JPH01256945A - 磁気共鳴イメージング装置における位相歪の補正方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気共鳴現象を利用した生体内断層像撮影装
置に係り、特に撮影した断層像データに含まれる位相歪
を精度よく補正するのに好適な位相歪の補正方式に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と略
す）による断層画像上の、場所依存性の位相歪を補正す
る方式としては、特開昭６１−１９４３３８号公報に記
載のように、あらかじめファントムと呼ばれる−様な物
体を、断層像撮影と同一手順で撮影した像から位相歪を
算出しておく方式％式％ 〔発明が解決しようとする課題〕 位相歪は、撮影手順や撮影する断層像の位置等にも依存
して変動するため、高精度に位相歪を補正するためには
、前記ファントムの断層像を頻幣に撮影しなければなら
ず、時間がかかり、またＭＨＩ装置の操作が煩雑になる
という問題点があった。

本発明の目的は、上記の如き問題点を解決し、任意の撮
影手順により得られた断層像データに含まれる位相歪を
、撮影毎にファントムを撮影することなしに、高精度に
補正する方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、以下の様な手段により達成される。

あらかじめ複数個の位相歪パターンをファントム撮影に
より計測し記憶しておく。この位相歪パターンは不変な
もので、計測は撮影毎に行う必要はない。撮影されたデ
ータに含まれる位相歪を、上記複数個の位相歪パターン
の重み係数つきの和として表現し補正する。すなわち撮
影データをＣ１，Ｊ（］−＋　ｊ＝ｌ、　２．・・・、
Ｎ、Ｎ：画像サイズ）、その位相歪をθ１７：　ａ　ｒ
　ｇ　（ＣＩＪ）とし１位相歪パターンをＪ’：）（ｋ
＝１．２．−、Ｍ、Ｍ：位相歪パターンの個数、Ｍ≧１
）とする。ここで、ａｒｇ（）は複素数の位相（偏角）
を求める関数である。重み係数をα”）（ｋ＝１．２．
・・・、Ｍ）とし、・（″）は を最小にする様に定める。そして位相歪はとして補正す
る＊ＣＩＪは位相歪補正後の画像である。ここで（１）
式の和は、画像全体ではなく、雑音の影響を除くため、
ＣＩ　Ｊの絶対値があるしきい値より大きなＣｘｒ　Ｊ
）についてのみ和をとるものとしてもよい、また（２）
式のＣｉ−に対して、さらに位相歪７ｉａ＝ａｒｇ　（
ＣｔＪ）を求め、（１）　、　（２）式による補正を繰
返し行えば、さらに補正精度が向上する。

位相歪θＩＪのとりうる値の範囲は一１８００≦θｉａ
＜　１８０　’　としてよいが、この範囲を例えば−９
０°≦θＩＪ＜９０”　と限定し、θｉ−がこの範囲の
値をもつ（ｉｔ　、））についてのみ（１）式の和をと
る。またこの時の（ｘｙ　ｊ）の集合５＝（（ｉ。

ｊ）１９０”≦θＩＪ＜９０°）を、連結領域に分類し
、最も多くの画素を含む連結領域に属する（ｉ、ｊ）に
関してのみ（１）式の和をとり、以下同様にして位相歪
の補正を行う。

〔作用〕

画像上に現われる位相歪は、複数の要因により発生する
。主な要因は１ｇｐ磁場の不均一性、傾斜磁場のスイッ
チングによる渦電流効果である。これらの要因による位
相歪パターンを各々計測し記憶しておけば、任意の撮影
手順による画像データに含まれる位相歪は、上記複数個
位相歪パターンの重み係数つきの和で表わせ、毎回ファ
ントムを撮影しなくとも高精度な位相歪補正が可能とな
る。

また位相歪が大きい場合、−１８０’〜１８０゜の範囲
を超える場合が起きる。しかしａｒｇ関数の値はこの場
合でも一１８０°≦θｔａ＜１８０°の値となるため、
θ１Ｊには±３６０°　・ｎ（ｎ：整数）の不確定性が
ある。（１）式によりα（１）を求める場合、この不確
定性があると誤差を生じるが、大部分の値は一１８０″
′〜１８０’の範囲に入るため、近似的なα（ｋ）を求
める事はできる。したかって近似的に求められたα（１
）を用いて（２）式より位相歪を補正した後、もう−度
、上記位相歪補正の手順を繰り返せば、さらに補正精度
を向上させる事が可能である。

上記不確定性を除去するための方法としては、ｏＩＪ自
体はゆるやかに変化する事を利用して、隣接した画素の
位相歪の値と、なめらかにつながる様に±３６０°　・
ｎのｎの値を決める方法が知られているが、人体の断層
像では、体内に無信号ないし弱信号の領域（体腔など）
があり、雑音の影響を受ける可能性がある。この場合で
も、位相歪の値を例えば−９０’〜９０’の範囲に限定
し、限定された範囲の値をもつ（ｘｙ　ｊ）を連結な領
域に分割すれば、各領域内に関しては不確定性を除する
事ができる。したがって、１つの領域を選び、その領域
内に属する画素のみを用いて（１）式によりα（ｋ）を
求めれば少なくとも近似的な虐）を得る事ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第°１図〜第２図により説明
する。

第２図は本発明を実施するＭＨＩ装置のブロック構成図
である。検査対象物から該磁気共鳴信号を検出するため
に、あらかじめ定められた手順に従って装置各部を制御
するシーケンス制御部２０１と、共鳴を起こさせるため
に発生する高周波磁場パルスの送信器２０２と、傾斜磁
場を駆動する傾斜磁場駆動部２０４およびそれを制御す
る磁場制御部２０３と、検査対象物から発生する該磁気
共鳴信号を受信・検波する受信器２０５と、画像再構成
および位相歪補正処理と含む各種演算を行なう処理装置
２０６と、画像表示用ＣＲＴデイスプレィ２０７と、検
出信号データ・再構成画像データなどを記憶する外部記
憶装置２０８とから成る。

第２図の装置で撮影された画像データに対する位相歪補
正処理のフローを第１図に示す。

まず、ファントムを、様々な撮影条件下で撮影し、その
位相歪パターンを記憶装置１３に記憶させておく。処理
は以下のステップに従って行う。

ステップ１１：記憶装置１２より位相歪を含む未補正画
像Ｃ１Ｊ（ｌ　ｔ　Ｊ　＝　１　ｔ　２・・・、Ｎ、Ｃ
ＩＪは複素数）、記憶装置１３よりＭ個の位相歪パター
ン（、） ”ｆ’　　ｉ、（１＋　Ｊ＝１ｐ　２＊・・・、Ｎ、に
＝１，２゜・・・２Ｍ、ψＩＪ（ｋ）は実数）を入力す
る。

ステップ１４：未補正画像ＣＩ　Ｊの絶対値１ｃｉａｌ
の最大値Ａｍａｘ　を求める。

ステップ１５：位相角度θ１７を θｔ−：９ｒｇ　　（ＣＩＪ） により求める。−１８０′≦θｚａ＜１８０°である。

ステップ１６：ステップ１５で求めた位相角度０１−が
、−９０’≦θＩＪ＜９０”　となる（ｉｔ　ｊ）を選
びだす。すなわち、未補正画像Ｃｓ　ａと同一サイズの
２値画像ＢＩＪ　（１２Ｊ＝１１２ｔ・・・、Ｎ。

Ｂ　Ｉ　Ｊ　＝　０または１）を用意し、とする。Ｔｈ
はしきい値を決めるパラメータであり１例えば０．１と
しておく。

ｌ　ＣＩＪ　Ｉ　＞　Ａ−ａｘ−Ｔｈという条件は、雑
音の影響の大きな所を除去するためである。そして２値
画像Ｂｉｎに対して、ラベリング処理を行い、いくつか
の連結した１の領域に分類する。ラベリング処理につい
ては多くの文献に記述があり（例えば、田村秀行監修９
日本工業センター編の［コンピュータ画像処理入門」と
題する文献の７５〜７６ページ）、どのようなアルゴリ
ズムを用いても本発明の実施には影響しない。

分類した連結領域の内、属する画素の数が最大の領域を
選び、それ以外の領域のＢｉＪを０とする。

を最小にするα（、）を求める。ここで和は、Ｂｔａ＝
１なる（ｉ、ｊ）全てについてとるものとする。

＝Ｏ（ｋ＝１．２．・・・、Ｍ）なるＭ個の一次連立方
程式を解いて求める。

ステップ１８：位相歪補正が十分精度よく行なわれたか
どうかの収束性判定を行う。すなわち、要求補正精度を
Ｐ（単位二度）とすれば、全ての（ｉｉ　ｊ）に対して ならば収束、それ以外は未収束とする。

収束と判定した場合ステップ２０へ、未収束と判定した
場合ステップ１９へ進む。

ステップ１９：　（未収束の場合）次式により位相歪補
正を行う。

（全でのｉ、ｊについて） 上式により近似的な補正を行い、ステップ１５以下の処
理を繰返す。

ステップ２０：　（収束の場合）位相歪の補正された画
像Ｃｉ□を記憶装置２１に出力する。

以上の処理フローにより、位相歪の補正処理が行える。

のままの形で記憶装置１３に記憶されているとしたが、
適当な圧縮処理を施してデータ量を削減し、読み出し時
に復元するという手法を組み合わせることができる。

また、ステップ１６において一９０’≦θｉＪ〈９０°
と限定したのも、一般には一１８０°〜１８０’のＯを
含む部分範囲としても、本発明の効果は同様である。

また本実施例では最小２乗法によりα（ｋ）を求めたが
、他の最適化手法が適用でき、効果も同様であることは
いうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数の要因により発生する断層像上の
位相歪を、あらかじめ計測・記憶しておいた位相歪パタ
ーンを用いる事により高精度に補正する事ができる。ま
た、撮影手順に依存して変化する位相歪も、上記位相歪
パターンに対する重み係数を変化させる事により補正可
能であり、撮影毎にファントムを撮影するといった複雑
な操作を省略する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフローチャート、第２図は
本発明を適用するＭＨＩ装置のブロック構成図である。 茅　１　Σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静磁場および傾斜磁場および高周波磁場の発生手段
   と、該発生手段を定められた手順に従つて制御する手段
   と、検査対象物における所望の検査領域からの磁気共鳴
   信号を検出する手段と、該検出信号に対して各種演算を
   行なう手段を有する磁気共鳴イメージング装置において
   、あらかじめ複数個の位相歪パターンを計測し記憶して
   おく手段と、検出信号から再構成された複素画像データ
   に含まれる位相歪を上記複数個の位相歪パターンの重み
   係数つきの和として表現し補正することを特徴とする磁
   気共鳴イメージング装置における位相歪の補正方式。 ２、上記重み係数は、補正後の位相歪の２乗の和を最小
   にする重み係数を用いる第１項の磁気共鳴イメージング
   装置における位相歪の補正方式。 ３、上記位相歪の補正後の複素画像データに対し、上記
   補正する処理を繰り返す第１項の磁気共鳴イメージング
   装置における位相歪の補正方式。 ４、上記複素画像データの位相歪のとりうる値の範囲を
   限定し、限定された範囲内の値の位相歪をもつ複素画像
   データのみを用いて、第１項における重み係数を定める
   第１項の磁気共鳴イメージング装置における位相歪の補
   正方式。 ５、上記限定された範囲内の値の位相歪をもつ複素画像
   データを、画像上で連結したすくなくとも１個の部分領
   域に分類し、その中の１個の部分領域に属する複素画像
   データのみを用いて、上記重み係数を定める第４項の磁
   気共鳴イメージング装置における位相歪の補正方式。 ６、上記重み係数を定めるのに用いる部分領域は、各部
   分領域に属する画素数が最大となる部分領域とする第５
   項の磁気共鳴イメージング装置における位相歪の補正方
   式。