JP7213099B2 - Medical image processing device, magnetic resonance imaging device, medical image processing method, and program - Google Patents

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本発明の実施形態は、医用画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置、医用画像処理方法、およびプログラムに関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a medical image processing apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, a medical image processing method, and a program.

3テスラ以上の高磁場を発生させる磁石を用いたMRI装置では、高いSNR(Signal to Noise Ratio)を得ることができるが、被検体を励起するのに用いられる高周波磁場(RF磁場)は、高磁場化に伴って、むらが生じやすくなり、画質に影響する場合がある。高周波磁場の送信むらは被検体の体格に応じても変化するため、対処する必要がある。 An MRI apparatus using a magnet that generates a high magnetic field of 3 Tesla or more can obtain a high SNR (Signal to Noise Ratio). As the magnetic field increases, unevenness tends to occur, which may affect the image quality. Since the transmission unevenness of the high-frequency magnetic field changes depending on the body size of the subject, it is necessary to deal with it.

特開2013-176553号公報JP 2013-176553 A

本発明が解決しようとする課題は、医用画像の画質を向上させることである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the image quality of medical images.

実施形態の医用画像処理装置は、取得部と、生成部とを備える。取得部は、RF(Radio Frequency)コイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する。生成部は、画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部により取得された前記医用画像を入力することで、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する。 A medical image processing apparatus according to an embodiment includes an acquisition unit and a generation unit. The acquisition unit acquires a medical image based on magnetic resonance signals obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF (Radio Frequency) coil. When the image is input, the generation unit is configured to output a corrected image that reduces the influence of non-uniformity of the high-frequency magnetic field from the input image. By inputting the medical image, a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced is generated from the medical image acquired by the acquisition unit.

実施形態に係る医用画像処理装置200を含む医用画像処理システム1の構成の一例を示す図。1 is a diagram showing an example of the configuration of a medical image processing system 1 including a medical image processing apparatus 200 according to an embodiment; FIG. 実施形態に係るMRI装置100の一例を示す図。The figure which shows an example of the MRI apparatus 100 which concerns on embodiment. 実施形態に係る医用画像処理装置200の一例を示す図。1 is a diagram showing an example of a medical image processing apparatus 200 according to an embodiment; FIG. 教師情報234の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of teacher information 234; FIG. 実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210のランタイム時の一連の処理の流れを示すフローチャート。4 is a flow chart showing the flow of a series of processes during runtime of the processing circuit 210 on the side of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. 実施形態に係るランタイム時の補正モデルMDLの構成の一例を示す図。4 is a diagram showing an example of the configuration of a correction model MDL at runtime according to the embodiment; FIG. 実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210のトレーニング時の一連の処理の流れを示すフローチャート。4 is a flow chart showing a series of processes during training of the processing circuit 210 on the side of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. 実施形態に係るトレーニング時の補正モデルMDLの構成の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a correction model MDL during training according to the embodiment; 実施形態に係るMRI装置100の他の例を示す図。FIG. 4 shows another example of the MRI apparatus 100 according to the embodiment;

以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置、医用画像処理方法、およびプログラムの実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a medical image processing apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, a medical image processing method, and a program will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、実施形態に係る医用画像処理装置200を含む医用画像処理システム1の構成の一例を示す図である。例えば、図1に示すように、医用画像処理システム1は、MRI装置100と、医用画像処理装置200とを備える。MRI装置100および医用画像処理装置200は、ネットワークNWを介して接続される。ネットワークNWは、例えば、WAN(Wide Area Network)やLAN(Local Area Network)、インターネット、専用回線、無線基地局、プロバイダなどを含む。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a medical image processing system 1 including a medical image processing apparatus 200 according to an embodiment. For example, as shown in FIG. 1, the medical image processing system 1 includes an MRI apparatus 100 and a medical image processing apparatus 200. FIG. The MRI apparatus 100 and the medical image processing apparatus 200 are connected via a network NW. The network NW includes, for example, a WAN (Wide Area Network), a LAN (Local Area Network), the Internet, a leased line, a radio base station, a provider, and the like.

MRI装置100は、例えば、被検体(例えば人体)に磁場を与えて生じる核磁気共鳴現象によって得られるMR(Magnetic Resonance)信号から医用画像の一つであるMR画像を生成する装置である。 The MRI apparatus 100 is, for example, an apparatus that generates an MR image, which is one of medical images, from MR (Magnetic Resonance) signals obtained by a nuclear magnetic resonance phenomenon caused by applying a magnetic field to a subject (eg, human body).

医用画像処理装置200は、一つまたは複数のプロセッサにより実現される。例えば、医用画像処理装置200は、クラウドコンピューティングシステムに含まれるコンピュータであってもよいし、他の機器に依存せずに単独で動作するコンピュータ(スタンドアローンのコンピュータ)であってもよい。 The medical image processing apparatus 200 is implemented by one or more processors. For example, the medical image processing apparatus 200 may be a computer included in a cloud computing system, or a computer that operates independently without depending on other devices (standalone computer).

[MRI装置の構成例]
図2は、実施形態に係るMRI装置100の一例を示す図である。図2に示すように、MRI装置100は、静磁場磁石101と、傾斜磁場コイル102と、傾斜磁場電源103と、寝台104と、寝台制御回路105と、一以上の送信コイル106と、送信回路107と、一以上の受信コイル108と、受信回路109と、シーケンス制御回路110と、コンソール装置120とを備える。送信コイル106および受信コイル108は、「RFコイル」とも呼ばれる。
[Configuration example of MRI apparatus]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the MRI apparatus 100 according to the embodiment. As shown in FIG. 2, the MRI apparatus 100 includes a static magnetic field magnet 101, a gradient magnetic field coil 102, a gradient magnetic field power supply 103, a bed 104, a bed control circuit 105, one or more transmission coils 106, and a transmission circuit. 107 , one or more receive coils 108 , receive circuitry 109 , sequence control circuitry 110 and console device 120 . Transmit coil 106 and receive coil 108 are also referred to as "RF coils."

静磁場磁石101は、中空の略円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生させる。静磁場磁石101は、例えば、永久磁石や超伝導磁石などである。傾斜磁場コイル102は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石101の内側に配置される。傾斜磁場コイル102は、互いに直交するx,y,zの各軸に対応する3つのコイルが組み合わされて形成される。z軸方向は、寝台104の天板104aの長手方向を表し、x軸方向は、z軸方向に直交し、MRI装置100が設置される部屋の床面に対して平行である軸方向を表し、y軸方向は、床面に対して垂直方向である軸方向を表している。各軸方向に対応した3つのコイルは、傾斜磁場電源103から個別に電流を受けて、x,y,zの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、z軸方向は、静磁場と同方向とする。 The static magnetic field magnet 101 is a hollow, substantially cylindrical magnet that generates a uniform static magnetic field in the internal space. The static magnetic field magnet 101 is, for example, a permanent magnet or a superconducting magnet. The gradient magnetic field coil 102 is a coil formed in a hollow, substantially cylindrical shape, and is arranged inside the static magnetic field magnet 101 . The gradient magnetic field coil 102 is formed by combining three coils corresponding to the mutually orthogonal x, y, and z axes. The z-axis direction represents the longitudinal direction of the top plate 104a of the bed 104, and the x-axis direction represents the axial direction orthogonal to the z-axis direction and parallel to the floor surface of the room in which the MRI apparatus 100 is installed. , the y-axis direction represents the axial direction perpendicular to the floor surface. The three coils corresponding to the respective axial directions receive individual currents from the gradient magnetic field power supply 103 and generate gradient magnetic fields whose magnetic field strengths vary along the respective x, y, and z axes. Note that the z-axis direction is the same direction as the static magnetic field.

傾斜磁場電源103は、傾斜磁場コイル102に電流を供給する。ここで、傾斜磁場コイル102によって発生するx,y,zの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge、及びリードアウト用傾斜磁場Grにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。 A gradient magnetic field power supply 103 supplies current to the gradient magnetic field coil 102 . Here, the x-, y-, and z-axis gradient magnetic fields generated by the gradient magnetic field coil 102 correspond to, for example, the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr, respectively. . The slice selection gradient magnetic field Gs is used to arbitrarily determine an imaging section. The phase-encoding gradient magnetic field Ge is used to change the phase of the magnetic resonance signal according to the spatial position. The readout gradient magnetic field Gr is used to change the frequency of the magnetic resonance signal according to the spatial position.

寝台104は、被検体OBが載置される天板104aを備え、寝台制御回路105による制御のもと、天板104aを、被検体OBが載置された状態で傾斜磁場コイル102の空洞(撮像口)内へ挿入する。通常、寝台104は、長手方向が静磁場磁石101の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御回路105は、コンソール装置120による制御のもと、寝台104を駆動して天板104aを長手方向及び上下方向へ移動する。 The bed 104 has a tabletop 104a on which the subject OB is placed. Under the control of the bed control circuit 105, the tabletop 104a is moved into the cavity ( (imaging opening). The bed 104 is usually installed so that its longitudinal direction is parallel to the central axis of the static magnetic field magnet 101 . The bed control circuit 105 drives the bed 104 under the control of the console device 120 to move the top board 104a in the longitudinal direction and the vertical direction.

送信コイル106は、傾斜磁場コイル102の内側に配置される。送信コイル106は、例えば、静磁場磁石101を含む架台の中に収容された全身用コイル(Whole Body Coil)である。送信コイル106は、送信回路107から電流の供給を受けて、被検体OB内部の原子核スピンを励起するための高周波磁場を発生させる。 A transmit coil 106 is arranged inside the gradient coil 102 . Transmit coil 106 is, for example, a Whole Body Coil housed in a cradle containing static field magnet 101 . The transmission coil 106 is supplied with current from the transmission circuit 107 and generates a high-frequency magnetic field for exciting nuclear spins inside the object OB.

送信回路107は、対象とする原子核の種類及び磁場の強度で決まるラーモア周波数に対応する電流を送信コイル106に供給し、送信コイル106から高周波磁場を発生させる。また、送信回路107は、送信コイル106の複数の給電点に供給する電流を独立に制御して、高周波磁場の空間的な不均一を補正してよい。このような磁場を空間的に均一化させることは、B1シミング(RFシミング)と呼ばれる。B1シミングでは、各送信コイル106から発生させる高周波磁場の振幅や位相などを調整することで、被検体OBに作用させる磁場を空間的に均一化させる。以下、送信コイルから発生させる高周波磁場を「送信RF」と称する。 The transmission circuit 107 supplies the transmission coil 106 with a current corresponding to the Larmor frequency determined by the type of nuclei of interest and the strength of the magnetic field, and causes the transmission coil 106 to generate a high-frequency magnetic field. Further, the transmission circuit 107 may independently control currents supplied to a plurality of feeding points of the transmission coil 106 to correct spatial non-uniformity of the high-frequency magnetic field. Such spatial homogenization of the magnetic field is called B1 shimming (RF shimming). In B1 shimming, the amplitude and phase of the high-frequency magnetic field generated from each transmission coil 106 are adjusted to spatially homogenize the magnetic field acting on the subject OB. Hereinafter, the high-frequency magnetic field generated from the transmission coil will be referred to as "transmission RF".

受信コイル108は、傾斜磁場コイル102の内側に配置される。受信コイル108は、送信RFの影響によって被検体OBから発せられる磁気共鳴信号を受信する。磁気共鳴信号には、例えば、信号強度成分と位相成分が含まれる。受信コイル108は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信回路109へ出力する。受信コイル108は、少なくとも2つ以上のコイルエレメントがアレイ状に配置されたフェーズドアレイコイルによって実現されてよい。なお、受信コイル108は、フェーズドアレイコイルに限られず、送信と受信とを兼ね備えた一つのRFコイルによって実現されてもよい。 A receiving coil 108 is arranged inside the gradient coil 102 . The receiving coil 108 receives magnetic resonance signals emitted from the subject OB under the influence of the transmission RF. A magnetic resonance signal includes, for example, a signal intensity component and a phase component. Upon receiving the magnetic resonance signal, the reception coil 108 outputs the received magnetic resonance signal to the reception circuit 109 . The receiving coil 108 may be implemented by a phased array coil in which at least two or more coil elements are arranged in an array. Note that the receiving coil 108 is not limited to a phased array coil, and may be realized by one RF coil that combines transmission and reception.

受信回路109は、受信コイル108から出力される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴データを生成する。具体的には、受信回路109は、受信コイル108から出力されるアナログ信号の磁気共鳴信号をアナログ・デジタル変換することによって、デジタル信号である磁気共鳴データを生成する。受信回路109は、生成した磁気共鳴データをシーケンス制御回路110へ送信する。また、受信回路109は、静磁場磁石101や傾斜磁場コイル102等を備える架台装置側に備えられていてもよい。受信コイル108の各コイルエレメントから出力される磁気共鳴信号は、適宜分配合成されることで受信回路109に出力される。 The receiving circuit 109 generates magnetic resonance data based on the magnetic resonance signal output from the receiving coil 108 . Specifically, the receiving circuit 109 generates magnetic resonance data, which is a digital signal, by performing analog/digital conversion on the magnetic resonance signal, which is an analog signal output from the receiving coil 108 . The receiving circuit 109 transmits the generated magnetic resonance data to the sequence control circuit 110 . Further, the receiving circuit 109 may be provided on the side of the gantry device including the static magnetic field magnet 101, the gradient magnetic field coil 102, and the like. The magnetic resonance signals output from each coil element of the receiving coil 108 are appropriately distributed and combined and output to the receiving circuit 109 .

シーケンス制御回路110は、コンソール装置120から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源103、送信回路107及び受信回路109を駆動することによって、被検体OBを撮像(スキャン)する。シーケンス情報は、撮像処理を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源103が傾斜磁場コイル102に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路107が送信コイル106から発生させる送信RFの振幅や送信RFの位相、受信回路109が磁気共鳴信号を検出するタイミング等が定義された情報が含まれる。 The sequence control circuit 110 drives the gradient magnetic field power supply 103, the transmission circuit 107, and the reception circuit 109 based on the sequence information transmitted from the console device 120, thereby imaging (scanning) the subject OB. Sequence information is information that defines a procedure for performing imaging processing. The sequence information includes the intensity and timing of the current supplied by the gradient magnetic field power supply 103 to the gradient magnetic field coil 102, the amplitude and phase of the transmission RF generated from the transmission coil 106 by the transmission circuit 107, the phase of the transmission RF generated by the transmission coil 106, the reception circuit 109 includes information defining the timing of detecting magnetic resonance signals.

なお、シーケンス制御回路110は、傾斜磁場電源103、送信回路107及び受信回路109を駆動して被検体OBを撮像し、受信回路109から磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データをコンソール装置120へ転送する。 The sequence control circuit 110 drives the gradient magnetic field power supply 103, the transmission circuit 107, and the reception circuit 109 to image the subject OB, and when receiving the magnetic resonance data from the reception circuit 109, the received magnetic resonance data is sent to the console device. 120.

コンソール装置120は、MRI装置100の全体を制御したり、磁気共鳴データを収集したりする。例えば、コンソール装置120は、通信インターフェース122と、入力インターフェース124と、ディスプレイ126と、処理回路130と、メモリ(ストレージ)150とを備える。 The console device 120 controls the entire MRI apparatus 100 and collects magnetic resonance data. For example, console device 120 includes communication interface 122 , input interface 124 , display 126 , processing circuitry 130 and memory (storage) 150 .

通信インターフェース122は、例えば、NIC(Network Interface Card)などの通信インターフェースを含む。通信インターフェース122は、ネットワークNWを介して医用画像処理装置200と通信し、医用画像処理装置200から情報を受信する。通信インターフェース122は、受信した情報を処理回路130に出力する。また、通信インターフェース122は、処理回路130による制御を受けて、ネットワークNWを介して接続された他の装置に情報を送信してもよい。 The communication interface 122 includes, for example, a communication interface such as a NIC (Network Interface Card). The communication interface 122 communicates with the medical image processing apparatus 200 via the network NW and receives information from the medical image processing apparatus 200 . Communication interface 122 outputs the received information to processing circuitry 130 . The communication interface 122 may also transmit information to other devices connected via the network NW under the control of the processing circuitry 130 .

入力インターフェース124は、操作者から各種の入力操作を受け付けるインターフェースである。入力インターフェース124は、入力操作を受け付けると、その受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路130に出力する。例えば、入力インターフェース124は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネルなどにより実現される。また、入力インターフェース124は、例えば、マイクなどの音声入力を受け付けるユーザインターフェースによって実現されてもよい。入力インターフェース124がタッチパネルである場合、後述するディスプレイ126は入力インターフェース124と一体として形成されてよい。 The input interface 124 is an interface that receives various input operations from the operator. Upon receiving an input operation, the input interface 124 converts the received input operation into an electrical signal and outputs the electrical signal to the processing circuit 130 . For example, the input interface 124 is implemented by a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch panel, and the like. Also, the input interface 124 may be implemented by, for example, a user interface that accepts voice input such as a microphone. When the input interface 124 is a touch panel, the display 126 (to be described later) may be formed integrally with the input interface 124 .

ディスプレイ126は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ126は、処理回路130によって生成された画像を表示したり、操作者からの各種の入力操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)などを表示したりする。例えば、ディスプレイ126は、LCD(Liquid Crystal Display)や、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機EL(Electroluminescence)ディスプレイなどである。 The display 126 displays various information. For example, the display 126 displays an image generated by the processing circuit 130, a GUI (Graphical User Interface) for accepting various input operations from the operator, and the like. For example, the display 126 is an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube) display, an organic EL (Electroluminescence) display, or the like.

処理回路130は、例えば、取得機能132と、生成機能134と、通信制御機能136と、表示制御機能138とを実行する。処理回路130は、例えば、コンピュータに備えられるハードウェアプロセッサが記憶装置(記憶回路)であるメモリ150に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。 Processing circuitry 130 performs, for example, acquisition function 132 , generation function 134 , communication control function 136 , and display control function 138 . The processing circuit 130 implements these functions by, for example, executing a program stored in a memory 150, which is a storage device (storage circuit), by a hardware processor provided in a computer.

処理回路130の各機能を実現するハードウェアプロセッサとは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit; ASIC)、プログラマブル論理デバイスなどの回路(circuitry)を意味する。プログラマブル論理デバイスは、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device;SPLD)または複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device;CPLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array;FPGA)などである。メモリ150にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで上記の各機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を1つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。 A hardware processor that realizes each function of the processing circuit 130 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device, etc. Means circuit. The programmable logic device is, for example, a Simple Programmable Logic Device (SPLD), a Complex Programmable Logic Device (CPLD), a Field Programmable Gate Array (FPGA), or the like. Instead of storing the program in memory 150, the program may be configured to be directly embedded within the circuitry of the hardware processor. In this case, the hardware processor implements each of the above functions by reading and executing a program incorporated in the circuit. The hardware processor is not limited to being configured as a single circuit, and may be configured as one hardware processor by combining a plurality of independent circuits to implement each function. Also, a plurality of components may be integrated into one hardware processor to realize each function.

メモリ150は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって実現される。これらの非一過性の記憶媒体は、NAS(Network Attached Storage)や外部ストレージサーバ装置といったネットワークNWを介して接続される他の記憶装置によって実現されてもよい。また、メモリ150を実現する非一過性の記憶媒体には、ROM(Read Only Memory)やレジスタなどの記憶媒体が含まれてもよい。 The memory 150 is implemented by, for example, a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory device such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. These non-transitory storage media may be realized by other storage devices such as NAS (Network Attached Storage) and external storage server devices connected via the network NW. The non-transitory storage medium that implements the memory 150 may include a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) and a register.

取得機能132は、シーケンス制御回路110から磁気共鳴データを取得する。磁気共鳴データは、上述したように、核磁気共鳴現象によって被検体OB内において発生した電磁波の信号(磁気共鳴信号)をアナログ・デジタル変換することで得られるデータである。なお、上述した傾斜磁場により付与された位相エンコード量や周波数エンコード量に従って配列させたデータは、k空間データとも称される。k空間とは、磁気共鳴信号が1次元の波形として受信コイル108により繰り返し収集される際に、その1次元の波形が収集される周波数空間を表している。 Acquisition function 132 acquires magnetic resonance data from sequence control circuit 110 . As described above, the magnetic resonance data is data obtained by analog/digital conversion of electromagnetic wave signals (magnetic resonance signals) generated in the subject OB by the nuclear magnetic resonance phenomenon. The data arranged according to the phase encoding amount and the frequency encoding amount applied by the gradient magnetic field described above is also called k-space data. The k-space represents a frequency space in which a one-dimensional waveform is acquired when a magnetic resonance signal is repeatedly acquired by the receiving coil 108 as a one-dimensional waveform.

生成機能134は、取得機能132によって取得されたk空間データに対してフーリエ変換(例えば、逆フーリエ変換)などの処理を含む再構成処理を行うことで、k空間データから再構成されたMR画像を生成する。生成機能134は、「第1生成部」の一例である。これらの医用画像は、二次元画像であってもよいし、三次元画像であってもよい。 The generation function 134 performs reconstruction processing including processing such as Fourier transform (for example, inverse Fourier transform) on the k-space data acquired by the acquisition function 132, thereby generating an MR image reconstructed from the k-space data. to generate The generation function 134 is an example of a "first generation unit". These medical images may be two-dimensional images or three-dimensional images.

通信制御機能136は、生成機能134がMR画像を再構成により生成すると、通信インターフェース122を介して、医用画像処理装置200に再構成されたMR画像を送信する。また、通信制御機能136は、通信インターフェース122を介して医用画像処理装置200から各種情報を受信してよい。 When the generation function 134 generates the MR image by reconstruction, the communication control function 136 transmits the reconstructed MR image to the medical image processing apparatus 200 via the communication interface 122 . Also, the communication control function 136 may receive various information from the medical image processing apparatus 200 via the communication interface 122 .

表示制御機能138は、生成機能134によって生成されたMR画像を、ディスプレイ126に表示させる。また、表示制御機能138は、通信インターフェース122が医用画像処理装置200からMR画像などの医用画像を受信した場合、通信インターフェース122によって受信された医用画像をディスプレイ126に表示させてもよい。 A display control function 138 causes the display 126 to display the MR image generated by the generation function 134 . Further, when the communication interface 122 receives medical images such as MR images from the medical image processing apparatus 200 , the display control function 138 may cause the display 126 to display the medical images received by the communication interface 122 .

[医用画像処理装置の構成例]
図3は、実施形態に係る医用画像処理装置200の一例を示す図である。図3に示すように、医用画像処理装置200は、例えば、通信インターフェース202と、入力インターフェース204と、ディスプレイ206と、処理回路210と、メモリ230とを備える。
[Configuration example of medical image processing apparatus]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the medical image processing apparatus 200 includes, for example, a communication interface 202, an input interface 204, a display 206, processing circuitry 210, and memory 230. FIG.

通信インターフェース202は、例えば、NICなどの通信インターフェースを含む。例えば、通信インターフェース202は、ネットワークNWを介してMRI装置100と通信し、MRI装置100から、再構成されたMR画像などを受信する。通信インターフェース202は、受信した医用画像を処理回路210に出力する。また、通信インターフェース202は、処理回路210による制御を受けて、ネットワークNWを介して接続されたMRI装置100やその他の装置に情報を送信してもよい。他の装置とは、例えば、医師などの画像の読影者が利用可能な端末装置であってよい。 Communication interface 202 includes, for example, a communication interface such as a NIC. For example, the communication interface 202 communicates with the MRI apparatus 100 via the network NW and receives reconstructed MR images and the like from the MRI apparatus 100 . The communication interface 202 outputs the received medical images to the processing circuitry 210 . Further, the communication interface 202 may be controlled by the processing circuit 210 to transmit information to the MRI apparatus 100 or other apparatuses connected via the network NW. The other device may be, for example, a terminal device that can be used by an image reader such as a doctor.

入力インターフェース204は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路210に出力する。例えば、入力インターフェース204は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネルなどにより実現される。また、入力インターフェース204は、例えば、マイクなどの音声入力を受け付けるユーザインターフェースによって実現されてもよい。入力インターフェース204がタッチパネルである場合、後述するディスプレイ206は入力インターフェース204と一体として形成されてよい。 The input interface 204 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 210 . For example, the input interface 204 is implemented by a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch panel, and the like. Also, the input interface 204 may be realized by, for example, a user interface that accepts voice input such as a microphone. When the input interface 204 is a touch panel, a display 206 (to be described later) may be formed integrally with the input interface 204 .

ディスプレイ206は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ206は、処理回路210によって生成された画像を表示したり、操作者からの各種の入力操作を受け付けるためのGUIなどを表示したりする。例えば、ディスプレイ206は、LCDや、CRTディスプレイ、有機ELディスプレイなどである。 The display 206 displays various information. For example, the display 206 displays an image generated by the processing circuit 210, and displays a GUI for accepting various input operations from the operator. For example, the display 206 is an LCD, CRT display, organic EL display, or the like.

処理回路210は、例えば、取得機能212と、補正機能214と、出力制御機能216と、学習機能218とを実行する。取得機能212は、「取得部」の一例であり、補正機能214は、「生成部」または「第2生成部」の一例であり、学習機能218は、「学習部」の一例である。 Processing circuitry 210 performs, for example, acquisition function 212 , correction function 214 , power control function 216 , and learning function 218 . The acquisition function 212 is an example of an “acquisition unit”, the correction function 214 is an example of a “generation unit” or a “second generation unit”, and the learning function 218 is an example of a “learning unit”.

処理回路210は、例えば、コンピュータに備えられるハードウェアプロセッサが記憶装置(記憶回路)であるメモリ230に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。 The processing circuit 210 implements these functions by, for example, executing a program stored in a memory 230, which is a storage device (storage circuit), by a hardware processor provided in the computer.

処理回路210の各機能を実現するハードウェアプロセッサは、例えば、CPU、GPU、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイスなどの回路(circuitry)を意味する。メモリ230にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで上記の各機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を1つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。 A hardware processor that implements each function of the processing circuit 210 means circuitry such as, for example, a CPU, a GPU, an application specific integrated circuit, a programmable logic device, and the like. Instead of storing the program in memory 230, the program may be configured to be directly embedded within the circuitry of the hardware processor. In this case, the hardware processor implements each of the above functions by reading and executing a program incorporated in the circuit. The hardware processor is not limited to being configured as a single circuit, and may be configured as one hardware processor by combining a plurality of independent circuits to implement each function. Also, a plurality of components may be integrated into one hardware processor to realize each function.

メモリ230は、例えば、RAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって実現される。これらの非一過性の記憶媒体は、NASや外部ストレージサーバ装置といったネットワークNWを介して接続される他の記憶装置によって実現されてもよい。また、メモリ230には、ROMやレジスタなどの非一過性の記憶媒体が含まれてもよい。メモリ230には、例えば、補正モデル情報232や教師情報234、感度マップ236などが格納される。 The memory 230 is implemented by, for example, a RAM, a semiconductor memory device such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. These non-transitory storage media may be implemented by other storage devices connected via the network NW, such as NAS and external storage server devices. The memory 230 may also include non-transitory storage media such as ROMs and registers. The memory 230 stores, for example, correction model information 232, teacher information 234, sensitivity map 236, and the like.

補正モデル情報232は、後述する補正モデルMDLを定義した情報(プログラムまたはデータ構造)である。補正モデルMDLは、入力された画像に対して、送信した高周波磁場の不均一性の影響を低減した画像を出力するように学習されたモデルである。以下、送信した高周波磁場の不均一性を「Txむら」、Txむらを低減した画像を「補正画像」と称することにする。 The correction model information 232 is information (program or data structure) defining a correction model MDL, which will be described later. The correction model MDL is a model trained to output an image in which the influence of non-uniformity of the transmitted high-frequency magnetic field is reduced with respect to the input image. Hereinafter, the non-uniformity of the transmitted high-frequency magnetic field will be referred to as "Tx unevenness", and the image with reduced Tx unevenness will be referred to as "corrected image".

感度マップとは、受信コイル108の感度不均一性を表す、感度の空間分布のデータである。 A sensitivity map is data of the spatial distribution of sensitivity that represents the sensitivity non-uniformity of the receiving coil 108 .

補正モデルMDLは、例えば、CNN(Convolutional Neural Network)などのDNN(Deep Neural Network(s))によって実現されてよい。 The correction model MDL may be realized by, for example, a DNN (Deep Neural Network(s)) such as a CNN (Convolutional Neural Network).

補正モデルMDLがDNNによって実現される場合、補正モデル情報232には、例えば、補正モデルMDLに含まれる各DNNを構成する入力層、一以上の隠れ層(中間層)、出力層の其々に含まれるニューロン(ユニットあるいはノード)が互いにどのように結合されるのかという結合情報や、結合されたニューロン間で入出力されるデータに付与される結合係数がいくつであるのかという重み情報などが含まれる。結合情報は、例えば、各層に含まれるニューロン数や、各ニューロンの結合先のニューロンの種類を指定する情報、各ニューロンを実現する活性化関数、隠れ層のニューロン間に設けられたゲートなどの情報を含む。ニューロンを実現する活性化関数は、例えば、入力符号に応じて動作を切り替える関数(ReLU(Rectified Linear Unit)関数やELU(Exponential Linear Units)関数、クリッピング関数)であってもよいし、シグモイド関数や、ステップ関数、ハイパポリックタンジェント関数であってもよいし、恒等関数であってもよい。ゲートは、例えば、活性化関数によって返される値(例えば1または0)に応じて、ニューロン間で伝達されるデータを選択的に通過させたり、重み付けたりする。結合係数は、活性化関数のパラメータであり、例えば、ニューラルネットワークの隠れ層において、ある層のニューロンから、より深い層のニューロンにデータが出力される際に、出力データに対して付与される重みを含む。また、結合係数は、各層の固有のバイアス成分などを含んでもよい。 When the correction model MDL is implemented by a DNN, the correction model information 232 includes, for example, an input layer, one or more hidden layers (intermediate layers), and an output layer that constitute each DNN included in the correction model MDL. It includes connection information on how the included neurons (units or nodes) are connected to each other, and weight information on how many connection coefficients are given to data input and output between connected neurons. be The connection information includes, for example, the number of neurons included in each layer, information specifying the type of neuron to which each neuron is connected, an activation function that realizes each neuron, information such as gates provided between neurons in the hidden layer. including. The activation function that realizes the neuron may be, for example, a function that switches the operation according to the input code (ReLU (Rectified Linear Unit) function, ELU (Exponential Linear Units) function, clipping function), a sigmoid function, , a step function, a hyperpolic tangent function, or an identity function. A gate selectively passes or weights data transferred between neurons, for example, depending on the value (eg, 1 or 0) returned by the activation function. A coupling coefficient is a parameter of an activation function. For example, in a hidden layer of a neural network, a weight given to output data when data is output from a neuron in a certain layer to a neuron in a deeper layer. including. The coupling coefficients may also include bias components unique to each layer, and the like.

教師情報234は、上述した補正モデルMDLを教師あり学習するために利用される情報である。図4は、教師情報234の一例を示す図である。図示のように、教師情報234は、補正モデルMDLに入力する学習画像に対して、補正モデルMDLが出力すべきお手本となる教師画像が教師ラベルとして対応付けられた情報である。学習画像は、送信RFが被検体OB内において空間的に均一でないときに生成された医用画像であり、例えば、Txむらが含まれる医用画像である。教師画像は、送信RFが被検体OB内において空間的に均一に照射される条件で生成された医用画像であり、例えば、Txむらが含まれていない医用画像、または学習画像に比してTxむらが少ない医用画像である。教師画像とする医用画像は、例えば、磁場強度が1.0テスラ程度の低磁場MRIシステムにおいて取得された医用画像や、MP2RAGE(Magnetization Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient Echoes)シーケンスを利用して得られる医用画像である。 The teacher information 234 is information used for supervised learning of the correction model MDL described above. FIG. 4 is a diagram showing an example of the teacher information 234. As shown in FIG. As illustrated, the teacher information 234 is information in which a model teacher image to be output by the corrected model MDL is associated as a teacher label with a learning image to be input to the corrected model MDL. A learning image is a medical image generated when the transmission RF is not spatially uniform within the subject OB, and is a medical image including Tx unevenness, for example. A teacher image is a medical image generated under conditions in which the transmission RF is spatially and uniformly irradiated within the subject OB. This is a medical image with little unevenness. Medical images used as teacher images are, for example, medical images acquired by a low-field MRI system with a magnetic field strength of about 1.0 Tesla, or medical images obtained using an MP2RAGE (Magnetization Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient Echoes) sequence. is.

Rxむらとは、全身用コイルによって実現される送信コイル106に送信RFを送信させたときに、被検体OB内で発生した磁気共鳴信号を、フェーズドアレイコイルによって実現される受信コイル108に受信させたときに得られる感度マップ(以下、受信感度マップと称する)上の画素値のむらである。 The Rx unevenness is caused by causing the receiving coil 108 realized by the phased array coil to receive the magnetic resonance signal generated inside the subject OB when the transmitting coil 106 realized by the whole body coil is caused to transmit the transmission RF. This is unevenness in pixel values on a sensitivity map (hereinafter referred to as a reception sensitivity map) obtained when

感度マップ236は、Rxむらの空間的な分布を示す感度マップである。感度マップ236は、フェーズドアレイコイルによって実現される受信コイル108に磁気共鳴信号を受信させたときに得られた受信感度マップを、全身用コイルによって実現される送信コイル106に磁気共鳴信号を受信させたときに得られた送信感度マップで除算することで生成される。送信感度マップで除算する目的は、受信感度マップからTxむらの影響を排除するためである。感度マップ236は、「受信感度分布」の一例である。 A sensitivity map 236 is a sensitivity map that indicates the spatial distribution of Rx unevenness. The sensitivity map 236 is obtained by causing the receiving coil 108 realized by the phased array coil to receive the magnetic resonance signal, and the transmitting coil 106 realized by the whole body coil to receive the magnetic resonance signal. generated by dividing by the transmit sensitivity map obtained when The purpose of dividing by the transmission sensitivity map is to eliminate the influence of Tx unevenness from the reception sensitivity map. The sensitivity map 236 is an example of "receiver sensitivity distribution".

図3の説明に戻り、取得機能212は、通信インターフェース202を介して、MRI装置100から医用画像、すなわちMR画像を取得する。 Returning to the description of FIG. 3 , the acquisition function 212 acquires medical images, ie MR images, from the MRI apparatus 100 via the communication interface 202 .

補正機能214は、補正モデル情報232が示す補正モデルMDLを利用して、取得機能212によって取得されたMR画像から、送信コイル106に起因したTxむらと、受信コイル108に起因したRxむらとを除去する。例えば、補正モデルMDLは、プロセッサが補正モデルMDLを実行することによって、補正機能214の一部として実現されてよい。 The correction function 214 uses the correction model MDL indicated by the correction model information 232 to correct the Tx unevenness caused by the transmitting coil 106 and the Rx unevenness caused by the receiving coil 108 from the MR image acquired by the acquiring function 212. Remove. For example, the correction model MDL may be implemented as part of the correction function 214 by the processor executing the correction model MDL.

出力制御機能220は、通信インターフェース202を制御して、補正機能214によってTxむらおよびRxむらが除去された補正画像をMRI装置100に送信する。また、出力制御機能220は、補正機能214によってTxむらおよびRxむらが除去された補正画像をディスプレイ206に表示させてもよい。 The output control function 220 controls the communication interface 202 to transmit to the MRI apparatus 100 a corrected image from which the Tx unevenness and Rx unevenness have been removed by the correction function 214 . Also, the output control function 220 may cause the display 206 to display a corrected image from which the Tx unevenness and the Rx unevenness have been removed by the correction function 214 .

学習機能222は、補正モデルMDLに対して、教師情報234に含まれる学習画像を入力し、その補正モデルMDLによって出力された画像が、補正モデルMDLに入力した学習画像に対して予め教師ラベルとして対応付けられた教師画像に近づくように補正モデルMDLを学習する。 The learning function 222 inputs the learning image included in the teacher information 234 to the correction model MDL, and the image output by the correction model MDL is used as a teacher label in advance for the learning image input to the correction model MDL. The correction model MDL is learned so as to approach the associated teacher image.

例えば、補正モデルMDLがニューラルネットワークである場合、学習機能222は、補正モデルMDLによって出力された画像と、教師画像との差分(例えば、画素ごとの画素値の差分)が小さくなるように、補正モデルMDLのパラメータを、SGD(Stochastic Gradient Descent)、Momentum SGD、AdaGrad、RMSprop、AdaDelta、Adam(Adaptive moment estimation)などの確率的勾配降下法を利用して学習する。 For example, when the correction model MDL is a neural network, the learning function 222 performs correction so that the difference between the image output by the correction model MDL and the teacher image (for example, the difference in pixel value for each pixel) becomes small. The parameters of the model MDL are learned using stochastic gradient descent methods such as SGD (Stochastic Gradient Descent), Momentum SGD, AdaGrad, RMSprop, AdaDelta, and Adam (Adaptive moment estimation).

[ランタイム時の医用画像処理装置の処理フロー]
以下、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210の一連の処理の流れをフローチャートに即して説明する。図5は、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210のランタイム時の一連の処理の流れを示すフローチャートである。ランタイムとは、十分に学習された補正モデルMDLを利用して処理を実行することである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し行われてよい。なお、医用画像処理装置200の処理回路210を実現するプロセッサが、複数の独立した回路を組み合わせて構成される場合、すなわち、医用画像処理装置200の処理回路210が複数のプロセッサによって実現される場合、本フローチャートの処理の一部または全部は、複数のプロセッサによって並列処理されてよい。
[Processing Flow of Medical Image Processing Apparatus at Runtime]
The flow of a series of processes of the processing circuit 210 on the side of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment will be described below with reference to the flowchart. FIG. 5 is a flow chart showing the flow of a series of processes during runtime of the processing circuit 210 on the side of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. Runtime means executing processing using a well-trained correction model MDL. The processing of this flowchart may be performed repeatedly at a predetermined cycle, for example. Note that when the processor realizing the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is configured by combining a plurality of independent circuits, that is, when the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is realized by a plurality of processors. , a part or all of the processing of this flowchart may be processed in parallel by a plurality of processors.

まず、補正機能214は、取得機能212が通信インターフェース202を介してMRI装置100から医用画像を取得するまで待機し(ステップS100)、取得機能212が通信インターフェース202を介してMRI装置100から医用画像を取得すると、その医用画像を、十分に学習された補正モデルMDLに入力する(ステップS102)。 First, the correction function 214 waits until the acquisition function 212 acquires the medical image from the MRI apparatus 100 via the communication interface 202 (step S100). is obtained, the medical image is input to the sufficiently learned correction model MDL (step S102).

次に、補正機能214は、医用画像を入力した補正モデルMDLに、その入力した医用画像からTxむらおよびRxむらを低減させた補正画像を出力させる(ステップS104)。 Next, the correction function 214 causes the correction model MDL to which the medical image is input to output a corrected image in which Tx unevenness and Rx unevenness are reduced from the input medical image (step S104).

次に、出力制御機能216は、通信インターフェース202を介して、補正モデルMDLによって出力された補正画像を、MRI装置100に送信する(ステップS106)。これを受けて、MRI装置100の処理回路130の表示制御機能138は、医用画像処理装置200から受信した補正画像を、ディスプレイ126に表示させる。なお、出力制御機能216は、補正モデルMDLによって出力された補正画像を、MRI装置100に送信するのに代えて、あるいは加えて、ディスプレイ206に表示させてもよい。 Next, the output control function 216 transmits the corrected image output by the correction model MDL to the MRI apparatus 100 via the communication interface 202 (step S106). In response, the display control function 138 of the processing circuit 130 of the MRI apparatus 100 causes the display 126 to display the corrected image received from the medical image processing apparatus 200 . Note that the output control function 216 may cause the display 206 to display the corrected image output by the corrected model MDL instead of or in addition to transmitting it to the MRI apparatus 100 .

以下、ランタイム時の補正モデルMDLによる画像の補正処理について、補正モデルMDLの構成図を用いて説明する。図6は、実施形態に係るランタイム時の補正モデルMDLの構成の一例を示す図である。図示の例のように、実施形態に係るランタイム時の補正モデルMDLは、第1レイヤ310と、第2レイヤ320と、第3レイヤ330と、CNN(Convolutional Neural Network)340とを含んでよい。 The image correction processing by the correction model MDL at runtime will be described below with reference to the configuration diagram of the correction model MDL. FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the correction model MDL at runtime according to the embodiment. As shown in the illustrated example, the runtime correction model MDL according to the embodiment may include a first layer 310 , a second layer 320 , a third layer 330 , and a CNN (Convolutional Neural Network) 340 .

第1レイヤ310は、感度マップ236を用いて、入力された医用画像IMG_INの輝度を補正する。これによって、入力された医用画像IMG_INに含まれるRxむらが低減される。第1レイヤ310は、輝度補正を行った医用画像IMG_IN、すなわち、Rxむらを低減させた医用画像IMG_INを、第2レイヤ320および第3レイヤ330に出力する。 The first layer 310 uses the sensitivity map 236 to correct the brightness of the input medical image IMG_IN. This reduces the Rx unevenness contained in the input medical image IMG_IN. The first layer 310 outputs the luminance-corrected medical image IMG_IN, that is, the medical image IMG_IN with reduced Rx unevenness, to the second layer 320 and the third layer 330 .

第2レイヤ320は、第1レイヤ310から入力された医用画像IMG_INを平滑化し、高周波成分を取り除いた医用画像(以下、低周波成分画像IMG_Aと称する)を生成する。例えば、第2レイヤ320は、LPF(Low-Pass Filter)であってよい。LPFである第2レイヤ320は、例えば、医用画像IMG_INに対して、フィルタまたはカーネルと呼ばれる線形変換行列を、ある決められたストライド量でスライドさせながら積和演算を繰り返す。線形変換行列は、重み係数(フィルタ係数)がすべての要素で同じ値に正規化された箱型フィルタであってもよいし(Averaging)、ある着目画素との距離に応じて重み係数を変えるガウシアンフィルタであってもよいし(Gaussian Filtering)、中央値フィルタやバイラテラルフィルタなどの他のフィルタであってもよい。また、第2レイヤ320は、医用画像IMG_INに対して、Erosionや、Dilation、Opening、Closing、Gradientなどの種々の処理を含むモルフォロジー処理を行い、医用画像IMG_INを平滑化してもよい。 The second layer 320 smoothes the medical image IMG_IN input from the first layer 310 to generate a medical image from which high frequency components are removed (hereinafter referred to as a low frequency component image IMG_A). For example, the second layer 320 may be an LPF (Low-Pass Filter). The second layer 320, which is the LPF, repeats the sum-of-products operation on the medical image IMG_IN, for example, while sliding a linear transformation matrix called a filter or kernel by a predetermined stride amount. The linear transformation matrix may be a box-shaped filter in which the weight coefficients (filter coefficients) are normalized to the same value for all elements (averaging), or a Gaussian filter that changes the weight coefficients according to the distance to a certain target pixel It may be a filter (Gaussian Filtering) or other filters such as a median filter or a bilateral filter. The second layer 320 may also perform morphological processing including various types of processing such as Erosion, Dilation, Opening, Closing, and Gradient on the medical image IMG_IN to smooth the medical image IMG_IN.

第2レイヤ320は、低周波成分画像IMG_Aを生成すると、生成した低周波成分画像IMG_AをCNN340に出力する。低周波成分画像IMG_Aは、「低周波成分画像」の一例である。 The 2nd layer 320 will output the produced|generated low frequency component image IMG_A to CNN340, if low frequency component image IMG_A is produced|generated. The low frequency component image IMG_A is an example of a "low frequency component image".

第3レイヤ330は、第1レイヤ310から入力された医用画像IMG_INを鮮鋭化し、低周波成分を取り除いた医用画像(以下、高周波成分画像IMG_Bと称する)を生成する。例えば、第3レイヤ330は、HPF(High-Pass Filter)であってよい。HPFである第3レイヤ330は、例えば、第1レイヤ310から入力された医用画像IMG_INから、第2レイヤ320により生成された低周波成分画像IMG_Aを差し引いた差分画像を高周波成分画像IMG_Bとして出力する。高周波成分画像IMG_Bは、「高周波成分画像」の一例である。 The third layer 330 sharpens the medical image IMG_IN input from the first layer 310 to generate a medical image from which low frequency components are removed (hereinafter referred to as high frequency component image IMG_B). For example, the third layer 330 may be a HPF (High-Pass Filter). The third layer 330, which is an HPF, outputs a difference image obtained by subtracting the low-frequency component image IMG_A generated by the second layer 320 from the medical image IMG_IN input from the first layer 310, as a high-frequency component image IMG_B. . The high frequency component image IMG_B is an example of a "high frequency component image".

CNN340は、例えば、入力層342と、複数の畳み込み層344と、複数のアクティベーション層346と、出力層348とが含まれる。 CNN 340 includes, for example, an input layer 342 , multiple convolutional layers 344 , multiple activation layers 346 , and an output layer 348 .

入力層342には、第2レイヤ320から低周波成分画像IMG_Aが入力される。例えば、低周波成分画像IMG_Aを、各画素に対応した要素をもつ行列とした場合、入力層342は、低周波成分画像IMG_Aに対応した行列に対して適時バイアス成分を加えるなどして、後段の畳み込み層344に出力する。 The input layer 342 receives the low-frequency component image IMG_A from the second layer 320 . For example, when the low-frequency component image IMG_A is a matrix having an element corresponding to each pixel, the input layer 342 adds a bias component to the matrix corresponding to the low-frequency component image IMG_A as appropriate, and Output to convolutional layer 344 .

畳み込み層344は、入力された行列に対して、フィルタまたはカーネルと呼ばれる線形変換行列を、ある決められたストライド量でスライドさせながら積和演算を繰り返し、入力された行列から、線形変換行列との積和が要素値として対応付けられた複数の要素を含む行列を生成する。この際、畳み込み層344は、入力された行列の周囲に任意の値の要素を補間するパディング(例えばゼロパティング)を行って、畳み込み層344に入力された行列を、入力層342に入力される低周波成分画像IMG_Aの行列と行数および列数が同じ行列に変換してよい。そして、畳み込み層344は、生成した行列をアクティベーション層346に出力する。 The convolution layer 344 repeats product-sum operations while sliding a linear transformation matrix called a filter or kernel with respect to the input matrix by a predetermined stride amount, and converts the input matrix to the linear transformation matrix. Generates a matrix containing multiple elements with associated sum of products as element values. At this time, the convolutional layer 344 performs padding (for example, zero padding) to interpolate elements of arbitrary values around the input matrix, and the matrix input to the convolutional layer 344 is input to the input layer 342. The matrix may be converted into a matrix having the same number of rows and columns as the matrix of the low-frequency component image IMG_A. Convolutional layer 344 then outputs the generated matrix to activation layer 346 .

アクティベーション層346は、畳み込み層344から入力された行列の各要素に対して活性化関数の計算処理を行い、その計算処理を行った行列を、後段のレイヤに出力する。アクティベーション層346の活性化関数は、例えば、ReLU関数であってよい。 The activation layer 346 calculates an activation function for each element of the matrix input from the convolution layer 344, and outputs the calculated matrix to the subsequent layer. The activation function of activation layer 346 may be, for example, a ReLU function.

出力層348は、前段の畳み込み層344およびアクティベーション層346によって処理された行列を出力する。 The output layer 348 outputs the matrices processed by the previous convolutional layer 344 and activation layer 346 .

このように、畳み込み層344およびアクティベーション層346が多層に構成されたCNN340に低周波成分画像IMG_Aを入力することで、低周波成分画像IMG_AからTxむらを除去または低減した低周波成分画像(以下、補正低周波成分画像IMG_A#と称する)を生成することができる。補正低周波成分画像IMG_A#は、「第2の補正画像」の一例である。 In this way, by inputting the low-frequency component image IMG_A to the CNN 340 in which the convolution layer 344 and the activation layer 346 are configured in multiple layers, a low-frequency component image (hereinafter referred to as , a corrected low-frequency component image IMG_A#) can be generated. The corrected low-frequency component image IMG_A# is an example of the "second corrected image".

補正機能214は、CNN340の出力層348により出力された行列を、補正低周波成分画像IMG_A#として取得する。そして、補正機能214は、第3レイヤ330によって出力された高周波成分画像IMG_Bと、CNN340によって出力された補正低周波成分画像IMG_A#とを足し合わせることで、補正モデルMDLに入力した医用画像IMG_INからTxむらおよびRxむらを除去または低減した補正画像IMG_GENを生成する。補正画像IMG_GENは、「補正画像」の一例である。 Correction function 214 obtains the matrix output by output layer 348 of CNN 340 as corrected low frequency component image IMG_A#. Then, the correction function 214 adds the high-frequency component image IMG_B output by the third layer 330 and the corrected low-frequency component image IMG_A# output by the CNN 340 to obtain the image from the medical image IMG_IN input to the correction model MDL. Generate a corrected image IMG_GEN from which the Tx unevenness and the Rx unevenness are removed or reduced. The corrected image IMG_GEN is an example of a “corrected image”.

[トレーニング時の医用画像処理装置の処理フロー]
以下、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210の一連の処理の流れをフローチャートに即して説明する。図7は、実施形態に係る医用画像処理装置200側の処理回路210のトレーニング時の一連の処理の流れを示すフローチャートである。トレーニングとは、補正モデルMDLを学習することである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し行われてよい。なお、医用画像処理装置200の処理回路210を実現するプロセッサが、複数の独立した回路を組み合わせて構成される場合、すなわち、医用画像処理装置200の処理回路210が複数のプロセッサによって実現される場合、本フローチャートの処理の一部または全部は、複数のプロセッサによって並列処理されてよい。
[Processing Flow of Medical Image Processing Apparatus During Training]
The flow of a series of processes of the processing circuit 210 on the side of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment will be described below with reference to the flowchart. FIG. 7 is a flow chart showing a series of processes during training of the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 according to the embodiment. Training is learning the correction model MDL. The processing of this flowchart may be performed repeatedly at a predetermined cycle, for example. Note that when the processor realizing the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is configured by combining a plurality of independent circuits, that is, when the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 is realized by a plurality of processors. , a part or all of the processing of this flowchart may be processed in parallel by a plurality of processors.

まず、学習機能218は、教師情報234に含まれる複数の学習画像IMG_LRの中から一つの学習画像IMG_LRを選択し、選択した学習画像IMG_LRを補正モデルMDLに入力する(ステップS200)。学習画像IMG_LRは、「第1医用画像」の一例である。 First, the learning function 218 selects one learning image IMG_LR from a plurality of learning images IMG_LR included in the teacher information 234, and inputs the selected learning image IMG_LR to the correction model MDL (step S200). The learning image IMG_LR is an example of a "first medical image".

次に、学習機能218は、学習画像IMG_LRを入力した補正モデルMDLのCNN340によって出力された補正低周波成分画像IMG_A#と、学習画像IMG_LRに教師ラベルとして対応付けられた教師画像IMG_TRを平滑化した画像(以下、低周波成分教師画像IMG_TR#と称する)との差分を導出する(ステップS202)。教師画像IMG_TRは、「第2医用画像」の一例である。 Next, the learning function 218 smoothed the corrected low-frequency component image IMG_A# output by the CNN 340 of the corrected model MDL to which the learning image IMG_LR was input, and the teacher image IMG_TR associated with the learning image IMG_LR as a teacher label. A difference from an image (hereinafter referred to as a low-frequency component teacher image IMG_TR#) is derived (step S202). The teacher image IMG_TR is an example of a "second medical image".

次に、学習機能218は、補正低周波成分画像IMG_A#と、低周波成分教師画像IMG_TR#との差分が小さくなるように、畳み込み層344の線形変換行列の要素値や、アクティベーション層346の活性化関数の係数やバイアス成分といった種々のパラメータを、確率的勾配降下法などを利用した学習によって決定する(ステップS204)。 Next, the learning function 218 uses the element values of the linear transformation matrix of the convolution layer 344 and the Various parameters such as activation function coefficients and bias components are determined by learning using the stochastic gradient descent method or the like (step S204).

次に、学習機能218は、教師情報234に含まれる全ての学習画像IMG_LRを選択して補正モデルMDLを学習したか否かを判定し、全ての学習画像IMG_LRを選択して補正モデルMDLを学習していないと判定した場合、S200の処理に戻り、前回選択した学習画像IMG_LRと異なる学習画像IMG_LRを選択する。 Next, the learning function 218 selects all the learning images IMG_LR included in the teacher information 234 to determine whether or not the correction model MDL has been learned, and selects all the learning images IMG_LR to learn the correction model MDL. If it is determined that it has not, the process returns to S200, and a learning image IMG_LR different from the previously selected learning image IMG_LR is selected.

学習機能218は、全ての学習画像IMG_LRを選択して補正モデルMDLを学習したと判定した場合、本フローチャートの処理を終了する。 When the learning function 218 determines that all the learning images IMG_LR have been selected and the correction model MDL has been learned, the processing of this flowchart ends.

図8は、実施形態に係るトレーニング時の補正モデルMDLの構成の一例を示す図である。図示の例のように、トレーニング時において、補正モデルMDLは、上述した第1レイヤ310、第2レイヤ320、第3レイヤ330、およびCNN340に加えて、第4レイヤ360と、第5レイヤ370とを含む。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the correction model MDL during training according to the embodiment. As in the illustrated example, during training, the corrected model MDL includes the above-described first layer 310, second layer 320, third layer 330, and CNN 340, as well as a fourth layer 360 and a fifth layer 370. including.

トレーニング時において、第1レイヤ310は、感度マップ236を用いて、入力された学習画像IMG_LRの輝度を補正する。 During training, the first layer 310 uses the sensitivity map 236 to correct the brightness of the input learning image IMG_LR.

第2レイヤ320は、第1レイヤ310により輝度補正された学習画像IMG_LRを平滑化し、低周波成分画像IMG_Aを生成する。 The second layer 320 smoothes the learning image IMG_LR luminance-corrected by the first layer 310 to generate a low-frequency component image IMG_A.

第3レイヤ330は、第1レイヤ310により輝度補正された学習画像IMG_LRを鮮鋭化し、高周波成分画像IMG_Bを生成する。 The third layer 330 sharpens the learning image IMG_LR luminance-corrected by the first layer 310 to generate a high-frequency component image IMG_B.

CNN340は、第2レイヤ320により生成された低周波成分画像IMG_AからTxむらを除去または低減して、補正低周波成分画像IMG_A#を生成する。 CNN 340 removes or reduces Tx unevenness from low frequency component image IMG_A generated by second layer 320 to generate corrected low frequency component image IMG_A#.

第4レイヤ360には、学習画像IMG_LRに対応付けられた教師画像IMG_TRが入力される。第4レイヤ360は、教師画像IMG_TRが入力されると、感度マップ236を用いて、入力された教師画像IMG_TRの輝度を補正する。 A teacher image IMG_TR associated with the learning image IMG_LR is input to the fourth layer 360 . When the teacher image IMG_TR is input, the fourth layer 360 uses the sensitivity map 236 to correct the brightness of the input teacher image IMG_TR.

第5レイヤ370は、第4レイヤ360により輝度補正された教師画像IMG_TRを平滑化し、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#を生成する。例えば、第5レイヤ370は、第2レイヤ320と同様に、LPFであってよい。 The fifth layer 370 smoothes the teacher image IMG_TR whose brightness has been corrected by the fourth layer 360, and generates a low-frequency component teacher image IMG_TR# by removing high-frequency components from the teacher image IMG_TR. For example, the fifth layer 370, like the second layer 320, can be an LPF.

学習機能218は、第5レイヤ370によって生成された低周波成分教師画像IMG_TR#と、CNN340によって生成された補正低周波成分画像IMG_A#との差分を求め、その差分が小さくなるように、確率的勾配降下法に基づく誤差逆伝搬法などを利用して、CNN340のパラメータを学習する。 The learning function 218 obtains the difference between the low-frequency component teacher image IMG_TR# generated by the fifth layer 370 and the corrected low-frequency component image IMG_A# generated by the CNN 340, and stochastically The parameters of the CNN 340 are learned using error backpropagation based on gradient descent or the like.

以上説明した実施形態によれば、医用画像処理装置200の処理回路210が、送信コイル106から被検体OBに向けて送信RFを送信することで生成された医用画像を取得する。処理回路210は、画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性によって生じる画像むらを除去または低減した補正画像を出力するように学習された補正モデルMDLに対して、取得した医用画像を入力することで、取得した医用画像から画像むらを除去または低減した補正画像を生成する。これによって、医用画像の画質を向上させることができる。 According to the embodiment described above, the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 acquires a medical image generated by transmitting the transmission RF from the transmission coil 106 toward the subject OB. When an image is input, the processing circuit 210 performs the correction model MDL learned to output a corrected image in which image unevenness caused by the non-uniformity of the high-frequency magnetic field is removed or reduced from the input image. By inputting the acquired medical image, a corrected image is generated by removing or reducing image unevenness from the acquired medical image. As a result, the image quality of medical images can be improved.

また、上述した実施形態によれば、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#を利用することで、MRI装置100の分解能などに依存せず高精度に補正モデルMDLを学習することができる。また、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#を利用することで、教師画像とする医用画像と、CNN340に入力する学習画像IMG_LRとが互いに異なる被検体OBをスキャンして得られた医用画像であっても、補正モデルMDLを高精度に学習することができる。 Further, according to the above-described embodiment, by using the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR, the correction model MDL can be learned with high accuracy regardless of the resolution of the MRI apparatus 100. can do. Further, by using the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR, the subject OB whose medical image to be the teacher image and the learning image IMG_LR to be input to the CNN 340 are different from each other can be scanned. Even with the obtained medical image, the correction model MDL can be learned with high accuracy.

一般的に、被検体OBが異なる場合、スキャン対象が同じ部位であっても、その部位の構造には個体差がある。従って、医用画像に含まれ得るむらも個体差に応じて変動することになるため、教師画像IMG_TRと、補正モデルMDLに入力する学習画像IMG_LRとは、被検体OBが同一であり、部位も同一であることが好ましい。しかしながら、教師画像IMG_TRと、補正モデルMDLに入力する学習画像IMG_LRとの双方を同一の被検体OBから得る場合、多くの教師画像IMG_TRを用意するためには同じ被検体OBを何度もスキャンすることになり、被検体OBの負担が増しやすい。また、補正モデルMDLの学習に同一の被検体OBの医用画像を利用するため、補正モデルMDLの汎化性が低下しやすい。 In general, when the subject OB is different, there is an individual difference in the structure of the part even if the part to be scanned is the same. Therefore, unevenness that can be included in a medical image also fluctuates according to individual differences. is preferably However, when both the teacher image IMG_TR and the learning image IMG_LR to be input to the correction model MDL are obtained from the same object OB, the same object OB is scanned many times in order to prepare many teacher images IMG_TR. As a result, the burden on the subject OB tends to increase. In addition, since the same medical image of the subject OB is used for learning the correction model MDL, the generalization of the correction model MDL tends to deteriorate.

これに対して、本実施形態では、教師画像IMG_TRと、CNN340に入力する学習画像IMG_LRとが互いに異なる被検体OBをスキャンして得られた医用画像であっても、双方の画像に対して平滑化処理を行って、エッジなどの細部の構造物に関する高周波成分を取り除くため、被検体OBの個体差を考慮せずに、補正モデルMDLを高精度に学習することができるとともに、補正モデルMDLの汎化性を向上させることができる。 In contrast, in the present embodiment, even if the teacher image IMG_TR and the learning image IMG_LR input to the CNN 340 are medical images obtained by scanning different subjects OB, both images are smoothed. Transformation processing is performed to remove high-frequency components related to detailed structures such as edges. Generalizability can be improved.

(実施形態の変形例)
以下、実施形態の変形例について説明する。上述した実施形態では、MRI装置100と医用画像処理装置200とが互いに異なる装置であるものとして説明したがこれに限られない。例えば、医用画像処理装置200は、MRI装置100のコンソール装置120の一機能によって実現されてもよい。すなわち、医用画像処理装置200は、MRI装置100のコンソール装置120によって仮想的に実現される仮想マシンであってもよい。
(Modification of embodiment)
Modifications of the embodiment will be described below. In the above-described embodiment, the MRI apparatus 100 and the medical image processing apparatus 200 are different apparatuses, but the present invention is not limited to this. For example, the medical image processing apparatus 200 may be realized by one function of the console device 120 of the MRI apparatus 100. FIG. That is, the medical image processing apparatus 200 may be a virtual machine virtually implemented by the console device 120 of the MRI apparatus 100 .

図9は、実施形態に係るMRI装置100の他の例を示す図である。図9に示すように、コンソール装置120の処理回路130は、上述した取得機能132と、生成機能134と、通信制御機能136と、表示制御機能138に加えて、補正機能214と、学習機能218とを実行してよい。 FIG. 9 is a diagram showing another example of the MRI apparatus 100 according to the embodiment. As shown in FIG. 9, the processing circuit 130 of the console device 120 includes the above-described acquisition function 132, generation function 134, communication control function 136, and display control function 138, as well as a correction function 214 and a learning function 218. and

また、コンソール装置120のメモリ150には、補正モデル情報232と、教師情報234と、感度マップ236とが格納されてよい。 Also, the memory 150 of the console device 120 may store correction model information 232 , teacher information 234 , and a sensitivity map 236 .

このような構成によって、MRI装置100単体で、医用画像の画質を向上させることができる。 With such a configuration, the MRI apparatus 100 alone can improve the image quality of medical images.

また、上述した実施形態では、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#に基づいて補正モデルMDLを学習するものとして説明したがこれに限られない。例えば、学習機能218は、教師画像IMG_TRから高周波成分を取り除いた低周波成分教師画像IMG_TR#に加えて、シーケンスパラメータや、医用画像に含まれるむらの程度を示す統計値、B1マップなどに基づいて、補正モデルMDLを学習してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the correction model MDL is learned based on the low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing the high-frequency component from the teacher image IMG_TR, but the present invention is not limited to this. For example, the learning function 218 is based on a low-frequency component teacher image IMG_TR# obtained by removing high-frequency components from the teacher image IMG_TR, a sequence parameter, a statistical value indicating the degree of unevenness contained in the medical image, a B1 map, and the like. , may learn the correction model MDL.

シーケンスパラメータは、例えば、本スキャンにおけるシーケンスの種類、送信コイル106の種類、送信RFの較正値、B1シミングにおける送信RFの位相や振幅などの調整値といった、送信RFに依存性があるパラメータである。 The sequence parameters are parameters dependent on the transmission RF, such as the type of sequence in the main scan, the type of the transmission coil 106, the calibration value of the transmission RF, and the adjustment values such as the phase and amplitude of the transmission RF in B1 shimming. .

むらの程度を示す統計値は、例えば、標準偏差、RMS値、PP値などを含む。 Statistical values indicating the degree of unevenness include, for example, standard deviation, RMS value, PP value, and the like.

B1マップは、例えば、送信RFのフリップアングルをα度(例えば45度)にしたシーケンスで得られた磁気共鳴信号の信号強度に基づく感度マップと、送信RFのフリップアングルを2α度(例えば90度)にしたシーケンスで得られた磁気共鳴信号の信号強度に基づく感度マップとを、ある理論式に代入することで得られる。 The B1 map includes, for example, a sensitivity map based on the signal strength of magnetic resonance signals obtained by a sequence in which the transmission RF flip angle is α degrees (eg, 45 degrees), and a transmission RF flip angle of 2α degrees (eg, 90 degrees). ) is obtained by substituting a sensitivity map based on the signal intensity of the magnetic resonance signal obtained by the sequence of ) into a certain theoretical formula.

このように、教師画像IMG_TRに加えて、シーケンスパラメータやむらの程度を示す統計値、B1マップなどを用いて補正モデルMDLを学習することで、低周波成分画像に含まれ得るTxむらを精度よく取り除くことができる。特に、B1マップを用いて補正モデルMDLを学習した場合、ランタイム時に、入力画像IMG_IN上で、局所的に信号強度が小さい或いは大きい領域が存在した場合に、その領域が病変による輝度の変化なのか、それともTxむらによる輝度の変化なのかを補正モデルMDLに識別させることができる。 In this way, in addition to the teacher image IMG_TR, by learning the correction model MDL using the sequence parameter, statistical values indicating the degree of unevenness, the B1 map, etc., the Tx unevenness that can be included in the low-frequency component image can be accurately corrected. can be removed. In particular, when the correction model MDL is learned using the B1 map, if there is a region with locally low or high signal intensity on the input image IMG_IN at run time, it is possible to determine whether the region is a change in luminance due to a lesion. , or the change in luminance due to Tx unevenness can be identified by the correction model MDL.

例えば、学習機能218は、ある領域に関して、B1マップ上で、B1値が基準値(例えば1.0)よりも大幅に大きく、入力画像IMG_IN上で輝度が高い場合、或いは、B1マップ上で、B1値が基準値よりも大幅に小さく、入力画像IMG_IN上で輝度が小さい場合、その領域はむらが生じた領域であると識別するように補正モデルMDLを学習する。 For example, the learning function 218 may determine, for a region, if the B1 value is significantly greater than a reference value (e.g., 1.0) on the B1 map and the brightness is high on the input image IMG_IN, or if the B1 map If the B1 value is significantly less than the reference value and the luminance is low on the input image IMG_IN, the correction model MDL is trained to identify the area as a blocky area.

一方、学習機能218は、ある領域に関して、B1マップ上で、B1値が基準値をほぼ同じ値であり、入力画像IMG_IN上で輝度が高いまたは低い場合、その領域は、病変が存在する領域であると識別するように補正モデルMDLを学習する。このようにB1マップを用いて補正モデルMDLを学習することで、輝度が他の領域と比べて異なる局所的な領域を、適切にTxむらとして輝度補正することができるため、病変が存在する蓋然性の高い領域については、Txむらとして取り除かずにそのまま画像上に残すことができる。 On the other hand, the learning function 218 determines that a region has a lesion when the B1 value on the B1 map is approximately the same as the reference value and the luminance is high or low on the input image IMG_IN. Train the correction model MDL to identify that there is. By learning the correction model MDL using the B1 map in this way, it is possible to appropriately correct the brightness of a local region having different brightness compared to other regions as Tx unevenness, so the probability of the presence of a lesion can be reduced. A region with high Tx can be left as it is on the image without being removed as Tx unevenness.

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを格納するストレージと、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得し、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、
ように構成されている医用画像処理装置。
The embodiment described above can be expressed as follows.
a storage for storing programs;
a processor;
By executing the program, the processor
Acquiring a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil,
When an image is input, inputting the acquired medical image to a model that has been trained to output a corrected image that reduces the influence of the inhomogeneity of the high-frequency magnetic field from the input image, generating a corrected image that reduces the effects of the non-uniformity from the acquired medical image;
A medical image processing apparatus configured as follows.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、医用画像処理装置200の処理回路210が、送信コイル106から被検体OBに向けて送信RFを送信することで生成された医用画像を取得し、、画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性によって生じる画像むらを除去または低減した補正画像を出力するように学習された補正モデルMDLに対して、取得した医用画像を入力することで、取得した医用画像から画像むらを除去または低減した補正画像を生成するため、医用画像の画質を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the processing circuit 210 of the medical image processing apparatus 200 acquires a medical image generated by transmitting a transmission RF from the transmission coil 106 toward the subject OB, When an image is input, the acquired medical image is transferred to the correction model MDL that has been trained to output a corrected image in which image unevenness caused by the non-uniformity of the high-frequency magnetic field is removed or reduced from the input image. By inputting, a corrected image is generated by removing or reducing image unevenness from the acquired medical image, so that the image quality of the medical image can be improved.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…医用画像処理システム、100…MRI装置、101…静磁場磁石、102…傾斜磁場コイル、104…寝台、105…寝台制御回路、106…送信コイル、107…送信回路、108…受信コイル、109…受信回路、110…シーケンス制御回路、120…コンソール装置、200…医用画像処理装置、202…通信インターフェース、204…入力インターフェース、206…ディスプレイ、210…処理回路、212…取得機能、214…補正機能、216…出力制御機能、218…学習機能、230…メモリ Reference Signs List 1 medical image processing system 100 MRI apparatus 101 static magnetic field magnet 102 gradient magnetic field coil 104 bed 105 bed control circuit 106 transmission coil 107 transmission circuit 108 reception coil 109 Reception circuit 110 Sequence control circuit 120 Console device 200 Medical image processing device 202 Communication interface 204 Input interface 206 Display 210 Processing circuit 212 Acquisition function 214 Correction function , 216... output control function, 218... learning function, 230... memory

Claims (10)

RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する取得部と、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部により取得された前記医用画像を入力することで、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する生成部と、を備え、
前記モデルに入力される画像は、前記RFコイルにおける前記磁気共鳴信号の受信感度分布を用いて輝度補正された医用画像である、
用画像処理装置。
an acquisition unit that acquires a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
When an image is input, the medical image acquired by the acquisition unit is applied to a model that has been trained to output a corrected image in which the influence of the non-uniformity of the high-frequency magnetic field is reduced from the input image. a generation unit that generates a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image acquired by the acquisition unit , by inputting
The image input to the model is a medical image whose brightness has been corrected using the reception sensitivity distribution of the magnetic resonance signal in the RF coil.
Medical image processing equipment.
前記生成部は、
前記取得部により取得された前記医用画像から、高周波成分を抽出した高周波成分画像と、低周波成分を抽出した低周波成分画像とを生成し、
前記低周波成分画像を前記モデルに対して入力することで、前記低周波成分画像から前記不均一性の影響を低減した第2の補正画像を生成し、
前記第2の補正画像と、前記高周波成分画像とに基づいて、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、
請求項に記載の医用画像処理装置。
The generating unit
generating a high-frequency component image obtained by extracting high-frequency components and a low-frequency component image obtained by extracting low-frequency components from the medical image obtained by the obtaining unit;
inputting the low-frequency component image to the model to generate a second corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the low-frequency component image;
generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image acquired by the acquisition unit, based on the second corrected image and the high-frequency component image ;
The medical image processing apparatus according to claim 1 .
前記高周波磁場が不均一である場合に生成された第1医用画像に対して、前記高周波磁場が均一である場合に生成された第2医用画像の低周波成分の前記低周波成分画像が対応付けられた情報に基づいて、前記モデルを学習する学習部を更に備える、
請求項に記載の医用画像処理装置。
The low-frequency component image of the low-frequency component of the second medical image generated when the high-frequency magnetic field is uniform is associated with the first medical image generated when the high-frequency magnetic field is non-uniform. Further comprising a learning unit that learns the model based on the information obtained,
The medical image processing apparatus according to claim 2 .
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する取得部と、 an acquisition unit that acquires a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部により取得された前記医用画像を入力することで、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する生成部と、を備え、 When an image is input, the medical image acquired by the acquisition unit is applied to a model that has been trained to output a corrected image in which the influence of the non-uniformity of the high-frequency magnetic field is reduced from the input image. a generation unit that generates a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image acquired by the acquisition unit, by inputting
前記生成部は、 The generating unit
前記取得部により取得された前記医用画像から、高周波成分を抽出した高周波成分画像と、低周波成分を抽出した低周波成分画像とを生成し、 generating a high-frequency component image obtained by extracting high-frequency components and a low-frequency component image obtained by extracting low-frequency components from the medical image obtained by the obtaining unit;
前記低周波成分画像を前記モデルに対して入力することで、前記低周波成分画像から前記不均一性の影響を低減した第2の補正画像を生成し、 inputting the low-frequency component image to the model to generate a second corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the low-frequency component image;
前記第2の補正画像と、前記高周波成分画像とに基づいて、前記取得部により取得された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、 generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image acquired by the acquisition unit, based on the second corrected image and the high-frequency component image;
医用画像処理装置。 Medical image processing equipment.
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて医用画像を生成する第1生成部と、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記第1生成部により生成された前記医用画像を入力することで、前記第1生成部により生成された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する第2生成部と、を備え、
前記モデルに入力される画像は、前記RFコイルにおける前記磁気共鳴信号の受信感度分布を用いて輝度補正された医用画像である、
気共鳴イメージング装置。
a first generator that generates a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
When an image is input, the medical image generated by the first generation unit is applied to a model trained to output a corrected image in which the influence of non-uniformity of a high-frequency magnetic field is reduced from the input image. a second generating unit that generates a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image generated by the first generating unit by inputting an image ;
The image input to the model is a medical image whose brightness has been corrected using the reception sensitivity distribution of the magnetic resonance signal in the RF coil.
Magnetic resonance imaging equipment.
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて医用画像を生成する第1生成部と、 a first generator that generates a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記第1生成部により生成された前記医用画像を入力することで、前記第1生成部により生成された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する第2生成部と、を備え、 When an image is input, the medical image generated by the first generation unit is applied to a model trained to output a corrected image in which the influence of non-uniformity of a high-frequency magnetic field is reduced from the input image. a second generation unit that generates a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image generated by the first generation unit by inputting an image;
前記第2生成部は、 The second generator,
前記第1生成部により生成された前記医用画像から、高周波成分を抽出した高周波成分画像と、低周波成分を抽出した低周波成分画像とを生成し、 generating a high-frequency component image obtained by extracting high-frequency components and a low-frequency component image obtained by extracting low-frequency components from the medical image generated by the first generating unit;
前記低周波成分画像を前記モデルに対して入力することで、前記低周波成分画像から前記不均一性の影響を低減した第2の補正画像を生成し、 inputting the low-frequency component image to the model to generate a second corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the low-frequency component image;
前記第2の補正画像と、前記高周波成分画像とに基づいて、前前記第1生成部により生成された前記医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、 generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the medical image generated by the first generating unit, based on the second corrected image and the high-frequency component image;
磁気共鳴イメージング装置。 Magnetic resonance imaging equipment.
コンピュータが、
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得し、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成
前記モデルに入力される画像は、前記RFコイルにおける前記磁気共鳴信号の受信感度分布を用いて輝度補正された医用画像である、
医用画像処理方法。
the computer
Acquiring a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil,
When an image is input, inputting the acquired medical image to a model that has been trained to output a corrected image that reduces the influence of the inhomogeneity of the high-frequency magnetic field from the input image, generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image;
The image input to the model is a medical image whose brightness has been corrected using the reception sensitivity distribution of the magnetic resonance signal in the RF coil.
Medical image processing method.
コンピュータが、 the computer
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得し、 Acquiring a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil,
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成し、 When an image is input, inputting the acquired medical image to a model that has been trained to output a corrected image that reduces the influence of the inhomogeneity of the high-frequency magnetic field from the input image, generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image;
前記取得した医用画像から、高周波成分を抽出した高周波成分画像と、低周波成分を抽出した低周波成分画像とを生成し、 generating a high-frequency component image obtained by extracting high-frequency components and a low-frequency component image obtained by extracting low-frequency components from the acquired medical image;
前記低周波成分画像を前記モデルに対して入力することで、前記低周波成分画像から前記不均一性の影響を低減した第2の補正画像を生成し、 inputting the low-frequency component image to the model to generate a second corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the low-frequency component image;
前記第2の補正画像と、前記高周波成分画像とに基づいて、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する、 generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image based on the second corrected image and the high-frequency component image;
医用画像処理方法。 Medical image processing method.
コンピュータに実行させるためのプログラムであって
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する処理と、
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する処理と、を含み、
前記モデルに入力される画像は、前記RFコイルにおける前記磁気共鳴信号の受信感度分布を用いて輝度補正された医用画像である、
ログラム。
A program for a computer to execute ,
A process of acquiring a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
When an image is input, inputting the acquired medical image to a model that has been trained to output a corrected image that reduces the influence of the inhomogeneity of the high-frequency magnetic field from the input image, a process of generating a corrected image from the acquired medical image that reduces the effect of the non-uniformity ,
The image input to the model is a medical image whose brightness has been corrected using the reception sensitivity distribution of the magnetic resonance signal in the RF coil.
program .
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、 A program for a computer to execute,
RFコイルにより送信された高周波磁場により被検体を励起して得られる磁気共鳴信号に基づいて得られる医用画像を取得する処理と、 A process of acquiring a medical image based on a magnetic resonance signal obtained by exciting a subject with a high-frequency magnetic field transmitted by an RF coil;
画像が入力されると、入力された画像から、高周波磁場の不均一性の影響を低減した補正画像を出力するように学習されたモデルに対して、前記取得した医用画像を入力することで、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する処理と、を含み、 When an image is input, inputting the acquired medical image to a model that has been trained to output a corrected image that reduces the influence of the inhomogeneity of the high-frequency magnetic field from the input image, and generating a corrected image from the acquired medical image that reduces the effect of the non-uniformity,
前記取得した医用画像から、高周波成分を抽出した高周波成分画像と、低周波成分を抽出した低周波成分画像とを生成する処理と、 a process of generating a high-frequency component image obtained by extracting high-frequency components and a low-frequency component image obtained by extracting low-frequency components from the acquired medical image;
前記低周波成分画像を前記モデルに対して入力することで、前記低周波成分画像から前記不均一性の影響を低減した第2の補正画像を生成する処理と、 A process of generating a second corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the low-frequency component image by inputting the low-frequency component image to the model;
前記第2の補正画像と、前記高周波成分画像とに基づいて、前記取得した医用画像から前記不均一性の影響を低減した補正画像を生成する処理と、を更に含む、 a process of generating a corrected image in which the influence of the non-uniformity is reduced from the acquired medical image based on the second corrected image and the high-frequency component image;
プログラム。 program.
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