JP6163471B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置を用いた拡散強調画像の計測および画像処理技術に関する。
磁気共鳴イメージング（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ、以下、ＭＲＩ）装置は、主にプロトンの核磁気共鳴現象を利用した医用画像診断装置である。ＭＲＩ装置は、非侵襲に任意の断面の撮像が可能であり、形態情報の他、血流や代謝機能などの生体機能に関する情報が取得可能である。一般には、静磁場に置かれた被検体にスライス傾斜磁場を印加すると同時に特定の周波数をもつ高周波磁場を印加して、撮像したい断面内の核磁化を励起させる。励起された核磁化には位相エンコード傾斜磁場およびリードアウト傾斜磁場を印加することで平面位置情報を与え、核磁化が発生する核磁気共鳴信号（エコー）を計測する。核磁気共鳴信号の計測は、ｋ空間と呼ばれる計測空間が充填されるまで繰り返し行う。ｋ空間に充填された信号は、逆フーリエ変換により画像化される。
エコーを発生させるためのパルスと各傾斜磁場は、あらかじめ設定されたパルスシーケンスに基づいて印加される。このパルスシーケンスは、目的に応じて種々のものが知られている。
ＭＲＩで撮像される重要な診断画像の一つに、拡散強調画像（ＤＷＩ： ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｉｍａｇｅ）がある。ＤＷＩは、生体組織に含まれる水分子の自己拡散を強調した画像である。ＤＷＩは、急性期脳梗塞の発症直後の病変描出が可能であり、Ｔ１強調画像やＴ２強調画像とは異なるコントラスを示すことが知られている。ＤＷＩの撮像は、被検体のランダム運動する核スピンに対して位相分散による信号強度低下を誘起するＭＰＧ （ｍｏｔｉｏｎ ｐｒｏｂｉｎｇ ｇｒａｄｉｅｎｔ）を印加した後、エコーを取得し、核スピンの拡散速度に応じた信号を得ることにより行われる。位相分散による信号強度低下は、ＭＰＧの印加方向に拡散する核スピンによって引き起こされるため、ＭＰＧの印加方向を制御することで任意方向の拡散情報が取得可能となる。また、拡散強調度はＭＰＧの印加強度と時間に関するパラメータである拡散因子（ｂ値）にて調整可能であり、ｂ値が高いほど拡散強調度の高い画像を取得できる。
水分子の空間的な拡散分布を計測する手法として、ＤＴＩ （ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｔｅｎｓｏｒ ｉｍａｇｉｎｇ）がある。ＤＴＩは、正規分布の３次元楕円拡散モデルを仮定しており，平均拡散係数（ＭＤ：ｍｅａｎ ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ）や拡散異方性比率 （ＦＡ：ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を算出することで、組織の変性や白質の神経走行路の構造を解析する手法として広く用いられている。ＤＴＩのパルスシーケンスは、ＭＰＧの印加方向を変えながらＤＷＩのパルスシーケンスを繰り返すように構成される。このパルスシーケンスは、拡散テンソルの各成分を計算する必要があるため、それぞれが並行とならない独立した６方向以上にＭＰＧを順次印加して計測を行う。
また、近年、細胞膜や細胞内小器官などによる拡散運動の制限度合いを強調する手法として、非正規分布の拡散モデルを仮定した拡散尖度イメージング（ＤＫＩ： ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｉｍａｇｉｎｇ）が提案されている。この手法は、正規分布の拡散モデルを仮定したＤＴＩと比し、組織変性や細胞増殖に伴う微細な構造変化を捉える手法として期待されている。ＤＫＩのパルスシーケンスは、ｂ値を変更しながらＤＴＩのパルスシーケンスを繰り返すように構成される。このとき、拡散テンソルおよび尖度テンソルの各成分を計算するため、３つ以上のｂ値でそれぞれが並行とならない独立した１５方向以上にＭＰＧを印加して計測を行うことが必要となる。
一般的に、ＤＴＩおよびＤＫＩの計測において、撮像中の患者の体動は、計測後計算される画像、例えばＭＤ（平均拡散係数）やＦＡ（拡散異方性比率）の計算誤差の要因となる。体動のない画像が望まれているが、体動による計算誤差は病変による信号変化との区別が困難な場合があり、計算された画像のみから撮像中の体動の有無を判断するのは難しい。また、ＤＷＩはＭＰＧ印加方向を変更することで画像のコントラストが変化するため、ＭＰＧ印加方向の異なるＤＷＩを単純に比較しただけでは、体動の有無の検知および補正は困難である。
これに対し、例えば非特許文献１には、ＤＷＩのパルスシーケンスに体動補正用のデータ計測を追加することにより、ＤＴＩにおける体動補正を実現する方法が提案されている。また、非特許文献２には、患者にターゲットとなるチェッカーボードを装着し、受信コイルに取り付けた光学カメラで撮像中の患者の体動を検知および補正する方法が提案されている。
特許文献１には、直交する３方向をそれぞれＭＰＧ印加方向とする３枚の拡散強調画像を撮像し、それを１つのグループとし、３枚の拡散強調画像から平均拡散係数画像（trace-weighted MR result image）を演算により求め、その前に求めた平均拡散係数画像と比較することにより、患者の位置および向きの変化（体動）を検出する技術が開示されている。ＭＰＧを印加する３方向の組み合わせが異なる複数のグループの拡散強調画像を順次撮像しながら、平均拡散係数画像を演算し、体動を時系列に検出する。また、検出した体動（位置および方向）に応じて拡散強調画像を補正することも開示されている。
Alhamud A,Tisdall MD, Hess AT, Hasan KM, Meintjes EM,van der Kouwe AJ, "Volumetric navigators for real-time motion correction in diffusion tensor imaging", Magnetic Resonance in Medicine, 2012, 68, p. 1097-1108,
Aksoy M,Forman C, Straka M, Skare S, Holdsworth S, Hornegger J, Bammer R, "Real-time optical motion correction for diffusion tensor imaging", Magnetic Resonance in Medicine, 2011, 66, p. 366-378
非特許文献１に記載の手法は、体動補正用の追加計測により撮像時間が延長するという問題がある。
非特許文献２に記載の手法は、追加計測が不要なため撮像時間は延長しないが、被検体に対してターゲットを装着する手間が発生する。また、被検体に外傷がある場合、その程度によっては、被検体にターゲットを装着することが困難である場合が想定される。さらに、ターゲットと光学カメラの位置関係が限定されるため、撮像に使用できる受信コイルが限定される。また、外部モニターシステムを導入する必要があるためのコストが発生するという問題がある。
特許文献１に記載の技術は、平均拡散係数画像を求めるための３枚の拡散強調画像のＭＰＧ印加方向が直交している必要がある。所定の直交３方向について３枚の拡散強調画像を撮像して１枚の平均拡散係数画像を求めた後、上記直交３方向に対して方向がずれた直交３方向について３枚の拡散強調画像を撮像して１枚の平均拡散係数画像を得るという方法を用いた場合、全体のＭＰＧ印加方向はある程度均一に保たれるが、体動検知の時間分解能は拡散強調画像３枚に一回の頻度に限定される。一方、体動検知の時間分解能を上げるため、１枚の拡散強調画像の撮像ごとにその直前の２枚の拡散強調画像と組み合わせて、ＭＰＧ印加方向が直交した３枚の拡散強調画像を得る場合、特許文献１のように直交する３方向でこれを実現しようとすると、全体のＭＰＧ印加方向も３方向に限定され、方向の異なる６軸の計測が必要なDTIが使用できない。また、直交する３方向の関係を崩して、１枚の拡散強調画像の撮像ごとにその直前の２枚の拡散強調画像と組み合わせて平均拡散係数画像を作成した場合、平均拡散係数に誤差が入るため体動の検知精度が低下する。
また、特許文献１に記載の技術は、前に得た平均拡散係数画像をリファレンスとし、今回得た平均拡散係数画像と比較して体動を検出しているため、リファレンス画像に体動が含まれている場合には、それを補正することができない。さらに、特許文献１の技術は、拡散強調画像の位置及び方向を体動に応じて補正しているが、体動によりＭＰＧ印加方向が本来印加すべき方向からずれたことにより生じている画像の誤差については補正していない。そのため、平均拡散係数や拡散異方性等の特徴量に誤差が生じる。
本発明は、上記の問題を鑑みたもので、ＭＰＧ印加を多方向に行うＤＷＩ計測において、撮像時間の延長なしに撮像中の体動の有無を検知できる技術を提供することを目的とする。
本発明は、所定の撮像シーケンスに従って、予め定めた異なる複数の方向にそれぞれ拡散傾斜磁場パルスを印加して、複数の拡散強調画像を撮像する計測部と、複数の拡散強調画像を用いて、撮像中の被検体の体動の有無を検知する画像解析部とを備える。
画像解析部は、複数の拡散強調画像から６以上を選択した画像グループを、含まれる拡散強調画像が１以上異なるように、複数作成するグループ作成部と、拡散強調画像の特徴量を表す予め定めた拡散指標の値を、画像グループごとに、その画像グループに含まれる拡散強調画像から算出する拡散指標計算部と、画像グループごとの拡散指標の値から、体動情報に関する予め定めた体動指標の値を算出する体動指標計算部と、体動指標の値に基づき、画像グループごとに体動の有無を判断する体動検知部とを含む。
本発明によれば、ＭＰＧ印加を多方向に行うＤＷＩの計測において、撮像時間の延長なしに撮像中の体動の検知が可能となる。
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。本発明の実施形態を説明するための全図において、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。
以下、本発明を適用する第一の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。本発明の実施形態を説明するための全図において、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。
図１のように、本実施形態のＭＲＩ装置は、所定の撮像シーケンス（例えば図２参照）に従って、予め定めた異なる複数方向にそれぞれ拡散傾斜磁場パルスを印加して、複数の拡散強調画像を撮像する計測部（１０１，１０２，１０７，１０８等）と、複数の拡散強調画像を用いて、撮像中の被検体の体動の有無を検知する画像解析部１１０と、を備える。
図３のように、画像解析部１１０は、グループ作成部３０１と、拡散指標計算部３０２と、体動指標計算部３０３と、体動検知部３０４とを含む。グループ作成部３０１は、図４のように、計測部（１０１，１０２，１０７，１０８等）が撮像した複数の拡散強調画像５０１（図５参照）から６以上を選択した画像グループ５０２，５０３等を、含まれる拡散強調画像が１以上異なるように、複数作成する。拡散指標計算部３０２は、拡散強調画像の特徴量を表す予め定めた指標（拡散指標）の値を、画像グループ５０２，５０３等ごとに、当該画像グループに含まれる拡散強調画像から算出する。体動指標計算部３０３は、画像グループ５０２ごとの拡散指標の値から、体動情報に関する予め定めた体動指標の値を算出する。体動検知部３０４は、体動指標の値に基づき、画像グループごとに体動の有無を判断する。
このように、第一の実施形態では複数の拡散強調画像から６以上を選択した画像グループごとに、拡散強調画像の特徴量を表す指標を求めるため、指標の算出に必要な、下式（１）のように３行３列の２階の対称テンソルで表される拡散テンソルの6つの成分（変数）を、６以上の拡散強調画像の画素値から演算により求めることができる。すなわち、６以上の拡散強調画像の拡散方向（拡散傾斜磁場パルスの印加方向）は、直交関係にある必要がなく、任意の異なる方向に向いていればよい。そのため、１枚の拡散強調画像を撮像するごとにそれ以前に撮像された５枚の拡散強調画像と組み合わせて、体動の有無を検知することが可能になり、体動検知の時間分解能を向上させることができる。
なお、画像グループを構成する６以上の拡散強調画像の拡散方向は、空間的に均一に分布していることが望ましい。拡散方向が空間的に均一に分布した複数の拡散強調画像を用いることにより、拡散強調画像の特徴量を表す指標を高精度に算出することができ、体動の検出精度が向上するためである。
また、計測部（１０１，１０２，１０７，１０８等）が計測する全ての拡散強調画像５０１の拡散方向は、空間的に均一に分布していることが望ましい。これにより、計測後に計算されるＭＤやＦＡの計算精度が向上するためである。あるいは、拡散方向が空間的に均一に分布した６以上の拡散強調画像からなる画像グループを複数グループ作成する際に、各画像グループの拡散方向が空間的に均一となるグループを作りやすく、体動の検出精度を向上させることができる。
以下、第一実施形態のＭＲＩ装置について具体的に説明する。本実施形態の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置について説明する。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、静磁場に置かれた被検体１０３に高周波磁場を印加して、被検体１０３内の核磁化を励起し、発生する核磁気共鳴信号（エコー信号）を計測する。このとき、傾斜磁場を印加して計測する磁気共鳴信号に位置情報を与え、画像化（撮像）する。図１は、これを実現する、本実施形態のＭＲＩ装置１００の典型的な構成を示すブロック図である。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、静磁場を発生するマグネット１０１と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１０２と、被検体（生体）１０３に高周波磁場パルス（以下、ＲＦパルス）を照射するＲＦコイル１０７と、被検体１０３から発生するエコー信号を検出するＲＦプローブ１０８と、マグネット１０１の発生する静磁場空間内で被検体（例えば、生体）１０３を載置する寝台（テーブル）１１５と、を備える。
さらに、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、傾斜磁場コイル１０２を駆動する傾斜磁場電源１０５と、ＲＦコイル１０７を駆動する高周波磁場発生器１０６と、ＲＦプローブ１０８で検出したエコー信号を受信する受信器１０９と、傾斜磁場電源１０５と高周波磁場発生器１０６とに命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させるとともに、検波の基準とする核磁気共鳴周波数を受信器１０９にセットするシーケンサ１０４と、検波された信号に対して信号処理を施して被検体の画像を再構成処理等する計算機１２０と、計算機１２０での処理結果を表示する表示装置１１１と、同処理結果を保持する記憶装置１１２と、操作者からの指示を受け付ける入力装置１１６と、を備える。
これらのＭＲＩ装置１００は、拡散強調画像を撮像する上述の計測部を構成している。
計算機１２０内には、被検体の体動を検知するために、上述の画像解析部１１０が内蔵されている。計算機１２０は、メモリとＣＰＵが内蔵されており、メモリに予め格納されたプログラムをＣＰＵ読み込んで実行することにより、画像解析部１１０の機能を実現する。なお、計算機１２０および画像解析部１１０の機能の全てまたはその一部を、ＭＲＩ装置１００とは独立して設けられた汎用の情報処理装置で実現させることも可能である。この場合、ＭＲＩ装置１００と情報処理装置とは、データの送受信を行う。
以上の構成を有するＭＲＩ装置１００では、シーケンサ１０４の制御により、ＲＦパルスがＲＦコイル１０７を通じて被検体１０３に印加されるとともに、スライス選択や位相エンコードなどの位置情報をエコー信号に与えるための傾斜磁場パルスが傾斜磁場コイル１０２によって印加される。また、被検体１０３から発生した信号はＲＦプローブ１０８によって受波され、検波された信号は計算機１２０に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。なお、記憶装置１１２には、信号処理の結果だけでなく、必要に応じて、検波された信号自体、撮像条件等を記憶させてもよい。
また、ＭＲＩ装置１００は、静磁場均一度を調節する必要があるときには、シムコイル１１３と、シムコイル１１３を駆動するシム電源１１４をさらに備えてもよい。シムコイル１１３は、複数のチャネルからなり、シム電源１１４から供給される電流によりにより静磁場不均一を補正する付加的な磁場を発生する。静磁場均一度調整時にシムコイル１１３を構成する各チャネルに流す電流は、シーケンサ１０４により制御される。
なお、シーケンサ１０４は、上述のようにＭＲＩ装置１００を構成する各部の動作を制御し、計測を実行させるもので、予めプログラムされたタイミング、強度で各部が動作するように制御を行う。上記プログラムのうち、特に、高周波磁場、傾斜磁場、信号受信のタイミングや強度を記述したものは撮像パルスシーケンスと呼ばれる。画像の撮像（計測）は、撮像パルスシーケンスとこれを制御するために必要な撮像パラメータとに従って行われる。撮像パルスシーケンスは、予め作成され、記憶装置１１２に保持される。撮像パラメータは、入力装置１１６および表示装置１１１によって提供されるユーザーインターフェイスを介して操作者によって入力される。
図２に、拡散強調画像の撮像パルスシーケンスの例としてｓｓ−ＤＷＥＰＩ（ｓｉｎｇｌｅ ｓｈｏｔ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）のパルスシーケンスを示す。このパルスシーケンスの動作は以下の通りである。スライス方向（Ｇｓ）の傾斜磁場パルス２０１の印加とともに対象となる核磁化の共鳴周波数ｆ０にてＲＦパルス２０２を印加し、被検体１０３内のあるスライスの核磁化に核磁気共鳴現象を誘起する。
次に、核磁化のランダムな運動を計測するための拡散傾斜磁場（以下、ＭＰＧと呼ぶ）パルス２０３を印加する。このとき、ＭＰＧパルス２０３を印加する方向は、核磁化のランダム運動を計測したい方向に設定される。
次に、スライス傾斜磁場パルス２０４の印加とともに共鳴周波数ｆ０の磁化リフォーカス用ＲＦパルス２０５を印加し、静磁場の不均一によって分散した磁化の位相を再収束させる。
次に、ＭＰＧパルス２０６を印加して、ＭＰＧパルス２０３によって分散した動きのない核磁化の位相をリフォーカスさせる。
次に、磁化の位相に位相エンコード方向（Ｇｐ）の位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場パルス２０７、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場パルス２０８を印加した後、リードアウト方向（Ｇｒ）の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場パルス２０９を印加しながら核磁気共鳴信号（エコー）２１０を計測する。その後は、位相エンコード量を変化させて位相エンコード傾斜磁場パルス２１１を印加し、リードアウト傾斜磁場パルス２１２を反転させ、再び核磁気共鳴信号（エコー）２１０を取得する動作を繰り返する。これにより、一枚の画像を再構成するのに必要な数のエコーを取得する。
計算機１２０は、予め定めた画像再構成プログラムを実行することにより、各エコーをｋ空間に配置し、２次元逆フーリエ変換によって画像を再構成する。これにより、1枚の拡散強調画像が得られる。
本実地形態のシーケンサ１０４は、ＭＰＧパルス２０６の印加方向およびｂ値を変更しながら上記パルスシーケンスを繰り返し実行し、所望の数の拡散強調画像を計測する。体動検知には、必ずしも必要ではないが、ＭＰＧパルス２０６を印加しないｂ値＝０の画像を必要に応じて計測してもよい。
計測する拡散強調画像の数、および、それぞれの拡散強調画像の拡散方向（ＭＰＧ印加方向）およびｂ値は、操作者がその他の撮像パラメータと同様に、入力装置１１６を介して、計算機１２０に入力する。計測する全ての拡散強調画像の拡散方向（ＭＰＧ印加方向）は、上述したように空間分布が均一であることが望ましい。そのため、記憶装置１１２には、予め求めておいた、空間に均一に分布する複数のＭＰＧ印加方向が、操作者が入力可能な拡散強調画像の数ごとに予め格納されている。計算機１２０は、入力装置１１６に入力された拡散強調画像の数に応じて、空間に均一に分布の複数のＭＰＧ印加方向を記憶装置１１２から読み出し、シーケンサ１０４に設定する。
また、操作者が、計測する拡散強調画像ごとに、所望のＭＰＧ印加方向を入力するようにユーザーインターフェイスを構成しても良い。ＭＰＧ印加方向は、例えば、装置座標のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の成分を入力することにより設定できる。シーケンサ１０４は、計測する拡散強調画像ごとのＭＰＧ印加方向を、操作者から入力装置１１６を介して受け付け、その方向にＭＰＧパルスを印加するように構成することも可能である。
また、ｂ値としては、複数の値を入力可能とするようにユーザーインターフェイスを構成してもよい。その場合、ＭＰＧ印加方向数は、各ｂ値で同じになるように設定される。
つぎに、画像解析部１１０が、計算機１２０が再構成した複数の拡散強調画像から撮像中の体動の有無を検知する動作について具体的に説明する。
上述したように画像解析部１１０は、グループ作成部３０１、拡散指標計算部３０２、体動指標計算部３０３および体動検知部３０４を備えている（図３参照）。これらの各部の機能は、計算機１２０に内蔵されるＣＰＵが、同じく内蔵されるメモリに予め格納されたプログラムを実行することにより実現することも可能であるし、ＡＳＩＣ(application specific integrated circuit)やＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等のプログラマブルＩＣを用いてハードウエアにより実現することも可能である。
図４に画像解析部１１０の処理の流れを示す。まず、グループ作成部３０１は、計算機１２０が再構成した複数の拡散強調画像から、６以上の拡散強調画像を選択し、画像グループを作成する（ステップＳ４０１）。このとき、ある拡散強調画像は、重複して複数のグループに含まれても良いが、必ずどこかのグループに含まれるように画像グループを作成する。
グループ作成部３０１のグループ作成方法の具体例を図５、図６を用いて以下説明する。図５に示すように、計測した複数の拡散強調画像５０１に通し番号を割りつける。例えば撮像順に通し番号を割り付ける。また、全ての拡散強調画像５０１を撮像した後に、後処理として体動検知を行う場合には、複数の拡散強調画像５０１の所望の順番に並べ替えた後、通し番号を割り付けてもよい。次に、先頭から通し番号順に６つの画像（１番から６番）を選択し、選択した６つの拡散強調画像で画像グループ５０２を作成する。先頭の拡散強調画像（１番）を除き、番号順に６つの画像（２番から７番）を選択し、画像グループ５０３を作成する。同様に、番号の小さい拡散強調画像を順番に除きながら、通し番号順にそれぞれ６つの画像を選択することにより、画像グループ５０４〜５１０を作成する。一度除かれた拡散強調画像は、再び画像グループに加えず、取得した画像が少なくともどれか一つのグループに含まれるように、画像グループの群５１４を作成する。
画像グループ５０２〜５１０は、含まれる拡散強調画像の拡散方向（ＭＰＧ印加方向）の空間分布が、各画像グループ間でほぼ同等であることが望ましく、特に、画像グループ５０２〜５１０においてそれぞれ含まれる拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の空間分布が、均一であることが望ましい。これにより、後述する体動検知の精度を向上させることができる。そのため、グループ作成部３０１は、各画像グループ内の拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の空間均一度を評価して、評価値が所定の均一度以上を示す値になるように拡散強調画像を選択することが望ましい。
グループ作成部３０１が、ＭＰＧ印加方向の空間均一度を評価する方法として、下記式（２）にて評価する方法がある。下式（２）において、グループ内の画像数をｍ、各グループの拡散強調画像のＭＰＧの印加方向をnとしている。
式（２）のＨは、それぞれのＭＰＧ印加方向同士がなす角度の平均値を表しており、値が大きいほど空間均一度が高くなる。したがって、式（２）で求めたＨが、予め定めた値よりも大きくなるように、グループ作成部３０１は、各画像グループ５０２，５０３等の拡散強調画像を選択する。これにより、画像グループ５０２，５０３ごとに、含まれる拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の空間分布が、各画像グループ間でほぼ同等もしくは、各グループ内で均一にすることができる。
ただし、図５のように、通し番号を割り付けて、通し番号順に画像を選択することにより画像グループ５０２，５０３等を作成する場合には、画像グループ５０２，５０３等のＭＰＧ印加方向の空間分布が同等もしくは、均一になるように、拡散強調画像の並べ替えを予め行うことが望ましい。
また、図５のように撮像した順に通し番号を割り付けて、画像グループ５０２，５０３等を作成する場合には、作成した画像グループ５０２，５０３等のＭＰＧ印加方向の空間分布が同等もしくは、均一になるように、予めＭＰＧ印加方向の印加順を演算により求めておき、記憶装置１１２に格納しておくことが可能である。計算機１２０は、入力装置１１６に入力された拡散強調画像の数に応じて、ＭＰＧ印加方向およびその印加順を記憶装置１１２から読み出し、シーケンサ１０４に設定し、撮像を行う。グループ作成部３０１が図５のように画像グループを作成することで、各画像グループ５０２，５０３等のＭＰＧ印加方向の空間均一度を同等、もしくは均一にすることができる。
また、グループ作成部３０１が、画像グループ５０２，５０３等のＭＰＧ印加方向の空間均一度を評価する方法として、次の方法もある。はじめに、図７のように、画像グループ内の一つの拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の単位ベクトルの座標６１と、その原点対称の座標６２とを空間に配置する。同様に画像グループ内の全ての拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の座標を空間に配置する。配置したすべてのＭＰＧ印加方向の座標６１等と、その原点対称の座標６２等を節点とした三角形メッシュを図７のように作成する。例えば、Ｄｅｌａｕｎａｙの三角形分割などを用いて作成する。単位ベクトル座標とその原点対称の座標は、すべて半径１の球上に存在する点となるため、内部にメッシュは作成せず、表面メッシュのみ作成する。これにより、画像グループ内の各拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の単位ベクトルの座標を節点とする表面メッシュで構成される多面体が図７のように作成される。例えば、画像グループ内の拡散強調画像が６つである場合、２０面体が作成される。次に、グループ作成部３０１が、作成された表面メッシュで構成される多面体の体積Ｖを計算する。多面体の体積Ｖは、画像グループのＭＰＧ印加方向の空間均一度が高いほど球の体積に近づくことから、各グループのＭＰＧ印加方向の空間均一度は、下式（３）のように、球の体積と多面体の体積Ｖとの比Ｒで評価することができる。
なお、式（３）の代わりに、求めた多面体の表面積と球の表面積との比を求めてもよい。その場合も、比が予め定めた閾値以上になるように、拡散強調画像を選択して画像グループを作成することにより、ＭＰＧ印加方向の空間分布が均一な画像グループを作成することができる。
次に、ステップＳ４０２において、図３の拡散指標計算部３０２は、各画像グループ５０２，５０３等ごとに、グループ内の全ての拡散強調画像を用いて、拡散強調画像の特徴量を表す予め定めた指標（ここでは拡散指標と呼ぶ）の値を計算する（図６参照）。予め定めた指標としては、拡散に関する指標であることが望ましい。具体的には、平均拡散係数（ＭＤ）および拡散異方性比率（ＦＡ）の少なくとも一方を用いることができる。ここでは、拡散強調画像の全画素について、拡散指標値を求め、拡散指標値画像を生成する例について以下説明するが、関心領域内の画素や信号強度がある値より高い画素や予め定めた範囲（例えば4分の１の領域）の画素についてのみ、拡散指標の値を求めることも可能である。
本実施形態では、拡散指標計算部３０２は、拡散指標として、下式（４）、（５）より、擬似的な平均拡散係数MDを求める。ＭＰＧパルスの拡散因子（ｂ値）がｂのときの拡散強調画像の画素値をS(n,b)は、ＭＰＧパルスの印加なし（ｂ＝０）で撮像した画像の画素値S0、ＭＰＧ印加方向ｎ、拡散テンソルの成分Ｄij（式（１）参照）を用いて、式（４）により表されることが知られている。
拡散指標計算部３０２は、画像グループの６以上の拡散強調画像の画素値と、撮像時のｂ値と、ＭＰＧ印加方向ｎと、S0として全画素で共通の予め定めた定数とを、式（４）に代入することにより、式（１）の拡散テンソルＤの６つの成分を算出できる。拡散テンソルＤは、２階の対称テンソルであるので、残りの３成分は、求めた６つの成分のうちの３成分と同一である。なお、ここでは、ｂ値＝０の画像の影響を無視するために、S0は、全画素で共通の予め定めた定数、例えば、計測した全画像の画素値の最大値よりも大きな定数を用いる。そのため、求められる拡散テンソルの成分Ｄijは、近似値であるので、ここでは擬似的な拡散テンソルの成分Ｄijと呼ぶ。
次に、拡散指標計算部３０２は、求めた擬似的な拡散テンソルＤの成分を用いて固有値λ1、λ2、λ3 (λ1＞λ2＞λ3)を算出する。求めた固有値を用いて、式（５）に基づき平均拡散係数ＭＤを計算する。ここでは、疑似的な拡散テンソルを用いているため、求められる平均拡散係数ＭＤを疑似的な平均拡散係数ＭＤと呼ぶ。これにより、拡散指標計算部３０２は、画像グループ５０２，５０３等ごとの拡散強調画像の拡散指標として、疑似的な平均拡散係数ＭＤを算出できる。
なお、撮像中に体動がない場合、ある画像グループ（例えば５０２）について算出されたＭＤの値は、他の画像グループ（例えば５０３）等の対応する画素について算出されたＭＤの値と一定となることが期待できる。よって、拡散指標計算部３０２は、拡散指標として、下式（６）より計算される擬似的な拡散異方性比率FAを算出することも可能である。
上記説明では、拡散指標計算部３０２は、式（４）を計算する際に、ｂ値＝０の画像の影響を無視するために、S0として全画素で共通の予め定めた定数を代入したが、本実施形態はこの計算方法に限定されるものではない。拡散強調画像の撮像パルスシーケンスを実行する際に、ｂ値＝０の画像も撮像しておき、その画素値をS0に代入しても良い。その場合、式（５）、（６）で計算されるＭＤやＦＡは、正規分布の三次元楕円拡散分布を仮定した平均拡散係数ＭＤおよび拡散異方性比率ＦＡそのものとなり、拡散強調画像の拡散性の評価のために、平均拡散係数ＭＤおよび拡散異方性比率ＦＡを別途計算する必要がなく、計算コストを軽減できる。
次に、ステップＳ４０３において、図３の体動指標計算部３０３は、ステップＳ４０２において各画像グループ５０２，５０３等について画素ごとに計算した拡散指標から体動の大きさに応じて変化する体動指標の値を計算する。まず、ステップＳ４０１で作成した画像グループを２つずつ組にする組み合わせを全て作成する。ステップＳ４０２で求めた画素毎の拡散指標の値を、組にした画像グループの対応する画素同士で差分し、差分値を得る。これをステップＳ４０２で拡散指標値を求めた、全画素について行う。得られた全画素についての差分値の二乗平均平方根を算出し、これを体動指標とする。あるいは、差分値の標準偏差を体動指標としてもよい。
次に、ステップＳ４０４において、図３の体動検知部３０４は、ステップＳ４０４で求めた体動指標から、一連の複数の拡散強調画像５０１（図５）の撮像の最中に、体動があったかどうかを判断する（ステップＳ４０４）。体動検知部３０４の体動の有無の検知方法については、例えば、ステップ４０３において求めた画像グループのすべての組の体動指標と、予め定めておいた閾値を比較し、閾値を越えている組がある場合（あるいは閾値以下の組がある場合）には、撮像中に体動があったと判断する方法を用いる。閾値は、体動の無い状態で撮像した拡散強調画像からなるグループ同士から求めた体動指標の値を参照して設定することが可能である。
体動検知部３０４は、体動の有無の検知結果を、表示装置１１１に表示し、ユーザーに提示する。これによって、操作者は、従来、拡散強調画像のみでは判断が困難であった体動の有無を知ることができるため、再撮像を実行するか否かの判断をすることができる。あるいは、撮像中の体動があった場合、自動的に再撮像するように構成することも可能である。この場合、再撮像の操作を操作者が行う必要がなく、操作者の負担が軽減される。
なお、ステップＳ４０３における体動指標の算出方法は、上記方法に限られるものではなく、例えば図６のように、特定の画像グループについて作成した拡散指標値の画像をリファレンスとして、リファレンス以外の他の画像グループの拡散指標値の画像との差分値を画素毎に求め、差分値の二乗平均平方根等を算出してこれを体動指標としてもよい。また、リファレンスの画像グループの拡散指標値の画像と、リファレンス以外の他の画像グループの拡散指標値の画像との相互情報量、画像の差分値、正規化相互相関などを計算し、これらを体動指標とすることもできる。
さらに、リファレンスとしては、全ての拡散強調画像５０１（図５）を用いて求めた拡散指標値の画像を用いることも可能である。また、ｂ値＝０で撮像した画像をリファレンスとして用いることも可能である。
また、上述のステップＳ４０２では、画像グループごとに拡散強調画像の全画素について拡散指標を求め、得られた拡散指標値の画像からステップＳ４０３，４０４において体動指標を計算する例について説明したが、ステップ４０２で拡散指標計算部３０２が一部画素についてのみ拡散指標を計算することも可能である。この場合、計算量が低減するため、体動検知までの処理時間を短縮することが可能となる。よって、より早く検知結果を通達できる利点がある。
以上説明したように、第一実施形態では、撮像パルスシーケンスの実行によって得られた拡散強調画像を６以上選択して複数の画像グループを生成し、撮像中の体動の有無を検知する。よって、拡散方向が直交していない拡散強調画像の画像グループから体動を検知できるため、撮像ごとに画像グループを作成して体動の有無を検知でき、体動検知の時間分解能を向上させることができる。これにより、短時間で体動を検知可能であり、診断において不可解な画像が得られている場合、その原因が体動によるアーチファクトかどうかを判別することができ、診断能の向上が期待できる。
＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態のＭＲＩ装置は、図８に示すように操作者が設定等した撮像すべき拡散強調画像の数に応じて、空間的に均一に分布する複数の拡散方向（ＭＰＧ印加方向）を求めるＭＰＧ印加方向（拡散方向）算出部６０１を備えている。さらに、撮像すべき拡散方向の順番を計測部（１０１，１０２、１０７，１０８等（図１参照））に設定する計測順番設定部６０２をさらに備えている。
計測順番設定部６０２は、拡散方向算出部６０１が求めた複数の拡散方向（ＭＰＧ印加方向）を順に並べ、順番が連続する６以上の所定数の拡散方向を選択する動作を、選択する先頭を一つずつずらして繰り返すことにより、複数の拡散方向の組を形成し、それぞれの組において拡散方向の空間分布が均一になるように、複数の拡散方向の順番を並べ替え、並べ替えた拡散方向の順番を撮像すべき拡散方向の順番とする。
グループ作成部３０１は、計測部（１０１，１０２、１０７，１０８等）が上記順番で撮像した複数の拡散強調画像から、計測順番設定部６０２が設定した複数の組に対応する複数の画像を選択することにより、拡散方向が空間的に均一な複数の画像グループ５０２，５０３等を作成することができる。具体的には、順番が連続する６以上の所定数の拡散方向を選択する動作を、選択する先頭を一つずつずらして繰り返すことにより、複数の画像グループを作成する。
第二の実施形態のＭＲＩ装置の他の構成は、基本的に第一の実施形態と同様の構成であるので、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいてその動作を説明する。
図９に計算機１２０の処理の流れの一部を示す。はじめに、ＭＰＧ印加方向設定部６０１にて、拡散強調画像の撮像シーケンスにおけるＭＰＧ印加方向の設定を行う（ステップＳ７０１）。次に、計測順番設定部６０２にて、上記で設定したＭＰＧ印加方向の計測順番を設定する（ステップＳ７０２）。
ＭＰＧ印加方向設定部６０１の印加方向の設定方法については、以下具体的に説明する。はじめに，撮像すべき拡散強調画像の数ｔを、操作者から受け付ける等により設定する。これが、設定したい印加方向数ｔであるので、ｔ個の空間的に均一な印加方向成分を算出する。手順は以下の通りである。
まず、固定点を一つ設定する。ここでは、一例として固定点をP0=(0,0,1)に配置する。次に，設定したい印加方向の数tに応じで球面上にランダムに点Pi (i=1, …, t-1)を配置する。点Piの原点対称の点をQi(=‐Pi)とする。印加方向は独立である必要があるため，空間的に均一な成分を算出するには，原点対称の点を含めた空間均一性を考慮するために、原点対称の点も配置する。固定点P0以外のランダム配置点Piにおいて，点Piとその他のPｊ，Qｊと結んだ単位ベクトルを距離で重みづけした値を斥力Fiと定義し，式（７）により算出する。
次に，斥力FiからPiの更新点Pi’を下式（８）により算出する。
式（８）によるPiの更新点Pi’の計算は，斥力Fiと点Piの下式（９）で表される角度θが、ほぼ０（θ＜１０−８）、すなわち、ほぼ平行になるまで繰り返し行う。
これにより，各点からの距離のバランスが取れた点に点Piを配置することができる。
上述の方法により、ＭＰＧ印加方向設定部６０１は、互いに距離のバランスのとれたｎ個の点P０とPi (i=1, …, t-1)を配置し、原点と、ｎ個の点P０とPiとを結ぶ方向をそれぞれＭＰＧ印加方向とすることにより、空間的にほぼ均一に配置されたＭＰＧ印加方向を設定することができる。
次に、計測順番設定部６０２のＭＰＧ印加方向の計測順番設定方法について具体的に説明する。ＭＰＧ印加方向設定部６０１が設定したｔ個のＭＰＧ印加方向について全ての順列を作成して、図５のように先頭から順番に画像グループを作成したときに、各グループにおけるＭＰＧ印加方向の空間均一度の平均値が最も高い順列を選択し、これをＭＰＧ印加方向の計測順番とする。空間均一度は、前述の式（３）の体積比にて算出する方法を用いることができる。
なお、ｔ個のＭＰＧ印加方向の全ての順列を作成して、先頭から順番に画像グループを作成するＭＰＧ印加方向の計測順番設定方法は、順列の数が膨大となる場合がある。そのため、予め空間均一度の高い組合せから順次計測順番を設定する以下の方法で代替することができる。はじめに，計測順番設定部６０２は、ＭＰＧ印加方向設定部６０１が設定したｔ個のＭＰＧ印加方向から６個のＭＰＧ印加方向を選択する組み合わせをすべて作成する。作成したすべての組み合わせについて、それぞれ空間均一度を計算する。空間均一度は，前述の式（３）の体積比にて算出する方法を用いることができる。次に，求めた空間均一度が、予め定めた閾値以上になる組合せをすべて抽出する。例えば，正２０面体の空間均一度が約０．６０５となるため，閾値を０．５５とする方法がある。
次に，抽出した組み合せの一つにおいて，その組み合わせを構成している６個のＭＰＧ印加方向を要素とする列（１番目から６番目の計測順番の候補）を、順列によりすべて作成する。
作成した計測順番の候補の列の一つにおいて、先頭（１番目）のＭＰＧ印加方向を除く。残った５個（２番〜６番目）のＭＰＧ印加方向の列に、その組み合わせに含まれていなかったＭＰＧ印加方向（ｔ−６個）の中から、１個を選択して追加し、６個のＭＰＧ印加方向からなる組み合わせを作成する。作成した組み合わせを構成する６個のＭＰＧ印加方向について、空間均一度を算出する。追加する１個のＭＰＧ印加方向をｔ−６個のＭＰＧ印加方向の中で順番に変更して、空間均一度を算出する動作を繰り返し、最も空間均一度が高くなるＭＰＧ印加方向を求める。求めたＭＰＧ印加方向を、その計測順番の列の７番目の要素として決定する。同様にして８番目からｔ番目のＭＰＧ印加方向を順次決定する。
他の計測順番の候補の列（１番目〜６番目）のすべてについて、同様に、７番目からｔ番目のＭＰＧ印加方向を決定する処理を行う。これによって、空間均一度が閾値以上の組み合わせの一つについて、その組み合わせに含まれる6個のＭＰＧ印加方向を計測順番１番から６番とするｔ個のＭＰＧ印加方向の計測順番の候補が、複数作成できる。これらの処理を、空間均一度が閾値以上の全ての組み合わせについて行うことにより、ｔ個のＭＰＧ印加方向の計測順番の複数の候補がそれぞれ作成できる。
次に、作成された複数の計測順番の候補について、それぞれ、図５のように先頭から順番に拡散強調画像の画像グループを作成したときの、各画像グループのＭＰＧ印加方向の空間均一度の平均値を算出する。このうち、空間均一度の平均値が最も高い計測順番の候補を、ＭＰＧ印加方向の計測順番として決定する。この方法は、ｔ個のＭＰＧ印加方向の全ての順列を作成して、先頭から順番に画像グループを作成してＭＰＧ印加方向の計測順番設定する方法と比較して、計算量を低減することができる。
なお、複数の計測順番の候補の中から決定されたＭＰＧ印加方向の計測順番およびそのＭＰＧ印加方向に対して、さらに微調整を加えて最適化することも可能である。例えば、決定されたＭＰＧ印加方向の計測順番およびそのＭＰＧ印加方向を初期条件とし，計測順番およびＭＰＧ印加方向に対して、予め定めた量の微調整を加え、微調整後のＭＰＧ印加方向の計測順番に対して、先頭から順番に画像グループを作成したときの各画像グループのＭＰＧ印加方向の空間均一度の平均と、すべての印加方向の空間均一度との和を算出する。この和が最大となるように、微調整の量をdownhill simplex法等の最適化方法にて決定する。決定された微調整の量を加えたＭＰＧ印加方向およびその計測順番を、最適化されたＭＰＧ印加方向およびその計測順番とする。これにより、ＭＰＧ印加方向の空間均一度を維持したまま、計測順番で作成するグループでの空間均一度を高めることができ、体動検知の精度が向上することが期待できる。
第２の実施形態において、シーケンサ１０４は、計測順番設定部６０２が設定したＭＰＧ印加方向の順番に従って撮像パルスシーケンスを実行し、複数の拡散強調画像を取得する。画像解析部１１０は、第一の実施形態の図４のステップS４０１〜４０４と同様に、撮像中の体動の有無を検知する。
このとき、第２の実施の形態におけるグループ作成部３０１は、図５、図６に示したように、計測した順番で拡散強調画像に通し番号を割り付け、１番目の拡散強調画像から連続した６つの画像を選択して画像グループを作成し、次に、２番目の拡散強調画像から６つの画像を選択して選択して画像グループを選択する。順次１画像ずつ先頭の画像をずらして、画像グループを作成する方法を用いる。計測順番設定部６０２は、このように画像グループを作成した場合、画像グループ内の拡散強調画像のＭＰＧ印加方向の空間分布が均一になるようにＭＰＧ印加方向の計測順番を設定しているので、各画像グループ内のＭＰＧ印加方向を均一にすることができる。
図５、図６のように、画像グループ５０２等を作成した場合、隣合う画像グループ同士に含まれる拡散強調画像は１画像のみ異なる。そのため、第一実施形態で説明したようにステップＳ４０２で各画像グループの拡散指標（例えばＭＤ）を算出し、ステップＳ４０３でリファレンスの拡散指標と画像グループの拡散指標の比較から体動指標（例えば差分の二乗平均平方根を計測順に微分した値の絶対値）を求めた場合、図１０に示すように、先頭から４番目までの画像グループ５０２〜５０５の体動指標の値は、閾値以下であって体動が無いが、５番目の画像グループ５０６の体動指標の値は、閾値を超えで体動が有ると判定されることがある。
この場合、体動検知部３０４は、４番目の画像グループ５０５には含まれず、５番目の画像グループ５０６に含まれる拡散強調画像（１０番目の画像）において体動が発生したことを検出できる。これにより、体動検知部３０４は、体動の有無のみならず、体動の発生タイミングを検知することができる。
以上説明したように、本実施形態では、画像解析部１２０にＭＰＧ印加方向設定部６０１と計測順番設定部６０２とを備えたことにより、操作者から撮像すべき拡散画像の数の設定を受け付けるのみで、ＭＰＧ印加方向の空間均一度の高いグループを作成することが可能となり、体動検知精度の向上が期待できる。また、体動検知部３０４は、体動の有無のみならず、体動発生のタイミングを検知することが可能になる。
＜＜第三の実施形態＞＞
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。第三の実施形態のＭＲＩ装置は、図１１のように、画像解析部１１０内に体動抑制画像生成部８０１をさらに備えている。他の構成は、第二の実施形態と同様である。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。第三の実施形態のＭＲＩ装置は、図１１のように、画像解析部１１０内に体動抑制画像生成部８０１をさらに備えている。他の構成は、第二の実施形態と同様である。
図１２のように、第三の実施形態の画像解析部１１０は、図４と同様にステップＳ４０１〜４０４を行って体動指標に基づき撮像中の体動の有無を検出する。このとき、体動検知部３０４は、第二の実施形態で説明したように、体動が発生したタイミングに撮像された拡散強調画像を特定する。
体動抑制画像生成部８０１は、図１２のステップＳ１２０１において、体動検知部３０４が特定した体動発生タイミングの拡散強調画像よりも前の体動のない期間（安定期）に撮像された拡散強調画像を抽出する（図６、図１０参照）。体動抑制画像生成部８０１は、ステップＳ１２０２において、抽出した体動の安定期の拡散強調画像のみを用いて、平均拡散係数（ＭＤ）画像や拡散異方性比率（ＦＡ）画像などの特徴量の画像を生成する。これにより、体動の影響を抑制した拡散特徴量の画像を取得することができる。
＜＜第四の実施形態＞＞
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。第四の実施形態のＭＲＩ装置は、第三の実施形態の体動抑制画像生成部８０１が、一連の拡散強調画像５０１の撮像を終了した後に、後処理として体動のある期間に撮像された拡散強調画像を補正する機能を、第三の実施形態で説明した機能に加えてさらに備えている。他の構成は、第三の実施形態と同様である。
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。第四の実施形態のＭＲＩ装置は、第三の実施形態の体動抑制画像生成部８０１が、一連の拡散強調画像５０１の撮像を終了した後に、後処理として体動のある期間に撮像された拡散強調画像を補正する機能を、第三の実施形態で説明した機能に加えてさらに備えている。他の構成は、第三の実施形態と同様である。
図１３のように、第四の実施形態の画像解析部１１０は、第三の実施形態の図１２と同様にステップＳ４０１〜４０４およびＳ１２０１を行って体動指標に基づき撮像中の体動の有無を検出し、体動が発生したタイミングに撮像された拡散強調画像を特定し、体動のない安定期に撮像された拡散強調画像を抽出する。
次に、体動抑制画像生成部８０１は、体動のない安定期に撮像された拡散強調画像のみからなる画像グループをグループ作成部３０１に作成させる（ステップＳ９０１）。もしくは、ステップＳ４０１で作成した複数の画像グループから体動のない安定期の拡散強調画像のみを含む画像グループ（例えば、図６の画像グループ５０５）を選択させてもよい。
次に、体動抑制画像生成部８０１は、体動が有る期間に撮像された拡散強調画像を一枚のみ含む画像グループをグループ作成部３０１に作成させる（Ｓ９０２）。もしくは、ステップＳ４０１で作成した複数の画像グループから体動のある期間の拡散強調画像を１枚のみを含む画像グループ（例えば、図６の画像グループ５０６）を選択させてもよい。
次に、体動抑制画像生成部８０１は、拡散指標計算部３０２にて、ステップＳ９０１，９０２で作成または選択させたそれぞれの画像グループ（例えば、５０５，５０６）について拡散指標画像を計算させる（Ｓ９０３）。もしくは、上述のステップＳ４０２において、これらの画像グループについて求めた拡散指標画像を読み出す。
次に、体動抑制画像生成部８０１は、ステップＳ９０１で求めた体動無しの画像グループ５０５について計算された拡散指標と、体動有りの拡散強調画像を含む画像グループ５０６について計算された拡散指標との差を算出し、差が、予め定めた閾値以下となるように、ステップ９０２で作成した画像グループに含まれる体動ありの拡散強調画像を補正する。
ステップＳ９０４の動作を、図１４を用いてさらに詳しく説明する。まず、ステップＳ１４０１において、体動抑制画像生成部８０１は、ステップＳ９０３で求めた体動無しの画像グループ５０５について計算された拡散指標画像ＭＤｌと、体動有りの拡散強調画像を含む画像グループ５０６について計算された拡散指標画像ＭＤｍとの差を下式（１０）により算出する。
次に、ステップＳ１４０１で求めた拡散指標の差が、予め定めた閾値以上である場合、ステップＳ１４０３に進み、位置合わせ量およびＭＰＧ印加方向について予め定めた補正量を設定する。補正量は、平行移動成分ｄｘ、ｄｙ、ｄｚと、回転移動成分θｘ、θｙ、θｚとで表される。補正量は、その範囲および、その変更のステップ幅が予め定められており、前記範囲内の一つの補正量が設定される。
そして、ステップＳ１４０４において、体動抑制画像生成部８０１は、ステップＳ１４０３で設定した平行移動成分ｄｘ、ｄｙ、ｄｚと、回転移動成分θｘ、θｙ、θｚに応じて、ステップ９０２で作成した画像グループに含まれる体動有りの拡散強調画像の画素値を平行移動および回転移動させることにより補正する。
さらに、ステップＳ１４０５において、体動抑制画像生成部８０１は、ステップ９０２で作成した画像グループに含まれる体動有りの拡散強調画像のＭＰＧ印加方向（ex、ey、ez）を、ステップＳ１４０３で求めた回転移動成分θｘ、θｙ、θｚを用いて下式（１１）により補正し、補正後のＭＰＧ印加方向（ex'、ey'、ez'）を求める。
ステップＳ１４０６では、体動抑制画像生成部８０１は、ステップＳ１４０４、Ｓ１４０５で補正した、補正後の拡散強調画像の画素値およびＭＰＧ印加方向を用いて、ステップ９０２の画像グループの拡散指標を拡散指標計算部３０２に再計算させる。
ステップＳ１４０１に戻り、ステップＳ１４０６で再計算した、補正後の拡散強調画像を含む画像グループの拡散指標と、ステップＳ１２０１の体動なしの画像グループの拡散指標との差を算出し、差が閾値以上であれば、補正量を予め定められた範囲内で、予め定めたステップ幅で変更しながら、ステップＳ１４０３〜Ｓ１４０６を繰り返す。差が閾値よりも小さくなっていればステップＳ９０５に進む。
ステップＳ９０５では、上記ステップＳ９０４（ステップＳ１４０１〜Ｓ１４０６）で、体動を補正した拡散強調画像を、体動のない拡散強調画像と認定する。そして、ステップＳ９０６に進み、体動のある拡散強調画像（体動のない安定期に撮像された拡散強調画像ではなく、しかも、ステップＳ９０２〜Ｓ９０５で補正されていない拡散強調画像）がある場合には、ステップＳ９０２に戻り、体動のある拡散強調画像の補正を行う。
体動のある拡散強調画像がすべて補正されたならば、ステップＳ９０７に進み、体動のない安定期に撮像された拡散強調画像、およびステップＳ９０２〜Ｓ９０５で補正された拡散強調画像を用いて、拡散強調画像の特徴量（例えばＭＤやＦＡ）を計算する。
以上説明したように、本実施の形態では、拡散強調画像の体動を補正可能であり、より高画質の画像をユーザーに提供することが可能となる。
なお、本実施形態では、ステップＳ９０１〜Ｓ９０６によって、体動のある期間に撮像された拡散強調画像のすべてを補正する構成であったが、体動のある期間に撮像された拡散強調画像のうち最後の拡散強調画像のみ対して、ステップＳ１４０３を行って補正量を算出しても良い。これによって、現在の被検体の向きを把握することができる。そして、現在の被検体の向きのまま、続けて、体動のある期間に撮像された拡散強調画像のみの再撮像を行う。このとき、再撮像のパルスシーケンスでは、ＭＰＧ印加方向を、上記把握した現在の被検体の向きに合わせて補正する。これにより、最初の撮像で安定期に撮像した拡散強調画像と、再撮像でＭＰＧ印加方向を修正して撮像した拡散強調画像とを用いて、体動のない一連の拡散強調画像を取得することができる。
このように、体動のある期間の拡散強調画像だけを再撮像することができるため、全画像を再撮像する場合と比較して、再撮像に必要な時間を短縮することができる。
＜＜第五の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第五の実施形態について説明する。第五の実施形態のＭＲＩ装置は、図１５のように画像解析部１１０に画像処理指示受け付け部１００１をさらに備えている。他の構成および機能は、第四実施形態と同様である。
次に、本発明を適用する第五の実施形態について説明する。第五の実施形態のＭＲＩ装置は、図１５のように画像解析部１１０に画像処理指示受け付け部１００１をさらに備えている。他の構成および機能は、第四実施形態と同様である。
第五の実施形態では、体動抑制画像生成部８０１が、第三の実施形態の体動安定期の拡散強調画像のみを用いて拡散画像の特徴量を算出する機能、第四の実施形態説明した、拡散強調画像の体動を補正して、拡散画像の特徴量を算出する機能、ならびに、体動のある時期に撮像した拡散強調画像だけを再撮像する機能等のいずれの処理を実行するかを、画像処理指示受け付け部１００１が操作者からユーザーインターフェイスなどを介して受け付ける。
本実施の形態におけるユーザーインターフェイス１１００の一例を図１６に示す。ユーザーインターフェイス１１００は、画像処理指示受付部１００１が、表示装置１１１に表示させる画面であり、この画面上で入力装置１１６を介して、操作者の指示を画像処理指示受付部１００１が受け付ける。
ユーザーインターフェイス１１００は、図１６に示すように、体動補正指示選択部１１１０と、再撮像方法選択部１１２０と、画像補正方法選択部１１３０とを備える。
体動補正指示受付部１１１０は、体動補正を行わないＯＦＦボタン１１１１か、再撮像を行う再撮像ボタン１１１２、再撮像せずに後処理に画像を補正する画像補正ボタン１１１３のいずれかを選択可能なように構成される。
再撮像方法選択部１１２０は、体動補正指示受付部１１１０で再撮像１１１２が選択されている場合、体動検知部３０４が体動ありと判定した際には、全画像を再撮像するか（全画像取り直しボタン１１２１）か、第四の実施形態のように体動中に撮像された画像のみを再撮像するか（体動画像のみ再撮像ボタン１１２２）のいずれかを選択可能なように構成される。
画像補正方法選択部１１３０は、体動補正指示受付部１１１０で画像補正１１１３が選択された場合、体動検知部３０４が体動ありと判定した際には、第三の実施形態のように体動の安定期に撮像された拡散強調画像のみで画像を作成するか（安定期画像作成ボタン１１３１）、体動中に撮像された拡散強調画像を第四の実施形態に基づいて補正するか（体動補正画像作成ボタン１１３２）のいずれかを選択可能なように構成されている。
ユーザーインターフェイス１１００は、撮像前に他の撮像パラメータを操作者が設定する時に、設定することができるように表示しても良いし、撮像後に体動検知部３０４が体動ありと判定した場合に表示して、その後の動作の指示を受け付けても良い。
操作者は、画像を早く確認したい場合には、体動補正指示選択部１１０でオフ１１１１を選択すればよいし、撮像時間をこれ以上延ばしたくないが、高画質の画像をほしい場合には、画像補正１１１３を選択し、安定期画像作成部１１３１か、体動補正画像作成部１１３２により、後処理で画像を補正すればよい。また、より高画質の画像を取得するために再撮像を行いたいが、撮像時間はなるべく延長したくない場合に体動画像のみ再撮像１１２２を選択すればよい。
このように、第五の実施形態によれば、操作者のニーズに合わせて撮像を行うことができる。
１００：ＭＲＩ装置、１０１：マグネット、１０２：傾斜磁場コイル、１０３：被検体（生体）、１０４：シーケンサ、１０５：傾斜磁場電源、１０６：高周波磁場発生器、１０７：ＲＦコイル、１０８：ＲＦプローブ、１０９：受信器、１１０：画像解析部、１２０：計算機、１１１：表示装置、１１２：記憶装置、１１３：シムコイル、１１４：シム電源、１１５：寝台（テーブル）、１１６：入力装置、２０１、２０４：スライス傾斜磁場、２０２：ＲＦパルス、２０３、２０６：ＭＰＧパルス、２０５：リフォーカス用ＲＦパルス、２０７、２０８：ディフェーズ傾斜磁場、２０９、２１２：周波数エンコード、２０１：エコー、２１１：位相エンコード、３０１：グループ作成部、３０２：指標作成部、３０３：体動指標作成部、３０４：体動検知部、５０１：計測した複数の拡散強調画像、５０２：１番目に作成したグループ、５０３：２番目に作成したグループ、５１４：作成した全グループ、６０１：ＭＰＧ印加方向設定部、６０２：計測順番設定部、８０１：体動抑制画像生成部、１００１：画像処理指示受付部、１１００：ユーザーインターフェイス、１１１０：体動補正選択部、１１１１：ＯＦＦボタン、１１１２：再撮像ボタン、１１１３：画像補正ボタン、１１２０：再撮像方法選択部、１１２１：全画像取り直しボタン、１１２２：体動画像のみ再撮像ボタン、１１３０：画像補正方法選択部、１１３１：安定期画像作成ボタン、１１３２：体動補正画像作成ボタン
Claims (10)
- 所定の撮像パルスシーケンスに従って、予め定めた異なる複数の拡散方向にそれぞれ拡散傾斜磁場パルスを印加して、複数の拡散強調画像を撮像する計測部と、
前記複数の拡散強調画像を用いて、撮像中の被検体の体動の有無を検知する画像解析部と、を備え、
前記画像解析部は、
前記複数の拡散強調画像から６以上を選択した画像グループを、含まれる前記拡散強調画像が１以上異なるように、複数作成するグループ作成部と、
拡散強調画像の特徴量を表す予め定めた拡散指標の値を、前記画像グループごとに、当該画像グループに含まれる前記拡散強調画像から算出する拡散指標計算部と、
前記画像グループごとの前記拡散指標の値から、体動情報に関する予め定めた体動指標の値を算出する体動指標計算部と、
前記体動指標の値に基づき、前記画像グループごとに前記体動の有無を判断する体動検知部と、
を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記画像グループを構成する６以上の前記拡散強調画像の前記拡散方向は、空間的に均一に分布していることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記計測部が計測する全ての前記拡散強調画像の前記拡散方向は、空間的に均一に分布していることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記拡散指標は、平均拡散係数および拡散異方性比率のいずれかを含むこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記体動指標計算部は、前記拡散指標計算部が前記画像グループについて算出した前記拡散指標の値と、他の前記画像グループについて算出した前記拡散指標の値との差分を求め、前記差分から前記体動指標の値を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記体動検知部は、前記体動指標の値と予め定めた閾値を比較することにより、体動の有無を検知することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
空間的に均一に分布する複数の拡散方向を求める拡散方向算出部と、
前記拡散方向算出部が求めた前記複数の拡散方向を順に並べ、順番が連続する６以上の所定数の拡散方向を選択する動作を、選択する先頭を一つずつずらして繰り返すことにより、複数の拡散方向の組を形成し、それぞれの前記組において前記拡散方向の空間分布が均一になるように、前記複数の拡散方向の順番を並べ替え、並べ替えた前記拡散方向の順番を撮像すべき前記拡散方向の順番として前記計測部に設定する計測順番設定部とをさらに有し、
前記グループ作成部は、前記計測部が前記順番で撮像した前記複数の拡散強調画像から、複数の前記組に対応する複数の拡散強調画像を選択することにより、複数の前記画像グループを作成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記グループ作成部は、前記画像グループに含まれる前記拡散強調画像が互いに１画像だけ異なるように前記複数の画像グループを作成し、
前記体動検知部は、前記画像グループごとに検知した体動の有無に基づいて、前記体動が生じた時間帯に撮像した前記拡散強調画像を特定することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記体動検知部が特定した前記体動が生じた時間帯に撮像された前記拡散強調画像よりも前の、体動がない期間に撮像された前記拡散強調画像のみを用いて、拡散強調画像の予め定めた特徴量を算出する体動抑制画像生成部をさらに有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記体動検知部が特定した前記体動が生じた時間帯に撮像された前記拡散強調画像の体動量を求め、前記体動が生じた時間帯に撮像された前記拡散強調画像の画素と、前記拡散方向とを、前記体動量に応じて補正することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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