JP6855237B2 - 血管検出装置、磁気共鳴イメージング装置、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、血管を検出する血管検出装置、被検体の画像を取得し、取得した画像から血管を検出する磁気共鳴イメージング装置、および血管を検出するためのプログラムに関する。

従来より、造影剤を用いて被検体を撮影する磁気共鳴イメージング装置が知られている（特許文献１）。

特開２００９−２６１９０４号公報 特開２０１５−１２３３０６号公報

造影剤を用いて被検体を撮影する方法の一例として、オペレータが大動脈を横切るスライス（例えば、アキシャルのスライス）を手動で設定し、このスライスにおける断面画像をリアルタイムで表示画面に表示させ、オペレータが表示画面に表示された断面画像を見ながら大動脈に造影剤のボーラスが流入したか否かを確認する方法がある。この方法では、オペレータは、大動脈に造影剤のボーラスが到達したと判断したら、撮影部位の画像を取得するためのイメージングシーケンスを実行する。したがって、撮影部位の造影画像を得ることができる。

しかし、上記の方法では、大動脈を横切るスライスをオペレータが手動で設定する必要があるので、オペレータの作業負担が増えるという問題がある。

そこで、大動脈の位置を自動的に検出する技術が開示されている（特許文献２）。特許文献２の方法では、検出対象の血管が含まれる部位に複数のアキシャル面を設定し、アキシャル面ごとに大動脈の断面の位置を検出している。したがって、特許文献２の技術を用いることにより、オペレータの作業負担を軽減することが可能となる。

一方、近年、造影剤を用いて被検体を撮影する方法の一例として、できるだけ心臓に近い位置で造影剤のボーラスを観測し、造影撮像を行う方法がある。この方法では、心臓に近い位置で造影剤のボーラスを観測できるようにするため、オペレータは、大動脈弓を含む血管を縦断するように手動でスライスを設定している。

しかし、大動脈弓を含む血管は、心臓から背中側に向かって延在する湾曲形状であり、複雑な形状を有している。したがって、オペレータが手動でスライスを設定することは難しいという問題がある。

そこで、大動脈弓を含む血管の断面を検出する場合に、特許文献２の検出技術を用いることが考えられる。しかし、特許文献２の方法は、背骨に沿って走行する大動脈を検出対象としている。一方、大動脈弓を含む血管は、背骨に沿って走行するものではなく、心臓から背中側に向かって湾曲しながら走行するものである。したがって、特許文献２の方法では、大動脈弓を含む血管を検出することは難しいという問題がある。

そこで、特許文献２の手法では検出が困難な血管であっても、当該血管を検出することが可能な技術が望まれている。

本発明の第１の観点は、血管を含む第１の部位の画像を生成する画像生成手段と、
前記第１の部位内の基準位置に基づいて前記画像に交差するスライスを設定する設定手段であって、前記血管に対して前記スライスの角度を変更することができるように前記スライスを設定する設定手段と、
前記角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理を実行し、識別結果を表す指標を求める手段と、
前記指標に基づいて、前記スライスが前記血管を含むときの角度を決定する決定手段と、
を有する血管検出装置である。

本発明の第２の観点は、本発明の第１の観点に記載の血管検出装置を有する磁気共鳴イメージング装置である。

本発明の第３の観点は、血管を含む第１の部位の画像を生成する画像生成処理と、
前記第１の部位内の基準位置に基づいて前記画像に交差するスライスを設定する設定処理であって、前記血管に対して前記スライスの角度を変更することができるように前記スライスを設定する設定処理と、
前記角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理を実行し、識別結果を表す指標を求める処理と、
前記指標に基づいて、前記スライスが前記血管を含むときの角度を決定する決定処理と、
を計算機に実行させるためのプログラムである。

前記第１の部位内の基準位置に基づいてスライスの角度が変更される。そして、変更された角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理が実行され、識別結果を表す指標が求められる。したがって、スライスに前記血管が含まれる場合のスライスの角度を決定することができる。

本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。 処理装置１０の機能ブロック図の説明図である。 本形態で実行されるスキャンを示す図である。 撮影部位を概略的に示す図である。 ＭＲＩ装置の動作フローの一例を示す図である。 ローカライザスキャンＬＳにより得られたアキシャル面ＡＸ_１〜ＡＸ_１０の画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０を概略的に示す図である。 ローカライザスキャンＬＳにより得られたコロナル面ＣＯ_１〜ＣＯ_１０の画像ＤＣ_１〜ＤＣ_１０を概略的に示す図である。 ３Ｄデータ収集スキャンＡＳが実行される部位を概略的に示す図である。 ３Ｄ画像ＤＴに交差する垂直面ＶＳを示す図である。 ３Ｄ画像ＤＴに交差するオブリーク面ＯＢを示す図である。 選択されたコロナル画像ＤＣ_４、ＤＣ_５、およびＤＣ_６を概略的に示す図である。 アキシャル画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０の中から選択されたアキシャル画像を示す図である。 ステップＳＴ７の説明図である。 識別器Ｃの作成方法の説明図である。 ３Ｄ画像ＤＴに交差するスライスＳＬを概略的に示す図である。 スライスＳＬの角度θ_ｉがθ_ｉ＝θ_１に設定された場合の説明図である。 抽出された画像部分を概略的に示す図である。 スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれているか否かを判断する方法の説明図である。 θ_ｉ＝θ_２における説明図である。 θ_ｉ＝θ_ｋにおける説明図である。 本スキャンＭＳの説明図である。 表示部に表示された差分画像Ｄdifを概略的に示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ。ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）１は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４、造影剤注入装置５などを有している。

マグネット２は、被検体１４が収容される収容空間２１を有している。また、マグネット２は、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、ＲＦコイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場を印加し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加し、ＲＦコイル２４はＲＦパルスを印加する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。

テーブル３は、被検体１４を搬送するためのクレードル３ａを有している。クレードル３ａによって、被検体１４は収容空間２１に搬送される。

受信コイル４は、被検体１４に取り付けられている。受信コイル４は、被検体１４からの磁気共鳴信号を受信する。
造影剤注入装置５は、被検体１４に造影剤を注入する。

ＭＲＩ装置１は、更に、制御部６、送信器７、勾配磁場電源８、受信器９、処理装置１０、記憶部１１、操作部１２、および表示部１３などを有している。

制御部６は、処理装置１０から、シーケンスで使用されるＲＦパルスおよび勾配パルスの波形情報や印加タイミングなどを含むデータを受け取る。そして、制御部６は、ＲＦパルスのデータに基づいて送信器７を制御し、勾配パルスのデータに基づいて勾配磁場電源８を制御する。また、制御部６は、造影剤注入装置５の造影剤の注入開始のタイミングの制御や、クレードル３ａの移動の制御なども行う。尚、図１では、制御部６が、造影剤注入装置５、送信器７、勾配磁場電源８、クレードル３ａなどの制御を行っているが、造影剤注入装置５、送信器７、勾配磁場電源８、クレードル３ａなどの制御を複数の制御部で行ってもよい。例えば、造影剤注入装置５を制御する制御部と、送信器７および勾配磁場電源８を制御する制御部と、クレードル３ａを制御する制御部とを別々に設けてもよい。

送信器７は、制御部６から受け取ったデータに基づいて、ＲＦコイル２４に電流を供給する。
勾配磁場電源８は、制御部６から受け取ったデータに基づいて、勾配コイル２３に電流を供給する。
受信器９は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号に対して、検波などの処理を行い、処理装置１０に出力する。

記憶部１１には、処理装置１０により実行されるプログラムなどが記憶されている。尚、記憶部１１は、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの非一過性の記憶媒体であってもよい。処理装置１０は、記憶部１１に記憶されているプログラムを読み出し、プログラムに記述されている処理を実行するプロセッサとして動作する。処理装置１０は、プログラムに記述されている処理を実行することにより、種々の手段を実現する。図２は、処理装置１０の機能ブロック図の説明図である。

画像生成手段１０１は、被検体１４の撮影部位の画像を生成する。
コロナル画像選択手段１０２は、コロナル画像ＤＣ_１〜ＤＣ_１０（図７参照）の中から、肝臓を横切るコロナル画像を選択する。
エッジ検出手段１０３は、コロナル画像選択手段１０２により選択されたコロナル画像ごとに、肝臓のｚ方向における肺側のエッジを検出する。
エッジ位置選択手段１０４は、ｚ座標の値が最も大きい肝臓のエッジの位置を選択する。
アキシャル画像選択手段１０５は、ローカライザスキャンＬＳにより得られたアキシャル画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０の中から、肝臓のエッジの位置に最も近いアキシャル画像を選択する（図１２参照）。アキシャル画像選択手段１０５は選択手段の一例に相当する。

断面検出手段１０６は、選択されたアキシャル画像の中から、下行大動脈Ａdeの断面を検出する。
特定手段１０７は、３Ｄ画像ＤＴの中から、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｐに対応する位置Ｑを特定する（図１３参照）。
設定手段１０８は、３Ｄ画像ＤＴに交差するスライスＳＬを設定する。スライスＳＬについては、図１５〜図２０で詳細に説明する。
抽出手段１０９は、スライスＳＬ内における画像の中から、識別器Ｃによる識別処理が行われる画像部分を抽出する（図１７参照）。
計算手段１１０は、識別器Ｃを用いて後述する指標ＶＩ（図１８〜図２０参照）を計算する。尚、抽出手段１０９および計算手段１１０を合わせたものが、指標を求める手段の一例に相当する。
決定手段１１１は、計算手段１１０の計算結果に基づいて、スライスＳＬ内が検出対象の血管を含むときのスライスＳＬの角度を決定する。

ＭＲＩ装置１は、処理装置１０を含むコンピュータを備えている。処理装置１０は、記憶部１１に記憶されているプログラムを読み出すことにより、画像生成手段１０１〜決定手段１１１などを実現する。尚、処理装置１０は、一つのプロセッサで画像生成手段１０１〜決定手段１１１を実現してもよいし、２つ以上のプロセッサで、画像生成手段１０１〜決定手段１１１を実現してもよい。また、処理装置１０が実行するプログラムは、一つの記憶部に記憶させておいてもよいし、複数の記憶部に分けて記憶させておいてもよい。処理装置１０は血管検出装置の一例に相当する。

図１に戻って説明を続ける。
操作部１２は、オペレータにより操作され、種々の情報を入力する。表示部１３は種々の情報を表示する。
ＭＲＩ装置１は、上記のように構成されている。

図３は本形態で実行されるスキャンを示す図、図４は撮影部位を概略的に示す図である。
本形態では、ローカライザスキャンＬＳと、３Ｄデータ収集スキャンＡＳと、本スキャンＭＳなどが実行される。

ローカライザスキャンＬＳは、肝臓および下行大動脈Ａdeを含む部位の画像を取得するためのスキャンである。ローカライザスキャンＬＳで得られた画像は、肝臓のｚ方向におけるエッジの位置ｚ_５（図１１参照）や、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｐ（図１２参照）を求めるために使用される。これらの位置を求める方法については後で述べる。

３Ｄデータ収集スキャンＡＳは、上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａdeを含む部位の３Ｄ画像を得るためのスキャンである。

本スキャンＭＳは、肝臓を含む部位の画像を得るためのスキャンである。本スキャンＭＳでは、被検体に造影剤が注入され、肝臓の画像を取得するためのイメージングシーケンスが実行される。以下に、ローカライザスキャンＬＳ、３Ｄデータ収集スキャンＡＳ、および本スキャンＭＳを実行するときのＭＲＩ装置の動作フローの一例について説明する。

図５は、ＭＲＩ装置の動作フローの一例を示す図である。
ステップＳＴ１では、ローカライザスキャンＬＳ（図３参照）が実行される。
ローカライザスキャンＬＳは、肝臓および下行大動脈Ａdeを含む部位の画像を取得するための２Ｄスキャンである。

ローカライザスキャンＬＳを実行する場合、制御部６（図１参照）は、ローカライザスキャンＬＳで使用されるシーケンスのＲＦパルスのデータを送信器７に送り、ローカライザスキャンＬＳで使用されるシーケンスの勾配パルスのデータを勾配磁場電源８に送る。送信器７は、制御部６から受け取ったデータに基づいてＲＦコイル２４に電流を供給し、勾配磁場電源８は、制御部６から受け取ったデータに基づいて勾配コイル２３に電流を供給する。したがって、ＲＦコイル２４はＲＦパルスを印加し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加する。ローカライザスキャンＬＳが実行されることにより、撮影部位からＭＲ信号が発生する。ＭＲ信号は受信コイル４（図１参照）で受信される。受信コイル４は、ＭＲ信号を受信し、ＭＲ信号の情報を含むアナログ信号を出力する。受信器９は、受信コイル４から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を行い、信号処理により得られたデータを処理装置１０に出力する。

画像生成手段１０１（図２参照）は、ローカライザスキャンＬＳにより収集されたデータに基づいて、アキシャル面、サジタル面、およびコロナル面の画像を生成する。図６は、ローカライザスキャンＬＳにより得られたアキシャル面ＡＸ_１〜ＡＸ_１０の画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０を概略的に示す図であり、図７は、ローカライザスキャンＬＳにより得られたコロナル面ＣＯ_１〜ＣＯ_１０の画像ＤＣ_１〜ＤＣ_１０を概略的に示す図である（尚、説明の便宜上、サジタル面の画像は図示省略されている）。図６では、１０枚のアキシャル面の例が示されており、図７では、１０枚のコロナル面の例が示されているが、アキシャル面およびコロナル面（およびサジタル面）は、１０枚に限定されることはなく、１０枚より多くても少なくてもよい。図６および図７において、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向は、それぞれ、ＲＬ方向、ＡＰ方向、およびＳＩ方向に対応する。アキシャル面ＡＸ_１〜ＡＸ_１０は、ｚ方向に並んでおり、コロナル面ＣＯ_１〜ＣＯ_１０は、ｙ方向に並んでいる。以下では、アキシャル面の画像を「アキシャル画像」と呼び、コロナル面の画像を「コロナル画像」と呼ぶ。

図６では、アキシャル画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０のうち、アキシャル画像ＤＡ_１、ＤＡ_２、ＤＡ_３、およびＤＡ_１０が概略的に示されている。アキシャル面ＡＸ_１〜ＡＸ_１０は、下行大動脈Ａdeを横切っているので、アキシャル画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０には、下行大動脈Ａdeの断面が描出される。

一方、図７では、コロナル画像ＤＣ_１〜ＤＣ_１０のうち、コロナル画像ＤＣ_１、ＤＣ_４、ＤＣ_５、ＤＣ_６、およびＤＣ_１０が概略的に示されている。コロナル画像ＤＣ_１〜ＤＣ_１０には、肝臓の断面を含むコロナル画像（例えば、ＤＣ_４、ＤＣ_５、ＤＣ_６）と、肝臓を横切らないコロナル画像（例えば、ＤＣ_１、ＤＣ_１０）とが含まれている。
ローカライザスキャンＬＳを実行した後、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、３Ｄデータ収集スキャンＡＳが実行される。
図８は、３Ｄデータ収集スキャンＡＳが実行される部位を概略的に示す図である。
３Ｄデータ収集スキャンＡＳは、上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａdeを含む血管ＶＥと、その周辺の臓器とを含む部位の画像を取得するための３Ｄスキャンである。３Ｄスキャンを実行することにより、大動脈弓Ａarcを含む部位の３Ｄ画像ＤＴを得ることができる。大動脈弓Ａarcの端部ｅ１は上行大動脈Ａasに繋がっており、大動脈弓Ａarcの端部ｅ２は下行大動脈Ａdeに繋がっている。

図９および図１０は、３Ｄ画像ＤＴに含まれる上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａdeの相対的な位置関係を概略的に説明するための面である。尚、図９および図１０では、説明の便宜上、肝臓および心臓などの臓器は図示省略されている。

先ず、図９について説明する。
図９において、（ａ１）は３Ｄ画像ＤＴの斜視図であり、（ａ２）は３Ｄ画像ＤＴをｚ方向から見た図である。（ａ１）および（ａ２）には、３Ｄ画像ＤＴに交差する垂直面ＶＳが示されている。（ａ３）は、垂直面ＶＳにおける断面画像ＤＶを概略的に示す図である。

垂直面ＶＳは、ｙ方向およびｚ方向に平行であるがｘ方向に対して垂直の面である。下行大動脈Ａdeおよび大動脈弓Ａarcの端部ｅ２は、垂直面ＶＳ内（又は垂直面ＶＳの近傍）に位置する。しかし、大動脈弓Ａarcはｙ方向に対して斜めに傾いているので、大動脈弓Ａarcの端部ｅ１は垂直面ＶＳからずれている（ａ２参照）。したがって、垂直面ＶＳの断面画像ＤＶ（ａ３参照）は、下行大動脈Ａdeおよび大動脈弓Ａarcの端部ｅ２を含むが、大動脈弓Ａarcの端部ｅ１および上行大動脈Ａasを含んでいないことがわかる。

次に、図１０について説明する。
図１０において、（ｂ１）は３Ｄ画像ＤＴの斜視図であり、（ｂ２）は３Ｄ画像ＤＴをｚ方向から見た図である。（ｂ１）および（ｂ２）には、３Ｄ画像ＤＴに交差するオブリーク面ＯＢが示されている。（ｂ３）は、オブリーク面ＯＢにおける断面画像ＤＯを概略的に示す図である。

大動脈弓Ａarcはｙ方向に対して斜めに傾いている。したがって、ｘ軸に対して斜めの角度θ_ｋで３Ｄ画像ＤＴに交差する面（オブリーク面）ＯＢを考えると、オブリーク面ＯＢは、上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａdeを縦断するように３Ｄ画像ＤＴに交差する。θ_ｋの値は、典型的には、例えば、９５°〜１２０°である。
したがって、大動脈弓Ａarcは、角度θ_ｋのオブリーク面ＯＢ内で湾曲形状を描きながら、上行大動脈Ａasと下行大動脈Ａdeとに繋がっていることがわかる。

３Ｄ画像ＤＴを取得するための３Ｄデータ収集スキャンＡＳを実行した後、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、コロナル画像選択手段１０２（図２参照）が、ステップＳＴ１で得られたコロナル画像ＤＣ_１〜ＤＣ_１０（図７参照）の中で、肝臓を横切るコロナル画像を選択する。肝臓を横切るコロナル画像を選択方法は、例えば、特開２０１６−０５９３９７号公報の段落［００３８］に記載された方法を用いることができる。本形態では、説明の便宜上、コロナル画像選択手段１０２は、肝臓を横切るコロナル画像として、３枚のコロナル画像ＤＣ_４、ＤＣ_５、およびＤＣ_６を選択したとする。図１１に選択されたコロナル画像ＤＣ_４、ＤＣ_５、およびＤＣ_６を概略的に示す。コロナル画像を選択した後、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、エッジ検出手段１０３（図２参照）が、選択されたコロナル画像ＤＣ_４、ＤＣ_５、およびＤＣ_６ごとに、肝臓のｚ方向における肺側のエッジを検出する。エッジの検出方法は、例えば、特開２０１６−０５９３９７号公報の段落［００４１］−［００７１］に記載された方法を用いることができる。図１１では、検出された肝臓のエッジの位置が、ｚ_４、ｚ_５、およびｚ_６で示されている。

肝臓のエッジを検出した後、エッジ位置選択手段１０４（図２参照）は、コロナル画像ＤＣ_４、ＤＣ_５、およびＤＣ_６ごとに検出された肝臓のエッジのｚ方向における位置ｚ_４、ｚ_５、およびｚ_６の中から、ｚ座標の値が最も大きいエッジの位置を選択する。ここでは、コロナル画像ＤＣ_５の中から検出されたエッジのｚ座標ｚ_５が最も大きいとする。したがって、エッジ位置選択手段１０４は、ｚ座標の値が最も大きいエッジの位置として、ｚ_５を選択する。ｚ_５を選択した後、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、アキシャル画像選択手段１０５（図２参照）が、ローカライザスキャンＬＳにより得られたアキシャル画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０（図６参照）の中から、ステップＳＴ４で選択した肝臓のエッジの位置ｚ_５に最も近いアキシャル画像を選択する。図１２に、アキシャル画像ＤＡ_１〜ＤＡ_１０の中から選択されたアキシャル画像を示す。ここでは、アキシャル画像ＤＡ_３が肝臓のエッジの位置ｚ_５に最も近いとする。したがって、アキシャル画像選択手段１０５は、アキシャル画像ＤＡ_３を選択する。アキシャル画像ＤＡ_３を選択した後、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６では、断面検出手段１０６（図２参照）が、ステップＳＴ５で選択されたアキシャル画像ＤＡ_３の中から、下行大動脈Ａdeの断面を検出する。アキシャル画像ＤＡ_３の中から下行大動脈Ａdeの断面を検出する方法は、特開２０１５−１２３３０６号公報に記載された方法を用いることができる。図１２では、アキシャル画像ＤＡ_３の中から検出された下行大動脈Ａdeの断面の位置を、符号「Ｐ」で示してある。下行大動脈Ａdeの断面を検出した後、ステップＳＴ７に進む。

図１３は、ステップＳＴ７の説明図である。
ステップＳＴ７では、特定手段１０７（図２参照）が、ステップＳＴ２で生成された３Ｄ画像ＤＴの中から、アキシャル画像ＤＡ_３における下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｐに対応する位置Ｑを特定する。したがって、３Ｄ画像ＤＴの中から、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを特定することができる。位置Ｑを特定した後、ステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ８では、ステップＳＴ７で特定された下行大動脈Ａdeの位置Ｑに基づいて、血管ＶＥを縦断するオブリーク面ＯＢ（図１０参照）を求める。以下に、このオブリーク面ＯＢの求め方について説明する。

本形態では、血管ＶＥを識別するための識別器Ｃを用いて、オブリーク面ＯＢを求めている。識別器Ｃは、被検体を撮影する前に予め作成されている。以下に、識別器Ｃの作成方法について簡単に説明する。

図１４は、識別器Ｃの作成方法の説明図である。
本形態では、複数のデータ提供者ＳＵＢ_１〜ＳＵＢ_ｍの胴部の３Ｄ画像ＤＴ_１〜ＤＴ_ｍから、教師データとして使用可能な画像部分を取り出す。教師データには、例えば、以下のデータが含まれている。
（１）上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａdeを含む血管ＶＥの断面を表すデータ
（２）血管ＶＥの一部の断面しか含まないデータ（例えば、上行大動脈Ａasの断面を含むが大動脈弓Ａarcおよび下行大動脈Ａdeの断面を含まないデータ、下行大動脈Ａdeの断面を含むが大動脈弓Ａarcおよび上行大動脈Ａasの断面を含まないデータ）
（３）血管ＶＥを含まないデータ

これらの教師データを機械学習の手法を用いて学習することにより、血管ＶＥを識別するための識別器Ｃが作成される。

ステップＳＴ８では、上記のようにして作成された識別器Ｃを用いて、被検体１４の血管ＶＥを縦断するオブリーク面ＯＢ（図１０参照）を求める。以下に、ステップＳＴ８について、図１５〜図２０を参照しながら説明する。

ステップＳＴ８では、先ず、設定手段１０８（図２参照）が、被検体１４の３Ｄ画像ＤＴに交差するスライスを設定する（図１５参照）。

図１５は、３Ｄ画像ＤＴに交差するスライスＳＬを概略的に示す図である。
図１５において、（ａ１）は被検体１４の３Ｄ画像ＤＴの斜視図であり、（ａ２）は被検体１４の３Ｄ画像ＤＴをｚ方向から見た図である。

設定手段１０８はスライスＳＬを設定する。スライスＳＬは、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを通り、且つｚ方向に平行に設定される。スライスＳＬの厚さｔは、検出対象の血管ＶＥの直径を考慮して設定することができる。検出対象である血管ＶＥの直径が、例えば１ｃｍ程度であるとすると、ｔは、例えばｔ＝１ｃｍ〜１．５ｃｍ程度の値に設定することができる。尚、図１５では、スライスＳＬを簡潔な図形で表現するために、スライスＳＬは正方形で表されている。したがって、図１５では、スライスＳＬの厚さｔは表現されていないが、実際には、スライスＳＬの厚さｔは血管ＶＥの直径を考慮して設定されていることに留意されたい。

設定手段１０８は、位置Ｑを通りｚ方向に平行な回転軸αを中心としてスライスＳＬを回転させる。ここでは、設定手段１０８は、スライスＳＬの角度θ_ｉが所定の角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎ内で変更されるように、回転軸αを中心としてスライスＳＬを回転する（スライスＳＬの角度θ_ｉは、スライスＳＬと水平面ＨＳとの成す角度として定義されている）。この角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎは、血管ＶＥの標準的な形状、血管ＶＥの標準的なサイズ、心臓に対する血管ＶＥの標準的な位置などを考慮して設定されている。θ_１は、例えば、θ_１＝６０°とすることができ、θ_ｎは、例えば、θ_ｎ＝１３５°とすることができる。

以下では、先ず、設定手段１０８が、スライスＳＬの角度θ_ｉを、θ_ｉ＝θ_１に設定した場合について説明する。

図１６は、スライスＳＬの角度θ_ｉがθ_ｉ＝θ_１に設定された場合の説明図である。
図１６において、（ａ１）は被検体１４の３Ｄ画像ＤＴの斜視図であり、（ａ２）は被検体１４の３Ｄ画像ＤＴをｚ方向から見た図であり、（ａ３）はθ_ｉ＝θ_１におけるスライスＳＬの画像ＤＳを概略的に示す図である。

（ａ３）に示すスライスＳＬの画像ＤＳは、例えば、スライスＳＬ内のボクセルの値をスライスＳＬの厚さ方向に加算平均することにより得ることができる画像である。スライスＳＬの角度θ_ｉをθ_ｉ＝θ_１に設定した後、抽出手段１０９（図２参照）は、スライスＳＬ内における画像（ａ３参照）の中から、識別器Ｃによる識別処理が行われる画像部分を抽出する（図１７参照）。

図１７は、抽出された画像部分を概略的に示す図である。
抽出手段１０９は、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを基準にして画像部分ＩＲを抽出する（ａ３参照）。画像部分ＩＲの辺ｒ１およびｒ２は、血管ＶＥの標準的な大きさを考慮して予め決められている。辺ｒ１およびｒ２は、例えば、４０ピクセル〜１００ピクセルに対応する長さとすることができる。

また、画像部分ＩＲの辺ｒ１は、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを通りｚ方向に平行なラインＬ１に対してｆ：ｇの比に設定される。この画像部分ＩＲの辺ｒ１の比ｆ：ｇも、血管ＶＥの標準的な大きさを考慮して予め決められている。ｆ：ｇは、例えば、ｆ：ｇ＝４：１とすることができる。

更に、画像部分ＩＲの辺ｒ１は、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑからｚ方向に距離ｄだけ離れた位置に位置決めされる。ｄの値も血管ＶＥの標準的な大きさを考慮して予め決められている。

スライスＳＬの画像ＤＳから画像部分ＩＲを抽出した後、抽出された画像部分ＩＲに基づいて、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれているか否かを判断する（図１８参照）。

図１８は、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれているか否かを判断する方法の説明図である。
計算手段１１０（図２参照）は、識別器Ｃを用いて、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれているか否かを判断するための指標ＶＩを求める。具体的には、計算手段１１０は、抽出した画像部分ＩＲ内において、識別器Ｃを用いて、検出対象の血管ＶＥを識別するための識別処理を実行する。本形態では、画像部分ＩＲに血管ＶＥの全体が含まれている場合、識別器Ｃは、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれていると判断し、一方、画像部分ＩＲに血管ＶＥの一部しか含まれていない又は血管ＶＥが含まれていない場合、識別器Ｃは、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれていないと判断する。識別器Ｃは、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれていると判断した場合、指標ＶＩの値として「１」を出力し、一方、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれていないと判断した場合、指標ＶＩの値として「０」を出力する。したがって、スライスＳＬ内に血管ＶＥが含まれているか否かを決定することができる。図１８では、画像部分ＩＲは、下行大動脈Ａdeおよび大動脈弓Ａarcの端部ｅ２を含むが、大動脈弓Ａarcの端部ｅ１側の部分および上行大動脈Ａasは含んでいない。したがって、θ＝θ_１では、識別器Ｃが出力する指標ＶＩの値は「０」である。このため、決定手段１１１（図２参照）は、θ＝θ_１においてスライスＳＬは検出対象の血管ＶＥを含んでいないと決定する。

次に、設定手段１０８は、スライスＳＬの角度θ_ｉの値をθ_１からθ_２に変更する。
図１９は、θ_ｉ＝θ_２における説明図である。
設定手段１０８は、回転軸αを中心として、スライスＳＬをθ_１からΔθだけ回転させる。これにより、スライスＳＬの角度θ_ｉは、θ_１からθ_２（＝θ_１＋Δθ）に変更される。抽出手段１０９は、θ_２におけるスライスＳＬの画像ＤＳ内から画像部分ＩＲを抽出する。そして、計算手段１１０は、識別器Ｃを用いて、θ_２におけるスライスＳＬ内に血管ＶＥが含まれているか否かを表す指標ＶＩを計算する。θ_２でも、θ_１と同様に、画像部分ＩＲには、血管ＶＥの全範囲は含まれていないので、ＶＩ＝０である。したがって、決定手段１１１は、θ＝θ_２においてスライスＳＬは検出対象の血管ＶＥを含んでいないと決定する。

以下同様に、角度θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎの範囲内でスライスＳＬの角度θ_ｉを変更し、スライスＳＬの角度θ_ｉを変更するたびに、検出対象の血管ＶＥが含まれているか否かを決定する。したがって、角度範囲θ_１〜θ_ｎの中から、スライスＳＬが検出対象の血管ＶＥを含むときのスライスＳＬの角度θ_ｉを決定することができる。

図２０は、θ_ｉ＝θ_ｋにおける説明図である。
θ_ｋにおけるスライスＳＬから抽出された画像部分ＩＲには、上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａdeの全てが含まれている。この場合、識別器Ｃは指標ＶＩの値として「１」を出力するので、決定手段１１１は、スライスＳＬが検出対象の血管ＶＥを含むときの角度は、θ_ｉ＝θ_ｋであると決定する。

したがって、θ_ｉ＝θ_ｋの平面を、血管ＶＥを縦断するオブリーク面ＯＢ（図１０参照）として求めることができる。このようにして、血管ＶＥが検出される。血管ＶＥを検出した後、ステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９では、本スキャンＭＳが実行される。
図２１は、本スキャンＭＳの説明図である。
本スキャンＭＳでは、θ_ｋにおけるオブリーク面ＯＢの断面画像を取得するためのシーケンスＳＥが繰り返し実行される。画像生成手段１０１は、シーケンスＳＥが実行されるたびに、θ_ｋにおけるオブリーク面ＯＢ内の断面画像を生成する。そして、画像生成手段１０１は、最新の断面画像と直前の断面画像との差分画像Ｄdifを生成する。差分画像Ｄdifは、表示部に表示される。図２２に、表示部に表示された差分画像Ｄdifを概略的に示す。

シーケンスＳＥが実行されるたびに、差分画像Ｄdifはほぼリアルタイムで更新される。したがって、撮影技師は、表示部を見ることによって、最新の差分画像を視覚的に認識することができる。

また、本スキャンＭＳでは、シーケンスＳＥを実行する前に、又はシーケンスＳＥが実行されている途中で、被検体１４に造影剤が注入される。

オペレータは、表示部に表示されている差分画像Ｄdifを見ながら、心臓から血管ＶＥに造影剤のボーラスが流入したか否かを確認する。差分画像Ｄdifは、最新の断面画像と直前の断面画像とを差分することにより得られる画像であるので、血管ＶＥに造影剤のボーラスが流入する前は、表示部に表示されている断面画像は全体的に暗い画像である。しかし、造影剤のボーラスが血管ＶＥに流入すると、差分画像Ｄdifのうち、造影剤のボーラスに対応する部分が明るくなる。したがって、撮影技師は、血管ＶＥに造影剤のボーラスが流入したことを視覚的に認識することができる。撮影技師は、血管ＶＥに造影剤が流入したと認識したら、操作部を操作し、肝臓の画像を取得するためのイメージングシーケンスの開始命令を入力する。この命令が入力されると、ボーラス観測用シーケンスＳＥが終了し、イメージングシーケンスの実行が開始される。

肝臓の画像を生成するために必要なデータが収集されたら、本スキャンＭＳを終了する。このようにして、フローが終了する。

本形態では、被検体１４の３Ｄ画像ＤＴの中から、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを検出する（図１３参照）。そして、検出した下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを基準にして、所定の角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎ内においてスライスＳＬの角度θ_ｉを変更し、角度θ_ｉごとに、スライスＳＬ内に血管ＶＥが含まれているか否かを判断している（図１５〜図２０参照）。したがって、スライスＳＬ内に検出対象の血管ＶＥが含まれるときのスライスＳＬの角度θ_ｋ（図２０参照）を求めることができるので、複数のアキシャル面を設定する方法では検出が困難な血管であっても、本形態の手法を用いることにより血管ＶＥを検出することができる。

本形態では、ボーラス観測用シーケンスＳＥを実行することにより、血管ＶＥを縦断するオブリーク面ＯＢの断面画像がほぼリアルタイムで生成され、最新の断面画像と直前の断面画像との差分画像Ｄdifが表示部に表示される（図２２参照）。したがって、撮影技師は、表示された画面を見ることにより、造影剤のボーラスが血管ＶＥに流入したタイミングを視覚的に認識することができるので、所望のタイミングでイメージングスキャンを実行することができる。

本形態では、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを基準位置として、スライスＳＬを設定している（図１５〜図２０参照）。しかし、位置Ｑとは別の位置を基準にしてスライスＳＬを設定してもよい。

本形態では、３Ｄ画像に交差するスライスＳＬの角度θ_ｉを所定の角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎ内で変更している（図１５〜図２０参照）。この角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎは、血管ＶＥの標準的な形状、血管ＶＥの標準的なサイズ、心臓に対する血管ＶＥの標準的な位置などを考慮して設定されている。したがって、３Ｄ画像のうち、検出対象の血管ＶＥが存在している可能性が低い角度範囲は、スライスＳＬの角度が変更される角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎから除外される。このため、血管ＶＥが存在している可能性が高いと思われる角度範囲θ_１≦θ_ｉ≦θ_ｎ内で、スライスＳＬの角度を変更することができるので、角度θ_ｉの値を特定するために必要な計算時間を短縮することができる。

本形態では、機械学習の手法を用いて作成された識別器Ｃを用いて、スライスＳＬ内に血管ＶＥが含まれるか否かを判定している。しかし、機械学習とは別の手法を用いて、スライスＳＬ内に血管ＶＥが含まれているか否かを判定してもよい。

本形態では、肝臓のエッジの近くの下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑに基づいて、画像部分ＩＲの範囲を決定している（図１７参照）。しかし、位置Ｑよりも肝臓側又は心臓側に離れた位置に基づいて画像部分ＩＲの範囲を決定してもよい。

本形態では、下行大動脈Ａdeの断面の位置Ｑを通り、且つｚ方向に平行な回転軸αを中心としてスライスＳＬを回転させている（図１５〜図２０参照）。しかし、血管ＶＥを検出することができるのであれば、位置Ｑからずれた回転軸、又はｚ方向に対して斜めの回転軸を中心にしてスライスＳＬを回転させてもよい。

本形態では、スライスＳＬの画像ＤＳから画像部分ＩＲが抽出され、識別器Ｃは、抽出された画像部分ＩＲ内において識別処理を実行している（図１８参照）。しかし、スライスＳＬの画像ＤＳから画像部分ＩＲを抽出せずに、スライスＳＬの画像ＤＳの全領域において識別処理が実行されるようにしてもよい。

本形態では、３Ｄデータ収集スキャンＡＳ（図３参照）を実行している。しかし、検出対象の血管ＶＥを検出することができるのであれば、３Ｄスキャンの代わりに、２Ｄスキャンを実行してもよい。

また、本形態では、肝臓を含む部位に対してローカライザスキャンＬＳを実行している（図６参照）。しかし、ローカライザスキャンＬＳのスキャン範囲に検出対象の血管ＶＥ（上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈Ａde）が含まれるように、ローカライザスキャンＬＳのスキャン範囲を広げて、ローカライザスキャンＬＳにより得られた血管ＶＥの部分の画像を、３Ｄ画像ＤＴ（図８参照）の代わりに用いてもよい。この場合、３Ｄデータ収集スキャンＡＳが不要となるので、被検体１４の撮影に必要なトータルの時間を短縮することができる。

本形態では、３Ｄ画像ＤＴの位置Ｑを基準にして１枚のスライスＳＬを設定し、このスライスＳＬが検出対象の血管ＶＥを含むときの角度θ_ｉ＝θ_ｋを求めることにより、オブリーク面ＯＢ（図１０参照）を得ている。しかし、３Ｄ画像ＤＴの位置Ｑおよび位置Ｑの近傍に、互いに平行に並ぶ複数枚のスライスＳＬ１〜ＳＬｚを設定し、スライスごとに、検出対象の血管ＶＥを含むときの角度θ_ｉ＝θ_ｋ１〜θ_ｋｚを求め、θ_ｋ１〜θ_ｋｚに基づいて、オブリーク面ＯＢを求めてもよい。この場合、例えば、θ_ｋ１〜θ_ｋｚの平均値を、オブリーク面ＯＢの角度θ_ｋとすることができる。複数枚のスライスＳＬ１〜ＳＬｚを用いることにより、血管ＶＥとオブリーク面ＯＢとの位置ずれが更に小さくなるようにオブリーク面ＯＢの角度θ_ｋを求めることができるので、血管ＶＥの検出精度を高めることが可能となる。複数枚のスライスＳＬ１〜ＳＬｚを設定する場合、各スライスの厚さは、血管ＶＥの直径よりも小さく設定することができる。尚、複数枚のスライスＳＬ１〜ＳＬｚは、互いに交差するように設定することも可能である。

本形態では、上行大動脈Ａas、大動脈弓Ａarc、および下行大動脈弓Ａdeを含む血管ＶＥを検出する例について説明されている。しかし、本発明は、血管ＶＥの検出に限定されることはなく、複数のアキシャル面を設定する手法では検出が困難な血管に対して適用することができる。例えば、首の頚動脈は、首から頭部に向かって複数の分岐部分を有する血管であるので、複数のアキシャル面を設定する方法では検出することが難しい。しかし、本発明では、スライスＳＬの角度を変更することにより、頚動脈の複数の分岐部分がスライスＳＬ内に含まれるときのスライスＳＬの角度θ_ｉを特定することができる。したがって、人体内の様々な形状の血管を検出する場合に適用することができる。また、本発明の検出対象は動脈に限定されることはなく、本発明は静脈を検出する場合にも適用することができる。

１ ＭＲＩ装置
２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ 造影剤注入装置
６ 制御部
７ 送信器
８ 勾配磁場電源
９ 受信器
１０ 処理装置
１１ 記憶部
１２ 操作部
１３ 表示部
１４ 被検体
２１ ボア
２２ 超伝導コイル
２３ 勾配コイル
２４ ＲＦコイル
１０１ 画像生成手段
１０２ コロナル画像選択手段
１０３ エッジ検出手段
１０４ エッジ位置選択手段
１０５ アキシャル画像選択手段
１０６ 断面検出手段
１０７ 特定手段
１０８ 設定手段
１０９ 抽出手段
１１０ 計算手段
１１１ 決定手段

Claims (12)

1. 血管を含む第１の部位の画像を生成する画像生成手段と、
   前記第１の部位内の基準位置に基づいて前記画像に交差するスライスを設定する設定手段であって、前記血管に対して前記スライスの角度を変更することができるように前記スライスを設定する設定手段と、
   前記角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理を実行し、識別結果を表す指標を求める手段であって、前記スライス内の画像から血管を識別するための識別器を用いて前記指標を求める、前記指標を求める手段と、
   前記指標に基づいて、前記スライスが前記血管を含むときの角度を決定する決定手段と
   を有する血管検出装置。
2. 血管を含む第１の部位の画像を生成する画像生成手段と、
   前記第１の部位内の基準位置に基づいて前記画像に交差するスライスを設定する設定手段であって、前記血管に対して前記スライスの角度を変更することができるように前記スライスを設定する設定手段と、
   前記角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理を実行し、識別結果を表す指標を求める手段と、
   前記指標に基づいて、前記スライスが前記血管を含むときの角度を決定する決定手段と、
   前記血管の断面を含む複数の断面画像の中から第１の断面画像を選択する選択手段と、
   前記第１の断面画像の中から、前記血管の断面を検出する断面検出手段と、
   前記第１の部位の画像の中から、前記断面検出手段により検出された前記血管の断面に対応する断面の位置を特定する特定手段と
   を有し、
   前記特定手段が特定した断面の位置が、前記基準位置である、血管検出装置。
3. 前記設定手段は、
   前記スライスを第１の角度から第２の角度までの範囲内で変更する、請求項１又は２に記載の血管検出装置。
4. 前記指標を求める手段は、
   前記スライス内の画像の中から、前記指標を求めるために使用される画像部分を抽出し、
   前記識別器は、
   前記画像部分の中から血管を識別するための識別処理を行う、請求項１に記載の血管検出装置。
5. 前記指標を求める手段は、
   前記基準位置に基づいて、前記画像部分の範囲を決定する、請求項４に記載の血管検出装置。
6. 前記設定手段は、
   前記基準位置を通る軸を中心として前記スライスを回転させる、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の血管検出装置。
7. 前記複数の断面画像の各々は、アキシャル面の断面画像である、請求項２に記載の血管検出装置。
8. 前記血管は、上行大動脈、大動脈弓、および下行大動脈を含み、
   前記特定手段が検出した断面は、下行大動脈の断面である、請求項２又は７に記載の血管検出装置。
9. 前記第１の部位の画像は、３Ｄスキャンにより得られた画像である、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の血管検出装置。
10. 請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の血管検出装置を有する磁気共鳴イメージング装置。
11. 血管を含む第１の部位の画像を生成する画像生成処理と、
    前記第１の部位内の基準位置に基づいて前記画像に交差するスライスを設定する設定処理であって、前記血管に対して前記スライスの角度を変更することができるように前記スライスを設定する設定処理と、
    前記角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理を実行し、識別結果を表す指標を求める処理であって、前記スライス内の画像から血管を識別するための識別器を用いて前記指標を求める、前記指標を求める処理と、
    前記指標に基づいて、前記スライスが前記血管を含むときの角度を決定する決定処理と
    を計算機に実行させるためのプログラム。
12. 血管を含む第１の部位の画像を生成する画像生成処理と、
    前記第１の部位内の基準位置に基づいて前記画像に交差するスライスを設定する設定処理であって、前記血管に対して前記スライスの角度を変更することができるように前記スライスを設定する設定処理と、
    前記角度ごとに、前記スライス内において前記血管を識別するための識別処理を実行し、識別結果を表す指標を求める処理と、
    前記指標に基づいて、前記スライスが前記血管を含むときの角度を決定する決定処理と
    を計算機に実行させるためのプログラムであって、
    前記血管の断面を含む複数の断面画像の中から第１の断面画像を選択する選択処理と、
    前記第１の断面画像の中から、前記血管の断面を検出する断面検出処理と、
    前記第１の部位の画像の中から、前記断面検出手段により検出された前記血管の断面に対応する断面の位置を特定する特定処理と
    を有し、
    前記特定処理が特定した断面の位置が、前記基準位置である、プログラム。

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