JP6506422B2 - 医用画像診断支援装置、および、磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、医用画像取得装置によって得られる計測データを用いた医用画像診断支援技術に関する。

磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging、以下、ＭＲＩ）装置、ＣＴ（Computed Tomography）装置、および、超音波診断装置等の、人体の解剖学的な断面像等を非侵襲で得る医用画像取得装置がある。これらの装置では、取得した計測データに演算を施して得られた画像を、診断画像として装置に付属の表示装置、または、装置から独立した表示装置に表示する。

例えば、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、非侵襲に被検体の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、静磁場中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パルス（以下、RFパルス)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装置を用いて被検体画像を撮像することは、ＭＲ(Magnetic Resonance)検査とも呼ばれる。また、得られた画像は、ＭＲ画像とも呼ばれる。

ＭＲ検査では、ユーザーがパルシーケンスを選択し実行することで、生体組織の物性値（例えば、Ｔ１：縦緩和時間、Ｔ２：横緩和時間、ＰＤ：プロトン密度、Ｄ：拡散係数、χ：磁化率、v：流速、Ｃs：化学シフト、など）の相対的な違いを強調させた強調画像を取得できる。強調度合いや対象の物性値を変更する際は、別のパルスシーケンスを選択するか、あるいは撮像パラメータを変更する。

特定のパルスシーケンスにより得られた画像を用いて、被検体（生体組織）の物性値を、計算により定量的に算出することもできる。例えば、被検体内の各点（各画素）における縦緩和時間Ｔ１は、反転回復（Inversion Recovery、以下ＩＲ）法とよばれるパルスシーケンスを用いて、反転時間ＴＩを変えて複数回撮像することで求めることができる。ＩＲ法で得られる画像の、各画素における信号強度Ｓは、式（１）で近似できる。

式（１）において、ＦＡはフリップ角であり、撮像パラメータとして設定できる。Ｋ１は、プロトン密度ＰＤと、受信コイルの感度や、装置固有の定数などによって決まる係数である。また、Ｂ１はフリップ角ＦＡの比にて表わしたＲＦパルスの照射強度（ＲＦ照射強度）であり、装置と被検体によって決まる物理量である。式（１）において、未知の変数は、係数Ｋ１およびＲＦ照射強度Ｂ１と、縦緩和時間Ｔ１の３つであるから、フリップ角ＦＡを固定し、反転時間ＴＩを３通り以上に変えて撮像して、複数の信号強度Ｓを得て、最小二乗法などにより、式（１）の関数と、計測した信号強度Ｓとの誤差が最小になるように、Ｋ１、Ｔ１、Ｂ１を推定することにより、縦緩和時間Ｔ１を定量的に算出できる。

次に、横緩和時間Ｔ２は、スピンエコー（Spin Echo，以下ＳＥ）法と呼ばれるパルスシーケンスを用いて、エコー時間ＴＥを変えて複数回撮像することで求めることができる。ＳＥ法で得られる画像の、各画素における信号強度Ｓは、式（２）で近似できる。

式（２）において、Ｋ２は、プロトン密度ＰＤと、受信コイルの感度や、装置固有の定数などによって決まる係数であるが、パルスシーケンスが異なるため、式（１）のＫ１とは異なる。式（２）において、未知の変数は、横緩和時間Ｔ２と係数Ｋ２の２つであるから、エコー時間ＴＥを２通り以上に変えて撮像し、複数の信号強度Ｓを得て、最小二乗法などにより、式（２）の関数と、計測した信号強度Ｓとの誤差が最小になるように、Ｋ２、Ｔ２を推定することにより、横緩和時間Ｔ２を定量的に算出できる。

プロトン密度ＰＤは、式（２）の係数Ｋ２を用いて、受信コイルの各画素の位置の信号に対する感度ｃを計測し、式（３）により相対値として推定できる。

また、縦緩和時間Ｔ１、横緩和時間Ｔ２の逆数である縦緩和度（Ｒ１）、横緩和度（Ｒ２）も物性値として定量値診断に用いられる。

また、拡散係数Ｄは、拡散強調画像のパルスシーケンスにおける輝度関数である式（４）にて算出することができる。

式（４）において、Ｄは見かけの拡散係数、ｂは拡散強調度を調整する撮像パラメータ、Ｓ_０は拡散傾斜磁場を印加しない場合の信号強度を表す。

他にも、位相コントラスト（Phase contrast）法にて流速を測定する方法や、定量的磁化率マッピング（Quantitative Susceptibility Mapping）にて磁化率を算出する方法や、ＭＲスペクトロスコピー(Magnetic Resonance Spectroscopy)にて化学シフトを算出する方法など、生体内の物性値を計測する様々な手法が提案されている。

ＭＲＩ装置以外にも、例えばＣＴ装置ではＸ線吸収係数、超音波診断装置では反射率や弾性率などの物性値を定量的に求めることができる。

上記の方法にて算出された被検体（生体組織）の物性値を画素値として、定量値画像を生成することができる。定量値画像は、例えば、変形性膝関節症の早期の診断に有用であるなど、診断的な利点を指摘する報告は多い。また、多施設間で臨床研究をする際、ハードウェアに由来する装置パラメータの差のため困難であったＭＲ画像の標準化が容易となる。

例えば、定量値画像を用いた診断方法としては、選択された２種類の定量値を２軸としたプロット図を表示する方法が提案されている（特許文献１）。また、定量値から各種の生体組織の領域を同定し、体積を求める方法が提案されている（特許文献２）。さらに、定量値と特定のシーケンスの輝度の関係式から、撮像パラメータを変えた時の診断画像を計算する方法が提案されている（特許文献３）。

先行技術

米国特許第８２８９３２９号明細書 米国特許第８８７３８２２号明細書 米国特許第８８７４１８９号明細書

ＭＲＩ装置で計測可能な定量値は、先述のとおり多数ある。そのため、例えば特許文献１に記載の方法によって、定量値をもとに異常部位を判断するためには、操作者や診断医が、多数のグラフや画像を見比べる必要があり、診断作業が複雑になる。また、特許文献２に記載の方法では、生体組織の領域を同定することはできるが、定量値の値を直接診断に用いることができない。特許文献３に記載の方法では、得られる画像コントラストは従来のシーケンスに限定され、各定量値に対応する強調画像のみが作成可能となる。従って、多数の定量値を効率よく用いた診断は困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、操作者や診断医の負担を軽減しながら、医用画像取得装置で取得した複数の定量値を用いた診断を可能にする支援技術を提供することを目的とする。

本発明の医用画像診断支援装置は、被検体の所定の領域内の複数の点についてそれぞれ予め求められた、所定の２種以上の定量値のデータを受け付ける定量値受付部と、点ごとの２種以上の定量値と、１以上の所定の変数変換関数とを用いて、２種以上の定量値に依存した中間情報値を、点ごとに１種以上算出する変数変換部と、領域についての診断用画像を算出する診断画像算出部とを有する。診断画像算出部は、変数変換部が点ごとに求めた２種以上の中間情報値の組み合わせ、または、点についての１種以上の中間情報値と１種以上の定量値との組み合わせ、に応じて、画素値を点ごとに設定し、診断用画像を生成する。

本発明によれば、操作者や診断医の負担を軽減しながら、医用画像取得装置で取得した複数の定量値を用いた診断が可能になる。よって、定量値を用いた定量値診断における操作者あるいは診断医の負担を軽減することができる。

第一の実施形態の使用画像診断支援装置のブロック図である。 （ａ）被検体の領域１０と、各点の定量値を示す説明図、（ｂ）各点の中間情報値を示す説明図、（ｃ）各点に設定された画素値と診断用画像を示す説明図である。 第一の実施形態の画素値設定用関数の一例を示すグラフである。 第一および第二実施形態のユーザーインターフェース用画面の例を示す説明図である。 第二の実施形態のＭＲＩ装置の構成を示すブロック図である。 第二の実施形態の医用画像診断支援部の機能ブロック図である。 第二の実施形態の医用画像診断支援部の動作を示すフローチャートである。 第二の実施形態の変形例のユーザーインターフェース用画面の例を示す説明図である。 第二の実施形態の変形例のユーザーインターフェース用画面の例を示す説明図である。 第三の実施形態の医用画像診断支援部の機能ブロック図である。 第三の実施形態の診断画像診断支援部の動作を示すフローチャートである。 第三の実施形態のユーザーインターフェース用画面の例を示す説明図である。 第四の実施形態の医用画像診断支援部の機能ブロック図である。 第四の実施形態の断画像診断支援部の動作を示すフローチャートである。 第四の実施形態のユーザーインターフェース用画面の例を示す説明図である。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本発明の実施形態を説明するための全図において、特に断らない限り、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。

＜＜第一の実施形態＞＞
図１のように、本実施形態の医用画像診断支援装置２は、定量値受付部２１０と、変数変換部２２０と、診断画像算出部２３３とを備えて構成され、被検体の所定の領域１０について医師等の診断を支援するための診断用画像（図２（ｃ）参照）を生成する。

定量値受付部２１０は、図２（ａ）に示すように、被検体の所定の領域１０内の複数の点２０−１〜２０−ｎについてそれぞれ予め求められた、所定の２種以上の定量値のデータを受け付ける。定量値の種類は、被検体の特性を示すものであればどのようなものであってもよい。例えば、定量値として、被検体の組織の物性値や、特定の物性値が強調されるように撮影した被検体画像の画素値や、被検体に投与された造影剤等の薬剤が被検体内において示す特性値や、被検体に音波や電磁波を照射して測定することによって得られた物理量や物性値を用いることができる。核磁気共鳴現象を利用して得られる被検体の組織の物性値としては、被検体の原子核スピンの、縦緩和時間Ｔ１、縦緩和度、横緩和時間Ｔ２、横緩和度ならびに歳差運動周波数の化学シフト、被検体内におけるプロトン密度ＰＤ、磁化率、被検体内の分子の拡散係数、血液等の液体の流速、等があげられる。その他、被検体の特性を示す物理量としては、ＲＦ照射強度などがあげられる。また、被検体に音波を照射して測定した物性値としては、音速、弾性率、応力ならびに減衰量等が、Ｘ線を照射して測定した物性値としてはＸ線吸収係数があげられる。図２（ａ）の例では、定量値受付部２１０は、３種類の定量値ｘ、ｙ、ｚを、領域１０内の点２０−１〜２０−ｎについてそれぞれ受け付けている。

変数変換部２２０は、定量値受付部２１０が受け付けた、点２０−１から２０−ｎごとの２種以上の定量値と、１以上の所定の変数変換関数とを用いて、２種以上の定量値ｘ、ｙ、ｚに依存した中間情報値を、点ごとに１種以上算出する。例えば、図２（ｂ）のように、点２０−１の定量値（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）、点２０−２の定量値（ｘ_２、ｙ_２、ｚ_２）、点２０−ｎの定量値（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）と、所定の変数変換関数とを用いて、定量値ｘ、ｙ、ｚに依存した２種類の中間情報値Ｆ１、Ｆ２を、点ごとに算出する。図２（ｂ）の例では、算出された点２０−１の中間情報値（Ｆ１_１、Ｆ２_１）、点２０−２の中間情報値（Ｆ１_２、Ｆ２_２）、点２０−ｎの定量値（Ｆ１_ｎ、Ｆ２_ｎ）が算出されている。

診断画像算出部２３３は、変数変換部２２０が求めた各点の中間情報値Ｆ１、Ｆ２の組み合わせ、または、中間情報値Ｆ１（またはＦ２）と１種以上の定量値（ｘ、ｙおよびｚの１以上）との組み合わせ、に応じて、画素値を各点に設定する。設定した各点の画素値を各点の位置に配置することにより、診断用画像を生成する。例えば、診断画像算出部２３３は、各点の中間情報値Ｆ１，Ｆ２の組み合わせに対応する画素値を、あらかじめ定めておいた中間情報値Ｆ１とＦ２の組み合わせと画素値との関係を示す画素値設定用関数やテーブル等を参照して求める。一例としては、診断画像算出部２３３は、図３にグラフの形式で示したように中間情報値Ｆ１とＦ２の組み合わせごとに一つの画素値が割り当てられた関数やテーブルを参照し、点２０−１の中間情報値Ｆ１_１とＦ２_１の組み合わせに対応する画素値を求める。同様に、点２０−２の中間情報値Ｆ１_２とＦ２_２の組み合わせに対応する画素値、および、点２０−ｎの定量値Ｆ１_ｎとＦ２_ｎの組み合わせに対応する画素値をそれぞれ求める。診断画像算出部２３３は、点２０−１，２０−２、２０−ｎの位置に、求めた画素値をそれぞれ配置することにより、領域１０についての診断用画像を算出する。

診断画像算出部２３３は、中間情報値Ｆ１（またはＦ２）と１種以上の定量値（ｘ、ｙおよびｚの１以上）との組み合わせに応じて画素値を設定する場合には、例えば、中間情報値Ｆ１と定量値ｘとの組み合わせに応じて、予め定めた関数やテーブルを参照して画素値を設定する。

２種以上の中間情報値の組み合わせ、または、１種以上の中間情報値と１種以上の定量値との組み合わせは、２つの値の組み合わせに限られるものではなく、３種以上の中間情報値の組み合わせや、２種以上の中間情報値と１種以上の定量値の組み合わせや、１種以上の中間情報値と２種以上の定量値の組み合わせを用いることも可能である。

本実施形態の医用画像診断支援装置は、上述のように、２種以上の定量値から、それらの値に依存した一つの診断用画像を生成することができるため、操作者や診断医は、複数の定量値や複数の定量値画像を見比べる必要がなく、操作者や診断医の負担を軽減しながら、複数の定量値を用いた診断を支援することができる。

なお、変数変換部２２０は、定量値受付部２１０が受け付けた定量値の種類の数より少ない種類の中間情報値を算出することが望ましい。これにより、変数変換により、次元削減を行うことができるため、診断画像算出部２３３は容易に診断画像を算出できる。

また、診断画像算出部２３３は、診断用画像の生成に用いた、各点の２種以上の中間情報値（Ｆ１，Ｆ２等）のそれぞれの分布または値の組み合わせの分布や、１種以上の中間情報値（Ｆ１，Ｆ２）と１種以上の定量値（ｘ、ｙ、ｚ）のそれぞれの分布または値の組み合わせの分布を示す画像を生成し、接続されている表示装置に表示させる表示制御部を備えてもよい。表示制御部は、一例としては図４のように、表示装置の表示画面４００の領域４０３に診断用画像を表示させ、領域４０２に中間情報値の組み合わせの分布をヒストグラム等の画像により表示する。

診断画像算出部２３３は、点ごとに画素値を設定する際に、２種以上の中間情報値（Ｆ１、Ｆ２等）の組み合わせ、または、１種以上の中間情報値（Ｆ１、Ｆ２等）と１種以上の定量値（ｘ、ｙ、ｚ等）との値の組み合わせが、所定の値である点が、診断用画像において強調されるように画素値を設定することが望ましい。例えば、図３のように、所定の中間情報値Ｆ１と中間情報値Ｆ２の組み合わせ（Ｆ１ _ｐｅａｋ 、Ｆ２ _ｐｅａｋ )が、画素値の最大値をとるように定めた関数やテーブルを用いて、画素値を設定する。これにより、所定の値の組み合わせ（中間情報値Ｆ１ _ｐｅａｋ と中間情報値Ｆ２ _ｐｅａｋ の組み合わせ）をとる点が、強調された画像を診断用画像として生成することができるため、操作者や診断医の診断をより支援することができる。

変数変換部２２０は、中間情報値Ｆ１、Ｆ２等の算出に用いる変数変換関数として、予め定めておいた関数を用いることも可能であるし、定量値受付部が受け付けた複数の点２０−１，２０−２、２０−ｎについての定量値ｘ、ｙ、ｚを用いて変数変換関数を演算により求める関数演算部を備える構成としてもよい。この場合、関数演算部は、複数の点２０−１，２０−２，２０−ｎについての中間情報値の分散が大きくなるように変数変換関数を設定することが望ましい。変数変換後の中間情報値の分散を大きくすることにより、中間情報値Ｆ１，Ｆ２等の組み合わせが示す複数のピークの分離が容易になり、複数種類の定量値の示す被検体の特性を、異なる画素値で強調して表示可能になる。例えば、関数演算部は、複数の点についての定量値ｘ、ｙ、ｚの分散共分散行列を生成し、分散共分散行列の主成分を求め、主成分を係数とし、２以上の定量値を変数とする一次多項式を変数変換関数として求めることにより、中間情報値の分散が大きくなる変数変換関数を求めることができる。また、主成分分析に限らず、任意の形式の関数変換処理、スケーリング処理、セグメンテーション処理、および、特異値分解処理、のいずれか一つを含む処理を行うことにより変数変換関数を求めることも可能である。

＜＜第二の実施形態＞＞
第二の実施形態として、医用画像診断支援装置のさらに詳しい実施形態について説明する。第二の実施形態では、医用画像診断支援装置を備えた磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置について説明する。医用画像診断支援装置は、ＭＲＩ装置が取得した２種類以上の定量値を用いて診断用画像を生成する。

まず、本実施形態の、医用画像診断支援装置を備える磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置について説明する。

ＭＲＩ装置は、主にプロトンのＮＭＲ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を取得できる。

図５は、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、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検波する受信器１０９と、シーケンサ１０４とを有する。シーケンサ１０４は、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。ＭＲＩ装置１００は、これらに加えて、受信器１０９により検波された信号に対して信号処理を施す計算機１１０と、計算機１１０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、ユーザーからの指示を受け付ける入力装置１１６と、を備える。記憶装置１１２には、計算機１１０における処理に必要な各種のデータが保持される。

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。

以上の構成を有するＭＲＩ装置１００で、被検体の所望の撮像領域（撮像断面）について撮像を行う場合、計算機１１０は、予め設定されたプログラムに従ったタイミング、強度で各部が動作するようシーケンサ１０４に指示を出力し、ＭＲＩ装置１００を構成する各部の動作を制御する。シーケンサ１０４が、傾斜磁場電源１０５と高周波磁場発生器１０６とに命令を送ることにより、計算機１１０が指示されたタイミングで、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傾斜磁場やリードアウト傾斜磁場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。核磁化が発生するＮＭＲ信号（エコー信号）は、ＲＦプローブ１０８によって受波され、受信器１０９によって検波（計測）される。ＮＭＲ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われる。計測された信号は、計算機１１０に送られる。計算機１１０は、ｋ空間に充填された信号を逆フーリエ変換処理することにより画像再構成を行う。なお、記憶装置１１２には、生成された画像や、必要に応じて、検波された信号自体、撮像条件等が記憶される。

また、計算機１１０が実行する上記プログラムのうち、特に、高周波磁場、傾斜磁場印加のタイミングや強度、および信号受信のタイミングを記述したものはパルスシーケンスと呼ばれる。撮像は、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。パルスシーケンスに設定する高周波磁場、傾斜磁場のタイミングや強度を制御することにより、被検体の任意の撮像断面を撮像できる。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、撮像パラメータは、ユーザーから入力装置１１６を介して入力される。計算機１１０は、入力装置１１６および表示装置１１１などのユーザーインターフェースを制御し、入力を受け付けるとともに、表示装置１１１に生成した画像を表示させる。

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。例えば、グラディエントエコー（ＧｒＥ）タイプの高速撮像法は、そのパルスシーケンスの繰り返し時間（以下、ＴＲ）ごとに位相エンコード傾斜磁場を順次変化させ、１枚の断層像を得るために必要な数のＮＭＲ信号を計測していく方法である。撮像パラメータは、繰り返し時間ＴＲ、エコー時間ＴＥ、ＲＦパルスの強度を決定するフリップ角α、同位相θなどがあり、撮像したい画像に応じて設定可能である。

位置決め用の撮像で取得した画像を用いて診断したい撮像部位を被検体に設定し、パルスシーケンスあるいは撮像パラメータを、強調して撮像したい物性値に応じて設定することにより、複数種の物性値がそれぞれ強調された画像（例えば、Ｔ１強調画像、Ｔ２強調画像、ＦＬＡＩＲ、拡散強調画像、ＭＲＡ）を撮像することができる。また、撮像パラメータを変更しながら複数回強調画像の撮像を繰り返し、得られた信号を処理することにより、画像の各画素の位置における被検体組織の、Ｔ１，Ｔ２、ＰＤ（プロトン密度）、磁化率、拡散係数等の複数の物性値を算出することができる。これにより、Ｔ１を画素値としたＴ１画像、Ｔ２画像、ＰＤ画像等を生成することも可能である。

本実施形態の計算機１１０は、Ｔ１画像、Ｔ２画像、ＰＤ画像等の画素値（物性値）や、Ｔ１強調画像、Ｔ２強調画像等の強調画像の画素値や、その他、ＭＲＩ装置１００で計測可能な定量値、ならびに、ユーザーから入力された値等、画素毎の２種以上の定量値を入力として、診断用画像を生成する医用画像診断部２００を備えている。具体的には、計算機１１０は、ＣＰＵとメモリとを有し、メモリに予め格納された医用画像診断プログラムをＣＰＵが読み込んで実行することにより、ソフトウェアにより医用画像診断部２００の各部の機能を実現する構成である。ただし、本実施形態の医用画像診断部２００は、ソフトウェアによりその機能を実現されるものに限られず、機能のすべてまたは一部を、ＡＳＩＣのようなカスタムＩＣやＦＰＧＡのようなプログラマブルＩＣ等のハードウェアにより実現する構成にすることももちろん可能である。

本実施形態の医用画像診断支援部２００は、図６に示すように、定量値受付部２１０と、変数変換部２２０と、診断画像生成部２３０と、診断画像表示部２４０と、を備える。本実施形態の定量値受付部２１０は、被検体の所望の領域（断面）についてＭＲＩ装置が算出した画像の画素（点）毎に、２種以上の定量値を受け付ける。変数変換部２２０は、定量値受付部２１０が受け付けた定量値に基づいて変数変換に用いる関数を演算により求める関数演算部２２１を備える。変数変換部２２０は、関数演算部２２１が求めた変数変換関数と、定量値受付部２１０が受け付けた定量値とを用いて、各画素ごとに１種以上の中間情報値を第一の実施形態と同様に算出する。診断画像生成部２３０は、画像生成用入力変数選択部２３１と、画像生成用入力変数表示部２３２と、診断画像算出部２３３と、を備える。画像生成用入力変数選択部２３１は、変数変換部２２０が算出した１種以上の中間情報値、および、定量値受付部２１０が受け付けた定量値（以下、これらの中間情報値および定量値を合わせて入力変数と呼ぶ）の中から、画像生成に用いる２種以上の値（入力変数）を選択する。この２種以上の入力変数には、少なくとも１種の中間情報値が含まれるように選択する。画像生成用入力変数表示部２３２は、画像生成用入力変数選択部２３１が選択した２種以上の入力変数のそれぞれの分布や値の組み合わせの分布を示す画像を生成し、表示装置１１１に表示させる表示制御を行う。診断画像算出部２３３は、第一実施形態と同様に、入力変数の値の組み合わせに応じて、画素値を画素毎に設定し、診断用画像を生成する。

以下、本実施形態の医用画像診断支援部２００の動作を図７のフローを用いて説明する。まず、動作の概要を説明する。

定量値受付部２１０は、ユーザーがユーザーインターフェース（表示装置１１１および入力装置１１６）を介して指示したならば、複数種類の定量値（ｘ、ｙ、ｚ・・・）のデータを画素毎にＭＲＩ装置の記憶装置１１２から受け付ける（読み込む）（ステップＳ３０１）。次に、変数変換部２２０の関数演算部２２１は、ステップＳ３０１で受け付けた複数種類の定量値（ｘ、ｙ、ｚ・・・）のデータを用いて変数変換関数f1(x,y,z・・・）、f2(x,y,z・・・）、f3(x,y,z・・・）等を演算により算出する（ステップＳ３０２−１）。算出した変数変換関数を用いて、変数変換部２２０は、ステップＳ３０１で受け付けた２種以上の定量値（ｘ、ｙ、ｚ・・・）に依存した中間情報値Ｆ１(=f1(x,y,z・・・））、Ｆ２（=f2(x,y,z・・・））、Ｆ３(=f3(x,y,z・・・））等を画素毎に算出する（ステップＳ３０２−２）。次に、画像生成用入力変数選択部２３１は、ステップＳ３０１で受け付けた画素毎の定量値（ｘ、ｙ、ｚ・・・）のデータと、ステップＳ３０２にて算出した画素毎の中間情報値Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３等とを画像生成用の入力変数の候補として、少なくとも一つ中間情報値（例えばＦ１）を含むように、二つ以上の画像生成用入力変数（定量値および／または中間情報値）を選択する（ステップＳ３０３）。次に、入力変数表示部２３２は、ステップＳ３０３で選択した入力変数（２以上の中間情報値（例えばＦ１とＦ２）、または、中間情報値と定量位置との組み合わせ（例えばＦ１とｘ））の分布を表示する画像を生成し、表示装置１１１に表示する（ステップＳ３０４）。次に、診断画像算出部２３３は、ステップＳ３０３にて選択した画像生成用入力変数（例えばＦ１とＦ２）の値の組み合わせに応じて、その画素に画素値を割り当て、診断用画像を生成し、表示装置１１１に表示させる（ステップＳ３０５、３０６）。

上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０６の動作をさらに詳しく説明する。まず、ステップＳ３０１では、医用画像診断支援部２００は、図４に示したようなユーザーインターフェース用の画面４００を表示装置１１１に表示する。画面４００は、定量値読み込み開始を指示するためのボタン形状が表示された定量値読込指示受付領域４０１と、診断用画像の生成に用いた入力変数（２以上の中間情報値の組み合わせまたは中間情報値と定量値の組み合わせ）が所定の形式で表示される入力変数表示領域４０２と、診断用画像が表示される診断画像表示領域４０３と、を含む。ユーザーが、マウスやキーボードを備える入力装置１１６を使って指示受付領域４０１のボタンを操作（クリック）すると、定量値受付部２１０は、記憶装置１１２に保持された２種以上の定量値を読み込む（ステップＳ３０１）。記憶装置１１２に保持されている２種以上の定量値とは、ＭＲＩ装置がパルスシーケンスを実行して計測したＮＭＲ信号から算出した、被検体の所定の領域１０についての、物性値（Ｔ１，Ｔ２、ＰＤ（プロトン密度）、磁化率、拡散係数等）の画像、および、Ｔ１強調画像、Ｔ２強調画像等の強調画像等、のうちの２種以上の画像の画素値である。受け付ける定量値の種類は、予め定めた種類であってもよいし、ユーザーがＭＲＩ計測時に設定した種類であってもよいし、ステップＳ３０１においてユーザーからユーザーインターフェースを介して定量値の種類の選択を受け付ける構成にしてもよい。以下、定量値データとして、Ｔ１，Ｔ２、ＰＤの３種を画素毎に受け付けた場合を例に説明する。データ形式としては、１次元ベクトルデータや２次元配列データ、３次元配列データなどどのような形式であってもよい。

ステップＳ３０２−１において、変数変換部２２０の関数演算部２２１は、定量値受付部２１０が受け付けた定量値データＴ１，Ｔ２、ＰＤを用いて、変数変換関数f1,f2を演算により算出する。以下、変数変換部へ入力する定量値ｘ、ｙ、ｚとしてＴ１、Ｔ２、ＰＤの３種類を用い、変数変換関数としてｆ１、ｆ２の２種類を算出する場合を述べる。記憶装置１１２には、変数変換関数ｆ１、ｆ２を算出するための基本となる関数として以下の式（５）と式（６）で示す関数が記憶装置１１２に記憶されている。

式（５）、（６）において、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１，Ｄ２は係数である。関数演算部２２１は、上記各係数の値をステップＳ３０１で受け付けた各画素の定量値データに基づいて算出する。ここでは、一例として、全画素の定量値Ｔ１，Ｔ２，ＰＤのデータを用い、主成分分析によって各係数の値を決定する方法を説明する。主成分分析を用いることにより、変数変換関数ｆ1,f2を用いて算出される中間情報値Ｆ１、Ｆ２の分散が大きくなるように変数変換関数ｆ１、ｆ２の各係数を設定することができる。中間情報値Ｆ１、Ｆ２の分散が大きくなることにより、中間情報値Ｆ１，Ｆ２等の組み合わせが示す複数のピークの分離が容易になり、複数種類の定量値の示す被検体の特性を、異なる画素値で強調して表示可能になる。

まず、式（７）により定量値Ｔ１、Ｔ２、ＰＤごとに、全画素の平均を求める。求めた平均と、式（８）とにより、各定量値の全画素の分散共分散行列Ｓを求める。ただし、式（７）、（８）において、Ｎは全画素数である。

次に、下式（９）を満たす分散共分散行列Ｓの固有ベクトルｘ、固有値λの組を求める。ただし、固有値λは零でない数である。

ここで、固有ベクトルｘは、３次元で長さが１のベクトルである。本実施形態のように、分散共分散行列Ｓが実数の対称行列の場合、固有値λは実数になることが知られており、固有ベクトルｘと固有値λの組はＪａｃｏｂｉ法などを用いて求めることができる。固有ベクトルｘは、たがいに直交するように３通り求めることができる。求めた３つの固有ベクトルｘの中から、固有値λが大きいほうから２つの固有ベクトルｘを選び、固有ベクトルｘ１とｘ２とする。これら固有ベクトルｘ１、ｘ２の3つの成分を、式（１０）のように係数Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２として決定する。

一方、Ｄ１，Ｄ２は、下式（１１）により算出する。

関数演算部２２１は、上述のように主成分分析により算出した各係数の値を記憶装置１１２に記憶する。ステップＳ３０２−２において、変数変換部２２０は、記憶部１１２に予め格納されている式（５）、（６）を読みだして、ステップＳ３０２−１で算出した各係数の値を適用し、変数変換関数ｆ1,f2を求める。そして、ステップＳ３０１において画素毎に受け付けた定量値Ｔ１，Ｔ２，ＰＤの値を記憶装置１１２から読みだして、変数変換関数f1,f2をそれぞれ適用し、画素毎に中間情報値Ｆ１(=f1(T1,T2,PD)）とＦ２(=f2(T1,T2,PD)）を求める。これにより、Ｔ１、Ｔ２、ＰＤという３つの相異なる定量値データに依存した、２つの中間情報値Ｆ１とＦ２が得られる。

なお、式（５）、（６）は、３種の定量値Ｔ１、Ｔ２、ＰＤを変数変換する多変数一次関数を示したが、定量値の種類の数は３種に限られず、２種以上であればよい。なお、ステップＳ３０２−２においては、各画素に対して中間情報値Ｆ１とＦ２を求めるが、式（５）と式（６）の係数は、各画素間で共通して同じ値を用いる。本実施形態では、ステップ３０２−１において関数演算部２２１が係数を算出する例について説明したが、予め定めて記憶装置１１２に格納しておいた係数の値をステップＳ３０２−２で読みだして用いてもよい。

ステップＳ３０３において、画像生成用入力変数選択部２３１は、ステップＳ３０２−２で算出した中間情報値Ｆ１，Ｆ２およびステップＳ３０１で受け付けた定量値Ｔ１、Ｔ２、ＰＤの中から２以上の変数を選択する。選択する変数の組合せは、記憶装置１１２にあらかじめ記憶しておいた組み合わせであってもよいし、ユーザーインターフェースを介してユーザーによる変数選択を受け付けてもよい。例えば、記憶装置１１２に中間情報値Ｆ１とＦ２を選択するよう記憶されている場合、画像生成用入力変数選択部２３１は、これを参照し、画像生成用入力変数として、中間情報値Ｆ１とＦ２を選択する。

画像生成用入力変数表示部２３２は、例えば、各画素がもつ変数（中間情報値Ｆ１、Ｆ２）、または、Ｆ１とＦ２の組み合わせが、変数空間内でどのように分布しているかがわかるような表示画像を生成する。

例えば、それぞれの画像生成入力変数（中間情報値Ｆ１、Ｆ２）をそれぞれ軸方向とするグラフ（図４の領域４０２）のように生成する。このグラフは、中間情報値Ｆ１，Ｆ２の最小値と最大値の間を等間隔のＰ，Ｑ個の区間に分割した座標上に、各画素の中間情報値Ｆ１，Ｆ２の組み合わせをプロットした場合の頻度Ｎ_pqの分布（同時同数分布）を示したものであり、式（１２）により求められる。

式（１２）において、imaxは全画素数、Ｆ１ｐはｐ番目の区間の最小値、Ｆ２ｑはＦ２のｑ番目の区間の最小値である。Ｆ１iは、全画素に１から全画素数までの番号を固有に割り当てた時の、ｉ番目の画素のＦ１とＦ２の値である。１からＰまでのpと、１からＱまでのｑのそれぞれについて頻度Ｎｐｑを算出する。算出した頻度分布は、例えば図４の領域４０２のグラフのように２次元平面の２軸をＦ１、Ｆ２とし、２軸に直交する軸（高さ）に頻度Ｎｐｑを対応させた３次元ヒストグラムの形でＮpqの値を表示することができる。同時分布の２軸には、中間情報値Ｆ１の名称として第一主成分、中間情報値Ｆ２の名称として第二主成分などの文字を表示しても良い。

ステップＳ３０５において、診断画像算出部２３３は、各画素に対して、画像生成用入力変数（中間情報値Ｆ１，Ｆ２）の値の組み合わせに応じて、画素値を割り当てることにより診断用画像を生成する。診断用画像の生成には、例えば、記憶装置１１２にあらかじめ保存された、画素値設定用関数および算出パラメータを用いる。ここでは、画素値設定用関数としてガウス関数を用いて診断画像を算出する場合について説明する。

記憶装置１１２には、Ｆ１、Ｆ２に依存する画素値設定用関数Ｇとして以下の式（１３）が予め格納されている。

式（１３）において、Ｕ、Ｖ、Ｗは定数であり、Ｕ，Ｖ，Ｗの値としては、予め算出パラメータとして記憶装置１１２に記憶された値を用いてもよいし、ユーザーからユーザーインターフェースを介して受け付けた値を用いてもよい。式（１３）では、中間情報値Ｆ１が値Ｕで、中間情報値Ｆ２が値Ｖである画素、すなわち（Ｆ１、Ｆ２）＝（Ｕ，Ｖ）となる画素で最も大きい画素値Ｇをとり、中間情報値Ｆ１、Ｆ２がそれぞれＵ，Ｖから離れるほど小さい画素値をとる。Ｗは、中間情報値Ｆ１、Ｆ２がＵ，Ｖからどの程度離れた画素までを大きな画素値とするかの強調度合を決定する係数である。すなわち、式（１３）は、画像算出用入力変数の、特定の組み合わせへの類似性を強調する関数である。診断画像算出部２３３は、画素ごとに、その画素のＦ１，Ｆ２を式（１３）に代入することにより、画素値Ｇを求めることができる（ステップＳ３０５）。それにより、中間情報値Ｆ１，Ｆ２の組み合わせが、Ｆ１＝Ｕ、Ｆ２＝Ｖに近い画素ほど大きな画素値で強調された診断用画像が生成される。

なお、式（１３）の定数Ｕ、Ｖ、Ｗの値を、強調したい生体組織（以下、対象組織）に応じて演算により求めることも可能である。各種生体組織は、種類ごとに、固有の定量値の組み合わせ（例えば、灰白質であれば、Ｔ１＝１．３秒、Ｔ２＝０．１秒、など）を持つ。そこで、あらかじめ、対象組織の標準的な定量値を、健常者の定量値データなどから求めて記憶装置１１２に格納しておく。診断画像算出部２３３は、ステップＳ３０３において選択された画像生成用入力変数（例えば中間情報値Ｆ１，Ｆ２）を読み込んで、対象組織の画像生成用入力変数（例えば中間情報値Ｆ１，Ｆ２）の値を計算により求める。具体的には、対象組織の標準的なＴ１，Ｔ２、ＰＤの値と、式（５）、（６）の係数の値を、記憶装置１１２から読み込み、ステップＳ３０３において選択された画像生成用入力変数（例えば中間情報値Ｆ１，Ｆ２）に対応する式（５）、（６）に代入する。これにより、対象組織の標準的な中間情報値Ｆ１，Ｆ２の値を算出する。算出した対象組織の標準的なＦ１をＵ、標準的なＦ２をＶとする。

Ｗは、強調度合いを変化させる定数であるから、任意の値（例えばＷ＝１）に設定しても良いし、対象組織が取りうるＦ１、Ｆ２のおおよその範囲を強調するように演算により求めた値に設定することもできる。演算により求める場合、対象組織の標準的なＴ１、Ｔ２，ＰＤ、の標準偏差を予め求めておき、和の標準偏差の公式を利用して中間情報値Ｆ１の標準偏差を算出してＷとする。

なお、対象組織ごとに、その対象組織を強調するための定数Ｕ，Ｖ，Ｗを予め上記演算により求めておき、その結果を記憶装置１１２に格納しておくことも可能である。これにより、ユーザーから強調したい組織の選択をユーザーインターフェース等を介して診断画像算出部２３３が受け付け、選択された組織に対応する定数Ｕ、Ｖ、Ｗを記憶装置１１２から読みだして用いることができる。これにより、その対象組織を強調した診断用画像を算出することができる。

診断画像算出部２３３は、生成した診断用画像を所定の形式で表示装置１１１に表示する。例えば、診断用画像の画素値を輝度に対応させ、グレースケール画像として表示装置１１１の診断画像表示領域４０３に図４のように表示する。あるいは、診断用画像が３次元である場合、レイトレーシング法などにより平面の画像に変換して表示するか、所定の断面上の輝度値をグレースケール画像として表示することもできる。あるいは、本実施形態の医用画像診断支援装置とは別の画像表示用ソフトウェアを介して表示装置１１１に表示させる方法を用いてもよい。

以上説明してきたように、本実施形態では、複数種類の定量値に基づいて、２以上の入力変数（２以上の中間情報値の組み合わせや、中間情報値と定量値の組み合わせ）に変換し、中間情報値等の値の組み合わせに応じた画素値を有する一つの診断用画像を生成して表示することができる。しかも、２以上の入力変数（中間情報値の組み合わせや、中間情報値と定量値の組み合わせ）を同時分布等の形でユーザに表示することができる。生体内の各組織は、組織の種類ごとに固有の定量値の組み合わせを持つため、本実施形態の診断用画像を用いることにより、複数の定量値データを見比べるという煩雑な作業をすることなく、一つの診断用画像から組織の種類や、異常な組織を識別することが可能になる。また、入力変数（中間情報値の組み合わせや、中間情報値と定量値の組み合わせ）を示す画像を、診断用画像とともに表示することにより、個別の定量値では確認できない定量値の組み合わせの違いを効率よく可視化し、診断に用いることが可能になる。

また、本実施形態では、主成分分析を用いて、複数の画素についての中間情報値の分散が大きくなるように、変数変換関数を算出しているため、定量値の組み合わせの違いを反映した中間情報値を求めることができる。よって、個別の定量値では、頻度ピークが重なって確認できないような違いであっても、定量値を変数変換した中間情報値を用いることにより頻度ピークを効率よく分離して、異なる画素値で表示することができる。

なお、上述の実施形態では、中間情報値の分散を大きくする変数変換関数を求めるために、主成分分析を用いる方法について述べたが、変数変換関数の係数は、あらかじめ記憶装置に記憶しておいても良い。例えば、あらかじめ健常な被検体や疾患を持つ被検体を計測し、主成分分析により係数を求め、以後の検査時の係数として使用も良い。それにより、中間情報の数値を、被検者間で比較可能になり、診断能の向上が期待できる。

なお、上記本実施形態では、医用画像取得装置としてＭＲＩ装置を用い、ＭＲＩ装置に医用画像診断支援装置２００を搭載した例について説明したが、医用画像取得装置は、ＭＲＩ装置に限定されない。例えば、ＣＴ装置、超音波診断装置等に医用画像診断支援装置を搭載してもよい。ＣＴ装置ではＸ線吸収係数、超音波診断装置では弾性率や音速などを定量値として計測して用いることが可能である。

＜第二の実施形態の変形例１＞
第二の実施形態では、変数変換部２２０は、式（５）、（６）のように、多変数一次関数を二つ用いて、二つの中間情報値を出力する構成であったが、変数変換関数は一次関数に限られるものではない。例えば、変数変換部２２０が出力する中間情報値Ｆ１やＦ２の代わりに、式（１４）で表わされるような、指数関数などを組み合わせた一つの関数f3を用いて中間情報値Ｆ３（=f3(T1,T2))を算出することも可能である。

式（１４）において、Ａ、Ｂは変換パラメータである。例えば、Ａ＝１．５、Ｂ＝１．５とすると、Ｔ２が１．５秒より長い組織は、中間情報値Ｆ３が、Ｔ２が１．５秒以下の組織と比べて大きい値をとる。これにより、例えば脳領域では、血液や脳脊髄液と、脳実質との、Ｔ１，Ｔ２の組み合わせの違いを強調する効果を、一次関数を変換関数として用いる場合より向上させることができる。また、二つの中間情報値を組み合わせることなく、中間情報値Ｆ３の値に応じて画素値を割り当てることにより、例えば脳領域では、血液や脳脊髄液と、脳実質とが異なる画素値で示される診断用画像を生成することも可能になる。

式（１４）のほかにも、多次元多項式、対数関数、三角関数やシグモイド関数、およびそれらを組み合わせた関数を、定量値受付部が受け付ける定量値データの種類によって適切に設定しておき、これらを変数変換関数として用いることにより、定量値の組み合わせの違いを強調する効果を、一次関数を変数変換関数として用いる場合よりも向上させることができる。

＜第二の実施形態の変形例２＞
なお、上記に記載の本実施形態では、変数変換部２２０の変数変換関数として、式（１５）で表されるような、スケール調整処理関数ｆ4を用いて中間情報値Ｆ４(=ｆ4(T1)）を算出しても良い。

式（１５）において、Ａ’は変換パラメータである。本変形例においては、変数変換部２２０で使用される定量値データは、Ｔ１のみであるが、Ｔ１の短い組織は、中間情報値Ｆ４が広い範囲に分布するのに対し、Ｔ１の長い組織は、中間情報値Ｆ４が狭い範囲に集中する。これにより、組織のＴ１が長いか短いかに応じて、異なるスケール調節がなされるため、異なる二つ以上の定量値に依存した変換が行われている。これにより、Ｔ１の長い組織と短い組織の画素値の分布を、調節されたスケールに変換することができる。よって、画像生成用入力変数表示部２３２で、中間情報値の分布などを表示した際に、ユーザーはＴ１が異なる組織を容易に理解することができるという利点がある。

＜第二の実施形態の変形例３＞
第二の実施形態では、画像生成用入力変数選択部２３１として、中間情報値と定量値との組み合わせを選択してもよいことを説明したが、具体例を以下に示す。例えば、式（１４）の関数を用いて算出される中間情報値Ｆ３と、流速vとを入力変数として選択することができる。このとき、診断画像算出部２３３は、式（１６）により、中間情報値Ｆ３と流速ｖとの値の組み合わせごとに画素値を割り当てることができる。

式（１６）において、Ｃ１、Ｃ２は予め記憶装置１１２に記憶された変換パラメータである。式（１６）を用いることにより、中間情報値Ｆ３で強調された血流と脳脊髄液との違いを、速度ｖによってさらに分離して画像値を割り当てることができるため、血管像のみを強調した診断用画像の生成が可能になる。このように、中間情報値と定量値との組み合わせを入力変数として選択した場合、定量値の組み合わせの違いを強調した診断画像を得ることができるのに加え、画像生成用入力変数表示部２３２により、複数の定量値に依存した中間情報値と、定量値の両方が、ユーザーに対して表示される。よって、多数の定量値を個別に確認する負担を軽減しつつ、定量値そのものを用いた診断も可能になる利点がある。

＜第二の実施形態の変形例４＞
第二の実施形態の変数変換部２２０において用いる変数変換関数は、定量値に対して連続的な値が得られる関数に限られるものではなく、離散的な値を出力する変数変換関数を用いても良い。例えば、変数変換関数として、入力された定量値から生体組織の種類（以下、生体組織種。例えば、脳脊髄液、白質、灰白質）を識別し、生体組織種に対応した数値を出力する関数を用いることができる。生体組織種の識別には、最近傍法、線形識別、最尤推定などの方法を用いることができる。以下、Ｔ１、Ｔ２、ＰＤを入力として最近傍法を用いる変数変換関数について述べる。

まず、あらかじめ、健常な被検体の定量値を計測し、各生体組織種の代表的な定量値を記憶装置１１２に記憶しておく。具体的には例えば、Ｔ１強調画像などの生体組織の形態が明瞭に判断できる画像（形態画像）において、ある生体組織種が存在する代表的な画素を診断医が選択し、選択された画素における各種定量値を求める。選択された画素における各種定量値の組み合わせを、その生体組織種の代表的な定量値の組み合わせとして、記憶装置１１２に記憶しておく。これを複数の生体組織種についてそれぞれ行う。これにより、複数の生体組織種ごとの代表的な定量値の組み合わせが記憶装置１１２に予め格納される。

そして、検査対象の被検体の撮像した画像を用い、その画像の各画素における定量値の組み合わせを変数変換部２２０が求め、記憶装置１１２に記憶されているどの生体組織の定量値の組み合わせに最も近いかを求める。具体的には、式（１７）のように、定量値の組み合わせの距離を計算し、その画素と最も距離が小さい組織の種類を求める。そして、複数の生体組織種に付与しておいた通し番号を、中間情報値Ｆとして出力する。

ただし、式（１７）において、ｉは生体組織の種類を示す番号であり、Ｔ１i、Ｔ２ｉ、ＰＤｉは生体組織の代表的な定量値である。

式（１７）では、ユークリッド距離を用いたが、各生体組織の定量値の分散も求めておき、マハラノビス距離を算出することにより、その画素と最も距離が小さい組織の種類を求めることも可能である。

本変形例のように、変数変換部２２０において離散的な中間情報値を出力する利点について説明する。離散的な中間情報値を用いることにより、離散的に各画素を分類したうえで、特定の分類について、別の指標をもとに診断用画像を生成することができる。これにより、ユーザーの診断作業の効率を向上させることができる。例えば、中間情報値として生体組織の種類の番号を用い、画像生成用入力変数選択部２３１は、生体組織の種類の番号（中間情報値）と、拡散係数（定量値）とを選択するよう記憶装置１１２に記憶しておく。生体組織の種類が灰白質で、かつ、拡散係数の大きい部分を診断画像として表示するように画素値設定用関数を定義しておくと、灰白質における腫瘍が強調された診断画像が得られる。さらに、第二の実施形態では、画像生成用入力変数表示部２３２により入力変数（中間情報値と定量値）の分布も表示されるため、診断用画像において強調された部分の状態を、入力変数の分布を示す画像に基づいて数値的に確認することができる。例えば、灰白質の腫瘍が疑われる強調画像が得られた場合に、画像生成用入力変数表示部によって表示された灰白質の拡散係数の分布などを診断医が見ることで、本当に腫瘍かどうか確認することができる。

＜第二の実施形態の変形例５＞
第二の実施形態では、画像生成用入力変数表示部２３２が、２以上の入力変数（中間情報値または中間情報値と定量値）の同時分布を図４の領域４０２のように表示する構成について述べたが、個々の中間情報値や定量値の分布を表示してもよい。具体的には例えば、図８に示した画像生成用入力変数表示領域５０１のように、各入力変数（中間情報値および定量値）の分布を示す箱髭図を表示することができる。箱髭図には、それぞれに中央値と四分位範囲を表示してもよい。また、棒グラフに、エラーバーを示した図によって、分布の特徴を表示してもよい。このように、個々の入力変数の分布を表示することにより、同時分布を表示するのに比べ、見た人は、数値の変化を理解しやすいというメリットがある。よって、例えば、医師が患者に対して説明する場合に、個々の入力変数の分布を用いた方が、患者が数値を理解しやすい。

＜第二の実施形態の変形例６＞
上記変形例４において、画像生成用入力変数選択部２３１が、離散的な変数と、連続的な変数とをそれぞれ１つ以上選択した場合、画像生成用入力変数表示部２３２は、図４の表示領域４０２のかわりに、図９のように、離散的な値（生体組織種）によって画素を分類し、それぞれの分類における連続的な値の分布を表示しても良い。例えば、離散的な変数として生体組織の種類の通し番号が、連続的な変数として定量値である拡散係数Ｄが、画像生成用入力変数選択部２３１によって選択された場合には、図９に示す表示領域６０１を表示する。図９の例では、画素を生体組織の種類の通し番号に、生体組織の種類の名称Fat,WM,GM,CSFが割り当てられて表示されている。拡散係数は、生体組織ごとに固有の分布を持つことが知られているため、図９の表示において、特定の組織の拡散係数が異常である場合に、脳梗塞などの異常が発生していることと、異常があるのがどの組織であるかを容易に判断できる。このように、離散的な変数と連続的な変数が選択された場合には、離散的な変数で分類して表示することで、診断しやすくなる利点がある。

＜第二の実施形態の変形例７＞
第二の実施形態では、画像生成用入力変数表示部２３２が、２以上の入力変数（中間情報値または中間情報値と定量値）の同時分布を図４の領域４０２のように表示する構成について述べたが、これに加え、入力変数の２次元空間に、診断画像算出部２２３によって生成された診断用画像の画素値をプロットしてもよい。これによって、入力変数のどの領域を強調して診断画像を作成しているのかを確認することができ、診断画像と中間情報との関連性を容易に理解できるという利点がある。

＜第二の実施形態の変形例８＞
第二の実施形態において、定量値受付部２１０は、定量値データを受け付けた際、例えばガウシアンフィルタのような、空間フィルタを掛ける処理を加えても良い。これにより、空間的になめらかな中間情報値及び診断画像が得られ、診断画像の画質が向上する。また、空間フィルタは、微分フィルタのような、定量値の局所的変化を強調するフィルタでもよい。これにより、局所的な変化を強調した中間情報及び診断画像が得られ、診断能が向上する。

＜＜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。第三の実施形態は、第二の実施形態のＭＲＩ装置と基本的に同様の構成を有するが、第二の実施形態とは異なり、診断画像算出部２３３が用いる画素値設定用関数及びそのパラメータをユーザーが調整する機能を有する。

具体的には、本実施形態の診断画像生成部２３０は、画像生成用入力変数選択部２３１と、画像生成用入力変数表示部２３２と、診断画像算出部２３３とに加え、図１０に示すように、画素値設定用関数調整部７０１を備える。画素値設定用関数調整部７０１は、診断画像算出部２３３が入力変数の値の組み合わせ（２種以上の中間情報値の組み合わせ、または、中間情報値と定量値の組み合わせ）に応じて画素値を画素毎に割り当てる際に用いる画素値設定用関数を、ユーザーの操作に応じて変更する。これにより、画素に割り当てられる画素値を調整する。

図１１に、第三の実施形態の医用画像診断支援部２００の処理フローを示す。図１１の処理フローにおいて、ステップＳ３０１からステップＳ３０４は第二の実施形態の図７のフローと同様であり、定量値を受け付け、中間情報値Ｆ１，Ｆ２を算出し、中間情報値Ｆ１，Ｆ２を表示する。次に、画素値設定用関数調整部７０１は、ステップＳ８０１において、図１２のようにユーザーから画素値の調整を受け付けるためのユーザーインターフェースを表示し、ユーザーから画素値の調整の操作を受け付けたならば、診断画像算出部２３３が用いる画素値設定用関数を変更する（ステップＳ８０１）。次のステップＳ３０５では、診断画像算出部２３３が、ステップＳ８０１で調整された画素値設定用関数を用いて入力変数に応じた画素値を画素毎に設定して診断用画像を生成し、表示する（ステップＳ３０６）。

図１２に、画素値設定用関数調整部７０１が表示装置１１１に表示させるユーザーインターフェース用画面９００の一例を示す。図１２の画面は、図４と同様に定量値読込指示受付領域４０１と、入力変数表示領域４０２と、診断画像表示領域４０３とを含み、これらに加えて、調整受付領域９０１を有する。調整受付領域９０１は、パラメータ調整受付領域９０２と、調整完了指示受付領域９０３を備える。ユーザーは、ステップ３０４で表示された領域４０２の入力変数の２次元分布（同時分布）を見て、画素値の調整をしたい場合には、入力装置１１６を介してパラメータ調整受付領域９０２において関数の定数の調整を行う。画素値設定用関数調整部７０１は、記憶装置１１２に記憶されている画素値設定用関数のパラメータを領域９０２で受け付けた値に変更する。ユーザーが、入力装置１１６を介して調整完了指示受付領域９０３を操作（クリック）すると、画素値設定用関数調整のステップＳ８０１は終了する。

以下、本実施形態の画素値設定用関数調整部７０１について、より詳細に説明する。ここでは、例えば、変数変換部２２０が、第一の実施形態における式（５）と式（６）で表わされる中間情報値Ｆ１とＦ２を出力し、画像生成用入力変数選択部２４１がＦ１とＦ２を入力変数として選択し、診断画像算出部２３３が式（１３）で表わされる画素値設定用関数を用いて画素値を設定する場合について述べる。画素値設定用関数調整部７０１は、図１２に示す画像算出パラメータ調整受付領域９０１において、式（１３）の関数のパラメータであるＵ、Ｖ、Ｗの調整をユーザーから受け付ける。具体的には、領域９０１は、Ｕ、Ｖ、Ｗそれぞれに対応したスライドバーが表示され、ユーザーが入力装置１１６を介してバーの位置をスライドさせた場合には、画素値設定用関数調整部７０１は、スライド量に応じてＵ，Ｖ，Ｗ値を変更し、変更後のパラメータを記憶装置１１２に記憶させる。これにより、ユーザーは、例えば、強調したい組織のＦ１に近い値をＵとして設定し、強調したい組織のＦ２に近い値をＶとして設定し、強調する組織Ｆ１とＦ２の範囲の半径の値をＷとして調整することができる。次に、ユーザーが画像算出調節終了受付領域９０２のボタンをクリックするなどして終了指示を入力すると、診断画像算出部２３３は、パラメータＵ，Ｖ，Ｗが調整された式（１３）にＦ１、Ｆ２を代入し各画素の画素値Ｇを算出する。

このような構成において、例えば、異常部位のＦ１、Ｆ２に近い値をＵ，Ｖとしてユーザーが、領域９０２に入力した場合は、異常部位を強調した診断画像を得ることができる。よって、中間情報値を領域４０２でユーザーが確認しながら、好みの診断画像を容易に得ることが可能になる。また、多数の定量値が少ない種類の中間情報に変換されて表示されるため、定量値に直接的に関数を適用する場合に比べ、ユーザーは調節がしやすい。

以上説明したように、本実施形態によれば、ユーザーの好みに応じた診断画像を作成可能であり、操作性および診断能の向上が期待できる。

なお、ステップＳ３０６において診断用画像を図１２の領域４０３に表示した後、再びステップＳ８０１に戻って画素値設定用関数を調整できるようにフローを変更してもよい。この場合、ユーザーは、領域４０３に表示された診断用画像を見て、画素値設定用関数の調整できるため、より所望の組織（部位）が強調された診断用画像が生成できる。

なお、本実施形態において、画像生成用入力変数表示部２３２が入力変数（中間情報値等）の分布を表示する画像を生成する際に、分布を表示する画像の生成に使用する入力変数の値の範囲は、入力変数の最小値から最大値までの全てでなくてもよく、一部のみを使用して画像を生成してもよい。例えば、ユーザーが分布を表示したい値の範囲を入力可能にする分布定義域指定受付部（不図示）を画面９００に設け、入力変数の値の範囲を決定してもよい。具体的には、画像生成用入力変数表示領域４０２において、ユーザーからマウスのクリックやドラッグにより領域指定を受け付ける機能を画像生成用入力変数表示部２３２に追加する。そして、画素値設定用関数調整部７０１がステップＳ８０１で調整を実行中に、ユーザーから表示領域４０２上で入力変数の値の範囲の指定を受け付けた場合には、設定された範囲の最大値と最小値をそれぞれ、入力変数の分布を表示する画像を生成する際に使用する入力変数の値の範囲とする。分布定義域の値の範囲内の変数値をもつ画素のみを用いて、入力変数の分布を示すヒストグラムなどを画像生成用入力変数表示部２３２が計算しなおし、領域４０２に再表示する。これにより、ユーザーが望む値の範囲の入力変数（中間情報値等）の分布が表示され、画像算出調整が容易になる利点がある。

＜＜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。第四の実施形態は、第二の実施形態のＭＲＩ装置と基本的に同様の構成を有するが、第二の実施形態とは異なり、関数演算部２２１が求めた変数変換関数、または、記憶装置に１１２に予め格納された変数変換関数のパラメータをユーザーが調整する機能を有する。

具体的には、変数変換部２２０は、関数演算部２２１に加えて、図１３に示す変数変換関数調整部１００１をさらに備える。変数変換関数調整部１００１は、関数演算部２２１が求めた変数変換関数、または、記憶装置に１１２に予め格納された変数変換関数を、ユーザーの操作に応じて変更する。これにより、変数変換関数を用いて変数変換部２２０が算出する中間情報値を調整する。

図１４に本実施形態の医用画像診断支援部２００の処理フローを示す。ステップＳ３０１において定量値受付部２１０が定量値を受け付けたのち、変数変換関数調整部１００１は、図１５に示したユーザーインターフェース用の画面１２００を表示装置に表示する。画面１２００は、定量値読込指示受付領域４０１と、画像生成用入力変数表示領域４０２と、診断画像表示領域４０３とを備え、これらに加えて、変数変換調整節受付領域１２０１を有する。変数変換調整節受付領域１２０１は、変数変換パラメータ調整受付領域１２０２と、変数変換調整終了受付領域１２０３を備える。変数変換調整節受付領域１２０１には、変数変換関数のパラメータを調整するためのスライドバーが表示される。ユーザーは、入力装置１１６を介してバーの位置を調整することにより、変数変換関数のパラメータを調整することができる（ステップＳ１１０１）。ユーザーが、変数変換調節受付領域１２０２においてパラメータの値の調整を行うと、変数変換関数調整部１００１は、記憶装置１１２に記憶されている、変数変換関数のパラメータを変更する。ユーザーが入力装置１１６を介して変数変換調節終了受付領域１２０３を操作（クリック）すると、変数変換関数の調整は終了する。変数変換部２２０は、変更後の変数変換関数を記憶装置１１２から読みだして、中間情報値を計算する（ステップＳ３０２−１）。以降は、第二の実施形態と同様に、ステップ３０２−２〜３０６を行う。

例えば、変数変換部２２０が、第一の実施形態における式（５）と式（６）で表わされる変数変換関数ｆ１、ｆ２により中間情報値Ｆ１とＦ２を出力する場合、変数変換関数調整部１００１は、図１５のように領域１２０２において、式（５），（６）における変換パラメータＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２を調整するためのスライドバーを備える。なお、図１５では、図示の都合上、一部の変換パラメータＡ１，Ｂ１、Ｃ１調整用のスライドバーのみを示している。

本実施形態によれば、中間情報値等の同時分布を示す領域４０２の同時分布表示画面において病変組織と正常組織とが、近い位置に分布している場合などに、変数変換関数のパラメータを調節することで、病変組織と正常組織を同時分布表示画面上で離れた位置に分布させることが可能になる。よって、診断画像算出部２３３は、例えば病変組織を強調した画像を容易に作ることができるため、ユーザーの診断用画像として適した画像を生成することができる。

２：医用画像診断支援装置、１０：領域、１００：ＭＲＩ装置、 １０１：マグネット、 １０２：傾斜磁場コイル、 １０３：被検体、 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：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、 １１６：入力装置、 ２００：医用画像診断支援部、 ２１０：定量値受付部、 ２２０：変数変換部、 ２２１：関数演算部 ２３０：診断画像算出部、 ２３１：画像生成用入力変数選択部、 ２３２：画像生成用入力変数表示部、 ２３３：診断画像算出部、４００：ユーザーインターフェース用画面、 ４０１：定量値読込指示受付領域、 ４０２：画像生成用入力変数表示領域、 ４０３：診断用画像表示領域、５０１：画像生成用入力変数表示領域、６０１：画像生成用入力変数表示領域、 ７０１：診断画像算出調整部、９００：ユーザーインターフェース用画面、 ９０１：調整受付領域、 ９０２：パラメータ調整受付領域、９０３：調整完了指示受付領域、 １００１：変数変換調整部、 １２００：ユーザーインターフェース用画面、１２０１：変数変換調整受付領域、 １２０２：変数変換パラメータ調整受付領域、 １２０３：変数変換調整終了受付領域

Claims (15)

1. 被検体の所定の領域内の複数の点についてそれぞれ予め求められた、所定の２種以上の定量値のデータを受け付ける定量値受付部と、
   前記点ごとの前記２種以上の定量値と、１以上の所定の変数変換関数とを用いて、前記２種以上の定量値に依存した中間情報値を、前記点ごとに１種以上算出する変数変換部と、
   前記領域についての診断用画像を算出する診断画像算出部とを有し、
   前記診断画像算出部は、前記変数変換部が前記点ごとに求めた２種以上の前記中間情報値の組み合わせ、または、前記点についての１種以上の前記中間情報値と１種以上の前記定量値との組み合わせ、に応じて、画素値を前記点ごとに設定し、前記診断用画像を生成することを特徴とする医用画像診断支援装置。
2. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、前記診断画像算出部が前記画素値の設定に用いた、複数の前記点についての、前記２種以上の前記中間情報値のそれぞれの分布または値の組み合わせの分布、もしくは、前記１種以上の前記中間情報値と前記１種以上の定量値のそれぞれの分布または値の組み合わせの分布を、表示装置に表示させる表示制御部を有することを特徴とする医用画像診断支援装置。
3. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、前記診断画像算出部は、２種以上の前記中間情報値の組み合わせ、または、１種以上の前記中間情報値と１種以上の前記定量値との値の組み合わせが、所定の値である前記点が、前記診断用画像において強調されるように前記画素値を設定することを特徴とする医用画像診断支援装置。
4. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、前記診断画像算出部は、予め定めておいた画素値設定用関数を用いて、前記値の組み合わせに応じて前記画素値を設定することを特徴とする医用画像診断支援装置。
5. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、前記変数変換部は、前記定量値受付部が受け付けた前記複数の点についての定量値を用いて、前記変数変換関数を演算により求める関数演算部を備えることを特徴とする医用画像診断支援装置。
6. 請求項５に記載の医用画像診断支援装置であって、前記関数演算部は、前記複数の点についての前記中間情報値の分散が大きくなるように前記変数変換関数を演算により求めることを特徴とする医用画像診断支援装置。
7. 請求項６に記載の医用画像診断支援装置であって、前記関数演算部は、複数の前記点についての前記定量値の分散共分散行列を生成し、前記分散共分散行列の主成分を求め、前記主成分を係数とし、２以上の前記定量値を変数とする一次多項式を前記変数変換関数として求めることを特徴とする医用画像診断支援装置。
8. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、
   前記定量値受付部の受け付ける前記定量値は、磁気共鳴イメージング装置を用いて測定されたデータに基づいて推定された、前記被検体についての、縦緩和時間、縦緩和度、横緩和時間、横緩和度、プロトン密度、磁化率、拡散係数、RF照射強度、流速、化学シフト、のうち少なくとも二種類を含むことを特徴とする医用画像診断支援装置。
9. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、
   前記変数変換部は、前記定量値受付部の受け付けた前記定量値の種類の数より少ない種類の前記中間情報値を算出することにより、次元削減を行うことを特徴とする医用画像診断支援装置。
10. 請求項１に記載の医用画像診断支援装置であって、
    前記変数変換部が算出した１種以上の中間情報値、および、前記定量値受付部が受け付けた２種以上の定量値の中から、２種以上の前記中間情報値の組み合わせ、または、前記１種以上の前記中間情報値と１種以上の前記定量値との組み合わせを選択する選択部をさらに有し、
    前記診断画像算出部は、前記選択部が選択した前記組み合わせに応じて、前記点ごとに画素値を設定することを特徴とする医用画像診断支援装置。
11. 請求項２に記載の医用画像診断支援装置であって、
    前記診断画像算出部が前記画素値の設定に用いた、前記２種以上の前記中間情報値の組み合わせに含まれる少なくとも１種の前記中間情報値、もしくは、前記１種以上の前記中間情報値と前記１種以上の定量値の組み合わせに含まれる少なくとも１種の前記中間情報値は、離散的な値であり、
    前記表示制御部は、前記中間情報値の前記離散的な値ごとに、前記組み合わせに含まれる前記中間情報値とは異なる中間情報値または定量値の分布を、前記表示装置に表示させることを特徴とする医用画像診断支援装置。
12. 請求項２に記載の医用画像診断支援装置であって、前記表示制御部が前記表示装置に表示させる前記分布は、２種以上の前記中間情報値、または、前記１種以上の前記中間情報値と１種以上の前記定量値とを、それぞれ軸とし、画素数をプロットしたヒストグラムであることを特徴とする医用画像診断支援装置。
13. 請求項４に記載の医用画像診断支援装置であって、
    前記診断画像算出部は、前記画素値設定用関数のパラメータの調整をユーザーから受け付ける画素値設定用関数調整部を備えることを特徴とする医用画像診断支援装置。
14. 請求項４に記載の医用画像診断支援装置であって、
    前記変数変換部は、前記変数変換関数のパラメータの調整をユーザーから受け付ける変数変換関数調整部を備えることを特徴とする医用画像診断支援装置。
15. 被検体の所定の領域について核磁気共鳴信号を得る計測部と、
    前記計測部が得た核磁気共鳴信号を用いて、前記領域における前記被検体についての定量値に応じた画素値を有する定量値画像を２種以上生成する定量値画像生成部と、
    ２種以上の前記定量値画像の対応する画素のそれぞれの画素値である前記定量値と、１以上の所定の変数変換関数とを用いて、前記２種以上の定量値に依存した中間情報値を、前記画素ごとに１種以上算出する変数変換部と、
    前記領域についての診断用画像を算出する診断画像算出部とを有し、
    前記診断画像算出部は、前記変数変換部が前記画素ごとに求めた前記２種以上の前記中間情報値の組み合わせ、または、前記画素についての１種以上の前記中間情報値と１種以上の前記定量値との組み合わせ、に応じて、前記診断用画像の画素値を前記画素ごとに設定し、前記診断用画像を生成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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