JP7236220B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

近時、磁気共鳴イメージングの分野において、ＵＴＥ（Ultra short ＴＥ）撮像と呼ばれる撮像技術が知られている。ＵＴＥ撮像は、励起パルスからデータ収集までの時間（即ち、エコー時間ＴＥ）が非常に短く設定されたパルスシーケンスを用いて行われる撮像である。

一般に、骨部や肺野部等の水分の少ない組織の横緩和時間（Ｔ２、或いは、Ｔ２^＊）は非常に短いため、骨部や肺野部からの磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と呼ぶ）は、励起パルスの印加後に直ぐに減衰してしまう。このため、従来の撮像法の中でも短い方のエコー時間（ＴＥ）、例えば、数ミリ秒程度のエコー時間に設定されたパルスシーケンスを用いても、骨部や肺野部を描出することは困難であった。

ＵＴＥ撮像は、エコー時間ＴＥを従来よりも大幅に短く設定することによって、骨部や肺野部等、横緩和時間の非常に短い組織からのＭＲ信号をも収集し、骨部や肺野部等を描出することを可能とする撮像法として開発された。

しかしながら、ＵＴＥ撮像では、エコー時間ＴＥを非常に短く設定したが故に、人体等の被検体からのＭＲ信号だけでなく、被検体の周囲に存在する、コイル装置や寝台等の非生体の物質からのＭＲ信号をも受信されてしまうことが判ってきた。

このため、ＵＴＥ撮像で収集したＭＲ信号を再構成すると、被検体の周囲に、コイル装置や寝台等が不要信号として描出された画像が生成されることになる。

特表２０１７－５００９９５号公報

本発明が解決しようとする課題は、ＵＴＥ撮像において発生しうる被検体の周囲に存在する撮像対象以外からの不要信号を除去又は低減することである。

実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、第１画像生成部と、第２画像生成部と、マスク画像生成部と、画像処理部とを備える。第１画像生成部は、ＵＴＥ（Ultra-short TE）撮像法で被検体を撮像して収集した第１のデータから第１の画像を生成する。第２画像生成部は、前記ＵＴＥ撮像法以外の第２の撮像法で前記被検体を撮像して収集した第２のデータから第２の画像を生成する。マスク画像生成部は、前記第２の画像からマスク画像を生成する。画像処理部は、前記マスク画像を用いて、前記第１の画像に含まれる前記被検体の周囲に存在する不要信号を除去、又は、低減するマスク処理を行う。

第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図。 ＵＴＥ画像に不要信号が描出される理由を定性的に説明する図。 第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の機能ブロック図。 第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の処理例を示すフローチャート。 ＵＴＥデータと非ＵＴＥデータを夫々シングルエコーとして収集する場合の夫々のパルスシーケンス例を示す図。 ＵＴＥ撮像におけるラジアルトラジェクトリスキャンの一例を示す図。 ＵＴＥデータと非ＵＴＥデータをデュアルエコーとして収集する場合のパルスシーケンス例を示す図。 非ＵＴＥ画像からマスク画像を生成する処理の概念説明図。 境界特定処理の概念説明図。 マスク画像を用いたマスク処理の概念説明図。 第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の機能ブロック図。 第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の処理例を示すフローチャート。 第２の実施形態におけるマスク処理の概念説明図。 第３の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の機能ブロック図。 第３の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の処理例を示すフローチャート。 マスク処理データベースの概念説明図。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をするものとして、重複する説明を適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００、及びＲＦ（Radio Frequency）コイル２０を備える。

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、及びＷＢ（Whole Body）コイル１２を有している。これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。

制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、コイル選択回路３６、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。

コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を備えている。コンソール４００は、ホスト計算機として機能する。

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体、例えば患者、が搬送されるボア内に静磁場を発生させる。ボアとは、磁石架台１００の円筒内部の空間のことである。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生する。その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。

傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。

寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向及び水平方向に移動することができる。撮像前に天板５１に載置された被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮像時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。

ＷＢコイル１２は全身用コイルとも呼ばれ、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する。また、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号、即ちＭＲ（Magnetic Resonance）信号を受信する。

磁気共鳴イメージング装置１は、ＷＢコイル１２の他、図１に示すようにＲＦコイル２０を備える。ＲＦコイル２０は、被検体の体表面に近接して載置されるコイルである。ＲＦコイル２０は複数の要素コイルを備えている。これら複数の要素コイルは、ＲＦコイル２０の内部でアレイ状に配列されるため、ＰＡＣ（Phased Array Coil）と呼ばれることもある。ＲＦコイル２０には幾つかの種別がある。例えば、ＲＦコイル２０として、図１に示すように被検体の胸部や腹部、或いは脚部に設置されるボディコイル（Body Coil）や、被検体の背側に設置されるスパインコイル（Spine Coil）といった種別がある。この他、ＲＦコイル２０として、被検体の頭部を撮像するための頭部コイル（Head Coil）や、足を撮像するためのフットコイル（Foot Coil）といった種別もある。図１では、これらのＲＦコイルのうち、ボディコイル、及び頭部コイルを例示している。ＲＦコイル２０の多くは受信専用のコイルであるが、頭部コイルの中には、送信と受信を双方行う種別のものもある。ＲＦコイル２０はケーブルを介して天板５１と着脱可能に構成されている。

ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいてＲＦパルスを生成する。生成したＲＦパルスはＷＢコイル１２に伝送され、被検体に印加される。ＲＦパルスの印加によって被検体からＭＲ信号が発生する。このＭＲ信号をＲＦコイル２０又はＷＢコイル１１が受信する。

ＲＦコイル２０で受信したＭＲ信号、より具体的には、ＲＦコイル２０内の各要素コイルで受信したＭＲ信号は、天板５１及び寝台本体５０に設けられたケーブルを介してコイル選択回路３６に伝送される。コイル選択回路３６は、ＲＦコイル２０から出力される信号、或いはＷＢコイルから出力される信号を、シーケンスコントローラ３４或いはコンソール４００から出力される制御信号に応じて選択する。

選択された信号はＲＦ受信器３２に出力される。ＲＦ受信器３２は、チャネル信号、即ちＭＲ信号をＡＤ（Analog to Digital）変換して、シーケンスコントローラ３４に出力する。デジタルに変化されたＭＲ信号は、生データ（Raw Data）と呼ばれることもある。なお、ＡＤ変換は、ＲＦコイル２０の内部やコイル選択回路３６で行ってもよい。

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３及びＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。スキャンによってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、シーケンスコントローラ３４は、その生データをコンソール４００に送信する。

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。

コンソール４００は、記憶回路４１、入力デバイス４３、ディスプレイ４２、及び処理回路４０を備える。記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。

入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。

処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組わせて、各種の機能を実現することもできる。

なお、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４００以外の構成品（制御キャビネット３００、磁石架台１００及び寝台５００）で、撮像部を構成している。撮像部は、スキャナと呼ぶ場合がある。

図２は、ＵＴＥ撮像法によって得られる画像（以下、ＵＴＥ画像と呼ぶ）に、人体等の被検体からのＭＲ信号（所望信号）だけでなく、被検体の周囲に存在する、コイル装置や寝台等の非生体の物質からのＭＲ信号（不要信号）をも受信されてしまう理由を、非ＵＴＥ画像と対比して定性的に説明する図である。なお、本明細書では、ＵＴＥ撮像法以外の撮像法を非ＵＴＥ撮像法とよび、非ＵＴＥ撮像法で得られる画像を非ＵＴＥ画像と呼ぶものとしている。また、ＵＴＥ撮像法を単にＵＴＥ撮像と呼ぶ場合があり、非ＵＴＥ撮像法を単に非ＵＴＥ撮像と呼ぶ場合もある。

ＵＴＥ撮像法と非ＵＴＥ撮像法は、次のように定義することができる。例えば、ＵＴＥ撮像法は、被検体の周囲にある物質からの不要信号の信号値が、背景ノイズに対して所定の閾値以上（例えば、背景ノイズの６倍以上）となる程度にエコー時間（ＴＥ）を短く設定して行う撮像法であり、非ＵＴＥ撮像法は、被検体の周囲にある物質からの不要信号の信号値が、背景ノイズに対して所定の閾値未満（例えば、背景ノイズの６倍未満）となる程度にエコー時間（ＴＥ）を設定して行う撮像法である、と定義することができる。

この他、ＵＴＥ撮像法は、生体の周囲にある非生体物からの自由誘導減衰信号が受信される程度にエコー時間（ＴＥ）を短く設定して行う撮像法であり、非ＵＴＥ撮像法は、生体の周囲にある前記非生体物からの自由誘導減衰信号が受信されない程度にエコー時間（ＴＥ）を設定して行う撮像法である、と定義することもできる。

またこの他、ＵＴＥ撮像法は、エコー時間を１ミリ秒未満に設定する撮像法であり、非ＵＴＥ撮像法は、エコー時間を１ミリ秒以上に設定する撮像法である、と定義することもできる。

いずれの定義においても、ＵＴＥ撮像法は、エコー時間を従来の撮像法（即ち、非ＵＴＥ撮像法）のエコー時間よりも大幅に短く設定する撮像法である。

図２（ａ）、（ｃ）に模式的に示すように、骨部や肺野部等の水分の少ない組織の横緩和時間（Ｔ２、或いは、Ｔ２^＊）は非常に短いため、骨部や肺野部からのＭＲ信号（即ち、自由誘導減衰信号：ＦＩＤ）は、励起パルスの印加後に直ぐに減衰してしまう。

従来の非ＵＴＥ撮像法では、図２（ｃ）に模式的に示したように、エコー時間を、例えば、数ミリ秒程度まで短く設定しても、骨部や肺野部を描出することは困難であった。

これに対して、ＵＴＥ撮像は、エコー時間ＴＥを従来よりも大幅に短く設定することによって、骨部や肺野部等、横緩和時間の非常に短い組織からのＭＲ信号をも収集し、骨部や肺野部等を描出することができる。

しかしながら、ＵＴＥ撮像は、エコー時間ＴＥを非常に短く設定したが故に、人体等の被検体からのＭＲ信号だけでなく、被検体の周囲に存在する、コイル装置や寝台等の非生体の物質からのＭＲ信号（即ち、自由誘導減衰信号：ＦＩＤ）をも受信されてしまうというデメリットを伴う。

例えば、頭部のアキシャル断面をする場合、従来の非ＵＴＥ撮像法では、図２（ｄ）に示すように、頭部のアキシャル断面のみが描出されるのに対して、ＵＴＥ撮像法では、図２（ｂ）に示すように、被検体の頭部のアキシャル断面の他に、頭部コイルの前面部や側面部、天板、マット等の不要物までもが描出されてしまう。

第１の実施形態（他の実施形態も同様）にかかる磁気共鳴イメージング装置１は、このような課題を解決するものであり、図３は、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１のうち、特にコンソール４００で実現される機能を示すブロック図である。また、図４は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の処理例を示すフローチャートである。

図３に示すように、コンソール４００の処理回路４０は、撮像条件設定機能４０１、再構成機能４０２、第１画像（ＵＴＥ画像）生成機能４０３、第２画像（非ＵＴＥ画像）生成機能４０４、マスク画像生成機能４０５、マスク処理機能４０６、及び、マスク処理管理機能４０７を実現する。これらの各機能は、例えば、処理回路４０が具備するプロセッサが、記憶回路４１に記憶される所定のプログラムを実行することによって実現される。上記各機能のうち、マスク処理管理機能４０７は、主に、後述するマスク処理の実行条件、及び、実行タイミングを管理する機能である。マスク処理管理機能４０７以外各機能について、図４のフローチャートにしたがって説明する。

図４のステップＳＴ１０１、及び、ステップＳＴ１０２は、撮像条件設定機能４０１に対応するステップである。ステップＳＴ１０１、１０２では、処理回路４０が、操作者による入力デバイス４３の操作に応じて、ＵＴＥ撮像、及び、非ＵＴＥ撮像の撮像条件の設定を行う。なお、ＵＴＥ撮像と非ＵＴＥ撮像の撮像条件の設定の順序は図４とは逆でもよいし、１つのステップで両方の撮像条件の設定を行っても良い。

撮像条件には、例えば、以下に説明するＵＴＥ撮像や非ＵＴＥ撮像等の各種のパルスシーケンスの種別や、エコー時間ＴＥ、繰り返し時間ＴＲ（Repetition Time）、フリップ角、スライス厚、スライス枚数等のパルスシーケンスを規定する各種のパラメータが含まれる。

この他、撮像条件には、ＵＴＥ撮像や非ＵＴＥ撮像の各パルスシーケンスの他、他のパルスシーケンスを含めた複数のパルスシーケンスの組み合わせと実行順序が規定されたプロトコル（即ち、パルスシーケンス群）やプロトコルの識別情報が含まれる。

また、撮像条件には、各パルスシーケンスの撮像対象である、頭部や腹部といった解剖学的な撮像部位に関する情報、ＦＯＶ（Field of View）の大きさや位置等の撮像領域に関する情報やＦＯＶの解像度に関する情報の他、各パルスシーケンスで使用されるＲＦコイルの種別に関する情報等が含まれる。

処理回路４０は、ＧＵＩ（Graphical User Interface ）を介して、上記の撮像条件を操作者に提示し、操作者から撮像条件の選択や変更を受け付けることで、撮像条件を確定する。処理回路４０は、確定した撮像条件をシーケンスコントローラ３４に対して設定する。

撮像条件の設定後、操作者から撮像開始が指示されると、ステップＳＴ１０３、及び、ステップＳＴ１０４において、ＵＴＥ撮像と非ＵＴＥ撮像が夫々実行される。ＵＴＥ撮像と非ＵＴＥ撮像は、撮像部（或いはスキャナ）によって行われる。

ここで、ＵＴＥ撮像は、ＵＴＥ画像を生成するためのＭＲ信号（即ち、ＵＴＥデータ）を収集するための動作又は処理を意味しており、非ＵＴＥ撮像は、非ＵＴＥ画像を生成するためのＭＲ信号（即ち、非ＵＴＥデータ）を収集するための動作又は処理を意味している。

したがって、ＵＴＥデータと非ＵＴＥデータを、独立した別個のパルスシーケンスの実行によって収集しても良いし、後述するデュアルエコー撮像のパルスシーケンスのように、１つのパルスシーケンスの実行によって、ＵＴＥデータと非ＵＴＥデータを時分割で収集するようにしても良い。

前者の場合、ステップＳＴ１０３とステップＳＴ１０４の順序は、図４とは逆でもよい。後者の場合、１つのステップでＵＴＥデータと非ＵＴＥデータの両方を収集することになる。

次に、ステップＳＴ１０５、及び、ステップＳＴ１０６にて、ＵＴＥ画像と非ＵＴＥ画像を夫々生成する。ステップＳＴ１０５の処理は、図３の再構成機能４０２と第１画像（ＵＴＥ画像）生成機能４０３が行う。また、ステップＳＴ１０６の処理は、図３の再構成機能４０２と第２画像（非ＵＴＥ画像）生成機能４０４が行う。

ステップＳＴ１０５とステップＳＴ１０６の処理の順序も、図４と逆でも良いし、これらの処理を同時に行っても良い。

図５は、独立した別個のパルスシーケンスでＵＴＥデータと非ＵＴＥデータを夫々シングルエコーとして収集する場合の、ＵＴＥ撮像のパルスシーケンスの一例（図５（ａ））と、非ＵＴＥ撮像のパルスシーケンスの一例（図５（ｂ））を示す図である。

ＵＴＥ撮像のパルスシーケンスでは、例えば、図６に示すように、ｋ空間を、その中心（ｋ０で表されるｋ空間座標の原点）から外側に向かって放射状の軌跡（即ち、ラジアルトラジェクトリ）でスキャンしていくように、Ｚ方向傾斜磁場Ｇｚ、Ｙ方向傾斜磁場Ｇｙ、Ｘ方向傾斜磁場Ｇｘ、を印加する。図６は、説明の便宜上、２次元のｋ空間を例示しているが、３次元ｋ空間に対するラジアルトラジェクトリのスキャンも可能である。

一方、図５（ｂ）に例示する従来の非ＵＴＥ撮像のように、ｋ空間を直交座標系の軌跡（即ち、カーテシアントラジェクトリ）でスキャンする場合には、励起パルスからデータ収集開始までの間に、スライス選択用の傾斜磁場Ｇｚの半分の期間とリフェージング用の傾斜磁場Ｇｚ、スライスエンコード用の傾斜磁場Ｇｚ、位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｙ、リードアウト傾斜磁場Ｇｘの前に印加されるプリフェージング用の反転傾斜磁場Ｇｘが印加される。このため、エコー時間ＴＥ（即ち、励起パルスからデータ収集開始までの時間）を極端に短くすることはできない。例えば、図５（ｂ）に例示するように、エコー時間ＴＥ２を、１０ミリ秒等の、１ミリ秒以上のエコー時間に設定するのが一般的である。

これに対して、図５（ａ）に示すＵＴＥ撮像用のパルスシーケンスでは、励起パルスからデータ収集開始までの間に、これらの傾斜磁場を印加する必要がなく、励起パルスの直後からデータ収集を開始することが可能である。このため、エコー時間ＴＥ１を大幅に短く設定することが可能となる。例えば、図５（ａ）に例示するように、１００マイクロ秒等の１ミリ秒未満の短いエコー時間に設定するが可能であり、エコー時間ＴＥをゼロとすることも可能である。

図７は、ＵＴＥデータと非ＵＴＥデータとを、１つの励起パルスの印加後に連続して収集するパルスシーケンス、即ち、所謂、デュアルエコー撮像のパルスシーケンスを例示する図である。励起パルスの直後に、例えば、図５（ａ）と同じ傾斜磁場Ｇｚ、Ｇｙ、Ｇｘが印加されて、ＵＴＥデータが収集される。ＵＴＥデータの収集後に、例えば、図５（ｂ）と同じ傾斜磁場Ｇｚ、Ｇｙ、Ｇｘが印加されて、非ＵＴＥデータが収集される。

デュアルエコー撮像では、ＵＴＥデータと非ＵＴＥデータとが実質的に同時に収集されるため、ＵＴＥデータから生成した被検体画像と、非ＵＴＥデータから生成した被検体画像との間では、心拍や呼吸を含む体動による位置ずれの影響を殆ど受けない。

図５や図７に例示したパルスシーケンスの実行によって収集されるＵＴＥデータ及び非ＵＴＥデータから、図４のステップＳＴ１０５とステップＳＴ１０６では、ＵＴＥ画像及び非ＵＴＥ画像が夫々生成される。

次に、図４のステップＳＴ１０７では、非ＵＴＥ画像からマスク画像が生成される。ステップＳＴ１０７の処理は、図３に示したマスク画像生成機能４０５が行う。

前述したように、ＵＴＥ画像には、元々描出しようとしていた被検体（即ち、所望物）の周囲に、ＲＦコイルや寝台の一部が不要物として描出されることが多い。

本明細書では、所望物と不要物とが混在する画像の中から、所望物を抽出し、不要物を除去、或いは低減する処理を、「マスク処理」と呼ぶものとしている。マスク処理には、以下で説明するマスク画像を用いる処理と、後述するマスク画像を用いない処理がある。

また、本明細書では、所望物の領域と、所望物以外の領域とが分離された画像を「マスク画像」と呼ぶものとしている。第１の実施形態では、ＵＴＥ画像にマスク画像を適用してマスク処理を行うが、このマスク画像をＵＴＥ画像からではなく、ＲＦコイルや寝台等の不要物が描出されていない非ＵＴＥ画像から生成するものとしている。

マスク画像は、多値の画素値からなる多値画像として生成しても良いし、二値画像として生成してもよい。以下では、マスク画像を二値画像として生成する例を、図８及び図９を用いて説明する。

図８に示すように、マスク画像は、非ＵＴＥ画像に対して、二値化処理、クロージング処理、及び境界特定処理を施すことによって生成される。これらの処理のうちクロージング処理と境界特定処理は必要に応じて行われる処理であり、必須ではない。

まず、図８の左上に示す非ＵＴＥ画像に対して二値化処理を行うことにより、図８の右上に示す二値化画像が生成される。二値化のための閾値の決定方法は特に限定するものではない。例えば、非ＵＴＥ画像の画素値の分布を求め、分布の谷（即ち、極小値）に対応する画素値を二値化処理の閾値とする、モード法を用いても良い。

図８に例示する二値化画像では、黒色の部分を「１」の領域（閾値以上の領域）、白色の部分を「０」の領域（閾値未満の領域）に対応させている。図９及び図１０においても同様である。

二値化画像において、被検体の内部の領域にまだ不連続な領域が残る場合には、引き続きクロージング処理が行われる。クロージング処理は、膨張（Dilation）処理を複数回（Ｎ回）行った後、縮小（Erosion）処理を同じ回数（Ｎ回）だけ行う処理であり、小さいパターンや細いパターンを除去する効果がある。クロージング処理後の画像を図８の右下に例示している。

クロージング処理後の画像においてもまだ不連続な領域が被検体の内部に残る場合には、さらに境界特定処理が行われる。図９は、境界特定処理の２つの例を示す図である。図９の上段は、境界特定処理のうち、インアウト処理例を示し、図９の下段は、境界特定処理のうち、アウトイン処理の例を示している。

境界特定処理（インアウト）は、ＦＯＶ（Field of View）、即ち、非ＵＴＥ画像の実質的な撮像範囲の中心軸上の位置（Ａ）から両外側にスイープしながら画素値を判定し、画素値が「１」から「０」に変化する変化位置Ｂ_Ｌ、Ｂ_Ｒを、中心軸に沿って順次決定し、決定した各変化位置をつなげることにより、被検体の境界を特定する処理である。そして、特定した境界の内側を「１」とし、外側を「０」とすることにより、最終的なマスク画像を生成する。

一方、境界特定処理（アウトイン）は、ＦＯＶの両外縁から中心軸に向かってスイープしながら画素値を判定し、画素値が「０」から「１」に変化する変化位置Ｂ_Ｌ、Ｂ_Ｒを、両外縁に沿って順次決定し、決定した各変化位置をつなげることにより、被検体の境界を特定する処理である。そして、上記と同様に、特定した境界の内側を「１」とし、外側を「０」とすることにより、最終的なマスク画像を生成する。

図４のステップＳＴ１０８では、上記のようにして生成されたマスク画像を用いて、ＵＴＥ画像に対するマスク処理を実施する。マスク処理の実施は、マスク処理機能４０６によって行われる。

図１０は、マスク画像を用いたマスク処理の概念を説明する図である。上述したマスク画像は、所望の被検体の領域の画素値が「１」、それ以外の被検体の外側の領域の画素値が「０」で埋められた画像である。このようなマスク画像の場合、不要物が含まれるＵＴＥ画像（マスク処理前）とマスク画像とを「ＡＮＤ処理」する（即ち、論理積をとる）という簡素な演算により、被検体の領域のみが抽出されたＵＴＥ画像（マスク処理後）を生成することができる。

最後に、図４のステップＳＴ１０９で、マスク処理後のＵＴＥ画像がディスプレイ４２に表示される

上述した第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１によれば、ＵＴＥ画像に、所望の被検体以外の不要物が描出される場合であっても、マスク画像を用いた簡便な処理によって、ＲＦコイルや寝台等の不要物を除去する、或いは低減することができる。

（第１の実施形態の変形例）
上述した第１の実施形態において、非ＵＴＥ画像は、マスク画像を生成することを目的として生成される画像である。つまり、図５（ｂ）に示すパルスシーケンスで収集される非ＵＴＥデータや、図７の後段のタイミングで収集される非ＵＴＥデータから生成される非ＵＴＥ画像は、専らマスク画像を生成するためのものである。

これに対して、第１の実施形態の変形例では、マスク画像の生成以外の目的で生成した画像を流用してマスク画像を生成する。例えば、Ｔ１強調画像、Ｔ２強調画像、或いは拡散強調画像等の被検体の診断画像は、通常は非ＵＴＥ画像であり、これらの診断画像を流用してマスク画像を生成することができる。この他、ＲＦ磁場の分布を画像化したＢ１マップ画像や、パラレルイメージングに使用するための感度マップ画像を流用してマスク画像を生成することもできる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１において、コンソール４００で実現される機能を示すブロック図である。第１の実施形態ではマスク画像を使用してマスク処理をおこなっていたが、第２の実施形態では、マスク画像を使用することなくマスク処理を行う。したがって、図１１に示すブロック図では、第２画像（非ＵＴＥ画像）生成機能４０４、及び、マスク画像生成機能４０５が、第１の実施形態のブロック図（図３）から取り除かれている。

マスク画像を使用しないマスク処理の一例として、被検体の輪郭に関する情報を用いて、ＵＴＥ画像に含まれる被検体の周囲に存在する不要信号を除去、又は、低減する処理が挙げられる。

被検体の輪郭に関する情報は、例えば、頭部コイルを用いて頭部を撮像する場合では、頭部コイルの形状に関する情報から求めることができる。

図１２は、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の処理例を示すフローチャートであり、特に、頭部コイルを使用する場合の第２の実施形態の処理例を示すフローチャートである。また、図１３は、頭部コイルの形状情報を利用した第２の実施形態のマスク処理の動作概念を説明する図である。

図１２のステップＳＴ１０１では、第１の実施形態と同様に、ＵＴＥ撮像の撮像条件が設定される。設定される撮像条件には、撮像部位や、撮像に使用されるＲＦコイルの種別等も含まれる。

ステップＳＴ２００で、ＵＴＥ撮像が頭部コイルを用いた撮像か否かが判定される。頭部コイルを用いた撮像ではないと判定されると処理を終了する。この場合、例えば、図４のステップＳＴ１０２に進み、ステップＳＴ１０２以降の処理を行うことにより、マスク画像を生成する第１の実施形態の処理を行ってもよい。

ステップＳＴ２００で、頭部コイルを用いた撮像であると判定されると、ステップＳＴ２０１で、マスク処理管理機能４０７は撮像条件設定機能４０１にアクセスして、頭部コイルの形状情報を取得する。

ステップＳＴ２０２、及び、ステップＳＴ２０３で、ＵＴＥ撮像が実行され、ＵＴＥ画像が生成される。

ステップＳＴ２０４では、頭部コイルの形状情報と撮像断面位置に関する情報から被検体の頭部輪郭情報を生成する。頭部コイルの形状情報に加えて撮像断面位置に関する情報を用いるのは、頭部コイルの断面形状が撮像断面位置によって多少異なるからである。ステップＳＴ２０４の処理は、例えば、マスク処理管理機能４０７が行う。

ステップＳＴ２０５では、被検体の頭部輪郭情報を用いて、ＵＴＥ画像に対するマスク処理を行う。例えば、被検体の頭部輪郭で囲まれる領域のみを、ＵＴＥ画像から抽出することにより、被検体の頭部の周囲に描出された頭部コイルや寝台等の不要物を除去する。ステップＳＴ２０５の処理は、マスク処理機能４０６が行う。最後に、ステップＳＴ２０６で、マスク処理後のＵＴＥ画像がディスプレイ４２に表示される。

マスク画像を使用しないマスク処理の他の例として、ＵＴＥ画像に対して閾値処理を行って、閾値未満の不要信号を取り除く処理も考えられる。このような閾値を用いたマスク処理は、上述した各マスク処理と比較しても、処理負担が最も少ない簡便な処理であり、特に、ＵＴＥ画像に含まれるＲＦコイルや寝台等の不要信号の大きさが、所望信号である被検体の信号の大きさよりもある程度小さい場合には、有効なマスク処理である。

（第３の実施形態）
ここまで説明してきたように、多くの種類のマスク処理方法がＵＴＥ画像に適用可能である。このため、ユーザは多くの選択肢の中から実際に適用するマスク処理方法を決める必要がある。

第３の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、複数のマスク処理方法の中から実際に適用するマスク処理方法を選択しようとするユーザを支援する手段を提供するものである。図１４は、第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１のブロック図である。

図１４に示すように、第３の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、記憶回路４１の中にマスク処理データベースを保有している。マスク処理データベースは、異なる種類の複数のマスク処理方法と、これら複数のマスク処理方法の中から特定のマスク処理を選択するための選択条件とが関連付けられたデータベースである。

そして、第３の実施形態のマスク処理管理機能４０７は、ユーザによって入力された（或いは、ユーザ入力に基づいて設定された）選択条件に基づいてマスク処理データベースを参照し、当該選択条件に関連づけられた特定のマスク処理方法をデータベースから読み出す。このようにして、マスク処理管理機能４０７は、複数のマスク処理方法の中から、ＵＴＥ画像に適用するマスク処理方法を選択し、決定する。

図１５は、第３の実施形態の処理例を示すフローチャートであり、複数のマスク処理方法の中からマスク処理方法を選択し決定するまでの処理例を示すフローチャートである。

ステップＳＴ３００では、マスク処理選択のための初期画面が、ディスプレイ４２に表示される。ここでは、例えば、マスク処理方法の選択にデータベースを使用するか否かをユーザに指定させるための画面が表示される。

図１６は、マスク処理データベースの一例を示す表である。表の左列には、マスク処理方法を選択するための選択条件が配列されている。図１６に示す例では、「コイル種別の指定に基づく選択」、「プロトコルの指定に基づく選択」、「撮像部位の指定に基づく選択」、「ユーザによる任意選択」、の４種の選択条件が挙げられている。

表の上部の行には、複数のマスク処理方法が、階層化されたグループに分類されて配列されている。第１階層では、「マスク画像を使用しないマスク処理方法」と、「マスク画像を使用するマスク処理方法」に分類されている。マスク画像を使用しないマスク処理方法は、第２階層として、「ＵＴＥ撮像時のコイルの形状情報を用いて不要信号を除去、低減する方法」と、「ＵＴＥ画像に対する閾値処理により、不要信号を除去、低減する方法」に分類されている。

一方、「マスク画像を使用するマスク処理方法」は、第２階層として、「マスク処理専用の非ＵＴＥ画像を生成してマスク画像を生成する方法」と、「他の目的で生成した非ＵＴＥ画像を流用してマスク画像を生成する方法」に分類されている。さらに、「マスク処理専用の非ＵＴＥ画像を生成してマスク画像を生成する方法」は、図７に例示した「デュアルエコー法」を用いる方法と、図５に例示した「シングルエコー法」を用いる方法に分類されている。他方、「他の目的で生成した非ＵＴＥ画像を流用してマスク画像を生成する方法」は、「Ｔ１Ｗ画像」を流用する方法、「Ｔ２Ｗ画像」を流用する方法、「Ｂ１マップ画像」を流用する方法、「感度マップ画像」を流用する方法に分類されている。

そして、このデータベースでは、各選択条件に、１つ又は２以上のマスク処理方法が関連付けられている。この表において、関連付けは、チェックマーク「レ」で示されている。例えば、マスク処理方法の選択条件として「コイル種別の指定に基づく選択」が指定された場合には、この選択条件には、「ＵＴＥ撮像時のコイルの形状情報を用いて不要信号を除去、低減する方法」が関連付けられていることがチェックマーク「レ」で示されている。

上述したマスク処理データベースは、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の運用前に予め作成され、記憶回路４１に保存されているが、必要に応じて、選択条件やマスク処理方法を追加、削除、変更することもできるし、選択条件とマスク処理方法との間の関連付けも変更することができる。

図１５に戻り、ステップＳＴ３０１にて、「データベースを使用する」ことがユーザによって指定されると（ステップＳＴ３０１のＹＥＳ）、ステップＳＴ３０２において、マスク処理選択条件の設定が行われる。ステップＳＴ３０２では、例えば、マスク処理管理機能４０７は、マスク処理データベースの左列に例示されている４種の選択条件（即ち、「コイル種別の指定に基づく選択」、「プロトコルの指定に基づく選択」、「撮像部位の指定に基づく選択」、及び「ユーザによる任意選択」）を、ユーザが指定できるように、例えばディスプレイ４２に表示する。

ユーザによって選択条件が指定されると、ステップＳＴ３０３において、マスク処理管理機能４０７は、マスク処理データベースを参照し、指定された選択条件に関連付けられたマスク処理方法を読み出す。

指定された選択条件に関連付けられたマスク処理方法が１つの場合には（ステップＳＴ３０４のＮＯ）、ステップＳＴ３０６に進み、当該１つのマスク処理方法を、ＵＴＥ画像に適用するマスク処理方法として決定する。例えば、選択条件として「コイル種別の指定に基づく選択」がユーザによって指定された場合には、これに関連付けられたマスク処理方法は、「ＵＴＥ撮像時のコイルの形状情報を用いて不要信号を除去、低減する方法」のみであるため、このマスク処理方法をＵＴＥ画像に適用するマスク処理方法として決定する。

一方、指定された選択条件に関連付けられたマスク処理方法が複数の場合には（ステップＳＴ３０４のＹＥＳ）、ステップＳＴ３０５にて、これら複数のマスク処理方法の中の１つをユーザが指定できるように、例えばディスプレイ４２に表示する。ユーザによって１つのマスク処理方法が指定されると、ステップＳＴ３０６にて、指定されたマスク処理方法を、ＵＴＥ画像に適用するマスク処理方法として決定する。

他方、ステップＳＴ３０１にて、「データベースを使用しない」ことがユーザによって指定されると（ステップＳＴ３０１のＮＯ）、ステップＳＴ３０７に進み、選択可能な全てのマスク処理方法を、例えばディスプレイ４２に、ユーザが選択可能に表示する。そして、ステップＳＴ３０８にて、ユーザによって選択されたマスク処理方法をＵＴＥ画像に適用するマスク処理方法として決定する。

上述した第３の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１によれば、複数存在するマスク処理方法の中から、ＵＴＥ画像に適用するマスク処理方法をユーザに操作負担をかけることなく容易に決定することができる。

なお、各実施形態の説明におけるＵＴＥデータ、ＵＴＥ画像、非ＵＴＥデータ、及び、非ＵＴＥ画像は、夫々、特許請求の範囲の記載における第１のデータ、第１の画像、第２のデータ、及び、第２の画像の一例である。また、各実施形態の説明における第１画像（ＵＴＥ画像）生成機能４０３、第２画像（非ＵＴＥ画像）生成機能４０４、マスク画像生成機能４０５、マスク処理機能４０６、及び、マスク処理管理機能４０７は、夫々、特許請求の範囲の記載における第１画像生成部、第２画像生成部、マスク画像生成部、画像処理部、及び、管理部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ＵＴＥ撮像において発生しうる被検体の周囲に存在する撮像対象以外からの不要信号を除去又は低減することができる。

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とも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。

１ 磁気共鳴イメージング装置
２０ ＲＦコイル
４０ 処理回路
４１ 記憶回路
４２ ディスプレイ
４３ 入力デバイス
４０１ 撮像条件設定機能
４０２ 再構成機能
４０３ 第１画像（ＵＴＥ画像）生成機能
４０４ 第２画像（非ＵＴＥ画像）生成機能
４０５ マスク画像生成機能
４０６ マスク処理機能
４０７ マスク処理管理機能

Claims (5)

1. ＵＴＥ（Ultra-short TE）撮像法で被検体を撮像して収集した第１のデータから第１の画像を生成する第１画像生成部と、
   前記ＵＴＥ撮像法以外の第２の撮像法で前記被検体を撮像して収集した第２のデータから第２の画像を生成する第２画像生成部と、
   前記第２の画像からマスク画像を生成するマスク画像生成部と、
   前記マスク画像を用いて、前記第１の画像に含まれる、前記被検体の周囲に存在する不要信号を除去、又は、低減するマスク処理を行う画像処理部と、
   を備え、
   前記第２の画像は、前記被検体に対して取得されたＢ１マップ画像、又は、前記被検体に対して取得された感度マップ画像である、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記ＵＴＥ撮像法は、前記被検体の周囲にある物質からの不要信号の信号値が、背景ノイズに対して所定の閾値以上となる程度にエコー時間（ＴＥ）を短く設定して行う撮像法である、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記被検体は生体であり、
   前記ＵＴＥ撮像法は、前記生体の周囲にある非生体物からの自由誘導減衰信号が受信される程度にエコー時間（ＴＥ）を短く設定して行う撮像法である、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記マスク画像生成部は、前記第２の画像に対して二値化処理を行って、前記マスク画像を生成する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記マスク画像生成部は、前記第２の画像に対して二値化処理、クロージング処理、及び、境界特定処理の少なくとも一方の処理を行って前記マスク画像を生成する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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