JPH0265840A - ケミカルシフトイメージ作成方法 - 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ＭＲｒの水と脂肪によるケミカルシフトをディ
クソン法を用いて分離して表示するケミカルシフトイメ
ージ作成方法に関する。

（従来の技術） 原子核を静磁場中におくと、原子核は磁界の強さと原子
核の種類によって異なる定数に比例した角速度で歳差運
動をする。この静磁場に！！直な軸に前記の周波数の馬
周波回転磁場を印加すると磁気共鳴が起こり、前記の定
数を有する特定の原子核の集団は共鳴条件を満足する高
周波磁場によって単位間の遷移を生じ、エネルギー準位
の高い方の準位に遷移する。共鳴後高い準位へ励起され
た原子核は低い準位へ戻ってエネルギーのｔＩｌ射を行
う。核磁気共鳴撮像ｔｉ置（以下ＦＭＲＩという）は、
この特定の原子核による核磁気共鳴（以下ＮＭＲという
）現象を観察して被検体の断ｌ１ｌｌ像を撮像する装置
である。

このようなＮＭＲイメージングにおいては、現在は特定
の原子核として主として水素原子核であるプロトンを用
いて行っている。併し、同じプロトンにおいても、例え
ば水と脂肪のように異なる化合物中の水素原子核では、
共鳴周波数が敏感に化学構造に依存して変化する。この
共鳴周波数のずれをケミカルシフトという。

水と脂肪の場合のプロトンの共鳴周波数には丁−３，５
ｐｐｍの差がある。この差を利用して水と脂肪の分＊ｉ
を得る方法が幾つが提案されている。この中、比較的低
ｆｌｆｉ場のＭＲｒではディクソン法が多（用いられて
いる。ディクソン法を第３図を参照して説明する。第３
図は３軸の各軸に加える勾配磁場のパルスシーケンスの
一部で、高周波（以下ＲＦという）軸と信号軸のみを示
しである、図において（イ）図は励起パルス１と反転パ
ルス２の時間間隔をＴａとしたときにＴｉ−ＴＥ／２に
選んだスキャンＳ＋の図である。ここで、ＴＥは励起パ
ルス１とＳＥ信号３の間の時間間隔である。この時水と
脂肪のそれぞれのプロトン成分の磁化ベクトルは同位相
になる。、（ロ）図は励起パルス１と反転パルス２どの
時間間隔Ｔ。

をＴｓ　−（下Ｅ／２）−εとしたときのスキャン＄２
の図である。この時の水と脂肪の磁化ベクトルの位相は
逆位相となる。

励起平面での磁化ベクトルの位相関係を第４図に示す。

図において、（イ）図は第３図（イ）のスキャンＳ１の
場合のＴＩＩ＝ＴＥ／２とした時の水４と脂肪５の磁化
ベクトルの位相関係で、水４と脂肪５の磁化ベクトルは
同位相となっている。

（ロ）図は第３図（ロ）のスキャンＳｚの場合のＴＲ−
（丁Ｅ／２）−εとした時の水４と脂肪５の位相関係で
、水４と脂肪５とは逆位相になっている。ここで、εは
水４と脂肪５の位相が逆位相になる値で、磁場の強さが
０．３７の時はε−５，６ＴＩ＋ｓになる。ディクソン
法ではこのスキセンＳＬとスキャンｓ２の２回のスキャ
ンで得られた画像から水と脂肪の像を分離することがで
きる。

今、スキャンＳｔ−スキャンｓ２において得たデータに
より画像再構成して分離像△、Ｂを得る。

Ｓ＋→Ｗ＋Ｆ　　　　　　　　　　・・・（１）水（Ｗ
＞と脂肪（Ｆ）の磁化ベクトルが同相５ｚ−Ｗ−Ｆ　　
　　　　　　　　・・・（２）水と脂肪の磁化ベクトル
が逆相 （１）式、（２）式から水と脂肪の分＃を像が求まる。

それぞれの分離像をＡ、８とすれば、Ｗ＝ｌ（Ｓ＋＋Ｓ
ｚ）／２−ＡＩ　　−・−＜３）Ｆ＝Ｉ（Ｓｔ　　Ｓλ
）／２＝８１　　・・・（４）（３）式、（４）式はＲ
Ｆｌｉ界の周波数を水の共鳴周波数に合わせた場合であ
って、脂肪に合わせれば（２）式はＳ２→Ｆ−Ｗとなる
ため（５）式。

（６）式が得られる７ Ｗ−１（Ｓｔ　　Ｓλ〉／２１　　　・・・（５）Ｆ＝
ｌ　　（Ｓｔ　＋Ｓλ）／２１　　　・・・（６）（注
）１１は絶対値処理を示す。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ＲＦ中心周波数を水に合わせてあっても
、人体が静磁場用磁石の中に入ると、反磁界、透磁率の
影響で中心磁場がずれる。従ってこれを補正するために
は次のような方法がある。

■スキャンするスライス面でＲＦ周波数を合わせ直す。

■小さな水ファントムを被検体の傍に置いて同時にスキ
ャンし、水ファン１−ムの情報を用いて水と脂肪の像を
識別する。

上記の方法において、■の方法のように被検体を用いて
補正するのではＲＦ周波数が水に合っているのか脂肪に
合っているのかを判別することが困難である。又、■の
方法では一々水フ？ントムを設定するのは煩わしく、更
に磁場の不均一等によって水ファントムの周波数情報が
ずれる等の問題があって実用的ではない。

一方周波数エンコード勾配磁場が低勾配の時に現れる周
波数方向へのケミカルシフトアーティファクトを補正す
る目的で、上記分離像を用い、脂１Ｉ７ｉ像の位置ずれ
を補正し、再び合成像を求めることが行われている。こ
れを行うには水と脂肪の像の識別が正しくできている必
要がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、ディクソン法で得られる水と脂肪の分離像のうち、ど
ちらが水で、どちらが脂肪かを２つのスキャンデータだ
けから正しく識別することのできるケミカルシフトイメ
ージ作成方法を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、ＭＲＩの水と脂肪によ
るケミカルシフトをディクソン法を用いて分離して表示
するケミカルシフトイメージ作成方法において、励起パ
ルス印加ＩＴＥ／２で反転パルスを印加するスキャンを
行って得た絶対値像と前記励起パルス印加後（ＴＥ／２
）−εで反転パルスを印加するスキャンを行って得た絶
対値像との差の差分像を求める方法と、前記２個の複索
像から求めた水と脂肪とを分離する分離像と前記差分像
との相関を求める方法と、該相関を求める方法によって
得られた相ｌ５ｌｌ値と前記各分離像のデータとの比を
求める方法と、得られた比の大小を比較し大きい方を脂
肪、小さい方を水と判定する方法とから成ることを特徴
とするものである。

（作用） ディクソン法により水と脂肪の磁化ベクトルが同相にな
るスキャンと、逆相になるスキャンを行って得た２個の
絶対像の差である差分像を求め、前記２個のデータから
求めた分Ｍ＠と前記差分１９との相関を求め、得られた
各相関値と各分離像のデータとの比を求めてその大小を
比較し、大きな方を脂肪、小さな方を水とする。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の方法の実施例の手順を示すフローチャ
ートである。先ず本発明の方法の原理の概要を説明する
。生理学的に脂肪成分を含む組織には必ず水成分を含む
ことが知られている。従ってディクソン法で得た画像の
うち、水と脂肪の磁化ベクトルが逆相となるスキャンＳ
ｚの絶対値像Ｉｚにおいて、ｒｆＩ肪を含むビクセルは
スキャンＳ＋における対応するビクセルの値より小さく
なり、水成分しか含まないビクセルはスキャンＳ＋によ
って得られる絶対値像ＩＩとスキャンＳ２で得られる絶
対Ｍ像■１とで等しい値を持つ。従って両画像データｒ
＋　と１２の差分像“”１ｏ−１１Ｉｔ”において、零
でないビクセルは脂肪と水とを含んでいるため、この差
分像との相関の占い方の分離像が脂肪の像であるとする
。人体では水成分しか含まない組織がかなりあるため、
上記の方法によって識別することができる。

次に第１図のフローチャートを参照して、本実施例の方
法の手順を説明する。

ステップ０ ＴＲ＝ＴＥ／２のスキャンＳＩとＴｌＩ＝（ＴＥ／２）
−εスキャンＳｔを行って得たデータから分Ｖ＠△、Ｂ
を得る。

ステップ１ ＴＲ＝ＴＥ／２のスキャンＳ１とＴＲ −（ＴＥ／２＞、−εのスキャンＳｚを行って得たデー
タを画像再構成し、絶対値像ｒ＋、ｒｚを得る。

ステップ２ ステップ１で得た絶対＋ｌＩｉ像■１．１λの差分像Ｉ
ｏを求める。

ｔｏ−ｒ＋　　　ｒｚ ステップ３ スキャンＳＩで得た生データで、第２図に示す画像中、
位相エンコードｆｌ（Ｗ）の大きな領域を周波数エンコ
ード（ｒ）方向に１次元フーリエ変換（ＦＦＴ）Ｌ、、
得られたデータの平均ｇ１ｍとその分散値σを求める。

ノイズレベルをＮとすれば次式が得られる。

Ｎ−ｍ＋３，５ｘσ　　　　　　　・・・（７）ステッ
プ４ ノイズ成分はイメージとしては意味を持たないので、（
７）式のノイズＮを排除する。又、相関を取る手段とし
て差分像Ｔｏ、分！ｌｔ像Ａ、Ｂの３イメージを２値化
し、信号ビクセルを描出しておく。

差分１１１１ｏ、分離像Δ、Ｂの各イメージにおいて、
（７）式のノイズレベルＮ以下のビクセル値を”　ｏ　
”とし、Ｎを超えるビクセル値を１″とする。

ステップ５ 差分像Ｔｏと分離像△及び分離像Ｂとのそれぞれの周波
数エンコード方向（ｒ）及び位相エンコード方向（Ｗ）
について相関を求め、η（Ａ）。

η　（Ｂ） とする。

η　（Ｂ）／Ｄ　　（Ｂ）＝ａｚ ×Ａ （ｒ。

Ｗ）→η　（Ａ） ・・・　（８） ＸＢ　　（ｒ、Ｗ）　　→η　（Ｂ） ・・・　（９） 分離像Ａ、Ｂにおいて信号ビクセルの総和（面Ｍ）を求
めＤ　（Ａ）　、　Ｄ　（Ｂ）とする。

・・・　（１０） ・・・　（１１ 〉 ステップ６ （８）式、（９）式Ｔ−求めた各相１ａｌ（ｉ１７１　
（△）。

η（Ｂ）とく１０）式、（１１）式で求めた各分離像の
データＤ（Ａ）、Ｄ（Ｂ）との比を求め、それぞれａ　
ｌ　ｔ　８２とする。

η（八）　／　Ｄ　（Ａ　）　＝　ａ　＋・・・　（１
２） ・・・　（１３） 〈１２）式、（１３１式で求めた比ａｔとａｌの大小を
比較して、大きい方を脂肪、小さい方を水とする。

ａ＋≧ａ２ならば Ａ＝脂肪、　Ｂ−水 ａ、＜８２ならば Ａ＝水、　Ｂ−脂肪 とする。

以トの方法により、２種類のｉｉ！ｉｉ　Ｓ＊データ中
、どららが水でどちらが脂肪であるか識別できるように
なる。

（発明の効果） 以Ｆ詳細に説明したように、分Ｉｉ１＠を得るために用
いた２つのスキャンの絶対値イメージを用いるだ【ブで
、従来のように、中心周波数の設定、中心周波数のずれ
の糟の情報又は水ファントムを用いる等の手段を必要と
しないで、水と脂肪の同定を簡単に正確に行うことがで
きるようになる。更に同定エラーが殆どないため、低勾
配時にケミカルシフトアーティファクトを補正した合成
像を得ることが可能になり、実用子の効果は大ぎい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の手順のフローチャー１・、第２
図はスキャンＳ１の生データによる画像の図、第３図は
ディクソン法におけるスキャンＳ１とＳλのＲＦパルス
の印加タイミングの図、第４図は第３図のパルスシーケ
ンスで得られる水と脂肪の磁化ベクトルの関係図である
。 １・・・励起パルス　　　２・・・反転パルス３・・・
ＳＥ信号　　　　４・・・水の磁化ベクトル５・・・脂
肪の磁化ベクトル ９醒２図 ↑にＷω腓月エンコード） データＤコ、ｏ１．．ｔ’１次元ＦＦＴする第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＭＲＩの水と脂肪によるケミカルシフトをディクソン法
   を用いて分離して表示するケミカルシフトイメージ作成
   方法において、励起パルス印加後ＴＥ／２で反転パルス
   を印加するスキャンを行つて得た絶対値像と前記励起パ
   ルス印加後（ＴＥ／２）−εで反転パルスを印加するス
   キャンを行つて得た絶対値像との差の差分像を求める方
   法と、前記２個の絶対値像から求めた水と脂肪とを分離
   する分離像と前記差分像との相関を求める方法と、該相
   関を求める方法によって得られた相関値と前記各分離像
   のデータとの比を求める方法と、得られた比の大小を比
   較し大きい方を脂肪、小さい方を水と判定する方法とか
   ら成ることを特徴とするケミカルシフトイメージ作成方
   法。