JP7115889B2 - 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
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Description
以下、本発明を適用する第1の実施形態の医用画像診断支援装置について説明する。
図1に、本実施形態のMRI装置100の典型的な構成を示す。図示するように、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(例えば、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103を載置する寝台(テーブル)115と、を備える。
以上の構成に加え、本実施形態のMRI装置100は、強調画像や定量画像から、別の種類の強調画像や定量画像を合成する医用画像診断支援部200を計算機110内に備えている。
以下、本実施形態の医用画像診断支援部200の動作の概要を図3のフローおよび図4を用いて説明する。
なお、合成パラメータ値を決定する検査前処理S310は、図3のフローのように、検査対象画像の合成実行処理S320のたびに行うほかに、MRI装置100を出荷前や、MRI装置の出荷後に臨床サイトに設置された後であって、検査の対象となる被検体103を撮像するより前に行ってもよい。
ここで、学習用画像410、正解画像420をシミュレーションにより生成する例について説明する。シミュレーションとしては、例えば、T1、T2、プロトン密度などの定量値の組み合わせから、シミュレーションにより強調画像の信号値を計算する公知の手法を用いることができる。生体組織の一般的なT1値、T2値、プロトン密度、などを並べてそれぞれT1マップ、T2マップ、プロトン密度画像などを得て、画素ごとにT1値、T2値、プロトン密度からシミュレーションにより強調画像の画素値(輝度)を求めて強調画像を作る。T1マップとT2マップを学習用画像410として用い、シミュレーションにより得られた強調画像を正解画像420として用いることができる。
なお、学習用画像410、正解画像420、および検査対象画像430は、二次元画像に限らず、一次元画像、三次元画像、などのデータ形式でも良い。また、学習用画像と正解画像の組は、一つに限らず、複数あってもよい。その場合、すべての組の画素に通し番号をつけてmとすることで、式(3)によって合成パラメータ値を決定することができる。例えば複数の被検体それぞれで取得した複数の組の学習用画像と正解画像を用いることで、合成パラメータ決定における被検体依存性を低減することができる。
なお、合成手段210は、画素値の多項式を用いて合成画像の画素値を求める場合を例に説明したが、多項式に限らず、様々な変換関数を同様に使用することができる。例えば、多項式、逆数、指数関数、対数関数、シグモイド関数、三角関数、絶対値、ステップ関数、または、それらの組み合わせを用いることができる。それぞれの関数のパラメータが合成パラメータ値となる。正解画像の画素値の範囲や分布によって、多項式を用いる場合に比べ、合成画像と正解画像の差を小さくすることができる利点がある。
上述した説明では、合成パラメータ決定部220は、学習用画像410の画素値を数式を用いて合成した場合の合成画素値と正解画像420の画素値との差が小さくなるように、最小二乗法を用いて合成パラメータ値を決定したが、差を小さくするための合成パラメータ値の決定方法には様々な方法がある。例えば、合成パラメータの値の大きさについて制約項の付いた最小二乗法や、合成画像と正解画像の画素値の相関係数を最大化する方法など、いずれも採用することができる。その他、学習用画像を合成した画像を正解画像に近づける合成パラメータ決定方法として、一般に機械学習やディープラーニングと呼ばれる公知の手法も採用できる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態の医用画像診断支援装置と基本的に同様の構成を有するが、第1の実施形態とは異なり、出力される合成画像を、2以上の検査対象画像の画素値以外の所定の撮像パラメータ(調整用パラメータ)で調整する機能を有する。これにより、2以上の検査対象画像から所望の調整用パラメータ値の合成画像を生成することができる。
医用画像診断支援部200は、第1の実施形態の構成に加えて、図7のように、合成画像を調整する調整パラメータ値を受け付ける調整パラメータ受付部510をさらに備えている。調整パラメータ値は、正解画像と同じ種類の定量画像または強調画像を撮像または生成する際に影響を及ぼす所定の撮像パラメータの値である。所定の撮像パラメータの一例としては、エコー時間(TE)、繰り返し時間、反転時間、拡散時間、および、フリップ角のうちのいずれかを挙げることができる。
図8を用いて、第2の実施形態の医用画像診断支援部200の動作を具体的に説明する。
次に、本発明の第3の実施形態について図10、図11を用いて説明する。第3の実施形態は、第2の実施形態の医用画像診断支援部と基本的に同様の構成を有するが、以下の点において第2の実施形態とは異なる。
Claims (14)
- 2以上の学習用画像と1以上の正解画像を受け付ける学習用画像受付部と、
前記2以上の学習用画像の対応する画素の画素値を合成パラメータ値を用いて合成した場合に、合成後の画素値が前記正解画像の対応する画素の画素値に近づく前記合成パラメータ値を求める合成パラメータ決定部と、
第1被検体について生成された画像であって、前記2以上の学習用画像と同じ種類の画像を検査対象画像として受け付ける検査対象画像受付部と、
2以上の前記検査対象画像の対応する画素の画素値を前記合成パラメータ決定部が求めた前記合成パラメータ値を用いて合成することにより、ユーザが所望する合成画像を生成する画像合成実行部と
前記合成画像を調整する調整パラメータ値として、所定の撮像パラメータの値を受け付ける調整パラメータ受付部と
を有し、
前記2以上の学習用画像は、前記第1被検体、または、前記第1被検体とは異なる第2被検体について生成された2種類以上の画像であり、
前記1以上の正解画像は、前記第2被検体、または、前記第1被検体および前記第2被検体とは異なる第3被検体について生成された画像であって、前記学習用画像とは種類の異なる画像であり、かつ、ユーザが所望する前記合成画像と同じ種類の画像であり、
前記学習用画像受付部は、前記正解画像として、前記撮像パラメータの値が異なる条件で撮像または生成された2以上の画像を受け付け、
前記合成パラメータ決定部は、前記2以上の学習用画像の対応する画素の画素値を、前記撮像パラメータの値を用いて合成した場合に、合成後の画素値が、前記2以上の正解画像の対応する画素の画素値にそれぞれ近づく前記合成パラメータ値を求め、
前記画像合成実行部は、2以上の前記検査対象画像の対応する画素の画素値を前記合成パラメータ値と、前記調整パラメータ受付部の受け付けた撮像パラメータ値とを用いて合成することにより前記合成画像を生成する
ことを特徴とする医用画像診断支援装置。 - 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、
前記2以上の学習用画像は、前記第1被検体または前記第2被検体の特性を示す定量値を画素値とする複数種類の定量画像および前記特性を強調した複数種類の強調画像のうちの2種類以上の画像であり、
前記2以上の正解画像は、前記学習用画像とは種類の異なる定量画像または特性を強調した強調画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。 - 請求項2に記載の医用画像診断支援装置であって、前記2以上の学習用画像、前記2以上の正解画像、および、前記2以上の検査対象画像は、磁気共鳴イメージング装置で撮像した画像、磁気共鳴イメージングのシミュレーションにより生成した画像、前記撮像した画像および前記シミュレーションにより生成した画像のいずれかを用いて計算により生成した画像、および、前記撮像した画像および前記シミュレーションにより生成した画像から求められた定量値の画像のいずれかであることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、前記学習用画像および前記正解画像は、プロトン密度(PD)、縦緩和時間(T1)、縦緩和度、横緩和時間(T2)、静磁場不均一の影響を受けた見かけの横緩和時間(T2*)、横緩和度、拡散係数、流速、磁化率、弾性率、拡散係数、および、造影剤濃度、のうちのいずれかの特性の定量値の定量画像または前記いずれかの特性を強調した強調画像、または、水の信号を抑制したFluid Attenuated IR(FLAIR)画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項4に記載の医用画像診断支援装置であって、前記学習用画像は、T1を画素値とするT1画像と、T2*を画素値とするT2*画像であり、前記正解画像は、T2を画素値としたT2画像、または、T2を強調したT2強調画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項4に記載の医用画像診断支援装置であって、前記学習用画像は、T1を画素値とするT1画像と、T2を画素値とするT2画像であり、前記正解画像は、T2*を画素値としたT2*画像、または、T2*を強調したT2*強調画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項4に記載の医用画像診断支援装置であって、前記学習用画像は、T1を画素値とするT1画像と、T2*を画素値とするT2*画像であり、前記正解画像は、FLAIR画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項3に記載の医用画像診断支援装置であって、前記学習用画像が、グラジエントエコー系シーケンスを用いて取得した信号から生成した強調画像または前記強調画像から算出される定量画像であり、前記正解画像が、スピンエコー系シーケンスを用いて取得した信号から算出したT2画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、
前記合成パラメータ決定部は、前記2以上の学習用画像の対応する画素の画素値を、当該2以上の学習用画像の画素値と前記撮像パラメータの値とを変数とする所定の数式を用いて合成した場合に、合成後の画素値が、前記2以上の正解画像の対応する画素の画素値にそれぞれ近づく前記合成パラメータ値を求め、
前記画像合成実行部は、2以上の前記検査対象画像の対応する画素の画素値を前記合成パラメータ値と、前記調整パラメータ受付部の受け付けた撮像パラメータ値とを用いて前記所定の数式により合成することにより前記合成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。 - 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、
前記学習用画像受付部は、前記正解画像として、前記撮像パラメータの値が第1の撮像パラメータ値で撮像または生成された第1の正解画像と、第2の撮像パラメータ値で撮像または生成された第2の正解画像とを受け付け、
前記合成パラメータ決定部は、前記合成パラメータ値として、前記2以上の学習用画像の対応する画素の合成後の画素値を前記第1の正解画像の画素値に近づける第1の合成パラメータ値と、前記合成後の画素値を前記第2の正解画像の画素値に近づける第2の合成パラメータ値とを求め、
前記画像合成実行部は、前記第1の合成パラメータ値と第2の合成パラメータ値を、前記第1の撮像パラメータ値および第2の撮像パラメータ値のそれぞれと前記調整パラメータ受付部が受け付けた撮像パラメータ値との比により重み付けした後合成することにより、第3の合成パラメータ値を生成し、前記第3の合成パラメータ値を用いて前記2以上の前記検査対象画像の対応する画素の画素値を合成し、合成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。 - 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、前記所定の撮像パラメータは、エコー時間(TE)、繰り返し時間、反転時間、拡散時間、および、フリップ角のうちのいずれかであることを特徴とする医用画像診断支援装置。
- 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、
前記合成パラメータ決定部および前記画像合成実行部は、多項式、逆数、指数関数、対数関数、シグモイド関数、三角関数、絶対値、ステップ関数、または、それらの組み合わせを用いた変換処理により前記画素値を合成し、
前記合成パラメータ値は、前記変換処理のパラメータ値であることを特徴とする医用画像診断支援装置。 - 請求項1に記載の医用画像診断支援装置であって、
前記学習用画像と前記正解画像は、同一の被検体の同じ位置、または、異なる被検体の対応する位置について撮像または生成された画像であるか、または前記学習用画像と前記正解画像のいずれか一方を位置合わせ処理することにより調整された、同じ位置または対応する位置の画像であることを特徴とする医用画像診断支援装置。 - 請求項1に記載の医用画像診断支援装置を備えた磁気共鳴イメージング装置。
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