporary phase distribution is calculated. In order to realize this, the provisional phase distribution calculation unit 332 according to the present embodiment performs a phase unwrap process using a region expansion method using a seed point as a reference pixel, as shown in FIG. A phase unwrapping unit 421 for calculation is provided.

位相アンラップ処理では、隣接する画素間での、水と脂肪との位相差による±πの位相とび、および、折り返しによる2πを超える位相とびを判定する。そして、それぞれ、シード点に隣接する画素の位相に、+πあるいはーπを加算、+2πあるいは−2πを加算し、滑らかに補正する。本実施形態の位相アンラップ部421は、シード点と隣接する画素との間の位相差Δpを算出し、位相差Δpの値に応じ、+π、−π、+2πあるいは−2πを、隣接する画素の位相に加算することにより、位相アンラップ処理を行う。   In the phase unwrap process, a phase jump of ± π due to a phase difference between water and fat between adjacent pixels and a phase jump exceeding 2π due to folding are determined. Then, + π or −π is added to the phase of the pixel adjacent to the seed point, and + 2π or −2π is added to make smooth correction. The phase unwrapping unit 421 of the present embodiment calculates the phase difference Δp between the seed point and the adjacent pixel, and calculates + π, −π, + 2π, or −2π of the adjacent pixel according to the value of the phase difference Δp. By adding to the phase, phase unwrap processing is performed.

なお、本実施形態の位相アンラップ処理は上述の方法に限らない。既に公知の方法で位相をアンラップしてもよい。   In addition, the phase unwrap process of this embodiment is not restricted to the above-mentioned method. The phase may be unwrapped by a known method.

上記ステップS1102の仮位相分布算出部332による仮の位相分布算出処理の流れの概略を説明する。図11は、本実施形態の仮位相分布算出処理の流れを説明するためのフローチャートである。   An outline of the flow of the temporary phase distribution calculation process by the temporary phase distribution calculation unit 332 in step S1102 will be described. FIG. 11 is a flowchart for explaining the flow of the provisional phase distribution calculation process of the present embodiment.

まず、仮位相分布算出部332は、比画像Iにおいて、上述のシード点候補画素群の任意の1画素を、シード点と設定する(ステップS1301)。ここでは、シード点候補画素群の中からランダムに選択した画素を、シード点として設定する。なお、設定するシード点は、シード点候補画素群のうち、絶対比画像|I|の値が最大となる画素としてもよい。   First, the provisional phase distribution calculation unit 332 sets one arbitrary pixel of the seed point candidate pixel group described above as a seed point in the ratio image I (step S1301). Here, pixels randomly selected from the seed point candidate pixel group are set as seed points. The seed point to be set may be a pixel having the maximum absolute ratio image | I | in the seed point candidate pixel group.

次に、位相アンラップ部421は、シード点を基準画素として位相アンラップ処理を行い、仮の位相分布を算出する(ステップS1302)。具体的には、シード点の位相と、シード点と隣り合う画素の位相との位相差を算出する。そして、この位相差が小さくなるように上述の位相アンラップ処理を行う。隣接する画素が複数ある場合、全ての隣接する画素について、位相アンラップ処理を行う。   Next, the phase unwrapping unit 421 performs a phase unwrapping process using the seed point as a reference pixel, and calculates a temporary phase distribution (step S1302). Specifically, the phase difference between the phase of the seed point and the phase of the pixel adjacent to the seed point is calculated. Then, the above-described phase unwrapping process is performed so that this phase difference becomes small. When there are a plurality of adjacent pixels, the phase unwrapping process is performed for all the adjacent pixels.

次に、仮位相分布算出部332は、位相アンラップ処理後の画素を新たなシード点として設定し(ステップS1303)、画像内の全画素の処理が終了するまで、処理対象の領域を拡大し、位相アンラップ処理を繰り返し(ステップS1304)、仮位相分布を得る。   Next, the provisional phase distribution calculation unit 332 sets the pixel after the phase unwrapping process as a new seed point (step S1303), expands the processing target area until the processing of all the pixels in the image is completed, The phase unwrapping process is repeated (step S1304) to obtain a temporary phase distribution.

なお、本実施形態では、仮の位相分布を、シード点候補画素群の中からシード点を選択し、領域拡大法を用いて位相アンラップ処理を行うことにより算出したが、シード点を用いずに位相分布を算出する公知の方法を用いて、仮の位相分布を算出してもよい。   In this embodiment, the temporary phase distribution is calculated by selecting a seed point from the seed point candidate pixel group and performing phase unwrapping using the region enlargement method, but without using the seed point. The provisional phase distribution may be calculated using a known method for calculating the phase distribution.

次に、上記ステップS1103の正誤判定部333による正誤判定処理の詳細について説明する。本実施形態の正誤判定部333は、仮位相分布算出部332が算出した仮位相分布が、正しい位相分布であるか、位相値がπだけずれた誤った位相分布であるかを判定する。判定は、比画像Iの、シード点候補特定部331が特定したシード点候補画素群の信号を用いて行う。   Next, details of the correctness determination processing by the correctness determination unit 333 in step S1103 will be described. The correctness determination unit 333 of this embodiment determines whether the temporary phase distribution calculated by the temporary phase distribution calculation unit 332 is a correct phase distribution or an incorrect phase distribution whose phase value is shifted by π. The determination is performed using the signal of the seed point candidate pixel group specified by the seed point candidate specifying unit 331 of the ratio image I.

シード点候補画素群の任意の画素の位置をr、位置rにおける水の信号強度をW(r)、脂肪の信号強度をF(r)、エコー時間tinとtoutとの時間差dtの間に生じた静磁場不均一による位相変化をφ(r)とすると、比画像の信号I(r)は、以下の式(11)で表される。

Figure 0006013882
仮の位相分布における位置rの画素の位相値をθ(r)、φ(r)とθ(r)との位相差をδ(r)、比画像の信号I(r)の位相からθ(r)を除去した後の比画像の信号(除去後信号値)をI’(r)とすると、I’(r)は、以下の式(12)で表される。
Figure 0006013882
仮の位相分布θが正しく算出されているとき、すなわち、仮の位相分布の正誤判定が真のときは、δ(r)は0となる。従って、式(12)は、以下の式(13)で表される。
Figure 0006013882
一方、仮の位相分布が誤って算出されているとき、すなわち、仮の位相分布の正誤判定が偽のときは、水と脂肪の位相差によってδ(r)はπとなる。従って、式(12)は、以下の式(14)で表される。
Figure 0006013882
The position of an arbitrary pixel in the seed point candidate pixel group is r, the water signal intensity at the position r is W (r), the fat signal intensity is F (r), and the time difference dt between the echo times t in and t out If the phase change due to the non-uniformity of the static magnetic field generated in (2) is φ (r), the signal I (r) of the ratio image is expressed by the following equation (11).
Figure 0006013882
In the provisional phase distribution, the phase value of the pixel at position r is θ (r), the phase difference between φ (r) and θ (r) is δ (r), and the phase of the signal I (r) of the ratio image is θ ( If the ratio image signal (removed signal value) after removing r) is I ′ (r), I ′ (r) is expressed by the following equation (12).
Figure 0006013882
When the provisional phase distribution θ is correctly calculated, that is, when the correct / incorrect determination of the provisional phase distribution is true, δ (r) is zero. Therefore, Formula (12) is represented by the following Formula (13).
Figure 0006013882
On the other hand, when the temporary phase distribution is erroneously calculated, that is, when the correctness / incorrectness determination of the temporary phase distribution is false, δ (r) becomes π due to the phase difference between water and fat. Therefore, Formula (12) is represented by the following Formula (14).
Figure 0006013882

したがって、式(13)および式(14)より、W(r)>F(r)のとき、すなわち、位置rの画素の信号値の主成分が水のとき、I'true(r)>0、I’false(r)<0となる。また、W(r)<F(r)のとき、すなわち、位置rの画素の信号値の主成分が脂肪信号のとき、I’true(r)<0、I’false(r)>0となる。なお、本実施形態では、W(r)=F(r)のときは演算対象から除外する。 Therefore, from the equations (13) and (14), when W (r)> F (r), that is, when the main component of the signal value of the pixel at the position r is water, I ′ true (r)> 0 , I ′ false (r) <0. When W (r) <F (r), that is, when the main component of the signal value of the pixel at the position r is a fat signal, I ′ true (r) <0, I ′ false (r)> 0 Become. In this embodiment, when W (r) = F (r), it is excluded from the calculation target.

上述したとおり、シード点候補画素群に含まれる水画素の数は、脂肪画素の数よりも多い。従って、仮の位相分布が正しく算出されていれば、I’(r)>0を満たす画素数が、I’(r)<0を満たす画素数より多くなるはずである。本実施形態の正誤判定部333は、この特性を利用し、仮の位相分布の正誤を判定する。   As described above, the number of water pixels included in the seed point candidate pixel group is larger than the number of fat pixels. Therefore, if the provisional phase distribution is correctly calculated, the number of pixels satisfying I ′ (r)> 0 should be larger than the number of pixels satisfying I ′ (r) <0. The correctness determination unit 333 of the present embodiment uses this characteristic to determine the correctness of the temporary phase distribution.

正誤判定部333は、比画像Iのシード点候補画素群の中で、I’(r)>0を満たす画素数Npと、I’(r)<0を満たす画素数Nnと、を算出する。そして、Np>Nnのとき、正誤判定結果は真、すなわち、仮の位相分布が正しく算出されているとする。一方、Np≦Nnのとき、正誤判定結果は偽、すなわち、仮の位相分布が誤って出されているとする。 The correctness determination unit 333 calculates the number of pixels N p satisfying I ′ (r)> 0 and the number of pixels N n satisfying I ′ (r) <0 in the seed point candidate pixel group of the ratio image I. calculate. When N p > N n , the correctness determination result is true, that is, the provisional phase distribution is calculated correctly. On the other hand, when N p ≦ N n , it is assumed that the correctness / incorrectness determination result is false, that is, the provisional phase distribution is erroneously output.

上記の手順により正誤判定を行うため、本実施形態の正誤判定部333は、図8に示すように、比画像Iのシード点候補画素群の各画素について、その信号の位相値から、仮位相分布のとして算出された位相値を除去する位相除去部431と、比画像Iのシード点候補画素群の各画素について、位相除去後の信号値(除去後信号値)が正の値である画素数Npと、負の値である画素数Nnとを算出する画素数算出部432と、正の値である画素数Npと負の値である画素数Nnとの大小を比較し、仮位相分布の正誤(真偽)を判定する判定部433と、を備える。 In order to perform correct / incorrect determination according to the above procedure, the correctness / incorrectness determination unit 333 of the present embodiment, as shown in FIG. A phase removal unit 431 that removes a phase value calculated as a distribution, and a pixel whose phase-removed signal value (removed signal value) is a positive value for each pixel of the seed point candidate pixel group of the ratio image I the number n p, compares the values of pixel number finding section 432 that calculates the number of pixels n n is a negative value, the positive number of pixels is a value n p and the pixel number n n is a negative value And a determination unit 433 for determining whether the temporary phase distribution is correct (true or false).

真位相分布決定部334は、正誤判定部333の判定結果が正(真)のときは、仮の位相分布を真の位相分布として決定する。また、正誤判定結果が誤(偽)のときは、仮の位相分布に位相値πを加算したものを、真の位相分布として決定する。   The true phase distribution determination unit 334 determines the temporary phase distribution as the true phase distribution when the determination result of the correctness / incorrectness determination unit 333 is positive (true). When the correct / incorrect determination result is false (false), a value obtained by adding the phase value π to the temporary phase distribution is determined as the true phase distribution.

仮位相分布の正誤判定を行い、真の位相分布を決定する処理(真位相分布決定処理)の流れを、図12のフローチャートを用いて説明する。図12は、本実施形態の真位相分布決定処理のフローチャートである。   The flow of the process of determining whether the temporary phase distribution is correct and determining the true phase distribution (true phase distribution determining process) will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 12 is a flowchart of the true phase distribution determination process of the present embodiment.

まず、位相除去部431は、比画像Iのシード点候補画素群の信号(比画像信号I)から、仮の位相分布の位相値を除去して(ステップS1401)、比画像信号I’を算出する。これにより、静磁場不均一の影響による位相変化が取り除かれる。   First, the phase removal unit 431 removes the phase value of the provisional phase distribution from the signal of the seed point candidate pixel group of the ratio image I (ratio image signal I) (step S1401), and calculates the ratio image signal I ′. To do. Thereby, the phase change due to the influence of the static magnetic field inhomogeneity is removed.

次に、画素数算出部432は、シード点候補画素群のうち、I’>0を満たす画素の数Npと、I’<0を満たす画素の数Nnとを算出する(ステップS1402)。なお、I’=0を満たす画素は演算対象から除外する。その後、判定部433は、画素数NpとNnとの大きさを比較する(ステップS1403)。 Next, the pixel number calculation unit 432 calculates the number N p of pixels satisfying I ′> 0 and the number N n of pixels satisfying I ′ <0 in the seed point candidate pixel group (step S1402). . Note that pixels satisfying I ′ = 0 are excluded from the calculation targets. Thereafter, the determination unit 433 compares the sizes of the pixel numbers N p and N n (step S1403).

判定結果がNp>Nnのとき、真位相分布決定部334は、仮の位相分布を真の位相分布として決定する(ステップS1405)。一方、判定結果が、Np≦Nnのとき、真位相分布決定部334は、仮の位相分布に位相値πを加算し(ステップS1404)、加算後の位相分布を、真の位相分布として決定する(ステップS1405)。 When the determination result is N p > N n , the true phase distribution determining unit 334 determines the temporary phase distribution as the true phase distribution (step S1405). On the other hand, when the determination result is N p ≦ N n , the true phase distribution determination unit 334 adds the phase value π to the temporary phase distribution (step S1404), and sets the phase distribution after the addition as the true phase distribution. Determination is made (step S1405).

以上の手順により、静磁場不均一に起因した位相分布を正確に算出することができる。すなわち、仮に、シード点が、脂肪が主成分の画素に設定され、算出した位相分布に脂肪の化学シフトによる位相値πのオフセットが加算されている場合であっても、それを判定することができ、オフセットを除いた位相分布を得ることができる。   According to the above procedure, the phase distribution resulting from the static magnetic field inhomogeneity can be accurately calculated. That is, even if the seed point is set to a pixel whose main component is fat, and the offset of the phase value π due to the chemical shift of fat is added to the calculated phase distribution, it can be determined. And a phase distribution excluding the offset can be obtained.

次に、上記ステップS1004の、水−脂肪分離部340による水−脂肪画像算出方法について説明する。水−脂肪分離部340は、上記ステップS1002で得たエコー時間の異なる2つの原画像IinおよびIoutと、上記ステップS1003で算出した真の位相分布と、を用いて水画像と脂肪画像を算出する。具体的には、原画像Ioutの各画素の位相値を真の位相分布の各画素の位相値でそれぞれ除算(exp(−iθ))した後、または、原画像Iinの各画素の位相値に真の位相分布の各画素の位相値をそれぞれ乗算(exp(+iθ))した後、式(2−1)および式(2−2)により、水画像と脂肪画像とを算出する。 Next, the water-fat image calculation method by the water-fat separation unit 340 in step S1004 will be described. The water-fat separation unit 340 uses the two original images I in and I out having different echo times obtained in step S1002 and the true phase distribution calculated in step S1003 to obtain a water image and a fat image. calculate. Specifically, the original after dividing each (exp (-iθ)) in the phase value of each pixel of the true phase distribution phase value of each pixel of the image I out, or, for each pixel of the original image I in phase After multiplying the value by the phase value of each pixel of the true phase distribution (exp (+ iθ)), a water image and a fat image are calculated by Expression (2-1) and Expression (2-2).

以上説明したように、本実施形態のMRI装置100は、被検体101が置かれる空間に静磁場を生成する静磁生成磁石102と、前記被検体101に高周波磁場パルスを送信する送信部と、高周波磁場パルスの送信により前記被検体から生じる核磁気共鳴信号を受信する受信部と、前記核磁気共鳴信号に位置情報を付加するための傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記送信部、前記傾斜磁場印加部及び前記受信部の動作を制御するとともに前記受信した核磁気共鳴信号に対して演算処理を行う計算機109と、を備えるMRI装置100であって、前記計算機109は、予め定めたパルスシーケンスに従って、異なる2つのエコー時間の前記核磁気共鳴信号を得る計測部310と、前記2つの核磁気共鳴信号から、前記異なる2つのエコー時間の原画像を再構成する再構成部320と、前記異なる2つのエコー時間の原画像から静磁場不均一によって変化する位相の分布である位相分布を算出する位相分布算出部330と、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記位相分布とを用いて水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離部340と、を備え、前記位相分布算出部330は、前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定するシード点候補特定部331と、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記シード点候補画素群の情報とを用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出する仮位相分布算出部332と、前記仮位相分布の正誤を判定する正誤判定部333と、前記正誤判定部333による判定結果に基づいて真の位相分布を決定する真位相分布決定部334と、を備える。   As described above, the MRI apparatus 100 of the present embodiment includes a magnetostatic generating magnet 102 that generates a static magnetic field in a space where the subject 101 is placed, a transmission unit that transmits a high-frequency magnetic field pulse to the subject 101, and A receiving unit that receives a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject by transmitting a high-frequency magnetic field pulse; a gradient magnetic field applying unit that applies a gradient magnetic field for adding position information to the nuclear magnetic resonance signal; and the transmitting unit, The MRI apparatus 100 includes: a computer 109 that controls operations of the gradient magnetic field applying unit and the receiving unit and performs arithmetic processing on the received nuclear magnetic resonance signal. The measurement unit 310 that obtains the nuclear magnetic resonance signals of two different echo times according to the pulse sequence, and the two different magnetic resonance signals from the two different magnetic resonance signals A reconstructing unit 320 for reconstructing an original image with a co-time; a phase distribution calculating unit 330 for calculating a phase distribution that is a phase distribution that changes due to static magnetic field inhomogeneity from the original images with two different echo times; A water fat separation unit 340 that separates a water signal and a fat signal using the original images of two different echo times and the phase distribution, and the phase distribution calculation unit 330 has the two different echo times. Using the original image, a seed point candidate specifying unit 331 that specifies a pixel group affected by noise as a seed point candidate pixel group, the original images of the two different echo times, and information on the seed point candidate pixel group The provisional phase distribution calculation unit 332 that calculates the provisional phase distribution that is the provisional phase distribution, the correctness determination unit 333 that determines whether the temporary phase distribution is correct, and the determination by the correctness determination unit 333. Based on the results provided the true phase distribution determiner 334 to determine the true phase distribution, a.

なお、前記シード点候補特定部331は、前記異なる2つのエコー時間の原画像の比として得た比画像の絶対値を絶対値比画像として算出する絶対値比画像算出部411と、前記シード点候補画素群を特定するための閾値を少なくとも1つ設定する閾値設定部412と、前記閾値を用いて前記絶対値比画像において前記シード点候補画素群を特定する画素群特定部413と、を備えてもよい。   The seed point candidate specifying unit 331 includes an absolute value ratio image calculating unit 411 that calculates an absolute value of a ratio image obtained as a ratio of the original images of the two different echo times as an absolute value ratio image, and the seed point A threshold setting unit 412 that sets at least one threshold for specifying a candidate pixel group; and a pixel group specifying unit 413 that specifies the seed point candidate pixel group in the absolute value ratio image using the threshold. May be.

前記閾値設定部412は、前記絶対値比画像の画素値の分布を用いて前記閾値を設定してもよい。また、前記閾値設定部412は、前記異なる2つのエコー時間の原画像の信号雑音比に基づいて、信号比ヒストグラムモデルを算出し、当該モデルに基づいて前記閾値を設定してもよい。また、前記閾値は、前記絶対値比画像の画素値の最頻値に当該画素値の標準偏差を加算した値以上の値に設定されてもよい。また、前記閾値は、前記絶対値比画像の画素値の最頻値より大きい値に設定されてもよい。また、前記閾値は、1.0以上の値に設定されてもよい。   The threshold setting unit 412 may set the threshold using a distribution of pixel values of the absolute value ratio image. Further, the threshold setting unit 412 may calculate a signal ratio histogram model based on the signal-to-noise ratio of the original images of the two different echo times, and set the threshold based on the model. Further, the threshold value may be set to a value equal to or larger than a value obtained by adding a standard deviation of the pixel value to the mode value of the pixel value of the absolute value ratio image. The threshold value may be set to a value larger than the mode value of the pixel value of the absolute value ratio image. Further, the threshold value may be set to a value of 1.0 or more.

前記仮位相分布算出部332は、前記比画像の位相値に対し、予め定めた基準画素から領域拡大法を用いた位相アンラップ処理を実行し、前記仮位相分布を算出する位相アンラップ部421を備え、前記基準画素は、前記シード点候補画素群の中から選択されてもよい。   The temporary phase distribution calculating unit 332 includes a phase unwrapping unit 421 that performs a phase unwrapping process using a region enlargement method from a predetermined reference pixel on the phase value of the ratio image, and calculates the temporary phase distribution. The reference pixel may be selected from the seed point candidate pixel group.

前記正誤判定部333は、前記比画像の前記シード点候補画素群の各信号から前記仮位相分布として得た位相値をそれぞれ除去し、前記各シード点候補画素群の各画素の除去後信号値を得る位相除去部431と、前記各シード点候補画素群の中で、前記除去後信号値が正の値である画素数と負の値である画素数とをそれぞれ算出する画素数算出部432と、前記正の値の画素数と前記負の値の画素数とを比較し、前記仮位相分布の正誤を判定する判定部433と、を備えてもよい。そして、前記判定部433は、前記正の値の画素数が前記負の値の画素数より多い場合、正と判定してもよい。
さらに、前記真位相分布決定部334は、前記判定部433の判定結果が誤の場合、前記仮位相分布を補正し、補正後の位相分布を、前記真の位相分布と決定し、当該判定結果被核結果が正の場合、仮の位相分布を前記真の位相分布と決定してもよい。
The correctness determination unit 333 removes the phase value obtained as the temporary phase distribution from each signal of the seed point candidate pixel group of the ratio image, and removes the signal value of each pixel of the seed point candidate pixel group. And a pixel number calculation unit 432 for calculating the number of pixels having a positive signal value and the number of pixels having a negative value in each of the seed point candidate pixel groups. And a determination unit 433 that compares the number of pixels having a positive value with the number of pixels having a negative value to determine whether the temporary phase distribution is correct or incorrect. The determination unit 433 may determine that the number of positive pixels is greater than the number of negative pixels.
Further, the true phase distribution determination unit 334 corrects the temporary phase distribution when the determination result of the determination unit 433 is incorrect, determines the corrected phase distribution as the true phase distribution, and determines the determination result. When the nucleation result is positive, the temporary phase distribution may be determined as the true phase distribution.

また、本実施形態の水脂肪分離方法は、予め定めたパルスシーケンスに従って計測した異なる2つのエコー時間の核磁気共鳴信号からそれぞれ再構成された、前記異なる2つのエコー時間の原画像から、水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離方法であって、前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定し、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記シード点候補画素群の情報とを用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出し、前記仮位相分布の正誤を判定し、前記正誤判定部による判定結果に基づいて真の位相分布を決定し、前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記真の位相分布とを用いて、水信号と脂肪信号とを分離することを特徴とする。   In addition, the water fat separation method of the present embodiment uses a water signal from an original image of two different echo times reconstructed from two different echo time nuclear magnetic resonance signals measured according to a predetermined pulse sequence. Water fat separation method for separating a fat signal and a fat signal, using the original images of the two different echo times, specifying a pixel group affected by noise as a seed point candidate pixel group, and the two different echoes Using a temporal original image and information on the seed point candidate pixel group, calculate a temporary phase distribution that is the temporary phase distribution, determine whether the temporary phase distribution is correct, and based on a determination result by the correctness determination unit The true phase distribution is determined, and the water signal and the fat signal are separated using the original images of the two different echo times and the true phase distribution.

このように、本実施形態によれば、静磁場不均一に起因した位相変化である位相分布を、異なる2つのエコー時間の原画像の比画像の位相値に対して領域拡大法を用いた位相アンラップ処理を行うことにより算出する。算出に先立ち、位相アンラップ処理の開始点であるシード点が、水信号が主である画素となる確率が高まるよう、シード点候補画素群を特定する。従って、位相アンラップ処理により算出される位相分布に、位相値πのオフセットが加算される可能性が低減する。すなわち、正確な位相分布が算出される可能性が高まる。   As described above, according to the present embodiment, the phase distribution that is a phase change caused by the static magnetic field inhomogeneity is obtained by using the region enlargement method for the phase value of the ratio image of the original images at two different echo times. Calculation is performed by performing unwrap processing. Prior to the calculation, a seed point candidate pixel group is specified so that the probability that the seed point, which is the starting point of the phase unwrapping process, is a pixel whose water signal is the main pixel is increased. Therefore, the possibility that the offset of the phase value π is added to the phase distribution calculated by the phase unwrapping process is reduced. That is, the possibility that an accurate phase distribution is calculated increases.

さらに、算出された位相分布の正誤判定を行う。このとき、水信号が主である画素となる確率の高い、シード点候補画素群を用いて、画素数により判定を行う。従って、簡易に高精度な判定を行うことができる。高精度な判定結果に基づいて、最終的に位相分布を決定するため、正確な位相分布が算出される可能性は、さらに高まる。そして、本実施形態によれば、この正確な位相分布である可能性が極めて高い位相分布を用いて水信号と脂肪信号とを分離し、水画像、脂肪画像とを得る。   Further, the correctness / incorrectness of the calculated phase distribution is determined. At this time, determination is performed based on the number of pixels using a seed point candidate pixel group having a high probability that the water signal is the main pixel. Therefore, highly accurate determination can be easily performed. Since the phase distribution is finally determined based on the highly accurate determination result, the possibility that the accurate phase distribution is calculated further increases. Then, according to the present embodiment, the water signal and the fat signal are separated by using the phase distribution that is highly likely to be an accurate phase distribution, and a water image and a fat image are obtained.

従って、本実施形態によれば、得られる水画像、脂肪画像が、正しいものである可能性も極めて高いものとなる。すなわち、本実施形態によれば、2-Point Dixon法を用いた水と脂肪の分離撮影において、静磁場不均一が反映された位相画像を正しく算出する確度を高めることで、水画像と脂肪画像とが入れ替わることを防ぎ、操作者に判断する負担を負わせることなく、高精度に水と脂肪とを分離できる。   Therefore, according to the present embodiment, the possibility that the obtained water image and fat image are correct is extremely high. That is, according to the present embodiment, the water image and the fat image are improved by increasing the accuracy of correctly calculating the phase image in which the static magnetic field inhomogeneity is reflected in the separation photography of water and fat using the 2-Point Dixon method. Can be separated and water and fat can be separated with high accuracy without burdening the operator.

なお、上記実施形態では、エコー信号を取得する異なる2つのエコー時間として、水と脂肪とが同位相となるエコー時間tinと、水と脂肪とが逆位相となるエコー時間toutとを用いる場合を例にあげて説明したが、エコー信号の取得時間は、これに限られない。例えば、2つのエコー時間が、以下の式(15)を満たすTE1およびTE2であってもよい。
cos(2πfFWTE1)≠cos(2πfFWTE2)・・・(15)
FWは、水と脂肪との周波数差である。
In the above embodiment, is used as the two echo times different for acquiring echo signals, the echo time t in the water and the fat the same phase, and the echo time t out of the water and the fat phase opposition Although the case has been described as an example, the acquisition time of the echo signal is not limited to this. For example, the two echo times may be TE 1 and TE 2 that satisfy the following equation (15).
cos (2πf FW TE 1 ) ≠ cos (2πf FW TE 2 ) (15)
f FW is the frequency difference between water and fat.

この場合、上記S1102の仮の位相分布の算出時に、比画像の代わりに、δW、δFを用いる。なお、δWは、生体組織の信号が全て水と仮定した場合に算出される位相分布であり、δFは、生体組織の信号が全て脂肪と仮定した場合に算出される位相分布である。そして、拡大領域法により位相アンラップ処理を行う際、シード点に隣接する画素の位相として、当該画素のδWの位相とδFの位相とのうち、シード点の画素の位相に近い方を採用する。 In this case, δ W and δ F are used instead of the ratio image when calculating the temporary phase distribution in S1102. Note that δ W is a phase distribution calculated when all the tissue signals are assumed to be water, and δ F is a phase distribution calculated when all the tissue signals are assumed to be fat. Then, when performing phase unwrapping by the enlarged region method, the phase of the pixel adjacent to the seed point is selected from the δ W phase and δ F phase of the pixel that is closer to the phase of the seed point pixel. To do.

100:MRI装置、101:被検体、102:静磁場コイル、103:傾斜磁場コイル、104:シムコイル、105:送信コイル、106:受信コイル、107:送信機、108:受信機、109:計算機、110:ディスプレイ、111:外部記憶装置、112:傾斜磁場用電源部、113:シム用電源部、114:シーケンス制御装置、115:入力装置、120:MRI装置、130:MRI装置、310:計測部、320:再構成部、330:位相分布算出部、331:シード点候補特定部、332:仮位相分布算出部、333:正誤判定部、334:真位相分布決定部、340:水−脂肪分離部、411:絶対値比画像算出部、412:閾値設定部、413:画素群特定部、421:位相アンラップ部、431:位相除去部、432:画素数算出部、433:判定部、510:パルスシーケンス、511:RFパルス、512:スライス選択傾斜磁場、513:位相エンコード傾斜磁場、514:読み出し傾斜磁場、515:第一エコー、516:読み出し傾斜磁場、517:第二エコー、520:パルスシーケンス、521:RFパルス、522:スライス選択傾斜磁場、523:位相エンコード傾斜磁場、524:読み出し傾斜磁場、525:第一エコー、526:読み出し傾斜磁場、527:第二エコー、528:RFパルス、529:スライス選択傾斜磁場、601:水信号比分布、602:脂肪信号比分布、603:閾値Th   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: MRI apparatus, 101: Subject, 102: Static magnetic field coil, 103: Gradient magnetic field coil, 104: Shim coil, 105: Transmission coil, 106: Reception coil, 107: Transmitter, 108: Receiver, 109: Calculator, 110: Display, 111: External storage device, 112: Power supply unit for gradient magnetic field, 113: Power supply unit for shim, 114: Sequence control device, 115: Input device, 120: MRI device, 130: MRI device, 310: Measurement unit 320: Reconstruction unit 330: Phase distribution calculation unit 331: Seed point candidate identification unit 332: Temporary phase distribution calculation unit 333: Correct / incorrect determination unit 334: True phase distribution determination unit 340: Water-fat separation Unit, 411: absolute value ratio image calculation unit, 412: threshold value setting unit, 413: pixel group specifying unit, 421: phase unwrapping unit, 431: phase removing unit, 32: Pixel number calculation unit, 433: determination unit, 510: pulse sequence, 511: RF pulse, 512: slice selection gradient magnetic field, 513: phase encoding gradient magnetic field, 514: readout gradient magnetic field, 515: first echo, 516: Read gradient magnetic field, 517: second echo, 520: pulse sequence, 521: RF pulse, 522: slice selective gradient magnetic field, 523: phase encode gradient magnetic field, 524: read gradient magnetic field, 525: first echo, 526: read gradient Magnetic field, 527: second echo, 528: RF pulse, 529: slice selective gradient magnetic field, 601: water signal ratio distribution, 602: fat signal ratio distribution, 603: threshold Th

Claims (12)

被検体が置かれる空間に静磁場を生成する静磁生成磁石と、前記被検体に高周波磁場パルスを送信する送信部と、高周波磁場パルスの送信により前記被検体から生じる核磁気共鳴信号を受信する受信部と、前記核磁気共鳴信号に位置情報を付加するための傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記送信部、前記傾斜磁場印加部及び前記受信部の動作を制御するとともに前記受信した核磁気共鳴信号に対して演算処理を行う計算機と、を備える磁気共鳴撮影装置であって、
前記計算機は、
予め定めたパルスシーケンスに従って、異なる2つのエコー時間の前記核磁気共鳴信号を得る計測部と、
前記2つの核磁気共鳴信号から、前記異なる2つのエコー時間の原画像を再構成する再構成部と、
前記異なる2つのエコー時間の原画像から静磁場不均一によって変化する位相の分布である位相分布を算出する位相分布算出部と、
前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記位相分布とを用いて水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離部と、を備え、
前記位相分布算出部は、
前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定するシード点候補特定部と、
前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記シード点候補画素群の情報とを用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出する仮位相分布算出部と、
前記仮位相分布の正誤を判定する正誤判定部と、
前記正誤判定部による判定結果に基づいて真の位相分布を決定する真位相分布決定部と、を備え、
前記シード点候補特定部は、
前記異なる2つのエコー時間の原画像の比として得た比画像の絶対値を絶対値比画像として算出する絶対値比画像算出部と、
前記シード点候補画素群を特定するための閾値を少なくとも1つ設定する閾値設定部と、
前記閾値を用いて前記絶対値比画像における前記シード点候補画素群を特定する画素群特定部と、を備えること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
A magnetostatic generating magnet that generates a static magnetic field in a space in which the subject is placed, a transmission unit that transmits a high-frequency magnetic field pulse to the subject, and a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject by transmission of the high-frequency magnetic field pulse The receiving unit, the gradient magnetic field applying unit for applying a gradient magnetic field for adding position information to the nuclear magnetic resonance signal, the operation of the transmitting unit, the gradient magnetic field applying unit, and the receiving unit are controlled and the reception is performed. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a computer that performs arithmetic processing on a nuclear magnetic resonance signal;
The calculator is
A measurement unit for obtaining the nuclear magnetic resonance signals of two different echo times according to a predetermined pulse sequence;
A reconstruction unit for reconstructing the original images of the two different echo times from the two nuclear magnetic resonance signals;
A phase distribution calculating unit that calculates a phase distribution that is a phase distribution that changes due to non-uniform static magnetic field from the original images of two different echo times;
A water fat separation unit that separates a water signal and a fat signal using the original images of the two different echo times and the phase distribution;
The phase distribution calculator is
Using the original images of the two different echo times, a seed point candidate specifying unit for specifying a pixel group affected by noise as a seed point candidate pixel group;
A temporary phase distribution calculation unit that calculates a temporary phase distribution that is the temporary phase distribution using the original images of the two different echo times and the information of the seed point candidate pixel group;
A correct / incorrect determination unit for determining correctness of the provisional phase distribution;
E Bei and a true phase distribution determination section for determining the true phase distribution based on the determination result by the accuracy determination unit,
The seed point candidate specifying unit
An absolute value ratio image calculation unit that calculates an absolute value of a ratio image obtained as a ratio of original images of two different echo times as an absolute value ratio image;
A threshold setting unit that sets at least one threshold for specifying the seed point candidate pixel group;
And a pixel group specifying unit that specifies the seed point candidate pixel group in the absolute value ratio image using the threshold value .
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記閾値設定部は、前記絶対値比画像の画素値の分布を用いて前記閾値を設定すること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 ,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the threshold setting unit sets the threshold using a distribution of pixel values of the absolute value ratio image.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記閾値設定部は、前記異なる2つのエコー時間の原画像の信号雑音比に基づいて、信号比ヒストグラムを算出し、当該モデルに基づいて前記閾値を設定すること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 ,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the threshold setting unit calculates a signal ratio histogram based on a signal-to-noise ratio of the original images of the two different echo times and sets the threshold based on the model.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記閾値は、前記絶対値比画像の画素値の最頻値に当該画素値の標準偏差を加算した値以上の値に設定されること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2 ,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the threshold value is set to a value equal to or greater than a value obtained by adding a standard deviation of the pixel value to the mode value of the pixel value of the absolute value ratio image.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記閾値は、前記絶対値比画像の画素値の最頻値より大きい値に設定されること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2 ,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the threshold value is set to a value larger than a mode value of pixel values of the absolute value ratio image.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記閾値は、1.0以上の値に設定されること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 ,
The threshold value is set to a value of 1.0 or more.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記仮位相分布算出部は、
前記比画像の位相値に対し、予め定めた基準画素から領域拡大法を用いた位相アンラップ処理を実行し、前記仮位相分布を算出する位相アンラップ部を備え、
前記基準画素は、前記シード点候補画素群の中から選択されること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 ,
The provisional phase distribution calculator is
A phase unwrapping unit that performs a phase unwrapping process using a region enlargement method from a predetermined reference pixel on the phase value of the ratio image, and includes a phase unwrapping unit that calculates the temporary phase distribution,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the reference pixel is selected from the seed point candidate pixel group.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記正誤判定部は、
前記比画像の前記シード点候補画素群の各信号から前記仮位相分布として得た位相値をそれぞれ除去し、前記各シード点候補画素群の各画素の除去後信号値を得る位相除去部と、
前記各シード点候補画素群の中で、前記除去後信号値が正の値である画素数と負の値である画素数とをそれぞれ算出する画素数算出部と、
前記正の値の画素数と前記負の値の画素数とを比較し、前記仮位相分布の正誤を判定する判定部と、を備えること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 ,
The correctness determination unit
A phase removal unit that removes each phase value obtained as the temporary phase distribution from each signal of the seed point candidate pixel group of the ratio image and obtains a signal value after removal of each pixel of the seed point candidate pixel group;
In each seed point candidate pixel group, a pixel number calculation unit for calculating the number of pixels where the signal value after removal is a positive value and the number of pixels where the signal value is a negative value,
A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a determination unit that compares the number of pixels having a positive value with the number of pixels having a negative value to determine whether the temporary phase distribution is correct or incorrect.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記判定部は、前記正の値の画素数が前記負の値の画素数より多い場合、正と判定すること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 8 ,
The determination unit determines to be positive when the number of pixels having a positive value is greater than the number of pixels having a negative value.
請求項記載の磁気共鳴撮影装置であって、
前記真位相分布決定部は、
前記判定部の判定結果が誤の場合、前記仮位相分布を補正し、補正後の位相分布を、前記真の位相分布と決定し、当該判定結果被核結果が正の場合、仮の位相分布を前記真の位相分布と決定すること
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 8 ,
The true phase distribution determining unit
When the determination result of the determination unit is incorrect, the temporary phase distribution is corrected, the corrected phase distribution is determined as the true phase distribution, and when the determination result nucleation result is positive, the temporary phase distribution Is determined to be the true phase distribution.
予め定めたパルスシーケンスに従って計測した異なる2つのエコー時間の核磁気共鳴信号からそれぞれ再構成された、前記異なる2つのエコー時間の原画像から、水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離方法であって、
前記異なる2つのエコー時間の原画像の比として得た比画像の絶対値を絶対値比画像として算出し、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定するための閾値を少なくとも1つ設定し、該閾値を用いて前記絶対値比画像における前記シード点候補画素群を特定し
前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記シード点候補画素群の情報とを用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出し、
前記仮位相分布の正誤を判定し、
前記正誤判定部による判定結果に基づいて真の位相分布を決定し、
前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記真の位相分布とを用いて、水信号と脂肪信号とを分離すること
を特徴とする水脂肪分離方法。
A water / fat separation method for separating a water signal and a fat signal from the original images of two different echo times reconstructed from nuclear magnetic resonance signals of two different echo times measured according to a predetermined pulse sequence, respectively. There,
An absolute value of a ratio image obtained as a ratio of the original images of two different echo times is calculated as an absolute value ratio image, and at least a threshold value for specifying a pixel group affected by noise as a seed point candidate pixel group One is set and the seed point candidate pixel group in the absolute value ratio image is specified using the threshold value ,
Using the original images of the two different echo times and the information of the seed point candidate pixel group, calculate a temporary phase distribution that is the temporary phase distribution,
Determine whether the temporary phase distribution is correct or incorrect,
Determine the true phase distribution based on the determination result by the correctness determination unit,
A water fat separation method characterized by separating a water signal and a fat signal using the original images of the two different echo times and the true phase distribution.
被検体が置かれる空間に静磁場を生成する静磁生成磁石と、前記被検体に高周波磁場パルスを送信する送信部と、高周波磁場パルスの送信により前記被検体から生じる核磁気共鳴信号を受信する受信部と、前記核磁気共鳴信号に位置情報を付加するための傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記送信部、前記傾斜磁場印加部及び前記受信部の動作を制御するとともに前記受信した核磁気共鳴信号に対して演算処理を行う計算機と、を備える磁気共鳴撮影装置であって、  A magnetostatic generating magnet that generates a static magnetic field in a space in which the subject is placed, a transmission unit that transmits a high-frequency magnetic field pulse to the subject, and a nuclear magnetic resonance signal generated from the subject by transmission of the high-frequency magnetic field pulse The receiving unit, the gradient magnetic field applying unit for applying a gradient magnetic field for adding position information to the nuclear magnetic resonance signal, the operation of the transmitting unit, the gradient magnetic field applying unit, and the receiving unit are controlled and the reception is performed. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a computer that performs arithmetic processing on a nuclear magnetic resonance signal;
前記計算機は、  The calculator is
予め定めたパルスシーケンスに従って、異なる2つのエコー時間の前記核磁気共鳴信号を得る計測部と、  A measurement unit for obtaining the nuclear magnetic resonance signals of two different echo times according to a predetermined pulse sequence;
前記2つの核磁気共鳴信号から、前記異なる2つのエコー時間の原画像を再構成する再構成部と、  A reconstruction unit for reconstructing the original images of the two different echo times from the two nuclear magnetic resonance signals;
前記異なる2つのエコー時間の原画像から静磁場不均一によって変化する位相の分布である位相分布を算出する位相分布算出部と、  A phase distribution calculating unit that calculates a phase distribution that is a phase distribution that changes due to non-uniform static magnetic field from the original images of two different echo times;
前記異なる2つのエコー時間の原画像と前記位相分布とを用いて水信号と脂肪信号とを分離する水脂肪分離部と、を備え、  A water fat separation unit that separates a water signal and a fat signal using the original images of the two different echo times and the phase distribution;
前記位相分布算出部は、  The phase distribution calculator is
前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、ノイズの影響を受けた画素群をシード点候補画素群として特定するシード点候補特定部と、  Using the original images of the two different echo times, a seed point candidate specifying unit for specifying a pixel group affected by noise as a seed point candidate pixel group;
前記異なる2つのエコー時間の原画像を用い、仮の前記位相分布である仮位相分布を算出する仮位相分布算出部と、  Using the original images of the two different echo times, a temporary phase distribution calculating unit that calculates a temporary phase distribution that is the temporary phase distribution;
前記シード点候補画素群の情報を用い、前記仮位相分布の正誤を判定する正誤判定部と、  Using the information of the seed point candidate pixel group, a correct / incorrect determination unit that determines whether the temporary phase distribution is correct,
前記正誤判定部による判定結果に基づいて真の位相分布を決定する真位相分布決定部と、を備え、  A true phase distribution determination unit that determines a true phase distribution based on a determination result by the correctness determination unit,
前記シード点候補特定部は、  The seed point candidate specifying unit
前記異なる2つのエコー時間の原画像の比として得た比画像の絶対値を絶対値比画像として算出する絶対値比画像算出部と、  An absolute value ratio image calculation unit that calculates an absolute value of a ratio image obtained as a ratio of original images of two different echo times as an absolute value ratio image;
前記シード点候補画素群を特定するための閾値を少なくとも1つ設定する閾値設定部と、  A threshold setting unit that sets at least one threshold for specifying the seed point candidate pixel group;
前記閾値を用いて前記絶対値比画像における前記シード点候補画素群を特定する画素群特定部と、を備えること  A pixel group specifying unit that specifies the seed point candidate pixel group in the absolute value ratio image using the threshold value.
を特徴とする磁気共鳴撮影装置。  A magnetic resonance imaging apparatus.
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