JP6797708B2 - 医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置等の医用画像診断装置に係り、特に、圧縮センシング時の再構成処理の技術に関する。

ＭＲＩ装置は、主に水素原子核の核磁気共鳴現象を利用した医用画像診断装置であるが、その特性上、検査時間が長いという問題がある。一般的に一検体当たり数十分を要し、患者への負担も大きいことから、撮像の高速化が望まれている。そこで近年、圧縮センシング（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｎｇ：ＣＳ）と呼ばれる手法のＭＲＩ装置への応用が進められている（例えば、特許文献１、２参照）。ＣＳは信号の持つ疎性を利用し、疎な観測結果から本来の信号を高精度に復元することが可能である。

米国特許第７６４６９２４号明細書 特開２０１５−２０５０３７号公報

ＣＳは本来収集すべきデータよりも少ないデータを用いて復元する技術であるため、ＣＳを適用することにより、信号収集時間即ち撮像時間は短縮できるものの、信号復元処理は処理量が膨大あることが多く、その結果、検査完了後に画像が表示されるまでの時間が長いという問題がある。

また検査状況によっては、信号復元途中で画像を確認したい場合なども考えられるが、現状の技術では確認することができない。さらに、信号復元を途中で停止すれば画像を確認することは可能になるが、その場合、信号復元を最後まで実施しなおすことはできない。

上記課題を解決するために、本発明の医用画像診断装置は、ＣＳによる信号復元を行う信号復元部の処理の進捗状況を、所定の指標を用いて監視する機能を持つ。そして進捗状況に応じた画像の再構成やそれまでの処理内容の保存等の制御を行う。

すなわち本発明の医用画像診断装置は、検査対象から信号を計測する計測部と、前記計測部が計測した疎な計測データを用いて信号復元処理を行う信号復元部、及び、前記信号復元部により復元した計測データを用いて画像再構成処理を行う画像再構成部を備える演算部と、前記演算部の動作を制御する制御部と、前記信号復元部における処理の進捗状況を監視する進捗状況監視部と、を備え、前記制御部は、前記処理の進捗状況に応じて前記演算部の動作を制御する。

本発明によれば、操作者はＣＳの信号復元処理の進捗を随時確認でき、かつ、復元処理途中で画像を確認したい場合に、復元途中の画像を確認したり、復元途中のデータを保存し、任意の時間或いは手段を用いて、再開したりすることができる。

医用画像診断装置の全体概要を示す図。 実施形態のＭＲＩ装置の全体概要を示す図。 実施形態のＭＲＩ装置の処理の概要を示す図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ＭＲＩ装置における疎な計測パターンの例を示す図。 信号復元処理の一例を概念的に示す図。 第一実施形態の処理部２０の機能ブロック図の一例を示す図。 第一実施形態の処理の流れを示す図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第一の実施形態による信号復元進捗状況の表示例を示す図。 進捗曲線の一例を示す図。 進捗曲線の他の例を示す図。 図９の進捗曲線の更新を説明する図。 第二実施形態の処理の流れを示す図。 第二実施形態の表示画面例を示す図。 第二実施形態の変形例１の処理の流れを示す図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第二実施形態の変形例２の処理の流れを示す図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第三実施形態の終了条件設定画面例を示す図。 第三実施形態の終了条件設定画面の他の例を示す図。 第四実施形態の処理の流れを示す図。 （Ａ）〜（Ｃ）は第四実施形態とその変形例の効果を説明する図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第五実施形態の計測と処理を説明する図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第五実施形態の処理領域設定例を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、第五実施形態の処理の流れを説明する図。 第五実施形態の表示画面例を示す図。

以下、本発明を適用した医用画像診断装置の実施形態を、図面を用いて説明する。以下の実施形態では、医用画像診断装置として、ＭＲＩ装置を例に説明するが、本発明はＭＲＩ装置に限らず、ＣＴ装置などＣＳが適用可能な医用画像診断装置であれば、適用することができる。

まず、本実施形態の医用画像診断装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の医用画像診断装置１００の全体構成を示すブロック図である。

図示するように、医用画像診断装置１００は、検査対象（被検体）の内部情報を信号として計測する計測部１０と、計測部１０が計測した信号を用いて検査対象の内部情報を画像化する処理部２０と、ユーザに画像を表示したり、ユーザが条件や指令などの入力を行ったりするための操作部６０とを備えている。処理部２０は、主として中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリで構成され、装置の制御を行う制御部３０と、計測部１０が計測した信号に対し、信号復元等の演算を行って画像を作成する演算部４０と、表示装置６２を制御する表示制御部４５と、記憶部５０とを含む。操作部６０は、液晶ディスプレイ等の表示装置６２や、マウス、キーボード等の入力装置６１を備える。

計測部１０の構成は、医用画像診断装置１００によって異なる。ＭＲＩ装置１１０の場合、例えば、図２に示すように、計測部１０は、静磁場発生部１２、傾斜磁場発生部１３と、シーケンサ１４、送信部１５、及び受信部１６などを備える。

静磁場発生部１２は、被検体１内の組織に含まれる原子の原子核スピンを所定の方向に配列させるための装置で、被検体１が置かれる空間に静磁場を発生させる静磁場発生源とそれを駆動する装置などからなる。静磁場発生源は永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式があり、また発生する静磁場の向きによって垂直磁場方式、垂直磁場方式などがある。

傾斜磁場発生部１３は、ＭＲＩ装置１１０の座標系（静止座標系）であるＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１３１と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１３２とを備える。後述のシ−ケンサ１４からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源１３２を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加する。撮影時には、スライス面（撮影断面）に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Ｇｓ）を印加して被検体１に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの２つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｐ）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｆ）とを印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。

送信部１５は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体１に高周波磁場パルス（ＲＦパルス）を照射するもので、高周波発振器１５１と変調器１５２と高周波増幅器１５３と送信側の高周波コイル（送信コイル）１５５とを備える。高周波発振器１５１から出力された高周波パルスは後述するシーケンサ１４からの指令によるタイミングで変調器１５２により振幅変調され、高周波増幅器１５３で増幅され、被検体１に近接して配置された送信コイル１５５から被検体１に照射される。

受信部１６は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、受信側の高周波コイル（受信コイル）１６５と信号増幅器１６１と直交位相検波器１６２と、Ａ／Ｄ変換器１６３とを備える。送信コイル１５５から照射されたＲＦパルスによって誘起された応答のＮＭＲ信号は、被検体１に近接して配置された受信コイル１６５で検出され、信号増幅器１６１で増幅され、後述するシーケンサ１４からの指令によるタイミングで直交位相検波器１６２により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１６３でディジタル量に変換されて、計測データとして処理部２０に送られる。

シーケンサ１４は、所定のパルスシーケンスに従って、ＲＦパルスと傾斜磁場パルスとを繰り返し印加するよう制御するもので、処理部２０内のＣＰＵ（制御部３０）の制御で動作し、計測データ収集に必要な種々の命令を送信部１５、傾斜磁場発生部１３、および受信部１６に送る。

パルスシーケンスは、計測の目的や対象に応じて、種々のものが用意されており、予め処理部２０のメモリ或いは記憶装置に格納されている。計測は、ユーザの選択に従って制御部３０が記憶装置に格納されたパルスシーケンスを読み出すとともに、入力装置６１を介して設定された、パルスシーケンスを制御するための条件であるパラメータ（撮像パラメータ）を適用して、シーケンサ１４を制御することにより、実行される。ＣＳ用の計測では、疎な計測データを収集する撮像パラメータが設定される。

「疎な計測データ」とは、画像再構成に必要なデータ点数より少ない、即ちデータの一部が間引かれた計測データである。ＭＲＩ装置の場合、エコー信号（ディジタル量）は、画像再構成に必要なデータ点数からなるｋ空間に配置され、ｋ空間データとなるが、このｋ空間データの一部だけを計測したデータが疎な計測データである。

処理部２０は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置２２と、光ディスク、磁気ディスク等の外部記憶装置２３とにより構成される。図１の記憶部５０は、これら記憶装置２２及び外部記憶装置２３を総括したものである。また制御部３０及び演算部４０の機能は、ＣＰＵ２１が記憶装置２２或いは２３に格納されたプログラムを読出し、実行することにより、実現される。また演算部４０の一部または全部の機能をＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のハードウェアで実現することも可能である。

演算部４０は、機能部として信号復元部４１及び画像再構成部４２を有し、受信部１６からの計測データがＣＰＵ２１に入力されると、信号復元、画像再構成等の演算を実行し、その結果である被検体１の断層画像を表示装置６２に表示すると共に、記憶部５０に記録する。

処理部２０は、さらに表示装置６２に表示させる画像（ＧＵＩ）の作成や制御を行う表示制御部４５を備えている。

操作部６０は、ＭＲＩ装置１１０自体の各種制御情報および信号処理系７で行う処理の各種制御情報の入力を受け付けるもので、トラックボール又はマウス、キーボード等の入力装置６１と表示装置６２とが近接して配置され、オペレータは、表示装置６２を見ながら入力装置６１を介してインタラクティブにＭＲＩ装置１１０の各種処理に必要な情報を入力する。

次に本実施形態のＭＲＩ装置の動作を説明する。図３に、ＣＳにおける処理の概要を示す。図示するように、ＣＳでは、疎なＫ空間データの取得Ｓ３０１、信号復元Ｓ３０２、信号復元後のデータを用いた画像再構成処理Ｓ３０３が実行される。以下、各処理を詳述する。

まず、疎なＫ空間データの取得Ｓ３０１では、計測部１０が、傾斜磁場の印加パターンを調整し、ｋ空間データのデータ点より少ないデータ点数で且つ所定のパターン（観測パターン）でｋ空間データを収集する。一般的にＣＳでは、信号成分を偏りなく観測するため観測対象の空間をランダムに観測するのがよいとされる。しかしながら、ｋ空間においては、原点付近の低周波成分を密に観測しないと、再構成される画像のコントラストや明るさに大きな変動が発生してしまうため、原点付近の低周波成分に関してはすべての要素を観測する。このような観測方法による観測パターンとしては、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような平行線状、放射状（例えば、特許文献２参照）、ランダム状、更には図示を省略したらせん状等が考えられる。本実施形態ではそのいずれを採用してもよい。

次に信号復元Ｓ３０２では、信号復元部４１が、計測部１０が計測した疎なｋ空間データに対しＣＳアルゴリズムによる演算を行い、画像再構成に必要なデータ点数のｋ空間データを復元する。ＣＳアルゴリズムは、計測したｋ空間データをフーリエ変換して画像空間にしたのち、スパース化変換して、Ｌ１ノルム最小化等の最適化問題を反復アルゴリズムで解くもので、スパース化変換にはウェーブレット変換、それとＣｕｒｖｅｌｅｔ変換の組み合わせ、ＴＶ（Ｔｏｔａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）、Ｒｉｄｇｅｌｅｔ変換などがある。このような圧縮センシングのアルゴリズムは、公知であり、例えば、Ｌ１−ＳＰＩＲｉＴ、Ｌ１−ＥＳＰＩＲｉＴ、ＳＡＫＥ−Ｌ１ＥＳＰＩＲｉＴ、ＴＶＧ（Ｔｏｔａｌ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ：ＴＶの改良版）など、ソフトウェアのパッケージとして入手可能である。ＣＳのアルゴリズムはＭＲＩ装置の記憶装置或いは他の記憶装置にプログラムとして格納されており、演算部４０（処理復元部４１）が、そのプログラムをアップロードして実行する。

図５に、ＣＳのＬ１ノルム最小化を用いた信号復元の一例を概念的に示す。観測データ５０１、ここでは計測部１０により計測された疎なｋ空間データ、をフーリエ変換し実空間データ５０２とする（Ｓ５０１）。次いで実空間データ５０２をスパース変換演算子で圧縮し、スパース画像５０３を得る（Ｓ５０２）。このスパース処理は、ＭＲ画像では理想的には同じ組織の信号強度は等しく組織の境界でのみ信号強度が変化するということを利用し、画像を境界とそれ以外の情報に分離してスパース性の高い（すなわちゼロ成分が多い）画像に変換する処理であり、スパース変換演算子としては、ウェーブレット変換、離散余弦変換等がある。このスパース画像５０３に対し、閾値ηによるマスク処理を実施して、閾値マスク後のスパース画像５０４を得る。（Ｌ１ノルム最小化では、反復するにつれて、この閾値を徐々に小さくしていくことで、最小化を計る。）次いでスパース画像５０４の逆変換を行い、ＣＳ後の実空間データ５０５とし（Ｓ５０４）、これを更に逆フーリエ変換し（Ｓ５０５）、復元後のｋ空間データ５０６を得る。

なお図５では、信号復元にＬ１ノルム最小化を用いたが、信号復元アルゴリズムとしてはＬ１ノルム最小化以外にも種々のものが知られているが、Ｌ１ノルム最小化に限定されず採用することができる。

初期値である疎な観測データ５０１と復元後のｋ空間データ５０６との差分（例えば平均二乗誤差）を評価する評価関数を設定し、評価関数の値が所定の閾値に達していない場合には、直前の演算で得られた復元後のｋ空間データ５０６と疎な観測データ５０１を合わせ（疎な観測データ５０１の中で、観測していない部分を復元後の観測データ５０６で埋めて）、それを初期値５０１として、上述した処理Ｓ５０１〜Ｓ５０５を繰り返す（Ｓ５０６）。

この信号復元処理の終了条件は、閾値η、閾値の漸減幅、評価関数などのパラメータによって決まり、それにより信号復元の精度を制御することができる。これらパラメータは、ＣＳアルゴリズムとともに予め設定したものを用いてもよいし、ユーザ設定も可能である。後述するが、終了条件を事後的に決めることも可能である。

評価関数が所定の閾値に達したならば、信号復元部４１は、その時点でのｋ空間データ５０６を復元後のｋ空間データ５０６とし、画像再構成部４２に渡す。画像再構成部４１は、信号復元部４１から受け取ったｋ空間データ５０６に対し、フーリエ変換等の再構成処理を施し（画像再構成処理Ｓ３０３）、被検体の画像データを作成する。演算部４０は、必要に応じて、画像データを表示用画像データに変換し、表示装置６２に表示する。

本実施形態のＭＲＩ装置は、上述した信号復元から画像再構成の処理において、特に信号復元の終了や画像再構成のタイミングを制御することが特徴であり、その手法の実施形態を以下詳述する。

＜第一実施形態＞
本実施形態は、信号復元処理の進捗状況を表示装置に表示させて、ユーザに提示することが特徴である。即ち本実施形態のＭＲＩ装置は、処理部２０の機能部として、図６に示すように、図１に示す制御部３０、演算部４０及び表示制御部４５に加えて、進捗状況監視部３５を備えている。また記憶部５０には、進捗状況監視部３５が用いる情報をデータベース５５として蓄積しておいてもよい。

本実施形態の処理の流れを図７に示す。図７において、処理Ｓ７０１、Ｓ７０２及びＳ７０４は、図３のＳ３０１〜Ｓ３０２と同じ処理であり、重複する説明は省略する。ＣＳアルゴリズムは、上述したように、所定の終了条件を満たすまで繰り返される反復アルゴリズムである。本実施形態では、進捗状況監視部３５が、信号復元ステップＳ７０２の繰り返し毎に進捗状況をモニターし、終了条件が達成するまで（Ｓ７０３）、進捗状況をユーザに提示する（Ｓ７０６）。

進捗状況を表す指標としては、ＳＮ比、画像変化量、再構成時間を用いることができる。また提示の態様としては、数値自体、グラフ、などがある。一例として、時間を用いた進捗状況の表示例を図８に示す。図８（Ａ）は、処理開始からの経過時間と全処理時間とを表示する例である。経過時間は、ＣＰＵ内のクロックを利用して計測することができる。また全処理時間は、ＣＳアルゴリズムを実行する際のパラメータから予測することが可能である。例えば反復計算の一回当たり計算量は、画像のマトリクスサイズや画像枚数（スライス数）及びパラメータ（閾値η、評価関数の値など）で決まるので、それに式（１）に示すように、反復回数を乗じてもよいし、式（２）に示すように反復回数に応じた係数ｋを乗じてもよい。

計算量＝［一回当たり計算量］×［反復回数］ （１）
計算量＝Σ（［一回当たり計算量］×ｋ^ｎ−１） （２）
但し、ｎは反復回数をＮとしたとき１〜Ｎまでの整数、ｋ＜１を満たす係数である。或いは経験的に求めた値を用いてもよい。図８（Ｂ）は、全処理時間に対する経過時間の割合を表示した表示例である。

これらの例のように、全処理時間と対比して、或いは全処理時間との関係で、経過時間を示すことで、ユーザは信号復元の進捗状況を把握することができ、それに応じて、後述の実施形態で説明するような種々の対応を取ることができる。

進捗状況を示す指標の別の例として、処理途中で得られる画像の予測ＳＮ比や予測画像変化量などを用いてもよい。これらは、信号復元の終了条件のパラメータであり、例えば、疎な計測を行わない場合のＳＮ比を１００（％）としたとき、終了条件としてのＳＮ比は例えば９０％程度に設定される。そして、信号復元の経過時間（すなわち繰り返し回数）とＳＮ比との間には、図９に示すような関係（ＳＮ比予測曲線９０１）があることが知られている。このような関係を表す関数或いはＳＮ比予測曲線９０１を予め記憶部５０にデータベース５５として登録しておくことで、経過時間からその時の予測ＳＮ比を知ることができる。

画質の変化量は、疎な計測を行わない場合の画像（原画像）とＣＳ画像との差を、例えば次式（３）で表される平均二乗誤差（ＭＳＥ）で定義することができる。
ＭＳＥ＝１／ｎ（Σｅ（ｔ）^２） （３）
式中、ｅ（ｔ）は各画素の誤差を表し、ｎは画素数を表す。

画質の変化量の計算は、例えば図５に示すＣＳの繰り返し演算において、初期値である最初の観測データをフーリエ変換した実空間データ５０２を原画像とし、ＣＳ後の実空間データ５０５をＣＳ画像として、算出することができる。或いは、画質の変化量についても、図１０に示すように、信号復元の経過時間と所定の関係（画質変化曲線９０２或いは関数）を、予め記憶部５０にデータベースとして登録しておき、曲線或いは関数から予測画質変化量を算出してもよい。

なお予測ＳＮ比や画質変化量は、経過時間を指標として示す場合（図８）と同様に数値で示してもよいが、図９或いは図１０に示したグラフを表示し、グラフ上に現在の処理状況を示してもよい。図９及び図１０に示す例では、予測曲線９０１或いは変化曲線９０２を点線で示し、この曲線上を信号復元処理の進捗に合わせて点（或いは○）が移動する。そして処理済み部分は実線となる。なお図１０に示すように、画像変化量は、処理が進むにつれて少なくなるものなので、図９のグラフとは変化曲線９０２がＳＮ比の予測曲線９０１とは上下反転している。

信号復元の精度は、処理時間や繰り返し回数に対し、必ずしも線形に変化しないが、図９や図１０のようなグラフを表示することで、ユーザは経過時間とともに画質の向上の度合い、即ち、画質（ＳＮ比）がどの程度であるか、さらにこの後、どのくらいの時間で、どのくらいの画質になるか、を確認することができる。

＜第一実施形態の変形例１＞
第一実施形態において、画質（予測ＳＮ比或いは画像変化量）と処理時間或いは繰り返し回数の関係を予測曲線或いは変化曲線のデータベースに登録しておき、それをもとに処理経過を画質の変化と共に表示することを説明したが、本変形例では、予測曲線或いは変化曲線を、実測値を用いて更新する。

例えば、図１１に示すグラフは、図９に示した予測ＳＮ比と再構成時間のグラフに対して、本変形例を適用したものである。復元処理の進捗に合わせて、現時点であることを表す点或いは○が曲線上を移動するが、１回の復元処理を行うごとにＳＮ比を計算し、ＳＮ比予測曲線９０１を更新する。図１１では、更新前の予測曲線９０１を細点線で、更新後の予測曲線９１１を点線で示している。予測曲線を更新することで、復元の終了時間も更新される。曲線の更新は、例えば、ある時点ｔで実測したＳＮ比が予測曲線９０１から求められる予測ＳＮ比とずれていたとき、予測曲線９０１上の実測ＳＮ比と同じ値がｔになるように予測曲線９０１を時間方向にずらす、或いは時間方向にずらした後、さらに予測曲線９０１の傾きを時点ｔの傾きに補正するなどの手法を用いることができる。さらにはそれまでに得られた実測ＳＮ比と目標ＳＮ比を用いたスプライン近似により予測曲線９１１を作成してもよい。曲線更新のための演算は、ＣＰＵ２１の性能にもよるが、信号復元の演算と並列して、或いはバックグラウンドで行うことができる。

このように予測曲線９０１を逐次更新することにより、ユーザはより高い精度で進捗状況を把握することができる。なお図１１は、ＳＮ比予測曲線を示しているが、図１０に示した予測画像変化量と信号復元処理時間の曲線９０２に対しても、同様に本変形例を採用し、復元するごとに画像変化量を計算し、予測線を更新することができる。

＜第一実施形態の変形例２＞
変形例１では、進捗状況を示す予測曲線や変化曲線を、処理途中の実測データを用いて更新する例であるが、それを蓄積したデータベースを更新してもよい。

すなわち、画質と繰り返し回数の関係は、ＣＳ計測のパラメータで決まるが、それ以外の計測条件によっても変化しうる関係であり統計的な値として扱うことができる。従って、計測で得られた画質と繰り返し回数の関係をデータベース５５に蓄積してもよい。このように、処理を重ねるごとにデータベースを更新することで、データベースの精度を高めることができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態は、ユーザ設定により信号復元処理の中断或いは中止機能（受付部）を持つこと、そして復元途中のデータを無駄にすることなく利用することが特徴である。本実施形態は、進捗状況を提示することを内容とする第一の実施形態を基本としてもよいし、そうでなくてもよい。

復元途中のデータの利用として、画像を出力する場合の処理の流れを、図１２を参照して説明する。図１２において、処理Ｓ１２０１、Ｓ１２０２、Ｓ１２０４及びＳ１２０５は、第一実施形態（図７）の処理Ｓ７０１、Ｓ７０２、Ｓ７０４、Ｓ７０５と同様であり、本実施形態では、信号復元の繰り返しの条件を決める判定処理Ｓ１２０３において、信号復元の終了条件に達しているか、或いはユーザからの信号復元中止の指示を受け付けたか、が判定される。ユーザの信号復元中止は、例えば、表示制御部４５（図１）が図１３に示すような、ユーザの指示を受け付ける表示画面（ＵＩ）１３００を表示装置６２に表示し、表示された中止ボタン１３０１を、入力装置６１を介してユーザが操作をすることで受付け、処理が実行される。即ちここではＵＩが受付部として機能する。

信号復元途中で、処理の中止を受け付けると（Ｓ１２０３）、信号復元部４１は処理を中止し、処理途中のデータを画像再構成部４２に渡す。これにより画像再構成部４２は、途中まで復元した信号を使って、画像再構成を行い（Ｓ１２０４）、表示制御部４５が再構成した画像を表示装置６２に表示する（Ｓ１２０５）。また終了条件に達するまで処理の中止の指示がない場合には、従前と同様に、終了条件に達したときに、画像再構成Ｓ１２０４と表示Ｓ１２０５を行う。なお必須ではないが、Ｓ１２０６に点線のブロックで示すように、信号復元の繰り返しにおいて、第一実施形態と同様に進捗状況の監視と表示を行うことも可能である。

本実施形態によれば、信号復元を中断する機能（受付部）を設け、復元途中であっても画像再構成するようにしたもので、信号復元の進行をユーザがコントロールでき、且つ途中のデータを無駄にすることなく使用することができる。

＜第二実施形態の変形例１＞
第二実施形態では、信号復元処理の中止を受付ける機能を追加した実施形態であるが、さらに復元途中の信号を使って、演算部の空き時間を利用して或いはバックグラウンドで信号復元を継続することも可能である。

図１４及び図１５を参照して、バックグラウンド処理の流れを説明する。図１４において、図１２と同じ処理は同じ符号で示し説明を省略する。図１４に示すように、終了条件に達する前に（Ｓ１２０３−１）、復元処理の中止を受け付けると（Ｓ１２０３−２）、復元途中のデータを記憶部５０（ＨＤＤ等）に格納し（Ｓ１２２０）、或いは格納することなく、バックグラウンドで自動的に信号復元処理（Ｓ１２１０）を続ける（Ｓ１２０７）。この処理はマルチタスクＣＰＵ２１のバックグラウンドで続けられるので、画像再構成（Ｓ１２０４）と出力（Ｓ１２０５）や後処理、さらには次の計測を並列して実施することができる。

バックグラウンドでの処理（Ｓ１２１０）は、図１５（Ａ）に示すように、処理途中のデータを受け取り（Ｓ１２１１）、終了条件まで信号復元を続行し（Ｓ１２１２、Ｓ１２１４）、復元完了したら画像を再構成し、画像データを表示制御部４５に渡す。表示制御部４５はそれ以前に受け取っていた画像データを新たな画像データで更新し表示装置６２に出力する（Ｓ１２１５）。また復元途中のデータを用いて自動で画像を更新することも可能であり（Ｓ１２１３）、所定の繰り返し毎に画像再構成し、表示されている画像を更新する（Ｓ１２１５）。

＜第二実施形態の変形例２＞
本変形例では、復元途中のデータは記憶部５０（例えばハードディスク）に記憶しておき、任意の時間、例えば、計測部１０が次の計測を行っている間や、検査終了後に読出し、ＣＳを実行する。再開後のＣＳは、図５に示す初期データ５０１として記憶部５０に格納された復元途中のデータを用いる以外は、第一実施形態と同様である。

第二実施形態及び変更例を実行するためのＵＩについて説明する。図１３に示す表示画面１３００は、信号復元の進捗状況を表示するブロック１３１０と、信号復元の条件を示すブロック１３２０と、ユーザによる指示を受け付けるボタン類１３０１〜１３０３と、を有している。その他、図示していないが被検体の情報を示すブロックや、画像自体を操作するための操作ブロックなどを備えていてもよい。

この表示画面１３００では、ユーザはブロック１３１０に進捗状況を確認しながら、例えば、中止ボタン１３０１を操作し、途中で復元処理を中断するとともに、画像再構成ボタン１３０３を操作する。画像再構成ボタン１３０３が操作されると、図１２に示したように、画像再構成（Ｓ１２０４）と画像出力（Ｓ１２０５）に進む。また変更例の場合には、中止ボタン１３０１が操作されると、自動的にバックグラウンドでの処理が継続される。この処理は画像再構成（Ｓ１２０４）及び画像出力（Ｓ１２０５）と並列で行ってもよいし、バックグラウンド処理のみを行うことも可能である。

後者の場合には、ＣＳの終了条件に到達した時点で、或いは画像再構成ボタン１３０３を操作したときに、画像再構成（Ｓ１２０４）及び画像出力（Ｓ１２０５）が実行される。また復元途中で再構成した画像が表示されている場合には、バックグラウンド処理で再構成された画像で、表示画像或いは表示画像のデータを更新してもよい。また信号復元を再開する場合、「中止／再開」ボタン１３０１により操作を受け付けることができる。

このような表示画面を受付部として設けることで、本実施形態やその変更例の実現を容易にできる。
本実施形態及び変形例は、適宜組み合わせることができ、また第一実施形態やその変形例と組み合わせてもよい。

＜第三実施形態＞
本実施形態は、ＣＳの任意の段階でＣＳ条件を設定、変更する機能（終了条件設定部）を有することが特徴であり、第一実施形態や第二実施形態或いはこれらの変更例或いは後述する実施形態に適宜組み合わせることが可能である。

本実施形態では、ＣＳの復元処理途中で或いは信号復元再開時に、ユーザによる再構成時間や進捗率、ＳＮ比、画像変化量等の終了条件の設定を受け付け、その条件を満たした時点で信号復元処理を終了し、画像を出力する。終了条件設定の受け付けは、表示制御部４５が受け付け可能な終了条件の入力画面を表示装置６２に表示させてもよいし、第一実施形態で説明したグラフ等の進捗状況を示す画面を表示する場合には、進捗状況表示画面を設定画面としてもよい。

図１６及び図１７に、設定画面（ＧＵＩ）例を示す。図１６（Ａ）は、再構成時間の上限を設定する例を示している。この例では、図８（Ａ）に示す進捗状況表示と同様に、四角で囲った中の数字は、「／」から左側が現在の時刻、右側が処理の終了時刻である。但し設定画面では、右側の終了時刻は、初期設定された時刻が括弧内に表示され、終了時刻を入力するためのボックス１６０１が表示される。図示する例では、全て処理すると５分かかる処理を４分で終了するように設定している。また、図１６（Ｂ）は、進捗率の上限を設定するＧＵＩの例を示している。この画面例も図８（Ｂ）と同様に、全処理時間に対し、現時点までの時間が進捗率（％）として表示されるが、図１６（Ｂ）の設定画面は、時間幅を示す帯の上にカーソル（▽）１６０２が表示され、このカーソルを移動することにより終了条件とする進捗率を変更するように構成されている。この例では、全体の信号復元処理の進捗が９０％になった時点で終了するように設定している。

図１７は、第一実施形態で示したグラフ（ＳＮ比予測曲線９０１）を使って、予測ＳＮ比の上限、並びに再構成時間の上限を設定するＧＵＩの例を示している。このＧＵＩは、グラフの縦軸と横軸にカーソル（○）１７０１、１７０２を表示し、カーソルの一方を軸に沿って移動することにより、予測ＳＮ比及び再構成時間を変更するように構成されている。なお縦軸と横軸のカーソルは、一方を移動すると他方も連動して移動する。この例では予測ＳＮ比の上限を７０％に設定して、再構成時間の上限を４分に設定している。

また第二実施形態の変更例２に従って信号処理を再開する際にも、目的のＳＮ比（％）や信号復元処理のパラメータ等を新たに受け付けてもよい。この場合は、例えば、図１５（Ｂ）に示すように、再開時に条件変更を受け付けた後（Ｓ１２２１、Ｓ１２２２）、復元処理途中のデータを記憶部５０から読み出し（Ｓ１２２３）、信号復元処理（Ｓ１２２４）と画像再構成（Ｓ１２２５）を行う。ステップＳ１２２２で受け付けるパラメータには、信号復元処理で用いる閾値や、再構成時間、再構成処理で用いる画像補正の切り換えフラグなどが挙げられる。ユーザは、復元途中のデータで再構成された画像を確認できるので、その結果によって、目標ＳＮ比や再構成時間の設定を適宜変更することができる。

信号復元再開時に終了条件の設定を受け付ける場合も、図示しない設定画面で行ってもよいし、上述した図１６や図１７に示す表示画面を用いてもよい。また図１３に示したＣＳ条件表示ブロック１３２０を編集可能領域としてもよい。この際、ユーザはブロック１３２０に表示されているＣＳ条件を確認し、画質や再構成時間を考慮して、設定されている条件とは異なる条件を設定し直すことができる。またストレージに記憶された計測データ或いは処理途中のデータを用いて信号復元を行う場合には、当初のパラメータで復元処理して得た画像とは異なる種々の画像を得ることも可能となる。

本実施形態によれば、ユーザが信号復元の進捗状況を監視しながら信号復元の終了を任意に制御する手段が与えられ、トレードオフの関係にある画質と処理時間を、ユーザが最適化することができる。

＜第四実施形態＞
本実施形態は、ＣＳ計測を含む複数の計測を行う場合において、ＣＳ計測に続く計測との関係で、信号復元処理の中断或いは終了条件を制御することが特徴である。ＭＲＩ検査では、撮像部位や検査目的に応じて、撮像方法が異なる複数の計測を所定の順序で組み合わせたものを検査プロトコルとして予め設定しておき、撮像部位や検査目的が決まると所定の検査プロトコルを読出し実行する場合がある。このような一連の計測を実行する場合、複数の計測でそれぞれ得られる画像を順次再構成し確認したいという要請があるが、一連の計測にＣＳ計測が含まれている場合にはＣＳ計測の画像出力に長時間を要し、それに続く計測の画像表示も遅延せざるを得ない。

本実施形態は、次の計測の画像再構成までにＣＳ計測の信号復元処理が終了していないときに、それを中断し、バックグラウンド処理或いは演算部４０の空き時間を利用した処理に振り替える。

図１８を参照して本実施形態の演算部４０の流れを説明する。ここでは、ＣＳ計測とそれに続く計測との２つの計測を行う場合を示しているが、一連の計測の中にこれら２つの計測の組み合わせが含まれる場合にも同様に適用できる。

まずＣＳ計測が終了し、その計測データを取得すると（Ｓ１８０１）、信号復元部４１がＣＳアルゴリズムに従い信号復元の繰り返し演算を開始する（Ｓ１８０２）。一方、制御部３０は計測部１０を制御し、次の計測を開始し、次の計測が終了して画像再構成に必要な計測データの収集が完了すると、演算部４０に通知する。このとき信号復元が終了条件に達していない場合は、信号復元部４１は実行中の１サイクルの信号復元が終了するまで信号復元した後、信号復元を中断し（Ｓ１８０３、Ｓ１８０４）、そのサイクルまでの復元データを画像再構成部４２に渡す。画像再構成部４２は、信号復元部４１から渡された復元途中の計測データを用いて画像再構成と出力（表示装置６２への表示）を行う（Ｓ１８０５）。画像再構成部４２は引き続き、次の計測で収集した計測データを用いて画像再構成と出力を行う（Ｓ１８０６）。

ステップＳ１８０３で中断した信号復元処理は、第二実施形態の変形例１で説明したように、バックグラウンドで自動的に処理を引き継いでもよい。この際、バックグラウンドで画像再構成した画像で、ステップＳ１８０５で形成した画像を更新してもよい。或いは、第二実施形態の変形例２で説明したように、復元途中の計測データを記憶部５０のＨＤＤ等に格納しておき、例えば、ステップＳ１８０５で得られた画像の画質では不十分なときなどにユーザが任意に再開してもよい。この際、信号復元の条件を変更してもよいことも同様である。

なおステップ１８０３において、次の計測の終了前に信号復元処理が終了した場合には、通常通り復元後の計測データを用いた画像再構成（Ｓ１８０５）を行う。

＜第四実施形態の変形例＞
第四実施形態は、図１８に示すステップＳ１８０３において、次の計測終了を判定条件として信号復元の中断を行ったが、本変形例は、ＣＳ計測の次の計測の残り時間が予め設定した設定した時間Ｔになった時点で、まだ信号復元処理を実施している場合、その時点まで復元したデータで画像を作成し出力する。つまり本変形例では、図１８のステップＳ１８０３で判定する内容が、「次の計測終了前Ｔに達したか、或いは信号復元の終了条件に達したか」に変わる。それ以外は、図１８に示す第四実施形態の処理と同様である。

一般にＭＲ計測はパルスシーケンスを所定の繰り返し時間ＴＲで複数回繰り返すことで行われ、ＴＲと繰り返し回数から計測時間が決まる。従って計測の開始からの経過時間がわかれば、計測の残り時間が算出できる。予め設定する残り時間は、例えば画像再構成部４２による演算時間と同程度とすることができる。

図１９に本実施形態及び変形例の効果を示す。図１９の（Ａ）は従来の場合、（Ｂ）は本実施形態の場合、（Ｃ）は変形例の場合を示している。図示するように、従来の場合には、計測２が終了した後、計測１の信号復元処理と画像再構成が終了するまでは、計測２の画像を確認することができないが、本実施形態によれば、計測１の画像再構成に続いて計測２の画像再構成が行われるため、少ない待ち時間で次の計測の画像も確認することができる。また変形例では、次の計測２の終了前から計測１の画像再構成を始めることができるので、計測２終了後直ちに計測２の画像再構成を行うことができ、計測２の結果の確認をより速やかに行うことができる。

＜第五実施形態＞
本実施形態は、計測領域の一部について、信号復元或いは画像再構成を選択的に或いは先行して行うことが特徴である。残りは、必要に応じ或いは終了条件等を異ならせて実施してもよい。即ち本実施形態の処理部は、処理領域設定部を備えている。

処理領域設定部が設定する一部の計測データは、図２０に示すようなマルチスライス計測の場合、所定のスライスの計測データとすることができる。所定のスライスは、例えばスライス方向中心付近のスライス（図２０（Ａ）の太実線で示すスライス）や一つ置きや二つ置きなどで選択したスライス（図２０（Ｂ）の太実線で示すスライス）としてもよい。前者では、関心領域のスライスを早く確認することができる。後者では、撮像領域の全体を早く確認することができる。なお所定のスライスは、自動的に設定してもよいし、ユーザがスライス位置を決める画面上で設定するようにしてもよい。

また一部の計測データは、ユーザが指定する関心領域（ＲＯＩ）でもよい。この場合も所定のＲＯＩ設定画面で関心領域を設定する。ＲＯＩは、２Ｄ画像データ（スライス）上に設定してもよいし（図２１（Ａ））、３Ｄ画像データ内に設定してもよい（図２１（Ｂ））。

本実施形態の一例として、２Ｄのマルチスライス条件でＣＳ計測を実施し、一部のスライスについて先行して信号復元及び画像再構成を行う処理を図２２（Ａ）に示す。この例では、２Ｄのマルチスライス条件で得られた各スライスの計測データのうち操作者が選択したスライスを優先して信号復元して画像出力する（Ｓ２２０１、Ｓ２２０２、Ｓ２２０４、Ｓ２２０５）。指定されないスライスについては、第二実施形態の変形例１で説明したように、バックグラウンドで自動的に処理を行う。或いは、第二実施形態の変形例２で説明したように、復元途中の計測データを記憶部５０のＨＤＤ等に格納しておき、例えば、ユーザが任意に処理を行う（Ｓ２２０３）。この際、先行して出力された画像の結果によって信号復元の条件を変更してもよい。また信号復元する計測データをさらに選択して、信号復元と画像再構成を行ってもよい。

この例では、進捗状況の監視機能は必須ではないが、先行するスライスの信号復元において、第一実施形態と同様に、時間表示（図８）や予測ＳＮ曲線（図９）や変化量曲線（図１０）を用いて、進捗状況の表示を行ってもよい。

別の例として、ＣＳ計測で得た全計測データについて信号復元を行いながら、指定されたＲＯＩの計測データの画像再構成と出力を行う処理の流れを図２２（Ｂ）に示す。この例では、ＣＳ計測で得られた計測データを受け取ると（Ｓ２２１１）、演算部４０は計測に続けて、順次信号復元処理と画像再構成／出力を行うが（Ｓ２２１２、Ｓ２２１３、Ｓ２２１６）、指定されたＲＯＩを含むスライスについては、信号復元のサイクル毎に或いは所定数のサイクル毎に画像再構成を実行し、ＲＯＩの画像を作成する（Ｓ２２１４）。進捗状況監視部４５は、こうして得られたＲＯＩの画像（実測値）から、その時のＳＮ比或いは画像変化量を算出し、進捗状況として表示装置６２に表示させる（Ｓ２２１５）。表示の仕方は、例えば目標ＳＮ値や目標画像変化量とともに算出した値を表示してもよいし、図２３に示すように、横軸を処理時間（信号復元時間）、縦軸をＳＮ比或いは画像変化量とするグラフとして表示してもよい。

進捗状況監視部４５は、図９や図１０に示す予測ＳＮ曲線や変化量曲線を併せて表示し、これら曲線を実測値から算出した値（ＳＮ比或いは画像変化量）で更新してもよい。

進捗状況の提示を行いながら、計測データに対する信号復元を終了条件に達するまで行った後（Ｓ２２１３）、画像再構成と出力を行う（Ｓ２２１６）。この際、例えば、第三実施形態で説明したように、復元途中でユーザによる再構成時間や進捗率、ＳＮ比、画像変化量等の終了条件の設定を受け付け、変更された終了条件で信号復元を行ってもよい。

本実施形態によれば、ユーザが確認したい領域の画像を計測後速やかに出力することができる。また先行した画像の結果を利用して、残りの領域についての信号復元処理を最適化することができる。

以上、本発明をＭＲＩ装置に適用した実施形態について説明したが、上述した各実施形態は技術的に矛盾しない限り適宜組み合わせることが可能である。また本発明はＭＲＩ装置のみならず、疎な計測データを用いた信号復元を行う撮像装置であれば適用することができる。

１０：計測部、１２：静磁場発生部、１３：傾斜磁場発生部、１４：シーケンサ、１５：送信部、１６：受信部、２０：処理部、２１：ＣＰＵ、２２：記憶装置、２３：外部記憶装置、３０：制御部、３５：進捗状況監視部、４０：演算部、４１：信号復元部、４２：画像再構成部、４５：表示制御部、５０：記憶部、５５：データベース、６０：操作部、６１：入力装置、６２：表示装置、１００：医用画像診断装置、１１０：ＭＲＩ装置、１３１：傾斜磁場コイル、１３２：傾斜磁場電源、１５１：高周波発振器、１５２：変調器、１５３：高周波増幅器、１５５：送信コイル、１６１：信号増幅器、１６２：直交位相検波器、１６３：Ａ／Ｄ変換器、１６５：受信コイル。

Claims (14)

1. 検査対象から信号を計測する計測部と、
   前記計測部が計測した疎な計測データを用いて信号復元処理を行う信号復元部、及び、前記信号復元部により復元した計測データを用いて画像再構成処理を行う画像再構成部を備える演算部と、
   前記演算部の動作を制御する制御部と、前記信号復元部における処理の進捗状況を監視する進捗状況監視部と、
   前記進捗状況に応じた前記信号復元部の中断の指令を受け付ける受付部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記処理の進捗状況に応じて前記演算部の動作を制御し、
   前記演算部は、並列処理機能を有し、前記受付部が中断の指令を受け付けたとき、前記画像再構成部が、前記信号復元部における処理途中の計測データを用いて画像再構成処理を行い、前記信号復元部における処理をバックグラウンド処理として継続することを特徴とする医用画像診断装置。
2. 請求項１に記載の医用画像診断装置であって、
   前記進捗状況監視部は、前記処理の進捗状況を表示装置に表示させることを特徴とする医用画像診断装置。
3. 請求項２に記載の医用画像診断装置であって、
   前記表示装置に表示される進捗状況は、前記信号復元に係る時間、前記信号復元途中の計測データを用いて再構成した画像、前記画像のＳＮ比または画像変化量、及び、予測ＳＮ比又は予測画像変化量のいずれかで表されることを特徴とする医用画像診断装置。
4. 請求項１に記載の医用画像診断装置であって、
   前記進捗状況監視部は、前記処理途中の計測データから再構成した画像を用いて、前記画像のＳＮ比又は画像変化量の実測値を算出し、算出した実測値を用いて処理の進捗状況を監視することを特徴とする医用画像診断装置。
5. 請求項１に記載の医用画像診断装置であって、
   前記信号復元に係る時間と前記信号復元の処理途中で得られる画像のＳＮ比または画像変化量の予測値との関係を格納するデータベース部をさらに備え、
   前記進捗状況監視部は、前記データベース部に格納された前記関係に基づき進捗状況を監視することを特徴とする医用画像診断装置。
6. 請求項５に記載の医用画像診断装置であって、
   前記進捗状況監視部は、前記処理途中の計測データから再構成した画像を用いて、前記画像のＳＮ比又は画像変化量の実測値を算出し、算出した実測値を用いて前記データベース部に格納された前記関係を更新することを特徴とする医用画像診断装置。
7. 請求項１に記載の医用画像診断装置であって、
   前記受付部が中断の指令を受け付けたとき、前記信号復元部における処理途中の計測データを記憶する記憶部をさらに備えることを特徴とする医用画像診断装置。
8. 請求項１に記載の医用画像診断装置であって、
   前記計測部が計測した領域のうち、一部の範囲を処理領域として設定する処理領域設定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記処理領域設定部が設定した範囲について、信号復元処理及び画像再構成を先行して行うように制御することを特徴とする医用画像診断装置。
9. 請求項８に記載の医用画像診断装置であって、
   前記処理領域設定部は、前記検査対象の計測範囲内に設定された関心領域を処理領域として設定することを特徴とする医用画像診断装置。
10. 請求項１に記載の医用画像診断装置であって、
    前記制御部は、前記信号復元処理の終了条件の設定と変更を受け付ける終了条件設定部を有し、前記終了条件設定部に設定された終了条件に従い、前記信号復元部の動作を終了することを特徴とする医用画像診断装置。
11. 検査対象から信号を計測する計測部と、
    前記計測部が計測した疎な計測データを用いて信号復元処理を行う信号復元部、及び、前記信号復元部により復元した計測データを用いて画像再構成処理を行う画像再構成部を備える演算部と、
    前記演算部の動作を制御する制御部と、前記信号復元部における処理の進捗状況を監視する進捗状況監視部と、
    前記進捗状況に応じた前記信号復元部の中断の指令を受け付ける受付部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記処理の進捗状況に応じて前記演算部の動作を制御し、
    前記演算部は、並列処理機能を有し、前記受付部が中断の指令を受け付けたとき、前記信号復元部における処理をバックグラウンド処理として継続することを特徴とする医用画像診断装置。
12. 検査対象から信号を計測する計測部と、
    前記計測部が計測した疎な計測データを用いて信号復元処理を行う信号復元部、及び、前記信号復元部により復元した計測データを用いて画像再構成処理を行う画像再構成部を備える演算部と、
    前記演算部の動作を制御する制御部と、
    前記信号復元部における処理の進捗状況を監視する進捗状況監視部と、
    前記計測部が計測した領域のうち、一部の範囲を処理領域として設定する処理領域設定部と、を備え、
    前記計測データは前記検査対象における複数のスライスのそれぞれの計測データを含み、前記処理領域設定部は、前記複数のスライスに含まれる一部のスライスを処理領域として設定し、
    前記制御部は、前記処理の進捗状況に応じて前記演算部の動作を制御し、前記処理領域設定部が設定した範囲について、信号復元処理及び画像再構成を先行して行うように制御することを特徴とする医用画像診断装置。
13. 検査対象から信号を計測する計測部と、
    前記計測部が計測した疎な計測データを用いて信号復元処理を行う信号復元部、及び、前記信号復元部により復元した計測データを用いて画像再構成処理を行う画像再構成部を備える演算部と、
    前記信号復元部における処理の進捗状況を監視する進捗状況監視部と、
    前記処理の進捗状況に応じて、前記演算部の動作を制御する制御部と、
    を備え、
    前記計測部は、疎の計測データを収集する第１の計測と、前記第１の計測に連続する第２の計測とを行うものであり、
    前記制御部は、前記第１の計測の終了時又は終了から所定時間前に、前記信号復元部の処理を中断することを特徴とする医用画像診断装置。
14. 前記医用画像診断装置が磁気共鳴イメージング装置である請求項１乃至１３のいずれか一項記載の医用画像診断装置。

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